计算机网络笔记——数据链路层（1）

3.1 使用点对点的信道的数据链路层

3.1.1 数据链路和帧

概念以及定义

链路：是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

数据链路：除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

而数据链路层的基本单位就是：帧。

3.1.2 几个基本问题

1.封装成帧

封装成帧：就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 

除此之外他们还会加入特殊的帧定界符（或者说控制字符），其中帧开始字符SOH，帧结束字符EOT。

2.透明传输

问题：

解决方法：字节填充 （或字符填充）。即在数据报中出现控制符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”。

有了ESC，在遇见EOT和SOH时，就不用担心出错的问题。

3. 差错检测

存在问题：在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。

解决方法：循环冗余检验 CRC 的检错技术来进行。

（设有k位数据，循环冗余检验即是在k位数据后面添加n位冗余，让（k+n）位一起发出。）

循环冗余检测码得出方法：用模2运算来求余数。

例子：

现在 k = 6, M = 101001。

设 n = 3, 除数 P = 1101，

被除数是 2nM = 101001000。

模 2 运算的结果是：商 Q = 110101，

          余数 R = 001。

把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2nM + R

  即：101001001，共 (k + n) 位。

 

插曲：关于模2运算的简介：

（摘自：https://baike.baidu.com/item/%E6%A8%A12%E8%BF%90%E7%AE%97/18556715?fr=aladdin）

模二除法

多位二进制模2除法也类似于普通意义上的多位二进制除法，但是在如何确定商的问题上两者采用不同的规则。后者按带借位的二进制减法，根据余数减除数够减与否确定商1还是商0，若够减则商1，否则商0。多位模2除法采用模2减法，不带借位的二进制减法，因此考虑余数够减除数与否是没有意义 的。实际上，在CRC运算中，总能保证除数的首位为1，则模2除法运算的商是由余数首位与除数首位的模2除法运算结果确定。因为除数首位总是1，按照模2 除法运算法则，那么余数首位是1就商1，是0就商0。

完成之后。接收端收到每一帧经过CRC检验后，会有这两种情况：

(1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就接受 (accept)。

(2) 若余数 R ¹ 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。

但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。

只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。

另一种更方便的方法就是用多项式来表示循环冗余检测检验过程。具体见教材P75。