数据链路层

数据链路层的概述

基本概念

数据链路层是OSI参考模型中的第二层，它主要负责在物理层上提供可靠的数据传输服务，使得相邻节点间的数据传输能够实现。

数据链路层的基本概念如下：

• 帧：数据链路层数据传输的基本单位是帧，帧由标识帧起始和结束的控制字符、帧头、帧数据和帧尾等组成。
• MAC地址：MAC地址是数据链路层地址，用于标识网络中的每个节点。MAC地址是48位二进制数，通常表示为12个十六进制数。
• 媒体访问控制：在共享媒体网络中，多个节点共享同一根物理链路，因此必须采用一定的媒体访问控制机制，以避免多个节点同时发送数据引起的冲突。常用的媒体访问控制机制有CSMA/CD、令牌环等。
• 差错控制：数据链路层通过差错控制机制来保证数据传输的可靠性，常用的差错控制技术有循环冗余校验（CRC）等。
• 流量控制：数据链路层通过流量控制机制来控制数据发送的速率，以避免过多数据拥塞网络，引起数据丢失等问题。
• 链路管理：数据链路层负责链路管理，包括链路的建立、维护和释放等操作。

总之，数据链路层是计算机网络中非常重要的一层，它提供了数据传输的基础服务，是上层协议能够正常运行的基础。

功能概述

数据链路层是计算机网络中的一层，它位于物理层之上，位于网络层之下。主要功能如下：

1. 将网络层传递下来的数据分割成帧，加上帧头和帧尾等控制信息，形成帧，便于物理层进行传输。
2. 将帧发送给物理层，并接收物理层传来的帧，进行解封装，提取出数据，并将数据传递给网络层。
3. 进行差错控制，包括检错和纠错，以保证数据传输的可靠性。
4. 进行流量控制，控制数据的传输速率，避免发送方发送过多数据导致接收方无法处理，造成数据丢失或延迟等问题。
5. 进行链路管理，包括链路的建立、维护和释放等操作，以保证链路的稳定性和可靠性。
6. 进行媒体访问控制，协调多个节点对共享媒体的访问，避免出现冲突，保证数据的传输效率。

总之，数据链路层的主要功能是提供可靠的数据传输服务，保证数据在物理层上的正确传输，同时进行链路管理和媒体访问控制，以保证整个网络的正常运行。

运行流程

封装成帧

数据链路层为了将网络层传来的数据适应于物理层的传输，需要将数据封装成帧。封装成帧的过程大致如下：

首先，在数据包前面添加帧头，帧头包括起始标志、目的地址、源地址、长度等控制信息，用于标识帧的开始和结束位置。

然后，在数据包后面添加帧尾，帧尾包括帧校验码等控制信息，用于检测数据在传输过程中是否出现错误。

对于数据包中出现的特殊字符，需要进行转义处理，以避免这些字符被误认为是帧头或帧尾，导致传输错误。

最后，将封装好的帧发送给物理层进行传输。

在接收方，数据链路层会根据帧头和帧尾的信息来识别帧的开始和结束位置，提取出数据，并进行校验和解码等操作，将数据传递给网络层。以上就是数据链路层封装成帧的大致过程。

透明传输

数据链路层透明传输是指在数据传输过程中，数据链路层对上层的数据不进行干预或改变，使得上层的数据可以在任何情况下被正确传输。具体来说，透明传输需要满足以下条件：

传输的数据不能被错误的修改或解释，即传输的数据应该与原始数据一致。

传输的数据应该可以正确识别和处理特殊字符，避免特殊字符被误解释为帧头或帧尾。

传输的数据应该能够正确处理差错控制，保证数据传输的可靠性。

为了实现透明传输，数据链路层需要使用一些技术，如字节填充和帧长度填充等。字节填充是指在数据中插入一个特殊字符，使得特殊字符不会被误解释为帧头或帧尾；而帧长度填充是指在帧长度不足时，通过添加填充字符的方式，使得帧的长度达到一定的标准，以便于物理层进行传输。

总之，数据链路层透明传输可以保证数据在传输过程中不被干扰或改变，使得数据可以在任何情况下被正确传输，提高了数据传输的可靠性和正确性。

差错控制

数据链路层差错控制是指在数据链路层进行数据传输时，通过使用一些技术来检测和纠正数据传输中的错误。差错控制可以提高数据传输的可靠性和正确性，保证数据的准确性和完整性。

常用的数据链路层差错控制技术有以下几种：

• 奇偶校验：数据发送方在传输数据的时候，会对每个字符进行奇偶校验，判断传输的数据是否有误。如果数据传输过程中发生错误，则接收方可以通过对奇偶校验码进行校验来发现错误。
• CRC校验：CRC（Cyclic Redundancy
  Check）校验是一种基于多项式的校验技术，可以在数据传输过程中检测到传输过程中出现的错误。发送方会对数据进行处理，得到一个校验码，接收方在接收到数据后，也会对数据进行处理得到一个校验码，并将其与发送方的校验码进行比对，以判断数据是否传输正确。
• ARQ（Automatic Repeat
  Request）：ARQ技术是一种自动重传请求技术，当接收方收到错误的数据时，会向发送方发送一个重传请求，要求发送方重新发送数据，直到接收方正确接收数据为止。
• FEC（Forward Error
  Correction）：FEC技术是一种前向纠错技术，通过在数据中添加冗余的校验码，使得接收方可以检测到传输过程中的错误，并进行纠正。FEC技术可以在一定程度上提高数据传输的可靠性，但是需要在数据传输中增加冗余数据，会降低数据传输的效率。

总之，数据链路层差错控制技术可以提高数据传输的可靠性和正确性，保证数据的准确性和完整性，是数据链路层的重要技术之一。


海明码是一种用于数据传输和存储中纠错的编码技术，可以通过添加冗余信息来检测和纠正数据传输中的错误。海明码的使用可以提高数据传输的可靠性，保证数据的准确性和完整性。

海明码的使用步骤如下：

确定数据长度：首先需要确定需要传输的数据长度和数据格式。

计算校验位数：根据数据长度计算需要添加的校验位数。校验位数的计算公式为：2^k >= m + k + 1，其中m为数据长度，k为校验位数。

插入校验位：将计算得到的校验位插入到数据中，形成海明码。插入校验位的方式可以是垂直放置或水平放置。

检测和纠正错误：在数据传输过程中，接收方通过对海明码进行检测和纠正，来发现和纠正数据传输中的错误。检测和纠正错误的方式可以是使用海明码表或利用异或运算等方法。

海明码的使用可以提高数据传输的可靠性，保证数据的准确性和完整性。但是海明码的使用会增加数据长度，降低数据传输的效率，需要根据具体的应用场景进行选择。

小结