1 基本概念:在物理層提供的服務基礎上，爲網絡層提供服務(無確定的無連接服務 有確定的有連接服務 有確定的無連接服務)
2 三個問題
封裝成幀:在一段數據的前後分別添加首部和尾部，確定幀的界限
封裝成幀的方法:字符計數法、字節填充的首尾界符法、比特填充的首尾標誌法、物理編碼違例法
透明傳輸:不論數據是什麼樣的比特組合，都應當能在鏈路上傳輸
字節填充的首尾界符法:若傳輸的數據是可打印的ASCII值(95位)時一切正常；如果除了可打印的ASCII值之外還有其他的字符則用如圖方式進行填充(soh爲十六進制的01，eot爲十六進制的04，eot爲十六進制的1b)
比特填充的首尾標誌法:開始和結束的標誌都爲7e，只要數據幀檢測到有 5 個連續的 ‘1’，便馬上再其後面插入 ‘0’，而在接收方對該過程實施逆操作，即每次收到 5 個連續的 ‘1’，自動刪除後面緊緊跟隨的 ‘0’，以恢復數據
差錯檢驗:在傳輸過程中可能會產生比特差錯1變成0，0變 成1
誤碼率:在一段時間內，傳輸錯誤的比特數佔總傳輸比特數的比率(與信噪比有很大關係)
差錯檢驗的方法:奇偶校驗碼和循環冗餘校驗碼(CRC)
其中一種循環冗餘校驗計算過程:發送端除數爲n位，在被除數後面添加n-1位0，作除法運算，求的餘數作爲fcs(幀校驗序列)添加在數據的後面作爲冗餘碼；接收端用數據後面加上FCS除以除數，如果餘數是0，則沒有錯誤就接受，否則丟棄
特點:這種方法不知道哪一位或者哪幾位出現了差錯；只要經過嚴格的篩選，除數的位數合適，檢查不到錯誤的概率就很小很小
3 使用點對點的數據鏈路層
ppp協議三個組成部分:數據鏈路層協議可以用於異步串形介質或者同步串形介質 使用LCP(鏈路控制協議)建立並維護數據鏈路層鏈接 網絡控制協議(NCP)允許在點到點鏈接上使用多種網絡層鏈接協議
網絡控制協議(NCP)針對每一個網絡層協議 鏈路控制協議(LCP)身份驗證，計費功能 高級數據鏈路控制協議(HDLC)
使用場景:全世界使用最多的鏈路層協議爲ppp(Point-to-Point Protocol)協議
ppp協議滿足的要求
ppp協議幀格式
幀中的協議指明信息部分，fcs幀檢驗序列，標誌字段f=0x7e，地址字段a=0xff實際不起什麼作用，控制字段通常設置爲c=0x03，ppp協議是面向字節的，所以ppp幀的長度都是整數字節
ppp協議爲什麼不糾錯:出錯的概率很小 數據鏈路層的可靠並不能保證網絡層的可靠 fcs只保證無差錯接受
ppp協議透明傳輸問題:當使用同步傳輸(連續的比特流)時，用比特填充法(連續五個1添加一個0)；如果是異步傳輸採用特殊的字符填充法(遇到特殊字符在後面添加0x5E)
4 使用廣播信道(以太網只要不是使用全雙工就使用csma/cd協議舉例)的數據鏈路層
最初的以太網:將許多計算機都鏈接到一根總線上，一臺計算機與另一臺計算機通訊，則數據包會被髮送到每臺計算機，通信的計算機可以判斷數據包是否是發送給自己的以便接收；如果其他計算機安裝了抓包工具則可以捕獲數據包，所以不安全。
用集線器的以太網:總線上的每一個工作的計算機都能檢測到B發送的數據信號。由於只有計算機D的地址與數據幀首部寫入的地址一致，因此只有D才接收這個數據幀。其他所有的計算機（A，C和E）都檢測到不是發送給它們的數據幀，因此就丟掉這個數據幀而不能接收下來。由於丟掉這個數據幀的功能利用廣播信道實現了點到點通信
以太網協議:CSMA/CD(載波監聽多點接入/碰撞檢測)只能半雙工通信
多點接入:許多計算機以多點接入方式鏈接到總線上
載波監聽:每一個站在發送數據前先檢測信道上是否有其他的站再發送數據，如果有就等待，以免發生碰撞
碰撞檢測:計算機邊發送數據邊檢測信道上的信號電壓大小
檢測到碰撞後:在發生碰撞後，信道上的信號產生了嚴重的失真，不能恢復出原始的數據 正在發送的數據的計算機一旦檢測到了碰撞就立即停止發送數據，等一段時間(二進制指數類型退避算法)再發送
二進制指數類型退避算法:確定基本退避時間，一般是取爭用期2拋；定義參數k，k = Min(重傳次數 , 10)；從整數集合[0,1,...,(2^k - 1)]中隨機地取出一個數，即爲 r。重傳所需的時延就是 r 倍的基本退避時間 r(2拋) ；當重傳達16次仍不能成功時即丟棄該幀，並向高層報告
以太網的爭用期:以太網的端到端往返時延2拋稱爲爭用期，或碰撞窗口。通常，取51.2微秒爲爭用期的長度；對於10Mb/s的以太網，在爭用期內可發送512bit，即64字節；以太網在發送數據時，若前64字節未發生衝突，則後續的數據就不會發生衝突
以太網的最短有效幀長:如果發生衝突，則一定是在發送的前64字節之內；由於一檢測到衝突就立即終止數據發送，這時已經發送出去的數據一定小於64字節；以太網規定了最短有效幀長爲64字節，凡長度小於64字節的幀都是由於衝突而異常終止的無效幀；以太網的網線最長不能超過100m，否則影響衝突的檢測
太網的信道利用率:a=t/T，其中T爲幀本身的發送時間
在理想化的情況下，以太網上的各站發送數據都不會產生碰撞（這顯然已經不是 CSMA/CD，而是需要使用一種特殊的調度方法），即總線一旦空閒就有某一個站立即發送數據。
發送一幀佔用線路的時間是 T0 + 拋，而幀本身的發送時間是T0。於是我們可計算出理想情況下的極限信道利用率Smax爲：
MAC層(大多以太網使用的數據鏈路層中的一個子層，媒體防僞控制協議)
職責:在局域網中尋址；解決線路上的通信爭用問題；封裝和拆卸幀；比特流差錯
分類:單播幀、廣播幀、多播幀
MAC地址:地址爲48位，前24位爲廠家號，後24位爲具體的網卡的地址
MAC幀
無效幀:幀的長度不是整數個字節 ；用收到的幀檢驗序列FCS查出有差錯；有效的MAC幀長度在64~1518字節之間
最小的幀間隔:幀間最小間隔爲9.6微秒，相當於96bit的發送時間，使剛剛收到數據幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的準備
擴展以太網
在物理層擴展:集線器級聯使用網絡的計算機數量增加，組建了一個大的衝突域，計算機數量增多，效率可能變低
優化以太網
在數據鏈路層優化:網橋(過濾功能，根據MAC幀的目的地址對收到的幀進行轉發)；交換機(端口帶寬獨享（100M交換機則每個端口都是100M）、安全、基於MAC地址轉發、通過學習構建MAC地址表（轉發數據就基於MAC地址表）)
高速以太網:速率達到或超過100Mb/s的以太網，在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號的星型拓撲以太網，仍使用IEEE 802.3 的CSMA/CD協議
100Base-T以太網的物理層：
100BASE-TX：使用 2 對UTP 5類線 或 屏蔽雙絞線 STP
100BASE-FX：使用 2 對光纖
100BASE-T4：使用 4 對UTP 3類線 或 5類線
100Base-T的特點
可在全雙工方式下工作而無衝突發生。因此，不使用CSMA/CD協議。
MAC幀格式仍然是802.3標準規定的。
保持最短幀長不變（64字節），但將一個網段的最大電纜長度減小到100m。
幀間時間間隔從原來的9.6微秒改爲現在的0.96微秒。
Gbyte吉比特以太網
允許在1Gb/s下全雙工和半雙工兩種方式工作。
使用802.3協議規定的幀格式。
在半雙工方式下使用CSMA/CD協議（全雙工方式不需要使用CSMA/CD協議）。
與10BASE-T和100BASE-T技術向後兼容。
當吉比特以太網工作在全雙工方式時（即通信雙方可同時進行發送和接收數據），不使用載波延伸和分組突發。
吉比特以太網的物理層
1000BASE-X 基於光纖通道的物理層
1000BASE-SX SX表示短波長 傳輸距離275或550米。
1000BASE-LX LX表示長波長 550米或5000米
1000BASE-CX CX表示銅線 傳輸距離25米
1000BASE-T
使用4對5類線 UTP（非屏蔽雙絞線）
10吉（萬兆）比特以太網
10吉比特以太網與10Mb/s、100Mb/s和1Gb/s以太網的幀格式完全相同。
10吉比特以太網還保留了802.3標準規定的以太網最小和最大幀長，便於升級。
10吉比特以太網不再使用銅線而使用光纖作爲傳輸媒體。
10吉比特以太網只工作在全雙工模式，因此沒有爭用問題，也不使用CSMA/CD協議。
端到端的以太網傳輸
10吉比特以太網的出現，以太網的工作範圍已經從局域網（校園網、企業網）擴大到城域網和廣域網，從而實現了端到端的以太網傳輸。
這種工作方式的好處：
成熟的技術
互操作性很好
在廣域網中使用以太網時價格便宜
統一的幀格式簡化了操作和管理
以太網從10Mb/s到10Gb/s的演進
以太網從10Mb/s到10Gb/s的演進證明了以太網是：
可擴展的（從10Mb/s到10Gb/s）
靈活的（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）
易於安裝
穩健性好
使用高速以太網進行寬帶接入
以太網已成功地把速率提高到1~10Gb/s，所覆蓋的地理範圍也擴展到了城域網和廣域網，因此現在人們正在嘗試使用以太網進行寬帶接入。
以太網接入的重要特點是它可提供雙向的寬帶通信，並且可根據用戶對帶寬的需求靈活地進行帶寬升級。
採用以太網接入可實現端到端的以太網傳輸，中間不需要再進行幀格式的轉換。這就提高了數據的傳輸效率和降低了傳輸的成本。