chapter-3 北航本科计算机网络课件 刘轶

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1、第三章数据链路层刘轶北京航空航天大学计算机学院本章内容3.1数据链路层设计要点3.2错误检测和纠正3.3基本数据链路协议3.4滑动窗口协议3.5点对点协议PPP3.6介质访问控制3.7以太网3.8局域网互连3.1数据链路层设计要点3.1数据链路层设计要点一、数据链路层概述(1/2)物理层实现了比特流的传输，数据链路层在其基础上实现帧(frame)的传输数据链路层传输的协议数据单元(PDU)是帧数据链路层可能提供的服务无确认、无连接的服务有确认、无连接的服务有确认的面向连接的服务3.1数据链路层设计要点一、数据链路层概述(

2、2/2)数据链路层使用的信道类型点对点信道使用一对一的点对点通信方式。广播信道使用一对多的广播通信方式广播信道上连接多个主机，必须采用专门的共享信道协议来协调数据发送数据链路层涉及的问题成帧(framing)：怎样组成帧、怎样使接收方识别帧差错控制：帧在传输过程中出错的检测流量控制及可靠传输：仅是数据链路层的选项广播信道中的介质访问控制3.1数据链路层设计要点二、成帧方法成帧要考虑的问题：接收方如何识别帧的边界？常用的成帧方法(1)字符计数法在帧头部字段中指明本帧的字节数，接收方通过该字段得知该接收多少字节(2)字符填充的

3、首尾定界法定义专门的字符作为帧的起始/结束标志，并使用字符填充方式将标志字符与数据区分开来(3)比特填充的首尾定界法定义专门的比特序列作为帧的起始/结束标志，并使用比特填充方式将标志序列与数据区分开来(4)物理编码违例法使用无效的物理编码作为帧的开始/结束标志，供接收方识别“0”“1”违例或3.2错误检测和纠正3.2错误检测和纠正一、检错编码(Errordetectingcode)任何通信链路在传输数据时都可能出错一般用误码率BER(BitErrorRate)表示链路可靠性例如：误码率为10-10表示平均每传送1010个比

4、特会出现一个比特出错处理方法使用可检测并纠正错误的编码：纠错码使用可检测错误的编码+重传：检错码常用检错编码方法奇偶校验简单累加和(校验和)循环冗余校验CRC(CyclicRedundancyCheck)误码率=出错的比特数传送的总比特数3.2错误检测和纠正一、检错编码(Errordetectingcode)循环冗余校验CRC原理发送方把数据划分为组，设每组k个比特，在其后添加供差错检测用的n位冗余码，(k+n)比特一起发送对数据M计算n位冗余码的过程：用二进制的模2运算进行2n乘M的运算，这相当于在M后面添加n个0得到的

5、(k+n)位的数除以事先选定好的长度为(n+1)位的除数P，得出商是Q而余数是R，余数R比除数P少1位，即R是n位R作为冗余码，添加在数据M后面，最终发送数据：2nM+R注：除数P为双方事先商定接收方对收到的(k+n)比特计算冗余码，结果为0表示传输正确，否则表示传输错误3.2错误检测和纠正例：计算101001的3位CRC冗余码已知：M=101001k=6,n=3设：除数P=1101被除数：2nM=101001000模2运算的结果：商Q=110101余数R=001发送的数据：2nM+R即：101001001，共(k+n)位

6、110101←Q(商)P(除数)→1101101001000←2nM(被除数)11011110110101110000111011010110000011001101001←R(余数)3.2错误检测和纠正通常用生成多项式P(x)表示除数P例：除数P=1101的生成多项式P(X)=X3+X2+1目前广泛使用的生成多项式CRC-16=X16+X15+X2+1CRC-CCITT=X16+X12+X5+1CRC-32=X32+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1在网络中具体实现时，通

7、常采用硬件电路生成CRC校验和(checksum)3.2错误检测和纠正二、纠错编码(Errorcorrectingcode)检错码只能发现数据出现了错误，无法得知哪个比特出错纠错编码通过增加冗余信息使得能够检测错误发生所在，以便于纠正，又称为前向纠错(forwarderrorcorrecting)海明编码关于数据链路层检错/纠错的讨论通过检错码/纠错码可以做到帧的无差错接收，或者说“无比特差错”并不意味着可靠传输，其他的错误包括：帧丢失、帧重复、帧失序3.3基本数据链路协议3.3基本数据链路协议一、无限制的单工协议假设前提

8、单向传输理想信道发送方总有数据发送接收方总能及时处理所收到的数据voidsender1(void){frames;//待发送帧packetbuffer;//待发送数据包while(true){from_network_layer(&buffer);//从网络层取包s.info=buffer;//拷贝到s