计算机网络学习笔记 3.2 封装成帧和透明传输

一、封装成帧（组帧）

封装成帧就是在一段数据的前后部分添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。

接收端在收到物理层上交的比特流后，就能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。

首部和尾部包含许多的控制信息，他们的一个重要作用： 帧定界 （确定帧的界限）

帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出赖的起始和终止。

二、透明传输

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。因此，链路层就“看不见”有什么妨碍数据传输的东西。

当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。

三、组帧的四种方法

1. 字符计数法
2. 字符（节）填充法
3. 零比特填充的首尾标志法（零比特填充法）
4. 违规编码法

注： 
由于字符计数法中Count字段的脆弱性（其值若有差错将导致灾难性后果）及字符填充实现上的复杂性和不兼容性， 目前较普遍使用的帧同步法是 零比特填充法 和 违规编码法 。

1、字符计数法

帧首部使用一个计数字段（第一个 字节 ，八位）来标明帧内字符数。

痛点：鸡蛋装在一个篮子里了。

容易出错，不常用

2、字符（节）填充法

• 情况1：当传送的帧是由文本文件组成时(文本文件的字符都是从键盘上输入的，都是ASCI码)不管从键盘上输入什么字符都可以放在帧里传过去，即透明传输。 
  
• 情况2：当传送的帧是由非ASCI码的文本文件组成时(二进制代码的程序或图像等)就要采用字符填充方法实现透明传输 
  

字符填充 

• 使用特定的字符（ 首尾定界符 ）来定界一帧的开始（SOH）与结束（EOT）。 
  

• 为了使信息位中出现的特殊字符不被误判为帧的首尾定界符，可以在特殊字符前面填充一个转义字符（ESC）来加以区分，以实现数据的透明传输。 
  

• 接收方收到数据后，会自己删除插入的转义字符，结果仍得到原来的数据 
  

3、零比特填充的首尾标志法（零比特填充法）

零比特填充法允许数据帧包含任意个数的比特，也允许每个字符的编码包含任意个数的比特。

• 使用 011110 来标志一帧的开始和结束。

• 为了不使信息位中出现的比特流011110被误判为帧的首尾标志，发送方的数据链路层在信息位中遇到5个连续的"1"时，将自动在其后插入一个"0"；

• 而接收方做该过程的逆操作，即每收到5个连续的"1"时，自动删除后面紧跟的"0"，以恢复原信息。

• 口诀：5“1”1“0”

操作：

• 发送端 
  扫描整个信息字段，只要连续5个1，就立即填入1个0 
  
  原始数据：0110111111110111110010 
  填充后：011011111 0 111011111 0 0010 
  
  
• 接收端 
  在接收端收到一个帧时，先找到标志字段确定边界，再用硬件对比特流进行扫描。雅思报名时间发现连续5个1时，就把后面的0删除。 
  
  收到数据：011011111 0 111011111 0 0010 
  删除后（原数据）：0110111111110111110010

4、违规编码法

注意到曼彻斯特编码只存在“高-低”和“低-高”两种编码： 

可以用“高-高” ， “低-低”来定界帧的起始和终止。