中南大学计算机网络课件 计算机网络(第三章_数据链路层).ppt

第三章 数据链路层 数据链路层设计问题 需要完成的特定功能： 为网络层提供设计良好的服务接口 确定如何将物理层的比特组成成帧 处理传输差错 调整帧的流速 为网络层提供的服务 基本服务是将源机器中来自网络层的数据传输给目的机器的网络层 一般都提供3种服务： 无确认无连接服务 有确认无连接服务 有确认的面向连接的服务 无确认无连接服务 此服务是指源机器向目的机器发送独立的帧，而目的机器对收到的帧不作确认。事先没有建立连接，事后也不存在释放。 此服务的适用范围：误码率很低的链路，例如，大多数局域网的数据链路层 有确认无连接服务 此服务不建立连接，但发送的每一帧都进行单独确认 如果在某个确定的时间间隔内，帧没有到达，就必须重发此帧 此服务的适用范围：无线系统之类的不可靠信道 有确认的面向连接的服务 数据链路层为网络层提供的最复杂的服务 源机器和目的机器在传递任何数据之前，先建立一条连接。在这条连接上所发送的每一帧都被编上号，数据链路层保证所发送的每一帧都确实已收到。 保证每帧只收到一次，而且所有的帧都是按正确顺序收到 为网络层进程间提供可靠传送比特流的服务 面向连接服务传送的三个阶段 第一阶段：通过对双方的用于追踪哪个帧接收到了，哪个帧未接收到所需要的变量和计数器初始化，从而建立连接。 第二阶段：进行实际的帧传输。 第三阶段：断开连接，释放用于维护连接的变量、缓冲区及其他资源。 成帧 物理层所做的工作是接收一个原始的比特流，并准备把它交给目的地。 不能保证这个比特流无差错。 上到数据链路层后才做差错检查、纠错等工作。 通常的方法是把比特流分成离散的帧，并对每帧计算出校验和。 当一帧到达目的地后重新计算校验和时，如果新计算的校验和不同于帧中所包括的值，数据链路层就知道出错了，从而会采取措施处理差错。 把比特流分成帧的一种方法是：在帧之间插入时间间隔 缺点：由于网络很难保证计时准确，所以在传输过程中时间间隔可能会被压缩，或者再插入其他间隔。 其他的成帧方法：1、字符计数法。2、带字符填充的首尾界符法。3、带位填充的首尾标志法。4、物理层编码违例法。 字符计数法 在帧头部中使用一个字段来标明帧内字符数。 面临的问题是计数值有可能由于传输差错而被“篡改”。 一旦出错，无法重新找到帧边界。 此方法已经很少使用。 带字符填充的首尾界符法 每一帧以ASCII字符序列DLE STX开头，以DLE EXE结束。 目的机器一旦丢失帧边界，只需查找DLE STX或DLE EXE字符序列，就可找到它所在的位置。 缺点：1、当DLE STX或DLE EXE出现在数据中时会干扰帧界的确定。2、完全依赖于8位字符，特别是ASCII字符。 第1点的解决方法：采用字符填充，即在数据中的每个偶然遇到的DLE字符前，插入一个DLE的ASCII代码。 后来，绝大多数协议倾向于采用相同的起始与结束分界符 第四版：FLAG ESC FLAG 第2点的解决方法：采用位填充 允许数据帧包含任意个数的比特，而且也允许每个字符的编码包含任意个数的比特。 工作方式如下：每一帧使用一个特殊的位模式，为开始和结束标志字节。当发送方的数据链路层在数据中遇到5个连续的1时，它自动在其后插入一个0到输出比特流中。 物理层编码违例法 只适用于那些在物理层介质的编码策略中采用冗余技术的网络。 802 LAN：曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码用high-low pair/low-high pair表示1/0，high-high/low-low不表示数据，可以用来做定界符。 差错控制 为了保证可靠传送，常采用的方法是向数据发送方提供有关接受方接收情况的反馈信息。 典型的做法：协议要求接收方发回特殊的控制帧，作为对输入肯定或否定性的确认。 若发送方收到关于某个帧的肯定确认，则它知道此帧已正确到达。若收到否定确认，则意味着发生了差错，相应的帧必须被重传。 若接收方没收到帧（即发送的帧丢失）或确认帧丢失，则使用计数器来解决这个问题。 当发送方发送一帧时，通常也启动计数器。 计数器计数到设定值时清0。在这个时间间隔内，要保证一帧到达对方并作相应处理后，对方的确认帧还能返回发送方。 正常情况下，在计时器终止计时前，帧被正确接收并返回确认帧，计时器清为0。 若所传出的帧或确认帧丢失，则计时器会发出超时信号，提醒发送方可能出现了问题，最明显的解决方法是重传此帧。 多次传送同一帧的危险：接收可能两次甚至多次收到同一帧，因而也会将同一帧多次交给网络层。 防止措施：对发出的各帧编号，这样接收方就能够辨别是重复帧还是新帧。 流量控制 解决发送方的传送能力比接收方大的问题。 此问题会导致的后果：即使传送过程中毫无差错，接收方也会因无力处理收到的帧而会丢失一