第三章 数据链路层

链路：是一条无源的点到点的数据物理段，中间没有任何其他的交换结点。一条链路只是一条通路的一个组成部分。

数据链路：由物理线路和控制实现数据的传输的通信协议的软件和硬件组成。现在最常用的是使用配适器即网卡来实现这些协议的软件和硬件。一般的配适器都包括了物理层和数据链路层。

**物理链路：**即链路。 **逻辑链路：**及数据链路，物理链路加上必要的通信规程。规程与协议同义。

**数据链路层的功能：**将原始的、有差错的物理线路改造成逻辑上无差错的数据链路，像网络层提供无差错的数据服务。主要功能归纳：链路管理、帧定界、流量控制、将数据和控制信息区分开（帧类型）、透明传输、寻址。

**数据链路层的服务：**无确认面向无连接服务、有确认面向无连接服务、有确认面向连接服务。

###帧定界（帧同步）技术：

• 字符计数法：以一个特殊的字符表示一帧的开始，以一个专门的字段标注帧内的字符数。 缺点：标识帧大小的字段出错，将无法确定帧的长度，也无法重传。 -字符填充的首尾定界符法：当数据是由可打印的（95）的ASCII(128)码组成的文本文件时，帧定界可使用特殊的帧定界符。控制字符SOH（01）放在一帧的最前面，表示帧首部开始；另一个控制符EOT（04）表示帧的结束。[ 注：帧开始符SOH和帧结束符EOT是十六进制的 ] 缺点：当数据中某个二进制代码恰好和 SOH 和 EOT 一样时，数据链路层会找到错误的边界。 解决方法：字节填充。在控制字符前面插入一个转义字符"ESC"(其十六进制编码为 1B）
• **0比特填充的首尾定界符法：**以一组特定的比特模式来标识一帧的起始与终止。例如在HDLC协议中的 01111110，允许任意以长度的码位，允许任意字符有任意长度的位。但当数据中有五个连续的 1 时，要采用“0位插入法”。

###差错编码技术 在数字通信中，根据目的的不同，编码分为信源编码和信道编码。 数据传输的差错是随机差错和突发差错共同构成的。差错主要分成：比特差错和传输差错。 **常见的编码：**奇偶校验码、循环冗余检验、海明码

• 奇偶校验码：在原码信息码后面加一个监督码，使得码组中“1”的个数为奇数或偶数。

1. 水平奇偶校验：
偶校验位：每一行中如果“1”的个数为偶数，则偶校验位为“0”，反之为“1”。 2. 垂直奇偶校验: 3. 水平垂直奇偶校验

• 循环冗余码：发出时，把要传输的数据信息当作一个报文码多项式 f(x)，然后除以一个标准的生成多项式 g（x）,将所得的余数 r(x)的系数附加在报文码之后发出；接收时，除以同一个生成多项式 g（x），若能除尽，则证明传输无误。 注：除法运算时，进行不借位计算
• 海明码：是第一个用来纠错的线性分组码,本质是分组奇偶检验。海明码中，每组校验位 P1，P2，P3，……，Pn的位权值为2^(n-1)。 所以发送的数据为：01110001101 编码规则： 2. 3.奇偶校验位的算法：如果全部校验位的位置中有奇数个 1，则该奇偶校验位置为 0；反之为 1. 例如：上表中采用奇校验，P1所在组中，检验位置中有 3 个 1，所以P1为 0. 4.纠错方法：接收方逐个检验每一个校验位。若有错就累加出错的检验码元的位权，就能得到错误信息所在的位置。 Eg：如果接收到的数据是：01110011101，接收方验证每一个校验位验证，可以发现校验位 P1，P2，P3的数据不正确。则错误校验位的位权求和：1+2+4=7，得到位置 7 出错。

###差错控制技术 **纠错方式：**前向纠错（FEC）、检错重发（ARQ）、混和纠错（HEC）

**常用的检错重发系统：**停发等候重发、返回重发、选择重发。

###流量控制技术 **原理：**为使发送方的发送数据的速率不超过接收方接收数据的能力，从而导致数据的溢出和丢失，就需要对收发双方进行流量控制。 **主要技术：**停等协议、滑动窗口控制机制

###PPP协议（点到点协议） PPP协议是目前使用的最广泛的广域网协议 特性：

1. 能够控制对数据链路的建立
2. 能够对IP地址进行分配和使用
3. 允许同时采用多种网络层协议
4. 能够配置和测试数据链路
5. 能够进行错误检测
6. 有协商选项，能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商 PPP协议的帧格式：

HDLC协议

###局域网 定义：由单一机构所使用的小于几公里的专用计算机网络。由局域网硬件系统和局域网软件系统组成。 **特点：**覆盖范围小、传输效率高、误码率和延迟较低、支持多对多的数据通信、采用分布式控制和广播式传输。

**网络服务器：**是网络管理、控制中心，负责为网络中的其他工作站提供各种网络服务。一个局域网至少应有一台服务器。

**工作站：**网络前端窗口，用户通过工作站来访问网络的共享资源。局域网中工作站一般用普通PC担任，也可以是输入输出终端担任。内存是其性能的主要影响因素。、

**网卡：**网络接口卡、通信配适器（NIC）。 功能：进行串、并行的转换 ；对数据进行缓存 ；在计算机的操作系统安装设备驱动程序 ；实现以太网协议

网桥：用于连接多个局域网，局域网讲的通信经网传送，可以达到隔离子网的目的。