在计算机网络的分层架构中，数据链路层位于物理层之上，网络层之下，是保障数据通信可靠性的重要环节。其核心任务包括成帧、差错控制、流量控制以及为网络层提供各种服务。这层的主要功能在于管理节点间的数据传输，保证数据包准确无误地从源点传输到目的地。
成帧是数据链路层的基本功能。在传输数据之前，数据链路层需要将网络层传递下来的比特流分隔成有明确边界的帧。每个帧都包含必要的控制信息，用以标识帧的开始与结束，以及数据本身。数据链路层通常采用不同的帧定界方法，比如字符计数法、字符填充法和位填充法等。以字符计数法为例，它在帧头加入一个字段来指示该帧的字节长度。然而，一旦计数字段出错，可能会导致整个帧的解析出现问题。因此，为了提高传输的可靠性，数据链路层还发展了其他更为复杂的帧定界技术，例如在物理层编码时预留出特定的编码违规，以表示帧的边界。
差错控制是数据链路层的另一项关键任务。由于通信介质中可能存在各种干扰，导致数据在传输过程中可能出现比特翻转。数据链路层通过使用检错码和纠错码来确保数据帧的完整性和正确性。奇偶校验是一种简单的检错码，能够发现单个位的错误，但无法进行纠正。而更高级的检错码，例如循环冗余校验（CRC），不仅能检测出错误，还能准确地指出错误发生的位置，有时还能进行错误的纠正。为了进一步确保数据的正确交付，数据链路层还可能实现反馈重传机制，比如自动重传请求（ARQ）技术。通过超时重传和序号校验，数据链路层确保每个数据帧只被交付一次，确保了传输的可靠性。
数据链路层为网络层提供了三种不同的服务模式：无确认无连接服务、有确认无连接服务和有确认有连接服务。无确认无连接服务适合误码率低的线路，例如数据语音传输，它为网络层提供了一种无需确认的快速传输方式。有确认无连接服务则是为那些不可靠的信道设计的，它能够在数据发送前确保链路的可用性，适合于突发性的数据传输。有确认有连接服务提供最高级别的可靠性，适用于那些对数据完整性要求极高的应用，如文件传输。这三种服务模式为不同类型的网络通信需求提供了灵活的支持。
数据链路层的协议，例如点对点协议（PPP）和以太网的MAC（媒体访问控制）子层协议，规定了数据单元的格式以及节点如何进行数据的发送和接收。PPP协议简单而高效，广泛应用于拨号上网和低速链路中，它通过简化帧结构和链路控制协议来保证通信的透明性。以太网的MAC子层则规定了帧的格式和访问控制方法，解决了多个设备共享传输介质时的数据冲突问题。此外，数据链路层还负责流量控制，防止网络因流量过大而出现拥塞，确保网络的高效运作。
数据链路层是计算机网络不可或缺的一部分，它通过成帧、差错控制、流量控制和提供多种服务模式，为网络层提供了稳定、可靠的数据传输服务。数据链路层的工作原理和协议对于构建高效的网络通信系统具有重要意义，是网络工程师和维护人员必须深入理解的核心知识。
