《Computer Networking：A Top Down Approach》英文教材教学资源（PPT课件讲稿，3rd edition）Chapter 5 Link Layer

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点对点协议PPP 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  点对点协议PPP

Link layer LANs: outline 5. 1 introduction 5.5 link virtualization: services MPLS 5.2 error detection, 5.6 data center correction neTworking 5. 3 multiple access 5. 7 a day in the life of protocols a web request 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: MPLS 5.6 data center networking 5.7 a day in the life of a web request

链路层概述 网络层: 口选路:确定从源路由器到目的路由器的路径 口转发:路由器将数据报从一个端口转移到另一个端口 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 链路层概述 网络层:  选路：确定从源路由器到目的路由器的路径  转发：路由器将数据报从一个端口转移到另一个端口 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

链路层和网终层的关系 口网络层选定从源节点到目交通运输的类比 的节点的路径 口从普林斯顿到洛桑的旅行 路径由一系列路由器和链 o旅游大巴:从普林斯顿到肯尼 路组成,路径上的链路可 迪机场 能不同,例如: o飞机:从肯尼迪机场到日内瓦 o第一条链路是以太网 o火车:从日内瓦到洛桑 第二链路是帧中继网络旅客=数据报 ○第三条链路是无线局域网旅行社三选路算法 口链路层协议在相邻节点间□运输区段三通信链路 执行,负责在一条独立的口运输方式=链路层协议 链路上传输数据报 5: Datalink Layer 5-6

5: DataLink Layer 5-6 链路层和网络层的关系  网络层选定从源节点到目 的节点的路径  路径由一系列路由器和链 路组成，路径上的链路可 能不同，例如：  第一条链路是以太网  第二链路是帧中继网络  第三条链路是无线局域网  链路层协议在相邻节点间 执行，负责在一条独立的 链路上传输数据报 交通运输的类比  从普林斯顿到洛桑的旅行  旅游大巴: 从普林斯顿到肯尼 迪机场  飞机: 从肯尼迪机场到日内瓦  火车: 从日内瓦到洛桑  旅客 = 数据报  旅行社 = 选路算法  运输区段 = 通信链路  运输方式 = 链路层协议

链路层服务 组帧(基本服务) o将数据报封装到帧中,以及从帧中解封装数据报 口链路接入(广播链路) o在广播信道上协调各个节点的发送行为 口可靠交付(部分协议提供) o通过确认、重传等杋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 T问题: o为什么在传输层与链路层上都需要可靠交付? 5: DataLink Layer 5-7

5: DataLink Layer 5-7 链路层服务  组帧（基本服务）  将数据报封装到帧中，以及从帧中解封装数据报  链路接入（广播链路）  在广播信道上协调各个节点的发送行为  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  问题：  为什么在传输层与链路层上都需要可靠交付？

链路层服务(续) 口流量控制: o调节发送速度,避免接收节点缓存溢出 o可以与可靠交付(如GBN、SR)集成,也可以是单独 的机制 口差错检测: 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(不是通过重传) 半双工和全双工: o半双工通信时,提供收/发转换 5: Datalink Layer 5-8

5: DataLink Layer 5-8 链路层服务（续）  流量控制:  调节发送速度，避免接收节点缓存溢出  可以与可靠交付（如GBN、SR）集成，也可以是单独 的机制  差错检测:  检测传输错误  差错纠正（有些提供）:  检测并纠正传输错误（不是通过重传）  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 application 主机:链路层主体部分在网 transport twork cpu memory 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。 bus controller (e.g, PCl 口链路层由硬件和软件实现: physical usSIon 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 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 5-9

5: DataLink Layer 5-9 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: T接收侧: o将数据报封装到帧中 o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 5-10

5: DataLink Layer 5-10 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：  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 MPLS 5.2 error detection, 5.6 data center correction neTworking 5. 3 multiple access 5. 7 a day in the life of protocols a web request 5 4 LANS addressing, ARP Ethernet switches VLANS Link Layer 5-1

Link Layer 5-11 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: MPLS 5.6 data center networking 5.7 a day in the life of a web request