第三章之2数据链路层PPT课件
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计算机网络(第六版)谢希仁版PPT课件
计算机网络（第 6 版）课件
电子工业出版社 2019年
谢希仁 编著
2020/3/2
目录
第一章 概述 第二章 物理层 第三章 数据链路层 第四章 网络层 第五章 运输层 第六章 应用层 第七章 网络安全 第八章 音频视频 第九章 无线网络 第十章 下一代因特网
对的数量与电话机数的平方成正比。
课件制作人：谢希仁
使用交换机
当电话机的数量增多时，就要使用交换 机来完成全网的交换任务。
交换机
课件制作人：谢希仁
“交换”的含义
在这里，“交换”(switching)的含义就是 转接——把一条电话线转接到另一条电 话线，使它们连通起来。
是指像天线上的驻波的节点，这种节点 很像竹竿上的“节”。 在网络中的 node 的标准译名是“结点” 而不是“节点”。 但数据结构的树(tree)中的 node 应当译 为“节点”。
课件制作人：谢希仁
网络与因特网
网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起。
课件制作人：谢希仁
课件制作人：谢希仁
1. 客户服务器方式
客户(client)和服务器(server)都是指通信 中所涉及的两个应用进程。
客户服务器方式所描述的是进程之间服 务和被服务的关系。
客户是服务的请求方，服务器是服务的 提供方。
课件制作人：谢希仁
运行 客户 程序
A
客户
网络边缘 网络核心
运行 服务器 程序 B
课件制作人：谢希仁
因特网的发展情况概况 （统计到 2005 年）
1980 1990 2000 2005
网络数 主机数 用户数 管理机构数
电子工业出版社 2019年
谢希仁 编著
2020/3/2
目录
第一章 概述 第二章 物理层 第三章 数据链路层 第四章 网络层 第五章 运输层 第六章 应用层 第七章 网络安全 第八章 音频视频 第九章 无线网络 第十章 下一代因特网
对的数量与电话机数的平方成正比。
课件制作人：谢希仁
使用交换机
当电话机的数量增多时，就要使用交换 机来完成全网的交换任务。
交换机
课件制作人：谢希仁
“交换”的含义
在这里，“交换”(switching)的含义就是 转接——把一条电话线转接到另一条电 话线，使它们连通起来。
是指像天线上的驻波的节点，这种节点 很像竹竿上的“节”。 在网络中的 node 的标准译名是“结点” 而不是“节点”。 但数据结构的树(tree)中的 node 应当译 为“节点”。
课件制作人：谢希仁
网络与因特网
网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起。
课件制作人：谢希仁
课件制作人：谢希仁
1. 客户服务器方式
客户(client)和服务器(server)都是指通信 中所涉及的两个应用进程。
客户服务器方式所描述的是进程之间服 务和被服务的关系。
客户是服务的请求方，服务器是服务的 提供方。
课件制作人：谢希仁
运行 客户 程序
A
客户
网络边缘 网络核心
运行 服务器 程序 B
课件制作人：谢希仁
因特网的发展情况概况 （统计到 2005 年）
1980 1990 2000 2005
网络数 主机数 用户数 管理机构数
第三章 计算机网络体系结构ppt课件
图1 OSI参考模型
最顶层
最底层
.
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
（A）
（P） （S） （T） （N）
（DL） （PH）
通信子网
.
OSI中数据流动过程
用户看到的据流向
向实 际 数 据 流
向实 际 数 据 流
实际数据流向
.
2.3 OSI-RM 各层主要功能概述
1、物理层
2.1 网络体系结构及协议概念
2.1.1 网络体系结构的概念
计算机网络体系结构与网络协议是计算机网络技术 中的关键。
计算机网络的实现需要解决很多复杂的技术问题。 例如：①支持多种通信介质；②支持多厂商和异种机互 联，其中包括软件的通信规定及硬件接口的规范；③支 持多种业务，如远程登录、数据库、分布式计算等；④ 支持高级人机接口。
服务数据单元是指（N）实体为完成（N） 服务用户请求的功能所设置的数据单元
.
2.4.3 、服务原语： 在OSI-RM中，上层使用下层的服务，必须通过下
层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
请求：用户要求服务做某项工作
服务原语
指示：用户被告知某事件发生了 响应：用户表示对某事件的响应
确认：用户实体收到关于它的请求答复
● 数据链路层协议分为两类：
● 面向字符型的主要特点是利用已定义好的一组 控制字符完成数据链路控制功能。
● 面向比特型的数据链路层，其规程传送信息的单 位称为帧。帧分为控制帧和信息帧。
.
1、数据链路层的功能
传输链路 传输链路是用于传输数据的通信信道，由双绞线、
光纤、 同轴电缆、微波、卫星通信等构成。 信道分为链路与通路两种：
计算机网络CH3 数据链路层.ppt
R3 网络层 链路层 物理层
H2
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
课件制作人：谢希仁
3.1 使用点对点信道的数据Байду номын сангаас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 link) 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。
计算机网络（第 5 版）
第 3 章 数据链路层
课件制作人：谢希仁
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题
3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
误码率与信噪比有很大的关系。如果提高信噪 比，就可以使误码率减小。
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。
课件制作人：谢希仁
循环冗余检验的原理
在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余 检验 CRC (Cyclic Redundancy Check)的检错技 术。
3.5 扩展的以太网 3.5.1 在物理层扩展以太网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网
3.6 高速以太网 3.6.1 100BASE-T 以太网 3.6.2 吉比特以太网 3.6.3 10 吉比特以太网 3.6.4 使用高速以太网进行宽带接入
3.7 其他类型的高速局域网接口
课件制作人：谢希仁
第一次课
课件制作人：谢希仁
计算机网络第三章2
-10-
FDMA 的优点：相互之间不会产生干扰 用户较少且数量大致固定，每个用户的业务量都较大时（如在
电话交换网中） 缺点：频道资源的浪费
用户数较多且数量经常变化，业务量具有突发性
存在问题： • 实际用户数少于已经划分的频道数时，造成频道资源的浪费； • 当网络中的频道已经分配完毕，即使已经被分配到频道的用户
东华大学计算机科学与技术学院
-26-
纯ALOHA和时隙ALOHA的性能比较
东华大学计算机科学与技术学院
-27-
三、多路访问协议
ALOHA 载波检测多路访问协议 无冲突的协议 有限竞争协议 无线LAN协议
东华大学计算机科学与技术学院
-28-
ALOHA协议
东华大学计算机科学与技术学院
-29-
载波检测多路访问协议CSMA（Carrier Sense
CSMA/CD的状态周期：由传输周期、竞争周期和空闲周期交织而成。
东华大学计算机科学与技术学院
-39-
CSMA/CD的要点
如果两个站点在时刻t0发送数据，它们需要多长时间才 能意识到已经发生冲突了？－－即一个站点在开始传送 数据之后多长时间，才可以认为它已经“抓住”电缆了？
站点从开始传送至检测到冲突，所需的最长时间等于信号在相 距最远的两个站之间的来回传输时间（2τ）。
东华大学计算机科学与技术学院
-40-
t=0 A
1 km
t A 检测到发生碰撞
碰撞
t = 2
B 检测到发生碰撞
B B 发送数据
t= t=
单程端到端
传播时延记为
t=0 A
1 km
t A 检测到发生碰撞
碰撞
t = 2
第三次课-数据链路层协议PPT课件
8
3. 光纤 多模传播 单模传播
9
二. 无线媒介
10
传输媒介性能比较
媒介 非屏蔽双绞线 屏蔽双绞线 同轴电缆 光纤电缆 无线电波 微波 卫星 蜂窝系统
费用 低 一般 一般 高 一般 高 高 高
速度 1~100Mbps 1~150Mbps 1Mbps~1Gbps 10Mbps~2Gbps 1~10Mbps 1Mbps~10Gbps 1Mbps~10Gbps 9.6~9.2Kbps
数据终端设备 DTE (Data Terminal Equipment)
4
数据电路端接设备
两个物理实体之间用 OSI的传输媒体连接的通信路径， 以及在该路径上传输比特所需要的设备称为数据电路端 接设备 。 机械特性：详细说明连接器尺寸、插头数目、排列方式、 插头与插座的尺寸、连接器的位置、电缆的长度及其所 含导线的数目等。
老哥：
您悠着点，
我吃不了！
俺也要发数据
12
数据链路层协议
该层协议的主要功能是，在相邻两个结点之 间建立、维持和释放一条或多条数据链路， 将数据按一定的格式(帧格式)组织起来进行 传输，保证数据传输无差错、按顺序到达目 的地。
目前，数据链路层协议主要有两类： 面向字符型协议 面向位协议
13
数据链路层的具体责任是:
6
其任务需要考虑以下一系列问题:
■线路配置 两个或两个以上的设备如何能实际地连接起来? 传输线路是被共享还是由两个设备专用?线路可用与否
■数据通信模式 在两个设备间的传输流向是单向还是双向? 或者会不会变向
■拓扑结构 网络设备是如何安置的?它们相互直接传输数据 还是通过一个中继设备
■信号 在信息传输中何种信号是有用的 ■编码 在可用的信号系统中0、1比特分别如何表示?数据如
3. 光纤 多模传播 单模传播
9
二. 无线媒介
10
传输媒介性能比较
媒介 非屏蔽双绞线 屏蔽双绞线 同轴电缆 光纤电缆 无线电波 微波 卫星 蜂窝系统
费用 低 一般 一般 高 一般 高 高 高
速度 1~100Mbps 1~150Mbps 1Mbps~1Gbps 10Mbps~2Gbps 1~10Mbps 1Mbps~10Gbps 1Mbps~10Gbps 9.6~9.2Kbps
数据终端设备 DTE (Data Terminal Equipment)
4
数据电路端接设备
两个物理实体之间用 OSI的传输媒体连接的通信路径， 以及在该路径上传输比特所需要的设备称为数据电路端 接设备 。 机械特性：详细说明连接器尺寸、插头数目、排列方式、 插头与插座的尺寸、连接器的位置、电缆的长度及其所 含导线的数目等。
老哥：
您悠着点，
我吃不了！
俺也要发数据
12
数据链路层协议
该层协议的主要功能是，在相邻两个结点之 间建立、维持和释放一条或多条数据链路， 将数据按一定的格式(帧格式)组织起来进行 传输，保证数据传输无差错、按顺序到达目 的地。
目前，数据链路层协议主要有两类： 面向字符型协议 面向位协议
13
数据链路层的具体责任是:
6
其任务需要考虑以下一系列问题:
■线路配置 两个或两个以上的设备如何能实际地连接起来? 传输线路是被共享还是由两个设备专用?线路可用与否
■数据通信模式 在两个设备间的传输流向是单向还是双向? 或者会不会变向
■拓扑结构 网络设备是如何安置的?它们相互直接传输数据 还是通过一个中继设备
■信号 在信息传输中何种信号是有用的 ■编码 在可用的信号系统中0、1比特分别如何表示?数据如
计算机网络第五版课件(谢希仁编著)第三章 数据链路层
课件制作人：谢希仁
Note
Byte stuffing is the process of adding 1 extra byte whenever there is a flag or escape character in the text.
课件制作人：谢希仁
Figure 11.2 Byte stuffing and unstuffing
计算机网络（第 5 版）
第 3 章 数据链路层
课件制作人：谢希仁
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题 3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
网络层 链路层
运输层
网络层 链路层
物理层
物理层
物理层
物理层
物理层
课件制作人：谢希仁
3.1 使用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 link) 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。
被接收端 被接收端当作无效帧而丢弃 误认为是一个帧 如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和SOH或EOT控制 字符一样，则数据链路层会错误地找到帧的边界，只把部分 帧手下，剩下的丢弃。
以上的传输就不是透明传输，需要解决
课件制作人：谢希仁
解决透明传输问题
Note
Byte stuffing is the process of adding 1 extra byte whenever there is a flag or escape character in the text.
课件制作人：谢希仁
Figure 11.2 Byte stuffing and unstuffing
计算机网络（第 5 版）
第 3 章 数据链路层
课件制作人：谢希仁
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题 3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
网络层 链路层
运输层
网络层 链路层
物理层
物理层
物理层
物理层
物理层
课件制作人：谢希仁
3.1 使用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 link) 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。
被接收端 被接收端当作无效帧而丢弃 误认为是一个帧 如果数据中的某个字节的二进制代码恰好和SOH或EOT控制 字符一样，则数据链路层会错误地找到帧的边界，只把部分 帧手下，剩下的丢弃。
以上的传输就不是透明传输，需要解决
课件制作人：谢希仁
解决透明传输问题
数据链路层PPT课件
3.2 点对点协议 PPP—4帧格式
先发送
首部
FAC 7E FF 03
字节 1 1 1
协议 2
IP 数据报
信息部分 不超过 1500 字节 PPP 帧
尾部
FCS
F 7E
2
1
3.2 点对点协议 PPP—4帧格式
当 PPP 用在同步传输链路时 ，采用比特填充。
在发送端，只要发现有 5 个 连续 1，则立即填入一个 0 。接收端对帧中的比特流进 行扫描。每当发现 5 个连续 1时，就把这 5 个连续 1 后 的一个 0 删除，
1. 进行串行/并行转换 2. 对数据进行缓存 3. 在计算机的操作系统安装设备驱动程序 4. 实现以太网协议
40
3.3 使用广播信道的数据链路层—概述
IP 地址
计算机
硬件地址
CPU 和 存储器
并行 通信
适配器 （网卡）
至局域网 串行通信
生成发送的数据 把帧发送到局域网 处理收到的数据 从局域网接收帧
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制 (4)最大传送单元 (5)网络层地址协商
1. PPP 协议不需满足的需求 (1) 纠错
(2) 流量控制
3.2 点对点协议 PPP—3组成部分
PPP 协议有三个组成部分 1. 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法 2. 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol) 3. 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)
3.2 点对点协议 PPP—1应用范围
现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对 点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
2024版第三章移动通信系统ppt课件
数据业务
短信服务
提供文本信息的发送和接收功能， 包括点对点短信、彩信和增强型 短信等。
移动数据
通过移动通信网络提供数据传输服 务，如GPRS、EDGE、3G、4G和 5G等。
移动互联网
基于移动通信网络提供互联网接入 服务，包括WAP、WEB和APP等应 用方式。
物联网应用
智能家居
通过移动通信网络实现对 家居设备的远程监控和控 制，如智能照明、智能安 防和智能家电等。
NOMA等多址接入技术
介绍非正交多址接入（NOMA）技术的原理、优势及挑战。
调制与解调技术
调制与解调的基本概念
阐述调制与解调的定义、作用及其在移动通信系统中的重 要地位。
模拟调制与解调技术
详细介绍振幅调制（AM）、频率调制（FM）等模拟调制 方式，以及相应的解调技术。
数字调制与解调技术
深入剖析二进制相移键控（BPSK）、四进制相移键控 （QPSK）等数字调制方式，以及相应的解调技术。同时， 介绍正交振幅调制（QAM）等高级数字调制技术。
5G/6G愿景
实现超高速度、超低时延、超大 连接、超高可靠性等特性，满足
未来多样化应用场景需求。
5G技术特点
采用毫米波频段、大规模MIMO 技术、全双工通信等技术，实现 高速率、低时延、大连接等特性。
6G技术展望
探索太赫兹频段、空天地一体化 网络、智能超表面等前沿技术， 进一步提升网络性能和应用场景。
人工智能在移动通信中应用前景
网络优化
01
利用AI技术实现网络自优化、自适应调整参数，提高网络性能
和用户体验。
业务创新
02
结合AI技术，开发智能语音应答、智能客服、智能推荐等创新
业务，提升用户满意度和运营商收益。
计算机网络ppt课件
在物理线路上实际传输的数据
字符填充
(c) A DLE B DLE ETX C
接收方实际接收到的数据
21
第1章 计算机网络概论
字符填充法
近几年，绝大多数协议倾向于使用相同的字符来标识起 始和结束位置。按这样的做法，在接收方丢失了同步，则只 需搜索一下标志符就能找到当前帧的结束位置。两个连接的 标志符代表了当前帧的结束和下一帧的开始。
零比特填充法一次只填充一个比特“0”而不是一个字符 “DLE”。另外，带位填充的首尾标志法用一个特殊的位模式 “01111110”作为帧的开始和结束标志，而不是分别用“DLE STX”和“DLE ETX”作为帧的首标志和帧的尾标志。
(a) 011110111111111100011111100110
确且帧序号一致，则向发送方返回一个肯定应答信号（ACK），然后 准备接收下一帧；如果帧校验有误或帧序号不一致，则向发送方返回 一个否定应答信号（NAK），要求发送方重新发送该数据帧。 ➢ 发送方收到应答信号后，根据接收方返回的肯定或否定信号，确定 是发送下一数据还是重发原数据帧。 ➢ 超时重发是指原数据帧，超时时间的设置要适当，避免造成不必要 的浪费。
15
第1章 计算机网络概论
第3章 数据链路层
3.1 组帧技术 3.2 差错控制 3.3 流量控制 3.4 HDLC协议 3.5 PPP协议
16
第1章 计算机网络概论
3.1 组帧技术
组帧技术，也称为帧同步技术或帧定界，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 (Maximum Transfer Unit)。
采用这种校验方法，如果有二进位传输出错，不仅从一行中的 VRC校验中反映出来，同时也在纵列LRC校验中得到反映，有较强的 检错能力。不但能发现所有一位、二位或三位的错误，而且可以自动 纠正差错，使误码率降低2～4个数量级，广泛用于通信和某些计算机 外部设备中。
OSI参考模型ppt课件
2024/3/7
常用网络设备工作在OSI哪一层
▪ 1、网卡——工作在物理层
▪ 2、集线器——工作在物理层
▪ 3、二层交换机——工作在数据链路层
▪
三层交换机——工作在网络层
▪ 4、路由器——工作在网络层
OSI参考模型各层的关系
▪ 为了更准确地表示出当前讨论的是哪一层的数据，
OSI给每一个对等层数据起一个统一的名字为— —协议数据单元，即PDU（Protocol Data Unit）。
将要传送的数据用特定的协议头打包，来传送数 据。有时候，我们也可能在数据尾部加上报文， 这时候，也称为封装。
▪ OSI 七层模型的每一层都对数据进行封装，以保
证数据能够正确无误的到达目的地，被终端主机 理解，执行。
应用层头
数据
表示层头
数据
会话层头
数据
TCP头
数据
IP头
数据
帧头
数据
11001110001110
物理层
• 定义各种媒体及接口标准 • 提供透明的二进制比特的发送和接收 • 信号的调制和解调
数据单位：比特 典型规范代表：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、 RJ-45 设备：网卡、集线器
数据链路层
•在物理链路上实现可靠的数据传输 •提供物理寻址 •生成帧 •流量控制
TCP/IP 模型与OSI参考模型的比较
▪ TCP/IP协议是伴随着互联网的发展而得以完善的
事实上的国际标准。所以TCP/IP模型由于其协议 而被广泛认可。虽然使用OSI模型作为指导原则， 但是网络通常建立在TCP/IP模型的基础上。
▪ 从TCP/IP模型与OSI参考模型的比较中可知，OSI
常用网络设备工作在OSI哪一层
▪ 1、网卡——工作在物理层
▪ 2、集线器——工作在物理层
▪ 3、二层交换机——工作在数据链路层
▪
三层交换机——工作在网络层
▪ 4、路由器——工作在网络层
OSI参考模型各层的关系
▪ 为了更准确地表示出当前讨论的是哪一层的数据，
OSI给每一个对等层数据起一个统一的名字为— —协议数据单元，即PDU（Protocol Data Unit）。
将要传送的数据用特定的协议头打包，来传送数 据。有时候，我们也可能在数据尾部加上报文， 这时候，也称为封装。
▪ OSI 七层模型的每一层都对数据进行封装，以保
证数据能够正确无误的到达目的地，被终端主机 理解，执行。
应用层头
数据
表示层头
数据
会话层头
数据
TCP头
数据
IP头
数据
帧头
数据
11001110001110
物理层
• 定义各种媒体及接口标准 • 提供透明的二进制比特的发送和接收 • 信号的调制和解调
数据单位：比特 典型规范代表：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、 RJ-45 设备：网卡、集线器
数据链路层
•在物理链路上实现可靠的数据传输 •提供物理寻址 •生成帧 •流量控制
TCP/IP 模型与OSI参考模型的比较
▪ TCP/IP协议是伴随着互联网的发展而得以完善的
事实上的国际标准。所以TCP/IP模型由于其协议 而被广泛认可。虽然使用OSI模型作为指导原则， 但是网络通常建立在TCP/IP模型的基础上。
▪ 从TCP/IP模型与OSI参考模型的比较中可知，OSI
03第3章 网络体系结构与OSI参考模型PPT课件
在物理信道实体之间，合理地通过中间系统，为 比特传输所需的物理连接的建立、维持和拆除提供机 械性的、电气性的、功能性的和规程性的手段。
21
• 物理层的3个基本功能 – 物理连接的建立、维持和拆除 – 数据传输Байду номын сангаас– 物理层管理
• 物理层模型 —— DTE/DCE 模型 DTE（Data Terminal Equipment）：数据终端设备 DCE（Data Communication Equipment）：数据通信设备 详见课本P72 图3-8
4
学习内容： 3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念 3.1.2 网络体系结构的分层及其分析 3.1.3 OSI 参考模型概述 3.1.4 对OSI参考模型的评价
5
3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念
1. 网络协议
• 计算机网络中相互通信的对等实体之间交换数 据或通信时所必须遵守的规则或标准，称为网 络协议。
• 一个网络协议主要由以下三个要素组成： （1）语法，即数据与控制信息的结构或格式； （2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何
种动作以及做出何种响应； （3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
6
2. 网络体系结构
网络体系结构 ＝ { 层 ＋ 协议 ＋ 接口 }
特点：
▪ 每层向上层提供服务。 ▪ 网络体系结构与具体的物理实现无关。 ▪ 每层协议是透明的，高层屏蔽低层的细节问题。 ▪ 任意两个实端系统之间的通信，可分解为网络各层 对等实体之间的分层通信。 ▪ 虚通信：对等层之间 ▪ 实通信：物理层之间
计算机网络与通信
挫折其实就是迈向成功所应缴的学费。
1
整体概况
概况一
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21
• 物理层的3个基本功能 – 物理连接的建立、维持和拆除 – 数据传输Байду номын сангаас– 物理层管理
• 物理层模型 —— DTE/DCE 模型 DTE（Data Terminal Equipment）：数据终端设备 DCE（Data Communication Equipment）：数据通信设备 详见课本P72 图3-8
4
学习内容： 3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念 3.1.2 网络体系结构的分层及其分析 3.1.3 OSI 参考模型概述 3.1.4 对OSI参考模型的评价
5
3.1.1 网络协议与网络体系结构的基本概念
1. 网络协议
• 计算机网络中相互通信的对等实体之间交换数 据或通信时所必须遵守的规则或标准，称为网 络协议。
• 一个网络协议主要由以下三个要素组成： （1）语法，即数据与控制信息的结构或格式； （2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何
种动作以及做出何种响应； （3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
6
2. 网络体系结构
网络体系结构 ＝ { 层 ＋ 协议 ＋ 接口 }
特点：
▪ 每层向上层提供服务。 ▪ 网络体系结构与具体的物理实现无关。 ▪ 每层协议是透明的，高层屏蔽低层的细节问题。 ▪ 任意两个实端系统之间的通信，可分解为网络各层 对等实体之间的分层通信。 ▪ 虚通信：对等层之间 ▪ 实通信：物理层之间
计算机网络与通信
挫折其实就是迈向成功所应缴的学费。
1
整体概况
概况一
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第03章数据链路层
停止等待协议的优点是简单，但缺点是信道利用率太低。
B
t
A
t TD
RTT TD + RTT + TA
TD U TD RTT T A
14
2. 连续ARQ协议
连续ARQ协议的工作原理就是在发送完一个数据
帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送 若干个数据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧，
34
数据链路层的两个子层
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准， 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层： 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。 与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种传输媒体对 LLC 子层来说都是透明的。
9
接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验
接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验后，可能出现 两种情况： (1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错， 就接受(accept)。 (2) 若余数 R 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。
这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现 了差错。 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么 出现检测不到的差错的概率就很小很小。
（4）每收到对一个帧的确认，发送窗口就向前(即 向右方)滑动一个帧的位置。
19
20
接收窗口的规则很简单，归纳如下： （1）只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才 能接收该帧。否则，就丢弃它。 （2）每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前 (即向右方)滑动一个帧的位置。同时向发送端发送对该 帧的确认。
B
t
A
t TD
RTT TD + RTT + TA
TD U TD RTT T A
14
2. 连续ARQ协议
连续ARQ协议的工作原理就是在发送完一个数据
帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送 若干个数据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧，
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数据链路层的两个子层
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准， 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层： 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。 与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种传输媒体对 LLC 子层来说都是透明的。
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接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验
接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验后，可能出现 两种情况： (1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错， 就接受(accept)。 (2) 若余数 R 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。
这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现 了差错。 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么 出现检测不到的差错的概率就很小很小。
（4）每收到对一个帧的确认，发送窗口就向前(即 向右方)滑动一个帧的位置。
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接收窗口的规则很简单，归纳如下： （1）只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才 能接收该帧。否则，就丢弃它。 （2）每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前 (即向右方)滑动一个帧的位置。同时向发送端发送对该 帧的确认。
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67
0 1
5 4 32
H
接收到帧1 发出ACK1
6 5
7 4
01 32
H
T
滑动窗口示例
NetWorK
发出帧3, 4
WT = 5
T
67 0 1 H 5432
T
6 701
帧1的定时器超时， H 重发帧1
54
32
接收到ACK1
H 6 701 54 3 2
T
WR = 1
接收到帧3, 还没有收到帧2
6 701 54 3 2
NetWorK
窗口机制
NetWorK
• 允许发送站连续发送多个帧而不需要等待 应答
前提
• 必须对连续发送的最多帧数做限制
NetWorK
原则
• 循环使用有限的帧序号
NetWorK
流量控制
• 发送窗口 • 接收窗口 • 应答方法
NetWorK
发送窗口
NetWorK
发送窗口的 下沿
T
发送窗口 的上沿
流量控制
NetWorK
停-等式协议
发送方 发出一帧
等待，直到收到ACK 才发送下一帧
data i
ACK
data i+1
NetWorK
接收方
发出对刚收到的 数据帧的应答
停-等式ARQ
发送方
超时
NetWorK
超时
接收方
帧丢失 重发
ACK丢失 重发， 丢失重复帧
帧编号的解决方案
NetWorK
• 只需一比特即可（0或1）
接收 数据帧
发送ACK
接收 发送 EOT EOT
优缺点
NetWorK
采用停等协议，半双工通信，通信线路利用率低； 所有通信设备必须使用同样的字符代码 只对数据部分进行差错控制，可靠性差 依赖于字符集，不易扩展
面向比特的同步协议
• 基本知识 • 帧格式 • 通信过程 • 优缺点
NetWorK
基本知识
窗口后沿
窗口前沿
滑动窗口示例
NetWorK
0 1 2 34 56 7 0 1 2 345 6 7
0,1,2
0 1 2 34 56 7 0 1 2 345 6 7
0 1 2 34 56 7 0 1 2 345 6 7
ACK3
0 1 2 34 56 7 0 1 2 345 6 7 0 1 2 34 56 7 0 1 2 345 6 7
T
H
接收到重传 的帧1
接收到帧2
6 701 54 3 2
T
H
6 701 54 3 2
HT
滑动窗口示例
NetWorK
发送方 缓冲区
已成功发出 的数据帧
将发出的数据帧
0123456701234567
帧序号
窗口后沿
窗口前沿
接收方 缓冲区
已正确接收 的数据帧
将收到的数据帧
0123456701234567
帧序号
• 差错控制方法
• 窗口尺寸
发送窗口尺寸<=2n-1
• 优缺点
Go-back-N ARQ
sender
6, 7, 8帧 重传
receiver
出错
7 ， 8帧
被丢弃
NetWorK
出错选择重发
• 原则 • 方法 • 接收窗口尺寸，发送窗口尺寸
〈2n-1 • 优缺点
NetWorK
选择重传 ARQ
sender
NetWorK
• 三种站：主站、从站、复合站 • 两种链路：平衡型链路、非平衡型链路 • 三种操作模式
NRM、ARM、ABM
两种链路
NetWorK
命令(B)
响应(B) 主站A
从站B
非平衡配置：点---点
命令(B) 响应(B)
复合站A
命令(A) 响应(A)
平衡配置
命令(B/C/D)
响应(B) 主站A
70
6
1
54 3 2
H
N比特表示帧的序号
帧序号的取值范围：0~2N-1
窗口尺寸WT
发送端可以不等待应答而连续发送的 最大帧数
接收窗口
NetWorK
接收窗口的 下沿
T
接收窗口 的上沿
70
6154 3 2 NhomakorabeaH
接收方允许连续接收的帧序号
接收窗口尺寸WR
WR=1:按序接收 WR>1：可以连续接收落在接收窗口内的帧
响应(C) 响应(D)
从站B
从站C
非平衡配置：点---多点
从站D
复合站B
帧格式
8
8
8
>= 0
16
F
A
C
Info
FCS
校验区间
透明传输区间
帧同步：标志F“01111110”标记帧的首尾边界 透明传输：零比特填充 地址字段A：非平衡方式，填入从站地址
平衡方式，填入响应站地址
16 12 5
帧检验序列FCS：采用CRC-CCITT16， G(x) = x + x + x + 1 控制字段C：标记帧类型，并附加控制信息
NetWorK
帧格式
NetWorK
• 数据帧
SYN SYN SOH 标题 DLE STX ---data--- DLE ETX BCC
• 监控帧
SYN SYN 控制特性
通信过程
发送
发送ENQ
发送方
接收ACK 数据帧
发送 发送 接收ACK 数据帧 EOT
NetWorK
接收 EOT
接收方
接收ENQ 发送ACK
0 1 2 34 56 7 0 1 2 345 6 7 0 1 2 34 56 7 0 1 2 345 6 7
3,4,5,6
0 1 2 34 56 7 0 1 2 345 6 7
ACK4
0 1 2 34 56 7 0 1 2 345 6 7
出错全部重发
NetWorK
• 工作原理
发送方发完一帧后，不必停下来等待对方的应答，可以连续发送若干 帧；如果在发送过程中收到接收方的肯定应答，可以继续发送；若收 到对其中某一帧的否认帧，则从该帧开始的后续帧全部重发
只重传帧6
receiver
出错
NetWorK
数据链路层协议举例
• 面向字符的同步协议 • 面向比特的同步协议
NetWorK
面向字符的同步协议
• 控制字符 • 帧格式 • 通信过程 • 优缺点
NetWorK
控制字符
• SOH：标题字符序列的开始 • STX：正文开始 • ETX：正文结束 • EOT：传输结束 • ENQ：请求 • ACK：应答 • DLE：转义字符 • NAK：否定应答 • SYN：同步 • ETB：数据块传输结束
应答方法
• 单独应答帧 • 捎带应答
NetWorK
滑动窗口示例
WT = 5
T
初始状态
67 01
54 3 2
H
T
发出帧0, 1
发出帧2， 接收到ACK0
67 01 54 3 2 H
T 6701 H 54 3 2
NetWorK
WR = 1
初始状态
接收到帧0， 发出ACK0
T
67
0 1
H
5 4 32
T
• 帧编号的维护（当前发送的帧的序号、当 前期望接收的帧序号）
• 特点（控制简单、超时设置必须恰当）
协议操作过程
0
1
发送方
0 超时
1 超时
NetWorK
接收方
01
帧丢失
0
重发 1
ACK丢失
0
0
重发， 丢失重复帧
滑动窗口协议
• 窗口机制 • 前提 • 原则 • 流量控制 • 滑动窗口示例 • 滑动窗口出错处理方法