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1 第4章　数据链路层 主讲：谢昕 课程内容 为什么要设计数据链路层？ 在原始物理传输线路上传输数据信号是有差错的； 设计数据链路层的主要目的： 将有差错的物理线路改进成无差错的数据链路； 方法 — 差错检测（如CRC） 　差错控制（如ARQ） 　流量控制 作用：改善数据传输质量，向网络层提供高质量的服务。 ----差错产生的原因和差错类型 传输差错 — 通过通信道后接收的数据与发送数据不一致象; 差错控制 — 检查是否出现差错以及如何纠正差错； 通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声； 　　由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错； 　　冲击噪声引起的差错是突发差错，或突发错； 引起突发差错的位长称为突发长度； 在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突发差错共同构成的。 ----误码率的定义 误码率定义：二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于： Pe = Ne/N ----讨论 误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数； 未必误码率越低越好，要根据实际传输要求； 差错的出现具有随机性，只有被测量的传输二进制比特数越多，才会越接近于真正的误码率值。 －－检错码与纠错码 纠错码： 每个传输的分组带上足够的冗余信息； 接收端能发现并自动纠正传输差错。 检错码: 分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息； 接收端能发现出错，但不能确定哪一比特是错的，并且自己不能纠正传输差错。 －－常用的检错码 奇偶校验码 垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验 垂直奇（偶）校验（方阵码） 循环冗余编码CRC 目前应用最广的检错码编码方法之一 ----生成多项式的选择有国际标准 CRC-12 G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1 CRC-16 G（x）= x16+x15+x2+1 CRC-CCITT G（x）= x16+x12+x5+1 CRC-32 G（x）= x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10 +x8+x7+x5+x4 + x2+x+1 ---- CRC的原理 ----冗余码的计算 假设待传送的数据 M = 1010001101（共k bit）。在M的后面再添加供差错检测用的 n bit 冗余码一起发送。 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。 得到的 (k + n) bit 的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) bit 的数 P，得出商是 Q， 而余数是 R，余数 R 比除数 P 至少要少1 个比特。 冗余码的计算举例 循环冗余检验的原理说明 ----差错控制机制 反馈重发机制的分类 停止等待方式 连续工作方式 －－拉回重发方式 －－选择重发方式 4.2　数据链路层的基本概念 基本概念 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。 一条链路只是一条通路的一个组成部分。 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。 数据链路层像个数字管道 常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。 早期的数据通信协议曾叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，规程和协议是同义语。 数据链路层的主要功能 数据链路层最重要的作用就是：通过一些数据链路层协议（即链路控制规程）， 在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。其主要功能可归纳如下： (1) 链路管理 (2) 帧定界 (3) 流量控制 (4) 差错控制 (5) 透明传输 (6) 寻址 数据链路层的主要功能 (1) 链路管理 通信前先建立一条数据链路,传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。数据链路的建立、维持和释放就叫做链路管理。 数据链路层的主要功能 (3)流量控制 　当收方来不及接收发方发送的数据时，就必须及时控制发方发送数