计算机网络——数据链路层-功能、组帧和差错控制
一、数据链路层
数据链路层传送的是帧
数据链路层的功能：
- 提供给网络层服务
- 组帧、帧同步与透明传输
- 差错控制
- 流量控制
- 可靠传输机制
- 链路管理
二、组帧
组帧的关键问题是能够让接收端在接收到物理层上交的比特流后， 就可以根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束，这样在出错时就不必重发全部数据而只重发出错的帧即可。
• 字符计数法
• 字符填充的首尾定界符法
• 比特填充的首尾标志法
1、封装成帧
• 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。
• 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。
2、字符填充的首尾定界符法
3、透明传输
• 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）
• 字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)——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。
• 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。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。
4、差错控制
检错编码：高度可靠的信道上，比如光纤
纠错编码：错误发生频繁的信道，如无线链路
5、检错编码
• 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。
• 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)。
1）奇偶校验码
2）循环冗余检验码
6、纠错编码
纠错编码在接收端不但能检查错误，而且能纠正检查出来的错误。
海明码将码字内的位从左到右依次编号，第1位是1号，第2位是2号……第 n 位是 n 号，记为 M ;( i =1,…, n )。其中，编号为2的幂的位（1号位、2号位、4号位、8号位等）是校验位，其余的位填入 k 位数据。为了知道编号为 k 的数据位对哪些校验位有影响，将编号 k 改写为2的幂的和，如10=2+8,31=1+2+4+8+16等。一个位只有扩展式中所示编号的位检测，如编号为10的位只有编号为2和8的校验位检测。
海明码的构造及检验方法如下：
1）根据关系式2"≥ k + r +1计算冗余位（即检验码）的位数；
2）确定信息位与冗余位（即检验码）的位置关系，2'( i =0,1,…, r ）的位置上放冗余位（即检验码） P ，其余位置上放信息位（即数据位） D ,( j =1,… j );
3）找出冗余位（即检验码）与信息位（即数据位）的校验关系；
4）根据校验关系来确定冗余位（即检验码）