數據鏈路層在物理層提供服務的基礎上向網絡層提供服務，其主要作用是加強物理層傳輸原始比特流的功能，將物理層提供的可能出錯的物理連接改造成為邏輯上無差錯的數據鏈路，使之對網絡層表現為一條無差錯的鏈路。

1、為網絡層提供服務

對網絡層而言，數據鏈路層的基本任務是將源機器中來自網絡層的數據傳輸到目標機器的網絡層。數據鏈路層通常可為網絡層提供的服務有：

（1）無確認的無連接服務；適用于實時通信或誤碼率較低的通信信道，如以太網。

（2）有確認的無連接服務；適用于誤碼率較高的通信信道，如無線通信。

（3）有確認的面向連接服務；適用于通信要求（可靠性、實時性）較高的場合。有連接就一定要有確認，即不存在無確認的面向連接的服務。

2、鏈路管理

鏈路管理功能主要用于面向連接的服務。當鏈路兩端的節點要進行通信前，必須首先確認對方已處于就緒狀態，并交換一些必要的信息以對幀序號初始化，然后才能建立連接，在傳輸過程中則要能維持該連接。

3、幀定界、幀同步與透明傳輸

兩個工作站之間傳輸信息時，必須將網絡層的分組封裝成幀，以幀的格式進行傳送。將一段數據的前后分別添加首部和尾部，就構成了幀。首部和尾部中含有很多控制信息，它們的一個重要作用是確定幀的界限，即幀定界。而幀同步指的是接收方應當能從接收到的二進制比特流中區分出幀的起始與終止。

4、差錯控制

用以使發送方確定接收方是否正確收到了由他發送的數據的方法稱為差錯控制。通常，這些錯誤可分為位錯和幀錯。

位錯指幀中某位出現了差錯。通常采用循環冗余校驗（CRC）方式發現位錯，通過自動重傳請求方式來重傳出錯的幀。具體做法是：讓發送方將要發送的數據幀附加一定的CRC冗余檢錯碼一并發送，接收方則根據檢錯碼對數據幀進行錯誤檢測，若發現錯誤，則丟棄，發送方超時重傳該數據幀。這種差錯控制方法就稱為ARQ法。ARQ法僅返回很少的控制信息，便可有效的確認所發數據幀是否被正確接收。幀錯是指幀的丟失、重復或失序等錯誤。在數據鏈路層引入定時器和編號機制，可以保證每一幀最終都能有且僅有一次正確的交付給目的結點。