數據鏈路層的分析
0.1 可能提供的服務
組幀： 在一段數據的前後部分添上首部和尾部，這樣就構成了一個幀。接收端在接收到物理層上交的比特流後，就能根據首部和尾部的標記，從收到的比特流中識別幀的開始和結束。（爲了使接收方能正確地接受並檢查所傳輸的幀，發送方必須依據一定的規則把網絡層遞交的分組封裝成幀，稱爲組幀。）幀首部採用MAC地址識別源和目的地。
鏈路接入： 共享信道需要有接入控制機制–MAC； 在幀首部採用MAC地址識別源和目的地； 點對點信道比較簡單，甚至肯能沒有MAC
可靠交付：高質量鏈路上較少使用（如光纖和一些雙絞線）；無線鏈路差錯率比較高，需要使用。（物理層只提供物理的數據傳輸，不保證數據的可靠性，而數據鏈路層就是利用物理層提供的數據傳輸功能，將物理層的物理連接鏈路轉換成邏輯連接鏈路，從而形成一條沒有差錯的鏈路。
流量控制： 在相鄰的發送和接收節點之間協調收發”節奏“。
差錯檢測： 信號衰減、噪聲可能導致差錯；接收者檢測到差錯時會丟棄數據幀或要求發送方重傳。
差錯糾正：接受者識別並糾正比特差錯，而不依賴重傳。
單工、半雙工和全雙工：單工數據傳輸只支持數據在一個方向上傳輸，在同一時間只有一方能接受或發送信息，不能實現雙向通信，舉例：電視，廣播；；；半雙工數據傳輸允許數據在兩個方向上傳輸,但是,在某一時刻,只允許數據在一個方向上傳輸,它實際上是一種切換方向的單工通信，在同一時間只可以有一方接受或發送信息，可以實現雙向通信。舉例：對講機；；；全雙工數據通信允許數據同時在兩個方向上傳輸,因此,全雙工通信是兩個單工通信方式的結合,它要求發送設備和接收設備都有獨立的接收和發送能力，在同一時間可以同時接受和發送信息，實現雙向通信，舉例：電話通信。
0.2 具體實現位置
網卡： （NIC — Network interface card）網卡是工作在鏈路層的網絡組件，是局域網中連接計算機和傳輸介質的接口，不僅能實現與局域網傳輸介質之間的物理連接和電信號匹配，還涉及幀的發送與接收、幀的封裝與拆封、介質訪問控制、數據的編碼與解碼以及數據緩存的功能等。
網卡也成爲網絡適配器，有以太網卡、PCMCIA卡、802.11卡，需要主機系統總線，是硬件、軟件和固件的綜合體。
主要內容
一.信道共享技術
信道共享技術又稱爲多點接入（multiple access）技術，包括隨機接入和受控接入。從層次上講，信道共享是由數據鏈路層的媒體接入控制MAC子層來完成的。在計算機網絡中使用的信道共享技術可以分爲三種，即隨機接入、受控接入和信道複用。
1.1 無線廣播信道
廣播信道： 多路訪問信道；信道被共享；需要分配信道的使用權。
MAC子層：確定信道的下一個使用者；無線信道是天生的廣播信道。
1.2 信道接入控制的目標
MAC目標： &高效–避免衝突；信道利用率高（類似於紅綠燈）
&&公平–機會均等。
&&分佈式
1.3 信道共享技術
&&複用技術：在數據通信中，複用技術提高了信道傳輸效率，有廣泛應用。多路複用技術是在發送端將多路信號進行組合(如廣電前端使用的混合器)，在一條專用的物理信道上實現傳輸，接收端再將複合信號分離出來。多路複用技術主要有兩大類：頻分多路複用(即頻分複用)和時分多路複用(即時分複用)，波分複用和統計複用本質上也屬於這兩種複用技術。另外還有其他複用技術，如碼分複用、極化波複用和空分複用。
頻分複用、時分複用、碼分複用、波分複用。
&&多點接入技術：
目的：避免不同的用戶同時使用公共信道。
分爲： 受控接入–集中式控制： 輪詢； 分散式控制：令牌環。
隨機接入–ALOHA； CSMA。
二、詳細介紹受控多點接入
2.1 集中式控制–輪詢 輪詢訪問技術是一種受控訪問技術。在由多個結點共享公用信道的線路中，主機依照一定的順序探詢各結點有無傳送信息的要求，被探詢的結點如有傳送要求就佔用公用信道，將信息發送給主機。否則主機繼續探詢下一結點。這是一種輪詢式的信道訪問方法，它也是輪詢技術中使用得最爲普遍的方法之一。
特點：有中心的網絡；中心站控制各站的發送順序。
優點：簡單；在各站通信量相當時，網絡性能較好。
缺點：單點失效問題；輪詢幀耗費帶寬；不靈活，沒有數據發送時仍然被輪詢。
2.2 分散式–令牌環令牌環上傳輸的小的數據（3個字節的一種特殊幀）叫爲令牌，誰有令牌誰就有傳輸權限。如果環上的某個工作站收到令牌並且有信息發送，它就改變令牌中的一位（該操作將令牌變成一個幀開始序列），添加想傳輸的信息，然後將整個信息發往環中的下一工作站。
三、詳細地介紹隨機多點接入
3.1 簡介
隨機接入也意味着競爭，如果發生衝突，隨即等待然後重新發送數據。具有衝突檢測和恢復機制（不同地協議，處理不同）。典型的隨機接入（信道訪問）協議有： 純ALOHA；S-ALOHA；CSMA；CSMA/CD。
3.2 純ALOHA
ALOHA協議分爲純ALOHA和時隙ALOHA兩種。
ALOHA協議的思想很簡單，只要用戶有數據要發送，就儘管讓他們發送。當然，這樣會產生衝突從而造成幀的破壞。但是，由於廣播信道具有反饋性，因此發送方可以在發送數據的過程中進行衝突檢測，將接收到的數據與緩衝區的數據進行比較，就可以知道數據幀是否遭到破壞。同樣的道理，其他用戶也是按照此過程工作。如果發送方知道數據幀遭到破壞（即檢測到衝突，超時收不到ACK），那麼它可以等待一段隨機長的時間後重發該幀。
衝突區間：2T
純ALOHA不適應較大的網絡負載。
3.3 S-ALOHA
時隙ALOHA協議。思想是用時鐘來統一用戶的數據發送。辦法是將時間分爲離散的時間片，用戶每次必須等到下一個時間片才能開始發送數據，從而避免了用戶發送數據的隨意性，減少了數據產生衝突的可能性，提高了信道的利用率。
衝突區間：T
兩者比較： （1）S-ALOHA的吞吐量性能優於純ALOHA；（2）在網絡負載較小時，純ALOHA時延小。
3.4 CSMA（載波監聽多路訪問）
在此種訪問方式下，網絡中的所有用戶共享傳輸介質，信息通過廣播傳送到所有端口，網絡中的工作站對接收到的信息進行確認，若是發給自己的便接收否則不理。從發送端情況看，當一個工作站有數據要發送時，他首先監聽信道並檢測網絡上是否有其他的工作站正在發送DATA，如果檢測到信道忙，工作站將繼續WAIT若發現信道空閒，則開始發送數據，信息發送出去後，發送端還要繼續對發送出去的信息進行確認，以瞭解接收端是否已經正確接收到數據，如果收到則發送結束，否則再次發送。
分類：非堅持CSMA-監聽到信道忙，停止監聽，隨機等待一段時間後再監聽。（不能很好地利用信道剛剛空閒地時間）
堅持CSMA–監聽到信道忙，繼續監聽，直到空閒。
1堅持CSMA：監聽到空閒以後立即發送，若同時檢測到信道空閒則會衝突。
p堅持CSMA：分時隙，以概率p在空閒後第一個時隙發送。但是選擇合適地p不容易，p太小會導致時延變大。
3.5 CSMA/CD
CD：Collision Detection，衝突檢測。
對CSMA協議作進一步的改進，使發送站點在傳輸過程中仍繼續偵聽介質，以檢測是否存在衝突。如果兩個站點都在某一時間檢測到信道是空閒的，並且同時開始傳送數據，則它們幾乎立刻就會檢測到有衝突發生。如果發生衝突，信道上可以檢測到超過發送站點本身發送的載波信號幅度的電磁波，由此判斷出衝突的存在。一旦檢測到衝突，發送站點就立即停止發送，並向總線上發一串阻塞信號，用以通知總線上通信的對方站點，快速地終止被破壞的幀，可以節省時間和帶寬。
實現手段：檢測信號強度、發送接收信號強度比較。
🐖Ⅰ：CSMA/CD要求全雙工通信，而無線通信發送信號強度遠大於接收信號強度，所以CSMA/CD無法應用於無線局域網。
3.6 CSMA/CA
CA：Collision Avoidance
實現方法：發送前隨機選擇一段時間進行監聽，每個節點隨機選擇的時間不同。
四、無線網絡面臨的問題
4.1 隱終端（A，B，C）
接收節點的覆蓋範圍內、發送節點的覆蓋範圍外、隱終端發送，導致衝突。
4.2 暴露終端（A，B，C，D）
接收節點的覆蓋範圍外、發送節點的覆蓋範圍內、暴露終端不發送，導致延遲。
4.3 RTS/CTS
隱終端問題解決： 沒有聽到RTS能聽到CTS的是隱終端。
隱終端的問題能解決，會延遲發送。
暴露終端問題解決： 聽到RTS沒聽到CTS的是暴露終端。
只要能收到CTS，此問題就能解決。
4.4 802.11 MAC
鏈路層ACK：增加數據鏈路層的可靠性；數據鏈路層重傳比高層重傳的數據量小。
使用RTS/CTS需要權衡其帶來的衝突避免的好處以及對帶寬的耗費。
優先級支持：
SIFS：CTS、ACK等。
PIFS：實時業務，話音等。
DIFS：普通數據等。
信道利用率=數據幀平均發送時間/（數據幀平均發送時間+最大單向端到端傳播時延）
小結：
MAC協議要保證高效、公平。
信道共享技術分爲複用技術和多點接入技術。
多點接入技術分爲受控接入（輪詢、令牌環）和隨機接入（純ALOHA、S-ALOHA、CSMA、CSMA/CD），很好地解決了共享信道的爭用問題。