[理学]计算机网络技术第3章

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1、第3章数据链路层导入PPP协议是目前Internet上使用最为广泛的点对点数据链路层协议。什么是数据链路层？其功能是什么？它包括哪些设计要点和关键技术？数据链路层协议包含哪些基本类型和具体实现方法？主要内容3.1数据链路层的基本概念3.2差错控制编码技术3.3数据链路层协议3.4数据链路层协议示例3.1数据链路层的基本概念3.1.1链路和数据链路3.1.2数据链路层为网络层提供的服务3.1.3数据链路层设计要点数据链路层属于计算机网络的低层，数据链路层的主要功能是在不可靠的物理线路上实现数据的可靠传输，即数据链路层提供网络中相邻节点之间的可靠的数据通信。数据链路层按使用信

2、道类型的不同可以分为点对点信道的数据链路层和广播信道的数据链路层两种。本章主要介绍前者。3.1.1链路和数据链路链路，又叫物理链路，是一条无源的点到点的物理线路，中间没有任何交换节点。物理链路加上必要的通信协议(规程)，或者说把实现通信协议（规程）的硬件或软件加在链路上，就构成了数据链路，也称逻辑链路。3.1.2数据链路层为网络层提供的服务设立数据链路层的主要目的将原始的、不可靠的物理线路变为对网络层无差错的数据链路。为了实现这个目的，数据链路层必须实现链路管理、成帧与透明传输、流量控制、差错控制等功能。数据链路层必须实现链路管理、成帧与透明传输、流量控制、差错控制等功能。

3、数据链路层为网络层提供的服务中最主要的是将数据从源主机的网络层传输到目的主机的网络层。数据链路层提供以下3种可能服务1.无确认的无连接服务当线路通信质量高(错误率很低)时，或在实时通信中，此类服务是很合适的。目前，绝大多数局域网中均采用此项服务。2.有确认的无连接服务数据链路层上提供确认只是一种优化，而永远不应该是一种要求。此类服务用在不可靠的无线信道上是非常适合的。3.有确认的面向连接服务数据链路层的面向连接的服务为网络层提供了可靠的数据传输服务。面向连接的服务的数据传输要经过3个不同的阶段：建立连接、数据传输和释放连接。3.1.3数据链路层设计要点组帧与帧同步透明传输流

4、量控制差错控制寻址组帧与帧同步在数据链路层，数据传送的基本单位是帧。组帧主要是便于进行错误检测和纠正，在某些情况下可提高传输效率。帧同步是指接收端应当能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束的位置。网络传输中很难保证计时的正确和一致（很难保证收发双方的时钟能精确一致），所以采用依靠时间或时间间隔关系来标识一帧的开始和结束位置的方法显然是不可行的。常用的有4种帧同步方法字节计数法字符填充首尾定界法比特填充首尾定界法物理层违例编码法透明传输透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合（字符型数据或二进制数据），都应当能够在链路上安全可靠地传输。非透明传输举例字节填充法解决透

5、明传输问题的示例比特填充法解决透明传输的问题示例流量控制流量控制实际上是对发送方数据流量的控制，使其发送速率不至于超过接收端的处理能力。当接收端来不及接收时，就必须及时控制发送端发送数据的速率，以使收发双方达到匹配。流量控制常用的方法有两种。基于反馈的流量控制（Feedback-BasedFlowControl）基于速率的流量控制（Rate-BasedFlowControl）流量控制并不是数据链路层特有的功能，许多高层协议也提供流量控制功能，只不过流量控制的对象不同而已。对于数据链路层来说，控制的是相邻两节点之间数据链路上的流量，而对于运输层来说，控制的则是从源主机到目的主

6、机之间端对端的流量。差错控制前向纠错（ForwardErrorCorrection,FEC）即接收方收到有差错的数据帧时能自动将差错改正过来。这种方法的开销较大，不适合于计算机网络通信。自动请求重发(AutomaticRepeatreQuest,ARQ)即接收方如果检测出收到的帧中有差错，就让发送方重复发送这一帧，直到接收方正确收到这一帧为止。这种方法在计算机网络通信中是最常用的。传输差错可分为两大类：一类是比特差错；而另一类就是出现了帧丢失、帧重复或帧失序。要解决这两类传输差错问题，从而实现数据链路层的可靠传输，必须在差错检测技术的基础上，增加定时器、帧编号、确认和重传机

7、制。目前因特网上广泛使用的数据链路层协议已不再使用确认和重传机制了，即不提供向上的可靠传输服务了。寻址必须保证每一帧都能送到正确的目的站，接收方也应知道发送方是哪个站。3.2差错控制编码技术3.2.1奇偶校验码3.2.2循环冗余校验码3.2.3海明码纠错码（Error-CorrectingCode）和检错码（Error-DetectingCode）是实现差错检测和纠正的两种不同的差错控制编码技术。纠错码（Error-CorrectingCode）和检错码各有优缺点。比较常见的检错码主要有奇偶校验码和循环冗余校验码，