计算机网络——数据链路层的功能

目录

物理链路

逻辑链路

封装成帧（组帧）

帧定界

透明传输

SDU

差错控制

可靠传输

流量控制

介质访问控制

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 主机需要实现第一层到第五层的功能，而路由器这种节点只需要实现第一层到第三层的这些功能

假设左边用户需要给右边用户发送数据，那这些数据会经过上面这些层次的逐层处理，到网络层这块，会把数据拆分成IP数据报，也就是拆分成分组，接下来网络层会把分组交给数据链路层进行传输，也就是数据链路层需要为网络层提供服务，需要把网络层的分组加上首部和尾部的控制信息，封装成一个帧，紧接着数据链路层又会请求物理层的服务，让物理层把这些帧，也就是二进制数据，传输给下一个相邻的结点，那下一个结点的物理层会收到这些二进制比特串，并把这些二进制比特串交给第二层，数据链路层进行处理，那这个数据链路层实体需要还原出IP数据报的信息，并且把IP数据报交给第三层的实体

总之数据链路层的对等实体之间，以帧为单位进行数据传输，但是帧的传输依赖于物理层提供的“比特传输”服务

数据链路层又会为上一层网络层提供服务，把网络层的IP数据报（分组）加上相应的控制信息封装成帧，然后以帧为单位，传输给下一个相邻节点对应的实体

物理链路

就是传输介质（0层）和物理层（1层）实现了相邻结点之间的“物理链路”

那相邻结点之间有了物理链路就可以实现二进制比特的传输

逻辑链路

那数据链路层需要基于“物理链路”，进一步实现相邻结点之间逻辑上的无差错的“数据链路（逻辑链路）”

一条物理链路受到环境噪声的干扰，有可能会在传输的过程中发生比特跳变，比如说1跳变成0，或者0跳变成1，那我们的数据链路层需要确保这些比特错误可以被发现，才能确保第二层实体给第三层提交的数据报没有错误

封装成帧（组帧）

把网络层交给它的数据封装成一个“帧”

帧定界

如何让接收方确定一个帧的界限，从哪开始，从哪结束，因为物理层只会传输二进制比特串，这些二进制比特串中有可能只会包含一个帧，有可能会包含多个帧，所以接收方的物理层实体把一系列二进制比特串，交给第二层时，第二层就要从一系列二进制串中，分辨出帧和帧的边界在哪，这就是帧定界要解决的问题

透明传输

接收方的链路层需要能从帧里面恢复原始的SDU

SDU

某一层的SDU+这一层的协议控制信息=这一层的协议数据单元

对于数据链路层来说，网络层委托给它传输的这坨IP数据报（分组），就是数据链路层的SDU,那这层的SDU数据被封装成帧后，首先会增加首部，尾部，这些控制信息，另外这个SDU内部有可能还要进行一些改造

对于接收方而言，它需要从帧中把SDU恢复原样，然后再交付给第三层的实体，对于网络层来说，他们并不能感知数据链路层对我的这个数据分组做的这些处理，也就说组帧和拆帧对于网络层来说是透明的，因此我们把这功能称为透明传输

差错控制

数据的接收方需要发现并解决一个帧里面的“位错”，比如0变1,1变0这种位错误

想要发现一个帧的位错误，可以采用检错编码的技术

那解决这种位错误有两种方案

第一种最常用的方案是如果发信了比特错误之后，就直接把这个帧丢弃，然后想办法让发送方重新传输这个帧

而第二种方案是由接收方的数据链路层发现并纠正比特错误（需采用纠错编码）

纠错编码技术是检错编码技术的进阶

检错编码只能检测比特错误

纠错编码既能检测比特错误，还能找到是哪些比特发生的错误，然后对这些比特进行纠正

可靠传输

这个要求数据的接收方能够发现并解决“帧错”

帧错有三种情况，分别是帧丢失，帧重复，帧失序

流量控制

控制发送方发送帧的速率别太快，让接收方来得及接收

介质访问控制

这的介质指的是物理传输介质，通常来说“广播信道”需要实现介质访问控制的功能，因为广播信道在逻辑上是总线型的拓扑，会出现多个节点争抢传输介质的使用权，这个时候就需要通过数据链路层的某些协议，去决定这个传输介质的使用权或访问权，到底先分配给哪点节点，这就是介质访问控制要解决的问题

点对点信道通常不需要实现此功能，因为点对点信道意味着两个节点之间会有专属的传输介质，两个节点可以同时使用这个信道不用抢