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计算机网络 第 3 章 数据链路层 学习目标 熟练掌握：流量控制与可靠传输机制，CSMA及CSMA/CD协议，以太网与IEEE802.3。 掌握：数据链路层的功能，局域网的基本概念，网桥的概念，网桥与交换机的工作原理。 理解：局域网的体系结构。 了解：大纲其他内容。 内容提要 3.1 数据链路层的基本功能 3.2 组帧 3.3 差错检测和纠正 3.4 可靠传输机制 3.4.1 完全理想化的单工传输 3.4.2 停-等协议 3.4.3 实用的停-等协议 3.4.4 滑动窗口协议 3.4.5 后退N帧滑动窗口协议 3.4.6 选择重传滑动窗口协议 内容提要 3.5 介质访问控制 3.5.1 信道划分 3.5.2 随机访问 3.5.3 轮流协议 3.6 局域网 3.6.1 局域网的基本概念与体系结构 3.6.2 以太网 3.6.3 无线局域网 3.6.4 令牌环网 内容提要 3.7 广域网 3.7.1 广域网的基本概念 3.7.2 点对点协议PPP 3.7.3 HDLC协议 3.8 数据链路层设备 3.1 数据链路层的基本功能 链路(link)： 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。 数据链路(data link) ： 协议＋链路。 基本概念 结点（node）：网络中的主机（host）和路由器（router）称为结点 端到端（end to end）：从源结点（source node）到目的结点（destination node）的通信称为端到端通信，通信路径（path）可能由多个链路组成。 点到点（point to point）：在相邻结点间的一条链路上的通信称为点到点通信。 数据链路层的主要功能 （1）向网络层提供服务接口 （2）帧定界 /组帧/帧同步 （3）差错控制 （4）流量控制 （5）向帧中插入地址或协议控制信息 为网络层提供的服务 数据链路层的设计目标是提供各种服务，实际提供的服务随系统的不同而不同，但是一般情况下，通常会提供以下三种可能的服务: 无确认的无连接的服务 有确认的无连接的服务 有确认的面向连接的服务 为网络层提供的服务 无确认的无连接的服务 是指源机器向目标机器发送独立的帧，目标机器并不对这些帧进行确认，事先并不建立逻辑连接，事后也不用释放逻辑连接。 若由于线路上有噪声而造成了某一帧丢失，数据链路层并不会检测这样的丢帧现象，也不会恢复。 适用于误码率很低的通信信道，或实时通信，例如语音传输，因为在这种实时通信中数据迟到比数据损坏更加不好。 绝大多数LAN在数据链路层上都使用无确认的无连接服务。 为网络层提供的服务 有确认的无连接的服务 提供这种服务时，仍然没有使用逻辑连接。 但是，所发送的每一帧都需要单独确认。 这样，发送方知道每一帧是否已经正确地到达，如果有一帧在指定的时间间隔内没有到达，发送方将再次发送该帧。 适用于误码率很高的不可靠通信信道，如无线通信。 为网络层提供的服务 有确认的面向连接的服务 此时数据传输要经过三个不同的阶段：建立连接；传输帧；释放连接。 适用于通信要求较高（可靠性、实时性）的情况。 3.2 组帧 组帧：将原始的比特流分解到若干离散的“段”中。 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。 组帧的方法 字符计数法 带字符填充的首尾字符定界法 带位填充的首尾标记定界法 物理层编码违例法 字符计数法 在帧头中用一个域来表示整个帧的字符个数 缺点：若计数出错，对本帧和后面的帧有影响 带字符填充的首尾字符定界法 带位填充的首尾标记定界法 帧的起始和结束都用一个特殊的位串，称为标记(flag) “0”比特插入删除技术 物理层编码违例法 只适用于物理层编码有冗余的网络 802 LAN：曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码用high-low pair/low-high pair表示1/0，high-high/low-low不表示数据，可以用来做定界符。 3.3 差错检测和纠正 差错控制的基本方式 反馈纠错 在接收端能发现差错，但不能确定错码的位置，通过反馈信息请求发送端重发，直到接收端肯定确认为止。 适用于双工通信和非实时通信系统。 前向纠错 在接收端不仅能发现错码，而且还能确定错码的位置，并纠正错误。 适用于单工通信和实时通信系统。 混合纠错 少量差错在接收端自动纠正，若超出自行纠正能力时，通过反馈信息请求发送端重发。 3.4 可靠传输机制 如何设计数据链路层的协议？ 3.4.1 完全理想化的单