数据链路层基础学习教案.pptx

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1、数据数据(shj)链路层基础链路层基础第一页，共17页。第 3 章 数据(shj)链路层3.1 3.1 数据链路层基础数据链路层基础3.1.1 3.1.1 数据链路和帧数据链路和帧3.1.2 3.1.2 三个基本问题三个基本问题3.2 3.2 局域网和以太网局域网和以太网3.2.1 3.2.1 局域网基础局域网基础3.2.2 3.2.2 以太网基础以太网基础3.2.3 CSMA/CD 3.2.3 CSMA/CD 协议协议(xiy)(xiy)3.2.4 3.2.4 扩展的局域网扩展的局域网3.3 3.3 虚拟局域网虚拟局域网3.3.1 3.3.1 虚拟局域网基础虚拟局域网基础3.3.2 VLAN

2、3.3.2 VLAN配置基础配置基础3.3.3 VLAN Trunk3.3.3 VLAN Trunk3.3.4 VTP3.3.4 VTP3.3.5 STP(3.3.5 STP(选学选学)第1页/共17页第二页，共17页。第 3 章 数据(shj)链路层3.1 3.1 数据链路层基础数据链路层基础3.1.1 3.1.1 数据链路和帧数据链路和帧3.1.2 3.1.2 三个基本问题三个基本问题(wnt)(wnt)3.2 3.2 局域网和以太网局域网和以太网3.2.1 3.2.1 局域网基础局域网基础3.2.2 3.2.2 以太网基础以太网基础3.2.3 CSMA/CD 3.2.3 CSMA/CD

3、协议协议3.2.4 3.2.4 扩展的局域网扩展的局域网3.3 3.3 虚拟局域网虚拟局域网3.3.1 3.3.1 虚拟局域网基础虚拟局域网基础3.3.2 VLAN3.3.2 VLAN配置基础配置基础3.3.3 VLAN Trunk3.3.3 VLAN Trunk3.3.4 VTP3.3.4 VTP3.3.5 STP(3.3.5 STP(选学选学)第2页/共17页第三页，共17页。3.1 使用(shyng)点对点信道的数据链路层3.1.1 数据链路和帧 链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他(qt)的交换结点。一条链路只是一条通路的一个组成部分。数据链路(data l

4、ink)除了物理线路外，还必须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。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。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。传输数据的单位叫做帧。第3页/共17页第四页，共17页。适配器的作用(zuyng)网络接口板又称为通信网络接口板又称为通信(tng xn)(tng xn)适配器适配器(adapter)(adapter)或网络接或网络接口卡口卡 NIC(Network Interface Card)NIC(Network Interface Card)，或，或“网卡网卡”。第4

5、页/共17页第五页，共17页。数据(shj)链路层使用的信道主要有点对点信道和广播信道两种类型：主要有点对点信道和广播信道两种类型：（1 1）点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。现在）点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。现在(xinzi)(xinzi)全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP PPP(Point-(Point-toto-Point Protocol)-Point Protocol)。用户使用拨号电话线接入因特网时，一。用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用般都是使用PPP PPP 协议。协议。

6、PPP PPP 协议于协议于19921992年制订，经过年制订，经过 1993 1993 年和年和 1994 1994 年的修订，现在年的修订，现在(xinzi)(xinzi)的的PPP PPP 协议已成为因特网的正式标准协议已成为因特网的正式标准RFC 1661RFC 1661。PPP 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 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。链路控制协议链路控制协议 LCP(Link Control Protocol)LCP(Link Control Protocol)。网络控制协议网络控制协议 NCP(Network

7、Control Protocol)NCP(Network Control Protocol)。第5页/共17页第六页，共17页。用户用户(yngh)(yngh)到到 ISP ISP 的链路使用的链路使用 PPP PPP 协议协议 用户至因特网已向因特网管理机构申请(shnqng)到一批 IP 地址ISP接入网PPP 协议协议(xiy)第6页/共17页第七页，共17页。数据(shj)链路层（2）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，其典型代表是局域网，我们将在后面专门讲解。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(xitio)这些主机的数据发送。第7

8、页/共17页第八页，共17页。数据链路层的简单(jindn)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8页/共17页第九页，共17页。数据(shj)链路层的简单模型(续）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层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理

9、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第9页/共17页第十页，共17页。3.1.2 三个基本(jbn)问题(1)封装成帧(2)透明(tumng)传输(3)差错控制 第10页/共17页第十一页，共17页。（1）封装成帧封装成帧封装成帧(framing)(framing)就是在一段数据的前后分别就是在一段数据的前后分别(fnbi)(fnbi)添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。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。帧结束(jish

10、)帧首部IP 数据(shj)报帧的数据部分帧尾部 MTU数据链路层的帧长开始发送帧开始第11页/共17页第十二页，共17页。用控制字符进行帧定界(dn ji)的方法举例 SOH装在帧中的数据(shj)部分帧帧开始(kish)符帧结束符发送在前EOTStart of HeadingEnd of Transmission第12页/共17页第十三页，共17页。（2）透明(tumng)传输SOHEOT出现(chxin)了“EOT”被接收端当作(dn zu)无效帧而丢弃被接收端误认为是一个帧数据部分EOT完整的帧发送在前透明传输是指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送。当所传数据中的比

11、特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。第13页/共17页第十四页，共17页。解决透明(tumng)传输问题如果发送端的数据链路层在数据中出现控制字符如果发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”“SOH”或或“EOT”“EOT”，则需在其前面，则需在其前面(qin mian)(qin mian)插入一个转义字符插入一个转义字符“ESC”(“ESC”(其十六进制编码是其十六进制编码是 1B)1B)。例如需要发送的字符串为例如需要发送的字符串为“微软微软EOTEOT字体字体”，如果发送，

12、如果发送时编码为时编码为“SOH“SOH微软微软EOTEOT字体字体EOT”EOT”，则对方只能接收到，则对方只能接收到“微软微软”。由于字符串中出现了控制字符。由于字符串中出现了控制字符EOTEOT，所以正确，所以正确的编码应该在的编码应该在EOTEOT之前插入转义字符之前插入转义字符“ESC”“ESC”，即，即“SOH“SOH微软微软ESCEOTESCEOT字体字体EOT”EOT”。第14页/共17页第十五页，共17页。SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESC SOH原始数据EOTEOT经过字节填充后发送(f sn)的数据字节(z ji)填充字节(z ji)

13、填充字节填充字节填充发送在前帧开始符帧结束符用字节填充法解决透明传输的问题用字节填充法解决透明传输的问题 SOH第15页/共17页第十六页，共17页。（3）差错(chcu)检测在传输过程中可能会产生比特差错：在传输过程中可能会产生比特差错：1 1 可能会变成可能会变成 0 0 而而 0 0 也可能变成也可能变成 1 1。为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据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。时，必须采用各种差错检测措施。在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC CRC 的检错技术。的检错技术。在数据后面添加上的冗余码称为在数据后面添加上的冗余码称为(chn wi)(chn wi)帧检验序帧检验序列列 FCS(Frame Check Sequence)FCS(Frame Check Sequence)。身份证中神秘(shnm)的X第16页/共17页第十七页，共17页。