数据链路层主要知识点讲解

1、计算机网络 之 数据链路层u数据链路层的三个基本问题之一 -差错检测 u PPP协议在传输时采用的填充方法-字节填充、零比特填充u 数据链路层中最重要的一个协议-CSMA/CD协议现实的通信链路都不会是理想的，比特在传输的过程中可能会产生差错：1可能会变成0，0也可能会变成1，这就是比特差错。目前数据链路层中广泛使用循环冗余检验CRC检错技术CRC的原理：就是在数据的后面添加n位冗余码（为了进行检错而添加的冗余码常称为帧检验序列FCS）供差错检测使用 用二进制进行模2运算， 如果除数P是m位，就在数据的后面添加 m-1 个0，然后用添加之后的被除数除以收发双方事先商定的长度为m位的P，得出的是

2、商而余数记为R，这个余数R ，就作为冗余码拼接在数据的后面发送出去。 在差错检测中一种较为方便的方法是使用多项式来表示循环冗余检验过程多项式P（X）称为生成多项式，广泛使用的生成多项式P（X）有： 分析：6 110101 Q 商 除数 P 1101 101001000 2nM 被除数 1101 1110 1101 1110 1101 1100 1101 001 R 余数，作为FCS PPP协议使用异步传输时，它把转义字符定义为0 x7D，并使用字节填充，RFC 1662 规定的填充方法：(1)把信息字段中出现的每一个0 x7E字节转变成为2字节序列(0 x7D, 0 x5E)(2)出现的0 x

3、7D字节转变成为2字节序列(0 x7D, 0 x5D)(3)若信息字段中出现了ASCII 码的控制字符(数值小于0 x20的字符），则在该字符前面加入一个0 x7D字节，并同时改变字符的编码 如：0 x03 转变成两字节序列（ 0 x7D ， 0 x23 ） 例：一个PPP帧的数据部分是（均为十六进制）：7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 试问真正的数据是什么？分析： 7E FE 27 7D 7D 65 7E PPP协议在使用同步传输时使用零比特填充实现透明传输零比特填充法是用一个特殊的位模式“01111110”作为帧边界。在发送端，当一串比特流数据中有 5 个连

4、续 1 时，就立即填入一个 0。如此保证数据部分不会出现6个连续的1在接收帧时，先找到边界字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现 5 个连续 1 时，就将其后的一个 0 删除，以还原成原来的比特流。CSMA/CD 是Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 的缩写。其要点是：“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。 “碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压

5、大小。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞（即发生了冲突）。1 kmABt碰撞t = B 检测到信道空闲发送数据t = / 2发生碰撞t = 2 A 检测到发生碰撞 t = B 发送数据B 检测到发生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 检测到信道空闲发送数据ABt = 0t = B 检测到发生碰撞停止发送STOPt = 2 A 检测到发生碰撞STOPAB单程端到端传播时延记为 使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可

6、能性。 以太网的端到端往返时延 2 称为争用期，或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。 以太网使用二进制指数类型退避算法 (truncated binary exponential type)来解决碰撞问题确定基本退避时间，一般是取为争用期 2。定义重传次数 k ，k 10，即 k = Min重传次数, 10从整数集合0,1, (2k 1)中随机地取出一个数，记为 r。重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。当重传达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。 以太网取 51.2 s 为争用期的长度。对于 10 Mb/s 以太网，在争用期内可发送512 bit，即 64 字节。以太网在发送数据时，若前 64 字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。 如果发生冲突，就一定是在发送的前 64