結(jié)合幀結(jié)構(gòu)詳述數(shù)據(jù)：鏈路層怎么實現(xiàn)可靠、有效的通信

1、結(jié)合幀結(jié)構(gòu)詳述數(shù)據(jù)鏈路層怎么實現(xiàn)可靠、有效的通信姓名：梁安學(xué)號要數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型中的第二層，介乎于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間。數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的服務(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)層來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)较噜徆?jié)點的目標機網(wǎng)絡(luò)層。為達到這一目的，數(shù)據(jù)鏈路必須具備一系列相應(yīng)的功能，主要有：如何將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)塊，在數(shù)據(jù)鏈路層中稱這種數(shù)據(jù)塊為幀（frame），幀是數(shù)據(jù)鏈路層的傳送單位；如何控制幀在物理信道上的傳輸，包括如何處理傳輸差錯，如何調(diào)節(jié)發(fā)送速率以使與接收方相匹配；以及在兩個網(wǎng)絡(luò)實體之間提供數(shù)據(jù)鏈路通路的建立、維持和釋放的管理。為了形成一條可

2、靠的業(yè)務(wù)通道為上層提供可靠的服務(wù)，那么需要解決的有以下兩個問題：1、解決如何標識高層送下來的數(shù)據(jù)塊（分組）的起始位置；2、如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的比特錯誤并解決這些錯誤。因此，我們提供了鏈路層的組幀技術(shù)和鏈路層的差錯控制技術(shù)來實現(xiàn)可靠、有效的傳輸。關(guān)鍵字：鏈路層、幀、無差錯傳輸一、鏈路層的組幀技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路層需要將位組合成幀，并使幀之間是可識別的。在數(shù)據(jù)鏈路層中，通過添加發(fā)送放地址和接收方地址，成幀將一條從源端到目的端的報文分離開來，或者將到不同目的端的報文分離開來。目的方地址定義了分組要去的地方，而發(fā)送方地址幫助接收方確認接收。1、幀可以分為固定長度成幀和可變長度成幀：1.1固定長度成幀不需要定義幀的

3、邊界，長度本身可以用作分隔符，這種成幀類型的一個例子就是ATM廣域網(wǎng)，它使用稱為信元的固定長度幀。1.2可變長度成幀可變長度成幀通過在幀的開頭和結(jié)尾添加標記來一個幀與下一個幀分離開來，主要有面向字符的方式和面向位的方式。2、組幀技術(shù)可以分為面向字符協(xié)議和面向位協(xié)議：2.1面向字符協(xié)議面向字符協(xié)議通過在幀的開頭和結(jié)尾增加8位（1個字節(jié)）的標記，編輯由與協(xié)議相關(guān)的特殊字符組合而成，標明一個幀的開始和結(jié)束。下面說明了在面向字符協(xié)議中幀的格式。那如果數(shù)據(jù)內(nèi)容中包含了和標記一樣的字節(jié)，怎么辦呢?那就要使用轉(zhuǎn)移字符（ESC character），這個轉(zhuǎn)移字符可以自己定義。下圖就是一個包含了ESC字符的幀的

4、處理過程。那如果數(shù)據(jù)內(nèi)容里本身要包含ESC字符，怎么辦呢？請看下圖：2.2面向位協(xié)議面向位的協(xié)議其實和面向字符協(xié)議原理差不多，只是標記可能不再是8位（1個字符）。而在數(shù)據(jù)中不再使用ESC字符，如果數(shù)據(jù)中出現(xiàn)和標記一樣的位，則修改數(shù)據(jù)的內(nèi)容，使其和標記不一致，請看下圖，圖中假設(shè)幀的開始和結(jié)尾標記為01111110。這樣，由于物理層是為鏈路層提供的一組虛擬的比特通道，上面界介紹的組幀技術(shù)可以在這樣的比特管道中形成一條可靠的義務(wù)通道為上層提供可靠的服務(wù)：解決了如何標識高層送下來的數(shù)據(jù)塊（分組）的起始位置。二、鏈路層的差錯控制技術(shù)鏈路層的差錯控制技術(shù)解決了如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的比特錯誤并解決這些錯誤。在計算

5、機通信中，人們提出一種方法，那就是在通信信道傳輸比特流過程中產(chǎn)生差錯時，能夠自動檢測出錯誤，并進行糾正。人們把這種方法叫做差錯檢測與校正，簡稱為差錯控制。差錯控制的主要目的是減少通信信道的傳輸錯誤，目前還不可能做到檢測和校正所有的差錯。人們在設(shè)計差錯控制方法時提出了以下兩種策略： 1、采用糾錯碼方案時，需要讓每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠多的冗余信息，以便在接收端能發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸差錯海明碼、正反碼。 2、采用檢錯碼方案時，需要讓分組帶上一定的冗余信息，根據(jù)這些冗余信息，接收端可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了差錯，但不能確定是哪一個或哪一些位是錯誤的，并且自己不能糾正傳輸差錯。奇偶檢驗碼、循環(huán)冗余編碼（cyclic

6、redundancy code,CRC). 糾錯碼方法雖然有優(yōu)越之處，但實現(xiàn)困難，在一般的通信場合不易采用。檢錯碼方法雖然需要通過重傳機制達到糾錯的目的，但原理簡單，實現(xiàn)容易，編碼與解碼速度快，目前正得到廣泛的使用。1.奇偶校驗碼2、循環(huán)冗余碼（CRC碼，多項式編碼）110001，表示成多項式 x5 + x4 + 1f(x)差錯控制機制 由于幀在傳輸過程中可能發(fā)生錯誤，就需要用差錯控制機制來檢測和糾正錯誤。出錯的典型情況如下： 其一是幀的丟失，例如突發(fā)性噪聲會嚴重地破壞幀，使它不能到達目的地。 其二是幀雖然到達目的地，但其內(nèi)容已遭破壞。差錯控制涉及以下幾個方面： 差錯檢測檢錯碼/糾錯碼 正響應(yīng)

7、目的站對于成功到達且無錯誤的幀發(fā)回一個正響應(yīng) 超時重傳對于在預(yù)定時間內(nèi)沒有發(fā)回響應(yīng)的幀，發(fā)送站要重新發(fā)送這一幀； 負響應(yīng)并重傳目的站對出錯的幀發(fā)回一個負響應(yīng)，發(fā)送站重新傳送這些幀。以上幾方面概括起來可稱為自動重請求（ARQ），采用ARQ后，使原本不可靠的數(shù)據(jù)鏈路變成可靠。ARQ大致有下列三種標準： 停等ARQ； 回退N（GO-BACK-N）ARQ； 選擇重發(fā)（SELECTIVE-REJECT）ARQ。以上三種機制都基于前面討論過的流控技術(shù)。1、停等ARQ 停等ARQ基于停等流控技術(shù)，其原理如下圖所示。在幀的傳輸過程中可能發(fā)生以下兩種錯誤。 第一種是接收站用檢錯技術(shù)斷定接收到的幀有錯并將它丟棄。

8、發(fā)送站發(fā)送幀后啟動一個定時器，如果在給定的時間內(nèi)沒有接收到響應(yīng)，則重新發(fā)送此幀。（發(fā)送站應(yīng)持有發(fā)送幀的副本） 第二種是響應(yīng)遭到破壞。假設(shè)A發(fā)送幀后，B站接收到該幀，經(jīng)檢驗斷定為接收到的是正確的幀并發(fā)送一個響應(yīng)，但在傳送過程中響應(yīng)遭到破壞以致A沒有在預(yù)定時間內(nèi)接收到響應(yīng)，A就重新發(fā)送此幀，造成B先后接收到相同的二幀。 為避免上述情況，幀都用0或1交替編號。正響應(yīng)用ACK0和ACK1表示，ACK0表示已接收到幀1，并準備接收幀0。2、GO-BACK-N ARQ GO-BACK-N ARQ 基于滑動窗口流控技術(shù)，其原理如下： A，B二站分別用滑動窗口流控技術(shù)進行數(shù)據(jù)交換。若沒有錯誤發(fā)生，目的站發(fā)回一個RR響應(yīng)。若目的站檢測到有錯的幀，則發(fā)送一個負響應(yīng)REJ（reject），并丟棄這一幀及其后接收到的所有幀，直到重新接收到正確的幀。 因而發(fā)送站在接收到REJ后，必需重傳發(fā)生錯誤的幀以及先前已發(fā)送過的其后的幀。3、SELECTIVE-REJECT ARQ 基于滑動窗口流控技術(shù) 當接收到某一幀的負響應(yīng)時，只