计算机网络教程(谢希仁)第04章 点对点信道的数据链路层.docVIP

点对点信道的数据链路层 本章目录 第4章 点对点信道的数据链路层 1 4.1 数据链路层的基本概念 1 4.1.1 数据链路层的简单模型 1 4.1.2 链路和数据链路 3 4.2 三个基本问题 3 4.2.1 帧定界 3 4.2.2 透明传输 4 4.2.3 差错检测 4 4.3 点对点协议PPP 6 4.3.1 PPP协议的特点 6 4.3.2 PPP协议的帧格式 7 4.3.3 PPP协议的工作状态 8 4.4 HDLC协议 8 4.4.1 HDLC概述 8 4.4.2 HDLC 的帧结构 9 数据链路层的基本概念 数据链路层的简单模型 数据链路层的地位 图4-1(a)表示用户主机H1通过电话线上网，中间经过3个路由器（R1、R2和R3）接入到远程主机H2。 所经过的网络：电话网、局域网、广域网和局域网。 图4-1(b)表示数据的流动 主机H1发送数据：经过应用层→运输层→网络层→链路层→物理层到达路由器R1 R1接收数据：从物理层→链路层→网络层，并在网络层找到下一跳的地址后，R1向R2发送数据 R1发送数据：从网络层→链路层→物理层到达路由器R2 R2接收数据：从物理层→链路层→网络层，并在网络层找到下一跳的地址后，R2向R3发送数据 R2发送数据：从网络层→链路层→物理层到达路由器R3 R3接收数据：从物理层→链路层→网络层，并在网络层找到下一跳的地址后，R3向H2发送数据 H2接收数据：从物理层→链路层→网络层→运输层→应用层 等价考虑数据流在链路层的流动 数据链路层的任务（仅从该层水平看） 把网络层交下来的数据发送到链路上 把从链路上接收到的帧中的数据取出并上交给网络层 数据链路层的功能（仅从该层水平来看） 结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报封装成帧。 结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层。 若结点B的数据收到的帧无差错，则从收到的帧中提取出IP数据报上交给上面的网络层；否则丢弃这个帧。 注：在因特网中，网络层协议数据单元称为IP数据报（或简称为数据报、分组或包） 链路和数据链路 链路（link）就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换结点。链路只是一条路径的组成部分。 数据链路（data link）又称为逻辑链路，指除物理链路（即上面所说的链路）外，再加上必要的通信协议来控制数据在物理链路上的传输。 现在，最常用的方法是使用网络适配器（拨号上网使用拨号适配器，通过以太网上网使用局域网适配器）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。 早期的数据通信协议曾叫做通信规程（procedure）。因此，在数据链路层，规程和协议是同义语。 三个基本问题 帧定界问题：数据链路层的发送方应当让接收方的数据链路层知道，所发送的帧是从什么地方开始到什么地方结束。 透明传输问题：数据链路层传送的数据的比特组合必须是不受限制的。数据链路层协议不能禁止传送某种特殊的比特组合。 差错检测功能：数据链路层必须能够检测出数据传输中出现的差错。 帧定界 帧定界（framing）就是确定帧的界限。在发送帧时，发送方的数据链路层在帧的前后都各加入事先商定好的标记，使得接收方在收到这个帧后，就能根据这种标记识别帧的开始和结束，以及帧里面装入的数据部分的准确位置。 最大传送单元MTU（Maximum Transfer Unit）：每一种链路层协议所规定的帧的数据部分的长度上限。 图4-4_P74 用帧首部和帧尾部进行帧定界。 传送文本文件的帧定界 设数据是由可打印的ASCII码组成的文本文件 控制字符SOH（Start Of Header）放在一帧的最前面，表示帧的首部开始。 控制字符EOT（End Of Transmission）表示帧的结束。 用控制字符进行帧定界的示意图：图4-5_P75 透明传输 透明传输的含义 由于帧的开始和结束的标记是使用专门指明的控制字符，因此，所传输的数据中的如果出现一个与控制字符相同的字符就会出现帧定界的错误。参见图4-6_76 当数据中碰巧出现了一个与控制字符“EOT”相同的字符时，会出现“丢失帧错误”。 解决上述问题的方法是使用转义符 可能的转义符列表 数据中出现的控制字符 经字节插入后发送时的字符（转义符） SOH EOT ESC ESCx ESCy ESCz 用字节插入法解决透明传输问题的示意图请参见图4-7_P76 除字节插入法外还有另一种实现透明传输的方法——比特插入 差错检测 基本概念 比特在传输过程中可能会产生差错：1变成了0或0变成了1. 误码率BER（Bit Error Rate）：在一定时间内，传输错误的比特占所传输的比特总数的比率称为误码率。例如，误码率为时，表示平均每传送个比特就会出现一个比特的差错。