[物理]4 数据链路层.ppt

计算机网络 第 4 章 数据链路层 4.1 数据链路层的基本概念 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。 数据链路层的基本功能 物理层:---物理链路---比特流传输---有差错的物理链路 数据链路层:---数据链路---帧传输---无差错的数据链路 讨论： 1. 在原始物理传输线路上传输数据信号是有差错的； 2. 设计数据链路层的主要目的: 在原始的、有差错的物理传输线路的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成无差错的数据链路，向网络层提供高质量的数据传输服务； 物理线路 -- 物理线路的建立、维护与释放 比特流传输 ,比特同步,差错控制 数据链路 -- 数据链路的建立、维护与释放 帧封装,帧传输,帧同步,帧的差错控制 数据链路层的功能 — 由帧来实现； 数据链路层的基本功能是提供透明的数据传输 实际的数据通路是经过层间接口的形成的，由网 络层传向数据链路层，再由物理层发送。但把该 过程看成是两个数据链路层实体使用数据链路协 议进行通信更易理解。 数据链路层的主要功能 (1) 帧定界（帧同步） (2) 差错控制 (3) 流量控制 (4) 链路管理 (5) 将数据和控制信息区分开 (6) 透明传输 数据链路层的功能 1. 帧同步 2.差错控制 使用差错控制码产生的校验和可以检查出一帧在传输中是否发生了错误。一旦检查出错误后，通常采用反馈重发的方法来纠正错误。 3.流量控制 流量控制处理的是发送方发送能力大于接收方接收能力的问题。 要注意的是，流量控制并不是数据链路层所特有的功能 。 4.链路管理 链路管理主要用于面向连接的服务。 包括链路的建立、维持和释放。 数据链路层提供的服务 传输差错的产生 差错控制 噪声和干扰是传输差错的主要原因 误码率：二进制比特在数据传输系统中被传错的概率 编码效率： 误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。 对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求； 对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制比特，要折合成二进制比特来计算； 差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时，只有被测量的传输二进制比特数越大，才会越接近于真正的误码率值； 检错码与纠错码 设计差错控制方法的两种策略： 1.纠错码： 每个传输的分组带上足够的冗余信息； 接收端能发现并自动纠正传输差错； 2.检错码: 分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息； 接收端能发现出错，但不能确定哪一比特是错的， 并且自己不能纠正传输差错； 两类编码方法来进行差错控制的方式 （1）自动请求重发(Automatic ReQuest for repeat, ARQ） （2）前向纠错（Forward Error Correction FEC ) 1. 奇偶校验码 垂直奇偶校验 水平奇偶校验 水平垂直奇偶校验 2. 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。 假设待传送的数据 M = 1010001101（共k bit）。我们在M的后面再添加供差错检测用的 n bit 冗余码一起发送。 冗余码的计算 发送方和接收方事先商定一个n+1位生成码； 将要发送的数据后加n个“0”， 得到的 (k + n) bit 的数除以生成码，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 至少要少1 个比特。 余数R即为冗余码。 冗余码的计算举例 设M = 1010001101， P = 110101，模 2 运算的结果是：商 Q = 1101010110， 余数R = 01110。 将余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去，即发送的数据是101000110101110。 模2除即不进