數據鏈路層的協議定義了通過通信媒介互連的設備之間傳輸的規范，數據鏈路層將物理層的0和1的比特流數據劃分為數據幀進行傳輸。數據鏈路定義的是互連的設備之間傳輸的規范，因此，可以將數據鏈路視為網絡傳輸中的最小單位，互聯網即為“數據鏈路的集合”。該層包含的一些相關技術主要有：MAC尋址，介質共享、分組交換、環路檢測和VLAN等。

MAC地址以及根據MAC地址轉發

• MAC地址：MAC地址是用于識別數據鏈路中互連的節點。MAC地址長48比特，在使用網卡（NIC）的情況下，MAC地址一般會被燒入到ROM中，因此，任何一個網卡的MAC地址都是唯一的，在全世界都不會重復（不包括虛擬網卡等特殊情況）。
• 根據MAC地址轉發：在交換機中，如何根據數據鏈路層中每個幀的目標MAC地址，決定從哪個網絡接口發送數據呢？這里涉及到MAC尋址以及轉發表，轉發表就是用來用以記錄發送接口的表。轉發表不需要使用者在每個終端或者交換機上手工設置，而是可以自動生成，即自學，交換機自學的過程如下圖所示。數據鏈路層的每個通過點在接到包時，會從中將源MAC地址以及曾經接收該地址發送的數據包的接口作為對應關系記錄到轉發表中。

交換機自學原理

• 交換機的轉發方式：
• 存儲轉發：存儲轉發方式檢查以太網數據幀末尾的FCS位后再進行轉發。因此，可以避免發送由于沖突而被破壞的幀或者噪聲導致的錯誤幀。
• 直通轉發：直通轉發方式不需要將整個幀全部接收下來以后再進行轉發。只需要在得知目標地址即可開始轉發。因此，具有延遲較短的優勢，但同時也不可避免的有發送錯誤幀的可能性。

共享介質型網絡

從通信介質的使用方法上來看，網絡可以分為共享介質型和非共享介質型。
介質共享型網絡是指由多個設備共享一個通信介質的一種網絡。在這種方式下，設備之間使用同一載波信道進行發送和接收，因此，基本上采用半雙工通信方式，所以必須對介質進行訪問控制。共享介質型網絡中有兩種介質訪問控制方式：

• 爭用方式：爭用方式是指爭奪獲取數據傳輸的權利，也叫CSMA（載波監聽多路訪問），主要介紹一種改良的CSMA方式：CSMA/CD方式，它要求每個站提前檢查沖突，一旦發生沖突，則盡早釋放信道。其工作原理如下：
  1.如果載波信道上沒有數據流動，則任何站都可以發送數據；
  2.檢查是否會發生沖突，一旦發生沖突，放棄發送數據（實際上會發送一個阻塞報文后再停止發送），同時立即釋放載波信道。
  3.放棄發以后，隨機延時一段時間，再重新爭用介質，重新發送幀。

CSMA/CD方式

• 令牌傳遞方式：令牌環方式是沿著令牌環發送一種叫做“令牌”的特殊報文。只有獲得令牌的站才能發送數據。這種方式有兩個特點：一是不會發生沖突，而是每個站都有通過平等循環獲得令牌的機會。令牌環的傳遞方式如下圖所示：

令牌環傳遞方式

非共享介質型網絡

非共享介質型是指不共享介質，是對介質采取專用的一種傳輸控制方式，在這種方式下，網絡中的每個站直連交換機，由交換機賦負責轉發數據幀，此種方式發送端和接收端不共享通信介質，很多情況下采用全雙工通信方式。
通過以太網交換機構建網絡，從而使計算機與交換機端口之間形成了一對一的連接，實現全雙工通信，在這種一對一連接全雙工通信方式下不會發生沖突，因此，不需要CSMA/CD的機制就可以實現更高效的通信。

非共享介質型網絡

VLAN

VLAN（TAG VLAN），是一種用于區分網段的標簽。TAG VLAN對每個網段都用一個VLAN ID的標簽進行唯一標識，在交換機中傳輸幀時，在以太網首部假如這個ID標簽，根據這個值將數據幀發送到指定的那個網段。添加VLAN的好處在于，進行網絡管理時，遇到分散網絡負載、交換部署網絡設備的位置等情況時，以往不得不修改網絡的圖拓撲結構，即需要進行硬件線路的改造，而使用VLAN的話，只需要修改網段即可。下圖為普通以太網幀格式和添加VLAN標簽的以太網幀格式：

普通以太網幀格式和添加VLAN標簽的以太網幀格式

跨交換機的VLAN