一、数据链路层的简介 1.基本概念
数据链路层在物理层提供的服务基础上向网络层提供服务，其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路
链路：一条无源的点到点的物理路段，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：除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输，若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路
数据链路传输的数据单位是帧
对网络层而言，数据链路层的基本任务是将源机器中来自网络层的数据传输到目标机器的网络层
有连接就一定要有确认
主要可为网络层提供三种服务：无确认的无连接服务、有确认的无连接服务、有确认的面向连接的服务
链路管理：数据链路层连接的建立、维持和释放过程
帧定界：帧的首部和尾部中含有很多控制信息，它们的一个重要作用是确定帧的边界
帧同步：指接收方应能从接收的二进制比特流中区分出帧的起始和终止
透明传输：透明表示一个实际存在的事物看起来好像不存在一样
流量控制：实际上是限制发送方的数据流量，使其发送速率不超过接收方的接收能力
流量控制并不是数据链路层特有的功能，许多高层协议中也提供此功能，只不过控制的对象不同而已
差错控制：由于噪声等各种原因，帧在传输过程中可能会出现错误，用以使发送方确定接收方是否正确接收到由其发送的数据的方法
位错：指帧中某些位出现差错，通常使用循环冗余校验（CRC）方式发现错误，通过自动重传请求（ARQ）方式来重传出错的帧
帧错：指帧丢失、重复或失序等错误，在数据链路层中引入定时器和编号机制
把数据分割、封装成帧
将网络层传下来的分组添加首部和尾部，用于标记帧的开
始和结束
接收者如何从位流中区分出帧的边界(帧同步)，即帧的开始和结束
透明：某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样
目前较常使用的组帧方法是比特填充法和违规编码法
1.字节计数法指在帧头部使用一个计数字段来标明帧内字符数
计数字段提供的字节数包含自身所占用的一个字节
每帧以帧同步标志字节开始，后面紧跟帧长计数器
接收方收到帧，知道帧的长度，每接收一个数据字节，计数减1，直到0，便是帧尾，帧后跟校验信息
缺点：
如果帧的长度域出错，则同步信息完全丢失，必须重新开始建立同步
面向字符的通信协议，以特定的ASCLL字符序列表示帧首、帧尾及控制字段
帧文本以STX开始，ETX结束
当数据中恰好出现STX或ETX时，帧的边界会被误识别
控制字符如STX，ETX前加入DLE
发送时对数据中的DLE，在其前面再插入一个DLE
缺点
兼容性差(依赖于特定的字符集，如ASCLL)
帧长位数需要为8的整数倍，不能传输任意长位数
若不用“DLE插入删除技术”时，数据传输会不透明
以特殊的比特组合(如0111 1110同步序列)标志帧的开始和结束
位填充易于用硬件实现，如ISO的HDLC(高级数据链路规程)
解决数据传输的透明性
(“0”比特插入删除技术)发送方边发边检查数据，每连续发送5个“1”后，即在后面自动插入一个“0”
接收方在收到5个连续的“1”后，将后面紧跟的1个“0”删去，恢复原来的数据
优点：
面向位的通信协议，可传送任意长度，通用性强
在物理层进行比特编码时，通常采用违规编码法
采用违反编码规律的策略来标志帧的边界
优点：
无须填充
缺点：
只适用于冗余编码的特殊编码环境
目的：保证所有的帧按顺序、正确送到目的主机
解决：如何检测出错、如何纠正错误
噪声来源：
热噪声：又称白噪声，由电子的热运动产生
交叉调制噪声：不同频率的二个信号伴生出频率和、差及整倍频率的信号，干扰正常信号
串扰：由附近线路上的信号电偶合形成
脉冲干扰：外来的幅度大而持续时间短的干扰
脉冲干扰是数字数据信道造成错误的主要干扰源
差错分类：
单个错：由随机的信道热噪声引起，一次只影响一位，差错是孤立的，错误之间没有关联
突发错：
由瞬间的脉冲噪声引起，如雷电、马达启动等，会持续一段短的时间，由于线路上数据速率高，影响面较大，一般会影响持续的许多位
突发长度：突发错所影响的最大连续数据比特数
通常利用编码技术进行差错控制
自动请求重发
向前纠错FEC
混合纠错：
结合上述两种方式，能够纠错的则自动改正，否则请求重发
1.差错编码在数据块中加入冗余信息的过程