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计算机网络 数据链路层 讲解PPT课件

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数据链路层PPT课件

数据链路层PPT课件
用户使用拨号电话线接入因特网时，一 般都是使用 PPP 协议。
2021/4/8
31
用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议
已向因特网管理机构 申请到一批 IP 地址
用
接入网
户
至因特网 ISP
PPP 协议
2021/4/8
32
3.2.1 PPP 协议的特点
简单——这是首要的要求 封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址协商
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
2021/4/8
8
3.1.2 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。
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 输数据时，必须采用各种差错检测措施。
2021/4/8
17
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。
SOH
装在帧中的数据部分
EOT
帧 发送在前
2021/4/8
132. 透明传输来自出现了“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
2021/4/8

32计算机网络ppt课件(16张PPT)

32计算机网络ppt课件(16张PPT)
• 网络接口层：负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧 ，抽出IP数据报，交给IP层。
• 网络层：负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传输 层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往 信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报：首 先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头， 将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据 报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。
02
网络体系结构
OSI七层模型
物理层
提供为建立、维护和拆除物理链 路所需要的机械的、电气的、功
能的和规程的特性。
数据链路层
在物理层提供比特流服务的基础 上，建立相邻结点之间的数据链 路，通过差错控制提供数据帧在 信道上无差错的传输，并进行各
电路上的动作系列。
网络层
在网络层实体间进行逻辑连接的 建立、维持和终止，同时通过差 错控制、流量控制和拥塞控制保
• 传输层：提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供 可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组 丢失，必须重新发送。
• 应用层：向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远 程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的 接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP 协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。
集线器
集线器是一种特殊的中继器，作为网络传输介质的中央节点，它克服了介质单一通道的缺 陷。以集线器为中心的优点是当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网上 其他节点的正常工作。

计算机网络(第 6 版)课件 第三章

计算机网络(第 6 版)课件 第三章
长度都是整数字节。
31
PPP 协议的帧格式
先发送
首部
IP 数据报
尾部
FAC 7E FF 03
字节 1 1 1
协议 2
信息部分
不超过 1500 字节 PPP 帧
FCS
F 7E
2
1
PPP 有一个 2 个字节的协议字段。
当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是 IP 数据报。
若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
19
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
20
帧检验序列 FCS
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。
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。
14
用字节填充法解决透明传输的问题
Protocol)。
30
3.2.2 PPP 协议的帧格式
标志字进制的 7E 的二进制表示是 01111110）。
地址字段 A 只置为 0xFF。地址字段实际 上并不起作用。
控制字段 C 通常置为 0x03。 PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的
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

第4章---数据链路层ppt课件(全)

第4章---数据链路层ppt课件(全)
一个n位的二进制序列，它的码多项式为： Xn-1 到 X n次多项式的系数系列。
例如：110110的码多项式
循环码的定义：如果分组码中各码字中的码元 循环左移位（或右移位）所形成的码字仍然是 码组中的一个码字（除全零码外），则这种码 称为循环码。例如n长循环码中的一个码为 [C]=Cn-1Cn-2……C1C0 ，
（3）在串行通信中通常使用的三种生成多项式G （X）来产生校验码。
（4）编码特点
由于码的循环性，它的编解码的设备比 较简单。
纠错能力强，特别适合检测突发性的错 误，除了正好数据块的比特值是按除数 变化外，循环冗余校验（CRC）将检测出 所有的错误。
所以在计算机通信中得到广泛的应用。
差错控制方式
新加入的码元愈多，冗余度愈大，纠错能力欲 强，但效率越低。
分组码：将信息码分组，并为每个组附加若干 监督的编码，称为“分组码”。在分组码中， 监督码元仅监督本码组中的信息码元。
分组码一般可用符号（n,k）表示，n是码组中 的总位数，k是每组码二进制信息码元的数目。
n-k = r是监督码元的数目。
(3) 流量控制 发方发送数据的速率必须使得收方来得 及接收。当收方来不及接收时，就必须及时控制发方 发送数据的速率。这种功能称为流量控制（flow conctrol）。采用接收方的接收能力来控制发送方的发 送能力这是计算机网络流量控制中采用的一般方法。
(4) 差错控制 在计算机通信中，一般都要求有极低的 比特差错率。为此，广泛采用了编码技术，编码技术 有两大类。一类是前向纠错，也就是收方收到有差错 的数据帧时，能够自动将差错改正过来。这种方法的 开销较大，不大适合于计算机通信。另一类是差错检 测，也就是收方可以检测出收到的数据帧有差错（但 并不知道出错的确切位置）。当检测出有差错的数据 帧就立即将它丢弃，但接下去有两种选择：一种方法 是不进行任何处理（要处理也是有高层进行），另一 种方法则是由数据链路层负责重传丢弃的帧。

计算机数据链路层ppt课件

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。
22
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

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

计算机网络课件：第4章 数据链路层

计算机网络课件：第4章 数据链路层
当采用各种复用技术时，一条链路上可以有多条数据链路。 也有人将链路和数据链路，分别称之为物理链路和逻辑链 路。这两种划分方法，没有什么实质性的区别，名称不同， 意思基本一致。
2021年4月
4
数据链路层类似数字管道
•在两个对等的数据链路层之间的连线称为数 字管道，其上传输的数据单位是帧。
结点
帧
帧
结点
2021年4月
7
4.1.1 组帧(成帧技术)
帧(frame)是数据链路层的信息传输单位，由于计算 机网络的数据交换方式是分组交换，所以帧是分组在 数据链路层的具体体现，它包括按协议规定划分好的 数据部分、发送和接收站点的地址以及处理控制部分。
帧同步（定界）指接收方能从接收到的比特流中准 确地区分出一帧的开始和结束位置。
2021年4月
17
循环冗余编码
下面用一个例子来说明CRC检错方法。 （1）发送数据比特序列为110011（6比特）。 （2）生成多项式比特序列为11001（5比特，）。 （3）将发送数据比特序列乘以24，那么产生的乘积应
为1100110000。 （4）将乘积用生成多项式比特序列去除，则得到：
G(x)
2021年4月
9
4.1.1 组帧(成帧技术)
违规编码法不需要任何填充技术便能实现透 明性，但它只适用于采用冗余编码的环境。
由于字节计数法中计数字段的脆弱性和字符 填充实现上的复杂性和不兼容性，目前较普遍 使用的帧同步法是带填充位的首尾标志法和物 理层编码违例法。
2021年4月
10
4.1.2 差错控制
网络层和数据链路层之间的通信使用了标准的OSI服务 原语：请求(request)，指示(indication)，响应 (response),证实(confirm)。
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1. 封装成帧
每一种链路层协议都规定了帧的数据部 分的长度上限——最大传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit)。
帧开始
IP 数据报
帧结束
帧首部 从这里开始发送
帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
帧尾部
2. 透明传输
帧的开始和结束使用专门指明的“帧首部”和 “帧尾部”标记。
在帧首部和帧尾部之间的数据部分就不允许出 现和帧首部或帧尾部一样的比特组合，否则就 会出现帧定界的判断错误。
数据链路层协议就必须设法解决这个问题。
透明传输——数据链路层协议允许所传送的数 据可具有任意形式的比特组合。
3. 差错检测
比特在传输过程中可能会产生差错：1 可能会 变成 0 而 0 也可能变成 1。
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 MAC 层
第 3 章 数据链路层（续）
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
计算机网络简明教程
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 协议的主要特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
第 3 章 数据链路层（续）
数据链路层的简单模型 ( 续）
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
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，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”。
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。
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
结点 A
发送 帧
也就是说：“凡是接收端数据链路层接受的帧 都没有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接 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。
3.2 点对点协议 PPP
3.2.1 PPP 协议的特点
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)。
若余数为 0 则接受； 否则丢弃。
（n 位）
FCS
发送方
（n 位）
数据
00…0
除法器 得出余数
FCS （n 位）
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。
CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添 加在数据后面的冗余码。
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。
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。
3.1.2 三个基本问题
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制
用户使用拨号电话线接入因特网时，一 般都是使用 PPP 协议。
用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议
已向因特网管理机构 申请到一批 IP 地址
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
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 输数据时，必须采用各种差错检测措施。
循环冗余检验的原理
接收方
（n 位）
数据
FCS
除法器
数据
得出余数 发送在前
余数 （n 位）
3.6 高速以太网 3.6.1 几种高速以太网 3.6.2 使用高速以太网进行宽带接入
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。
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
FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。
接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验
(1) 若得出的余数 = 0，则判定这个帧没有差错， 就接受(accept)。
(2) 若余数 0，则判定此帧有差错，就丢弃。 但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪