数据链路层的封装处理

帧是数据链路层中进行数据传输的基本单位。它由一个结构化的比特组构成，这个比特组不仅包含了数据信息，还包含了控制信息。

• 帧中包含了诸如地址信息以及错误检测等控制信息。
• framing过程是在OSI模型的数据链路层进行的。
• 它将连续的二进制数据流分割成易于处理且有意义的小单元。
• framing技术能够确保数据的可靠传输，并在接收端得到正确的处理。
• 这有助于实现发送方与接收方之间的同步。

注意：在时分复用等技术中，帧的构造非常重要。在这种技术中，数据是在固定的时间槽中发送的。而像以太网、令牌环网和帧中继这样的数据链路层技术，则使用定义明确的帧格式来确保数据的正确识别以及通信的可靠性。

框架的设定目的

在数据链路层中， framing具有多种作用：

• 它明确了各个帧的边界，这样接收方就能正确地识别每一帧的内容。
• 它携带了源地址和目的地址，从而支持精确的点对点通信。
• 它支持错误检测与纠正功能，从而确保数据的完整性。
• 它确保了数据传输的可靠性和高效性。

注意：数据帧的重新组装过程完全由数据链路层负责处理，这一过程对用户来说是完全透明的。

框架的类型

固定尺寸框架结构

• 帧具有预先定义且固定的大小。
• 不需要任何起始或结束的标记，因为帧的长度本身就决定了边界。
• 缺点/不利因素：当数据量小于帧的大小时，会导致内部出现碎片现象，从而浪费了带宽资源。
• 解决方案：填充物/衬垫它被添加进来，以填补未被使用的空间，从而完成整个框架的构建。

2. 可变尺寸的框架结构

可变大小的帧结构通过明确的帧边界标记来标识帧的起始和结束位置。

• 长度字段：
  该帧包含一个长度字段，用于指定其大小（适用于IEEE 802.3以太网标准）。如果此字段被损坏，接收方将无法正确解析该帧的内容。
• 结束分隔符 (ED)：
  一种独特的模式标志着该帧的结束（这种模式常用于令牌环网络）。此外，这种分隔符模式也可能出现在数据本身中。

为了解决分隔符的歧义问题，填充技术已经应用了：

(a) 字符/字节填充

• 当数据以字符形式表示时，可以使用此表达方式。
• 如果数据中包含特殊的分隔符字符（例如：$），即一个用于表示“逃逸”的字符（例如：\O为了区分它，这里插入了“)”。

例如：如果 ED = $，而数据中包含 $，那么结果就会变成 $\O$。
缺点：处理成本过高，且已不再适用于现代系统。

(b) 比特填充

• ED模式是一系列比特的排列（例如：01111).
• 每当这种模式出现在数据中时，就会……0这种标记是为了避免混淆而添加的。

示例问题：数据 = 011100011110，ED = 0111。经过比特填充后，结果为：011010001101100
另一个例子：数据 = 110001001，ED = 1000。经过比特填充后，结果为：11001010011

framing方面的问题

在计算机网络中构建框架时，面临着一些挑战：

• 起始和结束的检测：接收方必须能够正确使用分隔符或标志来准确识别帧的边界。
• 同步：发送方和接收方必须保持对帧时标的同步，尤其是在高速网络中。
• 错误处理：噪声可能会破坏数据或导致分隔符的混乱。因此，会采用诸如CRC校验或 checksum之类的错误检测方法来解决这个问题。
• 间接费用：头文件和尾部会添加一些控制信息，但这会占用更多的带宽。
• 效率：我们的目标是在尽量减少开销和处理延迟的同时，最大限度地提高有效载荷的装载量。
• 兼容性：不同的设备可能会使用不同的帧化方式，这可能会导致误解。