《计算机网络（第5版）课件》第4版（2003）的Ch3-数据链路层.docVIP

5.3.1 可靠传输——第4版的第3章 第3章 数据链路层 数据链路层的许多概念都是计算机网络的重要概念。本章在介绍数据链路层的基本概念后，就详细地讨论两个重要的协议：停止等待协议和连续ARQ协议，包括滑动窗口的概念。接着阐明面向比特的链路控制规程HDLC的要点。最后介绍因特网 3.1 数据链路层的基本概念 我们已多次使用过“链路”和“数据链路”这两个术语。这里要强调一下，“链路”和“数据链路”并不是一回事。所谓链路(link)就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。在进行数据通信时，两个计算机之间的通路往往是由许多的链路串接而成的。可见一条链路只是一条通路的一个组成部分。数据链路(data link)则是另一个概念。这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输（这将在后面几节讨论）。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（在许多情况下适配器就是网卡）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。 在讨论数据链路层的功能时，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。虽然我们知道在物理层之间传送的是比特流，而在物理传输媒体上传送的是信号（电信号或光信号），但有时为了方便我们也常说，“在某条链路（而没有说数据链路）上传送数据帧”。其实这已经隐含地假定了我们是在数据链路层上来观察问题。如果没有数据链路层的协议，我们在物理层上就只能看见链路上传送的比特串，根本不能找出一个帧的起止比特，当然更无法识别帧的结构。有时我们也会不太严格地说，“在某条链路上传送分组或比特流”，但这显然是在网络层或物理层上讨论问题。 也有人采用另外的术语。这就是将链路分为物理链路和逻辑链路。物理链路就是上面所说的链路，而逻辑链路就是上面的数据链路，是物理链路加上必要的通信协议。这两种划分方法实质上是一样的。 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。 数据链路层的主要功能如下（有些协议可以省略其中的一些）： (1) 链路管理 当网络中的两个结点要进行通信时，数据的发方必须确知收方是否已经处在准备接收的状态。为此，通信的双方必须先要交换一些必要的信息。或者用我们的术语，必须先建立一条数据链路。同样地，在传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。数据链路的建立、维持和释放就叫做链路管理。 (2) 帧定界 在数据链路层，数据的传送单位是帧。数据一帧一帧地传送，就可以在出现差错时，将有差错的帧再重传一次，而避免了将全部数据都进行重传。帧定界是指收方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在什么地方。帧定界也可称为帧同步。 (3) 流量控制 发方发送数据的速率必须使收方来得及接收。当收方来不及接收时，就必须及时控制发方发送数据的速率。这种功能称作流量控制(flow control)。 (4) 差错控制 在计算机通信中，一般都要求有极低的比特差错率。为此，广泛地采用了编码技术。编码技术有两大类。一类是前向纠错，即收方收到有差错的数据帧时，能够自动将差错改正过来。这种方法的开销较大，不大适合于计算机通信。另一类是差错检测，即收方可以检测出收到的帧有差错(但并不知道是哪几个比特错了)。当检测出有差错的帧时就立即将它丢弃，但接下去有两种选择：一种方法不进行任何处理（要处理也是由高层进行），另一种方法则是由数据链路层负责重传丢弃的帧。这两种方法都是很常用的。 (5) 将数据和控制信息区分开 在许多情况下，数据和控制信息处于同一帧中。因此一定要有相应的措施使收方能够将它们区分开来。 (6) 透明传输 所谓透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧出现了与某一个控制信息完全一样时，必须有可靠的措施，使收方不会将这种比特组合的数据误认为是某种控制信息。只要能做到这点，数据链路层的传输就被称为是透明的。 (7) 寻址 必须保证每一帧都能送到正确的目的站。收方也应知道发方是哪个站。 当OSI确定了应当有一个数据链路层后，又出现了许多种采用不同媒体接入控制的局域网。这些局域网无法使用一种统一的数据链路层协议。于是局域网的数据链路层就分解为两个子层。本章实际上是讨论最基本的数据链路层协议，其基本概念对学习全课程都很重要。至于更为复杂的局域网的数据链路层协议将在第4章进行讨论。下面先讨论最简单的停止等待协议。 3.2 停止等