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差错产生于差错控制方法

设计数据链路层的原因

设计数据链路层的主要目的是

子主题

采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，

设计数据链接路层的主要目的是在有差错的物理路线的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理路线改进成无擦汗错的数据链路，想网络层提供高质量的数据传输服务。

从参考模型的角度来看，物理层以上的各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层是最重要的一层。

差错产生的原因和差错类

数据信号在物理线路中传输过程中一定会因为噪声、干扰等原因出现错误

传输错误是正常且不可避免的

但是一定要控制在一个允许的范围内

热噪声

电子热运动

引起随机差错

冲击噪声

外界电磁干扰

引起突发差错

是差错的主因

误码率的定义

误码率：二进制比特在传输过程中被传错的概率

Pe = Ne/N

其中N为传输的二进制比特总数，Ne为被传错的比特数

电话线传输速率在300~2400bps时，平均误码率在 10^-4~10^-6间

电话线传输速率在4800~9600bps时，平均误码率在 10^-2~10^-4间

误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数

检错码与纠错码

检错码

为每个传输单元加上一定的冗余信息，接收端可以根据这些冗余信息发现传输差错

不能确定是哪一位或哪些位出错，并且自己不能够自动纠正传输差错实现更容易、更广泛

纠错码

为每个传输单元加上足够多的冗余信息

以便接收端能够发现

并能够自动纠正传输差错

实现困难

可以用检错码检错，再借助重传机制纠错

循环冗余编码工作原理

循环冗余编码 (Cyclic Redundancy Code，CRC) 工作原理

生成多项式G(x)

经过严格数学分析与实验后确定

双方预先约定

K+1位（已知）

计算：余数R(x)

即作为检验码

K位（G(x)位数-1）

模二运算，即异或

加不进位

减不借位

CRC -接收方验证

收到的数据M’（ f’(x) * xK + R’’(x) ）是否能被 G(x)整除

若余数为零，非常接近概率1地认为帧传输没有差错，否则丢弃

CRC –国际标准中的生成多项式

CRC-12   G（x）= x12+x^11+x^3+x^2+x+1

CRC-16   G（x）= x^16+x^15+x^2+1

CRC-CCITT   G（x）= x^16+x^12+x^5+1

CRC-32 G（x）= x^32+x^26+x^23+x^22+x^16+x^12+x^11+ x^10 +x^8+x^7+x^5+x^4+x^2+x+1

CRC-检错能力

能检查出全部单个错

能检查出全部离散的二位错

能检查出全部奇数个错

能检查出全部长度小于等于K位的突发错

能以[1-(1/2)K-1]的概率检查出长度为(K+1)位的突发错

差错控制机制

一旦发现错误，通常采用自动重传请求（ Automatic Repeat-reQuest，ARQ）方法来纠正

协议规定了最大重发次数

数据链接路层的基本概念

物理线路与数据链路

物理线路由传输介质与通信设备构成

数据链路由实现协议的硬件、软件与物理线路构成

协议：发现和纠正物理线路传输中的差错问题

数据链路层的主要功

链路管理：数据链路的建立、维护和释放

帧同步：接收端应该能够从收到的比特流中正确地判断出一帧的开始位与结束位

流量控制：防止出现链路拥塞

差错控制：发现和纠正物理线路传输差错

透明传输：帧数据字段的二进制比特序列可以是任意的组合

寻址：在多点连接的情况下，要保证每一帧都能传送到正确的接收端

数据链路层向网络层提供的服务

正确传输网络层的用户数据

屏蔽物理层所采用传输技术的差异

数据链路层协议的分类

面向字符型

面向字符型的协议利用已定义好的一种标准字编码（如ACSII）来执行通信控制功能

典型的面向字符型协议是二进制同步通信（BSC）协议

面向比特型

典型的面向比特型协议有HDLC与PPP协议

面向比特型数据链路层协议--HDLC协议

HDLC

HDLC（High-Level Data Link Control，高级数据链路控制）是面向比特的数据链路层协议

标志字段，标记帧的开始与结束

取值是 01111110，需解决 “透明传输”问题

地址字段，标识站地址

控制字段，实现控制功能

信息字段，网络层的分组数据

校验字段，采用CRC校验A、C、I字段

0比特插入/删除方法

为了实现透明传输，HDLC协议规定采用“0比特插入/删除方法”

数据链路层滑动窗口协议与帧传输效率分析

数据链路层滑动窗口协议的分类

滑动窗口协议（Sliding Windows Protocol）

单帧停止等待协议

多帧连续发送协议

后退N帧（Go-Back-N，GBN）协议

选择重传（Selective Repeat，SR）协议

单帧停止等待协议

发送端每次发送一帧之后，需等待确认帧返回后再发送下一帧；如果出现错误就重传

简单，但帧传输效率低

多帧连续发送协议

后退N帧（GBN）

选择重传（SR）

点-点协议PPP

PPP协议的主要特点

PPP（Point-to-point protocol，点-点协议）包含两类协议

网络控制协议（Network Control Protocol，NCP）

链路控制协议（Link Control Protocol，LCP）

简单，适用广泛

广域网环境中路由器-路由器连接

家庭用户接入Internet

PPP协议帧结构

PPP帧格式与HDLC类似

地址字段取值“11111111”（0xFF）

控制字段取值“00000011”（0x03）

协议（protocol）字段

0xC021：LCP数据帧，建立、配置、管理和测试数据链路连接

0x8021：NCP数据帧，建立和配置不同的网络层协议

0x0021：网络层数据（如IP分组）

PPP的透明传输问题

当 PPP 用在同步通信（一连串比特连续传送）时，采用“0比特插入/删除”

当 PPP 用在异步通信（逐个字符地传送）时，就使用字符填充法，对信息字段部分字节转义

0x7E  (0x7D, 0x5E)

0x7D  (0x7D, 0x5D)

ASCII 码控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0x7D 字节，同时改变该字节

吴波