HDLC 和 PPP 协议如何实现帧同步与差错控制

数据链路层协议（如 HDLC 和 PPP）的核心任务是确保数据在相邻节点之间可靠传输，主要通过 帧同步 和 差错控制 机制实现。以下是它们的实现方式：

1. 帧同步（Frame Synchronization）

帧同步的目的是让接收方能够准确识别帧的起始和结束，避免数据解析错误。

帧格式：

| Flag (0x7E) | Address | Control | Data | FCS | Flag (0x7E) |

同步机制：
- 标志字节（Flag）：0x7E（二进制 01111110）作为帧的起始和结束标记。
- 比特填充（Bit Stuffing）：
  - 发送端：如果在数据部分出现连续 5 个 1，自动插入一个 0，防止数据部分误判为 Flag。
  - 接收端：检测到 5 个 1 + 0 时，删除该 0，恢复原始数据。
- 示例：
```
原始数据：01111110（可能误判为 Flag）
发送端填充后：011111010（插入 0）
接收端恢复：01111110
```

帧格式：

| Flag (0x7E) | Address (0xFF) | Control (0x03) | Protocol | Data | FCS | Flag (0x7E) |

同步机制：
- 同样使用 Flag = 0x7E 作为帧边界。
- 字符填充（Byte Stuffing）：
  - 如果数据部分出现 0x7E，转义为 0x7D 0x5E。
  - 如果出现 0x7D（转义符），转义为 0x7D 0x5D。
- 示例：
```
原始数据：0x7E（Flag）
发送端转义：0x7D 0x5E
接收端恢复：0x7E
```

差错控制确保数据在传输过程中不被损坏，主要依赖 FCS（帧校验序列） 和 ARQ（自动重传请求） 机制。

HDLC & PPP 均使用 CRC（循环冗余校验） 计算 FCS：
- HDLC：通常用 CRC-16 或 CRC-32（如 FCS = CRC(Address + Control + Data)）。
- PPP：支持多种校验方式（如 CRC-16/32），默认 CRC-16。
接收端检测：
- 计算接收数据的 CRC，与 FCS 比对。
- 如果 CRC 不匹配，丢弃该帧（HDLC 可能触发重传，PPP 通常依赖上层协议）。

HDLC 支持 3 种 ARQ 机制：
1. 停等 ARQ（Stop-and-Wait）：
  - 发送一帧后等待 ACK，超时未收到则重传。
2. 回退 N 帧（Go-Back-N）：
  - 发送方连续发送多帧，接收方发现错误后丢弃后续所有帧，发送方从错误帧开始重传。
3. 选择性重传（Selective Repeat）：
  - 仅重传错误的帧，其余帧继续传输（效率最高）。
PPP：
- 默认无 ARQ（依赖上层协议如 TCP 进行重传）。
- 但可通过 LCP（链路控制协议） 协商启用 带重传的可靠模式（较少使用）。

帧同步：HDLC 用 比特填充，PPP 用 字节填充，均避免 Flag 误判。
差错检测：均依赖 CRC 计算 FCS，确保数据完整性。
差错恢复：
- HDLC 内置 ARQ（如 Go-Back-N），适合可靠传输。
- PPP 通常 不处理重传（由 TCP 等上层协议负责），但可配置可靠模式。

理解这些机制有助于分析数据链路层如何实现 无差错传输，并为上层（如网络层）提供可靠服务。

posted @ 2025-05-21 08:17 guanyubo 阅读(182) 评论(0) 收藏举报

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