计算机网络3_数据链路层

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1、第3章数据链路层3.1使用点对点信道的数据链路层3.2点对点协议PPP3.3使用广播信道的数据链路层3.4使用广播信道的以太网3.5扩展的以太网数据链路层数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发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

2、网络层物理层链路层应用层运输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链路层网络层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动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3.1使用点对点信道的数据链路层3.1.1数据链路和帧链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。一条链路只是一条通路的一个组成部分。数据链路(datalink)除了物理线路外，还必

3、须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。IP数据报1010……0110帧取出数据链路层网络层链路结点A结点B物理层数据链路层结点A结点B帧(a)(b)发送帧接收链路IP数据报1010……0110帧装入数据链路层传送的是帧早期的数据通信协议曾叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，规程和协议是同义语。数据链路层最重要的作用就是：

4、通过一些数据链路层协议，在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。3.1.2三个基本问题（1）帧定界：数据链路层的发送端应该让对方接收端的数据链路层知道，所发送的帧从什么地方开始和从什么地方结束。即帧定界问题。（2）透明传输：数据链路层传送的数据的比特组合必须是不受限制的。数据链路层协议不能禁止传送某种特殊的比特组合。（3）差错检测：当接收端检测出有差错的帧时，根据协议的不同，可以有不同的处理方法。丢弃出错帧或立即通知发送端。循环冗余检验在传输过程中可能会产生比特差错：1可能会变成0而0也可能变成1。在一段

5、时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率BER(BitErrorRate)。误码率与信噪比有很大的关系。为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。差错检测，即接收方可以检测出收到的帧有差错（但并不知道哪几个比特出错了）。当检测出有差错的帧时就立即将它丢弃。在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验CRC的检错技术。循环冗余检验原理在发送端，先把数据划分为组。假定每组k个比特。假设待传送的一组数据M=101001（现在k=6）。我们在M的后面再添加供差错检测

6、用的n位冗余码一起发送。（在所要发送的数据后面增加一些冗余码，虽然增大了数据传输的开销，但可以进行差错检测，在传输可能出现差错时，付出这种代价还是值得的。）冗余码的计算用二进制的模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(k+n)bit的数除以事先选定好的数P（P的长度为(n+1)bit），得出商是Q而余数是R，余数R比除数P至少要少1个比特。P是如何选定的CRC常用的生成多项式CRC-16=X16+X15+X2+1CRC-CCITT=X16+X12+X5+1CRC-32=X32+X26

7、+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1冗余码的计算举例现在k=6,M=101001。设n=3,除数P=1101，被除数是2nM=101001000。模2运算的结果是：商Q=110101，余数R=001。把余数R作为冗余码添加在数据M的后面发送出去。即发送的数据是：2nM+R即：101001001，共(k+n)位。110101←Q(商)P(除数)→1101101001000←2nM(被除数)110111101101011100001110110101100000

8、11001101001←R(余数)，作为FCS帧检验序列FCS为检测差错而在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列FCS(FrameCheckSequence)。帧检验序列就是要保证收到的数据和发送的数据完全相同。循环冗余检验CRC和帧检验序列FCS并不等同。CRC是一种常用的检错方法，而FCS是添加在数据后面的冗余码。FCS可以用CRC这种方法得出，但CRC并非用来获得FCS的唯一方法。接收端对收到的每一帧进行C