一.數(shù)據(jù)鏈路層

1.1 基本概念

• 結(jié)點(diǎn):主機(jī)、路由器
• 鏈路：網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的物理通道，鏈路的傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、光纖和微波。分為有線鏈路和無(wú)線鏈路。
• 數(shù)據(jù)鏈路：網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的邏輯通道，把實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上就構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路。
• 幀：鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，封裝網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報(bào)。

數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)通過(guò)一條鏈路從一個(gè)結(jié)點(diǎn)向另一個(gè)物理鏈路直接的相鄰結(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)報(bào)。

1.2 功能概述
數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，其最基本的服務(wù)是將源自網(wǎng)絡(luò)層來(lái)的數(shù)據(jù)可靠的傳輸?shù)较噜徑Y(jié)點(diǎn)的目標(biāo)機(jī)網(wǎng)絡(luò)層，其主要作用是加強(qiáng)物理層傳輸原始比特流的功能，將物理層提供的可能出錯(cuò)的物理連接改造成為邏輯上無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層表現(xiàn)為一條無(wú)差錯(cuò)的鏈路。

功能

• 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)。
  無(wú)確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)，有確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)，有確認(rèn)面向連接的服務(wù)。
• 鏈路管理，即連接的建立、維持、釋放(用于面向連接的服務(wù))。
• 組幀。
• 流量控制。
• 差錯(cuò)控制(幀錯(cuò)/位錯(cuò))。

二.封裝成幀和透明傳輸

封裝成幀

2.1 封裝成幀：就是在一段數(shù)據(jù)的前后添加首部和尾部，這樣就構(gòu)成了一個(gè)幀。接收端在接收到物理層上交的比特流后，就能根據(jù)首部和尾部的標(biāo)記，從收到的比特流中識(shí)別幀的開(kāi)始和結(jié)束。

2.2 首部和尾部包含許多的控制信息，他們的一個(gè)重要作用：幀定界(確定幀的界限)。

2.3 幀同步：接收方應(yīng)當(dāng)能從接收到的二進(jìn)制比特流中區(qū)分出幀的起始和終止。

2.4 組幀的四種方法：

• 字符計(jì)數(shù)法
• 字符(節(jié))填充法
• 零比特填充法
• 違規(guī)編碼法
  

透明傳輸

2.5 透明傳輸是指不管所傳輸數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)當(dāng)能夠在鏈路上傳送。因此，鏈路層就“看不見(jiàn)”有什么妨礙數(shù)據(jù)傳輸?shù)臇|西。

2.6 當(dāng)所傳數(shù)據(jù)中的比特組合恰巧與某個(gè)控制信息完全一樣時(shí)，就必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?#xff0c;使接收方不會(huì)將這樣的數(shù)據(jù)誤認(rèn)為是某種控制信息，這樣才能保證數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是透明的。

三.組幀方法介紹

3.1 字符計(jì)數(shù)法

• 幀首部使用一個(gè)計(jì)數(shù)字段(第一個(gè)字節(jié)，8位)來(lái)標(biāo)明幀內(nèi)字符數(shù)。
• 若第一個(gè)自己發(fā)生錯(cuò)誤，這后面每幀都將錯(cuò)誤。
  

3.2 字符填充法

• 數(shù)據(jù)部分可以出現(xiàn)一些與控制信息相同的比特，導(dǎo)致數(shù)據(jù)截?cái)鄟G失，因此需要在數(shù)據(jù)部分中添加轉(zhuǎn)義字符，接收方接收到數(shù)據(jù)在剔除轉(zhuǎn)義字符和首部、尾部就能還原數(shù)據(jù)。
  

3.3 零比特填充法

• 首部和尾部添加 01111110(6個(gè)1)
• 在發(fā)送端，掃描數(shù)據(jù)部分，只要連續(xù)5個(gè)1，就立即填入一個(gè)0，避免了和首部尾部標(biāo)識(shí)符的沖突。
• 在接收端收到一個(gè)幀時(shí)，就先找到首部和尾部(標(biāo)志字段)確定邊界，再用硬件對(duì)比特流進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)連續(xù)五個(gè)1時(shí)，就把后面的0刪除。
• 保證了透明傳輸：在傳送的比特流中可以傳送任意比特組合，而不會(huì)引起對(duì)幀邊界的判斷錯(cuò)誤。

3.4 違規(guī)編碼法

• 由于字節(jié)計(jì)數(shù)法中Count的脆弱性(其值若有錯(cuò)誤將導(dǎo)致災(zāi)難性后果) 及字符填充實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性和不兼容性，目前較普遍使用的幀同步法是比特填充和違規(guī)編碼法。

總結(jié)

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