视听网络化基础之剖析数据链路层

　　OSI模型(L2)的数据链路层位于物理层和网络层之间。物理层主要负责所选介质（有线、光纤或无线）上的信号创建和定时。TCP/IP中的网络层是IP存在的地方。它最关键的功能是正确使用IP地址，这些地址几乎总是在软件中创建的。数据链路层负责访问物理媒体、将比特流排列成帧、控制连接到媒体的站之间的流量以及检测错误。由于TCP/IP中使用的主要数据链路技术是以太网，我们将重点介绍它的实现。然而，在广域技术和数据中心，还有其他几种方法在使用。

　　在构思OSI模型时，其创建者将L2分为两部分。上层负责向IP层发送和接收消息，称为逻辑链路控制(LLC)。负责在物理媒体上发送和接收比特流的较低级别称为媒体访问控制(MAC)。LLC负责决定如何格式化数据流以及如何控制终端站之间的流量。此外，它会报告传输过程中是否发生错误。但是，在以太网中，除了Wi-Fi之外，不使用流量控制。有线以太网的MAC层与无线以太网的MAC层不同。

　　随着以太网从10Mbps发展到10Gbps，有线以太网的MAC层没有出现广泛的变化。帧同步基于传输56个交替的1和0，之后是字节10101011。寻址一直基于我们称为MAC地址的48位物理地址。通过这种方式，可以实现用于网桥和交换机的生成树协议(STP)。STP自动消除物理网络中的环路，并确保每对站之间只有一条路径。同样，MAC地址允许实施最短路径桥接(SPB)。SPB是网状网络的基础，广泛用于希望避免IP级多播问题的计算机中心和全球跨越网络。

　　在有线或无线以太网中，错误检测是通过调用CRC-32的方法完成的。使用二进制算法将32位代码划分为位流。余数长度始终为32位，作为错误校验码附加到帧中。最后，可以在L2内实现一定级别的服务质量(QOS)或服务优先级。

　　那么，在L2实现了流量控制、错误检测和QOS等功能，为什么工程师不选择在L3，IP层做同样的事情呢？最重要的原因是因为这些功能可以在固件而不是软件中完成。在几乎所有情况下，这都使它们的实现更加高效。