生物工程专业_计算机网络 数据链路层

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1、1第 3 章 数据链路层3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.4 数据链路层的可靠传输(运输层讲)3.2 点对点协议 PPP3.3 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（自读）3.6 高速以太网3.7 无线局域网（简单介绍）2数据链路层n问题：链路层必须解决的基本问题？为上一层提供一段一段链路两点的数据通信服务，链路上的信道分为两种，分别如何实现。在广播信道的数据链路层，各主机如何在局域网上唯一标识自己?3数据链路层n数据链路层使用的两种信道类型：点对点信道：一对一的点对点通信方式。广播信道：一对多的广播通信方式。信道上连接很多主机，须用专门的共享信道

2、协议来协调主机的数据发送-局域网使用广播信道。43.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路层所处的地位 局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动n 数据链路层的简单模型5数据链路层的简单模型(续)主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2

3、仅从数据链路层观察帧的流动63.1 使用点对点信道的数据链路层3.1.2 数据链路和帧 n前面提到的链路与数据链路的区别：n链路：是从一个结点到相邻结点的一段物理线路， 一条链路是一条路径的组成部分。n数据链路： 除了物理线路外，还要有通信协议来控制这些数据的传输。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。往往使用适配器(即网卡)来实现这些协议的硬件和软件。一般适配器包括了数据链路层和物理层功能。 IP 数据报1010 0110帧取出数据链路层网络层链路结点 A结点 B物理层(a)IP 数据报1010 0110帧装入数据链路层的协议数据单元：传送的是帧83.1.3 三个基本问题

4、1、封装成帧2、透明传输3、差错控制 91. 封装成帧n封装成帧：把网络层交过来的一段数据的前后分别添加首部和尾部，就构成了一个帧。n首部和尾部的主要作用是进行帧定界，n首部也包括必要的控制信息。 帧结束帧首部IP 数据报帧的数据部分帧尾部 MTU数据链路层的帧长开始发送帧开始10如何进行帧定界用控制字符进行帧定界的方法举例 SOH装在帧中的数据部分帧帧开始符帧结束符发送在前EOTn SOH(start of header)和EOT(end of transmission)都是控制字符。n SOH 表示帧的首部开始，可用00000001表示n EOT 表示帧的结束 可用00000100表示11

5、2. 透明传输SOHEOT出现了“EOT”被接收端当作无效帧而丢弃被接收端误认为是一个帧数据部分EOT完整的帧发送在前n如何理解透明传输：是指不管所传送的数据是什么样的比特组合，都应当能在链路上传送，并被正确地接收。 12解决透明传输问题n使用字节填充或字符填充法：在数据中若出现控制字符“SOH”或“EOT”，则在前面插入一个转义字符“ESC”(十六进制编码是 1B)。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。n如果转义字符也出现数据中，那么在转义字符前面插入一个转义字符。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。 13SOHSOHEOTSOHESCESCEOTE

6、SCSOHESCESCESCSOH原始数据EOTEOT经过字节填充后发送的数据字节填充字节填充字节填充字节填充发送在前帧开始符帧结束符用字节填充法解决透明传输的问题 SOH143. 差错检测n在传输过程中可能会产生比特差错：1 和0可能互变。n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。n误码率与信噪比有很大的关系，但不管怎样都无法保证无差错传输。n为保证可靠性，必须采用差错检测措施。 在数据链路层，广泛使用循环冗余检验 CRC 的检错技术。15CRC与帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence) nCRC就是在数据后面添加供差错检测的n位冗余码。n这种

7、冗余码称为帧检验序列 FCS 。n原理 书59页：(数据 M,约定好的除数 P,模2运算得到的 n 位余数即是冗余码,传送数据 M+n，接收方除以P看余数是否为0)n循环冗余检验 CRC 和 FCS并不等同。nCRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。16应当注意 n使用 CRC 只能做到无差错接受。n无差错接受是指：凡是接收端接受的帧，均可认为无差错，因为出错的帧丢弃了。但这能确保通信双方的可靠传输吗？不一定，因为数据可能丢失或重复，要做到“可靠传输” 必须再加上确认和重传机制(运输层可靠传输部分一起讲)。 173.2 点对点协议 PPP (Point-to-Poi

8、nt Protocol)3.2.1 PPP 协议的特点PPP：解决点对点信道的数据传输。n用户往往要连接到 ISP 才能实现上网(拨号上网)，PPP 是用户和 ISP 进行通信时的数据链路层协议。nPPP是在点对点链路使用最多的协议。n在拨号电话线接入因特网时：用户购买该 ISP 出售的“上网卡”；接入到该 ISP 后获得 IP 地址实现上网。18用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议 用户至因特网已向因特网管理机构申请到一批 IP 地址ISP接入网PPP 协议193.2.1 PPP 协议的特点 n简单：只进行CRC检验，不提供可靠传输。n封装成帧：规定了 帧定界符 n透明性 n支持多种网络

9、层协议：如：IP，IPX。 n多种类型链路：高速或低速，光或电。 n差错检测：避免有差错的帧继续在网络中传输。 n检测连接状态 ：有助于恢复并保持链路畅通。n最大传送单元 MTU：太大丢弃，通报。n网络层地址协商：知道并配置网络层地址。 203.2.2. PPP 协议的组成 nPPP 协议有三个组成部分 n一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法(既支持同步链路，也支持异步链路)。n链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)：用来建立、配置和测试数据链路。n一套网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)：支持网络层协议。 213.2.2

10、 PPP 协议的帧格式n标志字段 F = 0 x7E：表示帧的开始和结束，是PPP帧的定界符。n地址字段 A 规定为 0 xFF：不起作用。n控制字段 C 规定为 0 x03：不起作用。n2 字节的协议字段：指明信息字段是什么协议数据。n信息字段：帧数据nFCS 字段：CRC的帧检验序列。22PPP 协议的帧格式nPPP 有一个 2 个字节的协议字段。当协议字段为 0 x0021 时，PPP 帧的信息字段就是 IP 数据报。若为 0 xC021，则信息字段是链路控制数据。若为 0 x8021，则信息字段是网络控制数据。 IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF

11、03FACFCSF7E协议信 息 字 段首部尾部23透明传输问题 n当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充-(零比特填充)。 n当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。 n同步和异步的主要区别： 1、异步传输面向字符，同步传输面向比特。 2、异步传输的单位是字符，同步传输的单位是帧。 24异步传输使用的字符填充 n将信息字段中出现的每一个 0 x7E 字节转变成为 2 字节序列(0 x7D, 0 x5E)。 n若信息字段中出现一个 0 x7D 的字节, 则将其转变成为 2 字节序列(0 x7D, 0 x5D)。n若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符