資料鏈路層的三個基本問題

孫晨c發表於2020-07-20

封裝成幀

  • 封裝成幀（framing）就是在一段資料的前後分別新增首部和尾部，然後就構成了一個幀。確定幀的界限。
  • 首部和尾部的一個重要作用就是進行幀定界。

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透明傳輸

  • 若傳輸的資料是ASCll碼中“可列印字元(共95個)“集時，就正常。
  • 若傳輸的資料不是僅由“可列印字元”組成時，就會出問題。
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    用位元組填充法解決透明傳輸的問題
  • 傳送端的資料鏈路層在資料中出現控制字元SOH或EOT的前面插入一個轉義字元ESC（其十六進位制編碼是1B）。
  • 位元組填充（byte stuffing）或字元填充（character stuffing）—接收端的資料鏈路層在將資料送往網路層之前刪除插入的轉義字元。
  • 如果轉義字元也出現資料當中，那麼應在轉義字元前再插入一個轉義字元。當接收端收到連續的兩個轉義字元時，就刪除其中前面的一個。
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差錯控制

  • 傳輸過程中可能會產生位元差錯：1可能會變成0而0也可能變成1。
  • 在一段時間內，傳輸錯誤的位元佔所傳輸位元總數的比率稱為誤位元速率BER(Bit Error Rate)。
    誤位元速率與訊雜比有很大的關係。
  • 為了保證資料傳輸的可靠性，在計算機網路傳輸資料時，必須採用各種差錯檢測措施。

迴圈冗餘檢驗CRC(Cyclic Redundancy Check)

  • 在傳送端，先把資料劃分為組。假定每組k個位元。
    假設待傳送的一組資料M=101001（現在k=6）。我們在M的後面再新增供差錯檢測用的n位冗餘碼一起傳送。

冗餘碼的計算

  • 用二進位制的模2運算進行20乘M的運算，這相當於在M後面新增n個0。
  • 得到的（k+n）位的數除以事先選定好的長度為（n+1）位的除數 P，得出商是Q而餘數是R，餘數R比除數P少1位，即R是n位。

計算過程
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  • 10100是要傳輸的資料，則在後面新增n個0，再除以n+1位數，這裡是新增3個0，所以除以1101四位數(不一定是1101，自定義)
  • 高位是1則夠除，商1
  • 高位是0不夠除，商0
  • 減的時候，上下相同為0，上下不同為1
  • 然後把得到的餘數001新增到原資料後面，就是101001001，傳輸完後，再用這個數除以之前的1101，如果得到0就說明傳輸過程中沒有差錯

幀檢驗序列FCS
剛才最後得到的餘數，就是在資料後面新增上的冗餘碼，稱為幀檢驗序列FCS(Frame Check Sequence)

迴圈冗餘檢驗CRC和幀檢驗序列FCS並不等同。

  • CRC(Cyclic Redundancy Check)是一種常用的檢錯方法，而FCS是新增在資料後面的冗餘碼
  • FCS(Frame Check Sequence)可以用CRC這種方法得出，但CRC並非用來獲得FCS唯一方法。

小結：CRC差錯檢測技術

僅用迴圈冗餘檢驗CRC差錯檢測技術只能做到無差錯接受(accept)

  • “無差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們以非常接近於1的概率認為這些幀在傳輸過程中沒有產生差錯”。也說：“凡是接收端資料鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的丟棄而不接受）。

要做到“可靠傳輸”（即傳送什麼就收到什麼）就必須再加上確認和重傳

  • 考慮：幀重複、幀丟失、幀亂序的情況

可以說CRC是一種無位元差錯，而不是無傳輸差錯的檢測機制

  • 0Sl/RM模型的觀點：資料鏈路層要做成無傳輸差錯的！但這種理念目前不被接受！

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