目錄
一、資料鏈路層
二、封裝成幀
三、差錯檢測
四、可靠傳輸
1、停止等待協議
2、滑動視窗協議
3、選擇重傳協議
五、總結
一、資料鏈路層
這一篇記錄一下五層協議體系結構中的資料鏈路層，這一層屬于計算機網路的低層，下圖是資料鏈路層在資料傳輸中的地位，
鏈路的意思是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路，中間沒有其他交叉結點，可以理解為，兩臺計算機互相通信的路徑中包含許多這樣的鏈路，
資料鏈路指的是一條包含通信協議的線路，包括硬體和軟體的實作，用來傳輸資料，
在資料鏈路層中，三個重要問題：封裝成幀、差錯檢測和可靠傳輸，接下來看看是什么，重點記錄可靠傳輸的實作原理，
二、封裝成幀
資料鏈路層傳輸的單位是幀，網路層的IP資料報會成為幀的資料部分，然后再加上幀首部和尾部，構成一個完整的資料幀，幀首部和尾部作為幀定界，包括一些必要的控制資訊，
幀的資料部分長度有明確規定，最大傳送單元（MTU）的數值是上限（1500位元組），
幀定界符標記幀開始和幀結束，資料中如果出現幀定界符號，出現了透明傳輸的問題，透明傳輸是指對上層的傳輸資料沒有限制，資料鏈路層需要提供“透明傳輸”的服務，
所以，采用了位元組填充的方法，在標記字符前插入轉義字符，解決了透明傳輸的問題，
三、差錯檢測
資料鏈路層為了檢測差錯，在幀的尾部設定了一個差錯檢驗欄位，使用回圈冗余校驗技術（CRC）進行差錯檢測，
這里不作具體介紹，在計算機組成原理中有詳細的原理介紹和數學計算程序，
CRC有一個缺點，只能檢錯而不能糾錯，這樣需要使用糾錯碼進行前向糾錯，但開銷很大，一般在計算機網路中不使用，真正的辦法是進行重傳或者丟棄出錯的幀，下面可靠傳輸中的方法解決了資料出錯/丟失的問題，
四、可靠傳輸
可靠傳輸是在不可靠信道上實作可靠的服務，看起來很抽象的說法，如圖更好理解，
可靠傳輸提供的服務如左圖，它是由雙向不可靠信道實作的，如右圖，
不可靠的信道傳輸會出現差錯、丟失、重復或者失序，所以要實作可靠的服務，可靠傳輸協議要在不可靠信道進行雙向通信，
可靠傳輸的原理不僅在于資料鏈路層，在TCP協議中也用到這種原理和方法實作可靠的服務，
實作可靠傳輸包括了許多協議，這些協議的更新變換不斷優化傳輸效率，
1、停止等待協議
停止等待協議（SW，Stop-and-Wait）經歷過不斷完善的程序，實作可靠傳輸的方法就是：當發現差錯時，就進行重傳，
一開始，協議規定接收資料會進行確認（ACK）和否認（NAK），后來覺得沒必要使用否認機制，一方面實作原理更復雜，另一方面效率低，
因此，想到了另一種好辦法是：發送方發送完一個資料后，啟動一個超時計時器，開啟超時重傳機制，這樣發現，完全不用NAK來解決出錯問題，協議更簡單而且反應及時，
到這里，解決了資料出錯和丟失的問題，但是還有一種情況，資料重復的問題來了，后來加上發送序號解決了順序和重復資料的問題，
確認和超時重傳機制實作了該協議，所以也成為自動請求重傳（AQR），
對于資料鏈路層，點對點通信的往返時間確定，不太會出現時序問題，在該層實作SW協議可以不對資料組進行編號，
停止等待協議實作簡單，但是缺點在于信道利用率低，每次發送一個分組然后確認，浪費了許多空閑資源，所以，進一步改進，實作流水線傳輸方式提高信道利用率，引出下面的滑動視窗協議，
2、滑動視窗協議
滑動視窗的概念來源于協議的作業程序中，發送視窗不斷向前滑動，故稱為滑動視窗協議，
發送視窗是指流水線傳輸資料時候，來限制可以連續發送的資料分組個數，由此看來，是一種連續的AQR協議，
發送方需要維持一個發送視窗：允許發送方已發送但還沒有收到確認的分組序號的范圍，視窗大小是發送方已發送未確認的最大分組數，
然后，發送方收到一個確認后發送視窗向前滑動一個單位，
作業程序：
（１）接收方只按序接收分組，當收到失序的分組，它會丟棄，并對按序的分組進行確認，如果也用視窗來定義的話，接收視窗的大小為1.
（２）接收方采用累計確認的方式，在收到n個分組之后，對按序到達的最后一個分組進行確認，
（３）發送方采用超時重傳機制來重傳差錯或丟失的分組，一旦分組出錯，在該分組之后發送的所有分組都需要重傳，退回去重傳已發送的N個分組，故稱為回退N幀協議（GBN），
整個程序下來可以發現，GBN協議是在SW協議基礎上修改了發送方的演算法，接收方演算法不變，
3、選擇重傳協議
GBN協議很大地提高了信道利用率，但是存在一個問題正是它的名字！回退N幀意味著一個分組的差錯可能會造成大量分組的重傳，但是這些分組可能已經都被接收方正確接收確認了，只是由于未按序到達，
因此，選擇重傳協議（SR）誕生了，它來解決這個問題，
上面提到了GBN協議的接收方可看做維持了一個大小為1的接收視窗，所以要解決重復發送不必要分組的問題，接收方開啟了快取機制，接收視窗大小不再是1，當然，也不能再采用累計確認的方式，而是要對每個分組逐一確認，接收方快取來暫存未按序到達的分組，
SR協議顯然比GBD協議復雜得多，
上圖則是SR協議的作業程序例子，可以看到接收方有了快取機制之后，就能夠實作只重傳錯誤的分組，提高了效率，
五、總結
資料鏈路層的資料傳輸原理如上面所述，很奇妙地發現，在不可靠的信道上加上合適的可靠協議（SW、GBN或者SR），就可以向上提供可靠的服務，不過，目前有線網路的性能已經使得傳輸程序出錯的概率大幅度減小，在資料鏈路層可以不使用確認和重傳的協議，但對于無線信道傳輸，還存在比較高的誤碼率，所以在資料鏈路層還是要實作可靠傳輸為上層提供服務，
當然，這篇我主要記錄學習了資料鏈路層的幾個重要內容，包括封裝成幀、差錯檢測和可靠傳輸，重點是實作可靠傳輸的幾個協議具體內容，資料鏈路層的知識不止這些，還有點對點協議（PPP）、載波監聽多址接入/碰撞檢測（CSMA/CD）等方面的內容，
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