OSI模型中数据链路层的基本知识与功能

　　在OSI模型当中，数据链路层是七层中的第二层，想必大家对于数据链路层的了解也不少了，这是用于在相邻节点间建立数据链路，传送以帧为单位的数据，使其能够有效、可靠地进行数据交换。

　　链路：即使从一个结点到相邻结点的一段物理线路。而中间没有任何其他的交换结点。又称 为：物理链路

  数据链路：因为当需要在一条线路上传递数据时，除了必须使用一条物理设备时，还需要一些必要的通信协议来控制数据的传输，若把实现这些协议的硬件和软件的加到链路上，就叫做数据链路;最常用的是-----网络适配器。一般适配器都包含了数据链路层和物理层这两层的功能----又称为逻辑链路

　　设计数据链路层的原因

　　1、在原始的物理线路上传输数据信号是有差错的。

　　2、设计数据链路层的主要目的就是在原始的、有差错的物理传输线路的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路，向网络层提供高质量的服务。

　　3、从网络参考模型的角度看，物理层之上的各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层是最重要的一层。

　　数据链路层的作用

　　1、IP数据模块发送和接收IP数据报;

　　2、为ARP模块发送ARP请求和接收ARP协议;

　　3、为RARP发送RARP请求和接受RARP应答。

　　数据链路层使用的信道主要有以下2种类型：

　　1：点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。

　　点对点的信道在数据链路层进行通信的主要步骤如下：

　　(1)结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部

　　(2)结点A把封装好的帧发给结点B的数据链路层

　　(3)若结点B的数据链路层收到所谓帧无差错，则从收到的帧中提取出IP数据报交给网上面络层

　　2：广播信道。这种信使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。

　　数据链路层共同的问题

　　1.封装成帧：在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了帧。首部与尾部的重要的作用是进行帧定界，此外还包含了许多必要的控制信息。对于每一种数据链路层协议都规定了帧的数据部分的长度上限----最大传送单元MTU。

　　对于帧的定界可以特殊的帧定界符：EOF、SOH

　　2.透明传输：由于帧的界限是固定的界符，所以对于在传输的数据部分不允许任何8bit组合与界定符的ASCII一样，否则惠出现定界错误。如果在传输的数据部分中有界符，则在界符的前面加一个转移字符‘ESC’，而在接收端的数据链路层需要将转义字符去掉。如果转义字符出现在数据部分是，则在他前面添加“ESC”，接收端如果发现有两个ESC则删除一个。

　　3.差错检测：比特在传输过程中可能会产生差错，1变为0，0变为 ------叫作差错控制。在数据链路测一般使用的差错控制是：CRC校验。

　　因特网广泛使用的数据链路层协议都不适用确认和重传机制，即不要求数据链路层向上层提供可靠传输的服务(因为这要付出的代价太高，不合算)。如果在数据链路层传输数据时除了差错并且需要进行改正，那么改正差错的任务就由上层协议(如，运输层TCP协议)来完成。实验证明，这样可以提高通信效率。

　　数据链路层的功能

　　数据链路层最基本的服务是将源计算机网络层来的数据可靠的传输到相邻节点的目标计算机的网络层。为达到这一目的，数据链路层必须具备一系列相应的功能，主要有：

　　1、如何将数据组合成数据块(在数据链路层中将这种数据块称为帧，帧是数据链路层的传送单位);

　　2、如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使之与接收方相匹配;

　　3、在两个网路实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放管理。

　　数据链路层功能的体现

　　1、成帧(帧同步)

　　为了向网络层提供服务，数据链路层必须使用物理层提供的服务。而物理层我们知道，它是以比特流进行 传输的，这种比特流并不保证在数据传输过程中没有错误，接收到的位数量可能少于、等于或者多于发送的位数量。而且它们还可能有不同的值，这时数据链路层为了能实现数据有效的差错控制，就采用了一种“帧”的数据块进行传输。而要采帧格式传输，就必须有相应的帧同步技术，这就是数据链路层的“成帧”(也称为“帧同步”)功能。

　　2、差错控制

　　在数据通信过程可能会因物理链路性能和网络通信环境等因素，难免会出现一些传送错误，但为了确保数据通信的准确，又必须使得这些错误发生的机率尽可能低。这一功能也是在数据链路层实现的，就是它的“差错控制”功能。

　　3、流量控制

　　在双方的数据通信中，如何控制数据通信的流量同样非常重要。它既可以确保数据通信的有序进行，还可避免通信过程中不会出现因为接收方来不及接收而造成的数据丢失。这就是数据链路层的“流量控制”功能。

　　4、链路管理

　　数据链路层的“链路管理”功能包括数据链路的建立、链路的维持和释放三个主要方面。当网络中的两个结点要进行通信时，数据的发送方必须确知接收方是否已处在准备接受的状态。为此通信双方必须先要交换一些必要的信息，以建立一条基本的数据链路。在传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。

　　5、MAC寻址

　　这是数据链路层中的MAC子层主要功能。这里所说的“寻址”与下一章将要介绍的“IP地址寻址”是完全不一样的，因为此处所寻找地址是计算机网卡的MAC地址，也称“物理地址”、“硬件地址”，而不是IP地址。在以太网中，采用媒体访问控制(Media Access Control, MAC)地址进行寻址，MAC地址被烧入每个以太网网卡中。

　　数据链路层可以通过差错控制、流量控制等奖不可靠的物理传输信道变成无差错的可靠的数据链路。将数据组成适合正确传输的帧形式的单元，对网络层屏蔽物理层的特性和差异，是高层协议不必考虑物理传输介质的可靠性问题，而把信道变成无差错的理想信道。

　　以上就是小编整理的关于数据链路层的基本知识了，希望能对大家有所帮助。想要学习更多的内容可前往课课家教育或者关注我们的微信服务号【课课家}以及订阅号【课课家IT精品课程】。