Предисловие

В компьютерных сетях канальный уровень играет ключевую роль. Он обеспечивает надежные услуги передачи данных между напрямую подключенными сетевыми устройствами. В этой статье будут систематически представлены метод связи на канальном уровне, механизм инкапсуляции кадров и способы использования циклического избыточного кода (CRC) для реализации обнаружения ошибок и обеспечения безошибочной передачи битов.

1 Тип канала связи

① Канал «точка-точка»

Получение канала «точка-точка»использоватьОдин к одномуметод связи,Передача данных напрямую между двумя устройствами,Обычно используется в последовательных линиях или некоторых частных сетях.

②Вещательный канал

Использование канала вещанияодин ко многимметод связи,Отправьте пакет навсеУстройства, имеющие доступ к каналу。на эфирном канале,Хозяин должен пройтипротокол общего каналакоординировать,во избежание конфликтов данных и помех.

2 канала передачи данных

①Ссылка

СсылкаПассивный двухточечный физический сегмент линии,Между ними нет коммутационных узлов.,Также называется физической ссылкой.

②Ссылка на данные (Data Link)

Когда к каналу добавляются аппаратное и программное обеспечение протокола, управляющего передачей данных, формируется канал передачи данных, также называемый логическим каналом.

3 кадра

①Обрамление

В процессе передачи необходимо данным Инкапсулировать,Добавьте до и после фрагмента данныхзаголовок и хвост,Сформируйте рамку. Основная функция заголовка и хвоста — разграничить рамку.,То есть определить начало и конец каждого кадра.

②Максимальная единица передачи (MTU)

MTU оговоренныйМаксимальная длина части данных каждого кадра,Избегайте сбоев передачи, вызванных слишком большими пакетами данных.

③Управляющие символы в качестве разделителей кадров.

• SOH (Start Of Header)：надеватьрамкапервая часть,Указывает начало кадра.
• EOT (End Of Transmission)：надеватьрамкахвост,Указывает конец кадра.

4 Прозрачная передача

①Определение

Прозрачная передача относится к на канале передачи данныхв слое,Независимо от того, какую комбинацию бит содержат отправленные данные,может гарантировать, что данные соответствуютКак есть、нетронутыйпередается на принимающую сторону。

«Прозрачный» означает, что даже если в данных существует тот же битовый шаблон, что и управляющие символы (например, SOH, EOT и т. д.), эти данные не будут ошибочно восприняты канальным уровнем как начало или конец кадра, что позволяет избежать неправильная интерпретация границ данных.

Прозрачная передача данных на уровне канала передачи данных: независимо от того, какая битовая комбинация данных отправляется, данные могут проходить через этот уровень канала передачи данных без ошибок.

[Введение в сценарий]

Если двоичный код некоторых байтов, содержащихся в содержимом данных, совпадает с управляющим символом (например, SOH, EOT), уровень канала передачи данных может неправильно оценить границу кадра, что приведет к ошибкам передачи.

【Решение】

использовать“Вставка байтов”или«Заполнение символов»”юридическое решение Прозрачная проблема с передачей.

При обнаружении байта, конфликтующего с управляющим символом,Избегайте неправильного анализа, добавляя специальные символы. Этот метод заполнения гарантирует, что независимо от битовой комбинации данных,можно передать без ошибок,выполнитьПрозрачная передача。

5 Обнаружение ошибок

①Коэффициент битовых ошибок (BER)

Во время передачи данных могут возникнуть битовые ошибки (например, 1 ошибочно интерпретируется как 0 или 0 ошибочно интерпретируется как 1).

Коэффициент ошибок по битам (BER) представляет собой отношение ошибочных битов к общему числу битов за определенный период времени и является мерой качества передачи.

②Циклический избыточный код (CRC)

а. Принцип и расчет CRC.

1. Разделить группу данных：Разделите данные на длины (k) Группа битов.
2. Добавьте лишний код：CRC Операции будут добавляться после каждого набора данных. (n) бит-избыточный код для формирования кадра и его отправки.

1. Этапы расчета：
   • к данным (M) Выполнить плесень 2 операцию, распространив ее на (k + n) Кусочек.
   • используя заранее выбранный полином (P) (длина (n + 1) бит), чтобы разделить расширенные данные и получить частное (Q) и остаток (R)。
   • остаток (R) (длина (n) бит) как избыточный код, добавленный к исходным данным (M) Затем отправьте их вместе.

③Последовательность проверки кадра (FCS)

FCS — это избыточный код, добавляемый в конце кадра для обнаружения битовых ошибок при передаче.

【Уведомление】

Циклический избыточный контроль CRC и последовательность проверки кадра FCS не эквивалентны:

• CRC — это широко используемый метод обнаружения ошибок, а FCS — это избыточный код, добавляемый к данным.
• FCS можно получить с помощью CRC, но CRC — не единственный метод, используемый для получения FCS.

④Распространенные полиномы, генерирующие CRC

Эффективность проверки CRC зависит от выбранного полинома генератора. Ниже приведены распространенные полиномы генератора:

• CRC-16：(X^{16} + X^{15} + X^2 + 1)
• CRC-CCITT：(X^{16} + X^{12} + X^5 + 1)
• CRC-32：(X^{32} + X^{26} + X^{23} + X^{22} + X^{16} + X^{12} + X^{11} + X^{10} + X^8 + X^7 + X^5 + X^4 + X^2 + X + 1)

【Уведомление】

“Никаких битовых ошибок”и“Никаких ошибок передачи”разница：

• Надежная передача：канал передачи Что бы ни отправляла отправляющая сторона уровня данных, принимающая сторона получает.
• Ошибка передачиМожно разделить на две категории：
  • битовые ошибки;
  • Ошибка Передача: потеря кадров, дублирование кадров, нарушение порядка и т. д.
• Используется на уровне канала передачи данных CRC Инспекция, способная достичь любого битовых Передача ошибок, но это еще не Надежная передача。
• Для достижения Надежной передача,необходимо добавитьНумерация кадров, подтверждение и повторная передачаи т. д. механизм。