數(shù)據(jù)鏈路層-計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)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(cuò)檢測(cè)與校正 ? 基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 ? 滑動(dòng)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(wǎng)絡(luò)層提供良好的服務(wù)接口 ?將物理層的比特流編成幀 ?差錯(cuò)檢測(cè) ?流量控制 Relationship between packets and frames Services Provided to Network Layer (a) Virtual munication. (b) Actual munication. 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù) ? 無確認(rèn)、無連接的服務(wù) ? 源端可以不需要建立連接就向目的端發(fā)送獨(dú)立的數(shù)據(jù)幀，而目的端也不需要對(duì)收到的幀進(jìn)行確認(rèn)。 ? 有確認(rèn)、無連接的服務(wù) ? 源端可以不需要建立連接就向目的端發(fā)送獨(dú)立的數(shù)據(jù)幀，但目的端需要對(duì)收到的幀進(jìn)行確認(rèn)。 ? 面向連接的服務(wù) ? 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(gè)幀都被編號(hào)，數(shù)據(jù)鏈路層保證傳送的幀被對(duì)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(jì)數(shù) ? 每一個(gè)幀的頭上描述幀的長(zhǎng)度 識(shí)別或表示一個(gè)幀的起始和結(jié)尾 缺點(diǎn)：幀頭出錯(cuò)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(biāo)志 ? 在幀的起始和結(jié)尾用特殊的字符標(biāo)志 成幀 (framing) ? ? 用特殊的位序列表示幀的起始和結(jié)尾 例如，用 01111110表示幀的起始和結(jié)尾 為了避免起始、結(jié)尾標(biāo)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(cè)到數(shù)據(jù)比特流中有連續(xù) 5個(gè) 1出現(xiàn)時(shí)，就在其后加一個(gè) 0，接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將 5個(gè)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(gè)物理位表示一個(gè)數(shù)據(jù)位來表示幀的起始與結(jié)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(jié)尾標(biāo)志。 錯(cuò)誤控制 ? 在有確認(rèn)的服務(wù)中，接收方需要對(duì)收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行確認(rèn)，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(cuò)，也可以通過返回的數(shù)據(jù)幀中的某些位來捎帶地進(jìn)行確認(rèn)。 ? 如果發(fā)送的數(shù)據(jù)丟失，那么接收端是不可能進(jìn)行確認(rèn)的，怎么辦呢？ ? 在發(fā)送端引入定時(shí)器，進(jìn)行 超時(shí)重發(fā) ? 為了避免相同的幀收到多次，需要對(duì)幀進(jìn)行編號(hào) 流量控制 ? 當(dāng)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(wǎng)絡(luò)傳輸速率大于接收端所在的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率時(shí)，就需要 流量控制 。 ? 窗口機(jī)制 ? 在任意時(shí)刻，發(fā)送方發(fā)出 n幀，其中有 l幀已得到確認(rèn)。而同一時(shí)刻，接收方收到并應(yīng)答了 m幀，顯然l=m = n，等待確認(rèn)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(cuò)檢測(cè)與校正 ? 信號(hào)在任何信道上傳輸都存在著傳輸差錯(cuò)，這些差錯(cuò)由多種物理現(xiàn)象引起，解決差錯(cuò)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(cuò)，但不知道是哪里出錯(cuò)，這種編碼方法叫 差錯(cuò)檢測(cè)碼 ，或簡(jiǎn)稱 檢錯(cuò)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(cuò)的位，這種編碼方法叫 差錯(cuò)校正碼 ，或簡(jiǎn)稱 糾錯(cuò)碼 。 糾錯(cuò)碼 ? 一幀由 m個(gè)數(shù)據(jù)位（即報(bào)文）和 r個(gè)冗余位（即校驗(yàn)位）組成，設(shè)總長(zhǎng)度為 n（ n=m+r)，此長(zhǎng)度為 n的單元常稱為 n位碼字 (codeword)。 ? 兩個(gè)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(duì)于 n位碼字的集合，只有 2m個(gè)碼字是有效的，在任意兩個(gè)有效碼字間找出具有最小海明距離的兩個(gè)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(cuò)和糾錯(cuò)能力取決于編碼后碼字的海明距離的大小。 ? 為了檢測(cè)出 d個(gè)比特的錯(cuò)，需要使用距離為d+1的編碼。 例如：數(shù)據(jù)后加奇偶校驗(yàn)位，編碼后的海明距離為 2，能檢測(cè) 1比特錯(cuò)。 ? 為了糾正 d個(gè)比特的錯(cuò)，必須用距離為 2d+1的編碼 。 例如有 4個(gè)有效碼字：它們是 0000000000， 0000011111，1111100000， 1111111111，海明距離為 5，能糾正 2比特錯(cuò)。 糾正單比特錯(cuò)的校驗(yàn)位下界 ? 設(shè)計(jì)一種編碼，它有 m個(gè)信息位和 r個(gè)校驗(yàn)位，當(dāng) r滿足什么條件時(shí)，能糾正所有單比特錯(cuò)？ ? 對(duì) 2m個(gè)有效碼字的任何一個(gè)而言，有 n個(gè)與該碼字距離為 1的無效碼字，所以 2m個(gè)有效碼字中每一個(gè)都對(duì)應(yīng)有 n+1個(gè)各不相同的位模式， n位碼字的總的位模式是 2n個(gè)。 （ 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(yàn)位下界 海明編碼 ? 海
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