数据链路层的功能与服务学习教案.pptx
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1、会计学1数据链路层的功能数据链路层的功能(gngnng)与服务与服务第一页,共58页。链路与数据链路链路与数据链路数据链路层的功能与服务数据链路层的功能与服务(1)封装成帧封装成帧(透明传输透明传输)(2)可靠性的保障可靠性的保障(bozhng)(3)差错控制差错控制(4)流量控制流量控制(5)链路管理链路管理习题习题第1页/共58页第二页,共58页。重点:重点:了解数据了解数据(shj)(shj)链路层信道的类型;数据链路层信道的类型;数据(shj)(shj)在链路在链路层的流动;层的流动;熟悉数据熟悉数据(shj)(shj)链路层的功能与服务;链路层的功能与服务;难点:难点:掌握封装帧的原
2、理、差错控制编码掌握封装帧的原理、差错控制编码(奇偶校验码、奇偶校验码、CRC)CRC);第2页/共58页第三页,共58页。IP 数据(shj)报1010 0110帧取出数据(shj)链路层网络层链路结点(ji din)A结点 B物理层数据链路层结点 A结点 B帧发送帧接收数据链路IP 数据报1010 0110帧装入n常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道(数据链路),而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。讨论讨论1 1:数据链路层中基本概念:数据链路层中基本概念第3页/共58页第四页,共58页。5讨论讨论(toln)1(toln)1:数据链路层中基本概:数据链路层中基本概念(续)念(
3、续)n链路链路(link)(link)n 一条无源的点到点的物理线路段,中间没有一条无源的点到点的物理线路段,中间没有(mi yu)(mi yu)任何其他的交换结点。任何其他的交换结点。n一条链路只是一条通路的一个组成部分一条链路只是一条通路的一个组成部分1.1 1.1 链路与数据链路链路与数据链路n数据链路数据链路(data link)(data link)n 除了物理线路外,还必须除了物理线路外,还必须(bx)(bx)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。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
4、链路。n数据链路数据链路=链路链路+协议实现协议实现n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。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。n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。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。第4页/共58页第五页,共58页。6数据链路层的简单数据链路层的简单数据链路层的简单数据链路层的简单(jindn)(jindn)(jindn)(jindn)模型模型模型模型局域网广域网主机(zhj)H1主机(zhj)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
5、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从层次上来看数据的流动第5页/共58页第六页,共58页。71.2 1.2 数据数据(shj)(shj)链路层的服务链路层的服务n数据链路层实现在同一链路两端相邻设备之间帧的传输,为网络层提供数据包的搬运服务n要解决在易受到干扰的物理层的原始比特流传输的服务基础上,向网络层提供可靠的、无差错的、透明(tumng)的、面向帧的传输服务。v点对点信道点对点信道 这种信道使用这种信道使用(shyng)(shyng)一对一的点一对一的点对点通信方式。对点通信方式。点对点信道ABp信
6、道主要有以下两种类型:第6页/共58页第七页,共58页。广播(gungb)信道CBEDAn广播信道广播信道 这种信道使用一对这种信道使用一对(y du)(y du)多的多的广播通信方式,因此过程比较复杂。广播信广播通信方式,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送。共享信道协议来协调这些主机的数据发送。不同的信道,服务使用的控制实现(shxin)方法有所差异1.2 1.2 数据链路层的服务数据链路层的服务(续续)第7页/共58页第八页,共58页。9n n要解决的几个要解决的几个要解决的几个要解决的几
7、个(j)(j)(j)(j)基本问基本问基本问基本问题题题题?(1)(1)(1)(1)封装成帧封装成帧封装成帧封装成帧(透明传输透明传输透明传输透明传输)(2)(2)(2)(2)可靠性的保障可靠性的保障可靠性的保障可靠性的保障(bozhng)(bozhng)(bozhng)(bozhng)(3)(3)(3)(3)差错控制差错控制差错控制差错控制(4)(4)(4)(4)流量控制流量控制流量控制流量控制(5)(5)(5)(5)链路管理链路管理链路管理链路管理 1.2 1.2 数据数据(shj)(shj)链路层的服务链路层的服务(续续)第8页/共58页第九页,共58页。(1)(1)封装成帧封装成帧封装
8、成帧封装成帧(透明透明透明透明(tumng)(tumng)传输传输传输传输)n n封装成帧封装成帧封装成帧封装成帧(framing)(framing)(framing)(framing)就是在一段数据的前后分别添加就是在一段数据的前后分别添加就是在一段数据的前后分别添加就是在一段数据的前后分别添加(tin(tin(tin(tin ji)ji)ji)ji)首部和尾部,构成了一个帧。确定帧的界限。首部和尾部,构成了一个帧。确定帧的界限。首部和尾部,构成了一个帧。确定帧的界限。首部和尾部,构成了一个帧。确定帧的界限。n n首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界
9、。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。IP 数据报 MTU数据链路层的帧长开始发送帧结束帧首部帧的数据部分帧尾部帧开始第9页/共58页第十页,共58页。11四种四种(s zhn)(s zhn)成帧方法成帧方法:(1)封装成帧(续)n字节(z ji)计数法(Character count)n字符填充法(Flag bytes with byte stuffing)n比特填充法(Starting and ending flags,with bit stuffing)n违例编码法(Physical layer coding violations)第10页/共
10、58页第十一页,共58页。字符(z f)填充法用特殊的控制字符进行帧定界,以解决当传输错误时,重新(chngxn)接收方重新(chngxn)和发送方同步,找到帧的边界。n成帧原理(yunl)帧开始符(00000001)帧结束符(00000100)SOH装在帧中的数据部分EOT帧发送在前第11页/共58页第十二页,共58页。13待解决的问题:如何待解决的问题:如何(rh)(rh)进行透明传输?进行透明传输?SOHEOT出现了“EOT”被接收端当作无效帧而丢弃被接收端误认为是一个帧数据部分EOT完整的帧发送在前n问题(wnt)分析字符(z f)填充法(续)第12页/共58页第十三页,共58页。14
11、解决透明传输解决透明传输解决透明传输解决透明传输(chun sh)(chun sh)问题问题问题问题n n发送端的数据链路层在数据中出现控制字符发送端的数据链路层在数据中出现控制字符发送端的数据链路层在数据中出现控制字符发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”“SOH”“SOH”“SOH”或或或或“EOT”“EOT”“EOT”“EOT”的前面插入一个转义字符的前面插入一个转义字符的前面插入一个转义字符的前面插入一个转义字符“ESC”(“ESC”(“ESC”(“ESC”(其十六进制其十六进制其十六进制其十六进制(sh li jn zh)(sh li jn zh)(sh li jn zh)
12、(sh li jn zh)编码是编码是编码是编码是 1B 1B 1B 1B,即,即,即,即00010000)00010000)00010000)00010000)。n n接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。转义字符。转义字符。转义字符。n n如果转义字符也出现数据当中,那么应在转义字符前面插如果转义字符也出现数据当中,那么应在转义字符前面插如果转义字符也出现数据当中,那么应在转义字符前面插如果转义字符也出现数据当中,那么应
13、在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时,入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时,入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时,入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时,就删除其中前面的一个。就删除其中前面的一个。就删除其中前面的一个。就删除其中前面的一个。解决方法(fngf):转义字符填充法第13页/共58页第十四页,共58页。SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始数据EOTEOT经过字节(z ji)填充后发送的数据字节(z ji)填充字节(z ji)填充字节填充字节填充发送在前帧开始符帧结束符用字符填
14、充法解决透明传输的问题用字符填充法解决透明传输的问题用字符填充法解决透明传输的问题用字符填充法解决透明传输的问题 SOH第14页/共58页第十五页,共58页。16n问题(wnt)分析(续)优点:可以解决当错误发生(fshng)时,重新同步帧的边界缺点:依赖于字符的编码方式(ASCII)不是(b shi)所有字符都采用ASCII编码方式,如:UNICODE采用16位编码字符填充法(续)第15页/共58页第十六页,共58页。比特(b t)填充法(1)封装成帧(续)n成帧原理(yunl)通过(tnggu)在帧头和帧尾分别添加具有特殊比特流模式(01111110)的标识符,来标示帧的定界。帧头数据载荷
15、信息帧尾0111111001111110原始数据帧的定界符帧的定界符发送在前第16页/共58页第十七页,共58页。18待解决的问题:如何待解决的问题:如何(rh)(rh)进行透明传输?进行透明传输?01111110出现(chxin)了标识符被接收端误认为是一个(y)帧数据部分完整的帧发送在前n问题分析比特填充法(续)0111111001111110第17页/共58页第十八页,共58页。n发送端,只要在数据部分发现(fxin)有 5 个连续 1,则立即填入一个 0。n接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现(fxin)5 个连续1时,就把这 5 个连续 1 后的一个 0 删除。解决透明(tumng
16、)传输问题解决解决(jiju)(jiju)方法:零比特填充法方法:零比特填充法原始数据部分A01111110B填充后的数据部分A011111010BA01111100BA011111000BA01111101BA011111001B第18页/共58页第十九页,共58页。20n问题(wnt)分析(续)比特填充法优点:适应于任何数据形式的比特流的传输(chun sh)适应于任意编码方式的字符传输(chun sh)比特(b t)填充法应用举例:HDLC、PPP比特填充法(续)第19页/共58页第二十页,共58页。n n要解决的几个基本要解决的几个基本要解决的几个基本要解决的几个基本(jbn)(jbn
17、)问题问题问题问题?(1)(1)(1)(1)封装成帧封装成帧封装成帧封装成帧(透明传输透明传输透明传输透明传输)(2)(2)(2)(2)可靠性的保障可靠性的保障可靠性的保障可靠性的保障(3)(3)(3)(3)差错控制差错控制差错控制差错控制(4)(4)(4)(4)流量流量流量流量(liling)(liling)(liling)(liling)控制控制控制控制 (5)(5)(5)(5)链路管理链路管理链路管理链路管理1.2 数据(shj)链路层的服务(续)第20页/共58页第二十一页,共58页。22(2)可靠性的保障(bozhng)IP 数据报1010 0110帧取出数据链路层网络层链路结点 A
18、结点 B物理层IP 数据报1010 0110帧装入数据链路层要将网络层的数据报封装在帧中,实现透明(tumng)传输。传输是否可靠?是否需要可靠保障?如何保障?第21页/共58页第二十二页,共58页。23(2)可靠性的保障(bozhng)(续)n三种类型(lixng)的传输可靠性服务n不同的协议(xiy)和系统中对数据链路层的传输可靠性服务的定义是不同点。无确认无连接的服务无确认无连接的服务有确认无连接的服务有确认无连接的服务有确认面向连接的服务有确认面向连接的服务第22页/共58页第二十三页,共58页。24无确认(qurn)无连接的服务1.源端和目的端的数据(shj)链路层在传输帧之前不需要
19、建立逻辑上连接。(无连接)2.每个帧在数据(shj)链路层协议的控制下从源端到目的端进行独立传输。(独立传输)3.目的端收到帧后,不需要通过反馈信息告诉源端,该帧是否正确接收(无确认)4.帧在传输时如果因为噪音干扰而丢失,没有任何机制来检测帧丢失,也没有任何机制实施帧的重新传输。(无重传)n 基本(jbn)思想适应于质量较好、差错率降低的信道传输,将少许差错情况的检测交给高层协议实现。适应于实时性要求较高的场合。如:音频的传输n 适应场合第23页/共58页第二十四页,共58页。25有确认(qurn)无连接的服务1.源端和目的端的数据链路层在传输帧之前不需要建立逻辑上连接。(无连接)2.每个帧在
20、数据链路层协议的控制下从源端到目的端进行独立传输。(独立传输)3.目的端收到帧后,需要通过反馈确认信息告诉源端数据链路层,该帧正确接收。(有确认)4.发送方对每个传输的帧进行编码 (帧编号)5.帧在传输时丢失(dis),源端可以通过超时机制,重新传输丢失(dis)的帧。(超时重传)n 基本基本(jbn)思想思想l适应于信道质量较差的不可靠信道 如:无线信道n 适应场合适应场合第24页/共58页第二十五页,共58页。26有确认面向连接(linji)的服务源端和目的端的数据链路层在传输帧之前需要首先建立逻辑上连接。(有连接)每个帧在数据链路层协议的控制下,沿着建立好的链路,从源端到目的端进行独立传
21、输。(独立传输)发送方对每个传输的帧进行编号,目的端收到帧后,需要通过反馈确认信息告诉源端数据链路层,相应编号的帧被正确接收;所有传输中的帧要求按序到达目的端,且只被正确接收一次.(有确认,帧编号)帧在传输时丢失,源端可以通过超时机制,重新传输丢失的帧。(超时重传)数据传输完毕(wnb),需要释放逻辑连接。(释放连接)n 基本基本(jbn)思想思想适应于传输要求可靠性较高的场合n 适应场合适应场合第25页/共58页第二十六页,共58页。27n n要解决的几个基本要解决的几个基本要解决的几个基本要解决的几个基本(jbn)(jbn)问题问题问题问题?(1)(1)(1)(1)封装成帧封装成帧封装成帧
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