004 数据链路层PPT课件
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计算机网络课件第四章 数据链路层
2019/2/5 29
计算机网络技术与应用简明教程
清华大学出版社
路由器的优缺点 （1）优点 • 适用于大规模的网络； • 复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径； • 能更好地处理多媒体； • 安全性高； • 隔离不需要的通信量； • 节省局域网的频宽； • 减少主机负担。 （2）缺点 • 它不支持非路由协议； • 安装复杂； • 价格高。
3.多端口网桥---以太网交换机
网桥的端口数很少，一般只有2~4个，而以太网交 换机通常都有十几个端口。 以太网交换机实质上就 是一个多端口的网桥，因此交换机工作在数据链路 层。 交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但 是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些 重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这 样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接 入速度，支持更大的信息流量
2019/2/5
6
计算机网络技术与应用简明教程
清华大学出版社
一 中继器
中继器(Repeater)又称重发器，是一种最为简单但 也是用得最多的互连设备，工作在OSI的物理层， 如图4-1所示。中继器仅适用于以太网，可将两段或 两段以上以太网互连起来。中继器只对电缆上传输 的数据信号再生放大，再重发到其它电缆段上。
2019/2/5
2
计算机网络技术与应用简明教程
清华大学出版社
教学重点
计算机网络技术与应用简明教程
清华大学出版社
路由器的优缺点 （1）优点 • 适用于大规模的网络； • 复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径； • 能更好地处理多媒体； • 安全性高； • 隔离不需要的通信量； • 节省局域网的频宽； • 减少主机负担。 （2）缺点 • 它不支持非路由协议； • 安装复杂； • 价格高。
3.多端口网桥---以太网交换机
网桥的端口数很少，一般只有2~4个，而以太网交 换机通常都有十几个端口。 以太网交换机实质上就 是一个多端口的网桥，因此交换机工作在数据链路 层。 交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但 是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些 重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这 样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接 入速度，支持更大的信息流量
2019/2/5
6
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一 中继器
中继器(Repeater)又称重发器，是一种最为简单但 也是用得最多的互连设备，工作在OSI的物理层， 如图4-1所示。中继器仅适用于以太网，可将两段或 两段以上以太网互连起来。中继器只对电缆上传输 的数据信号再生放大，再重发到其它电缆段上。
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教学重点
计算机网络教学资料-第4章数据链路层.ppt
❖字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)——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。
❖ 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字 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，就删除其中前面的一个。
12
用字节填充法解决透明传输的问题
7
4.2 三个基本问题
(1) 帧定界 (2) 透明传输 (3) 差错控制
8
4.2.1 帧定界
❖ 帧定界(framing)就是确定帧的界限。
帧开始 帧首部
从这里开始发送
IP 数据报 帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
9
帧结束 帧尾部
用控制字符进行帧定界的方法举例
帧开始符
SOH
发送在前
装在帧中的数据部分 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。
▪ 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。
在数据通信和计算机网络中，几乎都采用ARQ差错控制 技术。在采用无线电信道的通信系统中，由于信道误 码率较高，大多采用HEC方式的差错控制技术。
❖ 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字 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，就删除其中前面的一个。
12
用字节填充法解决透明传输的问题
7
4.2 三个基本问题
(1) 帧定界 (2) 透明传输 (3) 差错控制
8
4.2.1 帧定界
❖ 帧定界(framing)就是确定帧的界限。
帧开始 帧首部
从这里开始发送
IP 数据报 帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
9
帧结束 帧尾部
用控制字符进行帧定界的方法举例
帧开始符
SOH
发送在前
装在帧中的数据部分 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。
▪ 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。
在数据通信和计算机网络中，几乎都采用ARQ差错控制 技术。在采用无线电信道的通信系统中，由于信道误 码率较高，大多采用HEC方式的差错控制技术。
数据链路层PPT课件
(3) 差错控制 B
仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无 差错接受。
也就是说：“凡是接收端数据链路层接受的帧都没 有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接受）。
要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就 必须再加上确认和重传机制。
3.2 点对点协议 PPP
1 应用范围 2 功能需求 3 组成部分 4 帧格式规定 5 状态种类
3.3 使用广播信道的数据链路层—CSMA/CD协议
多点介入
载波监听
碰撞检测
许多计算机以多点 接入的方式连接在 一根总线上
指每一个站在发送 数据之前先要检测 一下总线上是否有 其他计算机在发送 数据，如果有，则 暂时不要发送数据， 以免发生碰撞。
计算机边发送数据 边检测信道上的信 号电压大小，当几 个站同时在总线上 发送数据时，总线 上的信号电压摆动 值将会增大，超过 一定的门限值时， 可确认有冲突。
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)。
已向因特网管理机构 申请到一批 IP 地址
用
接入网
户
至因特网 ISP
PPP 协议
3.2 点对点协议 PPP—2功能需求
1. PPP 协议应该满足的需求
3.1 点对点信道的数据链路层—基本概念
仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无 差错接受。
也就是说：“凡是接收端数据链路层接受的帧都没 有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接受）。
要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就 必须再加上确认和重传机制。
3.2 点对点协议 PPP
1 应用范围 2 功能需求 3 组成部分 4 帧格式规定 5 状态种类
3.3 使用广播信道的数据链路层—CSMA/CD协议
多点介入
载波监听
碰撞检测
许多计算机以多点 接入的方式连接在 一根总线上
指每一个站在发送 数据之前先要检测 一下总线上是否有 其他计算机在发送 数据，如果有，则 暂时不要发送数据， 以免发生碰撞。
计算机边发送数据 边检测信道上的信 号电压大小，当几 个站同时在总线上 发送数据时，总线 上的信号电压摆动 值将会增大，超过 一定的门限值时， 可确认有冲突。
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)。
已向因特网管理机构 申请到一批 IP 地址
用
接入网
户
至因特网 ISP
PPP 协议
3.2 点对点协议 PPP—2功能需求
1. PPP 协议应该满足的需求
3.1 点对点信道的数据链路层—基本概念
第4章数据链路层基础与应用PPT课件
在广域网中，通常采用点-点式的通信信道。如何解决和选择 路径是重要问题。
2020/11/15
第4章 数据链路层基础与应用
3
4.1 数据链路层的基本概念
3. 数据链路层要解决的主要问题
（1）封装成帧
是指在数据的首位添加必要的控制信息。参见图4-1。
（2）透明传输:是传输信道像一个透明的通道。 （3）差错检测
6
4.2 差错控制技术
Байду номын сангаас
1. 什么是差错？
收到的数据与原来发送的数据不一致的现象称为“传 输差错”。
2. 差错的分类与差错出现的可能原因
（1）热噪声差错:是由传输介质的内部因素引起的差 错。 （2）冲击噪声差错：是由外部因素引起的差错。
3. 无差错传输通常采用的两种控制技术
在差错控制技术中，通常包括“差错的检查”和“差 错的纠正”两个主要内容。
12
4.3 局域网的数据链路层
2020/11/15
第4章 数据链路层基础与应用
13
4.3.1 局域网的定义
1. 局域网LAN的定义
LAN是一种小范围内，以实现资源共享、数据传递和彼此通信为基本 目的，由网络结点（计算机或网络连接）设备和通信线路等硬件按 照某种网络结构连接而成的，配有相应软件的高速计算机网络。
14
4.3.2 IEEE 802局域网的模型与标准
2020/11/15
第4章 数据链路层基础与应用
3
4.1 数据链路层的基本概念
3. 数据链路层要解决的主要问题
（1）封装成帧
是指在数据的首位添加必要的控制信息。参见图4-1。
（2）透明传输:是传输信道像一个透明的通道。 （3）差错检测
6
4.2 差错控制技术
Байду номын сангаас
1. 什么是差错？
收到的数据与原来发送的数据不一致的现象称为“传 输差错”。
2. 差错的分类与差错出现的可能原因
（1）热噪声差错:是由传输介质的内部因素引起的差 错。 （2）冲击噪声差错：是由外部因素引起的差错。
3. 无差错传输通常采用的两种控制技术
在差错控制技术中，通常包括“差错的检查”和“差 错的纠正”两个主要内容。
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4.3 局域网的数据链路层
2020/11/15
第4章 数据链路层基础与应用
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4.3.1 局域网的定义
1. 局域网LAN的定义
LAN是一种小范围内，以实现资源共享、数据传递和彼此通信为基本 目的，由网络结点（计算机或网络连接）设备和通信线路等硬件按 照某种网络结构连接而成的，配有相应软件的高速计算机网络。
14
4.3.2 IEEE 802局域网的模型与标准
网络原理 第4章：数据链路层
•通信过程中产生的传输差错是由随机差错和突 发差错共同构成的。
6
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.1.3 误码率的定义
• 误码率定义：
二进制比特在数据传输系统中被传错的概率， 它在数值上近似等于： Pe = Ne/N
其中，Ne为被传错的比特数 N为传输的二进制比特总数
7
应注意的几个问题：
• 误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输 可靠性的参数； • 对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率 越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求； • 对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制比特 ，要折合成二进制比特来计算； • 差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系 统时，只有被测量的传输二进制比特数越大，才会越 接近于真正的误码率值。
9
比较： • 纠错码能自动纠正错误，但实现困难， 在一般通信场合不易采用。 • 检错码需通过重传机制达到纠错目的， 但工作原理简单，实现容易。
10
常用的检错码
• 奇偶校验码 垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验水平 水平垂直奇（偶）校验（方阵码） 特点：方法简单，但检错能力差，只用于通信 要求较低的环境。 • 循环冗余编码CRC 目前应用最广的检错码编码方法之一
24
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.3.2 数据链路的配置和数据传送方式
主站 从站 数据链路的配置 • 非平衡配置 主站发出命令 从站发出响应 • 平衡配置 (a)点—点连接 1、非平衡配置 从站 （1）结构： • 主站：控制数据链路的工作过程。主站发出命令 从站 主站 • 从站：接受命令，发出响应，配合主站工作 结构分类： 从站 • 点-点方式 • 多点方式 主站发出命令 从站发出响应 (b)点—多点连接
6
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.1.3 误码率的定义
• 误码率定义：
二进制比特在数据传输系统中被传错的概率， 它在数值上近似等于： Pe = Ne/N
其中，Ne为被传错的比特数 N为传输的二进制比特总数
7
应注意的几个问题：
• 误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输 可靠性的参数； • 对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率 越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求； • 对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制比特 ，要折合成二进制比特来计算； • 差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系 统时，只有被测量的传输二进制比特数越大，才会越 接近于真正的误码率值。
9
比较： • 纠错码能自动纠正错误，但实现困难， 在一般通信场合不易采用。 • 检错码需通过重传机制达到纠错目的， 但工作原理简单，实现容易。
10
常用的检错码
• 奇偶校验码 垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验水平 水平垂直奇（偶）校验（方阵码） 特点：方法简单，但检错能力差，只用于通信 要求较低的环境。 • 循环冗余编码CRC 目前应用最广的检错码编码方法之一
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《计算机网络》第4章 数据链路层
4.3.2 数据链路的配置和数据传送方式
主站 从站 数据链路的配置 • 非平衡配置 主站发出命令 从站发出响应 • 平衡配置 (a)点—点连接 1、非平衡配置 从站 （1）结构： • 主站：控制数据链路的工作过程。主站发出命令 从站 主站 • 从站：接受命令，发出响应，配合主站工作 结构分类： 从站 • 点-点方式 • 多点方式 主站发出命令 从站发出响应 (b)点—多点连接
《数据链路层》PPT课件
6. loss of a communication line is fatal to virtual circuits using it but can be easily compensated for if datagrams are used. Datagrams also allow the routers to balance the traffic throughout the subnet, since routes can be changed partway through a long sequence of packet transmissions.
-Know about the topology of the communication subnet ;
-Take care to choose routes, and -Deal with data exchange between different networks.
5.1 Network Layer Design Issues
TELNET, FTP, SMTP 等)
运输层(TCP 或 UDP)
网络层 IP
数据链路层
物理层
应用层 (各种应用层协议如
TELNET, FTP, SMTP 等)
运输层(TCP 或 UDP)
网际层 IP
网络接口层
The network layer is the lowest layer that deals with end-to-end transmission. It must:
-Know about the topology of the communication subnet ;
-Take care to choose routes, and -Deal with data exchange between different networks.
5.1 Network Layer Design Issues
TELNET, FTP, SMTP 等)
运输层(TCP 或 UDP)
网络层 IP
数据链路层
物理层
应用层 (各种应用层协议如
TELNET, FTP, SMTP 等)
运输层(TCP 或 UDP)
网际层 IP
网络接口层
The network layer is the lowest layer that deals with end-to-end transmission. It must:
计算机网络原理第三章数据链路层.ppt
第三章 数据链路层
数据链路层设计问题
需要完成的特定功能： 为网络层提供设计良好的服务接口 确定如何将物理层的比特组成成帧 处理传输差错 调整帧的流速
为网络层提供的服务
基本服务是将源机器中来自网络层的数据 传输给目的机器的网络层
一般都提供3种服务： 无确认无连接服务 有确认无连接服务 有确认的面向连接的服务
纠错码
纠错码：在每一个要发送的数据块上附加足够的冗余 信息，使接收方能够推导出已发出的字符应该是什么。
通常，一帧包括m个数据位和r个冗余位或校验位。设 整个长度为n（n=m+r）。
码字：长度为n的单元。 海明距离：两个码字中不同位的个数。 海明距离的意义：若两个码字具有海明距离d，则需要
“篡改”。 一旦出错，无法重新找到帧边界。 此方法已经很少使用。
带字符填充的首尾界符法
每一帧以ASCII字符序列DLE STX开头，以DLE EXE结束。 目的机器一旦丢失帧边界，只需查找DLE STX或DLE EXE
字符序列，就可找到它所在的位置。 缺点：1、当DLE STX或DLE EXE出现在数据中时会干扰
若所传出的帧或确认帧丢失，则计时器会发出 超时信号，提醒发送方可能出现了问题，最明 显的解决方法是重传此帧。
多次传送同一帧的危险：接收可能两次甚至多次 收到同一帧，因而也会将同一帧多次交给网络层。
防止措施：对发出的各帧编号，这样接收方就能 够辨别是重复帧还是新帧。
数据链路层设计问题
需要完成的特定功能： 为网络层提供设计良好的服务接口 确定如何将物理层的比特组成成帧 处理传输差错 调整帧的流速
为网络层提供的服务
基本服务是将源机器中来自网络层的数据 传输给目的机器的网络层
一般都提供3种服务： 无确认无连接服务 有确认无连接服务 有确认的面向连接的服务
纠错码
纠错码：在每一个要发送的数据块上附加足够的冗余 信息，使接收方能够推导出已发出的字符应该是什么。
通常，一帧包括m个数据位和r个冗余位或校验位。设 整个长度为n（n=m+r）。
码字：长度为n的单元。 海明距离：两个码字中不同位的个数。 海明距离的意义：若两个码字具有海明距离d，则需要
“篡改”。 一旦出错，无法重新找到帧边界。 此方法已经很少使用。
带字符填充的首尾界符法
每一帧以ASCII字符序列DLE STX开头，以DLE EXE结束。 目的机器一旦丢失帧边界，只需查找DLE STX或DLE EXE
字符序列，就可找到它所在的位置。 缺点：1、当DLE STX或DLE EXE出现在数据中时会干扰
若所传出的帧或确认帧丢失，则计时器会发出 超时信号，提醒发送方可能出现了问题，最明 显的解决方法是重传此帧。
多次传送同一帧的危险：接收可能两次甚至多次 收到同一帧，因而也会将同一帧多次交给网络层。
防止措施：对发出的各帧编号，这样接收方就能 够辨别是重复帧还是新帧。
第4章---数据链路层ppt课件(全)
新加入的码元愈多，冗余度愈大，纠错能力欲 强，但效率越低。
分组码：将信息码分组，并为每个组附加若干 监督的编码，称为“分组码”。在分组码中， 监督码元仅监督本码组中的信息码元。
分组码一般可用符号（n,k）表示，n是码组中 的总位数，k是每组码二进制信息码元的数目。
n-k = r是监督码元的数目。
由于码组{（000），（011），（101）， （110）}的最小的距离为2，则e = d–1=21=1，则可检测出一个错。
{（000），（111）}的最小的距离为3，则e= d–1=3-1=2，则可检测出两个错。当用于纠错 时，由定理4.2 t=1，能纠正一个错。由定理 4.3 t=1，e=1，能纠正、检错各一个。
数据链路层的主要用途是为在相邻网络实体之 间建立、维持和释放数据链路连接，并传输数 据链路服务数据单元。亦即数据链路层的主要 职责是控制相邻系统之间的物理链路，它在物 理层传送"位"信息的基础上，在相邻节点间传 送被称为帧的数据信息，数据链路层也需进行 检错、纠错，从而向网络层提供无错的透明传 送。数据链路层软件是计算机中网络最基本的 软件，该层是任何网络都必须有的层次，相对 于高层来说，所用的服务和协议比较成熟。
（2）举例分析
例4.2 如信息码元为1101，生成多项式 G（X）= X+ X+1，编一个（7，4）循 环码。
【大学课件】本科网络课程讲义：数据链路层(PPT,50页)
在任意时刻，发送方发出n帧，其中有l帧已得到确认。 而同一时刻，接收方收到并应答了m帧，显然l<=m <=
n，等待确认的帧的数目不允许超过W，即n-l <=W，该
W就是窗口。
W
发送方
l
n l+W
接收方
m
m+W
12
4.2差错检测与校正
信号在任何信道上传输都存在着传输差错，这 些差错由多种物理现象引起，解决差错问题的 方法有两种：
3
用OSI服务原语表示服务接口
请求 证实 网络层 响应 指示
数据链 路层 物理层
请求 指示
时 间
响应
证实
发送方 服务提供者 接收方 网络层 数据链路层 网络层
4
识别或表示一个帧的起 始和结尾
4.1.2成帧(framing)
1.字符计数
每一个帧的头上描述帧的长度
512345678980123457
26
4.3基本数据链路协议
4.3.1一种无限制的单工协议（An Unrestricted Simplex Protocol）
4.3.2停-等协议（Stop-and-Wait Protocol） 4.3.3有噪音信道的停-等协议（Stop-and-
Wait Protocol for a Noisy Channel）
计算机网络第4章数据链路层PPT课件
SYN SYN SOH 报头 STX
正文
ETB/ET X
BCC
同步字符
用户定义
正文字段
校验字段
报文开始
报头结束 正文开始
分组结束 /报文结束
编辑版pppt
24
面向字符型数据链路层协议实例——BSC
3、转义字符的使用
问题： 在正文字段中可能会出现控制字符并造成误解。 解决： 当正文字段中出现了与控制字符相同编码时， 发送硬件自动在其后面插入一个DLE字符； 当接收方接收到DLE字符时，由接收硬件自动删除DLE字符
重传
ຫໍສະໝຸດ Baidu发送端
01234526789
接收端
01234526789
丢弃
ACK1
ACK3
ACK5
ACK6
ACK0
NAK
ACK4
ACK2
编辑版pppt
(b)
18
数据链路层的基本概念
§4.2 数据链路层的基本概念
§4.2.1 物理线路与数据链路
计算机
modem
电话交换网
物理线路 数据链路
modem
计算机
编辑版pppt
传输效率高
编辑版pppt
27
面向比特型数据链路层协议实例——HDLC
§4.4.2 数据链路的配置和数据传送方式
计算机网络原理——数据链路层
1. 无确认无连接的服务
2. 有确认无连接的服务
• 源节点不必建立连接，可直接向数据 链路发送数据单元； • 源节点不必建立连接，可直接向数据链路 发送数据单元； • 目标节点不必对收到的数据单元进行 确认。 • 目标节点对每个接收到的数据单元应给予 •肯定确认或否定确认； 源节点要发送数据之前先建立连接，然 后进行数据传输，传输结束要拆除数据 • 源节点根据目标节点的确认信息，决定是 链路层连接； 重发原数据单元还是发送下一个数据单元。 • 源节点对传输的每个数据单元进行编号， 按顺序发送； • 目标节点对收到的数据单元给予肯定确 认或否定确认。 数据链路层
第4章 数据链路层
数据链路层
1
第4章 数据链路层
4.1 数据链路层的基本概念 4.2 数据链路控制协议 4.3 流量控制 4.4 高级数据链路控制协议HDLC 4.5 因特网的点对点链路协议PPP
数据链路层
2
4.1 数据链路层的基本概念
• 数据链路层的作用：
–通过一些数据链路控制协议，在不太可靠 的物理链路上实现可靠的数据传输。
数据链路层
24
循环冗余检验的原理说明
110101 ← Q (商) P (除数) → 1101 101001000 ← 2nM (被除数) 1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110 0000 1100 1101 001 ← R (余数)，作为 FCS 数据链路层
计算机网络课件：第4章 数据链路层
尽管不同的数据链路层协议给出的帧格式存在一定 的差异，但基本格式大体是相同的，如图4-2所示。组 成帧的那些具有特定意义的部分称为域或字段。
帧开始
地址
长度/类型控制
数据
FCS
帧结束
图4-2 帧的基本格式
2021年4月
8
4.1.1 组帧(成帧技术)
帧同步(定界) 在帧的传输过程中，帧同步主要有4种方法： 字符计数法 字节计数法首先用一个特殊字符来表示一帧的开始， 然后使用一个计数字段来标明帧内数据的字节数。 带填充字符的首尾界符法 带填充字符的首尾界符法使用特定字符来定位一帧的 开始与结束。 带填充位的首尾标志法 带填充位的首尾标志法是用一组特定的比特模式(如 01111110)来标志一帧的开头和结束。 物理层编码违例法。 物理层编码违例法是在物理层采用特定比特编码方法 时采用。
第4章 数据链路层
本章知识点： 1.数据链路层的功能与组帧； 2.错误检测和纠正； 3.停-等协议和滑动窗口协议； 4.局域网的数据链路层和广域网的数据链路层。
2021年4月
1
4.1 数据链路层的设计要点
物理层提供的是不可靠的数据传输．因为 物理层只关心原始比特流的传送，不能识 别或判断数据在传输过程中是否损坏或丢 失。数据链路层定义了控制数据传输的规 程(procedure)，能保证数据在物理线路上 可靠传输。
2021年4月
帧开始
地址
长度/类型控制
数据
FCS
帧结束
图4-2 帧的基本格式
2021年4月
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4.1.1 组帧(成帧技术)
帧同步(定界) 在帧的传输过程中，帧同步主要有4种方法： 字符计数法 字节计数法首先用一个特殊字符来表示一帧的开始， 然后使用一个计数字段来标明帧内数据的字节数。 带填充字符的首尾界符法 带填充字符的首尾界符法使用特定字符来定位一帧的 开始与结束。 带填充位的首尾标志法 带填充位的首尾标志法是用一组特定的比特模式(如 01111110)来标志一帧的开头和结束。 物理层编码违例法。 物理层编码违例法是在物理层采用特定比特编码方法 时采用。
第4章 数据链路层
本章知识点： 1.数据链路层的功能与组帧； 2.错误检测和纠正； 3.停-等协议和滑动窗口协议； 4.局域网的数据链路层和广域网的数据链路层。
2021年4月
1
4.1 数据链路层的设计要点
物理层提供的是不可靠的数据传输．因为 物理层只关心原始比特流的传送，不能识 别或判断数据在传输过程中是否损坏或丢 失。数据链路层定义了控制数据传输的规 程(procedure)，能保证数据在物理线路上 可靠传输。
2021年4月
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802.3 帧
64到1518字节
字节 7
16 62
2 or 3
4
PR SF D S L LLC 控制信 DA PA CR
E D A AE息
TA D C
N
LLC 帧
PRE: 先导字节, 7个10101010 SFD: 帧开始标志, 10101011 DA: 目的 MAC地址 SA: 源MAC地址 LEN: LLC帧长度 DATA: 数据字段 PAD: 填充字段 CRC: 校验字段
HDLC PPP LAPB Frame Relay
以太网基础
802.3 相关电缆 802.3 MAC 子层协议 IEEE 802.2 标准: Logic Link Control （LLC） 常用以太网连接方式 快速以太网简介
参考资料
IEEE 802.3 IEEE 802.2 IEEE 802.3u IEEE 802.3z
CSMA/CD
传输之前先侦听，传输过程中检测，冲突之后的 重传
冲突
发送
接收
接收
发送
交换技术
局域网交换技术 局域网交换机逻辑模型 交换机输入输出接口 配置交换机
局域网交换技术
Hub
冲突域
冲突域1
Switch
冲突域 2
LAN Switch 逻辑模型
三层及三 层以上 LLC
MAC
物理层
桥协议实体
数据链路层概述
数据链路层是OSI参考模型的第二层，在物理层基 础上向网络层提供服务
数据链路层为物理链路上提供可靠的数据传输 局域网的数据链路层协议有以太网、令牌环网等 广域网数据链路层协议有PPP、HDLC、Frame
Relay等
数据链路层功能
7
应用层
6
表 示层
5
会 话层
4
传输层
3
网络 层
2
数据链路层
1
物理 层
帧同步功能 差错控制功能 流量控制功能 链路管理功能
帧同步功能
帧同步是指能够从接收到的比特流中明确地 区分出数据帧的起始与终止的地方
常见帧同步的方法有：
字节计数法 字符填充的首尾定界符法 比特填充的首尾定界符法 违法编码法
差错控制
常见差错控制的方法有：
检错重发 （CRC） 超时重发 （Timeout）
LAN数据链路层标准
IEEE 802制定了系列局域网标准
IEEE802.3： 以太网 IEEE802.4：令牌总线 IEEE802.5：令牌环 IEEE802.11：无线局域网
IEEE802标准涵盖了物理层和数据链路层
WAN数据链路层标准
WAN服务通常由电信运营商提供 WAN数据链路层标准包括：
外部网络
交换机
交换机
交换机
交换机
交换机 交换机
数据链路层设备
网桥 交换机
中继器
中继器是一种信号放大设备
中继器
单个HUB
Hub连接的设备共享一个冲突域 Hub连接的设备共享一个广播域
A HUB
B
C A向B发送时，
C向D不能发送， 否则产生冲突
D
HUB级连
Hub限制的网络的可扩展性
HUB
转发逻辑
输入输出
输入输出
LAN Switch 转发逻辑
MAC 地址表
MAC 地址
端口号
学习逻辑
过滤/转发逻辑
学习逻辑
接口
接口
LAN Switch 输入输出接口
LAN Switch
LAN Switch
10 Base-T 链路
100Base-Fx 全双工链路 上行接口 接入接口
现代局域网模型
三层交换机
以太网简介
分接器
收发器
x 接口电缆
站点
Ic
接口 控制器
终端器
以太电缆
以太网由Xerox公司PARC研究中心于1973年 5月22日首次提出
ห้องสมุดไป่ตู้
802.3 线缆
名称 10BASE-5 10BASE-2 10BASE-T 10BASE-F
线缆 粗同轴电缆 细同轴电缆 双绞线 光纤
最大传输距离 500m 200m 100m 2000m
MAC地址表
交换机内部都有一张MAC地址表
E0/3 E0/5
E0/7 E0/16
PC1 MAC：M1
PC2 MAC：M2
PC3 MAC：M3
PC4 MAC：M4
目的MAC地址 M1 M2 M3 M4
发送端口号 E0/3 E0/5 E0/7 E0/16
MAC地址学习
最初交换机的MAC地址表为空
三种802.3连接方式
10Base5 收发器电缆 夹子
10Base2
芯 收发器
10BaseT
连接器 集线器 双绞线
802.3u 标准
名称
线缆
100Base-T4 双绞线 100Base-Tx 双绞线
100Base-F 光纤
最大传 输距离
100m
优点 使用3类线
100m 100Mbps全双工
2000m 100Mbps全双工
E-mail已经发出
甲方
可能情况
1、对方说邮件是乱码 2、对方没回音
乙方
流量控制和链路管理
流量控制功能不是只有数据链路层才提供 流量控制功能是控制发送方发送数据的速率 链路管理是指数据链路层连接的建立、维持
和释放
LAN数据链路层
分为两个子层：
LLC：Logical Link Control MAC：Media Access Control
HUB
A向B发送时，
HUB
E向D不能发送
同 一 冲
突
域
A
B
C
D
E
F
不能发送
以太网交换机数据帧的转发
以太网交换机冲突域局限于交换机一个端口
上
一个冲突域
一个冲突域
一个冲突域
10M 10M交换机B
100M交换机A
10M 10M
100M
100M 100M HUB
10M 10M
10M
100M
一个冲突域
一个冲突域
MAC与802.2 标准
网络层
分组
数据链路层 LLC MAC
物理层 LLC 的位置
LLC 头 分组
MAC LLC头 分组 头
MAC
网络
协议格式
MAC/物理地址
24 bits 厂商编号
24 bits 序列号
00e0.fc01.2345 Rom Ram
MAC地址有48位，前3个字节用于标识不同 的厂家。
第4章 数据链路层
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
课程目标
学习完本课程，您应该能够：
掌握数据链路层的功能 掌握CSMA/CD和以太网基本原理 掌握基本的交换技术 掌握数据链路层协议
目录
数据链路层概述 以太网基础 数据链路层设备 数据链路层协议
目的MAC地址
发送端口号
E0/3 E0/5
E0/7
E0/16
PC1
MAC：M1
PC2
MAC：M2
PC3
MAC：M3
PC4
MAC：M4
MAC地址学习
MAC地址表没有记录，数据帧从其它所有端