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计算机网络(第六版)课件datalink数据链路层

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计算机网络(第六版)谢希仁版PPT课件

计算机网络(第六版)谢希仁版PPT课件
计算机网络（第 6 版）课件
电子工业出版社 2019年
谢希仁 编著
2020/3/2
目录
第一章 概述 第二章 物理层 第三章 数据链路层 第四章 网络层 第五章 运输层 第六章 应用层 第七章 网络安全 第八章 音频视频 第九章 无线网络 第十章 下一代因特网
对的数量与电话机数的平方成正比。
课件制作人：谢希仁
使用交换机
当电话机的数量增多时，就要使用交换 机来完成全网的交换任务。




交换机

课件制作人：谢希仁
“交换”的含义
在这里，“交换”(switching)的含义就是 转接——把一条电话线转接到另一条电 话线，使它们连通起来。
是指像天线上的驻波的节点，这种节点 很像竹竿上的“节”。 在网络中的 node 的标准译名是“结点” 而不是“节点”。 但数据结构的树(tree)中的 node 应当译 为“节点”。
课件制作人：谢希仁
网络与因特网
网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起。
课件制作人：谢希仁
课件制作人：谢希仁
1. 客户服务器方式
客户(client)和服务器(server)都是指通信 中所涉及的两个应用进程。
客户服务器方式所描述的是进程之间服 务和被服务的关系。
客户是服务的请求方，服务器是服务的 提供方。
课件制作人：谢希仁
运行 客户 程序
A
客户
网络边缘 网络核心
运行 服务器 程序 B
课件制作人：谢希仁
因特网的发展情况概况 （统计到 2005 年）
1980 1990 2000 2005
网络数 主机数 用户数 管理机构数

计算机网络技术-数据链路层概述PPT课件

计算机网络技术-数据链路层概述PPT课件
通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来 分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路 层连接。最后释放的是物理层的连接。
30 / 88
LCP 配置 LCP 链路 协商失败
终止
链路终止
鉴别失败
链路故障或 关闭请求
链路静止
设备之间无链路
物理层连接建立
链路建立
物理链路
LCP 配置协商
鉴别
LCP 链路
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
ESC SOH
ESC ESC
ESC SOH
EOT
经过字节填充后发送的数据
20
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)。
CPU 和 存储器
并行 通信
适配器 （网卡）
至局域网 串行通信
生成发送的数据 把帧发送到局域网 处理收到的数据 从局域网接收帧
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最初的以太网是将许多计算机都连接到一根 总线上。当初认为这样的连接方法既简单又 可靠，因为总线上没有有源器件。
匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）
匹配电阻
A 不接受
要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什 么）就必须再加上确认和重传机制。
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现在全世界使用得最多的数据链路层协议是 点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。

计算机网络(第6版)课件-数据链路层

计算机网络(第6版)课件-数据链路层

接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验


但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪 几个比特出现了差错。 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除 数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小 很小。
应当注意


仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只 能做到无差错接受(accept)。 “无差错接受”是指：“凡是接受的帧 （即不包括丢弃的帧），我们都能以非 常接近于 1 的概率认为这些帧在传输过 程中没有产生差错”。
发送数据 1101011011 余数R=1110 余数R为冗余码 实际发送端数据=11010110111110
4.接收端对收到的数据，根据冗余码求余数
原来的接受数据=1101011011 数据在传输过程中最后一个1变成0 接受数据 1101011010 冗余码=1110 将冗余码添加在接受数据后 实际接受数据=1101011010 除数p 10011 R=实际接受数据/除数p
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
帧检验序列 FCS


在数据后面添加上的冗余码称为帧检验 序列 FCS (Frame Check Sequence)。 循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS 并不等同。
物理层
物理层
物理层
物理层
3.1 使用点对点信道的数据链路层
3.1.1 数据链路和帧

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。

计算机网络CH3-6ed 数据链路层2

计算机网络CH3-6ed 数据链路层2

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接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验
(1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差 错，就接受(accept)。
(2) 若余数 R 0，则判定这个帧有差错，就丢 弃。
但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪 几个比特出现了差错。
只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除 数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小 很小。
计算机网络（第 6 版）
第 3 章 数据链路层
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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
H2
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
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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。
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2. PPP 协议不需要的功能
纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路
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3. PPP 协议的组成
1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年 和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已 成为因特网的正式标准[RFC 1661]。

计算机网络基础(第6版)PPT 第2章

计算机网络基础(第6版)PPT 第2章
TCP/IP模型共分成四层，分别是网络接口层、网络层、传输层 和应用层。
第二章 网络体系结构与协议
各层功能
1.网络接口层
TCP/IP模型中的网络接口层又称为“网络接入层”或者“网络访 问层”，具体负责选择一条物理链路，并通过该物理链路将数据从 发送端送到接收端。
网络接口层的功能包括IP地址与物理硬件地址的映射，基于不同 硬件类型的网络接口，定义了和物理介质的连接等等。
第二章 计算机网络模型
⑴ 数据报结构
第二章 计算机网络模型
⑵ 数据报的分段和重组 IP数据报可以在互联网上传输，所以它可能要跨越多个网络 。作为一种高层网络数据，IP数据报最终需要封装成帧进行传 输，在理想的情况下，每一个IP报文正好放在一个物理帧中发 送，但实际上，由于网络技术不同，网络所支持的最大帧长各 不相同，要实现这种理想的情况有些困难，需要对数据报进行 分段处理。
址以全“1”结尾。IP广播地址有两种形式：直接广播和有限广播。 ① 直接广播 如果广播地址包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，技术上称之
第二章 网络体系结构与协议
4.其他协议
⑴ 用户数据报协议(UDP) 用户数据报协议是一种无连接的传输服务，不保证数据报以正确的序列被接收， 不提供错误校验和序列编号。 ⑵ 网际控制报文协议(ICMP)
ICMP位于TCP/IP模型网络互联层的IP协议和TCP协议之间，它不提供差错 控制服务，而是仅仅报告哪一个网络是不可到达的，哪一个数据报因分配的生 存时间过期而被抛弃。 ⑶ 地址解析协议(ARP)
⑶ IP协议的主要功能 IP所在的网络层通过网络接口层与物理网络接口。在局域 网中网络接口层通常为网络接口设备驱动程序。IP协议主要 承担了在网际进行数据报无连接的传送、数据报寻址和差错 控制，向上层提供IP数据报和IP地址，并以此统一各种网络 的差异性(不同的网络其帧结构不同)。

计算机网络第3章 数据链路层ppt课件

计算机网络第3章 数据链路层ppt课件
生成方法：发送方和接收方依据一事先约定的r次生成 多项式G(x) （最高项xr和最低项的系数为1），用 G(x)去除xrK(x)得到的余式就是R(x)，即得冗余位。
3.2.3 循环冗余校验(2/3)
例如 设信息位为1010001，即 K(x)= x6+x4+1，取G(x)= x4+x2+x+1〔对应的代码为 10111），则x4 K(x)= x10+x8+x4〔对应的代码为 10100010000），那么
3.3.1 基本链路控制协议(7/7)
选择重传ARQ协议的缺点： 选择重传减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲
区空间，这在许多情况下是不够经济的。
以上三种协议各有利弊，停等ARQ协议最简单，但信 道利用率最低；选择重传ARQ协议信道利用率最高， 但它要求接收端的缓冲容量相当大；连续ARQ协议介 于两者之间。
生成过程：（假设k=4，则r取3，信息位a6a5a4a3， 冗余位a2a1a0）
（1〕构造监督关系式表
S2S1S0 000 001 010 100 011 101 110 111
错码位置 无错 a0错 a1错 a2错 a3错 a4错 a5错 a6错
3.2.4 海明码(3/4)
（2〕写出监督关系式
所以冗余位为1101，
R(x)= x3+x2+1。
T(X)=x4K(x)+R(x)=
x10+x8+x4 + x3+x2+1
对应的发送代码为：
10100011101
3.2.3 循环冗余校验(3/3)
检测方法：接收端用接收到的码字多项式除以生 成多项式G(x)，若余式不为0，则传输有差错； 否则，认为传输无差错。

计算机数据链路层ppt课件

4
3.1 数据链路层的主要功能
（1）链路管理：数据链路的建立、维持和释放。 （2）帧定界（帧同步）： 区分帧边界 （3）流量控制：收发速度匹配 （4）差错控制：保证数据正确 （5）区分控制信息和数据信息。 （6）透明传输：可以传输任意比特组合 （7）寻址：确定正确目标。
5
3.2 差错控制
差错控制：有效在检测出存在于数据中的差错并进
8
流量控制目的
流量控制只与某发送者和某接收者 之间的点到点通信量有关。它的任 务是确保一个发送者传输数据的速 率不能超过接收者所能承受的速率 。流量控制几乎总是涉及到接收者 ，接收者要向发送者送回另一端情 况如何的一些直接反馈。
9
流量控制方法
• 停止等待
– 一次发送一帧窗口
• 滑动窗口
– 一次发送若干帧 – 滑动窗口固定大小
6
检错码和纠错码
纠错码：通过某种编码纠正传输差错。 例如：海明码。
检错码：通过某种编码检查传输是否 出错。
例如：奇偶校验、CRC校验。
7
3.3 流量控制与可靠传输机制
流量控制、可靠传输与滑动窗口机制 单帧滑动窗口与停止-等待协议 多帧滑动窗口和后退N帧协议（GNB） 多帧滑动窗口与选择重传协议（SR）
在这些帧中，可能某个中间帧出现错误，而其它 的帧都是正确的。发送站可采用两种重发策略来 纠正出错的帧：一种是重发从出错帧开始的所有 帧，而不论后续的帧是否出错，这种重发策略称 为后退n帧协议；另一种是只重发出错帧，而保留 后续正确的帧，这种重发策略称为选择重发协议。
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选择重传协议（SR）
亦称选择重传 仅重传拒绝的帧 接收方接受后续帧并给予缓存 使重传最小化 接收方必须维护足够大的缓存，且必须包含将重

计算机网络(第六版)课件datalink数据链路层

在接收结点： (1) 等待。 (2) 若收到由发送结点发过来的数据帧， 则将其放入数据链路层的接收缓存。 (3) 将接收缓存中的数据帧上交主机。 (4) 向发送结点发一信息，表示数据帧已 经上交给主机。 (5) 转到(1)。
有噪音信道的停-等协议
• 收发双方都需维护各自的帧序号（sequence number）。发送端 维护的帧序号N(S)表示当前所发帧的序号，接收端维护的帧序 号N(R)表示接收端当前所期待接收的帧序号。接收端收到一个 帧后，对其序号和N(R)进行比较：
• 检错和纠错
检出传输中出现的差错；可能的话确定出错位置从 而纠正错误。
The Data Link Layer
5. 数据链路层协议的作用
路由器A 分组/包
路由器B
232 帧2
2 数据链路进程 3 路由选择进程
数据链 路协议
232 2
传输线
DL协议的作用就是使不可靠的 通信线路变得一定程度的好。
Model of Frame Transmission
– 若不等，则将其作为重复帧而丢弃； – 若相等则对其接收，经校验正确并送交网络层后，将N(R)加1（模2运算）
并放入确认帧中反馈回发送端；若校验出错，则丢弃出错的帧，保持N(R) 的值不变并放入确认帧中反馈回发送端。
• 发送端若在规定的时间内没有收到接收端的反馈确认帧（超 时），就认为数据帧丢失，在保持N(S)不变的情况下重新发送 缓冲器中的（旧）帧；若接收到确认帧后，比较确认帧中的序 号和N(S)：
data i
ACK
data i+1
接收方
发出对刚收到的 数据帧的应答
Figure 11.4
数据帧和确认帧的发送时间关系
A 数据帧的

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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interface, and link interface
M
Ht M Hn Ht M Hl Hn Ht M
application transport network
link physical
data link protocol
phys. link
network link
physical
Hl Hn Ht M frame
• 检错和纠错
检出传输中出现的差错；可能的话确定出错位置从 而纠正错误。
The Data Link Layer
5. 数据链路层协议的作用
路由器A 分组/包
路由器B
232 帧2
2 数据链路进程 3 路由选择进程
数据链 路协议
232 2
传输线
DL协议的作用就是使不可靠的 通信线路变得一定程度的好。
Model of Frame Transmission
数据 数据
送主机B 送主机B
两种情况的对比（传输均无差错）
不需要流量控制
A
B
需要流量控制
A
B
送主机 B
送主机 B
送主机 B
时
间
送主机 B
送主机 B 送主机 B
去掉第一条假设情况
去掉第一条假设，可能会出现死锁。需要引入差错控 制和超时重发机制
发送方
超时
超时
接收方
帧丢失 重发
ACK丢失 重发， 丢失重复帧
(1) 链路管理 (2) 帧定界 (3) 流量控制 (4) 差错控制 (5) 将数据和控制信息区分开 (6) 透明传输 (7) 寻址
The Data Link Layer
link layer services:
• error detection, correction • Flow Control:
使发方了解收方 的当前处理能力
The Data Link Layer
4. 差错控制
• 顺序到达 指保证所有的帧最终都按正确的发送次序到达目的。
➢确认方式
➢计时器法
✓ACK肯定确认 ✓NAK否定确认
计时器值的设定要保证一帧 到达对方并作处理后，相应 的确认帧返回。
计时结合序号才能保证每一帧的正确次序。
数据链路层的模型
主机A
传输层协议
主机A
数据链路层协议
数据链路层协议
结点1
结点1
结点1
数据虚通路
数据虚通路
数据实通路
数据实通路
数据链路/逻辑链路 = （物理）链路 + 通信规程
数据链路层提供的 物理层提供的点到 数据链路层协议
数字信道
点物理线路段
Link Layer: setting the context
– 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。
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。
数据链路层的主要功能
数据链路层
• 链路(link)是一条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。
– 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。
2. 成帧
• 字符填充的首尾定界法 • 位填充的首尾定界法
同步字符法 填充技术
标志法
The Data Link Layer
2. 成帧
• 物理层编码违例法
“0”
“1” 违例
或
➢用计数值确定帧尾 ➢检查帧定界符是否出现在应该出现的地方 ➢计算校验和
• 综合法
The Data Link Layer
3. 流量控制
adapter card
The Data Link Layer
1. 向网络层提供的服务
AL
主机A
TL NL DL PL
➢无确认的无连接服务 ➢有确认的无连接服务 ➢面向连接的服务
帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧
主机B
AL
TL NL DL PL
The Data Link Layer
• 涉及的问题
Data Link Layer Issues
A
B
point-to-point: link
Edge-to-edge
End - to - end
Hale Waihona Puke Link Layer: Implementation
• implemented in “adapter”
– e.g., PCMCIA card, Ethernet card – typically includes: RAM, DSP chips, host bus
理想传输模型
最理想的情况基于两条基本假设: 1 传输的数据不会出差错,也不会丢失. 2 不管发送方以多快的速率发送数据, 收方总来得及收下.
t2
A
B
t1
数据 数据 数据 时 间 数据
送主机B 送主机B 送主机B
去掉第二条假设情况
去掉第二条假设，需引入流量控制
A
B
用来确保发送 实体发出的数 据不会覆盖接 收实体已收数 据的一种技术
网络层实体控制从数据链路层接收数据的速率，据此， 数据链路层要控制从同等实体接收PDU的速率。
• 流量控制
限制发送方发 送速度的一种 机制。使发送 速率不能超过 接收方能处理 的速率。
• 流量控制的特点
➢流量控制必须是动态的
流量速度不仅与发方 速度相关而且与网络 的当前拥挤程度有关
➢必须有某种反馈机制
– pacing between sender and receivers
• multiple access protocols and LANs • link layer addressing • specific link layer technologies:
– Ethernet – hubs, bridges, switches – PPP – IEEE 802.11 LANs
2. 成帧
➢将上层(网络层)交下来的数据包按照所采用协议决 定的格式，封装成一定形式的帧；
➢考虑接收双方的同步问题（即定界）； ➢计算帧的校验和并放入帧中一起传送给接收方；
• 协议数据单元
指明帧 的开始 和结束
帧：在数据链路上交换数据的单位。
标志
字段
地址字段 控制字段 正文字段 校验字段
The Data Link Layer
Automatic Repeat reQuest
Main methods: • Stop wait • Go back N