文章目录

前言
概念
- 一、链路层功能与服务
- 二、成帧和帧同步（帧定位）
- - [1]字节计数法
  - [2]字符填充首尾定界法
  - [3]位填充首尾定界法
  - [4]块传输与物理层违例编码定界法
  - [5]校验和法
- 三、链路层的差错产生及类型
- - （一）产错产生的原因
  - （二）误码类型及影响
- 四、检错码和纠错码
- - （一）海明距离与误码检测
  - （二）纠错码（前向纠错）
  - - 1、海明码（汉明码）
  - （三）检错码
  - - 1、奇偶校验
    - 2、循环冗余校验（CRC校验）
    - 3、校验和
参考资料

前言

笔者系电子科技大学2019级在读本科生，针对本学期学校开设的计算机通信网课程，将学习笔记以博客形式上传到CSDN上以便日后复习整理，其中的瑕疵欢迎大家向我指正，在评论区多多交流讨论。

概念

一、链路层功能与服务

特点

相连-①通过通信信道道进行物理连接，没有“智能”的中介节点②特点：a.不乱序b.可能出错c.不会随机“插值”
可靠-差错：①评价信道-误码率（物理层）②评价链路-误帧率（链路层）③一定帧长下，误码率越高，误帧率越高
有效-①开销少②延时短

链路层效率定义

η = 有效/理想 = r/R（η≤1）
R（b/s）——信道容量，理想吞吐量

有效数据率

r = ∑ni/T
ni：第i个有效帧的bit数；T：测量总时间

链路层的功能和服务

服务：

无确认的无连接服务
有确认的无连接服务
有确认的面向连接服务

链路层功能

成帧：定位，标明起始与终止
差错检测与控制
流量控制
链路管理：建链、通信、拆链

二、成帧和帧同步（帧定位）

帧：一个完整的数据块
帧定位：从原始的bit流中提取出离散的帧

不同传输方式下的帧同步：

同步传输（Sync，连续bit流）bit流的起始和终止,没有帧传输时也存在bit流；一次传一个数据块（连续一串字符）；收发双方同步；信道良好，高速传输
异步传输（Async，异步字节序列）一次只传输一个字符（8位），字符之间有不确定延时；收发双方不要求同步；使用信道质量较差
数据块传输方式（Block）若干字节构成一个连续的数据块，数据块前有若干先导bits

帧同步常用方法：

字节计数法
字符填充首尾定界法（面向字符）
位填充首位定界法（面向位）
物理层编码违例法
校验和法

[1]字节计数法

发方在每个帧头部中的第一个字段，标识该帧的长度，总共有多少字符数。
特点

优点：简单
缺点：一旦出错，无法再同步；一旦帧首标记符出错，无法正确检测后续所有帧；很少被使用

[2]字符填充首尾定界法

定界字符F=01111110；转义符（Esc）
发送-在所有通信控制字符（特殊字符）前增加转义符【包含转义符】
接收-（1）前面没有转移符的控制字符以控制符解释（2）前面有转义符的控制字符作为数据字符解释

[3]位填充首尾定界法

定界标志F（Flag）= ‘01111110’
位填充：实际传输数据中出现连续5个1直接插入0，然后接收方去掉0（便于用硬件移位实现）

[4]块传输与物理层违例编码定界法

块传输（数据块传输）：（1）块长度可变（2）块间间隔可变
——看作是增强型的异步传输，速率高，应用有计算机网络电缆连接，以太网信号。
块传输每个块即为一个帧：前同步码（Preamble）+后同步码(Postmable)
违例编码法：利用信息bit流特性，用非正常码型进行位置界定（有NRZ、曼彻斯特、HDB3、以太网、SDH）

[5]校验和法

（PS：此处笔者仍然没有搞清楚校验和具体细节，故暂且将其归纳为两种不同的校验和方法，如有错误，欢迎指正）
块传输的校验和法：应用于帧长度固定、帧与帧首尾相接的传输中
ATM（帧长53字节-信元）两种校验和帧定位方法
①

整个帧进行校验和Checksum：B[4] = B[0] +…+B[52] 帧同步技术（1）粗同步-校验一个信元（2）精同步-连续校验N个块

②

头部进行校验和，使用循环冗余校验：B[4] ? B[0]+…+B[3]

优点：（1）无定界符开销（2）可靠性高
缺点：（1）有附加条件-固定信元（2）环境要求高-足够的寄存器、计算速度高

三、链路层的差错产生及类型

（一）产错产生的原因

1、衰减-信号随传播距离的增长，能量的消耗信号强度减弱到一定成都导致对方误判

2、失真-畸变，信号在传输过程中与原有信号相比发生的偏差
（1）衰减失真-不同频率分量衰减不同在合成之后改变波形
（2）时延失真-信号传播速度因频率不同，某个码元频率成分溢出到下一个码元，码元之间串扰而失真
3、噪声
（1）白/热噪声
（2）互/交调噪声——共享信道
（3）串扰——相邻线路耦合
（4）冲激噪声——开关电流冲激

（二）误码类型及影响

1、误码类型

误码率 = 传输的误码/总码数

（1）随机错-1位
（2）突发错-多位“连续”错（连续指错误位置距离较近）
PS：随机错更容易被发现
2、误码的影响
（1）帧体错-内容错
（2）帧界定错-帧数据不可信，可能连锁反应，信道失序——收发无法同步
（3）不会出现“插值”、复制、乱序错误

四、检错码和纠错码

（一）海明距离与误码检测

海明距离-两个码字中不同的位的个数

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