5点对点的信道的数据链路层

概念：

（1）链路 (link) 是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

注意：一条链路只是一条通路的一个组成部分。

（2）数据链路 (data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。

一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。  

 

另外也可以称为：

物理链路就是上面所说的链路。

逻辑链路就是上面的数据链路，是物理链路加上必要的通信协议。

 

注意：数据链路层传送的是帧。

模型：

 

数据链路层协议有许多种，但有三个基本问题则是共同的。这三个基本问题是：

(1) 封装成帧

(2) 透明传输

(3) 差错控制

 

1.封装成帧

（1）封装成帧 (framing) 就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。

（2）首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。    

示例：

2.透明传输

问题：如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和 SOH 或 EOT 一样，数据链路层就会错误地“找到帧的边界”。

解决方法：

解决方法：字节填充 (byte stuffing) 或字符填充 (character stuffing)。

（1）发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC” (其十六进制编码是 1B)。

（2）接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。

（3）如果转义字符也出现在数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符 ESC。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。

 

3.差错检测

（1）在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。

（2）在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。

（3）误码率与信噪比有很大的关系。为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。

 

循环冗余检验的原理：

在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。

假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。 

 

冗余码的计算：

（1）用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。

（2）得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少 1 位，即 R 是 n 位。

（3）将余数 R 作为冗余码拼接在数据 M 后面发送出去。

 

 

帧检验序列 FCS：

在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。

循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS 并不等同。

CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。

FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。 

 

注意：

（1）仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无差错接受 (accept)。

（2）“无差错接受”是指：“凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧），我们都能以非常接近于 1 的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。

（3）也就是说：“凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接受）。

（4）要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制。