计算机网络技术 第4章 数据链路层

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1、数据链路层ChapterFour本章教学提要教学目标：理解数据链路层的功能与作用；了解常用的成帧方式；理解差错控制的作用和原理；理解流量控制的作用和原理；了解HDLC协议的工作过程；理解数据链路层设备与组件的作用与特性。教学难点：差错控制，滑动窗口协议教学时数：4-6学时数据链路层概述SectionOne本节驱动问题为什么在物理层之上要有数据链路层？什么样的结点属于相邻结点？数据链路层的简单模型局域网广域网主机H1主机H2路由器R1路由器R2路由器R3电话网局域网主机H1向H2发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路

2、层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动完全理想化的数据传输数据链路层主机A缓存主机B数据链路AP2AP1缓存发送方接收方帧高层帧假定1：链路是理想的传输信道，所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失。假定2：不管发方以多快的速率发送数据，收方总是来得及收下，并及时上交主机。这个假定就相当于认为：接收端向主机交付数据的速率永远不会低于发送端发送数据的速率。为什么需要数据链路层？数据在物理传输过程可能损坏，尽管物理层采取了必要的措施来减少信号传输过程中的噪声。收发双方的接收和发送速率不匹配，会产生

3、数据溢出，从而引发数据丢失；物理层只关心原始比特流的传送，不考虑也不可能考虑所传输信号的意义和信息的结构不可能识别或判断数据在传输过程中是否出现了损坏或丢失，更谈不上采取相应的方法进行补救；也就是说，只有物理层的功能是不够的。DTEDCEDCEDTEDCE数据链路层的功能数据链路层是为了克服物理层的物理传输质量不足而存在的。其目的是为了实现两个相邻节点间的无差错传输。从分层的角度，数据链路层利用了物理层提供的原始比特流传输服务，检测并校正物理层的传输差错，控制数据的传输流量，使在相邻节点之间构成一条无差错的数据链路，从而向网络层提供可靠的数据传输

4、服务。何为相邻节点？相邻节点是指由同一物理链路直接连接的所有节点。点到点(pointtopoint)网络环境中的两个节点；由同一物理线路连接的共享介质环境中的节点；位于不同物理线路上，但由第一层网络设备（中继器或集线器）互连的节点；数据链路与物理链路的区别“物理链路”：相邻结点之间的物理链路，中间没有任何其他的交换结点。“数据链路”：在物理链路上加上必要的数据传输规程或协议后所形成的逻辑连接。控制着数据在逻辑链路上传输的规程或协议，被称为数据链路层协议。数据链路层要解决的主要问题物理寻址如何识别不同的相邻节点或确定一个接收目标数据链路的建立、维持

5、和释放如何为相邻结点之间的可靠数据传输提供必要的数据链路建立、维持和释放机制数据流的定界如何提供一种机制使得接收方能识别数据流的开始与结束差错控制与流量控制如何实现可靠的数据传输如何将解决上述问题的机制或方法以协议的形式统一表达出来。帧与成帧SectionTwo本节驱动问题“帧”有什么作用？帧通常包括哪几部分？为什么要进行“成帧”和“拆帧”？如何区分不同的帧？帧(Frame)为了实现诸如差错控制、物理寻址和流量控制等功能，数据链路层首先要使自己所看到的数据是有意义的除了要传送的用户数据外，还要提供关于寻址、差错控制和流量控制等所必需的控制信

6、息，而不再是物理层的原始比特流。为此，数据链路层采用了被称为帧(frame)的协议数据单元作为该层的数据传送逻辑单元。数据链路层协议的核心任务就是根据所要实现的数据链路层功能来规定帧的格式，即语法和语义。帧的一般示意图帧中的语法成分被称为域或字段(field)；帧浓缩了与数据链路层功能实现相关的各种机制帧提高了数据处理和传输的效率不同的数据链路层协议的帧格式可能会存在微小的区别。帧的开始地址帧类型或长度数据帧的结束帧校验FCS帧的定界用于寻址差错控制帧头帧尾帧的地址帧中的地址属于物理或硬件地址网卡地址(局域网)链路标识(广域网)用于设备或机器的物理

7、寻址成帧与拆帧成帧(Framing)：数据链路层的封装，从网络层获得分组（Packet)后，加上必要的帧头与帧尾后交给物理层数据帧的开始地址帧类型/长度帧头帧的结束帧校验FCS帧尾分组帧的开始地址帧类型/长度数据帧的结束帧校验FCS帧头帧尾分组物理链路-原始比特流确认自己是目标节点FCS校验正确拆帧：数据链路层拆封，去掉发送端数据链路层所加的帧头和帧尾，从中分离出网络层所需的分组交给网络层.帧的定界定界：标识帧的开始与结束常用方法：字符计数法带字符填充的首尾界符法带位填充的首尾标志法字符计数法在帧头中使用一个字段来标明帧内的字符数，通常该字段称为帧

8、长字段。如果发生传输错误，则可能更改帧长的值，从而导致帧的同步出现问题。该方法通常与下面介绍的其他方法结合使用。6ABCD