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Ch4 数据链路层 主要内容 基本概念 成帧方法 差错控制 流量控制 链路层协议实例 1 数据链路层简单模型 数据链路层的简单模型( 续） 数据链路层的定义 要解决的问题 如何在有差错的线路上，进行无差错传输。 ISO关于数据链路层的定义 数据链路层的目的是为了提供功能上和规程上的方法，以便建立、维护和释放网络实体间的数据链路。 数据链路层协议定义了一条链路的两个结点间交换的数据单元格式，以及结点发送和接收数据单元的动作。 数据链路层的功能 数据链路管理 成帧：同步、定界及透明传输 装帧：发送方将网络层提交的数据按DL层协议要求装配成帧 拆帧：接受方将帧还原成网络层数据提交给网络层 帧同步：保证接受的帧顺序与发送方相同（包括检错重传后） 寻址：目的方 流量控制：匹配发送方和接收方的传输速率 差错控制：检测传输错误 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。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。 最常用方法是使用适配器（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。 主要内容 基本概念 成帧方法 差错控制 流量控制 链路层协议实例 2 封装成帧 封装成帧(framing)是在一段数据的前后分别添加首部和尾部以构成帧。 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 控制信息的形成方法（成帧） 字符计数法 带填充字符的首尾界符法 带填充位的首尾标志法 物理层编码违例法：IEEE802协议 1) 字符计数法 把帧的长度用一个字节表示作为帧的头部 2) 首尾界符法（字符填充） 界符法中存在的问题 解决界符法中的问题 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，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，删除其中前面的一个。 字符填充法 面向字符协议的不足 采用停等协议，半双工通信，通信线路利用率低 所有通信设备必须使用同样的字符代码 只对数据部分进行差错控制，可靠性差 依赖于字符集，不易扩展 3) 首尾界符法（位填充） 在面向二进制位的同步串型通信中常使用带位填充的首尾标志格式，如HDLC 。 在面向位的帧中，所有需传输的数据（不论是ASCII字符还是二进制位串）一字排开，并以特殊的位模为帧标志，即一个帧的开始（同时标志前一个帧的结束） 。 当帧内容中出现5个连续1时，则自动在其后插入一个0到输出比特流中，接收方看到5个连续的1后面跟着一个0时，将自动删除这个0，称为位插入法或透明传输 。 如果由于干扰，一个帧没有正确接收，则可扫描接收串，一旦扫描新的一帧从此开始，即可以再同步。 带位填充的首尾标志法 4) 物理层编码违例法 只适用于在物理媒体的编码策略中采用了冗余技术的网络 优点：无需填充 主要内容 基本概念 成帧方法 差错控制 流量控制 链路层协议实例 3 差错控制 目的：确保帧可靠地交付接收方 基本方法：接收方进行差错检测，并向发送方应答，告知是否正确收到帧 帧的正确性保证：帧的校验 传输正确性保证：超时和重发 差错检测和纠正： 纠错码、检错码 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。 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。 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。 差错控制方法 码字：通常，一帧包括m个数据（即报文）位和r个冗余位或校验位。设整个长度为n（n＝m+r），则此长度为n位的单元被称为n位码字 海明距离：两个码字中不同位的个数 纠正单比特差错所需的最少校验位数公式： （m+r+1） 2 r 海明纠错法：纠正单比特错 奇偶校验：可检测出奇数个比特位错 CRC码：可检测出所有奇数位错及长度r的并发错误 奇偶校验 在原始