第4章 数据链路层ppt课件.ppt

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1、数据链路层ChapterFour本章教学提要教学目标：理解数据链路层的功能与作用；了解常用的成帧方式；理解差错控制的作用和原理；理解流量控制的作用和原理；了解HDLC协议的工作过程；理解数据链路层设备与组件的作用与特性。教学难点：差错控制，滑动窗口协议数据链路层概述SectionOne为什么需要数据链路层？尽管物理层采取了必要的措施来减少信号传输过程中的噪声，数据在物理传输过程可能损坏。收发双方的接收和发送速率不匹配，产生数据溢出，引发数据丢失物理层只关心原始比特流的传送，不可能考虑所传输信号的意义和信息的结构，从而物理层不能识别或判断数据在传输过程中是否出现

2、了损坏或丢失，更谈不上采取相应的方法进行补救。也就是说，只有物理层的功能是不够的。DTEDCEDCEDTEDCE数据链路层的功能数据链路层是为了克服物理层的物理传输质量不足而存在的。其目的是为了实现两个相邻节点间的无差错传输。从分层的角度，数据链路层利用了物理层提供的原始比特流传输服务，检测并校正物理层的传输差错，控制数据的传输流量，使在相邻节点之间构成一条无差错的链路，从而向网络层提供可靠的数据传输服务。何为相邻节点？相邻节点是指由同一物理链路直接连接的所有节点点到点(pointtopoint)网络环境中的两个节点由同一物理线路连接的共享介质环境中的节点位于

3、不同物理线路上，但由第一层网络设备（中继器或集线器）互连的节点数据链路层要解决的主要问题物理寻址如何识别不同的相邻节点或确定一个接收目标数据链路的建立、维持和释放如何为相邻结点之间的可靠数据传输提供必要的数据链路建立、维持和释放机制数据流的定界如何提供一种机制使得接收方能识别数据流的开始与结束差错控制与流量控制如何实现可靠的数据传输如何将解决上述问题的机制或方法以协议的形式统一表达出来。数据链路与物理链路的区别“物理链路”：一条无源的点到点物理线路，中间没有任何其他的交换结点。“数据链路”：在物理链路上加上必要的数据传输规程或协议后所形成的逻辑连接。这

4、种规程或协议控制着数据在逻辑链路上的传输，被称为数据链路层协议帧与成帧SectionTwo帧(Frame)为了实现诸如差错控制、物理寻址和流量控制等功能，数据链路层首先要使自己所看到的数据是有意义的除了要传送的用户数据外，还要提供关于寻址、差错控制和流量控制等所必需的控制信息，而不再是物理层的原始比特流。为此，数据链路层采用了被称为帧(frame)的协议数据单元作为该层的数据传送逻辑单元。数据链路层协议的核心任务就是根据所要实现的数据链路层功能来规定帧的格式，即语法和语义。帧的一般示意图帧中的语法成分被称为域或字段(field)；帧浓缩了与数据链路层功能实现

5、相关的各种机制帧提高了数据处理和传输的效率不同的数据链路层协议的帧格式可能会存在微小的区别。帧的开始地址帧类型或长度数据帧的结束帧校验FCS帧的定界用于寻址差错控制帧头帧尾帧的地址帧中的地址属于物理或硬件地址网卡地址(局域网)链路标识(广域网)用于设备或机器的物理寻址成帧与拆帧成帧与拆帧：数据链路层的封装与拆封帧的开始地址帧类型/长度数据帧的结束帧校验FCS帧头帧尾分组帧的开始地址帧类型/长度数据帧的结束帧校验FCS帧头帧尾分组物理链路-原始比特流确认自己是目标节点FCS校验正确成帧与拆帧在发送方，数据链路层从网络层获得分组（Packet)后，要加上必要的帧头

6、与帧尾后传送给物理层，并通过物理层传送到接收方的数据链路层。这种加上帧头与帧尾的过程就称为成帧(Framing)。在接收方，数据链路层则必须去掉发送端数据链路层所加的帧头和帧尾部分，从中分离出网络层所需的分组.将帧重新拆装成分组的过程称为拆帧。帧的定界定界：标识帧的开始与结束常用方法：字符计数法带字符填充的首尾界符法带位填充的首尾标志法差错控制SectionThree差错的类型、原因与衡量要探寻差错控制的机制，首先要了解差错的产生原因及类型。物理信道中所存在的各类噪声，会引起数据传输中的错误，误码率：Pe=错误接收的码元数/接收的码元总数根据噪声产生原因的

7、不同，差错分为随机错和突发错。热噪声→随机错冲击噪声（如EMI，RFI）→突发错差错控制信道中的噪声是客观存在的不管信道质量多高，无论通过哪种类型传输介质或信道进行数据传输，误码率都不可能是零都要进行。差错控制必不可少差错控制就是通过发现传输中的错误，以采取相应的措施降低数据传输错误的影响。差错控制的核心差错控制的核心是发送端对传送的数据信息加上与其满足一定关系的冗余码，形成一个加强的、符合一定规律的发送序列。所加入的冗余码称校验码；接收端利用相同的规律进行检查从而发现错误校验码按校验错误能力的不同被分为：纠错码检错码纠错码纠错码不仅能发现传输中的错误，还能

8、利用纠错码中的信息自动纠正错误。对应的