数据链路层的可靠传输：停止等待协议与ARQ

数据链路层是计算机网络中的关键层次，负责在物理层提供的传输服务之上提供可靠的数据传输。本章节主要讨论了可靠传输在数据链路层的应用，特别是通过停止等待协议和自动重传请求（ARQ）机制来确保数据的正确传递。 1. **数据链路层的基本概念** - 数据链路是物理连接的无源点到点通道，如以太网或串行通信线。 - 数据链路层不仅包含物理线路，还包括控制数据传输的协议，如网卡中的硬件和软件。 - 数据链路层通常通过帧作为数据单元进行传输，早期称为通信规程。 2. **停止等待协议** - 完全理想化的数据传输：这是一种假设没有冲突和延迟的简化模型，数据发送后立即等待确认，直到接收到正确的确认才发送下一个帧。 - 实用的停止等待协议引入了实际的错误检测和重传机制，即使出现错误也会暂停发送，直到确认到来。 - 循环冗余检验（CRC）用于检测错误，但不提供错误恢复，仅在发现错误后停止并重新发送。 - 停止等待协议的算法涉及到发送、等待确认和重传的过程。 3. **连续ARQ协议** - 连续ARQ增加了连续接收多个帧的能力，提高吞吐量，但可能会造成拥塞。 - 滑动窗口的概念允许接收方一次性接收多个帧，但只确认部分帧，提高了效率。 - 信道利用率和最佳帧长度分析考虑了数据包尺寸对效率的影响。 4. **选择重传ARQ协议** - 在连续ARQ的基础上，选择性重传只对出错的帧进行重传，减少不必要的通信开销，提高了性能。 5. **面向比特的链路层协议（HDLC）** - HDLC是点到点的链路控制协议，它通过严格的帧结构进行透明传输，并支持点对点通信。 - HDLC协议包括同步、错误检测和控制等功能。 6. **点对点协议PPP（PPP）** - PPP常用于互联网的点对点连接，支持多种网络层协议。 - PPP包括工作原理、帧格式和不同工作状态，提供透明传输和协议控制。 总结来说，数据链路层通过停止等待协议和ARQ技术实现了可靠传输，包括帧定界、流量控制、差错控制等功能，以及像HDLC和PPP这样的具体协议设计，这些都是保证数据在网络中准确无误地传输的基础。理解这些概念和技术对于理解和设计高效、可靠的网络系统至关重要。