第4章数据链路层 本章基本要求 ●掌握数据链路层的功能与作用, ●掌握差错控制的作用和原理, ●掌握数据链路层的设备与组件; ●理解常用的成帧方式, ●理解流量控制的作用和原理, ●理解HDLC协议的主要内容。 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 第4 章 数据链路层 本章基本要求： ⚫ 掌握数据链路层的功能与作用， ⚫ 掌握差错控制的作用和原理， ⚫ 掌握数据链路层的设备与组件； ⚫ 理解常用的成帧方式， ⚫ 理解流量控制的作用和原理， ⚫ 理解HDLC协议的主要内容
第4章数据链路层 4.1数据链路层功能 42数据链路层所提供的基本服务 4.3高级数据链路控制协议HDLc 4.4点对点PPP协议 4.5数据链路层的设备与组件 4.6技能训练:交换机和集线器的级联 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 第4 章 数据链路层 4.1 数据链路层功能 4.2 数据链路层所提供的基本服务 4.3 高级数据链路控制协议HDLC 4.4 点对点PPP协议 4.5 数据链路层的设备与组件 4.6 技能训练：交换机和集线器的级联
4.1数据链路层功能 数据链路层是0SI参考模型中的第二层,在物理层提供 路上提供可靠的数据传输。数据链路层的主要功能包括帧 同步、差错控制、流量控制、链路管理、寻址等。 4.1.1相邻节点 所谓相邻节点是指由同一物理链路连接的所有节点。相 邻节点的最主要特征是节点之间的数据通信不需要经过其 他交换设备的转发。 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 4.1 数据链路层功能 数据链路层是OSI参考模型中的第二层，在物理层提供 的服务的基础上向网络层提供服务。数据链路层为物理链 路上提供可靠的数据传输。数据链路层的主要功能包括帧 同步、差错控制、流量控制、链路管理、寻址等。 4.1.1 相邻节点 所谓相邻节点是指由同一物理链路连接的所有节点。相 邻节点的最主要特征是节点之间的数据通信不需要经过其 他交换设备的转发
4.1数据链路层功能 为实现相邻节点之间的可靠传输,数据链路层必须要解 决以下问题:在相邻的节点之间确定一个接收目标,即实 现物理寻址;提供一种机制使得接收方能识别数据流的开 始与结束;提供相应的差错检测与控制机制以使有差错的 物理链路对网络层表现为一条无差错的数据链路;提供流 量控制机制以保证源和目标之间不会因发送和接收速率不 匹配而引起数据丢失。 4.1.2帧同步 数据链路层采用了被称为帧( frame)的协议数据单元作 为数据链路层的数据传送逻辑单元。不同的数据链路层协 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。 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 4.1 数据链路层功能 为实现相邻节点之间的可靠传输，数据链路层必须要解 决以下问题：在相邻的节点之间确定一个接收目标，即实 现物理寻址；提供一种机制使得接收方能识别数据流的开 始与结束；提供相应的差错检测与控制机制以使有差错的 物理链路对网络层表现为一条无差错的数据链路；提供流 量控制机制以保证源和目标之间不会因发送和接收速率不 匹配而引起数据丢失。 4.1.2 帧同步 数据链路层采用了被称为帧(frame)的协议数据单元作 为数据链路层的数据传送逻辑单元。不同的数据链路层协 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
4.1数据链路层功能 1.帧的基本格式 尽管不同的数据链路层协议给出的帧格式都存在一定的差异, 但它们的基本格式还是大同小异的。图4.1给出了帧的基本格式, 组成帧的那些具有特定意义的部分被称为域或字段( field)。 」其中,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,物理地址可以是局 域网网卡地址,也可以是广域网中的数据链路标识,地址字段用于 设备或机器的物理寻址。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(r。前的 Sequence)字段提供与差错检测有关的信息。通常数据 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。 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 4.1 数据链路层功能 1. 帧的基本格式 尽管不同的数据链路层协议给出的帧格式都存在一定的差异， 但它们的基本格式还是大同小异的。图4.1 给出了帧的基本格式， 组成帧的那些具有特定意义的部分被称为域或字段(field)。 其中，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，物理地址可以是局 域网网卡地址，也可以是广域网中的数据链路标识，地址字段用于 设备或机器的物理寻址。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
4.1数据链路层功能 帧开始地址长度/类型控制数据FCS 帧结束 图41帧的基本格式 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 4.1 数据链路层功能 帧开始 地址 长度/类型/控制 数据 FCS 帧结束 图4.1 帧的基本格式
4.1数据链路层功能 2.成帧与拆帧 发送端和接收端数据链路层所发生的帧发送和接收过程大 致如下:发送端的数据链路层接收到网络层的发送请求之后, 便从网络层与数据链路层之间的接口处取下待发送的分组, 并封装成帧,然后经过其下层物理层送入传输信道;这样不 断地将帧送入传输信道就形成了连续的比特流;接收端的数 据链路层从来自其物理层的比特流中识别出一个一个的独立 帧,然后利用帧中的FCS字段对每一个帧进行校验,判断是否 有错误。如果有错误,就采取收发双方约定的差错控制方法 进行处理。如果没有错误,就对帧实施拆封,并将其中的数 据部分即分组通过数据链路层与网络层之间的接口上交给网 络层,从而完成了相邻节点的数据链路层关于该帧的传输任 务 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 4.1 数据链路层功能 2. 成帧与拆帧 发送端和接收端数据链路层所发生的帧发送和接收过程大 致如下：发送端的数据链路层接收到网络层的发送请求之后， 便从网络层与数据链路层之间的接口处取下待发送的分组， 并封装成帧，然后经过其下层物理层送入传输信道；这样不 断地将帧送入传输信道就形成了连续的比特流；接收端的数 据链路层从来自其物理层的比特流中识别出一个一个的独立 帧，然后利用帧中的FCS字段对每一个帧进行校验，判断是否 有错误。如果有错误，就采取收发双方约定的差错控制方法 进行处理。如果没有错误，就对帧实施拆封，并将其中的数 据部分即分组通过数据链路层与网络层之间的接口上交给网 络层，从而完成了相邻节点的数据链路层关于该帧的传输任 务
4.1数据链路层功能 3.帧的定界 帧定界就是标识帧的开始与结束。有四种常见的定界方法。 (1)字符计数法 字符计数法是在帧头部中使用一个字符计数字段来标明帧内字符数。 (2)带字符填充的首尾界符法 带字符填充的首尾界符法是在每一帧的开头用 ASCII字符 DLE STX,在 帧末尾用 ASCII字符 DLE ETX (3)带位填充的首尾标志法 带位填充的首尾标志法一次只填充一个比特“0”而不是一个字符 “DLE”。 (4)物理层编码违例法 物理层编码违例法就是利用物理层信息编码中未用的电信号来作为帧 的边界。 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 4.1 数据链路层功能 3. 帧的定界 帧定界就是标识帧的开始与结束。有四种常见的定界方法。 (1) 字符计数法 字符计数法是在帧头部中使用一个字符计数字段来标明帧内字符数。 (2) 带字符填充的首尾界符法 带字符填充的首尾界符法是在每一帧的开头用ASCII 字符DLE STX，在 帧末尾用ASCII 字符DLE ETX。 (3) 带位填充的首尾标志法 带位填充的首尾标志法一次只填充一个比特“0”而不是一个字符 “DLE”。 (4) 物理层编码违例法 物理层编码违例法就是利用物理层信息编码中未用的电信号来作为帧 的边界
4.1数据链路层功能 4.1.3差错控制 所谓差错是指接收端收到的数据与发送端实际发出的数 据出现不一致的现象。产生差错主要是因为在通信线路上 噪声干扰的结果。根据噪声类型不同,可将差错分为随机 错和突发错。热噪声所产生的差错称为随机错,冲击噪声 (如电磁干扰、无线电干扰等所产生的错误称为突发错。 差错的严重程度由误码率来衡量,误码率Pe等于错误 接收的码元数与所接收的码元总数之比。显然,误码率越 低,信道的传输质量越高,但是由于信道中的噪声是客观 存在的,所以不管信道质量多高,都要进行差错控制。 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 4.1 数据链路层功能 4.1.3 差错控制 所谓差错是指接收端收到的数据与发送端实际发出的数 据出现不一致的现象。产生差错主要是因为在通信线路上 噪声干扰的结果。根据噪声类型不同，可将差错分为随机 错和突发错。热噪声所产生的差错称为随机错，冲击噪声 (如电磁干扰、无线电干扰等)所产生的错误称为突发错。 差错的严重程度由误码率来衡量，误码率Pe 等于错误 接收的码元数与所接收的码元总数之比。显然，误码率越 低，信道的传输质量越高，但是由于信道中的噪声是客观 存在的，所以不管信道质量多高，都要进行差错控制
4.1数据链路层功能 1.差错控制的作用与机制 差错控制是采用可靠、有效的编码以减少或消除计算机通信 系统中传输差错的方法,其目的在于提高传输质量。 为了有效地提高传输质量,一种方法是改善通信系统的物理 性能,使误码的概率降低到满足要求的程度。另一种方法是差 错控制,它是利用编码的手段将传输中产生的错码检测出来, 并加以纠正。差错控制是数据通信中常用的方法 差错控制的主要作用是通过发现数据传输中的错误,以便采 取相应的措施减少数据传输错误。差错控制的核心是对传送的 数据信息加上与其满足一定关系的冗余码,形成一个加强的、 符合一定规律的发送序列。所加入的冗余码称为校验码 ( Frame Check Sequence,简称Fcs)。 2021年2月23日星期二11时45分46 司p计算机网络技术实用教程(第3版)
2021年2月23日星期二11时45分46 秒 计算机网络技术实用教程(第3版) 4.1 数据链路层功能 1. 差错控制的作用与机制 差错控制是采用可靠、有效的编码以减少或消除计算机通信 系统中传输差错的方法，其目的在于提高传输质量。 为了有效地提高传输质量，一种方法是改善通信系统的物理 性能，使误码的概率降低到满足要求的程度。另一种方法是差 错控制，它是利用编码的手段将传输中产生的错码检测出来， 并加以纠正。差错控制是数据通信中常用的方法。 差错控制的主要作用是通过发现数据传输中的错误，以便采 取相应的措施减少数据传输错误。差错控制的核心是对传送的 数据信息加上与其满足一定关系的冗余码，形成一个加强的、 符合一定规律的发送序列。所加入的冗余码称为校验码 (Frame Check Sequence ，简称FCS)