计算机网络 张玉英 梁光华 第5章 数据链路层

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1、第5章数据链路层第5章数据链路层5.1数据链路层功能5.2组帧5.3差错控制5.4流量控制与可靠传输机制5.5介质访问控制5.6局域网5.7广域网5.8数据链路层设备两种截然不同的信道广播信道这种信道使用一对多的广播通信方式，同一信道上连接的主机很多，需要使用专用的介质访问控制协议来协调传输和避免“碰撞”。点对点信道这种信道使用一对一的点对点通信方式。在两台主机通过互联网通信时，从源主机H1开始，经过一系列路由器（R1、R2、R3），到目的主机H2结束。从协议的层次看，主机H1和H2有完整的协议层次，路由器的协议栈只有下面三层。数据进入路由器后先从物理层上到网络

2、层，在网络层的转发表中找到下一条的地址后，再下到物理层转发数据。只考虑数据在数据链路层流动当主机H1向H2发送数据时，我们可以想象数据是在数据链路层从左向右水平传送。即通过这样的四段链路：H1链路层→R1链路层、R1链路层→R2链路层、R2链路层→R3链路层和R3链路层→H2链路层。5.1数据链路层功能一些术语结点把主机和路由器统称为结点物理链路沿着通信路径连接相邻结点的通信信道。链路的中间没有任何其他的交换结点。两个主机通信时，通信路径上要经过许多独立的链路。逻辑链路把实现数据传输协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路，有人将其称为逻辑链路。网络适配器就

3、是实现这些协议的硬件和软件。一般的适配器包含了数据链路层和物理层这两层的功能。链路层协议交换的数据单元称为帧。5.1数据链路层功能所有的数据链路层的基本功能都是将数据帧通过单条链路从一个结点移动到相邻结点（如图5.3所示），但具体细节依赖于该链路上应用的具体数据链路层协议。链路层协议包括如以太网、802.11无线局域网、令牌环和PPP。链路层的一个重要特点是在通信路径的不同链路上可能由不同的链路层协议来处理。需要着重注意的是不同的数据链路层协议的提供功能是不同的。例如一个数据链路层协议可能提供可靠的交付、另一个数据链路层协议可能不提供可靠的交付。数据链路层可能提

4、供的服务包括：组帧、差错控制、流量控制、可靠传输和介质访问控制。5.1数据链路层功能1.组帧在网络层分组在链路上传输前，链路层协议用数据链路层的帧将其封装。一个帧有数据字段和首部字段组成，网络层的分组就插在数据字段中。一个帧可能包含尾部字段，我们把首部字段和尾部字段合并起来称为首部字段。接收端在收到物理层上交的比特流后，能根据首部字段的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束，如图5.4所示。帧的结构由数据链路层协议规定。5.1数据链路层功能2.差错控制由于通信链路中存在信号的衰减和电池干扰，帧中的比特在传输过程中可能产生差错，1接收方判断为0，0接收方判断为1

5、。转发有差错的数据是没有意义的，数据链路层的许多协议提供检测是否存在差错的机制。这是通过在帧中设置差错检测冗余位，让接收结点对收到的帧进行差错检测来完成的。链路层的差错检测通常很复杂，并且通过硬件来实现。差错纠正不仅能检测是否帧中出现了差错，而且能够判决帧中的差错出现在哪里并纠正这些错误。一些协议如ATM只为分组的首部提供链路层差错纠正。5.1数据链路层功能3.流量控制由于链路的每一结点具有有限的帧缓存，接收结点在某个时间段收到帧的速率比其处理的速度快，没有流量控制，接收方的缓存会溢出，帧会丢失。链路层协议提供流量控制机制，当接收方来不及处理发送方发送的数据时，

6、及时控制发送方发送数据的速率，旨在使收发方协调一致。5.1数据链路层功能4.可靠传输当数据链路层提供可靠传输服务时，它保证将网络层的分组无差错地通过数据链路层。链路层可靠传输的服务时通过确认和重传机制来获得的。链路层可靠地传输服务常用于容易产生高差错率的链路，如无线链路。而低差错率的链路，包括光纤、双绞线和同轴电缆，链路层的可靠传输被认为是不必要的开销。因此许多有线的链路层协议不提供可靠的交付。5.1数据链路层功能5.介质访问控制介质访问控制协议定义了帧在链路上传输的规则。对于在链路的一端有一个发送方、另一端有一个接受方的点对点链路，介质访问控制协议比较简单，甚

7、至不存在。对于多个结点共享单个广播链路，就是被称为多址访问的问题，介质访问控制协议用来协调多个结点的帧传输。5.2组帧1.字节计数法这种帧同步方法以一个特殊字符表征一帧的起始，并以一个专门字段来标明帧内的字节数。接受方可以通过对该特殊字符的识别从比特流中区分出帧的起始，并从专门字段中获知该帧中随后跟随的数据字节数，从而可确定出帧的终止位置。面向字节计数的同步规程的典型实例是DEC公司的数字数据通信报协议DDCMP。控制字符SOH标志数据帧的起始。Count字段共有14位，用以指示帧中数据段中数据的字节数，数据段最大长度为8×(214-1)=131064位，长度必

8、须为字节(即8位)的整倍