计算机网络技术第3章35517.ppt

第3章数据链路层 导入 PPP协议是目前Internet上使用最为广泛的点对点数据链路层协议。 什么是数据链路层？其功能是什么？它包括哪些设计要点和关键技术？数据链路层协议包含哪些基本类型和具体实现方法？ 主要内容 3.1 数据链路层的基本概念 3.2 差错控制编码技术 3.3 数据链路层协议 3.4 数据链路层协议示例 3.1 数据链路层的基本概念 3.1.1 链路和数据链路 3.1.2 数据链路层为网络层提供的服务 3.1.3 数据链路层设计要点 3.1.1 链路和数据链路 链路，又叫物理链路，是一条无源的点到点的物理线路，中间没有任何交换节点。 物理链路加上必要的通信协议(规程)，或者说把实现通信协议（规程）的硬件或软件加在链路上，就构成了数据链路，也称逻辑链路。 3.1.2 数据链路层为网络层提供的服务 设立数据链路层的主要目的 将原始的、不可靠的物理线路变为对网络层无差错的数据链路。为了实现这个目的，数据链路层必须实现链路管理、成帧与透明传输、流量控制、差错控制等功能。 数据链路层必须实现链路管理、成帧与透明传输、流量控制、差错控制等功能。 数据链路层为网络层提供的服务中最主要的是 将数据从源主机的网络层传输到目的主机的网络层。 数据链路层提供以下3种可能服务 1. 无确认的无连接服务 当线路通信质量高(错误率很低)时，或在实时通信中，此类服务是很合适的。 目前，绝大多数局域网中均采用此项服务。 2. 有确认的无连接服务 数据链路层上提供确认只是一种优化，而永远不应该是一种要求。此类服务用在不可靠的无线信道上是非常适合的。 3. 有确认的面向连接服务 数据链路层的面向连接的服务为网络层提供了可靠的数据传输服务。 面向连接的服务的数据传输要经过3个不同的阶段：建立连接、数据传输和释放连接。 3.1.3 数据链路层设计要点 组帧与帧同步 透明传输 流量控制 差错控制 寻址 组帧与帧同步 在数据链路层，数据传送的基本单位是帧 。 组帧主要是便于进行错误检测和纠正，在某些情况下可提高传输效率。 帧同步是指接收端应当能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束的位置。 网络传输中很难保证计时的正确和一致（很难保证收发双方的时钟能精确一致），所以采用依靠时间或时间间隔关系来标识一帧的开始和结束位置的方法显然是不可行的。 常用的有4种帧同步方法 字节计数法 字符填充首尾定界法 比特填充首尾定界法 物理层违例编码法 透明传输 透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合（字符型数据或二进制数据），都应当能够在链路上安全可靠地传输。 流量控制 流量控制实际上是对发送方数据流量的控制，使其发送速率不至于超过接收端的处理能力。 当接收端来不及接收时，就必须及时控制发送端发送数据的速率，以使收发双方达到匹配。 流量控制常用的方法有两种。 基于反馈的流量控制（Feedback-Based Flow Control） 基于速率的流量控制（Rate-Based Flow Control） 差错控制 前向纠错（Forward Error Correction, FEC） 即接收方收到有差错的数据帧时能自动将差错改正过来。 这种方法的开销较大，不适合于计算机网络通信。 自动请求重发(Automatic Repeat reQuest, ARQ) 即接收方如果检测出收到的帧中有差错，就让发送方重复发送这一帧，直到接收方正确收到这一帧为止。 这种方法在计算机网络通信中是最常用的。 传输差错可分为两大类：一类是比特差错；而另一类就是出现了帧丢失、帧重复或帧失序。 要解决这两类传输差错问题，从而实现数据链路层的可靠传输，必须在差错检测技术的基础上，增加定时器、帧编号、确认和重传机制。 目前因特网上广泛使用的数据链路层协议已不再使用确认和重传机制了，即不提供向上的可靠传输服务了。 寻址 必须保证每一帧都能送到正确的目的站，接收方也应知道发送方是哪个站。 3.2 差错控制编码技术 3.2.1 奇偶校验码 3.2.2 循环冗余校验码 3.2.3 海明码 3.2.1 奇偶校验码 奇偶校验码 是通过增加冗余位来使得码字中“1”的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）的编码方法。 奇偶校验码可分为垂直、水平、水平垂直奇偶校验等几种方式 3.2.2 循环冗余校验码（Cyclic Redundancy Check, CRC） CRC又叫多项式编码（polynomial code） 基本思想是：将比特串看成是系数为0或1的多项式。一个k比特构成的帧看作是一个k-1次多项式系数列表，该多项式共有k项，从xk-1到x0，这个多项式的最高阶为k-1。 如比特串110011共有6位，对应一个共有6项的多项式，其系