CH3-5ed 数据链路层

计算机网络(第 5 版)第 3 章 数据链路层

课件制作人：谢希仁

第 3 章 数据链路层3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题 3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态课件制作人：谢希仁

第 3 章 数据链路层(续)3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层 3.3.2 CSMA/CD 协议 3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的信道利用率 3.4.3 以太网的 MAC 层课件制作人：谢希仁

第 3 章 数据链路层(续)3.5 扩展的以太网 3.5.1 在物理层扩展以太网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网 3.6 高速以太网 3.6.1 100BASE-T 以太网 3.6.2 吉比特以太网 3.6.3 10 吉比特以太网 3.6.4 使用高速以太网进行宽带接入 3.7 其他类型的高速局域网接口课件制作人：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 R1局域网

路由器 R2广域网

路由器 R3 局域网

主机 H2

从层次上来看数据的流动R1网络层 链路层

H2 应用层

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

物理层

物理层

物理层

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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 R1局域网

路由器 R2广域网

路由器 R3 局域网

主机 H2

仅从数据链路层观察帧的流动R1网络层 链路层

H2 应用层

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

物理层

物理层

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

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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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