考研 计算机网络 第三学时 数据链路层.ppt

计算机网络 数据链路层 数据链路层 1 数据链路层的基本概念 2 停止等待协议 2.1 完全理想化的数据传输 2.2 具有最简单流量控制的数据链路层协议 2.3 实用的停止等待协议 2.4 循环冗余检验的原理 2.5 停止等待协议的算法 2.6 停止等待协议的定量分析 数据链路层（续） 3 连续 ARQ 协议 3.1 连续 ARQ 协议的工作原理 3.2 连续 ARQ 协议的吞吐量 3.3 滑动窗口的概念 3.4 信道利用率与最佳帧长 4 选择重传 ARQ 协议 数据链路层（续） 5 面向比特的链路层协议 HDLC 5.1 HDLC 协议概述 5.2 HDLC 的帧结构 6 因特网的点对点协议 PPP 6.1 PPP 协议的工作原理 6.2 PPP 协议的帧格式 6.3 PPP 协议的工作状态 1 数据链路层的基本概念 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。 数据链路层的主要功能 (1) 链路管理 (2) 帧定界 (3) 流量控制 (4) 差错控制 (5) 将数据和控制信息区分开 (6) 透明传输 (7) 寻址 2 停止等待协议 2.1 完全理想化的数据传输 先研究一下数据链路层的模型。 数据链路层的简单模型 数据链路层的简单模型( 续） 2 停止等待协议2.1 完全理想化的数据传输 完全理想化的数据传输所基于的两个假定 假定 1： 链路是理想的传输信道，所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失。 假定 2： 不管发方以多快的速率发送数据，收方总是来得及收下，并及时上交主机。 这个假定就相当于认为：接收端向主机交付数据的速率永远不会低于发送端发送数据的速率。 2.2 具有最简单流量控制的数据链路层协议 现在去掉上述的第二个假定。但是，仍然保留第一个假定，即主机 A 向主机 B传输数据的信道仍然是无差错的理想信道。然而现在不能保证接收端向主机交付数据的速率永远不低于发送端发送数据的速率。 由收方控制发方的数据流，乃是计算机网络中流量控制的一个基本方法。 具有最简单流量控制的数据链路层协议算法 在发送结点： (1) 从主机取一个数据帧。 (2) 将数据帧送到数据链路层的发送缓存。 (3) 将发送缓存中的数据帧发送出去。 (4) 等待。 (5) 若收到由接收结点发过来的信息(此信息 的格式与内容可由双方事先商定好)，则 从主机取一个新的数据帧，然后转到(2)。 具有最简单流量控制的数据链路层协议算法（续） 在接收结点： (1) 等待。 (2) 若收到由发送结点发过来的数据帧， 则将其放入数据链路层的接收缓存。 (3) 将接收缓存中的数据帧上交主机。 (4) 向发送结点发一信息，表示数据帧已 经上交给主机。 (5) 转到(1)。 两种情况的对比（传输均无差错） 2.3 实用的停止等待协议 超时计时器的作用 结点A发送完一个数据帧时，就启动一个超时计时器(timeout timer)。 计时器又称为定时器。 若到了超时计时器所设置的重传时间 tout而仍收不到结点 B 的任何确认帧，则结点 A 就重传前面所发送的这一数据帧。 一般可将重传时间选为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间”。 解决重复帧的问题 使每一个数据帧带上不同的发送序号。每发送一个新的数据帧就把它的发送序号加 1。 若结点 B 收到发送序号相同的数据帧，就表明出现了重复帧。这时应丢弃重复帧，因为已经收到过同样的数据帧并且也交给了主机 B。 但此时结点 B 还必须向 A 发送确认帧 ACK，因为 B 已经知道 A 还没有收到上一次发过去的确认帧 ACK。 帧的编号问题 任何一个编号系统的序号所占用的比特数一定是有限的。因此，经过一段时间后，发送序号就会重复。 序号占用的比特数越少，数据传输