[精选]计算机网络多媒体技术与应用.pptx

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1、第四章数据链路层本章内容本层的主要功能数据帧差错控制流量控制基本数据链路层协议Internet的点对点协议4.1数据链路层的基本概念基本概念链路(link)：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。是一条物理链路。数据链路(datalink）：当需要在一条线路上传送数据时,除了必须有一条物理线路外,还必须有一些必要的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,就构成了数据链路数据链路层最重要的作用是：通过一些数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。数据链路层的功能（1）为网络层提供服务传输差错处理流量控制

2、数据链路层的功能（2）数据链路层的基本功能：链路管理数据链路的建立、维持和释放帧定界（帧同步）帧定界是指收方能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束流量控制发方发送数据的速率必须使收方来得及接收。差错控制前向纠错：收方收到有差错的数据帧时,能自动将差错改正过来。差错检测：收方检测出收到的帧有差错(但并不知是哪几个比特错了)时，就立即将它丢弃,但有两种选择：一种方法不进行任何处理(要处理也是由高层进行),另一种方法则是由数据链路层负责重传丢弃的帧。将数据和控制信息区分开透明传输寻址必须保证每一帧都能送到正确的目的站。(a)Virtualcommunication.(b)Actua

3、lcommunication.ServicesProvidedtoNetworkLayer数据链路协议的位置Placementofthedatalinkprotocol.成帧Acharacterstream.(a)Withouterrors.(b)Withoneerror.成帧成帧Bitstuffing(a)Theoriginaldata.(b)Thedataastheyappearontheline.(c)Thedataastheyarestoredinreceiver’smemoryafterdestuffing.4.2基本数据链路层协议完全理想化的数据传输在这样理想化的条件下,

4、数据的传输就非常简单(不需要有流量控制,也不需要有差错控制)。具有最简单流量控制的数据链路层协议若传输数据的信道仍是无差错的理想信道，但不能保证接收端向主机交付数据的速率永远不低于发送端发送数据的速率。实用的停止等待协议对于实际传输数据的信道是不能保证所传的数据不产生差错，且还需要对数据的发送端进行流量控制。不出差错时，接收方将收到的正确帧交付给主机，同时向发方发一个确认帧ACK（ACKnowledgement）。发方主机收到ACK后才能发送一个新的数据帧。传输过程中出现差错：（1）数据帧出错：ACK,NAK（2）数据帧丢失：超时计时器Time-outer（3）确认帧丢失：重复帧、编

5、号发送序号编号问题：对发送的数据帧带上发送序号，序号所占用的比特数的有限的。经过一段时间后，发送序号就会重复。序号所占用的比特数越少，额外开销就越小。对停止等待协议，每发送一帧就停止等待，故用一个比特来编号就够了。虽然物理层在传输比特时会出现差错,但由于数据链路层的停止等待协议采用了有效的检错重传机制,数据链路层对上面的网络层就提供了可靠传输的服务。停止等待协议中的几个重要时间关系在半双工通信模型中结点A向结点B发送数据帧。结点B只发送确认帧而不发否认帧和数据帧。设tf是一个数据帧的发送时间，且帧的长度是固定不变。则数据帧的发送时间tf是数据帧的长度lf(bit)与数据发送速率C(b

6、it)之比。tf=lf/C（s）数据帧沿链路传到结点B还要经历一个传播时延tp，它是信号(电磁波)在物理链路上传播所造成的时延。结点B收到数据帧要花费时间进行处理,即处理时间tpr。结点B接着发送确认帧ACK,其发送时间为tα设信道的双向传播时延都是一样的，当结点A收到确认帧时，确认帧也经历了tp和tpr。从一个数据帧从结点A发出到结点A收到结点B的确认帧，（即两个成功发送的数据帧之间的最小时间间隔）tT=tf+tp+tpr+tα+tp+tpr设重传时间(作用是:数据帧发送完毕后若经过了这样长的时间还没有收到确认帧,就重传这个数据帧):tout=tp+tpr+tα+tp+tpr设上式

7、右端的处理时间tpr和确认帧的发送时间tα都远小于传播时延tp,就可简单地将重传时间取为两倍的传播时延,tout=2tp。两个发送成功的数据帧之间的最小时间间隔tT=tf+tout如遇发生差错，则须再重传已发送过的数据帧，直到对方成功收到为止。成功发送一个数据帧所需的时间显然要超过tT。停止等待协议ARQ的优点：比较简单；缺点：信道利用率不高。尤其当信道引起的传播时延很大时（如卫星通信），也就是说信道还远远没有被数据比特填满。为克服这一缺点，产生了另外两种