网络基础课件-NET11第4章:数据链路层.ppt
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1、计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院差错控制、差错控制方法?差错控制、差错控制方法?差错控制编码?差错控制编码?差错控制机制?差错控制机制?链路、数据链路、相链路、数据链路、相邻结点?邻结点?数据链路层任务?数据链路层任务?数据链路层功能(数据链路控制)?数据链路层功能(数据链路控制)?1第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院复习上次课内容复习上次课内容差错检测编码:差错检测编码:奇偶校验码、奇偶校验码、CRC循环冗余校验码循环冗余校验码差错控制机制(反馈重发机制差错控制机制(反馈重发机制 ARQ)停止等待停止等待ARQARQ方式方式连续连续ARQARQ方
2、式:方式:Go-Back-N 协议,选择性重传协议协议,选择性重传协议链路、数据链路、相邻结点链路、数据链路、相邻结点数据链路层任务数据链路层任务在有差错的物理链路上,实现网络上两个相邻结点之间在有差错的物理链路上,实现网络上两个相邻结点之间的无差错数据传输。的无差错数据传输。数据链路控制数据链路控制链路管理、帧同步、流量控制、差错控制、帧的透明传链路管理、帧同步、流量控制、差错控制、帧的透明传输、寻址。输、寻址。数据链路层协议数据链路层协议实现数据链路控制功能而制定的规程或协议实现数据链路控制功能而制定的规程或协议分面向字符、分面向字符、面向比特两类面向比特两类2计算机科学与工程学院计算机科
3、学与工程学院4.4 典型数据链路层协议分析典型数据链路层协议分析 面向比特型面向比特型4.4.1 HDLC产生的背景产生的背景(SDLC同步数据链路控制同步数据链路控制)面向字符型数据链路层协议的缺点面向字符型数据链路层协议的缺点:报文格式不一样;报文格式不一样;传输透明性不好;传输透明性不好;等待发送方式,传输效率低。等待发送方式,传输效率低。面向比特型协议的设计目标面向比特型协议的设计目标:以比特作为传输控制信息的基本单元;以比特作为传输控制信息的基本单元;数据帧与控制帧格式相同;数据帧与控制帧格式相同;传输透明性好;传输透明性好;连续发送,传输效率高。连续发送,传输效率高。3计算机科学与
4、工程学院计算机科学与工程学院4.4.2 数据链路的配置和数据传送方式数据链路的配置和数据传送方式数据链路的配置数据链路的配置非平衡配置非平衡配置平衡配置平衡配置非平衡配置中的主站与从站非平衡配置中的主站与从站主站:控制数据链路的工作过程。主站发出命令主站:控制数据链路的工作过程。主站发出命令 从站:接受命令,发出响应,配合主站工作从站:接受命令,发出响应,配合主站工作非平衡配置中的结构特点非平衡配置中的结构特点点点-点方式点方式点点-多点方式多点方式4计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院数据链路的非平衡配置方式数据链路的非平衡配置方式5计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院非平衡配置方式
5、下数据传送方式非平衡配置方式下数据传送方式正常响应模式(正常响应模式(normal response mode,NRM)主站可以随时向从站传输数据帧;主站可以随时向从站传输数据帧;从站只有在主站向它发送命令帧进行探询(从站只有在主站向它发送命令帧进行探询(poll),),从从站响应后才可以向主站发送数据帧。站响应后才可以向主站发送数据帧。异步响应模式(异步响应模式(asynchronous response mode,ARM)主站和从站可以随时相互传输数据帧;主站和从站可以随时相互传输数据帧;从站可以不需要等待主站发出探询就可以发送数据;从站可以不需要等待主站发出探询就可以发送数据;主站负责数
6、据链路的初始化、链路的建立、释放与差主站负责数据链路的初始化、链路的建立、释放与差错恢复等功能。错恢复等功能。6计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院数据链路的平衡配置方式数据链路的平衡配置方式7第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院平衡配置方式平衡配置方式 链路两端的两个站都是复合站(链路两端的两个站都是复合站(combined station););复合站同时具有主站与从站的功能;复合站同时具有主站与从站的功能;每个复合站都可以发出命令与响应;每个复合站都可以发出命令与响应;平衡配置结构中只有异步平衡模式平衡配置结构中只有异步平衡模式(asynchron
7、ous balanced mode,ABM););异步平衡模式的每个复合站都可以平等地发起异步平衡模式的每个复合站都可以平等地发起数据传输,而不需要得到对方复合站的许可。数据传输,而不需要得到对方复合站的许可。8计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院4.4.3 HDLC的帧结构的帧结构 F(flag):固定格式固定格式 01111110 作用作用 帧同步帧同步 传输数据的透明性(传输数据的透明性(零零比特插入与删除)比特插入与删除)A(address):地址地址C(control):帧的类型、帧的编号、命令与控制信息帧的类型、帧的编号、命令与控制信息I(information):网络层数据,
8、网络层数据,Nmax=256BCRC(checksum):校验校验A、C、I字段的数据字段的数据 G(X)=X16+X12+X5+19第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院1、帧检验序列、帧检验序列 FCS概念:概念:为了进行为了进行差错检测差错检测,在数据后面添加上的冗余码,在数据后面添加上的冗余码,通常称为通常称为帧检验序列帧检验序列 FCS(Frame Check Sequence)。常用的产生常用的产生帧检验序列帧检验序列 FCS的差错检测编码的差错检测编码奇奇/偶校验码偶校验码(Parity Checking)循环冗余校验码循环冗余校验码(Cycli
9、c Redundancy Check)水平垂直奇水平垂直奇/偶校验码偶校验码10第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院零比特插入零比特插入/删除工作过程删除工作过程11第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院2、零比特填充法、零比特填充法 HDLC 采用零比特填充法使一帧中两个采用零比特填充法使一帧中两个 F 字段之间不会出现字段之间不会出现 6 个连续个连续 1。在发送端,当一串比特流数据中有在发送端,当一串比特流数据中有 5 个个连续连续 1 时,就立即填入一个时,就立即填入一个 0。在接收帧时,先找到在接收帧时,先找到 F
10、 字段以确定帧的字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现发现 5 个连续个连续 1 时,就将其后的一个时,就将其后的一个 0 删除,以还原成原来的比特流。删除,以还原成原来的比特流。12第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院零比特的填充与删除零比特的填充与删除 数据中某一段比特组合恰好出现和 F 字段一样的情况0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0会被误认为是 F 字段发送端在 5 个连 1 之后填入 0 比特再发送出去填入 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0
11、 1 0 1 0在接收端将 5 个连 1 之后的 0 比特删除,恢复原样在此位置删除填入的 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 013第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院3、透明传输、透明传输 采用零比特填充法就可传送任意组采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流,或者说,就可实现数合的比特流,或者说,就可实现数据链路层的据链路层的透明传输透明传输。当连续传输两个帧时,前一个帧的结束当连续传输两个帧时,前一个帧的结束标志字段标志字段 F 可以兼作后一帧的起始标志可以兼作后一帧的起始标志字段。字段。当暂时没有信息传送时,
12、可以连续发送当暂时没有信息传送时,可以连续发送标志字段,使收端可以一直和发端保持标志字段,使收端可以一直和发端保持同步。同步。14第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院4、帧类型及控制字段的意义、帧类型及控制字段的意义15第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院帧类型帧类型I帧帧:N(S)发送发送帧的顺序号帧的顺序号 N(R)接收帧的顺序号接收帧的顺序号 P/F=Poll/Final,P=1 询问,询问,F=1 响应响应 P与与F成对出现成对出现S帧帧:监控功能位监控功能位 S=00,RR(receive ready)S=01,
13、RNR(receive not ready)S=10,RJE(reject)S=11,SREJ(select reject)U帧帧:用于实现数据链路控制功能用于实现数据链路控制功能16第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院U帧的格式与链路控制功能帧的格式与链路控制功能17第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院4.4.4 数据链路层的工作过程数据链路层的工作过程简化的信息帧结构的表示方法简化的信息帧结构的表示方法一个信息帧的表示一个信息帧的表示 18第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院无编号帧
14、的表示方法无编号帧的表示方法 SNRM帧与帧与UA帧结构的表示方法帧结构的表示方法 19第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院正常响应正常响应模式数据模式数据链路工作链路工作20第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院讨论:讨论:数据链路层数据链路层与物理层的关系与物理层的关系21第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院4.5 Internet中的数据链路层中的数据链路层 Internet中主要的数据链路层协议中主要的数据链路层协议SLIP(Serial Line IP)串行线路的串行线路的Int
15、ernet数据链路层协议数据链路层协议PPP(Point-to-Point Protocol)点点-点协议点协议SLIP与与PPP用于串行通信的拨号线路上,是目前家庭用于串行通信的拨号线路上,是目前家庭计算机或公司用户通过计算机或公司用户通过ISP拨号接入拨号接入Internet的主要协的主要协议。议。PPPoE(Point-to-Point Protocol over Ethernet)22第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院点对点协议点对点协议 PPPPPP 协议的工作原理协议的工作原理现在全世界使用得最多的数据链路层协议是现在全世界使用得最多的数据链路
16、层协议是点点对点协议对点协议 PPP(Point-to-Point Protocol)。用户使用拨号电话线接入因特网时,一般都是使用用户使用拨号电话线接入因特网时,一般都是使用 PPP 协议。协议。23第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院用户拨号入网的示意图用户拨号入网的示意图 路由器调制解调器调制解调器因特网服务提供者(ISP)用户家庭拨号电话线 使用 TCP/IP 的 PPP 连接使用 TCP/IP 的 客户进程路由选择 进程至因特网PC 机24第第4章章 数据链路层数据链路层计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院PPP 协议协议 1992 年制订的年
17、制订的 PPP 协议。经过协议。经过 1993 年和年和 1994 年年的修订,现在的的修订,现在的 PPP 协议已成为因特网的正式标协议已成为因特网的正式标准准RFC 1661。PPP协议有三个组成部分协议有三个组成部分 一个将一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法数据报封装到串行链路的方法既支持异步链路,也支持面向比特的同步链路。既支持异步链路,也支持面向比特的同步链路。链路控制协议链路控制协议 LCP(Link Control Protocol)用于建立、配置、测试数据链路连接用于建立、配置、测试数据链路连接网络控制协议网络控制协议NCP(Network Control Protoco
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