第6章数据链路层祥解.ppt

计算机网络-第6章 数据链路层 目录 数据链路层功能和服务 链路和数据链路 成帧 物理地址和地址映射 流量控制 差错控制 数据链路层协议：HDLC，PPP 数据链路层功能和服务 数据链路层为网络层提供这样的服务，在相邻节点间传递IP数据报 链路和数据链路 链路指的是一条无源的点对点的物理路线，中间没有任何结点，链路也称数据电路、物理链路 物理链路和它上面运行的链路层协议一起组成了数据链路 两大类链路 点对点的链路 共享链路 链路层的主要功能 成帧 差错控制 流量控制 链路管理 MAC寻址 区分数据与控制信息 成帧 数据链路层要在网络层数据前面添加首部和尾部，封装成帧 帧是数据链路层的传输单位 帧同步 数据链路层使用帧同步技术来区分每一帧的开始和结束 字节计数法 含字节填充的分界符法 含位填充的分界标志法 物理层编码违例法 字节计数法 含字节填充的分界符法 需要使用转义字符ESC 含位填充的分界标志法 零比特填充法 物理层编码违例法 将数据比特“1”编码成“高－低”电平对，将数据比特“0”编码成“低－高”电平对。 “高－高”电平对和“低－低”电平对在数据比特中是违法的，可以借用这些违法编码序列来界定帧的起始与终止。 物理地址 数据链路层上的地址称为物理地址或硬件地址。 物理地址通常是固化在网络接口（网卡）内的ROM 内，是不可更改的，一个物理地址可以确定网络中一个站点。 在生成数据帧时，帧的首部通常会写入地址信息，用以保证数据帧被正确的站点接收 物理地址和IP地址 IP地址在网络层，IP的首部要写入IP地址。物理地址在数据链路层，帧的首部要写入物理地址 IP地址是逻辑地址，可以人为指定。但物理地址是固化在网络接口的， 物理地址和IP地址 IP数据报在经过多个站点的转发过程中，IP首部的源IP和目的IP不会发生变化；而帧首部中的源物理地址和目的物理地址在每段链路上都会发生变化 地址映射和ARP 对于数据链路层，当收到IP数据报和下一站的IP地址后，需要将IP数据报封装成帧，在帧的首部应该写入下一站的物理地址。如何能够从下一站的IP地址获得下一站的物理地址？这就是地址映射问题。 地址解析协议（Address Resolution Protocol, ARP）来完成从IP地址到物理地址的映射 ARP的工作原理 ARP报文格式 ARP缓存 避免每次都广播ARP请求，ARP协议设置了ARP缓存。 每次收到ARP应答，都将IP地址和物理地址的映射关系缓存起来。 每次要发送数据时，首先查找ARP缓存，看其中是否有目的IP所对应的物理地址，如果有，直接取出来即可；如果没有，再广播ARP请求 流量控制 链路层需要限制发送方发送数据帧的速度，以免造成接收方缓冲溢出 两种方法 停止等待 滑动窗口 停等基本原理 实用的停等协议 滑动窗口 数据链路层常用的是滑动窗口协议来控制数据帧的连续发送。 滑动窗口协议在发送方保持一个连续的序号表，表示允许发送的数据帧的序号，称为发送窗口 在接收方也保持一个连续的序号表，对应于允许接收的帧的序号，称为接收窗口。 发送窗口 接收窗口 窗口的最大值 发送窗口 如果帧中编号所占的比特位数为n, 那么发送窗口WT =2n -1 接收窗口 WR =WT 。 当帧中编号所占的比特位数为n时，接收窗口WR =2n-1 差错控制 差错控制包括两个方面， 检测差错 对差错进行处理 检测差错 帧损坏：帧传输过程中，可能会受到干扰，造成接收到数据帧同发送时的数据帧不一样，这种情况称为帧损坏。使用CRC冗余校验检测帧损坏 帧丢失：在传输中一个帧被噪声破坏，造成接收方不将其视为一个帧，就发生了帧丢失。使用帧编号、确认帧和定时器检测帧丢失 CRC校验举例 通信前双方要首先商定一个二进制串P，例如11101。 设要发送的信息M＝110 将M左移4位（比P的位数少1），得到1100000，然后用P去模2除1100000，得到余数R＝1001 CRC校验举例 发送方要将R添加到M后面发送过去，即发送的实际数据为1101001 。 如果发送过程中没有错误，接收方用P对收到的1101001进行模2除，结果应该是0。 如果得到的结果不是0，就表明数据传输错误。 CRC校验 使用位数足够的P，能够使检测不到的差错的概率非常小。目前CRC校验中常用的生成多项式有CRC-16，CRC-CCITT和CRC-32 。 CRC校验值通常作为帧的尾部添加在数据后面，在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列(Frame Check Sequence，FCS)。CRC校验值是最常用的FCS。 检测帧丢失 （1）发送方要对帧进行编号，而接收方每收到一个帧，就向发送方发送一个