《Link Layer Computer Networking：A Top Down Approach》课程教学资源（PPT课件讲稿）Chapter 5 The Data Link Layer

Computer Networking Chapter 5 A Top-Down Approach Link layer KUROSE ROSS Anote on the use of these ppt slides We re making these slides freely available to all (faculty, students, readers) Combuter They re in PowerPoint form so you see the animations; and can add, modify and delete slides(including this one) and slide content to suit your needs Networking: A Top They obviously represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the following Down Approach .I If you use these slides(e.g, in a class)that you mention their source (after all, we d like people to use our book!) 6th edition .I if you post any slides on a ww site, that you note that they are adapted Jim Kurose, Keith Ross from(or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material Addison-Wesley March 20 2 Thanks and enjoy! JFK/KWR All material copyright 1996-2012 J F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Link Layer 5-1

Chapter 5 Link Layer Computer Networking: A Top Down Approach 6 th edition Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley March 2012 A note on the use of these ppt slides: We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers). They’re in PowerPoint form so you see the animations; and can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs. They obviously represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the following: ❖ If you use these slides (e.g., in a class) that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!) ❖ If you post any slides on a www site, that you note that they are adapted from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material. Thanks and enjoy! JFK/KWR All material copyright 1996-2012 J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Link Layer 5-1

Chapter 5: The data link Layer Our goals: 口理解数据链路层服务原理 o差错检测和纠正 o共享广播信道:多址接入 o链路层编址 o可靠传输、流量控制:done! 口链路层实现 o以太网 o虚拟局域网 5: DataLink Layer 5-2

5: DataLink Layer 5-2 Chapter 5: The Data Link Layer Our goals:  理解数据链路层服务原理:  差错检测和纠正  共享广播信道: 多址接入  链路层编址  可靠传输、流量控制：done!  链路层实现  以太网  虚拟局域网

Link layer, LANs: outline 5. 1 introduction 5.5 link virtualization services 5.6 data center 5.2 error detection networking correction 5. 7 a day in the life of 5. 3 multiple access a web request protocols 5 4 LANS addressing, ARP Ethernet switches VLANS Link Layer 5-3

Link Layer 5-3 Link layer, LANs: outline 5.1 introduction, services 5.2 error detection, correction 5.3 multiple access protocols 5.4 LANs ▪ addressing, ARP ▪ Ethernet ▪ switches ▪ VLANS 5.5 link virtualization 5.6 data center networking 5.7 a day in the life of a web request

网络层和链路层的关系 网络层: 口选路:路由器确定去往目的节点的下一跳 口转发:在路由器内部将数据报从输入端口转移到输出 端口 链路层: 口将数据报从一个节点传输到相邻的下一个节点,如: o源主机→源路由器 o路由器→下一跳路由器 o目的路由器->目的主机 5: DataLink Layer 5-4

5: DataLink Layer 5-4 网络层和链路层的关系 网络层:  选路：路由器确定去往目的节点的下一跳  转发：在路由器内部将数据报从输入端口转移到输出 端口 链路层：  将数据报从一个节点传输到相邻的下一个节点，如： 源主机 -> 源路由器 路由器 -> 下一跳路由器 目的路由器-> 目的主机

些术语 节点:主机和路由器统称 心 为节点 链路:连接相邻节点的通 信信道 o有线链路 o无线链路 o局域网 帧:链路层分组称为帧 5: Datalink Layer 5-5

5: DataLink Layer 5-5 一些术语  节点：主机和路由器统称 为节点  链路：连接相邻节点的通 信信道 有线链路 无线链路 局域网  帧：链路层分组称为帧

链路层服务 组帧(基本服务) o从原始比特流中提取出完整的帧 口链路接入(广播链路需要) o在广播信道上协调各个节点的发送行为 口差错检测(基本服务) o检测传输错误 口差错纠正(有些提供): o检测并纠正传输错误(不使用重传) 5: Datalink Layer 5-6

5: DataLink Layer 5-6 链路层服务  组帧（基本服务）  从原始比特流中提取出完整的帧  链路接入（广播链路需要）  在广播信道上协调各个节点的发送行为  差错检测（基本服务）  检测传输错误  差错纠正（有些提供）:  检测并纠正传输错误（不使用重传）

链路层服务(续) 可靠交付(部分协议提供) o通过确认、重传等机制确保接收节点正确收到每一个帧 (停-等、GBN、SR) o低误码率链路(如光纤、某些双绞线)上很少使用,高 误码率链路(如无线链路)应当使用 口流量控制: o调节发送速度,避免接收节点缓存溢出 o提供可靠交付的链路层协议,不需要专门的流量控制 ◎不提供可靠交付的链路层协议,需要有流量控制机制 半双工和全双工: o半双工通信时,提供收/发转换 5: DataLink Layer 5-7

5: DataLink Layer 5-7 链路层服务（续）  可靠交付（部分协议提供）  通过确认、重传等机制确保接收节点正确收到每一个帧 （停-等、GBN、SR）  低误码率链路（如光纤、某些双绞线）上很少使用，高 误码率链路（如无线链路）应当使用  流量控制:  调节发送速度，避免接收节点缓存溢出  提供可靠交付的链路层协议，不需要专门的流量控制  不提供可靠交付的链路层协议，需要有流量控制机制  半双工和全双工：  半双工通信时，提供收/发转换

链路层在哪儿实现? 口路由器:链路层在线卡中实 host schematic 现 口主机:链路层主体部分在网T时 cpu memory 络适配器(网卡)中实现 口网络适配器连接物理媒体, 所以还实现物理层的功能 controller (e.g, PCl) link 链路层由硬件和软件实现:mm physica rans ission o网卡中的控制器芯片:组帧、 链路接入、检错、可靠交付、 network adapter 流量控制等 card o主机上的链路层软件:与网络 层接口,激活控制器硬件、响 应控制器中断等 5: Datalink Layer 5-8

5: DataLink Layer 5-8 链路层在哪儿实现？  路由器：链路层在线卡中实 现  主机：链路层主体部分在网 络适配器（网卡）中实现  网络适配器连接物理媒体， 所以还实现物理层的功能  链路层由硬件和软件实现：  网卡中的控制器芯片：组帧、 链路接入、检错、可靠交付、 流量控制等  主机上的链路层软件：与网络 层接口，激活控制器硬件、响 应控制器中断等 controller physical transmission cpu memory host bus (e.g., PCI) network adapter card host schematic application transport network link link physical

网络适配器之间的通信 controller controller sendinglhost receiving host datagra frame 发送侧: 接收侧: o将数据报封装到帧中 o提取帧,检测传输错误 o生成校验比特 o执行可靠传输和流量控制 o执行可靠传输和流量控制 o解封装裝数据报,交给上层协议 5: Datalink Layer 5-9

5: DataLink Layer 5-9 网络适配器之间的通信  发送侧:  将数据报封装到帧中  生成校验比特  执行可靠传输和流量控制  接收侧：  提取帧，检测传输错误  执行可靠传输和流量控制  解封装数据报，交给上层协议 controller controller sending host receiving host datagram datagram datagram frame

Link layer LANs: outline 5.1 introduction, 5.5 link virtualization services 5.6 data center 5.2 error detection networking correction 5. 7 a day in the life of 5. 3 multiple access a web request protocols 5 4 LANS addressing, ARP Ethernet switches VLANS Link Layer 5-10

Link Layer 5-10 Link layer, LANs: outline 5.1 introduction, services 5.2 error detection, correction 5.3 multiple access protocols 5.4 LANs ▪ addressing, ARP ▪ Ethernet ▪ switches ▪ VLANS 5.5 link virtualization 5.6 data center networking 5.7 a day in the life of a web request