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数据链路层概述数据链路层在网络体系中所处的地位 研究数据链路层的问题时, 可以认为数据包只在数据链路层沿水平方向传送. 如下图, 两台主机之间的通信可以看作是在 4 条不同的链路上的通信组成的  链路(Link) 从一个结点到相邻结点的一段物理线路, 而中间没有任何其他的交换结点数据链路(Data Link) 把实现通信协议的硬件和软件加在链路上, 形成数据链路数据链路层以帧(Frame)为单位传输和处理数据使用点对点信道的数据链路层封装成帧差错检测可靠传输使用广播信道的数据链路层(共享式局域网)代表帧的信号会通过总线传输到总线上的其他各主机. 如何分辨帧是发给自己的呢? 在帧中添加地址字段
 总线上多台主机同时使用总线传输帧的时候, 传输信号产生碰撞以太网: CSMA/CD 交换式局域网使用点对点链路和链路层交换机的交换式局域网已经在(有线)局域网的领域取代了共享式局域网 网桥和交换机工作原理无线局域网802.11 局域网的媒体介入控制协议 CSMA/CA封装成帧封装成帧是指数据链路层给上层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾使之成为帧帧头和帧尾包含重要控制信息 帧头和帧尾的作用之一就是帧定界 MAC帧中无帧定界标志, 而是添加前导码. MAC 帧的发送间隔为 96 比特时间 透明传输是指数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制,就好像数据链路层不存在一样面向字节的物理量链路使用字节填充(字符填充), 如: 插入转义字符 ESC (0x1B, 0b00011011)面向比特的数据链路使用比特填充, 如下图每 5 个比特 1 填充一个比特 0  为了提高帧的传输效率,应当使帧的数据部分的长度尽可能大些.
考虑到差错控制等多种因素,每一种数据链路层协议都规定了帧的数据部分的长度上限,即最大传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit)。
差错检测实际的通信链路都不是理想的, 比特在传输过程中可能会产生差错: 1可能会变成0, 而0也可能变成1. 这称为比特差错.在一段时间内, 传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率BER(Bit Error Rate).使用差错检测码来检测数据在传输过程中是否产生了比特差错, 是数据链路层所要解决的重要问题之一.
帧尾中包含的 FCS (检错码)字段
奇偶校验见计组 循环冗余校验 (CRC)见计组 循环冗余校验CRC有很好的检错能力(漏检率非常低),虽然计算比较复杂,但非常易于用硬件实现,因此被广泛应用于数据链路层。 局限检错码只能检测出帧在传输过程中出现了差错,但并不能定位错误,因此无法纠正错误.要想纠正传输中的差错,可以使用冗余信息更多的纠错码进行前向纠错。但纠错码的开销比较大,在计算机网络中较少使用.可靠传输基本概念数据链路层向上提供的服务不可靠传输服务: 仅仅丢弃有误码的帧, 其他什么都不做可靠传输服务: 想办法实现发送端发送什么, 接收端就收到什么一般情况下,有线链路的误码率比较低,为了减小开销,并不要求数据链路层向上提供可靠传输服务。即使出现了误码,可靠传输的问题由其上层处理 无线链路易受干扰,误码率比较高,因此要求数据链路层必须向上层提供可靠传输服务 传输差错除了数据链路层的比特差错, 还包括分组丢失, 分组失序,分组重复. 后三者一般出现在上层, 这就意味着可靠传输不仅仅局限在数据链路层TCP 向其上层提供面向连接的可靠传输服务UDP 向上层提供无连接, 不可靠传输服务可靠传输实现复杂, 开销较大, 是否实现取决于具体的应用需求停止-等待协议 (Stop-and-Wait, SW) 正常情况下, 接收方每收到一个 DATA 分组, 就会返回一个 ACK 分组. 发送方接收到 ACK 分组后, 继续发送下一个 DATA 分组接收端检测到数据分组有误码时, 将其丢弃并等待发送方的超时重传。但对于误码率较高的点对点链路, 为使发送方尽早重传,也可给发送方发送NAK 分组。为了让接收方能够判断所收到的数据分组是否是重复的, 需要给数据分组编号。由于停止等待协议的停等特性, 只需1个比特编号就够了, 即编号0和1。为了让发送方能够判断所收到的ACK分组是否是重复的, 需要给ACK分组编号,所用比特数量与数据分组编号所用比特数量一样。数据链路层一般不会出现ACK分组迟到的情况, 因此在数据链路层实现停止-等待协议可以不用给ACK分组编号。超时计时器设置的重传时间应仔细选择, 一般可将重传时间选为略大于“从发送方到接收方的平均往返时间”。在数据链路层点对点的往返时间比较确定,重传时间比较好设定。然而在运输层, 由于端到端往返时间非常不确定, 设置合适的重传时间有时并不容易。当往返时延RTT远大于数据帧发送时延To时(例如使用卫星链路) .信道利用率非常低。 若出现重传, 则对于传送有用的数据信息来说, 信道利用率还要降低。为了克服停止等待协议信道利用率很低的缺点, 就产生了另外两种协议, 即后退N帧协议GBN和选择重传协议SR。
回退 N 帧协议 GBN （Go-Back-N)发送方发送窗口尺寸 W_T 的取值范围是 1 |
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