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第3章 点对点信道的数据链路层 3.1 数据链路层的基本概念 3.2 三个基本问题 3.3 停止等待协议 3.4 发送窗口大于1的ARQ协议 3.5 点对点协议PPP 3.1 数据链路层的基本概念 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。 3.2 三个基本问题 帧定界：数据链路层的发送方应当让接收方的数据链路层知道，所发送数据的帧是从什么地方开始到从什么地方结束。 透明传输：数据链路层传送的数据的比特组合必须是不受限制的。数据链路层协议不能禁止传送某种特殊的比特组合。 差错检测：当接收端检测出有差错的帧时，根据协议的不同，可以有不同的处理方法。 3.2.1 帧定界 帧定界就是确定帧的界限。 在发送帧时，发送端的数据链路层在帧的前后都加入事先商定好的标记，使得接收端在接收到这个帧后，能根据这种标记识别帧的开始和结束，以及帧里面装入的数据部分的准确位置。 为了提高帧传送效率，应当使帧的数据部分长度尽可能的大于首部和尾部的长度。但每一种链路层协议都规定了帧的数据部分的长度上限——最大传送单元 MTU。 3.2.2 透明传输 当数据是由可打印的ASCII码组成的文本文件时，可以使用特殊的帧定界字符，SOH表示帧的开始，EOT表示帧的结束。 不管从键盘上输入什么字符都可以放在这样的帧中传输过去，这样的传输就是透明传输。 当传输的数据部分是非ASCII码文本文件时，就会错误地把数据中的二进制代码SOH和EOT看成是帧的边界，而把剩下的数据丢弃。 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。 用字节填充法解决透明传输的问题 3.2.3 差错检测 在一定的时间内，传输错误的比特占所传输的比特总数的比率称为误码率。 为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，都必须采用各种差错检测措施。在数据链路层广泛地使用了循环冗余检验 CRC的检错技术。 CRC差错检测技术只能做到无差错地接收。要做到“可靠传输”，即传输到接收端的帧无差错、无丢失、无重复，同时还按发送的顺序接收，就必须再加上确认和重传机制。 循环冗余检验的原理 在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。 假设待传送的数据 M = 1010001101(共k bit，这里k=10)。我们在M的后面再添加供差错检测用的 n bit 冗余码一起发送。 冗余码的计算 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 的除数 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 设 n = 5, P = 110101，模 2 运算的结果是：商 Q = 1101010110， 余数R = 01110。 将余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去，即发送的数据是101000110101110，或 2nM + R。 循环冗余检验的原理说明 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 的惟一方法。 检测出差错 在接收端得到的帧内容为101000110101110。 在接收端把得到的帧除以同样的p（110101），只要得出的余数 R 不为 0，就表示检测到了差错。 但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。 一旦检测出差错，就丢弃这个出现差错的帧。 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。 如何得到p值 现在广泛使用