CH3-06+数据链路层

数据链路层名词解释
数据链路层是OSI模型中的第二层，它负责在物理层提供的物
理连接上传输数据。

数据链路层的主要任务包括两个方面，一是提
供可靠的数据传输，二是进行数据的差错检测和纠正。

在数据链路层中，数据被划分为帧（frame），每一帧包含了数
据以及必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错检测码等。

这些控制信息帮助确保数据的可靠传输和接收。

数据链路层还负责
管理物理介质的访问，以便多个设备能够共享同一物理链路。

数据链路层的协议有很多，比较常见的包括以太网（Ethernet）、无线局域网（Wi-Fi）、点对点协议（PPP）等。

每
种协议都有自己的规范和特点，但它们都致力于在物理层提供的传
输介质上实现可靠的数据传输。

总的来说，数据链路层在网络通信中扮演着至关重要的角色，
它通过帧的方式将数据从一个设备传输到另一个设备，并且在传输
过程中保证数据的完整性和可靠性。

这种以太网采用星形拓扑，在星形的中心 则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做 集线器(hub)
课件制作人：谢希仁
使用集线器的双绞线以太网
站点
集线器
RJ-45 插头
两对双绞线
课件制作人：谢希仁
集线器的一些特点
集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线 的工作，因此整个系统仍然像一个传统的 以太网那样运行。
当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的 信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。
当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的 门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在 发送数据，表明产生了碰撞。
所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检 测”也称为“冲突检测”。
课件制作人：谢希仁
检测到碰撞后
在发生碰撞时，总线上传输的信号产生 了严重的失真，无法从中恢复出有用的 信息来。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检 测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果 有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。
总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监听” 就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送 的数据信号。
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碰撞检测
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道 上的信号电压大小。
3.3 使用广播信道的以太网 3.3.1 使用集线器的星形拓扑 3.3.2 以太网的 MAC 层
3.4 扩展的以太网 3.4.1 在物理层扩展以太网 3.4.2 在数据链路层扩展以太网
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第 3 章 数据链路层（续）
3.5 虚拟局域网 3.5.1 虚拟局域网基础 3.5.2 VLAN Trunk 3.5.3 VTP 3.5.4 STP
帧开始
IP 数据报

1010… …0110
结点 B IP 数据报
取出 帧
1010… …0110
数据 链路层
结点 A
发送 帧
链路 (a)
链路 (b)
接收 帧
结点 B
数据链路层的主要功能
(1) 链路管理 (2) 帧定界 (3) 流量控制 (4) 差错控制 (5) HDLC (6) PPP
3.0 链路管理*
（1）工作站类型
4、编码违例法
采用违反编码规律的策略来标志帧的 边界。优点：无须填充。
如 Manchester 编码中 表示 0， 表示1；而 、 则是违法编码。
[实例] 802.5令牌环的幀采用了差分 Manchester编码，其幀头幀尾的定界符SD、 ED即使用编码违例法。
3.3 差错控制
目的： 保证所有的幀按顺序、正确送到 目的主机
1、字节计数法
方法：
①每帧以帧同步标志字节开始，后面紧跟幀长计数器； ②接收方收到幀，知道幀的长度，每接收一个数据字节，
计数减1，直到为0，便是幀尾，幀后跟校验信息。
缺点：
如果帧的长度域出错，则同步信息完全丢失，必须重新 开始建立同步。
帧同步 帧长度 字节1 字节2 … 字节n 校验
2、使用字符填充的首尾定界符法
①主站(Primary Station)：负责链路控制，包括对次站的控 制、恢复链路差错，它发出的帧为命令帧。
②次站(Secondary Station)：受主站控制的站，它完成主 站所命令的工作，返回响应帧。
③复合站(Combined Station)：既有主站功能，又有次站功 能。可发出命令帧和响应帧。
方法：
① 面向字符的通信协议，以特定的ASCII字符序列表示 帧首、帧尾及控制字段；

数据链路层（1）数据链路层基本概念⼀、数据链路层基本概念 1.1 结点：数据链路层上的结点主要是主机和路由器。

由物理线路联接起来的两个结点，⼜叫相邻结点。

1.2 链路：⽹络中两个结点之间的物理通道，链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。

分为有线链路、⽆线链路。

1.3 数据链路：两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。

1.4 帧：链路层的协议数据单元，作⽤是封装⽹络层数据报。

数据链路层的作⽤是负责通过⼀条链路从⼀个结点向另⼀个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报。

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⽹络层。

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。

⼆、数据链路层具备的基本功能 （1）为⽹络层提供服务 数据链路层向⽹络层提供三种基本功能：1、⽆确认⽆连接服务，2、有确认⽆连接服务，3、有确认⾯向连接服务。

⽆确认⽆连接服务：通常⽤于实时服务，或误码率⽐较低的通信信道。

源主机在发送数据时没有事先与⽬标主机建⽴链接，⽽且⽬的主机在收到数据时，也不需要发送确认数据，如果帧丢失，数据链路层也不负责重发，⽽直接交由上层处理。

有确认⽆连接服务：源主机在发送数据时没有事先与⽬标主机建⽴链接，但⽬的主机在收到数据时，必须发送确认数据帧，如果源主机在规定时间内没有收到确认数据，则源主机则重发⼀次数据。

这就可以提搞链路上的可靠性，⼀般⽤于⽆线传输。

有确认⾯向链接服务：源主机在发送数据时事先与⽬标主机建⽴链接，同时⽬的主机在收到数据时，必须发送确认数据帧。

（2）链接管理，即连接的建⽴、维持、释放（⽤于⾯向连接的服务）。

（3）组帧。

（4）流量控制，限制发送⽅的发送速度。

（5）差错控制，差错控制主要有帧错或是位错。