计算机 络理论课——数据链路层

一、基本概念

结点：主机、路由器

链路： 络中两个结点之间的物理通道，链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。分为有线链路、无线链路

数据链路： 络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路。

帧：链路层的协议数据单元，封装 络层数据

数据链路层负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据 。

二、功能

数据链路层在物理层提供服务的基础上向 络层提供服务，其最基本的服务是将源自 络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标杋 络层。其主要作用是加强物理层传输原始比特流的珌能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对 络层表现为一条无差错的链路。

1. 为 络层提供服务。无确认无连接服务，有确认无连接服务，有确认面向连接服务。有连接一定有确认

2. 链路管理，即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务）。

3. 组帧。

4. 流量控制。

5. 差错控制（帧错/位错）。

1、组帧

帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。

组帧的四种方法：1.字符计数法，2字符（节）填充法，3.零比特填充法，4违规编码法。

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。因此，链路层就“看不见”有什么妨碍数据传输的东西。
当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。

（1）字符计数法

帧首部使用一个计数字段（第一个字节，八位）来标明帧内字符数。

（3）零比特填充法

2、差错控制

概括来说，传输中的差错都是由于噪声引起的。
全局性1由于线路本身电气特性所产生的随机噪声（热噪声），是信道固有的，随机存在的。
解决办法：提高信噪比来减少或避免干扰。（对传感器下手）局部性2.外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声，是产生差错的主要原因。
解决办法：通常利用编码技术来解决。

（2）CRC循环冗余码

• 余数为0，判定这个帧没有差错，接受。
• 余数为不为0，判定这个帧有差错（无法确定到位），丢弃。

FCS的生成以及接收端CRC检验都是由硬件实现，处理很迅速，因此不会延误数据的传输

（3）海明码

海明码：发现双比特错，纠正单比特错。

确定校验码位数r

海 明 不 等 式 ： 2 r ≥ k + r + 1

$$begin{aligned} 海明不等式：2^{r} ge k+r+1 end{aligned}$$ 海明不等式：2r≥k+r+1?

要发送的数据：D=101101
数据的位数k=6，
满足不等式的最小r为4，
也就是D=101101的海明码应该有6+4=10位，
其中原数据6位，效验码4位

确定校验码和数据的位置