# 3.1 数据链路层功能

## 一、数据链路层概述

### 1.1 数据链路层的位置

**OSI模型**：第二层
**TCP/IP模型**：网络接口层的一部分

### 1.2 数据链路层的作用

**作用**：
- 将物理层提供的比特流传输服务转换为可靠的帧传输服务
- 实现相邻节点之间的可靠数据传输

**特点**：
- 节点到节点（hop-to-hop）的传输
- 相邻节点之间的通信

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## 二、数据链路层的主要功能

### 2.1 成帧（Framing）

**功能**：
- 将网络层传下来的IP数据报封装成帧
- 帧是数据链路层的传输单位

**帧的结构**：
```
| 帧首部 | 数据（IP数据报） | 帧尾部 |
```

**帧定界方法**：
- 字符计数法
- 字符填充法
- 零比特填充法
- 违规编码法

### 2.2 差错控制

**功能**：
- 检测传输中产生的比特差错
- 纠正差错或重传出错帧

**方法**：
- **检错编码**：CRC循环冗余检验
- **纠错编码**：海明码

**机制**：
- 确认（ACK）
- 超时重传
- 自动重传请求（ARQ）

### 2.3 流量控制

**功能**：
- 控制发送方的发送速率
- 防止接收方缓冲区溢出

**方法**：
- **停止-等待协议**
- **滑动窗口协议**：
  - 后退N帧协议（GBN）
  - 选择重传协议（SR）

### 2.4 介质访问控制（MAC）

**功能**：
- 控制多个节点对共享信道的访问
- 解决信道争用问题

**方法**：
- **信道划分**：
  - 频分多路复用（FDM）
  - 时分多路复用（TDM）
  - 码分多路复用（CDM）
- **随机访问**：
  - ALOHA
  - CSMA
  - CSMA/CD
  - CSMA/CA
- **轮询访问**：
  - 令牌传递

### 2.5 链路管理

**功能**：
- 数据链路的建立、维持和释放
- 主要用于面向连接的服务

**过程**：
- 建立连接
- 数据传输
- 释放连接

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## 三、数据链路层的子层

### 3.1 LLC子层（逻辑链路控制）

**功能**：
- 向上层提供服务接口
- 差错控制
- 流量控制

**特点**：
- 与介质无关
- 为网络层提供服务

### 3.2 MAC子层（介质访问控制）

**功能**：
- 帧的封装和解封
- 物理寻址（MAC地址）
- 介质访问控制
- 差错检测

**特点**：
- 与具体介质相关
- 不同的局域网有不同的MAC协议

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## 四、数据链路层提供的服务

### 4.1 无确认的无连接服务

**特点**：
- 不建立连接
- 不确认
- 不保证可靠传输

**应用**：
- 实时通信
- 局域网（以太网）

### 4.2 有确认的无连接服务

**特点**：
- 不建立连接
- 有确认
- 重传出错帧

**应用**：
- 无线通信

### 4.3 有确认的面向连接服务

**特点**：
- 建立连接
- 有确认
- 保证可靠传输
- 按序交付

**应用**：
- 可靠传输要求高的场合

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## 五、数据链路层与网络层的关系

### 5.1 层次关系

```
网络层（IP数据报）
    ↓
数据链路层（封装成帧）
    ↓
物理层（比特流）
```

### 5.2 区别

| 特性 | 数据链路层 | 网络层 |
|-----|-----------|--------|
| 传输范围 | 相邻节点 | 端到端 |
| 寻址方式 | MAC地址 | IP地址 |
| 传输单位 | 帧 | 分组（数据报） |
| 路由选择 | 无 | 有 |

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## 六、考研重点

1. **数据链路层的功能**：
   - 成帧
   - 差错控制
   - 流量控制
   - 介质访问控制
   - 链路管理

2. **LLC子层和MAC子层**：
   - 各自的功能
   - 区别

3. **数据链路层提供的服务**：
   - 无确认的无连接服务
   - 有确认的无连接服务
   - 有确认的面向连接服务

4. **数据链路层与网络层的关系**

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*下一节：3.2 组帧*