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:

  1. 提供给网络层服务
  2. 组帧、帧同步与透明传输
  3. 差错控制
  4. 流量控制
  5. 可靠传输机制
  6. 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)

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