第九讲数据链路层之二：流量控制和差错控制-精品文档

计算机网络中的数据链路控制机制详解计算机网络是由许多计算机相互连接而成的功能强大的技术系统，其中最基础的一环便是数据链路层。

而作为数据链路层的基础，数据链路控制机制 (Data Link Control Mechanism)则是计算机网络的重要组成部分。

一、数据链路控制机制的概念及主要作用数据链路层（为了方便，后文简称“链路层”）是 OSI 参考模型的第二层，在计算机网络中负责本地网络之间的连接，并保证数据能够快速、可靠传输。

而数据链路控制机制便是保证这个过程顺利进行的重要手段。

其主要负责以下几个方面：1、错误检测和纠正：链路层利用数据链路控制机制可以检测到因信道出现错误而导致的数据传输中出现的差错，并采取相应的纠错措施来保证数据传输的可靠性。

2、数据流控制：利用数据链路控制机制，链路层可以快速调整数据传输速度，保证数据的稳定传输。

在数据链路控制机制的实现方式中，标准对于数据的传输速率以及传输的链路层数等有所要求。

并且，不同厂商对于实现的方式也有所差异。

接下来，我将从三个方面为大家详细介绍数据链路控制机制的具体机制：二、流量控制流量控制是指在发送设备和接收设备之间调整传输的数据量，以便保持网络的稳定和高效运行。

作为一个入门级别的数据链路控制机制，流量控制是链路层中最为基础且广泛应用的控制机制之一。

这种控制机制是根据接收方发回给发送方的数据量大小的信号（目前大部分使用的是ACK信息）来实现的。

发送方会根据接收方回传的ACK信息来动态调整传输的速度，从而避免数据的丢失和传输速率不一致而带来的问题。

三、差错检测机制差错检测机制是指在数据传输过程中，为了避免和检测差错而设计的一种控制机制。

差错检测机制可以帮助双方在数据传输的过程中快速检测与处理错误数据，从而保证数据传输的完整性和可靠性。

目前，最常见的差错检测机制是循环冗余检验 (Cyclic Redundancy Check，CRC) 算法，其核心思路是在数据帧末尾加入冗余的校验位，当数据帧接收方收到帧时，会计算校验和进行比对，从而判断是否传输出错。

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循环冗余校验
CRC校验码为相除的余数，
即 1111
实际发送的比特串则为：
10110101111
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循环冗余校验
实际上，循环冗余校验的数学基础是多项式除法。从数学 角度看，任何数都可以表示成多项式的形式，因此二进制 序列也可以表示成多项式形式。例如，1011010 就可表示 成： 1×26 + 0×25 + 1×24 + 1×23 + 0×22 + 1×21 + 0×20 即 26+24+23+2
置的二进制表示的次低位是1的各位的校验，r4 、r8依此类 推。即：r1为第1，3，5，7，9，11位的偶校验。r2为第2， 3，6，7，10，11位的偶校验。r4为第4，5，6，7位的偶 校验。r8为第8，9，10，11位的偶校验。即：
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海明码
数据： 1 0 1 1 0 1 0 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1
如果要确定一个ASCII字符（7位）中的某位差错，此时 需要区别8种情况：没差错，第1位错，第2位错，…，第 7位错。于是，需要3个冗余位来表示8种不同的状态 （000 -111）。
实际上，3位冗余是不够的。因为，冗余位本身也可能出 现差错！
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纠错码 Error Correction
因为计算机网络的平均误码率要求低于10-6， 所以普通电话线路如不采取差错控制技术，是 不能满足计算机网络的通信要求的。
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3.1.2 数据链路控制
数据链路控制的主要功能有以下几点： (1)链路管理 (2)帧同步 (3)流量控制 (4)差错控制 (5)透明传输 (6)寻址

A
Message
B
1
<request 8 buffers>
2
<ack=15, buf=4>
3
<seq=0, data=m0>
4
<seq=1, data=m1>
5
<seq=2, data=m2>
6
<ack=1 , buf=3>
7
<seq=3, data=m3>
8
<seq=4, data=m4>
9
<ack=4 , buf=0>
流量控制
流量控制是一种由接收端控制发送速度的反馈机 制，通常采用滑动窗口机制实现。 数据链路层和传输层上的滑动窗口机制：
数据链路层上的滑动窗口机制采用固定缓冲区分配策 略（缓冲区大小及数量都固定），这在传输层上做不 到。 数据链路层上发送端和接收端都必须缓存，而在传输 层上有多种缓存方案可供选择。 数据链路层上的发送窗口仅由接收端控制，而传输层 上的发送窗口还受网络处理能力的限制。
10
<ack=4 , buf=1>
11
<ack=4 , buf=2>
12
<seq=5, data=m5>
13
<seq=6, data=m6>
图 6-5 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图
动态缓冲区分配的特点 是确认与缓存分离。
传输层上的缓存策略
发送方缓存还是接收方缓存？
若通信子网是不可靠的，则发送方一般必须缓存，而接收方可以选择缓存 或不缓存。 若通信子网是可靠的，则视接收方为其预留的缓冲空间大小，发送方可以 选择缓存或不缓存。

10Mbps的以太网采用 的以太网采用Manchester编码，每一位数 编码， 的以太网采用 编码 据需要两次跳变； 据需要两次跳变； 需要20M波特的信号速率 波特的信号速率; 需要 波特的信号速率 物理媒体上的码元传输速率是20M波特。 波特。 物理媒体上的码元传输速率是 波特
个站连接到以太网上， 3-28、有10个站连接到以太网上，试计算以下三 28、 个站连接到以太网上 种情况下每一个站所能得到的带宽？ 种情况下每一个站所能得到的带宽？ 个站都连接到1个 （1）10个站都连接到 个10Mbps以太网集线器 ） 个站都连接到 以太网集线器 个站都连接到1个 （2）10个站都连接到 个100Mbps以太网集线器 ） 个站都连接到 以太网集线器 个站都连接到1个 （3）10个站都连接到 个10Mbps以太网交换机 ） 个站都连接到 以太网交换机 参考答案： 参考答案： 个站共享10Mbps （1）10个站共享 ） 个站共享 个站共享100Mbps （2）10个站共享 ） 个站共享 （3）每个站独占 ）每个站独占10Mbps
（1）若数据传输过程中数据位的最后一个 1 变成了 0，问接 ） ， 收端能否发现？ 收端能否发现？ （2）若数据传输过程中数据位的最后两个 1 都变成了 0，问 ） ， 接收端能否发现？ ） （1）能 ）
的以太网在物理媒体上 3-16、数据速率为10Mbps的以太网在物理媒体上 16、数据速率为 的以太网在 的码元传输速率是多少波特？ 的码元传输速率是多少波特？
3-06 用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议
已向因特网管理机构 申请到一批 IP 地址 用 户 接入网 ISP 至因特网
PPP 协议
3-06 PPP 协议不具备的功能
• 纠错 • 流量控制 • 序号