计算机网络教程_课件_(第二版_谢希仁)__第4章.ppt

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1、第4章点对点信道的数据链路层数据链路层的基本概念4.1三个基本问题4.2点对点协议PPP4.3HDLC协议4.4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通信。4.1数据链路层的基本概念4.1.1数据链路层的简单模型4.1.2链路和数据链路图4-1数据链路层的地位4.1.1数据链路层的简单模型图4-2只考虑数据在数据链路层的流动数据链路层的协

2、议数据单元——帧。数据链路层的任务就是把网络层交下来的数据发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。在因特网中，网络层协议数据单元就是IP数据报（或简称为数据报、分组或包）。图4-3数据链路层的通信模型数据链路层的主要功能结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报封装成帧。结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层。若结点B的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的帧中提取出IP数据报上交给上面的网络层；否则丢弃这个帧。4.1.2链路和数据链路所谓链路(link)：从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没

3、有任何其他的交换结点。在进行数据通信时，两个计算机之间的通信路径往往要经过许多段这样的链路。可见，链路只是一条路径的组成部分。把控制数据传输的通信协议（硬件和软件实现）加到链路上，就构成了数据链路。通常使用网络适配器（拨号上网使用拨号适配器，通过以太网上网使用局域网适配器）来实现这些通信协议的硬件和软件。也有人采用另外的术语，把链路分为物理链路和逻辑链路。早期的数据通信协议曾叫做通信规程(procedure)。因此，在数据链路层，规程和协议是同义语。4.2三个基本问题帧定界问题。数据链路层的发送方应当让接收方的数据链路层知

4、道，所发送的帧是从什么地方开始到从什么地方结束。透明传输问题。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。差错检测问题。4.2.1帧定界帧定界(framing)就是确定帧的界限。每一种链路层协议都规定了帧的数据部分的长度上限——最大传送单元MTU(MaximumTransferUnit)。图4-4用帧首部和帧尾部进行帧定界图4-5用控制字符进行帧定界的方法举例SOH（StartOfHeader）、EOT（EndOfTransmission）的16进制编码分别是01和04。数

5、据在物理层的实际传送方式是多样的。异步传输（一次只传送一个字符）、同步传输。都需要帧定界。图4-6数据部分恰好出现与EOT一样的代码4.2.2透明传输解决透明传输问题字节插入(bytestuffing)法：每当在数据中出现字符“SOH”或“EOT”时就将其转换为另一个字符，而这个字符是不会被错误解释为控制字符的。例如：控制字符“ESC”叫做转义符，编码为1B。数据中出现的控制字符经字节插入后发送时的字符SOHESCxEOTESCyESCESCz图4-7用字节插入法解决透明传输的问题4.2.3差错检测比特在传输过程中可能会产

6、生差错：1可能会变成0，而0也可能变成1。在一段时间内，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。在数据链路层广泛使用了循环冗余校验CRC的检错技术。编码思想：将要发送的数据比特序列看成是一个多项式f(x)的系数，若数据为bn-1bn-2…b１b０(其中为0或1)，则其对应的多项式为：bn-1Xn-1+bn-2Xn-2+…+b１X+b０例如：数据“10010101”可以写为多项式X

7、７+X４+X２+1。检错思想：收发双方约定一个生成多项式G(x)（其最高阶和最低阶系数必须为1），发送方在帧的末尾加上若干校验位，使带校验位的帧对应的多项式能被G(x)整除；接收方收到后，用G(x)除多项式，若有余数，则传输有错。循环冗余校验工作原理循环冗余校验工作原理CRC编码计算算法(1)设要发送的数据对应的多项式为P(x)。(2)发送方和接收方约定一个生成多项式G(x)，设该生成多项式的最高次幂为k。(3)在数据块的末尾添加k个0，则其相对应的多项式为M(x)=XkP(x)（左移k位）(4)用M(x)模2除以G(x)

8、，获得商Q(x)和余式R(x)，则M(x)=Q(x)×G(x)+R(x)。(5)令T(x)=M(x)+R(x)，采用模2运算，T(x)所对应的数据是在原数据块的末尾加上余式所对应的数据得到的。(6)发送T(x)所对应的数据。(7)设接收端接收到的数据对应的多项式为T’(x)，将T’(x)除以G(x)，若