第4章数据链路层ppt课件.ppt

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1、第4章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4.44.1数据链路层的基本概念4.1.1数据链路层的简单模型图4-1数据链路层的地位图4-2只考虑数据在数据链路层的流动数据链路层的协议数据单元——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）。数据链路层最主要的功能可归结为以下几点。（1）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。（2）结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层。（3）若结

2、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。图4-3数据链路层的通信模型4.1.2链路和数据链路所谓链路(link)就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没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。数据链路(datalink)则是另一个概念。当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的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。最常用的方法是使用网络适配器（

3、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）来实现这些协议的硬件和软件。也有人采用另外的术语。这就是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。4.2三个基本问题数据链路层协议有许多种，但有三个基本问题则是共同的。以下是这三个基本问题。1．数据链路层的发送方应当让接收方的数据链路层知道，所发送的帧是从什么地方开始到从什么地方结束。这就是帧定界问题。2．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。这就是透明传输问题。3．数据链路层必须

4、有差错检测功能。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4.2.2透明传输图4-6数据部分恰好出现与EOT一样的代码像图4-6所示的帧的传输显然就不是“透明传输”，为了解决透明传输问题，就必须设法使数据中可能出现的控制字符“SOH”和“EOT”在接收方不被解释为控制字符。具体的方法是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

5、为控制字符的。这种方法称为字节插入(bytestuffing)。数据中出现的控制字符经字节插入后发送时的字符SOHESCxEOTESCyESCESCz上面的控制字符“ESC”叫做转义符(escapecharacter)，图4-7用字节插入法解决透明传输的问题4.2.3差错检测在一定的时间内，传输错误的比特占所传输的比特总数的比率称为误码率BER(BitErrorRate)。在数据链路层广泛使用了循环冗余检验CRC(CyclicRedundancyCheck)的检错技术。为了进行检错而添加的冗余码常称为帧检验序列FCS(FrameCheckSequence)。图4-8说明循环

6、冗余检验原理的例子循环冗余检验CRC差错检测技术只能做到无差错接受，即：“凡是接收方数据链路层接受的帧，我们都能以非常接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错，“凡是接收方数据链路层接受的帧均无传输差错”。采用CRC差错检测技术后，我们并没有使数据链路层变成具有“可靠传输”的功能。以前OSI的观点是必须把数据链路层做成是可靠传输的。因此，他们在有CRC检错的基础上，增加了确认和重传机制。因特网广泛使用的数据链路层协议都不使用确认和重传机制，即不把数据链路层做成具有可靠传输的功能（因为这要付出相当大的代价）。如果在数据链路层传输数据时出现了差错，并且需要进行改正的话，

7、那么，改正差错的任务就由运输层的TCP协议来完成。实践证明，这样做可以使整个通信效率大大提高。4.3点对点协议PPP4.3.1PPP协议的特点对于点对点的链路，点对点协议PPP(Point-to-PointProtocol)是目前使用得最广泛的数据链路层协议。图4-9用户到ISP的链路使用PPP协议1．PPP协议应满足的需求IETF认为，在设计PPP协议时必须考虑以下的多方面需求[RFC1547]。（1）简单（2）封装成帧PPP协议必须规定特殊的字符作为帧定界符（即标志一个帧的开始和结束的字符）。帧定界是指接收方从