第四章数据链路层数据链路层提供两个相邻的网络结点之间的可靠通信。将不可靠的物理链路变为可靠的数据链路。数据链路层传输的信息单元是帧(Frame)数据链路层的主要工作：线路规程、差错控制和流量控制。4.1线路规程4.1.1询问/确认模式②询问/确认模式的工作方式启动方首先发送一个询问帧（ENQ）询问接收方是否可以接收数据，接收方如果已经准备好接收，回答一个确认帧（ACK）。如果没有准备好接收，回答一个否认帧（NAK）。询问/确认(ENQ/ACK)线路规程3种可能出现的情况:①没有应答；②回答是否定；③回答是肯定；4.1.2轮询/选择模式①工作方式：主设备控制链路，主设备发命令，从设备响应。②地址问题：在链路上的每个设备都有一个地址来标识自己。③选择：主设备希望发送数据，用SEL告诉从设备准备接收数据。从设备用ACK同意接收，用NAK拒绝接收。多点选择④轮询：主设备希望接收数据，逐个询问设备是否有数据发送。如果没有数据发送，必须回答否定应答帧(NAK)。如果有数据，直接用数据帧应答。有两种终止信息交互的方法：①从设备将所有的数据发送完毕，并以一个传输结束帧(EOT)结束传输。②主设备发出“时间到”消息。4.2流量控制与差错控制差错控制主要指错误检测和重传方法。自动重复请求(ARQ)：数据帧在传输中出现错误，接收方就返回一个否定应答帧(NAK)，出错的帧就会被发送方重新传送。这个过程叫ARQ。数据被重传的情况有三种：帧破坏、帧丢失和应答帧丢失。流量控制和差错控制是结合在一起实现的，有两种实现流量控制和差错控制的技术：停止等待协议滑动窗口协议4.2.1停止等待协议停止等待协议②完成一帧发送所需的最短时间：WT=tI+2tp+2tproc+tS其中：tI：发送数据帧时间=帧长/数据传输率tS：发送确认帧时间=确认帧长/数据传输率tp：信号传输延时=距离/0.7光速tproc：结点处理数据时间③停等协议的定量分析⑴无差错情况的信道利用率F：F=(tI+tp)/WT；(F=tI/WT)tI：发送数据的时间;tp：信号的传输延时；信道利用率：信道被占用的时间和总时间之比。例题⑵无差错情况的有效数据传输率S=D1/WT；D1是有效数据位数；WT是发送一帧的时间；有效数据传输率：单位时间内传输的有效数据位数。例1：C=传输速率（10Mbps或10bit/us）S=信号速度（200m/us）D=发送方与接收方的距离（200m）tproc=生成一帧的时间（1us）Lf=一帧的比特数（200Bit）N=一帧的数据比特数（160Bit）LS=一确认帧的比特数（40Bit）计算：WT=tI+2tP+2tProc+tStI=Lf/C=200/10=20(us);tS=LS/C=40/10=4(us);tP=D/S=200/200=1(us);WT=20+2×1+2×1+4=28;信道的利用率:P=20/28=75%有效数据传送速率:160/28=5.7Mbps⑶有差错时正确传送一帧的平均时间无差错情况下，发送一帧的最小时间间隔为WT,记为tW。当出错率为p时,正确发送一帧的平均时间间隔tV为(根据概率统计学)：tV=tW/(1-p);p是出错率tV是发送一帧的平均时间;⑷系统的最大吞吐量最大吞吐量λmax（每秒成功发送的帧数）：λmax=1/tV=(1-p)/tW极限吞吐量M=1/tI(tI是发送数据的时间)⑸系统的传输效率系统的传输效率ρ=最大吞吐量λmax/极限吞吐量ρ=[(1-p)/tw]/[1/tI];令a≡tw/tI>1;则:ρ=(1-p)/a说明ρ的大小与a的关系是反比;a越小效率越高;④停止等待协议中的差错控制为了实现差错控制，停止等待协议采用ARQ技术，ARQ处理错误的三种情况：帧破坏：(校验码）数据帧丢失：(超时)应答帧丢失：(超时)停等协议中的差错控制要求：发送站要保留数据帧的备份；数据帧和应答帧必须交替的标识为0和1。如果接收方收到了两个相邻的数据帧且标号相同，说明接收方收到了一个重复帧。应当丢弃一个重复帧。否定应答帧(NAK),通知发送方重新发送最近的一帧。定时器，判断数据帧在传输中丢失。4.2.2滑动窗口协议帧编号：在滑动窗口协议中，数据帧以模n方式编号，也就是说，编号从0到n-1。窗口的大小是n-1。接收方发送的应答帧(ACK)编号是接收方希望收到的下一帧的编号。窗口是发送方和接收方存放数据帧的缓冲区：发送方窗口用于存放已经发送但未收到应答的数据帧和在收到应答帧之前可以发送的数据帧。在接受方，只要窗口未填满就可以在未发送应答帧的情况下继续接收数据帧。接收方窗口用于存放已经被接