第4講數(shù)據(jù)鏈路層.ppt

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1、第4講數(shù)據(jù)鏈路層知識(shí)回顧物理層的功能數(shù)據(jù)通信模型信道復(fù)用技術(shù)數(shù)字傳輸系統(tǒng)寬帶接入技術(shù)本講內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)理解數(shù)據(jù)鏈路層的功能。掌握幀、鏈路等相關(guān)概念。掌握幀定界的方法。理解數(shù)據(jù)鏈路層的三個(gè)基本問題。掌握差錯(cuò)檢測(cè)－CRC的計(jì)算方法。理解透明傳輸問題。掌握PPP協(xié)議在數(shù)據(jù)鏈路層的工作原理了解面向比特的鏈路層協(xié)議HDLC的幀理解停止等待協(xié)議理解滑動(dòng)窗口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)流量控制了解傳輸層類似的流量控制功能數(shù)據(jù)鏈路層的服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層最基本的服務(wù)是將源計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層來的數(shù)據(jù)可靠的傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn)的目標(biāo)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層。它為網(wǎng)絡(luò)層提供以下服務(wù)

2、：無確認(rèn)、無連接的服務(wù)源端可以不需要建立連接就向目的端發(fā)送獨(dú)立的數(shù)據(jù)幀，而目的端也不需要對(duì)收到的幀進(jìn)行確認(rèn)。以太網(wǎng)采用此服務(wù)。有確認(rèn)、無連接的服務(wù)源端可以不需要建立連接就向目的端發(fā)送獨(dú)立的數(shù)據(jù)幀，但目的端需要對(duì)收到的幀進(jìn)行確認(rèn)。面向連接的服務(wù)源端與目的端在通信前要先建立連接，然后在此連接上互相傳輸數(shù)據(jù)幀，每一個(gè)幀都被編號(hào)，數(shù)據(jù)鏈路層保證傳送的幀被對(duì)方收到，且只收到一次，雙方通信完畢后拆除連接。電話網(wǎng)絡(luò)采用。數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能為達(dá)到上述目的，數(shù)據(jù)鏈路層必須具備一系列相應(yīng)的功能，主要有：如何將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)塊；如何控

3、制幀在物理信道上的傳輸，包括如何處理傳輸差錯(cuò)，如何調(diào)節(jié)發(fā)送速率以使之與接收方相匹配；在兩個(gè)網(wǎng)路實(shí)體之間提供數(shù)據(jù)鏈路通路的建立、維持和釋放管理。具體如下：鏈路管理幀定界流量控制差錯(cuò)控制將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開透明傳輸尋址數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念在數(shù)據(jù)鏈路層中將這種數(shù)據(jù)塊稱為幀，幀是數(shù)據(jù)鏈路層的傳送單位。鏈路(link)是一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加

4、到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路?，F(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道。這種信道使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。廣播信道。這種信道使用一對(duì)多的廣播通信方式，因此過程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送。數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1路由器R2路由器R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)H1向H2發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)

5、絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數(shù)據(jù)的流動(dòng)數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型——cont.局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1路由器R2路由器R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)H1向H2發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動(dòng)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道。常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個(gè)數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道

6、上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)幀幀成幀（幀同步）為了向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，數(shù)據(jù)鏈路層必須使用物理層提供的服務(wù)。物理層,是以比特流進(jìn)行傳輸?shù)模@種比特流并不保證在數(shù)據(jù)傳輸過程中沒有錯(cuò)誤，接收到的位數(shù)量可能少于、等于或者多于發(fā)送的位數(shù)量。而且它們還可能有不同的值，這時(shí)數(shù)據(jù)鏈路層為了能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效的差錯(cuò)控制，就采用了一種“幀”的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傳輸。分段傳輸。采用幀格式傳輸，就必須有相應(yīng)的幀同步技術(shù)，這就是數(shù)據(jù)鏈路層的“成幀”（也稱為“幀

7、同步”）功能。成幀（幀同步）（續(xù)）采用幀傳輸方式的好處是在發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤時(shí)，只需將有差錯(cuò)的幀再次傳送，而不需要將全部數(shù)據(jù)的比特流進(jìn)行重傳，這就在傳送效率上將大大提高。但同時(shí)也帶來了兩方面的問題：（1）如何識(shí)別幀的開始與結(jié)束；（2）在夾雜著重傳的數(shù)據(jù)幀中，接收方在接收到重傳的數(shù)據(jù)幀時(shí)是識(shí)別成新的數(shù)據(jù)幀，還是識(shí)別成已傳幀的重傳幀呢？這就要靠數(shù)據(jù)鏈路層的各種“幀同步”技術(shù)來識(shí)別了。“幀同步”技術(shù)既可使接收方能從以上并不是完全有序的比特流中準(zhǔn)確地區(qū)分出每一幀的開始和結(jié)束，同時(shí)還可識(shí)別重傳幀。IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……011

8、0幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B幀(a)(b)發(fā)送幀接收鏈路IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀封裝成幀封裝成幀(framing)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，然后就構(gòu)成了一個(gè)幀。確定幀的界限。首部和尾部的一個(gè)重要作用就是進(jìn)行幀定界。幀結(jié)束幀首部IP數(shù)據(jù)報(bào)幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部?MTU數(shù)據(jù)鏈路層的