第3章数据链路层——1.数据链路层基本概念

数据链路层功能: 在物理层物理链路的基础上验证数据差错,为上层的网络层提供无比特差错传输服务。

一.数据链路

①链路: 一个结点连接到相邻节点的一段物理线路
②数据链路： 物理线路+通信协议

• 网络适配器: 实现协议的软/硬件

二.数据链路层的传输

由于计算机网路分层的独立性和灵活性,再学习某一个层时,可以忽略上下层,以逻辑链路的情况学习该层

封装帧

生成帧检验序列

传输帧

接收帧

检验帧

提取帧

传递数据

• 封装帧: 将网路层传输的IP数据报,添加首部尾部封装
• 生成帧检验序列: 在帧封装过程中，添加帧检验序列,用于检测在传输过程中是否发生了比特错误。
• 传输帧: 帧传输到物理层进行实际的传输
• 接收帧: 物理层接收到传输过来的帧，并将它们进行解码，恢复为二进制数字
• 检验帧: 接收端的数据链路层会检验接收到的帧
• 提取帧: 数据完整性通过时，数据链路层会解析帧头，提取发送端封装的数据部分
• 传递数据: 将提取到的数据传递到网络层进行进一步处理

三.封装成帧

基于分组（IP数据报）传输的原理封装（打包）

首部和尾部能起到帧定界的作用

• 帧定界： 让计算机明确帧的完整性
• MTU: 帧数据传输上限
  

定界符: 区分帧的开头和结尾,确认数据是否完整。

• SOH: ASCLL码中的开始控制符(00000001)
• EOT: ASCLL码中的结束控制符(00000100)

四.透明传输

错误定界: 当数据部分恰好出现定界符,帧会错误区分头尾
解决方法

• 转义字符(字符填充)： 在数据部分中的SOH/EOT（干扰识别）前面添加转义字符ESC使其透明化

五.差错检测

比特差错: 比特在传输过程中出错。
误码率: 错误比特传输在总比特传输的占比
循环冗余检验： 确定长度为（n+1）的p，进行CRC检验

举例：
①假定传输的数据M=101001(k=6)
②假定商定好的传输除数P=1101（n=3位）
③模2运算: $2^n\ast m$得出被除数据$M\ast 2^n=101001\ast 1000=101001000=M+(3个零)$
商Q=110101
余数R=001作为FCS

发送端发送数据为：101001拼001=1011001001
结论:
发送端发送： $2^n\ast M（数据）\ast FCS冗余码$
接收端： 接受数据后进行CRC检验若余数为0 则数据无差错，接受数据，反之有差错，丢弃数据。
①只能保证数据的无差错接受
②将可靠传输问题抛出到下一层

六.数据链路层检测情况

在OSI中,数据链路层要实现可靠传输,所以有CRC校验,帧编号,帧确认,帧重传 的策略机制
通信质量好的传输链路: 不进行帧确认,帧重传，出错了由上层进行改正。
通信质量差的传输链路: 进行帧确认,帧重传，向上层提供可靠传输。