數(shù)據(jù)鏈路層-計算機通信網computernetwork(已修改)
2025-01-08 15:50 本頁面
【正文】 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 ? 數(shù)據(jù)鏈路層的功能 ? 差錯檢測與校正 ? 基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 ? 滑動窗口（ Slide Windows）協(xié)議 ? 面向位的協(xié)議 HDLC ? Inter中的數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層的功能 ?向網絡層提供良好的服務接口 ?將物理層的比特流編成幀 ?差錯檢測 ?流量控制 Relationship between packets and frames Services Provided to Network Layer (a) Virtual munication. (b) Actual munication. 為網絡層提供服務 ? 無確認、無連接的服務 ? 源端可以不需要建立連接就向目的端發(fā)送獨立的數(shù)據(jù)幀，而目的端也不需要對收到的幀進行確認。 ? 有確認、無連接的服務 ? 源端可以不需要建立連接就向目的端發(fā)送獨立的數(shù)據(jù)幀，但目的端需要對收到的幀進行確認。 ? 面向連接的服務 ? 源端與目的端在通信前要先建立連接，然后在此連接上互相傳輸數(shù)據(jù)幀，每一個幀都被編號，數(shù)據(jù)鏈路層保證傳送的幀被對方收到，且只收到一次，雙方通信完畢后拆除連接。 Placement of the data link protocol 成幀 (framing) ? 1. 字符計數(shù) ? 每一個幀的頭上描述幀的長度 識別或表示一個幀的起始和結尾 缺點：幀頭出錯不光影響本數(shù)據(jù)幀，還影響后續(xù)的幀 成幀 (framing) ? 2. 字符標志 ? 在幀的起始和結尾用特殊的字符標志 成幀 (framing) ? ? 用特殊的位序列表示幀的起始和結尾 例如，用 01111110表示幀的起始和結尾 為了避免起始、結尾標志與幀中的數(shù)據(jù)混淆，發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在檢測到數(shù)據(jù)比特流中有連續(xù) 5個 1出現(xiàn)時，就在其后加一個 0，接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將 5個1后面的 0取走還原。 Bit stuffing (a) The original data. (b) The data as they appear on the line. (c) The data as they are stored in receiver’ s memory after destuffing. 成幀 (framing) ? 4. 物理層編碼 ? 在物理層用 2個物理位表示一個數(shù)據(jù)位來表示幀的起始與結尾。 例如在物理層編碼中，用 表示 1，用 表示 0 則可用 ， 作為起始、結尾標志。 錯誤控制 ? 在有確認的服務中，接收方需要對收到的數(shù)據(jù)幀進行確認，通常以返回特別控制幀來告訴發(fā)送方收到的數(shù)據(jù)有沒有出錯，也可以通過返回的數(shù)據(jù)幀中的某些位來捎帶地進行確認。 ? 如果發(fā)送的數(shù)據(jù)丟失，那么接收端是不可能進行確認的，怎么辦呢？ ? 在發(fā)送端引入定時器，進行 超時重發(fā) ? 為了避免相同的幀收到多次，需要對幀進行編號 流量控制 ? 當發(fā)送端的發(fā)送速度大于接收端的接收速度，或發(fā)送端所在的網絡傳輸速率大于接收端所在的網絡傳輸速率時，就需要 流量控制 。 ? 窗口機制 ? 在任意時刻，發(fā)送方發(fā)出 n幀，其中有 l幀已得到確認。而同一時刻，接收方收到并應答了 m幀，顯然l=m = n，等待確認的幀的數(shù)目不允許超過 W，即 nl =W，該 W就是窗口。 l l+W W n 發(fā)送方 m m+W 接收方 差錯檢測與校正 ? 信號在任何信道上傳輸都存在著傳輸差錯，這些差錯由多種物理現(xiàn)象引起，解決差錯問題的方法有 兩種 ： ? 在要發(fā)送的數(shù)據(jù)中加入一定的冗余位，使接收方能知道數(shù)據(jù)是否出錯，但不知道是哪里出錯，這種編碼方法叫 差錯檢測碼 ，或簡稱 檢錯碼 。 ? 在要發(fā)送的數(shù)據(jù)中加入足夠多的冗余位，使接收方能糾正出錯的位，這種編碼方法叫 差錯校正碼 ，或簡稱 糾錯碼 。 糾錯碼 ? 一幀由 m個數(shù)據(jù)位（即報文）和 r個冗余位（即校驗位）組成，設總長度為 n（ n=m+r)，此長度為 n的單元常稱為 n位碼字 (codeword)。 ? 兩個碼字不同的位的數(shù)目稱為 海明距離 ? 例如， 10001001 與 10110001它們的海明距離為 3 ? 對于 n位碼字的集合，只有 2m個碼字是有效的，在任意兩個有效碼字間找出具有最小海明距離的兩個碼字，該海明距離便定義為全部碼字的海明距離。 ? 一種編碼的檢錯和糾錯能力取決于編碼后碼字的海明距離的大小。 ? 為了檢測出 d個比特的錯，需要使用距離為d+1的編碼。 例如：數(shù)據(jù)后加奇偶校驗位，編碼后的海明距離為 2，能檢測 1比特錯。 ? 為了糾正 d個比特的錯，必須用距離為 2d+1的編碼 。 例如有 4個有效碼字：它們是 0000000000， 0000011111，1111100000， 1111111111，海明距離為 5，能糾正 2比特錯。 糾正單比特錯的校驗位下界 ? 設計一種編碼，它有 m個信息位和 r個校驗位，當 r滿足什么條件時，能糾正所有單比特錯？ ? 對 2m個有效碼字的任何一個而言，有 n個與該碼字距離為 1的無效碼字，所以 2m個有效碼字中每一個都對應有 n+1個各不相同的位模式， n位碼字的總的位模式是 2n個。 （ n+1） 2m=2n， n=m+r代入 （ m+r+1） 2m=2 m+r 2r=n+1 糾正單比特誤碼的校驗位下界 海明編碼 ? 海
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