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CH3-5ed 数据链路层04PPT课件

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计算机网络CH3-5ed数据链路层

计算机网络CH3-5ed数据链路层

认证与加密
PPP协议支持PAP（Password Authentication Protocol）和CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol）等认证机制，以及DES（Data Encryption Standard）等加密算法。
点对点协议PPP的分析
流量控制概述
发送方在发送完一个数据帧后，等待接收方的确认，再发送下一个数据帧。如果一段时间内没有收到确认，发送方会重发数据帧。
停止-等待协议
通过动态调整发送窗口大小来控制发送数据的数量。接收方根据窗口大小和已接收到的数据帧来决定是否继续接收数据。
滑动窗口协议
流量控制
差错控制概述
01
差错控制是为了检测和纠正数据传输过程中可能出现的错误而采取的一系列措施。
RARP协议在网络设备启动时用于获取IP地址，以便能够接入网络并进行通信。
RARP协议通常用于无盘工作站或某些网络设备上，通过发送RARP请求来请求分配一个IP地址。RARP服务器会根据请求中的MAC地址返回相应的IP地址。
03
数据链路层的设备
网卡是计算机与网络连接的硬件设备，负责将计算机连接到网络，实现数据传输。
网卡概述
网卡的主要功能包括接收和发送数据、处理数据链路层协议以及与网络接口卡驱动程序进行交互。
网卡功能
根据不同的网络技术和应用场景，网卡有多种类型，如以太网卡、无线网卡、光纤网卡等。
网卡类型
网卡的性能指标包括传输速率、传输距离、接口类型等，这些指标直接影响计算机的网络性能。
网卡性能
网卡
网桥特点
网桥具有透明性，即在网络中增加网桥不会改变原有的网络结构和协议。同时，网桥还可以实现数据链路层的过滤和分段等功能。
数据链路层-PPT课件 166页PPT

数据链路层-PPT课件 166页PPT


间接交付
间接交付
C
间接交付
直接交付
直接交付 B
直接交付不需要使用路由器 但间接交付就必须使用路由器
Typical Router
3——网络层 2——数据链路层 1——物理层
路由选择处理机
路由选择协议 路由表
路由 选择
… …
输入端口 123
输入端口 123
分组处理 转发表
交换结构
输出端口 321
输出端口 321
-Know about the topology of the communication subnet ;
-Take care to choose routes, and -Deal with data exchange between different networks.
Hale Waihona Puke 5.1 Network Layer Design Issues
1. router memory space and bandwidth: VC allow packets to contain circuit numbers instead of full destination addresses. It saves bandwidth. The price paid is the table space within the routers.
Service Comparison of Virtual-Circuit and Datagram
Subnets
Store-and-Forward Packet Switching
fig 5-1
The environment of the network layer protocols.
CH3-5ed数据链路层PPT课件

CH3-5ed数据链路层PPT课件


循环冗余检验的原理
在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循 环冗余检验 CRC 的检错技术。
在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。
假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检 测用的 n 位冗余码一起发送。
冗余码的计算
用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算 ，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。
得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的 长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少1 位， 即 R 是 n 位。 （模2运算：P68注解1）
冗余码的计算举例
现在 k = 6, M = 101001。 设 n = 3, 除数 P = 1101， 被除数是 2nM = 101001000。 模 2 运算的结果是：商 Q = 110101，
2
第 3 章 数据链路层(主要内容）
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.2 点对点协议 PPP 3.3 使用广播信道的数据链路层 3.4 使用广播信道的以太网 3.5 扩展的以太网 3.6 高速以太网 3.7 其他类型的高速局域网接口
数据链路层
数据链路层使用的信道主要有以下两种类 型：
点对点信道。这种信道使用一对一的点 对点通信方式。
首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。
帧开始
IP 数据报
帧结束
开始 发送 帧首部
帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
帧尾部
用控制字符进行帧定界的方法举例
帧开始符
帧结束符
SOH
装在帧中的数据部分
EOT
帧 发送在前
计算机网络CH3链路层ppt课件

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计
第三章 数据链路层
算
– 例：卫星信道传输速率50kbps，往返传输延迟 500ms，若传1000bit的帧，若使用停等协议，则
机 传输一个帧所需时间为：
网 –发送时间 + 数据传输延迟 + 确认传输延迟〔确 络 认帧很短，可忽略发送时间）= 1000bit / 50kbps
与 + 250ms + 250ms = 520ms
与 对表示1/0，高-高/低-低电平对不表示数据，
应 可以用来做定界符。
用
留意：在很多数据链路协议中，使用字符计 数法和一种其它方法的组合。
计 算 三、 差错控制
第三章 数据链路层
机 一般方法：接收方给发送方一个反馈〔呼应）。
网 出错情况 络 与 帧〔包括发送帧和响应帧〕出错；
应 帧〔包括发送帧和响应帧〕丧失
计
第三章 数据链路层
算 • 四个多项式已成为国际标准
机 • CRC-12
= x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1
网 • CRC-16
= x16 + x15 + x2 + 1
络 • CRC-CCITT
= x16 + x12 + x5 + 1
与 • CRC-32
应 • 硬件实现CRC校验
用 DLE STX M y
n ame
is
J o n e DLEETX
10 02 4D 79 20 6E 61 6D 65 20 69 73 20 4A 6F 6E 65 10 03
接收方一旦丢失了帧信息，只要查找DLE STX就可重新 确定帧边界
计算机第06次CH3-5ed数据链路层

计算机第06次CH3-5ed数据链路层


17
数据链路层
数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上 无差错地传送以帧为单位的数据。
数据链路层最基本的服务是将源端网络层来的数 据可靠的传输到相邻节点的目标端的网络层。
数据链路层的功能： 如何将数据组合成数据块（在数据链路层中将这 种数据块称为帧，帧是数据链路层的传送单位）； 如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理 传输差错，如何调节发送速率使之与接收方匹配；
主机 1 AP1 5 4 3 2 1
计算机学院
运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层
H5 应 用 程 序 数 据
H4 H5 应 用 程 序 数 据
主机 2 AP2 5
4 3 2 1
整理ppt
15
数据传输过程：主机1向主机2发送数据
主机 1 AP1 5 4 3 2 1
计算机学院
应用程序数据
计算机学院
整理ppt
2
课程回顾
2、几种接入方式 ① PSTN拨号接入 ② ISDN接入 ③ DDN接入 ④ xDSL接入 ⑤ VDSL: 更高速的宽带接入 ⑥ Cable Modem接入 ⑦ LAN接入 ⑧ 光纤接入网 ⑨ PLC电力线通信
计算机学院
整理ppt
3
课程回顾
3、T1速率和E1速率 4、物理层包括的内容 ① 掌握物理层的四个特性； ② 掌握消息、数据、信号以及模拟和数字的概念； ③ 理解并掌握码元的概念； ④ 从通信的双方信息交互的方式看，有三种基本方
4 3 2 1
计算机学院
整理ppt
13
数据传输过程：主机1向主机2发送数据
主机 1 AP1 5 4 3 2 1
网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层
第4章数据链路层基础与应用PPT课件

第4章数据链路层基础与应用PPT课件


2020/11/15
第4章 数据链路层基础与应用
7
4.2 差错控制技术
（1）检错法
① 检错法与检错码。 ②检错法的特点：通过“检错码”检错，通过“重传机制”纠正差错。
（2）纠错法（又称为正向纠错法）
① 纠错法与纠错码。 ② 纠错法的特点：使用纠大量的“附加位”。 ③ 适用场合适用于：第一，没有反向信道，无法发回ACK或NAK信息的 场合。第二，线路传输时间长，要求重发不经济的场合。
6
4.2 差错控制技术
1. 什么是差错？
收到的数据与原来发送的数据不一致的现象称为“传 输差错”。
2. 差错的分类与差错出现的可能原因
（1）热噪声差错:是由传输介质的内部因素引起的差 错。 （2）冲击噪声差错：是由外部因素引起的差错。
3. 无差错传输通常采用的两种控制技术
在差错控制技术中，通常包括“差错的检查”和“差 错的纠正”两个主要内容。
第4章 数据链路层基础与应用
4
4.1 数据链路层的基本概念
（3）数据链路层的协议：IEEE 802、ATM、帧中继等。
5. 数据链路层的设备与部件
最常见的产品有网卡、网桥和第2层交换机。
2020/11/15
第4章 数据链路层基础与应用
5
4.2 差错控制技术
2020/11/15
第4章 数据链路层基础与应用
2. 数据链路层使用的两种通信信道类型
位于OSI模型或TCP/IP模型的低层。在应用中，会遇到两种信 道类型：广播通信信道和点-点通信信道；使用不同信道的网 络，数据链路层的处理就会不同。
（1）广播式的通信信道
① 确定使用广播信道的通信对象； ② 解决多结点争用公用通信信道的问题。
《数据链路层》PPT课件

《数据链路层》PPT课件

TELNET, FTP, SMTP 等)
运输层(TCP 或 UDP)
网络层 IP
数据链路层
物理层
应用层 (各种应用层协议如
TELNET, FTP, SMTP 等)
运输层(TCP 或 UDP)
网际层 IP
网络接口层
The network layer is the lowest layer that deals with end-to-end transmission. It must:
Services Provided to the Transport Layer
The network services to the transport layer goals:
– The services should be independent of the router technology. – The transport layer should be shielded from the routers present. – The uniform addresses plan across LANs and WANs.
网络互连使用路由器
当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网 络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这 仍然是一个网络。
网关由于比较复杂，目前使用得较少。 互联网都是指用路由器进行互连的网络。 由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网 络层使用的路由器称为网关。
直接交付和间接交付
A
4. quality of service and avoiding congestion: VCs have some advantages when the connection is established. With a datagram subnet, congestion avoidance is more difficult.
《数据链路层》PPT课件

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7
16 62
PRE SFD DA SA LEN
46到1500字节
4
DATA
CRC
LLC 帧
以太网的帧是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为 可以被数据链路层识别的数据帧（成帧）。虽然帧头和帧尾所用的字节数 是固定不变的，但依被封装的数据包大小的不同，以太网的长度也在变化， 其范围是64～1518字节（不算8字节的前导字），由以下几个部分组成：
帧开始符
帧结束符
SOH
装在帧中的数据部分
帧 出现了“EOT”
完整的帧 数据部分
SOH
EOT
EOT EOT
被接收端误认为是一个帧
被接收端当作无效帧而丢弃
第三章 数据链路层
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一 个转义字符“ESC”（其十六进制编码是 1B）。 字节填充（byte stuffing）/字符填充（character stuffing）：接收端的 数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。 当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。
第三章 数据链路层
局域网是一种互联各种设备的通信网络，并在这些设备间提供信息交换的途 径。 局域网同其它数据网络的主要区别： ■覆盖范围 通常的范围是一座/一组大楼，或一个园区。按地理范围的不同，技术解决方 案也随之不同。 ■所有权和控制权 通常局域网由互联设备的组织所拥有。因此，局域网是由用户投资建设并管 理维护的。 ■速率和成本的差别 一方面，局域网内部数据的速率通常高于城域网或广域网；另一方面，局域 网用户获得和使用某速率的成本远低于城域网/广域网。
CH35ed数据链路层.ppt

CH35ed数据链路层.ppt

计算机网络（第 5 版）
第 3 章 数据链路层
课件制作人：谢晓巍
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题
3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
课件制作人：谢晓巍
循环冗余检验的原理说明
110101 ← Q (商) P (除数) → 1101 101001000 ← 2nM (被除数)
1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110 0000 1100 1101 001 ← R (余数)，作为 FCS
课件制作人：谢晓巍
3.1.2 三个基本问题
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制
课件制作人：谢晓巍
1. 封装成帧
封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别 添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定 帧的界限。
首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。
帧开始
IP 数据报
帧结束
开始 发送 帧首部
3.5 扩展的以太网 3.5.1 在物理层扩展以太网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网
3.6 高速以太网 3.6.1 100BASE-T 以太网 3.6.2 吉比特以太网 3.6.3 10 吉比特以太网 3.6.4 使用高速以太网进行宽带接入
3.7 其他类型的高速局域网接口
课件制作人：谢晓巍
数据链路层
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3
计算机网络第4章数据链路层PPT课件

计算机网络第4章数据链路层PPT课件


编辑版pppt
21
面向字符型数据链路层协议实例——BSC
§4.3 面向字符型数据链路层协议 实例——BSC
§4.3.1 数据链路层协议的分类
数据链路层协议
点-点线路
类型
面向字符型 面向比特型
广播线路
子层
逻辑链路子层
逻辑链路子层
编辑版pppt
IBM BSC
ISO BM
IBM SDLC
ANSI ADLC ISO HDLC
IEEE 802.2
IEEE 802.3
IEEE 802.4
IEEE 802.5
22
面向字符型数据链路层协议实例——BSC
§4.3.2 面向字符型协议实例——BSC
1、控制字符

SOH（start of heading）
STX（start of text）
ETX（end of text）
EOT（end of transmission）
ENQ（enquire）
ACK（acknowledge）
NAK（negative acknowledge）
DLE（data link escape）
SYN（synchrous）
ETB（end of transmission block）
编辑版pppt
23
面向字符型数据链路层协议实例——BSC
2、数据报文格式
SYN SYN SOH 报头 STX
正文
ETB/ET X
BCC
同步字符
用户定义
正文字段
校验字段
报文开始
报头结束 正文开始
分组结束 /报文结束
编辑版pppt
24
面向字符型数据链路层协议实例——BSC
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主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3
主机 H2
局域网
H1
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
仅从数据链路层观察帧的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
R3 网络层 链路层 物理层
H2
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现 这些协议的硬件和软件。
一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层 的功能。
课件制作人：谢希仁
数据链路层传送的是帧
网络层
数据 链路层
结点 A
IP 数据报 装入
帧
物理层
1010… …0110
结点 B IP 数据报
取出 帧
1010… …0110
数据 链路层
输数据时，必须采用各种差错检测措施。
课件制作人：谢希仁
循环冗余检验的原理
在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循 环冗余检验 CRC 的检错技术。
在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。
假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检 测用的 n 位冗余码一起发送。
第 3 章 数据链路层（续）
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层 3.3.2 CSMA/CD 协议
3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的信道利用率 3.4.3 以太网的 MAC 层
课件制作人：谢希仁
第 3 章 数据链路层（续）
数据链路层使用的信道主要有以下两种类 型：
点对点信道。这种信道使用一对一的点 对点通信方式。
广播信道。这种信道使用一对多的广播 通信方式，因此过程比较复杂。广播信 道上连接的主机很多，因此必须使用专 用的共享信道协议来协调这些主机的数 据发
课件制作人：谢希仁
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3
主机 H2
局域网
H1
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
从层次上来看数据的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
R3 网络层 链路层 物理层
H2
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
课件制作人：谢希仁
数据链路层的简单模型 ( 续）
如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字 符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的 两个转义字符时，就删除其中前面的一个。
课件制作人：谢希仁
用字节填充法解决透明传输的问题
帧开始符
SOH
EOT
原始数据
SOH
ESC
帧结束符
SOH
EOT
字节填充
字节填充
字节填充
字节填充
SOH
发送 在前
ESC EOT
结点 A
发送 帧
链路 (a)
链路 (b)
接收 帧
结点 B
数据链路层像个数字管道
常常在两个对等的数据链路层之间画出 一个数字管道，而在这条数字管道上传 输的数据单位是帧。
结点
帧
帧
结点
早期的数据通信协议曾叫作通信规程 (procedure)。因此在数据链路层，规程 和协议是同义语。
课件制作人：谢希仁
3.1.2 三个基本问题
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制
课件制作人：谢希仁
1. 封装成帧
封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别 添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定 帧的界限。
首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。
帧开始
IP 数据报
帧结束
开始 发送 帧首部
3.5 扩展的以太网 3.5.1 在物理层扩展以太网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网
3.6 高速以太网 3.6.1 100BASE-T 以太网 3.6.2 吉比特以太网 3.6.3 10 吉比特以太网 3.6.4 使用高速以太网进行宽带接入
3.7 其他类型的高速局域网接口
课件制作人：谢希仁
数据链路层
课件制作人：谢希仁
3.1 使用点对点信道的数据链路层
3.1.1 数据链路和帧
链路(link)是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。
一条链路只是一条通路的一个组成部分。
数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须 有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。
计算机网络（第 5 版）
第 3 章 数据链路层
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题
3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
课件制作人：谢希仁
ESC SOH
ESC ESC
ESC SOH
EOT
经过字节填充后发送的数据
课件制作人：谢希仁
3. 差错检测
在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会 变成 0 而 0 也可能变成 1。
在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特 总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。
误码率与信噪比有很大的关系。 为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传
解决透明传输问题
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符 “SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符 “ESC”(其十六进制编码是 1B)。
字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)——接收端的数据链路层在将数据送往网 络层之前删除插入的转义字符。
课件制作人：谢希仁
冗余码的计算
用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算， 这相当于在 M 后面添加 n 个 0。
得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的 长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少1 位， 即 R 是 n 位。
帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
帧尾部
课件制作人：谢希仁
用控制字符进行帧定界的方法举例
帧开始符
帧结束符
SOH
装在帧中的数据部分
EOT
帧 发送在前
课件பைடு நூலகம்作人：谢希仁
2. 透明传输
出现了“EOT” 完整的帧
发送
数据部分
在前
SOH
EOT
EOT
被接收端 误认为是一个帧
被接收端当作无效帧而丢弃
课件制作人：谢希仁