OSI参考模型之数据链路层

2．数据链路层

这是OSI模型中非常重要的一层，它把从物理层来的原始数据打包成帧，然后在计算机之间进行无差错的传递。帧是封装一定量数据的、具有严格逻辑性的，并且是高度结构化的包。数据链路层还支持主机的网络接口卡所用的驱动程序。后面将要介绍的网桥设备就处在这一层。

1)数据链路层所提供的服务

数据链路层是OSI参考模型的第二层，它介于物理层与网络层之间。设立数据链路层的主要目的是将一条原始的、有差错的物理线路变为对网络层而言无差错的数据链路。为了实现这个目的，数据链路层必须执行链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。

在OSI参考模型中，数据链路层向网络层提供的基本服务包括：

• 链路管理工作，如建立、维护与释放数据链路。

• 帧的传输。

• 帧接收的顺序控制。

• 差错检测与控；浏。

• 数据流量控制。

• 在多点连接或多条数据链路连接的情况下，提供数据链路端口标识的识别，支持网络层实体建立网络连接。

2)数据链路层协议

在ISO标准协议簇中，数据链路层采用了高级数据链路控制（High-level Data Link Control. HDLC）协议。数据链路服务定义了连接和无连接两种运行方式。从HDLC协议集中衍生I_I I许多有影响的子集，如CCITT (International Consultative Committee on Telecommunications and Telegraph）采用一个子集SDLC LAPB用做 X. 25的数据链路层协议．而LAPB( Link Access Procedure Balanced）的一个子集HDLC LAPI)又作为综合业务数据网络（Integrated Services Digital Network, ISDN）的数据链路层协议。

IEEE 802委员会为局域网定义I介质访lL]控制（Media Access Control, MAC）层、逻辑链路控制（Logical Link Control,LLC）层。对应OSI参考模型，介质访问控制层与逻辑链路控制层都是属于数据链路层的子层。

数据链路层协议分为两类：面向字符型与面向比特型。

早期的数据链路层协议多为面向字符型的。典型的协议标准有ANSI X3. 28, ISO 1745和IBM的（Binary Synchronous Communication, BSC）协议。而向字符型数据链路层协议的主要特点是利用已定义好的一组控制字符完成数据链路的控制功能。随着计算机通信的发展，面向字符型数据链路层协议逐渐暴露出其弱点，主要表现在通信线路利用率低，只适于停止等待协议与半双工方式，最不足的是，不同机器对字符的解释可能不同，从而使得数据传输变得不够透明，造成系统通信效率低下。

1974年IBM公司推出了面向比特型的数据链路规程（Synchronous Data Link Control, SDLC)；美国国家标准化协会（American National Standard Institute, ANSI）将 SDLC修改为ADCCP(Advanced I)ata Communications Control Protocol)，并作为国家标准；后来ISO又将修改后的SDLC称为高级数据链路控制（High-Level Data Link Control. HDLC)，从此开始将它作为国际标准使用。

3)帧的组成

数据链路层的数据传输单位是帧。在OST中，帧被称为数据链路协议数据单元。帧由以下字段组成：

(1)标志字段F.帧首尾均有一个由固定比特序列0111 1110组成的帧标志字段，包含了帧起始与终止定界符。

为确保帧标志字段F在帧内的唯一性．在帧地址字段、控制字段、信息字段、帧检验字段中采用(1比特插人和删除技术，即在遇到连续的a个比特1时，就在后面插人一个比特 0，这样就可以避免标志端与其他数据相混淆，所以这种成帧技术可以保证帧内数据传输的透明性。

(2)地址字段A。地址字段A的内容与结构有关。在非平衡结构中，帧地址字段总是写人从站地址；在平衡结构中，帧地址字段填人应答站地址，全1地址为广播地址。按照协议规定，地址字段可以按8比特的整数倍扩展。

(3)控制字段C。控制字段C是HDLC帧的关键字段，里面包含了一些重要信息，它表示了帧类型、帧编号、命令和控制信息。

(4)数据信息字段I。数据信息字段可以是任意的比特序列组合，为保证数据的透明性，必须采用前面说的0比特插入与删除的操作。信息字段长度通常不大于256字节。

(5）帧校验字段（Frame Check Sequence, FCS)。该字段为帧校验序列，HDLC采用 CRC(Cyclic Redundancy Check）循环冗余编码进行校验。

数据链路层的服务用户是网络层实体，它为网络层提供服务，同时又使用物理层所提供的服务。

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