第4章︰数据链路层.pptVIP

第4章数据链路层 ? 【学习目标】 本章从差错产生的原因与差错控制方法入手，研究数据链路层的基本概念和服务功能，及典型的数据链路层协议。通过本章学习,掌握基于点对点通信线路的数据链路层协议与标准。 ? 【学习要点】 了解：数据传输过程中差错产生的原因与性质 掌握：误码率的定义与差错控制方法 掌握：数据链路层的基本概念 了解：面向字符型数据链路层协议实例—BSC 掌握：面向比特型数据链路层协议实例— HDLC 掌握：Internet中的数据链路层协议 4.1 数据链路层的基本概念 4.1.1 物理线路与数据链路 线路 — 链路 物理线路 — 数据链路 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 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型： 点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。 广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据 数据链路层的简单模型 数据链路层的简单模型( 续） 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。 4.1.2 数据链路控制 链路管理 帧同步 流量控制 差错控制 帧的透明传输 寻址 数据链路层协议 — 为实现数据链路控制功能而 制定的规程或协议。 三个基本问题 (1) 帧定界 (2) 透明传输 (3) 差错控制 帧定界 帧定界(framing)就是确定帧的界限。 用控制字符进行帧定界的方法举例 透明传输 解决透明传输问题 发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。 字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)——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。 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当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。 用字节填充法解决透明传输的问题 差错检测 比特在传输过程中可能会产生差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。 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 BER (Bit Error Rate)。 误码率与信噪比有很大的关系。 为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。 4.1.3 数据链路层向网络层提供的服务 数据链路层是OSI参考模型的第2层； 设立数据链路层的主要目的是将原始的、有差错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、帧传输、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主要表现在：正确传输网络层的用户数据，为网络层屏蔽物理层采用的传输技术的差异性。 4.2 差错产生与差错控制方法 4.2.1 为什么要设计数据链路层 在原始物理传输线路上传输数据信号是有差错的； 设计数据链路层的主要目的： 将有差错的物理线路改进成无差错的数据链路； 方法 — 差错检测 差错控制 流量控制 作用：改善数据传输质量，向网络层提供高质量的服务。 4.2.2 差错产生的原因和差错类型 传输差错 — 通过通信信道后接收的数据与发送数据 不一致的现象; 差错控制 — 检查是否出现差错以及如何纠正差错； 通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声； 由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错； 冲击噪声引起的差错是突发差错，或突发错； 引起突发差错的位长称为突发长度； 在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突发差错共同构成的。 传输差错产生过程 4.2.3 误码率的定义 误码率定义： 二进制比特在数据传输系统中被传错的概率， 它在数值上近似等于： Pe = Ne/N 其中，N为传输的二进制比特总数