第5 7讲 第三章 数据链路层 6.pptVIP

计算机网络（第 5 版） 第 3 章 数据链路层 知识点 基本要求 -理解数据链路层的功能。 -理解数据链路层的数据传输透明性问题。 -了解PPP协议的基本原理。 -了解局域网的特点及拓扑分类。 -掌握网卡的作用。 -掌握以太网的工作原理——MAC地址和MAC帧格式，CSMA/CD协议。 -理解在物理层和在数据链路层扩展局域网的方法。 -熟悉网桥的转发过滤机制，以及透明网桥转发表的建立过程。 知识点 重点、难点 -数据链路层的功能 -点对点协议PPP工作机制 -以太网工作原理 -扩展局域网方法 -透明网桥工作原理 本讲内容及教学目标 理解数据链路层的功能。 掌握帧、链路等相关概念。 掌握帧定界的方法。 理解数据链路层的三个基本问题。 掌握差错检测－CRC的计算方法。 理解透明传输问题。 掌握PPP协议在数据链路层的工作原理 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发 数据链路层的简单模型 数据链路层的简单模型( 续） 3.1 使用点对点信道的数据链路层3.1.1 数据链路和帧 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。 点对点信道的DLL通信时的步骤 将网络层的IP数据报封装成帧 将帧发送给目的结点的DLL 若接收的帧无差错则提出IP数据报上交给网络层，否则丢弃帧 3.1.2 三个基本问题 DLL协议有很多种，但三个基本问题相同 (1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制 1. 封装成帧 封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 用控制字符进行帧定界的方法举例 帧定界符的作用 判定帧是否完整 2. 透明传输 规定 所传输的数据中的任何8比特的组合一定不允许和用作帧定界的控制字符的比特编码一样，比如出现“SOH”和“EOT” 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 3. 差错检测 在传输过程中可能会产生比特差错：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。反比 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。 循环冗余检验的原理 在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。 在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。 假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。 冗余码的计算 用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。 得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少1 位，即 R 是 n 位。 冗余码的计算举例 现在 k = 6, M = 101001。 设 n = 3, 除数 P = 1101， 被除数是 2nM = 101001000。 模 2 运算的结果是：商 Q = 110101， 余数 R = 001。 把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是