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数据链路层的三个基本问题

原创

一个风轻云淡

发布于 2024-02-02 14:48:33

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三个基本问题

点对点信道的数据链路层协议要解决三个基本问题：

帧定界
透明传输
差错检测

帧定界

帧定界(framing)就是从传送的比特流中正确地区分出帧的边界

帧定界采用的几种方法:

字节填充法采用一些特定的控制字符来定界一帧的开始和结束。

当PPP使用异步传输时，我们使用0x7D（01111101）作为转义符，转义的规则如下：

把信息字段中出现的每一个0x7E字节转变为2字节序列(0x7D，0x5E)。
若信息字段中出现一个0x7D的字节(即出现了和转义字符一样的比特组合)，则把转义字符0x7D转变为2字节序列(0x7D，0x5D)。
若信息字段中出现ASCII码的控制字符(即数值小于0x20的字符)，则在该字符前面要加入一个0x7D字节，同时将该字符的编码加以改变。例如，出现0x03(在控制字符中是“传输结束”ETX)就要把它转变为2字节序列的(0x7D，0x31)。

在字节填充法中，采用字节填充技术。被填入的字节是转义字节(ESC)。

比特填充法采用一特定的比特组合01111110来定界一帧的开始和结束，是目前最常用的方法。

采用“零比特插入、删除”技术来解决传送的数据信息中出现特定比特组合的问题。

零比特填充相较字节填充要简单得多，0x7E的二进制表示是01111110，因此只要在每出现5个1时插入一个0就可以避免在数据中出现0x7E.

字节计数法采用一特定字符来表示一帧的开始，随后使用一个字节计数字段指明该帧所要求传输的字节数。

此法仅应用于DDCMP规程中，存在的问题在于字节计数值在传输过程中出现错误，就无法确定帧的结束边界。

非法比特编码法采用非法编码作为帧的边界。

此法仅适用于物理媒体上采用特定比特编码的场合。例如，在局域网中采用双相码传输时，每个码元的中点都存在电平跳变。显然，对于码元中点不发生电平跳变的比特编码就属于非法比特编码，这种非法比特编码就可用作帧的定界

透明传输

透明传输是指不管链路上传输的是何种形式的比特组合，都不会影响数据传输的正常进行。

在字节填充法中，采用字节填充技术。被填入的字节是转义字节(ESC)。
在比特填充法中，采用“零比特插入、删除”技术。如插入特定的比特组合“01111110”。
在字节计数法中，采用字节计数字段指明所要传输的字节数。

采用字节填充技术的透明传输举例

若传送的数据中出现控制字符，则采用插入一个转义字符“ESC”(1BH)来解决。如果转义字符也出现数据当中，应在转义字符前面再插入一个转义字符。在接收端应删除其插入的转义字符

差错控制

数据信号在传输过程中可能会产生差错：1 可能会变成 0 ，而 0 也可能变成 1。

误码率 BER (Bit Error Rate)是衡量传输差错的度量指标。该指标表示：在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率。

误码率与信噪比有着很大的关系。为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。循环冗余检验CRC是数据链路层被广泛采用的一种差错检测技术。

注意

帧校验序列FCS与CRC有着不同的含义。CRC指的是一种检错方法，而FCS则是添加在数据域后面起着检错作用的冗余码。
循环冗余检验CRC差错检测技术只能做到无差错接受。“无差错接受”是指：“凡是接受的帧(即不包括丢弃的帧)，我们都能以非常接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。换句话说，凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错(有差错的帧就丢弃而不接受)。
要做到“可靠传输”(即发送什么就收到什么)就必须再加上确认和重传机制。

习题讲解

数据链路层协议使用了下面的字符编码：A:01000111 B:11100011 FLAG:01111110 ESC:11100000。为了传输一个包含4个字符的帧：A B ESC FLAG，试问使用下面哪种成帧方法时所发送的比特序列是什么（二进制表示）？（1）字节计数（2）字节填充的标志字节（3）比特填充的标志字节