摘要
在本博客文章中，我们探讨了计算机网络的数据链路层和传输层中错误控制的必要性。我们讨论了各个层面上使用的不同错误检测和纠错技术，并强调它们在确保可靠和准确的数据传输方面的重要性。
在网络上实现可靠的数据传输需要在多个层面上建立强大的错误控制机制。具体而言，在数据链路层和传输层上进行的错误检测和纠错对于维护通信数据的完整性至关重要。本文探讨了这两个关键网络层中错误控制的目的和技术。
数据链路层上的错误控制
数据链路层 处理网络节点之间的数据帧传输。在这里，错误控制至关重要，用于:
- 检测由信号干扰引起的损坏帧
- 使损坏帧能够进行重传
- 防止错误向更高层传播
一些数据链路层的错误控制技术包括：
奇偶校验
奇偶校验通过追加额外的位来形成偶数或奇数校验，以帮助检测错误。接收方通过校验来识别损坏。对于检测单个位错误来说，简单且高效。
校验和
校验和，如Fletcher算法，通过对帧进行计算并添加以检测更改。相对于奇偶校验对于突发错误更可靠，但需要更多处理。
自动重传请求（ARQ）
ARQ 协议通过确认和超时来触发丢失或损坏帧的重传。常见的方法包括停等和滑动窗口。
前向纠错码（FEC）
FEC 添加了结构化冗余，允许在无需重传的情况下恢复错误。简单的奇偶校验FEC可以纠正单个位翻转。
传输层上的错误控制
传输层 为进程之间提供逻辑通信。在这里，错误控制确保:
- 可靠、按顺序传递应用数据
- 通过重传来恢复丢失的数据包
- 防止错误传播到应用程序
一些关键机制包括：
校验和
传输层校验和（如TCP校验和）验证节点之间的数据包完整性。由于端到端验证，比数据链路层校验和更可靠。
循环冗余校验（CRC）
当在像X.25这样的协议中使用时，CRC提供比基本校验和更强的错误检测能力。CRC余数提供了强大的完整性检查。
重传和错误恢复
ARQ要求肯定确认和超时以促使重新发送丢失的数据包。选择性确认和窗口化可以提高Stop-and-Wait的性能。
错误纠正
前向纠错可以利用海明码或其他冗余来重建损坏的位，而无需重新发送。
结论
有效的错误控制需要在每个网络层选择合适的检测和纠正组合。轻量级的方法如校验和和奇偶校验可以保护数据链路，而更可靠的端到端验证发生在传输层。这些机制共同提供了可靠和准确的数据传输，对于服务质量至关重要。了解错误控制的支柱及其在各层的实现有助于工程师构建弹性通信系统。
