第 9 讲 数据链路层访问
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什么是计算机网络数据链路层常见的计算机网络数据链路层协议有哪些计算机网络是指通过通信设备和通信线路将分布在不同地点的计算机系统连接起来,实现资源共享和信息传递的技术。
在计算机网络中,数据链路层是网络协议栈中的一个重要组成部分。
它位于物理层和网络层之间,负责将网络的上层数据包(帧)转化为可以在物理介质上传输的比特流,并确保数据的可靠传输。
数据链路层常见的计算机网络数据链路层协议主要有以下几种:1. 以太网(Ethernet)以太网是目前应用最广泛的局域网(LAN)协议之一,它定义了数据传输的格式和传输速率。
以太网使用MAC地址进行寻址,采用CSMA/CD(载波监听多路接入/碰撞检测)的介质访问控制方法,能够实现高效的数据传输和共享。
2. PPP(Point-to-Point Protocol)PPP是一种广泛应用于拨号和宽带接入的数据链路层协议。
它支持点对点的连接,可以在串行链路上建立可靠的数据通信。
PPP提供认证、加密和压缩等功能,使得在广域网环境下实现安全和高效的数据传输成为可能。
3. HDLC(High-Level Data Link Control)HDLC是一种数据链路层协议,常用于广域网和帧中继网络中。
它提供了流量控制、帧同步、确认和差错检测等功能。
HDLC支持透明传输、多点连接和可靠传输,较为灵活。
4. SDLC(Synchronous Data Link Control)SDLC是IBM公司开发的一种数据链路层协议,常用于主机与终端之间的串行通信。
它采用同步传输方式,具有可靠的数据传输和流量控制能力。
5. 环回接口协议(Loopback Interface Protocol)环回接口协议是一种虚拟接口协议,常用于本地主机进行自我测试和诊断。
它允许主机将发送的数据帧重新接收并进行处理,有助于检验本地网络设备是否正常工作。
6. SLIP(Serial Line Internet Protocol)SLIP是一种简单的串行线路网络协议,用于连接串行设备与IP网络。
计算机⽹络(数据链路层思维导图、习题)思维导图:3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在?答:链路是从⼀个结点到相邻结点的⼀段物理通路,中间没有任何其他的交换结点。
数据链路:在物理链路上添加了控制协议,对数据的传输进⾏控制,把视线协议的硬件和软件添加到物理链路上就形成了数据链路。
3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.答:封装成帧:添加帧定界符,接收端可以知道接受的帧是否完整。
流量控制:接收⽅在缓冲区快满的时候通知发送⽅让他降低发送速度,避免缓冲区溢出发⽣丢包现象。
差错检验:帧检验序列FCS。
将数据和控制信息区分开透明传输:⽆论什么样的⽐特组合都能够按照原样没有查错地通过数据链路层。
链路层的优点和缺点取决于所应⽤的环境:对于⼲扰严重的信道,可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路,防⽌全⽹络的传输效率受损;对于优质信道,采⽤可靠的链路层会增⼤资源开销,影响传输效率。
3-03 ⽹络适配器的作⽤是什么?⽹络适配器⼯作在哪⼀层?答:(1)进⾏串⾏到并⾏的转换(2)对数据进⾏缓存(3)对计算机的操作系统安装设备驱动程序⽹络适配器(⽹卡)⼯作在数据链路层和物理层,在数据链路层负责CSMA/CD协议,在物理层负责将数据转化成0101数字信号。
3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决?答:(1)帧定界:分组交换的必然要求(2)透明传输:避免消息符号与帧定界符号相混淆(3)差错检测:差错的⽆效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源3-05 如果在数据链路层不进⾏帧定界,会发⽣什么问题?答:(1)⽆法区分分组与分组(2)⽆法确定分组的控制域和数据域(3)⽆法将差错更正的范围限定在确切的局部3-06 PPP协议的主要特点是什么?为什么PPP不使⽤帧的编号?PPP适⽤于什么情况?为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输?答:特点:(1)简单,提供不可靠的数据报服务,⽆纠错,不需要流量控制,不使⽤序号和确认机制。
数据链路层知识点总结
嘿,朋友们!今天咱们要来聊聊超重要的数据链路层知识点啦!你知道吗,数据链路层就像是信息高速公路上的“交通指挥员”!比如说,你在网上看视频,这数据就像一辆辆车,数据链路层就是指挥它们有序行驶的交警。
它的主要功能之一就是成帧啦!这就好比把一个个信息打包成整齐的包裹,然后准确无误地送到目的地。
就像快递员给你的包裹打包一样,整整齐齐,明明白白!
差错控制也是很关键的哦!想象一下,如果信息在路上跑着跑着出错了,那不就乱套啦!所以数据链路层会认真检查,确保一切准确无误,就像是一个严格的质检员。
有一次我和朋友传文件,结果出错了,还好有它帮忙纠正,不然可就麻烦大啦!
还有流量控制呢!这不就像控制水流一样嘛,不能一下子涌出来太多,会撑爆的呀!要合理地安排数据的传输速度,不然网络就拥堵啦!比如说打游戏的时候,要是流量控制不好,那画面不得卡成幻灯片呀!“哎呀,怎么这么卡呀!”这得多烦人呀!
另外,介质访问控制也是很重要的一块哦!就好像大家在一个房间里说话,得有个规则,谁先发言,不能乱哄哄的。
网络也是这样呀,不同的设备要有序地使用网络资源。
我之前就遇到过网络很卡,后来发现是因为好多设备同时在抢资源呢!
数据链路层真的是超级重要呀!它让我们的网络世界能够顺畅运行,就像一个默默付出的幕后英雄!没有它,我们的网络生活可就要乱套啦!所以,一定要好好了解它呀,朋友们!。
数据链路层协议数据链路层是OSI模型中的第二层,它负责为物理层提供可靠的数据传输服务,并为网络层提供无差错、有序的数据传输和网络拓扑结构控制等功能。
数据链路层协议作为数据链路层的软件实现,是计算机网络中的重要组成部分,本文将介绍数据链路层协议的相关知识。
一、数据链路层协议的概念数据链路层协议是指在数据链路层上实现的软件规范,它定义了数据在物理介质上的传输方式和控制信息的格式,以及数据帧的封装、解封装过程。
数据链路层协议可以分为两种类型,即同步型协议和异步型协议。
同步型协议使用时钟信号来同步数据的传输和接收,实现方式简单但传输效率较低;异步型协议则采用控制字符来实现数据的同步,传输效率较高,但实现复杂。
数据链路层协议的主要作用是将物理层提供的比特流按照一定的规则组织成数据帧,并加入必要的控制信息,确保数据的可靠传输。
同时,在数据链路层协议中还包括了数据链路层的上下文传递、错误检测和校正、流量控制等功能。
二、数据链路层协议的分类根据不同的标准和应用需求,数据链路层的协议可以分为多种类型。
常用的数据链路层协议有以下几种。
1. PPP协议PPP(Point-to-Point Protocol)是一种链路层协议,它是TCP/IP协议族中的标准协议。
PPP协议支持异步传输、同步传输和透明传输等不同传输方式,在一对一的点对点通信中使用广泛。
PPP协议具有较好的错误检测和纠正能力,同时还支持多种身份认证方式,如PAP、CHAP等。
2. HDLC协议HDLC(High-level Data Link Control)是一种同步传输协议,常用于传输广域网数据及电话系统中的ISDN通信。
HDLC协议可以支持点对点通信、多点通信和广播通信等多种通信方式。
它具有可靠的错误控制、流量控制和传输速率控制等功能,同时还可以实现数据的压缩和多链路传输。
3. SLIP协议SLIP(Serial Line Internet Protocol)是一种基于串口的异步传输协议,在TCP/IP网络中广泛应用。
408考研计算机网络——第三章数据链路层第3章数据链路层结点:主机、路由器链路:网络中两个结点之间的物理通道,传输介质有双绞线、光纤和微波。
分为有线、无线链路数据链路:网络中两个结点之间的逻辑通道,把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路帧:链路层的协议数据单元,封装网络层数据报功能:为网络层提供服务、链路管理、组帧、流量控制、差错控制3.1 数据链路层的功能数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务,其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。
其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能,将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路,使之对网络层表现为一条无差错的链路·为网络层提供服务无确认无连接服务有确认无连接服务有确认面向连接服务·链路管理即连接的建立、维持、释放(用于面向连接的服务)·组帧(帧定界、帧同步、透明传输)封装成帧:在一段数据的前后部分添加首部和尾部,这样就构成了一个帧。
接收端在收到物理层上交的比特流后,根据首部和尾部的标记,从收到的比特流中识别帧的开始和结束首部和尾部包含许多的控制信息,他们的一个重要作用:帧定界(确定帧的界限)帧同步:接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。
最大传送单元MTU:帧的数据部分的长度上限透明传输:当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时,采取适当的措施,使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。
保证数据链路层的传输是透明的组帧的四种方法:字符计数法、字符(节)填充法、零比特填充法、违规编码法·流量控制限制发送方的数据流量,使其发送速率不超过接收方的接受能力✳对于数据链路层:控制的是相邻两结点之间数据链路上的流量对于传输层:控制源端到目的端之间的流量·差错控制位错:循环冗余校验CRC差错控制:自动重传请求ARQ帧错:定时器、编号机制*三个基本问题:封装成帧、透明传输、差错检测3.2 组帧·字符计数法帧首部使用一个计数字段(第一个字节,八位)来标明帧内字符数。
简述数据链路层功能数据链路层是计算机网络体系结构中的一层,位于物理层之上,负责在物理连接上传输数据帧。
它的主要功能是提供可靠的数据传输和错误检测与纠正。
数据链路层的主要功能包括以下几个方面:1. 数据封装与解封装:在数据链路层中,数据被封装成数据帧进行传输。
数据链路层将上层传来的数据进行分组,并在每个数据帧中添加必要的控制信息,如帧起始标志、帧长度和校验码等。
接收端根据这些控制信息对数据帧进行解封装,提取出有效数据。
2. 数据帧传输:数据链路层负责将封装好的数据帧通过物理介质传输到接收端。
在进行数据传输时,数据链路层需要处理物理介质的特性,如传输速率、传输距离和传输介质的可靠性等。
它通过使用各种传输介质和传输技术,如以太网、无线局域网等,来实现数据的可靠传输。
3. 媒体访问控制:在共享介质的网络中,多个主机同时访问网络时可能会发生碰撞。
数据链路层通过媒体访问控制(MAC)协议来解决这个问题。
MAC协议可以分为两种类型:静态分配和动态分配。
静态分配方式是预先为每个主机分配固定的时间片,轮流使用介质来避免碰撞;动态分配方式则是通过竞争机制来决定哪个主机可以访问介质。
4. 错误检测与纠正:数据链路层在传输数据帧的过程中,容易受到噪声、干扰和传输错误的影响。
为了保证数据传输的可靠性,数据链路层会使用一些错误检测与纠正的技术。
常用的技术包括奇偶校验、循环冗余校验(CRC)和海明码等。
通过这些技术,接收端可以检测出传输过程中可能发生的错误,并进行纠正。
5. 流量控制与数据帧的确认:数据链路层还负责控制数据的流量,以防止发送方发送过多的数据导致接收方无法处理。
为了实现流量控制,数据链路层使用了滑动窗口协议。
发送方会根据接收方的反馈信息,动态地调整发送窗口的大小,以控制数据的发送速率。
同时,接收方会发送确认帧来告知发送方已接收到的数据帧,以保证数据的可靠传输。
6. 链路管理与地址解析:数据链路层还负责链路的建立与释放,以及链路的管理。
计算机⽹络之数据链路层概述和三个重要相关问题数据链路层概述⼀.定义1:链路是指从⼀个节点到另⼀个节点的纯物理线路,⽽中间没有其他任何节点。
2:数据链路:在链路的基础上添加了实现通信协议的硬件和软件就是数据链路。
3.数据链路层以帧为单位处理和传输数据。
⼆.数据链路层的三个重要问题:1.封装成帧: 数据链路层给从⽹络层下来的⽹络层协议数据单元添加⼀个帧头,添加⼀个帧尾,这个操作就叫做封装成帧。
添加帧头帧尾的⽬的是为了在链路上以帧为单元传送数据。
2.差错检测: 数据链路层通过物理层把封装好的帧发送给传输媒体,但是在传输媒体中可能出现误码,也就是0变1,1变0,所以为了让接收⽅知道是否误码,需要在数据帧的尾部添加⼀个检错码,这个检错码是发送⽅根据差错检测算法和待发送数据算出来的。
接受⽅通过检错码和相应算法得知是否出现误码的过程就叫做差错检测。
3.可靠传输: 如果接收⽅发现数据出现误码,就会将数据帧丢弃。
因为是可靠传输,所以需要其他措施来确保接收⽅会重新收到被丢弃的这个帧的正确副本。
换句话说,因为误码是不能完全避免的,所以如果实现了发送⽅发送什么,接收⽅就收到什么,那么我们就称之为可靠传输!三.数据链路层的互连设备1.⽹桥和交换机的⼯作原理2.集线器(物理层设备)和交换机的区别上⾯因为是概述,所以写的⽐较简略,下⾯我们开始逐⼀深⼊总结。
⼀.封装成帧1.帧的定界符数据链路层通过物理层将构成帧的各⽐特转化成电信号,然后再发送到传输媒体,但是接收⽅的数据链路层如何从⼀串⽐特流中提取出⼀个⼀个帧呢?它是怎么清楚⼀个帧的开头和结尾的呢?其实帧头帧尾的作⽤之⼀就是帧定界,在帧头帧尾中各含⼀字节的标志字段。
值得说明的是,并不是所有的数据链路层协议都有帧定界标志,例如在以太⽹v2的mac帧中就没有帧定界标志。
物理层在这种帧前⾯添加上前导码,通过前导码来实现帧开始定界符的作⽤,⽽且规定了帧间间隔时间为96⽐特时间,所以帧结束定界符的作⽤也能实现了。