数据链路层：服务、成帧与差错控制

本文主要介绍了数据链路层的基本概念、功能以及解决的问题，包括为网络层提供的服务、成帧、差错控制和流量控制。同时，提到了数据链路层在点到点和广播网络中的数据传输方式以及网桥在网络互连中的作用。 在数据链路层，首要任务是为网络层提供服务。这些服务可以分为三类：无确认的无连接服务、有确认的无连接服务和有确认的面向连接服务。无确认的无连接服务适用于误码率低的环境，不提供帧的确认和重传。有确认的无连接服务则对每个帧进行确认，若未收到确认则重发。有确认的面向连接服务在发送前建立连接，保证帧的顺序和仅接收一次，结束后释放资源。 成帧是数据链路层的另一关键功能，它将比特流分割成独立的帧，并通过帧头和帧尾进行标识，以便在网络层进行处理。成帧方法包括字符计数法、字符填充的首尾标识法、位填充的首尾标识法和物理层编码违例法。字符计数法可能会因控制字符错误导致同步问题，而字符填充的首尾标识法通过DLE（Data Link Escape）字符解决这个问题，但需要处理数据中可能出现的相同标识符。 数据链路层还需要处理差错控制，确保数据的准确传输。通过校验和来检测错误，并根据策略进行重传。此外，流量控制也是必要的，用于避免数据发送速率过快导致接收方无法处理，通常通过滑动窗口协议等机制实现。 在不同的网络环境中，数据链路层有不同的介质访问控制策略。例如，点到点的数据链路访问通常使用简单的协议，如PPP（Point-to-Point Protocol）。而在广播网络中，如局域网，可能采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）或CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）等介质访问控制机制，以解决多个设备共享同一物理介质时的冲突问题。 最后，网桥作为数据链路层的设备，被用来实现不同网络之间的互连，通过学习和过滤功能来转发帧，提高网络性能并隔离冲突域。 总结来说，数据链路层是网络通信中的关键层次，负责在物理层提供的比特流基础上构建可靠的数据传输，包括帧的封装、错误检测与纠正、流量控制，以及在各种网络环境下的介质访问控制。