1.数据链路的作用

数据链路层的协议定义了通过通信媒介互连的设备之间传输的规范。通信媒介包括双绞线电缆、同轴电缆、光纤、电波以及红外线等介质。此外，各个设备之间有时也会通过交换机、网桥、中继器等中转数据。

2.数据链路相关技术

1.MAC地址

MAC地址用于识别数据链路中互连的节点。
MAC地址长48比特。在使用网卡的情况下，MAC地址一般会被烧入到ROM中。因此，任何一个网卡的MAC地址都是唯一的，在全世界都不会有重复。

2.共享介质型网络

共享介质型网络指多个设备共享一个通信介质的一种网络。最早的以太网和FDDI就是介质共享型网络。在这种方式下，设备之间使用同一个载波信道进行发送和接收。为此，基本上采用半双工通信方式，并有必要对介质进行访问控制。
共享介质型网络中有两种介质访问控制方式：一种是争用方式，另一种是令牌传递方式。

• 争用方式
  争用方式，是指争夺获取数据传输的权利，也叫CSMA（载波监听多路访问）。这种方法通常令网络中的各个站采用先到先得的方式占用信道发送数据，如果多个站同时发送帧，则会产生冲突现象。也因此会导致网络拥堵与性能下降。
• 令牌传递方式
  令牌传递方式是沿着令牌环发送一种叫做“令牌”的特殊报文，是控制传输的一种方式。只有获得令牌的站才能发送数据。这种方式有两个特点：一是不会有冲突。而是每个站都有通过平等循环获得令牌的机会。因此，即使网络拥堵也不会导致性能下降。

3.环路检测技术

通过网桥连接网络时，一旦出现环路该如何处理？这与网络的拓扑结构和所使用的网桥种类有直接关系。最坏的情况下，数据帧会在环路中被一而再再而三地持续转发。而一旦这种数据帧越积越多将会导致网络瘫痪。
为此，有必要解决网络中的环路问题。具体有生成树和源路由两种方式。如果使用具有这些功能的网桥，那么即使构建了一个带有环路的网络，也不会造成那么严重的问题。只要搭建合适的环路，就能分散网络流量，在发生某一处路由故障时选择绕行，可以提高容灾能力。

4.VLAN

该交换机按照其端口区分了多个网段，从而区分了广播数据传播的范围、减少了网络负载并提高了网络的安全性。然而异构的两个网段之间，就需要利用具有路由功能的交换机，或在各段之间通过路由器的连接才能实现通信。

3.以太网

在众多数据链路中最为著名、使用最为广泛的莫过于以太网。它的规范简单，易于NIC及驱动程序实现。

1.以太网连接方式

一般都采用终端与交换机之间独占电缆的方式实现以太网通信。

2.以太网的分类

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4.无线通信

无线通信通常使用电磁波、红外线、激光等方式进行传播数据。一般在办公室的局域网内组成的较高速的连接称为无线局域网。

无线通信的分类

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5.PPP

1.PPP定义

PPP（Point-to-Point Protocol）是指点对点，即1对1连接计算机的协议。PPP相对于位于OSI参考模型第2层的数据链路层。
PPP属于纯粹的数据链路层，与物理层没有任何关系。换句话说，仅有PPP无法实现通信，还需要有物理层的支持。

2.LCP与NCP

在开始进行数据传输前，要先建立一个PPP级的连接。当这个连接建立以后就可以进行身份认证、压缩与加密。
在PPP的主要功能中包括两个协议：一个是不依赖上层的LCP协议，另一个是依赖上层的NCP协议。如果上层为IP,此时的NCP也叫做IPCP。
LCP主要负责建立和断开连接、设置最大接收单元、设置验证协议以及设置是否进行通信质量的监控。
而IPCP则负责IP地址设置以及是否进行TCP/IP首部压缩等设备。
通过PPP连接时，通信需要进行用户名密码的验证，并且对通信两端进行双方向的验证。其验证协议有两种，分别为PAP和CHAP。
PAP是PPP连接建立时，通过两次握手进行用户名和密码验证。其中密码以明文方式传输。因此一般用于安全要求并不很高的环境，否则会有窃听和盗用连接的风险。
CHAP则使用一次性密码，可以有效防止窃听。此外，在建立连接后还可以进行定期的密码交换，用来检验对端是否中途被替换。

6.其他数据链路

1.ATM

ATM（Asynchronous Transfer Mode）是以一个叫做信元（5字节首部加48字节数据）的单位进行传输的数据链路，由于其线路占用时间短和能够高效传输大容量等特点主要用于广域网络的连接。

2.POS

POS（Packet over SDH/SONET）是一种在SDH（SONET）上进行包通信的一种协议。SDH（SONET）是在光纤上传输数字信号的物理层规范。

3.FDDI

FDDI叫做分布式光线数据接口。
FDDI采用令牌（追加令牌）环的访问方式。令牌环访问方式在网络拥堵的情况下极容易导致网络收敛。

4.Token Ring

令牌环网源自IBM开发的令牌环LAN技术，可以实现4Mbps或者16Mbps传输速率。

5.100VG-AnyLAN

100VG-AnyLAN是IEEE802.12规范定义的一种网络协议。它以语音级的3类UTP电缆实现100Mbps的传输速率。它的数据帧格式既能应对以太网又能应对令牌环网。

6.光纤通道

光纤通道是实现高速数据通信的一种数据链路。

7.HIPPI

HIPPI用于连接超大型计算机传输速率为800Mbps或1.6Gbps。

8.IEEE1394

是面向家庭网络的局域网。主要用于连接AV等计算机外围设备。

9.HDMI

HDMI是High-Definition Multimedia Interface的缩写，意为高清晰多媒体接口。它可以是一根缆线实现图像和声音等数字信号的高品质传输。

10.iSCSI

它是将个人电脑连接硬盘的SCSI标准应用与TCP/IP网络上的一种标准。它把SCSI的命令和数据包含进IP包内，进行数据传输。

11.InfiniBand

InfiniBand是针对高端服务器的一种超高速传输接口技术。它的最大特点是高速、高可靠性以及低延迟。它支持多并发链接，将多个线缆合并为一个线缆。

12.DOCSIS

DOSCIS是有线电视传输数据的行业标准。

13.高速PLC

高速PLC是指在家里或办公室内利用电力线上数MHz～数十MHz频带范围，实现数十Mbps~200Mbps传输速率的一种通信方式。

7.公共网络

1.模拟电话线路

模拟电话线路其实就是利用固定电话线路进行通信。电话线中的音频带宽用于拨号上网。

2.移动通信服务

只要在服务范围内，就可以连接到运营商的网络。

3.ADSL

ADSL是对已有的模拟电话线路进行扩展的一种服务。ADSL利用话机到电信局交换机之间这段线路，附加一个叫做分离器的装置，将音频信号和数字信号隔离以免产生噪音干扰。

4.FTTH

FTTH就是一根高速光纤直接连到用户家里或公司建筑物处的方法。它通过一个叫做ONU的装置将计算机与之关联。该装置负责光信号与电子信号之间的转换。

5.有线电视

电视最初使用无线电波发送信号。后来发展为使用线缆的有线电视。使用无线电波的时候，电视信号经常会受天线的设置状况以及周围其他建筑物的干扰。而有线电视则很少受这种干扰，因此传送画质也明显好于传统电视。

6.专线

专线的连接一定是一对一的连接。

7.VPN

虚拟专用网络用于连接距离较远的地域。这种服务包括IP-VPN和广域以太网。

• IP-VPN
  意指在IP网络上建立VPN。
• 广域以太网
  服务供应商所提供的用于连接相距较远的地域的一种服务。IP-VPN是在IP层面的连接，广域以太网则是在作为数据链路层的以太网上利用VLAN实现VPN的技术。

8.公共无线LAN

公共无线LAN是指公开的可以使用Wi-Fi的服务。

9.其他公共无线通信服务

其他公共无线通信服务包括X.25、帧中继和ISDN。