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数据链路层ppt

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数据链路层知识概述(ppt 83页)

数据链路层知识概述(ppt 83页)
( m + r + 1) < 2r， 给定m的情况下，这个条件给出了用于纠正单 个错误所需要的校验位数目的下界 例如m = 10，r > 4
23
检错码
纠错码代价很大（计算量和带宽），因此用在无线 通信较为合适，但是在铜线或者光缆，错误检测和 重传机制往往更加有效。
例如，若误码是独立的，误码率为10-6。则对于 1000bit的数据块，需要10个校验位纠正1个单bit错 误，1Mbit的需要10Kbit，显然如果仅仅检测错误 ，每个数据块1个奇偶位就足够了，每一千个数据块 额外传输一个块，因此开销小，利用检错/重传机制 ，则1Mbit只需2001位，相比之下，海明码需要 10000位。 最广泛使用的检错码是多项式编码，也称CRC。
28
Cyclic Redundancy Check
通常用到的3种CRC生成多项式：
CRC-16 = x16+x15+x2+1 (used in HDLC) CRC-CCITT = x16+x12+x5+1 CRC-32 = x32+x26+x23+ x22+x16+x12+
x11+x10+x8+ x7+x5+x4+ x2+x1+1(used in Ethernet)
尽管复杂，可以用硬件构造出来
29
3.3 基本数据链路协议
一个无限制的单工协议 一个单工的停—等协议 有噪声信道的单工协议
30
基本数据链路协议
几个假设： • 物理层、数据链路层和网络层都是独立
的进程，它们通过报文来相互通信。 • 可靠的、面向连接的服务 • 机器不会崩溃

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.

计算机网络教学资料-第4章数据链路层.ppt

计算机网络教学资料-第4章数据链路层.ppt
▪ 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。
6
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。
❖ 采用复用技术，一条物理链路可以构成多条数 据链路
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。
在数据通信和计算机网络中，几乎都采用ARQ差错控制 技术。在采用无线电信道的通信系统中，由于信道误 码率较高，大多采用HEC方式的差错控制技术。
18
18
4.反馈检验 反馈校验方式又称回程校验。
接收端把收到的数据序列原封不动地转发回发送端，发端 将原发送的数据序列与返送回的数据序列比较。如果发现错 误，则发送端进行重发，直到发端没有发现错误为止。
优点：不需要反馈信道，也不存在由于反复重发而延误时间 ，实时性好。
缺点：附加的监督码较多，传输效率低，纠错设备比检错设 备复杂。
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2.差错控制的方式
3、混合纠错 它是反馈纠错和前向纠错两种方式的结合。发送 端的码字不仅有检错能力，而且还具有一定的纠 错能力。接收端收到码字后，译码器首先检验错 误情况，如果在码的纠错能力以内，则自动纠错 ；如果超过了码的纠错能力，接收端通过反馈信 道命令发送端重发来纠正错误。
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4.2 三个基本问题
(1) 帧定界 (2) 透明传输 (3) 差错控制
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4.2.1 帧定界
❖ 帧定界(framing)就是确定帧的界限。
帧开始 帧首部
从这里开始发送
IP 数据报 帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
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帧结束 帧尾部

数据链路层PPT课件

数据链路层PPT课件

3.2 点对点协议 PPP—4帧格式
先发送
首部
FAC 7E FF 03
字节 1 1 1
协议 2
IP 数据报
信息部分 不超过 1500 字节 PPP 帧
尾部
FCS
F 7E
2
1
3.2 点对点协议 PPP—4帧格式
当 PPP 用在同步传输链路时 ，采用比特填充。
在发送端，只要发现有 5 个 连续 1，则立即填入一个 0 。接收端对帧中的比特流进 行扫描。每当发现 5 个连续 1时，就把这 5 个连续 1 后 的一个 0 删除，
1. 进行串行/并行转换 2. 对数据进行缓存 3. 在计算机的操作系统安装设备驱动程序 4. 实现以太网协议
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3.3 使用广播信道的数据链路层—概述
IP 地址
计算机
硬件地址
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
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制 (4)最大传送单元 (5)网络层地址协商
1. PPP 协议不需满足的需求 (1) 纠错
(2) 流量控制
3.2 点对点协议 PPP—3组成部分
PPP 协议有三个组成部分 1. 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法 2. 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol) 3. 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)
3.2 点对点协议 PPP—1应用范围
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)。

《CAN数据链路层》课件

《CAN数据链路层》课件
《CAN数据链路层》PPT课 件
目录
• CAN数据链路层简介 • CAN数据链路层协议规范 • CAN数据链路层硬件实现 • CAN数据链路层软件实现 • CAN数据链路层应用实例 • 总结与展望
01
CAN数据链路层简介
定义与功能
定义
CAN数据链路层是控制器局域网（ CAN）协议中的一部分，负责数据在 节点间的传输。
03
CAN数据链路层硬件实现
CAN控制器芯片选择
1 2
控制器芯片类型
选择适合的CAN控制器芯片，如独立的CAN控 制器芯片或集成在微控制器上的CAN控制器模块 。
性能要求
根据实际需求，考虑控制器的速率、内存大小、 功耗等性能参数。
3
兼容性
确保选择的控制器芯片与CAN协议标准兼容，并 能够与其他CAN设备进行互操作。
01
总线拓扑类型
了解常见的总线拓扑结构，如星 型、树型或网状结构，并根据实 际应用选择合适的拓扑结构。
02
总线长度与节点数 量
根据总线的长度和节点数量，考 虑信号的衰减和反射，以及可能 的总线竞争情况。
03
故障隔离与容错
了解如何在总线拓扑中实现故障 隔离和容错，以确保网络的可靠 性和稳定性。
04
CAN数据链路层软件实现
பைடு நூலகம்
评价
CAN数据链路层作为汽车电子领域中的重 要通信协议，具有高可靠性、实时性和灵活 性等优点，被广泛应用于汽车控制系统和传 感器网络中。
展望
随着智能网联汽车技术的不断发展，CAN 数据链路层在未来将面临更高的性能和安全 要求。未来发展方向包括优化协议性能、提
高通信安全性和扩展应用范围等。
未来研究方向与挑战

第4章数据链路层-PPT精选

第4章数据链路层-PPT精选

DISC断开命令
用在逻辑上结束以前所建立的操作方式。
FRMR帧拒收应答
用来标明所收到的命令帧或应答帧存在 错误，而且在一定程度上重发同一帧也 不能得到恢复。
例如：
– 所接受到的控制字段非法或不能实现
– 所接受帧（附有信息字段）的信息超过了已 确定的最大长度。
– 所接受的N（R）不是指已被发送和确认的I 帧，就是指并未被发送的I帧和不适等待发 送的一个顺序好的I帧。
B方 S=2 R=3 P=1
F A 3120 … FCS F S=3 R=4
F A 4030 … FCS F
F B DISC,P FCS F
F B UA,F FCS F
Send(data_s)
发送数据帧
Call time_out()
启动超时计数器
data_r=receive()
接收数据帧
判断数据帧
yes (data_r=null) and (time_out()=0)
否为空
并且
yes
no
超时计数是否还未溢出
(data_r=ACK)
判断是否
vs=vs+1
no
收到确认信息
RR----接收准备好
初始好 不忙 以前正确 对方是否也好？
RNR----接收未准备好
用于流量控制 忙
REJ----拒绝帧
用于差错控制
– 编号不正确时，要求重发
用于忙状态解除
无编号帧 U
用于链路的建立、拆除及多种控制功能
32位 8位 8位 8位 16位 8位 FLAGAddressControl FCS FLAG
数据链路控制规程举例
局域网内常用的链路层规程

第5讲数据链路层-PPT精品

第5讲数据链路层-PPT精品

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
河海大学电子信息工程系
4
4.2 数据链路层需要解决的问题
1）为网络层提供服务 2）成帧（framing） 3）差错控制（error control） 4）流量控制（flow control）
河海大学电子信息工程系
26
纠错码的能力（1）
•纠错码的能力 •Hamming距离为2d+1的纠错编码，只能纠正 d位数据错误。 •判断：出现d位错误的概率大于d+1位错误。
•纠错码的功能 •在接收方发现并纠正差错数据帧。
纠错码的能力（2）
例：
Hamming距离=5的4个有效码字
0000000000, 0000011111, 1111100000, 1111111111
数据位 检验位
1 0 0 1 1 01 1 1 11011 1111
010001000
传输差错
传输差错
传输差错
只能检测奇数位数据错误。
河海大学电子信息工程系
25
检错码的能力（2）
检错码的能力
Hamming距离为d+1的检错编码，只能检测出 d位数据错误。
检错码的功能
通过检验位判断接收的数据帧是否出错。
问题
控制字符的数值错误造成发送与接收不同步
河海大学电子信息工程系
12
字符流举例
帧头：说明帧的字符数
待发送数据 5 1 2 3 4 5 0 1 2 3 8 0 1 2 3 4 5 6 5 0 1 2 3

《数据链路层》PPT课件

《数据链路层》PPT课件

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。

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。
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本节驱动问题
为什么在物理层之上要有数据链路层？ 什么样的结点属于相邻结点？
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
Chapter Four
数据链路层
本章教学提要
教学目标：
➢理解数据链路层的功能与作用； ➢了解常用的成帧方式； ➢理解差错控制的作用和原理； ➢理解流量控制的作用和原理； ➢了解HDLC协议的工作过程； ➢理解数据链路层设备与组件的作用与特性。
教学难点：差错控制，滑动窗口协议
Section One 数据链路层概述
本节驱动问题
“帧”有什么作用？ 帧通常包括哪几部分？ 为什么要进行“成帧”和“拆帧”？ 如何区分不同的帧？
帧(Frame)
为了实现诸如差错控制、物理寻址和流量控制等 功能，数据链路层首先要使自己所看到的数据是 有意义的
除了要传送的用户数据外，还要提供关于寻 址、差错控制和流量控制等所必需的控制信息， 而不再是物理层的原始比特流。 为此，数据链路层采用了被称为帧(frame)的协 议数据单元作为该层的数据传送逻辑单元。
帧校验 帧的结束 FCS
物理链路-原始比特流
成帧与拆帧：数据链路层的封装与拆封
成帧与拆帧
在发送方，数据链路层从网络层获得分组（ Packet)后，要加上必要的帧头与帧尾后传送给 物理层，并通过物理层传送到接收方的数据链路 层。
这种加上帧头与帧尾的过程就称为成帧 (Framing)。
在接收方，数据链路层则必须去掉发送端数据链 路层所加的帧头和帧尾部分，从中分离出网络层 所需的分组.
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
为什么需要数据链路层？
DTE
DCE
DCE
DCE
DTE
数据在物理传输过程可能损坏，尽管物理层采取了必要的措施 来减少信号传输过程中的噪声。
收发双方的接收和发送速率不匹配，会产生数据溢出，从而引 发数据丢失。
物理层只关心原始比特流的传送，不考虑也不可能考虑所传输 信号的意义和信息的结构，从而物理层不可能识别或判断数据 在传输过程中是否出现了损坏或丢失，更谈不上采取相应的方 法进行补救。
也就是说，只有物理层的功能是不够的。
数据链路层的功能
数据链路层是为了克服物理层的物理传输质量 不足而存在的。 其目的是为了实现两个相邻节点间的无差错传 输。 从分层的角度，数据链路层利用了物理层提供 的原始比特流传输服务，检测并校正物理层的 传输差错，控制数据的传输流量，使在相邻节 点之间构成一条无差错的链路，从而向网络层 提供可靠的数据传输服务。
数据链路层协议的核心任务就是根据所要实现的 数据链路层功能来规定帧的格式，即语法和语义 。
帧的开始
帧的一般示意图
帧头
帧尾
地址 帧类型或长度 数据
帧校验 帧的结束 FCS
用于寻址
差错控制
帧的定界
帧中的语法成分被称为域或字段(field)；
帧浓缩了与数据链路层功能实现相关的各种机制
帧提高了数据处理和传输的效率
数据链路与物理链路的区别
“物理链路”：一条无源的点到点物理线路 ，中间没有任何其他的交换结点。 “数据链路”：在物理链路上加上必要的数 据传输规程或协议后所形成的逻辑连接。 这种规程或协议控制着数据在逻辑链路上的 传输，被称为数据链路层协议
数据链路/逻辑链路=物理链路+通信规程
Section Two 帧与成帧
数据链路层要解决的主要问题
物理寻址如何识别不同的相邻节点或确定一个接收目
标
数据链路的建立、维持和释放如何为相邻结点之间
的可靠数据传输提供必要的数据链路建立、维持和释放机 制
数据流的定界如何提供一种机制使得接收方能识别数
据流的开始与结束
差错控制与流量控制如何实现可靠的数据传输 如何将解决上述问题的机制或方法以协议的形式统 一表达出来。
不同的数据链路层协议的帧格式可能会存在微小的区别。
帧的基本格式
帧开始字段和帧结束字段分别用以指示帧或数据 流的开始和结束。 地址字段给出节点的物理地址信息。 第三个字段则提供有关帧的长度或类型的信息， 也可能是其他一些控制信息。 数据字段承载的是来自高层即网络层的数据分组 (packet)。 帧检验序列FCS (Frame Check Sequence)字段提 供与差错检测有关的信息。 通常数据字段之前的所有字段被统称为帧头部分 ，而数据字段之后的所有字段被称为帧尾部分。
帧的地址
帧中的地址属于物理或硬件地址
➢ 网卡地址(局域网) ➢ 链路标识(广域网)
用于设备或机器的物理寻址 能够在多个相邻结点之间确定一个接受目标
成帧与拆帧
确认自己是目 标节点
FCS 校验正确
帧头
分组 帧尾
帧头
分组 帧尾
帧的开始 地址
帧类型/长度 数据
帧校验 帧的结束 FCS
帧的开始 地址
帧类型/长度 数据
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
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
何为相接的所有节
点。（相邻节点之间的数据通信不需要其它交换
设备转发）
✓ 点到点(point to point)网
络环境中的两个节点
✓ 由同一物理线路连接的共享 介质环境中的节点
✓ 位于不同物理线路上，但由 第一层网络设备（中继器或 集线器）互连的节点
在数据链路层上传输数据帧
将帧重新拆装成分组的过程称为拆帧。
帧的定界
？发送方： 以多快的速度发送数据帧，即每帧之间相隔多 长时间？如何确认对方是否收到数据？
？接收方： 是否接收到正确的数据帧？如何告诉发送方？ 能及时处理接收到的数据帧吗？
？传输过程： 会出错吗？会丢失数据帧吗？
！解决这些问题，是数据链路层的主要任务。
！针对这些问题所制定的通信规程就是数据链路层的通信协 议。