数据链路层基础概念

数据链路层概述

数据链路层是 OSI 参考模型中的第二层，主要负责在相邻节点之间可靠地传输数据帧。

1. 数据链路层功能

组帧

将比特流划分为帧，便于管理和差错检测。组帧是数据链路层的基本功能，确保接收方能正确识别帧的边界。

差错控制

• 检错：奇偶校验、循环冗余校验（CRC）
• 纠错：海明码等纠错编码

流量控制

防止发送方发送过快，导致接收方缓冲区溢出。常用滑动窗口机制。

可靠传输

通过确认与重传机制，确保数据可靠传输。

介质访问控制

多站共享信道时的访问规则，解决信道争用问题。

2. 组帧方法

字节计数法

在帧首部添加字节计数字段，指明帧的长度。

字符填充法

使用特殊字符作为帧边界，对数据中的特殊字符进行转义。

比特填充法

使用特殊的比特模式作为帧边界，对数据中的相同模式进行比特填充。

违例法

使用物理层不允许的编码作为帧边界。

3. 差错控制

检错编码

奇偶校验

• 奇校验：数据位中 1 的个数为奇数时，校验位为 0
• 偶校验：数据位中 1 的个数为偶数时，校验位为 0

循环冗余校验（CRC）

• 使用生成多项式对数据多项式进行模运算
• 余数作为校验码附加到数据后
• 接收方用相同多项式验证

纠错编码

海明码

• 在数据位中插入校验位
• 校验位的位置为 2 的幂次方
• 能够检测和纠正单比特错误

练习题

练习 1

简述数据链路层的主要功能。

练习 2

CRC 检错的基本思想是什么？