网络通信中的数据链路层常见协议汇总

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我是靠谱客的博主开放太阳，最近开发中收集的这篇文章主要介绍网络通信中的数据链路层常见协议汇总，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

作为网络通信工程的学习和从业人员，众所周知，目前国际上通用的网络互连模型是开放系统互连参考模型（OSI/RM）。在这个模型中，网络结构被分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
OSI/RM是国际化标准，是开发网络通信协议族的工业参考标准。参照这一标准，有许多的网络通信协议族，比如知名的tcp/ip协议族，另外还有ATM(异步传输模式)，帧中继协议、HDLC协议等，各种协议的各个层次可以参照OSI/RM模型进行划分，不同协议族中相同层次的协议用不同的技术实现，适合于不同的应用场合，比如说tcp/ip协议族的数据链路层协议适合于短距离的局域网通信，而帧中继网的数据链路层协议适合于长距离的广域网通信。与此同时，不同的协议族交叉融合，又构成了许多新的网路架构，比如综合业务数字网（ISDN）分为窄带ISDN和宽带ISDN,窄带ISDN的数据链路层是用帧中继协议实现的，而宽带ISDN的数据链路层是用ATM实现的。
网络协议族有很多，基于各种网络协议族的网络架构更是五花八门，掌握其中的核心和脉络对于透彻理解网络通信意义重大。上一段简要的厘清了脉络，下一段讲述网络通信的重要技术节点——数据链路层协议。
说起数据链路层，它在物理层的上面，在网络层的下面，是通信硬件和通信软件的交汇点。物理层上是表示0和1信号的高低电平流，简单直观，网络层是通信终端的逻辑地址，是抽象的，硬件对网络层是透明的，数据链路层作为软硬件的接口，通过深入了解数据链路层，对于理解网络通信的原理至关重要。

tcp/ip协议族中数据链路层对应该协议族的网络接口层，主要协议是CSMA/CD协议和TokingRing协议。CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）即带冲突检测的载波监听多路访问技术(载波监听多点接入/碰撞检测)。它的工作原理是: 发送数据前先侦听信道是否空闲 ,若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试。其原理简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。CSMA/CD协议的技术优点是实现简单，缺点是效率不高，显而易见，随着传输距离的增加而效率越来越低，因此CSMA/CD协议主要用在局域网，使用CSMA/CD协议的局域网，我们称之为以太网。对于TokingRing协议，读者可通过百度百科自行查阅，本文的重点是思路引导，不是知识传授。
ATM模式即异步传输模式，采用面向连接的传输方式，将数据分割成固定长度的信元，通过虚连接进行交换。ATM集交换、复用、传输为一体，在复用上采用的是异步时分复用方式，通过信息的首部或标头来区分不同信道。ATM的数据链路层对应该传输模式的传输汇聚子层，主要通过一系列算法实现信元校验和速率控制，实现数据帧的组装和分拆。由于ATM面向连接，能够为两个通信终端提供专有线路，避免与其它通信线路冲突，同时采用异步传输中的统计时分复用技术，提高了传输效率，因此，ATM适合用于长距离的广域网通信，比如说宽带综合业务数字网（宽带ISDN）就是采用了ATM模式，当然了，把ATM用于局域网通信也不是不可以的，但不适合。
帧中继协议本身就是对应着OSI/RM模型中的数据链路层。帧中继的带宽控制技术既是帧中继技术的特点，更是帧中继技术的优点。帧中继的带宽控制通过CIR（承诺的信息速率）、Bc（承诺的突发大小）和Be（超过的突发大小）3个参数设定完成。Tc（承诺时间间隔）和EIR（超过的信息速率）与此3个参数的关系是：Tc=Bc/CIR；EIR=Be/Tc。由帧中继协议的宽带控制技术可以看出，帧中继协议面向连接，帧可以变长，能够应对突发数据传输，没有流量控制和重传，开销小，适合于长距离的广域网通信，窄带综合业务数字网（窄带ISDN）就是采用了帧中继协议。
高级数据链路控制协议（High-Level Data Link Control或简称HDLC）,与帧中继协议一样，它本身也是对应着OSI/RM模型中的数据链路层。链路控制协议着重于对分段成物理块或包的数据的逻辑传输，块或包由起始标志引导并由终止标志结束，也称为帧。帧是每个控制、每个响应以及用协议传输的所有信息的媒体的工具。所有面向比特的数据链路控制协议均采用统一的帧格式，不论是数据还是单独的控制信息均以帧为单位传送。作为面向比特的数据链路控制协议的典型，HDLC具有如下特点：协议不依赖于任何一种字符编码集；数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬件实现；全双工通信，不必等待确认便可连续发送数据，有较高的数据链路传输效率；所有帧均采用CRC校验，对信息帧进行编号，可防止漏收或重份，传输可靠性高；传输控制功能与处理功能分离，具有较大灵活性和较完善的控制功能。由于以上特点，使得网络设计普遍使用HDLC作为数据链路管制协议。由此可以看出HDLC协议适用于长距离的广域网通信，X.21公共数据网就是采用了HDLC协议。

以上仅仅是列举了部分常见的数据链路层协议，通过简单的分析可以看出，纷繁复杂的网络通信名称中是有逻辑条理的，把握了内在的逻辑和脉络，才能事半功倍的学习，同样的道理也适合于其它行业。