计算机网络第三章 数据链路层.ppt

计算机网络 第 3 章 数据链路层 3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.2 点对点协议 PPP 3.3 使用广播信道的数据链路层 3.4 使用广播信道的以太网 3.5 扩展的以太网 3.6 高速以太网 3.7 其他类型的高速局域网接口 数据链路层的简单模型 数据链路层的简单模型 数据链路层的任务 数据链路层的任务是把网络层的数据组合成帧，加上一定的校验，然后交物理层用某种信号表示二进制数据位送到目的计算机，并通过目的计算机的物理层和数据链路层送到网络层，也就是为网络层提供一条可靠的数据链路。 数据链路层的功能 数据链路层要解决向网络层提供透明的数据传送服务。 数据链路层要解决在两个网络实体之间提供数据链路连接的建立、维持和释放管理。 数据链路层要解决如何检测处理传输中出现的差错。 数据链路层服务的区分规则 数据链路层的服务是通过有无连接、有无确认来区分的。 无确认无连接 有确认无连接 有确认有连接 ?? 确认和连接 确认：接收方在收到数据帧后，必须给发送方发回一个确认。 面向连接：发送方和接收方在传输数据之前必须建立逻辑连接，传输结束后必须释放连接。 无确认的面向无连接服务 无确认是指接收方在收到数据帧后，毋需发回一个确认。 无连接服务是指在数据传输前毋需建立逻辑链路。 物理线路的连接并非意味着提供有连接的服务。 无确认并非不可靠，其可靠性由上层负责。 无确认的面向无连接服务举例 局域网 共享信道毋需建立连接 信道较为理想，数据传输的误码率很低 即使出错或丢失由上层负责恢复 有确认的面向无连接服务 使用前不建立连接，即不建立逻辑链路，但每帧传输必须得到确认。 这在信号传播延时较大、线路状态不一定很可靠的情况下是有效的。 例如：卫星通信 如建立连接，则信道利用率低。 数据传输的误码率相对较高，确认是必要的 有确认的面向连接服务 使用前先建立连接，即先建立数据链路，并且每帧的传输必须得到确认 有连接的服务必须在使用前先建立连接（即建立逻辑链路），然后使用，最后释放连接。 例如：电话 数据链路层使用的信道 点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。 广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。 3.1 使用点对点信道的数据链路层3.1.1 数据链路和帧 链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。 一条链路只是一条通路的一个组成部分。 数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。 现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。 一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。 数据链路层传送的是帧 数据链路层像个数字管道 常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。 早期的数据通信协议曾叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，规程和协议是同义语。 3.1.2 三个基本问题 1. 封装成帧 封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 用控制字符进行帧定界的方法 2. 透明传输 解决透明传输问题 发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制ASCLL编码是 1B)。 字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)——接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。 字节填充法解决透明传输问题 字节填充例 3. 差错检测 在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。 在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。 误码率与信噪比有很大的关系。 为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。 在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。(模2运算) 循环冗余检验 在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。 选定好长度为 (n + 1) 位的除数 P。 用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。 得