數(shù)據(jù)鏈路層ppt課件.ppt

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1、第4章數(shù)據(jù)鏈路層4.1數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)計問題4.1.1幾個主要概念在計算機上網(wǎng)絡(luò)中，我們經(jīng)常提到“鏈路”和“數(shù)據(jù)鏈路”這兩個術(shù)語，事實上“鏈路”和“數(shù)據(jù)鏈路”并非一回事。所謂鏈路(link)是一條無源的點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點。在進行數(shù)據(jù)通信時，兩個計算機之間的通路往往是由許多的鏈路串接而成的。可見，一條鏈路只是一條通路的組成部分。數(shù)據(jù)鏈路(datalink)則是另一個概念，這是因為當(dāng)需要在一條線路上傳送數(shù)據(jù)時，除了必須有一條物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路?，F(xiàn)在最常用的方法就是使用適配器（網(wǎng)卡）來實

2、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。常常在兩個對等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。見圖4-1。有時候我們將鏈路劃分為物理鏈路和邏輯鏈路。所謂物理鏈路就是上面我們所說的鏈路，而邏輯鏈路就是上面的數(shù)據(jù)鏈路，是物理鏈路加上必要的通信協(xié)議。這兩種劃分實質(zhì)上是一樣的。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。數(shù)據(jù)鏈路層的主要用途是為在相鄰網(wǎng)絡(luò)實體之間建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路連接，并傳輸數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)數(shù)據(jù)單元。亦即數(shù)據(jù)鏈路層的主要職責(zé)是控制相鄰系統(tǒng)之間的物理鏈路，它在物理層傳送

3、"位"信息的基礎(chǔ)上，在相鄰節(jié)點間傳送被稱為幀的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)鏈路層也需進行檢錯、糾錯，從而向網(wǎng)絡(luò)層提供無錯的透明傳送。數(shù)據(jù)鏈路層軟件是計算機中網(wǎng)絡(luò)最基本的軟件，該層是任何網(wǎng)絡(luò)都必須有的層次，相對于高層來說，所用的服務(wù)和協(xié)議比較成熟。4.1.2數(shù)據(jù)鏈路層的目的數(shù)據(jù)鏈路層在網(wǎng)絡(luò)實體間提供建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路連接以及傳輸數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)數(shù)據(jù)單元所需的功能和過程的手段，在物理連接上建立數(shù)據(jù)鏈路連接。數(shù)據(jù)鏈路層檢測和校正在物理層出現(xiàn)的錯誤，并能使網(wǎng)絡(luò)層控制物理層中的數(shù)據(jù)電路的互聯(lián)。4.1.3數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能(1)鏈路管理當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的兩個節(jié)點要進行通信時，數(shù)據(jù)的發(fā)方必須確知收方是否已經(jīng)已經(jīng)處于準備。為此

4、，通信的雙方必須先要交換一些必要的信息?；蛘哒f是必須先建立一條數(shù)據(jù)鏈路。同樣地，在傳輸數(shù)據(jù)時要維持數(shù)據(jù)鏈路，而在通信完畢時要釋放熟路鏈路。數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放就叫做鏈路管理。根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)質(zhì)量、應(yīng)用環(huán)境以及是否有連接這三個因素，服務(wù)可分為無應(yīng)答無連接服務(wù)、有應(yīng)答無連接服務(wù)和面向連接的服務(wù)三種。(2)幀定界在數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)的傳輸單位是幀。數(shù)據(jù)一幀一幀地傳送，就可以在出現(xiàn)差錯時將有差錯的幀再重傳一次，而避免了將全部數(shù)據(jù)都進行重傳。幀定界是指收方應(yīng)當(dāng)能從收到的比特流中準確地區(qū)分出一幀的開始和結(jié)束在什么地方。幀定界也可稱為幀同步。(3)流量控制發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須使得收方來

5、得及接收。當(dāng)收方來不及接收時，就必須及時控制發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。這種功能稱為流量控制（flowconctrol）。采用接收方的接收能力來控制發(fā)送方的發(fā)送能力這是計算機網(wǎng)絡(luò)流量控制中采用的一般方法。(4)差錯控制在計算機通信中，一般都要求有極低的比特差錯率。為此，廣泛采用了編碼技術(shù)，編碼技術(shù)有兩大類。一類是前向糾錯，也就是收方收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時，能夠自動將差錯改正過來。這種方法的開銷較大，不大適合于計算機通信。另一類是差錯檢測，也就是收方可以檢測出收到的數(shù)據(jù)幀有差錯（但并不知道出錯的確切位置）。當(dāng)檢測出有差錯的數(shù)據(jù)幀就立即將它丟棄，但接下去有兩種選擇：一種方法是不進行任何處理（要處理也是有高層

6、進行），另一種方法則是由數(shù)據(jù)鏈路層負責(zé)重傳丟棄的幀。(5)將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開在許多情況下，數(shù)據(jù)和控制信息處在同一幀中。為此一定要有相應(yīng)的措施使得收方能夠?qū)⑺麄儏^(qū)分開來。(6)透明傳輸所謂透明傳輸就是不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)當(dāng)能夠在鏈路上傳送，當(dāng)所傳數(shù)據(jù)中的比特組合恰好出現(xiàn)了與某一控制信息完全一樣時，必須有可靠的措施，使得接收方不會將這種比特組合的數(shù)據(jù)誤認為是某種控制信息。只要能夠做到這一點。數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸就被稱為是透明傳輸。在面向比特的同步規(guī)程和面向字符的同步規(guī)程中都會遇到這個問題。(7)尋址必須保證每一幀都能送到正確的目的站，接收方也應(yīng)知道發(fā)送方是哪個站。4.2差錯控制技術(shù)

7、在數(shù)據(jù)通信過程中，由于衰耗、失真和噪聲會使通信線路上的信號發(fā)生錯誤。為了減少錯誤，提高通信質(zhì)量，一是改善傳輸信道的電氣特性，更重要的是采取檢錯、糾錯技術(shù)，即差錯控制。差錯控制的核心是抗干擾編碼，一類是檢錯碼、另一類是糾錯碼。4.2.1差錯控制原理1．差錯控制的基本原理是在發(fā)送端對信源送出的二進制序列附加多余數(shù)字，使得這些數(shù)字與信息數(shù)字建立某種相關(guān)性。在接收端檢查這種相關(guān)性來確定信息在傳輸過程中是否