计算机网络与通信课件第4章

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1、第四章数据链路层4.1数据链路层1、物理链路与数据链路物理链路(link)：就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。数据链路(datalink)：逻辑链路。发送结点到接收结点用于数据传输的一条通路。除必要的物理链路，还需通信协议来控制这些数据的传输。常使用适配器实现，包括了数据链路层和物理层这两层的功能。物理链路常采用复用技术，此时可能含多条数据链路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

3、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数据链路层像个数字管道常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。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。结点结点帧帧2、数据链路层的主要功能⑴封装成帧⑵帧同步：帧同步是指收方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在什么地方。(3)透明传输：所谓透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传

4、送(4)链路访问控制：媒体访问控制（MAC）(5)物理寻址:在多点连接的情况下，必须保证每一帧都能送到正确的目的站。收方也应知道发方是哪一个站。(6)流量控制：实时地控制发方发送数据的速率。(7)差错控制：保证以最低的比特差错率传送数据。(8)链路管理：根据结点通信情况配置数据链路层。面向连接、无连接确认、无连接不确认服务4.2帧与成帧1、帧的基本格式地址帧的数据部分帧结束MTU帧首帧起始长度/类型/控制FCS帧尾2、成帧(1)基于字符的成帧：帧的信息字段为整数字节例：透明传输STX：02可显示字

5、符帧帧开始符帧结束符ETX:03STXETXSTXDLEDLEETXDLEDLE可含控制字符10(2)基于比特的成帧：帧首部和尾部为特定比特的组合。透明传输：如：帧起始和帧结束为：01111110。帧中出现5个连续的1，就会自动插入一个04.3自动重传请求协议(ARQ)流量控制：防止拥塞、避免死锁、合理分配网络资源全网流量控制：传输层点对点流量控制：链路层接收缓冲区受限在接收结点：⑴等待；⑵收到数据帧，放入接收缓冲区；⑶数据帧上交主机；⑷向发送结点发确认信息⑸转到⑴。在发送结点：⑴从主机取一个数据帧

6、；⑵发送缓冲；⑶将发送缓冲区中的数据帧发送出去；⑷等待；⑸受到确认信息，则从主机取一个新的数据帧，然后转到⑵。1、停止等待协议（stopandwait）(a)正常情况(b)数据帧出错(c)数据帧丢失(d)应答帧丢失数据帧在链路上传输的几种情况死锁太长，浪费时间,太短，收到确认前重发重复帧增加发送序号（1位）丢弃重复帧停止等待协议的算法在发送结点：⑴从主机取一个数据帧。⑵V(S)←0；{发送状态变量初始化}⑶N(S)←V(S)；{将发送状态变量的数值写入发送序号}将数据帧送交发送缓冲区。⑷将发送缓冲区

7、中的数据帧发送出去。⑸设置超时定时器。{选择适当的超时重发时间t0ut}⑹等待。{等待以下3个事件中最先出现的一个}⑺若收到确认帧ACK，则：从主机取一个新的数据帧；V(S)←[1-V(S)]；{更新发送序号}转到⑶。⑻若收到否认帧NAK，则转到⑷。{重发数据帧}⑼若超时定时器时间到，则转到⑷。{重发数据帧}⑴V(R)←0；{接收状态变量初始化，其数值等于发送序号}⑵等待。⑶当收到一个数据帧，就检查有无产生传输差错（如用CRC)。若检查结果正确无误，则执行后续算法；否则转到⑻。⑷若N(S)＝V(R)

8、，则执行后续算法；{收到发送序号正确的数据帧}否则丢弃此数据帧，然后转到⑺。⑸将收到的数据帧中的数据部分送交主机。⑹V(R)←[1-V(R)]。{更新接收状态变量，准备接收下一个数据帧}⑺发送确认帧ACK，并转到⑵。⑻发送否认帧NAK，并转到⑵。在接收结点：链路利用率链路利用率：E=tf/(2tp+tf)=1/(2a+1)a=tp/tf=（线路长度/信号传播速度）/（帧长/发送速率）2、后退N帧ARQ（1）工作过程：无需等待应答，允许发送多帧连续发送数据帧而提高了效率