3-1数据链路层(概述).ppt

3.1 数据链路层的基本概念 链路(link) ：一条无源的点到点的物理线路，中间没有任何其他的交换结点。 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。 链路+规程（控制数据传输） 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。 数据链路层的作用 通过一些数据链路层协议（即链路控制规程）在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。 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。 数据链路层主要功能 链路管理：数据链路的建立、维持和释放。 帧同步：接收方能从收到的比特流中区分一帧的开始和结束的地方。 差错控制：接收方收到有差错的数据帧时，能检错重传或纠错。 流量控制：发送方发送数据的传输率必须使得接收方来得及接收。 透明传输：不管所传输的数据是什么样的比特组合，收方都能正确接收，并能将数据和控制信息分开。 寻址：保证每一帧都能发送到目的地。 差错检测与控制 差错控制是指在数据通信过程中发现或纠正差错，把差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。 传输中的差错都是由噪声引起的。噪声分热噪声和冲击噪声，它们引起的差错分别称为随机差错和突发差错。 分内因和外因。 提高数据传输质量有两种方法 改善通信线路的性能。 检错与纠错 。 检错法是指在传输中仅仅发送足以使接收端能检测出差错的附加位，如果接收端检测到一个差错，就请求重发送这一信息。 纠错法是指在发送每一组信息时发送足够的附加位，使接收端能以很高的概率检测并纠正大多数差错，但由于发送大量的附加位，将会降低传输的效率。 差错控制方式 (a) A leaky bucket with water. (b) A leaky bucket with packets 流控制 基于反馈的流控制 基于速率的流控制 为网络层提供的服务 无确认的无连接的服务： 适用于误码率很低的通信信道或语音通信。 有确认的无连接的服务： 适用于误码率很高的通信信道，如无线通信。 有确认的面向连接的服务： 适用于通信要求高（可靠性、实时性）的情况。 数据链路层使用的信道类型 点对点信道： 使用一对一的点对点通信方式。 广播信道： 使用一对多的广播通信方式。 过程比较复杂，必须使用专用的共享信道协议来协调多台主机的数据发 送。 3.1.2 三个基本问题 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 2. 透明传输 两种数据传输方式 异步传输：一次传输一个字节（5～8位组成）的数据。每个字符用一个码位引导，用一个停止位结束。这种方法是最简单和最便宜的，但每个字符有2～3位的额外开销。发送端可以在任意时刻发送字符。 同步传输：在数据块的开始和结束加上前文和后文（同步字符）形成一帧（frame） 。面向字符/面向比特。 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”(1BH)。 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 解决透明传输方法 成帧方法： 字符填充法 字符计数法 位填充法 字符计数法 带字符填充的首尾界符法 带比特填充的首尾标志法 3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。 用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。 用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议 PPP 协议的组成 1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已成为因特网的正式标准[RFC 1661