序言

　　　　　　　　我是一只菜鳥，又來了。開始今天數據鏈路層的學習吧。

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一、數據鏈路層基本概念及基本問題

　　　　　　基本概念 和 三個基本問題 的講解

　　　　　1、基本概念

　　　　　　　　先來看一張圖，理解一下：數據鏈路層之間的運輸、數據鏈路層之間的信道。 說的是什麽意思？

　　　　　　　　　　　　看圖中的註釋，我們應該註意的就是這裏說的數據鏈路層之間的信道等語句，是不考慮物理層中運輸的問題。直接考慮鏈路層這一層。要註意這個事情，不然

　　　　　　　　鏈路：一條點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結點，通俗的將，就是一根線，其中不經過任何東西，這樣的就是鏈路，一條鏈路只是一條通路的一個組成部分

　　　　　　　　數據鏈路：除了物理線路外，還必須有通信協議來控制這些數據的傳輸。若把實現這些協議的硬件和軟件加到鏈路上，就構成了數據鏈路。 通俗講，就是經過了一些交換機呀，什麽的，最終到達目的地，所有路段就是數據鏈路，而數據鏈路中就包含了多段鏈路。

　　　　　　　　適配器：也就是網卡，就是用來實現數據鏈路上一些協議。

　　　　　　　　幀：數據鏈路層上傳送的就是幀，

　　　　2、三個基本問題　　　　

　　　　　　　封裝成幀、透明傳輸、差錯控制

　　　　　　　　講解如何封裝幀，封裝完後幀的傳輸問題、傳輸到達目的地，如何檢驗該段幀是否完整， 就是這三個問題。

　　　　　　1、封裝成幀

　　　　　　　　看圖就理解了。數據鏈路層就是在ip數據報的前面後末尾加了一個首部和尾部來代表ip數據包的開始和結束，首部和尾部都市由8位二進制數表示的，可以一樣也可以不一樣

　　　　　　2、透明傳輸

　　　　　　　　　就是為了解決一個問題， 在ip數據包中如果有一個跟幀尾部一樣的8位二進制數，則會提前結束接受數據包，這樣數據就被破壞了。出現了如下圖這樣的問題

　　　　　　　　　解決辦法：

　　　　　　　　　　　　　　看圖：通過在特殊字符前面增加一個轉義字符 ESC， 就可以解決上面所遇到的問題，在接收端，將數據包中所有ESC的字符刪除，遇到兩個ESC的，就刪除第一個，這樣一開始傳輸的時候有ESC轉義字符，接受完就沒了，所以說的是透明傳輸

　　　　　　3、差錯檢測

　　　　　　　　　　問題：

　　　　　　　　　　　　傳輸過程中可能會產生比特差錯：1 可能會變成 0 而 0 也可能變成 1。在一段時間內，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數的比率稱為誤碼率 BER (Bit Error Rate)。

　　　　　　　　　　　　為了檢測傳送的幀中ip數據包是否完整，是否沒有被損壞，所以需要差錯檢測

　　　　　　　　　　解決：循環冗余檢測CRC，截個圖，把概念性的文字截下來，看到這個人都暈了，其實很簡單，

　　　　　　　　　　　　按照下圖中的7步走，理解一下，然後再看上面的文字，就理解了。

　　　　　　　　　　　　　　　　檢測：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　若得出的余數 R = 0，則判定這個幀沒有差錯，就接受(accept)。

　　　　　　　　　　　生成多項式：也很簡單，例如上面的除數1101 就用P(X)=X3+X2+1　(X3是x的三次方的意思) 最高位是2的三次方，就是x的三次方這樣算，例如，101101 P(X)=X5+X3+X2+1　　　　　

　　　　　　　　　　　這種冗余差錯校驗的特點：

　　　　　　　　　　　　　　　　1這種檢測方法並不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現了差錯

　　　　　　　　　　　　　　　　2只要經過嚴格的挑選，並使用位數足夠多的除數 P，那麽出現檢測不到的差錯的概率就很小很小。

　　　　　　　　　　　　　　　　3只能是無差錯接受：凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近於 1 的概率認為這些幀在傳輸過程中沒有產生差錯”。也就是說：“凡是接收端數據鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）

　　　　　　　　　　　　　　　　4這是”不可靠“的，是無比特差錯，而不是無傳輸差錯的檢測機制，要做到可靠的 還要加上確認和重傳機制。即考慮幀重復、幀丟失、幀亂序的情況

3、可靠傳輸

　　　　　　在有些情況下，我們需要數據鏈路層向上的網絡層提供“可靠傳輸”的服務，就是發送端發送什麽，在對應的接收端就收到什麽， 前面的CRC只能檢測出位數的差錯，不能正確的檢測出更精準的錯誤。

　　　　　　1、停止等待協議

　　　　　　　　　　停止等待就是每發送完一個分組就停止發送，等待對方的確認。在收到確認後再發送下一個分組，詳細的可以看書上的文字性描述，很簡單，　　　　　　　　

　　　　　　　　超時重傳：解決上面如果數據分組或確認分組丟失時，發送方將會一直等待接收方的確認分組的問題，設置一個超時計時器，弱到了超時計時器所設置的重傳時間，而發送方仍收不到接收方的任何確認分組，則會重傳原來的分組。

　　　　　　　　重復分組：如果只使用超時重傳來解決，不用發送確認分組，那麽會出現重復分組的問題，就是當接收方收到分組後，發回確認分組時，確認分組丟失，那麽會觸發超時重傳，則接收方會收到兩個重復的分組，這裏需要註意的是，是確認分組丟失。第一次發送的分組已經正確接收了。

　　　　　2、停止等待協議的算法

　　　　　　　　　　因為手寫實在太麻煩，所以截圖過來看一下這個算法的具體步驟

　　　　　　　　通過畫圖分析了一下正確的過程，其他依葫蘆畫瓢

　　　　　3、回退N步協議

　　　　　　　　　其實跟停止等待協議差不多，只是使用的是流水線傳輸方式，發送方不間斷的發送分組，每次發送的分組大小有限制，如果不限制，可能會使接收方或網絡來不及處理這些分組，導致分組的丟失，所以每次發送的分組大小可能是5，6或者更多。這種限制就是回退N步協議。

　　　　　　　　　回退N步協議：利用發送窗口來限制發送方連續發送分組的個數。要是發送窗口為1就是我們上面所討論的停止等待協議。

　　　　　　分析如何工作的

　　　　　　　　這個就是回退N步協議，根據這個原理圖，也能看出，為什麽叫回退N步協議了，在哪裏出錯了，就必須回退到哪裏全部重傳，為了解決這個，又有了選擇重傳協議

　　　　　　4、選擇重傳協議

　　　　　　　　　也就是改進回退N布協議， 方式都是一樣， 在接受方必須逐一確認， 但是出現錯誤，只需要重傳出現錯誤的那一個分組，不用全部重傳，這裏的全部，指的是在出現錯誤的分組之後的所有分組，前提是在同一個發送窗口中。

　　　　　　5、總結可靠傳輸

　　　　　　　　　　不可靠的鏈路上，通過各種協議，就能達到可靠傳輸，來保證數據的準確性。

第三章 數據鏈路層（一）