计算机网络中数据链路层的介绍
一、概述
1、在OSI七层模型中,数据链路层位于倒数第二层的位置;
2、在TCP/IP四层模型中,数据链路层与物理层共同组成了网络接口层;
二、数据链路层要解决的问题
(1)封装成帧
帧是数据链路层中数据的基本单位;
发送端在网络层的一段数据前后添加特定标记形成“帧”;
接收端根据前后特定标记识别出“帧”;
封装成帧的过程:
从网络层传送IP数据报给数据链路层;
数据链路层接收到数据报之后,在前后添加标记;
(2)透明传输
“控制字符存在于帧数据中,但是要当做不存在去处理”;
举例:
当IP数据报的数据中也出现了和尾部标记或头部标记一样的控制字符,则可能会产生错误的帧;
显然需要对数据中的控制字符进行特殊的处理:
在数据中和控制字符一样的部分前面,加上一个转义字符;
如果有转义字符ESC,则接收端会识别这是数据中的比特流,而不是数据帧的尾部。
(3)差错监测
因为物理层只管传输比特流,无法判断和控制是否出错;
数据链路层负责起“差错监测”的工作;
差错监测的常用方法:
1、奇偶校验码:
一种简单的检测比特流中是否有传输错误的一种方法;
通过在比特流的尾部添加一位比特位,来检测比特流是否有出错;
举例:
假设需要传输00110010这么一个八位的比特流,使用奇偶校验码时,在其后面增加一个1;
因为0+0+1+1+0+0+1+0=3,是个奇数,添加1;
反之,如果是偶数,则添加0;
假设在传输的时候发生了错误,接收端接收到的是00010010,使用奇偶校验码,0+0+0+1+0+0+1+0=2,尾部应该添加0,所以判断接收到的数据出错;
很显然奇偶检验码是存在局限性的,如果接收到的错误比特码和正确的比特码各位相加的奇偶性相同,则无法判断是否接收到了错误的数据。
2、循环冗余校验码CRC
一种根据传输或保存的数据而产生固定位数校验码的方法;
用于监测数据传输或者保存后可能出现的错误;
将生成的数字计算出来并且附加到数据后面;
所涉及的基本数学方法:
模“2”除法
循环冗余校验码步骤:
选定一个用于校验的多项式G(x),并在数据尾部添加r个0;
将添加r个0后的数据,使用模“2”除法除以多项式的位串;
得到的余数填充在原数据r个0的位置得到可检验的位串;
举例:
使用CRC计算101001的可校验位串
最高阶为3,所以在后面添上3个0;
使用模2除法,填充在r个0的位置,得到可校验的位串
把原来的3个0填充为001;
接收端在接收到比特流之后,在进行校验即可。