概念

结点：主机、路由器
链路：结点间物理通道
数据链路：结点间逻辑通道，控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上构成数据链路
帧：链路层的协议数据单元，封装网络层数据报

数据链路层负责通过一条链路从一个结点与其相邻的结点传送数据报

功能

向网络层提供服务，将来自网络层的数据可靠地传输到相邻结点的目标机网络层
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成逻辑上无差错的数据链路

面向连接：建立连接、数据传输、释放连接
面向无连接：数据传输

为网络层提供服务。无确认无连接服务、有确认无连接服务、有确认面向连接服务
链路管理，面向连接的管理
组帧
流量控制
差错控制

组帧

封装成帧：一段数据在前后部分添加首部和尾部，接收端根据首尾部标记，识别帧的开始和结束
首尾部包含控制信息，作用包含帧定界（确定帧的界限）、帧同步（区分帧的起始和终止）

透明传输：不管数据是怎样的比特组合，都应当可以在链路上传送

组帧方法

字符计数法

帧首部使用一个计数字段（第一个字节，八位）来标明帧内字符数
当计数字段出错，导致数据传输不同步

字符填充的首尾定界法

当传送帧由ASCII码的文本文件组成时，都可实现透明传输
当传送帧由非ASCII码的文本文件组成时，采用字符填充方法实现透明传输

用字符区分边界，就会出现同义情况，需要添加转义字符

零比特填充的首尾标志法

信息字段只要出现连续5个1，就立即填入1个0，接收端就如此删除0

违规编码法

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字节计数法中count字段脆弱，字符填充实现复杂
普遍使用的是比特填充和违规编码法

差错控制

差错：位错（1变0,0变1）、帧错（丢失、重复、失序）

比特错

数据编码层编码针对一组比特，通过冗余码检验有无出错
物理层编码针对单个比特，解决比特同步等问题

冗余编码是在数据发送前，附加上一定的冗余位，构成一个符合某一规则的码字再发送，当数据变化时，冗余位随之变化来保持码字不变，接收端根据码字是否符合原规则

检错编码

奇偶校验码

####

循环冗余码CRC

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纠错编码

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流量控制

流量控制对数据链路上的帧的发送速率进行控制，以便接收方有足够的缓冲空间来接受每个帧

两种方式：停止-等待协议、滑动窗口协议

可靠传输机制

通过确认和超时两种重传机制完成

确认是一种无数据的控制帧，这种控制帧使得发送方知道哪些内容被正确接收，为了提高传输效率，将确认捎带在一个回复帧，称为捎带确认

超时重传是指发送方在发送某个数据帧以后就开始一个计时器，在一定时间内如果没有收到确认就重新发送数据帧，直到发送成功为止

自动重传请求ARQ，通过接收方请求发送方重传出错的数据帧来恢复出错的帧
分为三种：停等式、后退N帧、选择性重传，后两种是滑动窗口和请求重发的结合，由于窗口尺寸足够大，帧能够连续流动，称为连续ARQ协议

滑动窗口机制

发送方和接收方都维持了一个连续的允许接收的帧的序号，分别称为发送窗口和接收窗口
两个窗口的序号的上下界和大小不一定要一样
不同滑动窗口协议，窗口大小一般不同
发送方窗口内的序号列号代表了哪些已被发送，但还没被确认的帧，或是哪些可以被发送的帧
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发送端和接收端，每收到确认帧/数据帧时，窗口前移
而发送端窗口内的没有可发送数据帧，即全为未收到确认帧的数据帧，发送方就会停止发送
接收端的则是收到不在窗口的数据帧，全部丢弃

停止-等待协议：发送窗口 = 1，接收窗口 = 1
后退N帧协议：发送窗口 > 1，接收窗口 = 1

停止等待协议

当发送窗口和接收窗口的大小为1时，滑动窗口协议退化为停止-等待协议
为区分是新发的帧还是重新发送的帧，因此发送方要为每一个帧加一个序号
由于停等协议规定只有一帧完全发送成功才能发送新的帧，因此只需要用1bit来编号

停等协议除了是为了比特出差错，还会出现丢包问题，实现流量控制

无差错

发一帧就确认一帧，确认完才能发送下一帧

有差错

数据帧丢失或者检测到帧出错
发送一个帧后保留其一个副本并启动一个计时器，超时重新发送
ACK确认帧丢失，确认帧丢失时，触发超时重传，等待接收端重新发送确认帧
ACK确认帧迟到，依然会触发超时重传，但接收端会丢弃重复帧，并重传确认帧，发送端对迟到的确认帧收下就丢弃

性能分析

信道利用率低，信道真正使用的时间只有发送时延

后退N帧协议

当发送方发完一个数据帧后，不停下来等待应答帧，而是继续发送，若超时则重发此帧以及后面的帧
双方都维持一组连续的允许发送的帧的序号
发送端每收到一个确认帧就前滑动一格，接收端每接受一个新的帧，发送一个确认帧，就向前滑动一格
连续发送数据帧提高了效率，但一次性重发未确认的帧降低了效率

发送方要做三件事

提示上层的调用，先检查发送窗口是否满了，如果未满就产生一个帧并将其发送，若满了缓存数据，等待未满时
收到确认n号确认帧时，对n号帧采用累积确认，即n以及之前的全部帧都表示全部接收
超时事件，超时发送时，重传所有已发送但未确认的帧

接收方则需要在收到n号帧时，发送对应的ack并将数据部分交付给上层，其他情况都丢弃帧，并发送最近接收的帧的确认帧，不缓存任何失序帧
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当采用n个比特对帧编号，则发送窗口满足1<=W<=2^n-1，但窗口过大会导致接收窗口无法区别新帧和旧帧

选择重传协议

当某帧出错，后续收到正确的帧，先不立即递交上层，先缓存，等到错误帧重传再按顺序提交上层
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发送方
上层调用：接收到数据后，当序号处于窗口内，则发送数据帧，否则缓存数据或返回上层晚点再传输
收到ACK确认帧：加入窗口内，标记对应帧为已接收，若为窗口下界则移动窗口到未确认帧的最小序号处，若窗口移动且仍有未发送帧，则发送这些帧