數(shù)據(jù)鏈路層(一):概述

基本概念

數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型中的第二層,介乎于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間。數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的服務(wù)的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù),其最基本的服務(wù)是將源自網(wǎng)絡(luò)層來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)较噜徆?jié)點的目標(biāo)機網(wǎng)絡(luò)層

示例:主機H1向主機H2發(fā)送數(shù)據(jù)


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點對點通信

點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路和幀

  • 鏈路

從一個節(jié)點到相鄰節(jié)點的物理線路(有限或者無線),中間沒有任何的交換節(jié)點。計算機之間的通信要經(jīng)過很多條這樣的物理鏈路

  • 數(shù)據(jù)鏈路

在一條物理線路之上,通過一些規(guī)程或協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸,以保證被傳輸數(shù)據(jù)的正確性。實現(xiàn)這些規(guī)程或協(xié)議的硬件和軟件加到物理線路,這樣就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。從數(shù)據(jù)發(fā)送點到數(shù)據(jù)接收點(點到點 point to point)所經(jīng)過的傳輸途徑

點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議單元。數(shù)據(jù)鏈路層把從網(wǎng)絡(luò)層接受的數(shù)據(jù)封裝成幀放到網(wǎng)絡(luò)上,把接收到的幀中的數(shù)據(jù)取出放到網(wǎng)絡(luò)層。

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封裝成幀

在一段數(shù)據(jù)前后分別加上首部和尾部構(gòu)成一段幀;首尾部的作用是確定幀的界限(幀定界);幀長等于數(shù)據(jù)長度加上首尾部的長度;為提高傳輸效率,幀數(shù)據(jù)長度應(yīng)該盡可能大于首尾長度

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差錯檢測

  1. 比特差錯和誤碼率

比特在傳輸過程中可能產(chǎn)生差錯,如:0變成1

一段時間內(nèi),傳輸錯誤的比特數(shù)占總傳輸數(shù)的比例

  1. 非比特差錯

發(fā)送方發(fā)送:123

  • 幀重復(fù):112
  • 幀丟失:12
  • 幀失序:132
  1. 差錯校驗措施
  • CRC(循環(huán)冗余檢測 也稱為多項式編碼)

例如:假設(shè)傳送的數(shù)據(jù)M=101001(共k為,k=6),在數(shù)據(jù)M后面加供差錯檢測用的n位冗余碼一起傳送(一共發(fā)送n+k),雖然增大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_銷,但卻可以進(jìn)行差錯檢測。
n位冗余碼可以用以下方法計算,先用二進(jìn)制的模2運算進(jìn)行2^n乘M,這相當(dāng)于在M后邊添加n個0,然后用得到的(k+n)位的數(shù)除以首發(fā)雙方事先確定好的長度為(n+1)位的數(shù)p,得出商是Q,而余數(shù)是R,把余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M后面發(fā)送出去。
M=101001,n=3,P=1101,則Q=110101,R=001,二進(jìn)制的除法相當(dāng)于異或運算。
接收方對接收到的幀進(jìn)行CRC檢驗,把接收到的幀以同樣的P,得出余數(shù)R,如果傳輸過程中沒有差錯,則得出的余數(shù)顯然應(yīng)為0.

數(shù)據(jù)鏈路層僅適用CRC,只能保證對幀的無差錯接受(即只能校驗比特差錯,非比特差錯無法校驗)

  • 奇偶檢驗法

數(shù)據(jù)總共為d位,后面一位是校驗位;采用偶(奇)校驗的時候我們要在校驗位添加0/1使得總共的1的位數(shù)為偶(奇)數(shù);接收方也使用確認(rèn)1的位數(shù)來檢測是否發(fā)生了錯誤,如果發(fā)生了錯了則丟棄這個數(shù)據(jù)幀

奇偶檢驗檢驗是最簡單但是也是最沒有保障的。

偶檢驗不能識別偶數(shù)個位的bit錯誤的發(fā)生,而奇校驗不能識別奇數(shù)個位的bit錯誤(1位除外,1位錯誤奇偶都可以識別);奇偶校驗?zāi)馨l(fā)現(xiàn)錯誤但是不能糾正錯誤

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