数据链路层-西安交通大学.ppt

第6讲: 数据链路层 本讲目标: 了解数据链路层服务原理: 错误检测, 校正 共享广播信道 链路层编址 可靠数据传输, 流量控制: done! 各类链路层技术的实现和实例 教科书参考 第3，4，5，6章 概述: 链路层的服务 错误检测, 校正 多点访问技术和LAN 链路层寻址, ARP 特定的链路层技术: 以太网 集线器, 网桥, 交换机 IEEE 802.11 LANs PPP ATM 链路层: 工作环境 链路层: 工作环境 两个 物理上连接的 设备: 主机-路由器, 路由器-路由器, 主机-主机 数据单元: frame（帧） 链路层的服务 成帧, 链路访问: 将分组封装入帧, 加上帧头, 帧尾 如果是共享介质，则需实现信道的访问, ‘物理地址’ 放在帧首用来确定信源、信宿 不同于IP地址喔! 在两台物理上连接的设备之间实现可靠传递: 可靠传递是什么概念，回顾一下学过的知识! 不太用在误码率低的场合 (光纤, 某些双绞线) 无线链路: 误码率相当高 Q: 为什么在链路层和端到端之间都要做可靠性的校验? 链路层的服务 (续) 流量控制: 保持收发双方的同步 错误检测: 信号衰减和噪声会导致出错. 接收端检测到错误时: 给发送端信号要求重发或丢弃出错帧 错误校正: 接受端检测多个位错并加以校正 而无需要求发送端重发 链路层: 实现 通过 “adapter（网卡或适配器）” 实现 e.g., PCMCIA 卡, 以太网卡 一般适配器都含有: RAM, DSP 芯片, 主机的总线接口, 和链路接口 错误检测 奇偶校验 因特网校验和 发送端: 把数据段的内容看成一系列16-bit的整数 校验和: 对内容进行累加 (1’s complement sum) 发送端将校验和放入UDP 的checksum 字段 接收端: 对接收到的数据段进行校验和计算 检查计算所得的校验和与接收到值的是否相等 : NO – 出错了 YES – 没查出错误. 但有可能存在错误? …. 校验计算: 循环校验码 把数据比特串, D, 看成二进制数据 选择一个 r+1 bit 型 (generator), G 目的: 选择 r个 CRC位, R, 这样 D,R 可为 G 整除(modulo 2) 接收端已知 G, 用G来除 D,R. 如果余数不为0: 查出错误! 可以查出所有长度不超过r+1位的突发错误 在实践中被广泛应用 (ATM, HDCL) CRC 举例 如果要: D.2r XOR R = nG 则等于: D.2r = nG XOR R 也就等于: 如果要让 D.2r 被 G整除, 则需要余数 R 多点访问链路和协议 有三种类型的 “链路”: 点对点 ( e.g. PPP, SLIP) 广播式 (共享线路或介质; e.g, 以太网, 无线网, etc.) 交换式 (e.g., 交换式以太网, ATM etc) 多点访问协议 一条共享的通信信道 两个或多个结点可同时发送信号: 相互干扰 在某一时刻只有一个结点可以成功地发送信号 多点访问协议: 分布式的算法来决定如何共享信道, i.e., 决定工作站何时可以发送 注意：有关共享通道的通信（协商）也必须在该通道自身上解决! 我们希望多点访问协议能够解决什么问题: 同步还是异步 了解其他站点的信息 健壮性 (e.g.如何对待信道错误) 性能 多点访问协议 断言: 人类在许多场合都使用多点访问协议 class can guess multiple access protocols multiaccess protocol 1: multiaccess protocol 2: multiaccess protocol 3: multiaccess protocol 4: MAC 协议: 分类 通道分割 将信道分割成较小的 “片” (时隙, 频率) 将小片分给各站点使用 随机访问 允许冲突 从冲突中“恢复” “排队” 严格协调访问来避免冲突 信道分割的 MAC 协议: TDMA TDMA: time division multiple access （时分多路） “依次” 访问信道 每次每个站点分得固定长度的时隙 (时长 = 分组的单位传输时间) 未用的时隙被闲置和浪费 例如: 6个站点的LAN, 1,3,4 有分组发送, 而 2,5,6的时隙则被闲置 信道分割的 MAC 协议: FDMA FDMA: frequency division multiple access（频分复用） 信道按频谱分成若干频段 每个站点分得固定的频段 在频段不用时该部分信道被闲置和浪费 例如: 6各站点的 LAN, 1,3,4 发送分组