數(shù)據(jù)鏈路層分為上層的LLC（Logical Links Control，邏輯鏈路控制）和下層的MAC（媒體訪問控制）。

1. 數(shù)據(jù)鏈路和幀

• 鏈路：從一個(gè)結(jié)點(diǎn)到相鄰結(jié)點(diǎn)的一段物理線路，中間沒有其他交換結(jié)點(diǎn)。
• 數(shù)據(jù)鏈路：把實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。

2. 數(shù)據(jù)鏈路層的三個(gè)基本問題：封裝成幀、透明傳輸、差錯(cuò)檢測(cè)

• 封裝成幀：在一段數(shù)據(jù)的前后部分分別添加首部（SOH）和尾部（EOT），就構(gòu)成了一個(gè)幀。SOH和EOT是控制字符的名稱，并不是三個(gè)字母
• 透明傳輸（字節(jié)填充）
  發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的控制字符前面插入轉(zhuǎn)義字符ESC，接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在把數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除轉(zhuǎn)義字符，從而實(shí)現(xiàn)透明傳輸。
• 差錯(cuò)檢測(cè)
  循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC（模二運(yùn)算）
  幀檢驗(yàn)序列FCS

3. 數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要由以下兩種類型。（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道（2）廣播信道
4. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP

• PPP協(xié)議的幀格式
  PPP幀格式
  首部4個(gè)字段，尾部2個(gè)字段。
  首部第1個(gè)字段和尾部最后1個(gè)字段都是標(biāo)志字段F（Flag），規(guī)定為0x7E。
  首部第2、3個(gè)字段無定義，不攜帶PPP幀的信息。
  首部第4個(gè)字段是2字節(jié)的協(xié)議字段。
  信息字段的長度是可變的，不超過1500字節(jié)。
  尾部第1個(gè)字段（2字節(jié)）是使用CRC的幀檢驗(yàn)序列FCS。
• 字節(jié)填充（異步傳輸：逐個(gè)字符地傳送。轉(zhuǎn)義字符：0x7D）
  （1）信息字段出現(xiàn)的每一個(gè)0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)?字節(jié)序列(0x7D，0x5E)。
  （2）信息字段出現(xiàn)的每一個(gè)0x7D字節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)?字節(jié)序列(0x7D，0x5D)。
  （3）信息字段出現(xiàn)的ASCII碼的控制字符(小于0x20)轉(zhuǎn)變?yōu)?字節(jié)序列(0x7D，0x+20)。例：（0x03）—>（0x7D，0x23）
• 零比特填充（同步傳輸：一連串的比特連續(xù)傳送。標(biāo)志字段F：01111110）
  發(fā)送端掃描整個(gè)信息字段，發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)1，則立即填入一個(gè)0。（避免出現(xiàn)6個(gè)連續(xù)1）
  接收端收到幀，先找F確定邊界，之后刪除5個(gè)連續(xù)1后面的0，還原信息比特流。

5. 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層

• CSMA/CD協(xié)議（半雙工通信）載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)。
  實(shí)質(zhì)是：載波監(jiān)聽和碰撞檢測(cè)。
• CSMA/CD的基本原理是：所有結(jié)點(diǎn)都共享網(wǎng)絡(luò)傳輸信道，結(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先檢測(cè)信道是否空閑，如果信道空閑則發(fā)送，否則就等待；在發(fā)送出信息后，再對(duì)沖突進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)沖突時(shí)，則取消發(fā)送。然后隨機(jī)延遲一段時(shí)間后，重發(fā)送幀。（先聽后說，邊聽邊說，沖突停止，隨機(jī)延遲后重發(fā)）

6. 以太網(wǎng)的信道利用率
   

   以太網(wǎng)單程端到端時(shí)延與幀發(fā)送時(shí)間的比值：
   比值
   要提高信道利用率，就要使a的值盡可能小些。當(dāng)數(shù)據(jù)率一定時(shí)，以太網(wǎng)的連線的長度不能太長，以太網(wǎng)的幀長也不能太短。
7. MAC層的硬件地址

• MAC地址是48位（bit），6個(gè)字節(jié)（byte）。
• MAC幀的格式
  以太網(wǎng)V2的MAC幀格式
  由五個(gè)字段組成：前兩個(gè)字段分別為6字節(jié)長的目的地址和源地址字段，第三個(gè)字段是2字節(jié)的類型字段（標(biāo)志上一層使用的協(xié)議，交付數(shù)據(jù)），第四個(gè)字段是數(shù)據(jù)字段（長度在46-1500字節(jié)），最后一個(gè)是4字節(jié)的幀檢驗(yàn)序列FCS。
  MAC幀的首尾長度共有18個(gè)字節(jié)，有效的MAC幀長度為64-1518字節(jié)之間。

8. 擴(kuò)展的以太網(wǎng)（在網(wǎng)絡(luò)層看來仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)）

• 在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng)（集線器工作在物理層）
  轉(zhuǎn)發(fā)器、光纖
  現(xiàn)在擴(kuò)展主機(jī)和集線器之間的距離的一種簡(jiǎn)單的方法就是使用光纖和一對(duì)光纖調(diào)制解調(diào)器：
• 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)
  （1）網(wǎng)橋（基于源地址的學(xué)習(xí)，基于目的地址的轉(zhuǎn)發(fā)）
  網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)MAC幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和過濾。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的MAC地址，查找網(wǎng)橋中的地址表，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)接口，或者把它丟棄或過濾。
  （2）交換式集線器（第二層交換機(jī)）（工作在數(shù)據(jù)鏈路層）
  交換式集線器增加了沖突域，減少?zèng)_突。
  如果所有端口都在一個(gè)沖突域當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)發(fā)生沖突導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞
  如果每個(gè)端口都是一個(gè)沖突域這樣就能有效避免沖突發(fā)生，而且交換機(jī)具有CSMA/CD機(jī)制。

9. 虛擬局域網(wǎng)
   虛擬局域網(wǎng)VLAN是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。

• 劃分VLAN的四種方式
  基于端口劃分：按VLAN交換機(jī)上的物理端口和內(nèi)部的PVC（永久虛電路）端口來劃分。
  優(yōu)點(diǎn)：定義VLAN成員時(shí)非常簡(jiǎn)單，只要將所有的端口都定義為相應(yīng)的VLAN組即可。
  缺點(diǎn)：如果某用戶離開原來的端口到一個(gè)新的交換機(jī)的某個(gè)端口，必須重新定義。 適合于任何大小的網(wǎng)絡(luò)
  基于MAC地址劃分：根據(jù)每個(gè)用戶主機(jī)的MAC地址來劃分。
  優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)用戶物理位置從一個(gè)交換機(jī)換到其他的交換機(jī)時(shí)，VLAN不用重新配置。
  缺點(diǎn)：初始化時(shí)，所有的用戶都必須進(jìn)行配置。 適用于小型局域網(wǎng)
  基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議劃分：按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來劃分，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk等VLAN網(wǎng)絡(luò)。
  優(yōu)點(diǎn)：用戶的物理位置改變了，不需要重新配置所屬的VLAN，而且可以根據(jù)協(xié)議類型來劃分VLAN，并且可以減少網(wǎng)絡(luò)通信量，可使廣播域跨越多個(gè)VLAN交換機(jī)。
  缺點(diǎn)：效率低下。 適用于需要同時(shí)運(yùn)行多協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)
  根據(jù)IP組播劃分：IP 組播實(shí)際上也是一種VLAN的定義，即認(rèn)為一個(gè)IP組播組就是一個(gè)VLAN。
  優(yōu)點(diǎn)：更大的靈活性，而且也很容易通過路由器進(jìn)行擴(kuò)展。
  缺點(diǎn)：適合局域網(wǎng)，主要是效率不高。 適合于不在同一地理范圍的局域網(wǎng)