第三章-数据链路层

数据链路层有两种通信方式：点对点通信和广播通信

 

 

封装成帧
在一段数据的前后分别添加首部和尾部，构成一个帧
添加首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界，接收方必须正确识别每个帧的开始和结束
每一种链路层协议都规定路了帧的数据部分长度和上限，即最大传送单元MTU

 透明传输
数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制，就好像数据链路成不存在一样

 问题：在定界的过程中，如果数据中恰好出现了和首部或尾部一样的比特字节，接收方会不会误以为接受完成
答：会，当然也有两种解决办法：字节填充法和零比特填充法
字节填充法：适用于面向字符异步的物理链路，当数据中出现帧定界相同的字符时，在前面添加一个转义字符(ESC——00011011)，或者数据中存在转义字符，也在前面填充一个转义字符即可，接收方在接收到数据后，会将转义字符去掉然后读取转义字符后面的数据，虽然与帧定界字符相同，但是因为有转义字符，接收方则不会在理解为是定界符而是一个数据字符
零比特填充法：适用于面向比特同步的传输服务，帧定界符为某个特殊比特组合(如PPP所用01111110)，在发送端开始检测，如果有5个连续的1，在后面添加1个0，保证数据中不会出现连续的6个1，这样就不会与帧定界符相同，而接收方则需要反向操作，连续接收到5个1时，后面的1个0则删除就可以还原比特流

 

 

 

 

 

 CRC校验码(循环冗余校验码)
生成式G，数据D，通过生成式G可以知道除数和被除数，两数相除(异或运算)得到的余数R(冗余码)拼接到数据D的后面一起发送出去，而接收方接收到数据之后，将数据与除数相除(异或运算)，如果等于0，则接受到的数据和发送的数据一样，反之则数据在传输过程中出错了
异或运算：相同为0，不同为1
奇偶校验码
奇校验：当发送一个数据如00011110时采用奇校验，那么发送方则会关注数据中的1的个数是否为奇数，如果是奇数，则最后发送的校验位是0，如果不是奇数，则最后发送的校验位是1将1的个数变为奇数个
偶校验：当发送一个数据如00011110时采用偶校验，那么发送方则会关注数据中的1的个数是否为偶数，如果是偶数，则最后发送的校验位是0，如果不是偶数，则最后发送的校验位是1将1的个数变为偶数个

 

  可靠传输：发送端发送什么，对应的接收端就接收什么

为此提出了滑动窗口机制，发送窗口WT和接收窗口WR，两个窗口都规定的有大小，发送窗口的大小确定了一次能发的bit，接收窗口的大小确定了一次能接的bit且接收窗口<=发送窗口
窗口的滑动控制有接收方来确定，接收方通过独有的“确认机制”控制发送方的窗口向前滑动，从而实现“流量控制”
确认(ACK)：接收方每接收一个数据帧，就向发送方发送一个确认帧，表示已经正确接收到该帧数据
超时重传：发送方每发送一个帧，就会开启一个超时定时器，如果在规定时间没有接收到接收方发送的确认帧(ACK)，则发送方就会重新发送该帧数据
使用这两种机制的可靠传输协议称为自动重传请求ARQ

 

 

 

 

 

 正常情况：发送方发送数据，接收方接收后发送确认帧并且窗口向前移动，发送方接收到确认帧窗口也向前移动
数据帧丢失情况：发送方发送数据，接收方没有接收到，因此不会发送确认帧，直到超时，发送发重新发送数据，接收方接收后发送确认帧并且窗口向前移动，发送方接收到确认帧窗口也向前移动
确认帧丢失情况：发送方发送数据，接收方接收后发送确认帧并且窗口向前移动，但是发送方没有接收到确认帧，并不会向前移动，当定时器超时，发送发重新发送数据，接收方接收数据，但是帧序号与当前接收窗口不一致，接收方丢弃该数据并重新发送确认帧，发送方接收到确认帧窗口也向前移动
数据帧有差错情况：发送方发送数据，接收方接收后发现数据错误，丢弃数据并不发送确认帧，等待发送方定时器超时重传数据，接收方接收后发送确认帧并且窗口向前移动，发送方接收到确认帧窗口也向前移动
问：为什么一定要给帧编号
答：为了防止接收方无法判别重复帧(确认帧丢失情况)

 

 

 

 

 

停止-等待协议信道利用率：计算公式U = T_D/(T_D+RTT+T_A)
T_D：数据的发送时延             RTT：往返时延(传播时延)即2*单向传播时延                     T_A：确认帧的发送时延(大部分情况忽略)

 

回退N帧协议(GBN)、选择重传协议(SR)信道利用率：计算公式U = (N*T_D)/(T_D+RTT+T_A)
T_D：数据的发送时延             RTT：往返时延(传播时延)即2*单向传播时延                     T_A：确认帧的发送时延(大部分情况忽略)           N：发送窗口大小
注意：信道利用率最大不可能超过1
最大传输速率 = 总数据量/总时间

 

 

 

MAC地址：每一个设备的物理地址也是设备的身份证号，不重复的

 

CSMA/CD协议(多址接入CS   载波监听MA   冲突检测CD)：发送前监听，边发送边监听
争用期：最远两端的单向传播时延*2，有两个特殊的：10Mb/s的争用期是51.2us
退避时间 = 基本退避时间(争用期)  *  随机数r                    r = 2k-1                             k = Min(重传次数  ， 10)     重传次数小于10，k = 重传次数    重传次数大于等于10，k = 10

最短帧长 = 2 * 单向传播时延 * 信道带宽