《计算机网络 课件 第4章：数据链路层》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络 课件 第4章：数据链路层（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 数据链路层,本章学习要求： 理解：数据传输过程中差错产生的原因与性质。 掌握：误码率的定义与差错控制方法。 掌握：数据链路层的基本概念。 了解：数据链路层协议的分类方法。 掌握：典型的数据链路层协议HDLC与PPP协议。,计算机网络第4章 数据链路层,2,本章知识点结构,计算机网络第4章 数据链路层,3,4.1 差错产生与差错控制方法,4.1.1 设计数据链路层的原因 物理线路由传输介质与通信设备组成。 设计数据链路层的主要目的是在有差错的物理线路的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成无差错的数据链路，向网络层提供高质量的数据传输服务。 从参考模型的
2、角度来看，物理层以上的各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层是最重要的一层。,计算机网络第4章 数据链路层,4,4.1.2 差错产生的原因和差错类型,计算机网络第4章 数据链路层,5,4.1.3 误码率的定义,误码率是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：Pe = Ne/N其中：N为传输的二进制比特总数，Ne为被传错的比特数。误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。数据在物理线路中传输过程中一定会因为噪声、干扰等原因出现错误，传输错误是正常且不可避免的，但是一定要控制在一个允许的范围内。,计算机网络第4章 数据链路层,6,4.1.4 检错码与纠错码,
3、纠错码为每个传输单元加上足够多的冗余信息，以便接收端能够发现，并能够自动纠正传输差错。检错码为每个传输单元加上一定的冗余信息，接收端可以根据这些冗余信息发现传输差错，但是不能确定是哪一位或哪些位出错，并且自己不能够自动纠正传输差错。,计算机网络第4章 数据链路层,7,4.1.5 循环冗余编码工作原理,计算机网络第4章 数据链路层,8,4.1.6 差错控制机制,计算机网络第4章 数据链路层,9,4.2 数据链路层的基本概念,4.2.1 物理线路与数据链路,计算机网络第4章 数据链路层,10,4.2.2 数据链路层的主要功能,链路管理 帧同步 流量控制 差错控制 透明传输 寻址,计算机网络第4章
4、数据链路层,11,4.2.3 数据链路层向网络层提供的服务,数据链路层为网络层提供的服务主要表现在：正确传输网络层的用户数据；屏蔽物理层所采用传输技术的差异。由于数据链路层的存在，网络层不需要知道物理层具体采用了哪种传输介质与通信设备的，是采用模拟通信方法，还是采用数字通信方法。只要接口关系与功能不变，物理层所采用的传输介质与通信设备的变化对网络层不会产生影响。,计算机网络第4章 数据链路层,12,4.2.4 数据链路层协议的分类,数据链路层协议可以分为两类：面向字符型与面向比特型。面向字符型的协议利用已定义好的一种标准字编码来执行通信控制功能.典型的面向字符型数据链路层协议是二进制同步通信（
5、BSC）协议。面向字符型协议有三个明显缺点：一是不同类型计算机的控制字符可能不同；二是不能实现“透明传输”；三是协议效率低。典型的面向比特型协议有HDLC与PPP协议。,计算机网络第4章 数据链路层,13,4.3 面向比特型数据链路层协议HDLC协议,4.3.1 HDLC协议产生的背景1974年IBM公司提出了面向比特型的SDLC协议。ISO将SDLC修改后的高级数据链路控制（HDLC）协议作为国际标准（ISO 3309）。目前很多流行的数据链路层协议，如Ethernet帧结构与PPP协议，都是在HDLC基础上修改，或者是取其子集形成的。,计算机网络第4章 数据链路层,14,4.3.2 数据链
6、路的配置方式和数据传送方式,基本配置方式：非平衡配置与平衡配置。 非平衡配置结构分为：点点连接和点多点连接。 非平衡配置可以有两种数据传送方式：正常响应模式（NRM）与异步响应模式（ARM）。,计算机网络第4章 数据链路层,15,4.3.3 HDLC帧结构,标志字段F为特定的“01111110”比特序列。 HDLC帧数据存在“透明传输”问题。 为了避免出现这种错误，HDLC协议规定采用“0比特插入/删除方法”,计算机网络第4章 数据链路层,16,0比特插入/删除方法,计算机网络第4章 数据链路层,17,HDLC控制字段结构,计算机网络第4章 数据链路层,18,4种监控帧的功能,计算机网络第4章
7、 数据链路层,19,4种监控帧的功能,无编号帧格式与链路控制功能,计算机网络第4章 数据链路层,20,4.3.4 HDLC协议工作原理,信息帧的简化表示方法信息帧的例子无编号帧的表示方法SNRM帧与UA帧的表示方法,计算机网络第4章 数据链路层,21,正常响应模式的工作过程分析,计算机网络第4章 数据链路层,22,4.3.5 数据链路层与物理层的关系,计算机网络第4章 数据链路层,23,4.4 数据链路层滑动窗口协议与帧传输 效率分析 4.4.1 数据链路层滑动窗口协议的分类,计算机网络第4章 数据链路层,24,4.4.2 单帧停止等待协议,计算机网络第4章 数据链路层,25,单帧停止等待协议
8、效率的分析,计算机网络第4章 数据链路层,26,4.4.3 多帧连续发送协议,计算机网络第4章 数据链路层,27,滑动窗口控制机制的基本工作原理,计算机网络第4章 数据链路层,28,选择重发纠错滑动窗口控制过程,计算机网络第4章 数据链路层,29,4.5 PPP协议,4.5.1 PPP协议的主要特点,计算机网络第4章 数据链路层,30,PPP协议的主要特点： 在物理层支持点点线路连接、全双工通信，支持异步通信或同步通信。 在数据链路层实现PPP数据帧的组帧、传输与拆帧，CRC校验；不使用帧序号，不提供流量控制功能。 通过链路控制协议（LCP）来建立、配置、管理和测试数据链路连接；通过网络控制协
9、议（NCP）来建立和配置不同的网络层协议。 可以用于用户计算机通过Modem与电话线路、ADSL Modem与电话线路，以及HFC传输网中Cable Modem与同轴电缆接入，也可以用于光纤接入。 在网络层支持IP协议与NetWare IPX等多种协议。 广泛应用于主机路由器、路由器路由器的连接。,计算机网络第4章 数据链路层,31,4.5.2 PPP协议帧结构,协议（protocol）字段值： 0x0021表示PPP帧的信息字段是IP分组数据。 0xC021表示信息字段是PPP协议的LCP数据帧。 0x8021表示信息字段是PPP帧的NCP数据帧。,计算机网络第4章 数据链路层,32,PPP协议 工作流程,计算机网络第4章 数据链路层,33,PPP链路控制帧的格式PPP网络控制帧的格式,计算机网络第4章 数据链路层,34,认证过程,计算机网络第4章 数据链路层,35,
