2016.6.13 電腦網路複習要點第三章 資料連結層

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**資料連結層使用的通道主要有以下兩類：

（1）點對點通道：使用一對一的點對點通訊方式。

（2）廣播通道：使用一對多的廣播通訊方式。廣播通道上串連的主機很多，因此必須使用專用的共用通道協議來協調這些主機的資料發送。

 

3.1使用點對點通道的資料連結層

**鏈路：就是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路（有線或無線），而中間沒有任何其他的交換結點。鏈路只是一條路徑的組成部分。

**資料鏈路：當需要在一條線路上傳送資料時，除了必須有一條物理線路外，還必須有一些必要的通訊協定來控制這些資料的傳輸。若把實現這些協議的硬體和軟體加到鏈路上，就構成了資料鏈路。現在最常用的方法是使用網路介面卡（既有硬體，也包括軟體）來實現這些協議。

（1）協議資料單元--幀

**資料連結層把網路層交下來的資料構成幀發送到鏈路上，以及把接收到的幀中的資料取出並交給網路層。

**三層模型：每個結點（主機和路由器之間或兩個路由器之間）只有下三層--網路層，資料連結層，物理層。

**點對點通道的資料連結層在進行通訊時的主要步驟：

①結點A的資料連結層把網路層交下來的IP資料報添加到首部和尾部封裝成幀。

②結點A把封裝好的幀發送給點B的資料連結層。

③若結點B的資料連結層收到的幀無差錯，則從收到的幀中提取出IP資料報上交給上面的網路層；否則丟棄這個幀。

 

3.2  三個基本問題

（1）封裝成幀：

**封裝成幀就是在一段資料的前後分別添加首部和尾部，這樣就構成了一個幀。接收端在收到物理層上交的位元流後，就能根據首部和尾部的標記，從收到的位元流中識別幀的開始和結束。

**一個幀的幀長就等於幀的資料部分加上幀首部和幀尾部的長度。

**首部和尾部一個重要作用就是進行幀定界（即確定幀的界限）。

**每一種鏈路層協議都規定了所能傳送的幀的資料部分長度上限--最大傳送單元MTU。

**幀定界可以使用特殊的幀定界符，SOH（幀開始符）和EOT（幀結束符），它們的十六進位編碼分別是01和04。

（2）透明傳輸：

**透明：某一個實際存在的事物看起來卻是好像不存在一樣。

**在資料連結層透明傳送資料：表示無論什麼樣的位元組合的資料都能夠通過這個資料連結層。因此，對所傳送的資料來說，這些資料就“看不見”資料連結層有什麼妨礙資料轉送的東西。

**位元組填充（輸入鍵台）：為瞭解決透明傳輸的問題，就必須設法使資料中可能出現的控制字元“SOH”和“EOT”在接收端不被解釋為控制字元。發送端的資料連結層在資料中出現控制字元“SOH”和“EOT”的前面插入一個逸出字元“ESC”,而在接收端的資料連結層在把資料送往網路層之前刪除這個插入的逸出字元。

（3）差錯控制：

**位元差錯：位元在傳輸過程中可能會產生差錯：1可能變成0，而0也可能變成1。

**誤碼率BER：在一段時間內，傳輸錯誤的位元占傳輸位元總數的比率。設法提高信噪比，就可以使誤碼率減小。

①循環冗餘檢查CRC：

**CRC運算就是在資料M的後面添加供差錯檢測用的n位冗餘碼，然後構成一個幀發送出去，一共發送（k+n）位。

**這n位冗餘碼可用以下方法得出：用二進位的模2運算進行2的n次方乘M的運算，這相當於在M後面添加n個0。得到的（k+n）位的數除以收發雙方事先商定的長度為（n+1）位的除數P，得出商是Q而餘數是R（n位，比P少一位）。這個餘數R就是拼接在資料M後面發出去的冗餘碼。

**多項式P（X）的產生：

P(X)=X3+X2+1表示的P=1101

②幀檢驗序列FCS：

**為了進行檢錯而添加的冗餘碼。

③循環冗餘檢查CRC和幀檢驗序列FCS並不是同一個概念：

**CRC是一種檢錯方法；

**FCS是添加在資料後面的冗餘碼，在檢錯方法上可以選用CRC，也可以不選用CRC。

④在接收端對收到的資料進行差錯檢驗方法：

**若得出的餘數R=0，則判斷這個幀沒有差錯，就接受。

**若餘數R不等於0，則判定這個幀沒有差錯（但無法確定究竟是哪一位出了差錯），就丟棄。

⑤在資料連結層若僅僅使用循環冗餘檢查CRC差錯檢測技術，則只能做到對幀的無差錯接受，即：凡是接收端資料連結層接受的幀，我們都能以非常接近1的機率認為這些幀在傳輸過程中沒有產生差錯。以上所述可以近似的表述為:"凡是接收端資料連結層接受的幀均無差錯"。

 

⑥我們現在並沒有要求資料連結層向網路層提供“可靠傳輸”的服務；

**所謂“可靠傳輸”：資料連結層的發送端發送什麼，在接收端就收到什麼。

**傳輸差錯可分為兩大類：位元差錯；收到的幀並沒有出現差錯，但卻出現了幀丟失，幀重複或幀失序。

**無位元差錯不等於無傳輸差錯。在資料連結層使用CRC檢驗，能夠實現無位元差錯的傳輸，但這還不是可靠傳輸。

2016.6.13 電腦網路複習要點第三章 資料連結層