计算机网络课件CH3-5ed 数据链路层

发布时间：2024-11-25

计算机网络(第 5 版)第 3 章数据链路层

课件制作人：谢希仁

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课件制作人：谢希仁

数据链路层的简单模型主机 H1 向 H2 发送数据主机 H1 电话网 H1 应用层

路由器 R

路由器 R局域网

路由器 R 广域网

主机 H2局域网 H2 应用层

从层次上来看数据的流动R1网络层链路层

运输层网络层链路层

R2网络层链路层

R3网络层链路层

运输层网络层链路层物理层

物理层

课件制作人：谢希仁

数据链路层的简单模型 ( 续)主机 H1 向 H2 发送数据主机 H1 电话网 H1 应用层

路由器 R

路由器 R局域网

路由器 R 广域网

主机 H2局域网 H2 应用层

仅从数据链路层观察帧的流动R1网络层链路层

运输层网络层链路层

R2网络层链路层

R3网络层链路层

运输层网络层链路层

物理层

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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。

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。课件制作人：谢希仁

数据链路层传送的是帧结点 A 网络层数据链路层物理层帧1010… …0110

结点 B IP 数据报取出帧1010… …0110

IP 数据报装入

链路 (a) 结点 A 数据链路层发送帧接收帧结点 B

链路(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。帧帧结点

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。课件制作人：谢希仁

3.1.2 三个基本问题(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制

课件制作人：谢希仁

1. 封装成帧

封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。

IP 数据报帧的数据部分 MTU 数据链路层的帧长课件制作人：谢希仁

帧开始开始发送帧首部

帧结束帧尾部

用控制字符进行帧定界的方法举例帧开始符SOH

帧结束符装在帧中的数据部分EOT

帧发送在前

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2. 透明传输出现了“EOT” 完整的帧发送在前数据部分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

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解决透明传输问题

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)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。课件制作人：谢希仁

用字节填充法解决透明传输的问题帧开始符SOH EOT

原始数据SOH ESC SOH

帧结束符EOT

字节填充SOH ESC EOT

字节填充ESC SOH

字节填充ESC ESC

字节填充ESC SOH EOT

发送在前

经过字节填充后发送的数据

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3. 差错检测

在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0 而 0 也可能变成 1。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。