链路层
链路层需要完成的功能
- 向网络层提供一个定义良好的服务接口
- 处理数据传输错误
- 调节数据流，确保慢速的接收方不会被快速的发送方淹没
点到点协议（PPP, Point-to-Point Protocol）
SONET 是物理层的协议，它最常被用在广域网的光纤链路上，它提供了一个以定义良好速度运行的比特流，比特流被阻止成固定大小的有效载荷，不论是否有用户数据需要发送，每隔125微妙要发送出一个比特流。
为了在这些链路上承载数据包，需要某种成帧机制，以便于将偶尔出现的数据包从传输它们的连续比特流中区分出来。运行在IP路由器上的PPP就提供了这种运行机制。
PPP功能包括处理错误检测链路的配置，支持多种协议，允许身份认证等。它主要包括三个特性：
- 一种成帧方法。它可以毫无歧义的区分出一帧的结束和下一帧的开始。数据链从网络层获得的数据包封装成帧以便于传输。每个帧包含一个帧头、一个有效载荷以及一个帧尾。
- 一种链路控制协议。链路控制协议（LCP，Link Control Protocol）
- 一种协商网络层选项的方式。网络控制协议（NCP）
数据链路层负责将物理层提供的原始比特流转换成由网络层使用的帧流。链路层为这样的帧流提供不同程度的可靠性，范围从无连接确认的服务到可靠的面向连接服务不等。
链路层采用的成帧方法各种各样，包括字节计数、字节填充和比特填充。
数据链协议提供了差错控制机制来检测或纠正传输搜损的帧，以及重新传输丢失的帧。
为了防止快速发送方的数据淹没慢接受方，数据链路协议还提供了流量控制机制。滑动窗口机制被广发应用来以一种简单方式即成差错控制和流量控制两大机制。当窗口大小为1时，则协议是停－等式的。
Internet使用PPP作为点到点的线路上的主要数据链路协议。
介质访问控制（MAC，Medium Access Control）子层
网络链路层可以分为两大类：使用点到点连接和使用广播信道（多路访问信道或随机访问信道）。用来确定多路访问信道下一个使用者的协议属于数据链路层的一个子层，称为介质访问控制。
技术上，MAC子层位于数据链路层的底部。
静态信道复用分配
在多个竞争用户之间分配单个信道的传统做法是将信道容量拆开给多个用户使用，如频分多道服用（FDM）。每个用户都有自己的频段，互不干扰。
动态信道分配的假设
5个关键假设
流量独立该模型由N个独立的站，每个站都有一个程序或者用户产生要传输的数据。一旦生成出一帧，则站就被阻塞，直到改帧被成功的发送出去。单信道所有的通信都用这一个信道。冲突可观测如果两帧同时传输，则他们在时间上就重叠，由此产生的信号是混乱的。时间连续或分槽时间可以假设是连续的，即在任何时刻都可以开始传输帧。或一种选择是时间分槽，帧的传输只能从某个时间槽的起始点开始。载波侦听或不听一个站在试图用信道之前就能直到改信道当前是否正被使用。
载波侦听协议（Carrior sense protocol）
坚持载波检测多路访问（CSMA，Carrier Sense Multiple Access）：当一个站由数据要发送时，它会首先侦听信道，确定当时是否有其他站正在传输数据。如果信道空闲，就发送数据，否则等待信道空闲再发送一帧。
非坚持载波检测多路访问（nonpersistent CSMA）: 相比前面的没那么贪婪。不同的是发送数据前如果信道忙则等待随机时间，而不是一直监听信道。
带冲突检测的CSMA（CSMA/CD， CSMA with Collison Detection）
以太网 （IEEE 802.3体系结构）
经典以太网：MAC子层协议。一根电缆连接所有的设备。电缆具有最大长度限制，这个范围内的信号可以正常传播，超过这个范围将无法传播。为了允许建设更大的网络，可以用中继器（repeater）（一个物理层设备，可以接收、放大并在两个方向上重发信号）把多条线缆连接起来。
交换式以太网
集线器： 只是在电气上简单的将线连接起来。不能增加容量，逻辑上等同于单根线缆的经典以太网。
交换机： 可以处理不断增加的负载。交换机只把帧输送到改帧想要去的端口。在交换机中，每个端口都有自己独立的冲突域。通常情况下电缆是全双工（允许数据同时双向传递）的，站和端口可以同时往电缆上发送帧，根本无需关心其他站或者端口。因而CSMA/CD不需要了。但是，如果电缆是半双工（一次只允许一个方向的数据传递）的，则需要以通畅的CSMA/CD方式竞争传输。
快速以太网
保留原来的帧格式、接口和过程规则，这是将比特时间从100纳秒降低到了10纳秒。技术上，只需要将电缆的最大长度将为之前的1/10。
千兆以太网
帧的大小变为64字节，传输速度是快速以太网的100倍，但是传输的距离下降了100倍。支持全双工和半双工。两个新特性：
载波扩充： 硬件在帧的后面增加了一些填充胃，将帧的长度扩充到了512字节，由接受方硬件删除掉，所以软件并不知情，不需要做改变。帧突发: 允许发送方将多个带发送的帧级连在一起，一次传输出去。如果级联起来的帧的长度还不够512字节，硬件会再次对其进行补充。
万兆以太网
只支持全双工操作。CSMA/CD不再属于其设计的一部分，标准的重点在于以超高速运行的物理层细节。支持向下兼容。
无线局域网（IEEE 802.11体系结构）
采用和以太网类似的带有冲突避免的CSMA/CA (CSMA with Collision Avoidance)。
网桥
网桥工作在数据链层，因此它们通过检查数据链层地址来转发帧。由于它们不应该审查被转发的有效载荷字段，因此它们可以处理IP数据包，也可以处理其他类型的数据包。相反的，路由器检查数据包的地址，并基于地址路由数据包。网桥只有2个输入/出端口（现代网桥可以有更多，交换机是现代网桥的一个称呼），然后它可以将两个局域网连接起来，局域网内部的帧不会发送到另一个局域网中，但是一个局域网可以发送帧到另一外一个局域网中。
设备以及其所在的网络层
| 网络层 | 设备 |
|---|---|
| 应用层 | 应用网关 |
| 传输层 | 传输网关 |
| 网络层 | 路由器 |
| 数据链路层 | 网桥、交换机 |
| 物理层 | 中继器、集线器 |