组帧

💡 低优先级

较少考查，了解下几种组帧方法的原理即可。

数据链路层的主要功能之一就是组帧。

帧（frame）代表数据链路层的数据发送单位，在接收到来自于网络层的报文（packet）时如何为其添加帧头和帧尾，并且以何种方式进行 帧定界（接收方区别连续不同的帧）。

组帧的关键就在于 帧定界，也就是对于接收方来说，它能够以某种方式区分连续收到的不同帧。
从这个角度出发，组帧方式可以被分为以下几种：

字符计数法

字符计数法 是在帧的首部设置一个计数字段，用来指示该帧中包含的字符（或字节）数量。

当接收方开始读取一帧时，首先读取位于 帧首部的计数字段。通过该字段的数值，接收方即可知道该 帧的总长度（即后续应读取的字符数）。随后，接收方按照得到的长度继续读取剩余的数据，直至完整地接收完本帧。

首位定界字符法

首位定界字符法即 使用特殊控制字符标志帧的开始和结束。

但是使用这种方式可能出现如下问题：就是 首位定界字符 可能会在帧内部出现，这个时候就会造成歧义。

所以当特殊字符出现在帧的数据部分时，需要用 转义字符 ESC 来对特殊字符进行转义，同样，ESC 出现在数据部分同样需要转义。

以上图为例，假设我们使用 FLAG 作为 首位定界字符 的话（注意这里 FLAG 只是字符名称，不是表示字符是 FLAG），那么当 FLAG 出现在数据部分时，我们需要对 FLAG 进行转义，需要注意的是，因为我们使用 ESC 作为转义字符，所以当数据中出现 ESC 时，我们也需要对转义字符自己进行转义。

零比特填充法

零比特填充法（Bit Stuffing）与首位定界字符法思路类似。

用 01111110 作为一个新的数据帧的开头，这里的关键在于要对数据帧内容中与 01111110 相同的部分进行转义，转义的方式如下：

在 发送方：
- 每当数据中出现连续 5 个 '1' 时，
- 就自动插入一个 '0'，避免形成 6 个连续的 '1'（即避免形成 01111110）。
在 接收方：
- 每当检测到连续 5 个 '1' 后跟着一个 '0'，就去掉这个 '0'，还原原始数据。
- 在传送的比特流中可以传送任意比特组合，而不会引起对帧边界的判断错误。零比特填充法 很容易由硬件来实现，性能优于字符填充法。

对于 零比特填充法，需要记住 01111110 这种开头的比特填充方式以及具体如何进行转义。

违规编码法

违规编码法（Physcial Layer Coding Violations）使用特殊电平进行定界。比如，曼彻斯特编码 将数据比特“1”编码为“高 - 低”电平，将比特“0”编码为 “低-高” 电平对，而 “高-高” 电平对和 “低-低” 电平对是没有被使用的，所以可以用这两个电平进行帧定界。