344-第3章数据链路层
408考研计算机网络——第三章 数据链路层
408考研计算机网络——第三章数据链路层第3章数据链路层结点：主机、路由器链路：网络中两个结点之间的物理通道，传输介质有双绞线、光纤和微波。
分为有线、无线链路数据链路：网络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路帧：链路层的协议数据单元，封装网络层数据报功能：为网络层提供服务、链路管理、组帧、流量控制、差错控制3.1 数据链路层的功能数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。
其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路·为网络层提供服务无确认无连接服务有确认无连接服务有确认面向连接服务·链路管理即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务)·组帧（帧定界、帧同步、透明传输）封装成帧：在一段数据的前后部分添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。
接收端在收到物理层上交的比特流后，根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束首部和尾部包含许多的控制信息，他们的一个重要作用：帧定界（确定帧的界限）帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。
最大传送单元MTU：帧的数据部分的长度上限透明传输：当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。
保证数据链路层的传输是透明的组帧的四种方法：字符计数法、字符（节）填充法、零比特填充法、违规编码法·流量控制限制发送方的数据流量，使其发送速率不超过接收方的接受能力✳对于数据链路层：控制的是相邻两结点之间数据链路上的流量对于传输层：控制源端到目的端之间的流量·差错控制位错：循环冗余校验CRC差错控制：自动重传请求ARQ帧错：定时器、编号机制*三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测3.2 组帧·字符计数法帧首部使用一个计数字段（第一个字节，八位）来标明帧内字符数。
第三章数据链路层
帧分界。
注：实际中，许多数据链路层协议联合采用字符计数法和其他 方法，以保证更大的可靠性
3.1.3 差错控制（error control）
目标：保证所有的帧最终被提交给目标机器的网络 层，并保持正确的顺序
从层次上来看数据的流动
R1
网络层 链路层
H2 应用层
运输层
网络层 链路层
R2
网络层 链路层
R3
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
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1 电话网 H1 应用层
路由器 R1
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3 局域网
大多数的LAN
3.1.1 为网络层提供的服务
有确认的无连接服务
不建立点到点之间的逻辑连接
接收方对收到的每一帧进行确认，提供一定的可
靠性保证。 适用于不可靠的信道 e.g. 无线系统 缺点：可能收到多个重复帧（如ACK报文丢失）
3.1.1 为网络层提供的服务
有确认的有连接服务
基本思想：
将位串看作是系数为0或1的多项式。1个k位的帧看作
k-1次多项式的系数列表，该多项式共有k项，从xk-1到 x0。(k-1)阶多项式。110001--> x5 + x4 +1
多项式算法运算：模2运算（无进位借位）。等同于异
或。
如何使用CRC法
发送方和接收方必须先约定一个生成多项式（generator
第3章数据链路层(阅读)
点对点信道的数据链路层
F 数据链路层的基本概念
流量控制与可靠传输机制 点对点协议 PPP
数据链路层
数据链路层使用的信道主要有以下两种类 型：
点对点信道。这种信道使用一对一的点 对点通信方式。
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。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这些主机的数 据发
ACK DATA2
上交主机； 发送应答信息； 转到第一步
ACK
具有最简单的流量控制
A
B
送主机 B
送主机 B
时 间
数据帧在链路上传输的几种情况
A
B
A
B
A
B
送
tout
出错
主
tout 丢
送
失
主
机
重
重！
机
传
传
丢
送
送
弃
主
主
机
机
(a) 正常情况
(b) 数据帧出错
(c) 确认帧丢失
ACKn 表示“第 n – 1 号帧已经收到，现在期望接收第 n 号 帧”。
累积确认有优点也有缺点。
优点是：容易实现，即使确认丢失也不必重传。 缺点是：不能向发送方反映出接收方已经正确收
到的所有分组的信息。
滑动窗口
发送方和接收方通过滑动窗口机制实现流量 控制。
发送窗口 对发送端进行流量控制。其大小WT表示在还 没有收到对方确认信息的情况下发送端最多 可以发送多少个数据帧。
要点： 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。 连续发送，提高了效率；但出错时必须 重传原来已正确传送过的数据帧。所以， 不一定优于停止等待协议。
第3章 数据链路层(2)
解决信道争用的协议称为媒体接入控制协议 解决信道争用的协议称为媒体接入控制协议 MAC（Medium Access Control），是数据链路 ），是数据链路 （ ）， 层协议的一部分。 层协议的一部分。 信道共享的目标：理想情况（信道容量为C 信道共享的目标：理想情况（信道容量为 b/s)
一个用户，N个用户；控制协议简单、可靠。 一个用户， 个用户；控制协议简单、可靠。 个用户
《计算机网络》第三章 计算机网络》
性能分析（吞吐量） 性能分析（吞吐量）
Abramson公式：S=Ge-2G 公式： 公式
S 0.2 0.184
不稳定区域
(G’,S’) 0.1
G 0 0.5 1.0 1.5 2.0
《计算机网络》第三章 计算机网络》
0.5时 当G＝0.5时，S＝0.5e－1 这是吞吐量S可能达到得极大值。 这是吞吐量S可能达到得极大值。 不稳定区： 不稳定区： 增大， 减小。 （1）当G增大，S减小。 这就引起更多得重发，使得G进一步增大。 （2) 这就引起更多得重发，使得G进一步增大。 这样的恶性循环，使得S 降为0 （3）这样的恶性循环，使得S 降为0。 结论： 结论： 在纯ALOHA系统中，网络负载G ALOHA系统中 （1）在纯ALOHA系统中，网络负载G一定不能超过 0.5。 0.5。 在纯ALOHA系统中，吞吐量的极大值为18.4 ALOHA系统中 18.4％， （2）在纯ALOHA系统中，吞吐量的极大值为18.4％， 实际上，一般S不超过10％。（为了安全起见 10％。（为了安全起见） 实际上，一般S不超过10％。（为了安全起见）
《计算机网络》第三章 计算机网络》
（2）网络负载 G ）
从网络的角度看， 等于在T 从网络的角度看，G等于在T0内总共发送 的平均帧数。 发送成功＋ 的平均帧数。 G＝发送成功＋未成功 注意: 注意: 1. 这里包括发送成功的帧和因碰撞未发送成功 而重发的帧。 而重发的帧。 2. 显然 G≧S 而只有在不发生碰撞时，G=S。 ≧ 而只有在不发生碰撞时，G=S。 G可以远大于 可以远大于1 例如， 10，表示在T 3. G可以远大于1。例如，G＝10，表示在T0时间内网 络共发送了10 10帧 这当然会导致很多的碰撞。 络共发送了10帧，这当然会导致很多的碰撞。
浙大远程-计算机网络基础第3、4章离线作业和答案
第3章数据链路层作业三一．填空题：1.数据链路层的最基本功能是向该层用户提供_可靠、透明的数据传输基本服务。
2.数据链路层传送的基本数据单元称为_帧(Frame)_。
3.帧同步是指数据的接收方应当从接收到的__比特流_中准确地区分帧的起始与终止。
在数据链路层，数据的传输单元是帧，其目的之一就是为使传输发生__差错_后只将有错的有限数据进行重传。
4.在PPP协议中，_链路控制协议(LCP)被用来建立、配置、管理和测试数据链路连接；而网络控制协议(NCP)被用来建立和配置不同的网络协议。
5.PPP帧的起始和结束标志都是0x7e，对应的二进制数为_1111110_。
若在信息字段中出现与此相同的字符，必须进行填充。
在同步数据链路中，采用_ HDLC零比特填充（采用硬件来完成零比特填充）方法进行填充；在异步数据链路中，采用_字符填充__方法进行填充。
6.PPP协议使用同步传输（是指一连串的比特连续传送）技术传送比特串0110111111111100。
试问经过零比特填充后变成比特串是_011011111011111000。
若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成的比特串为00011101111111111110 （去掉2个零）_。
7.以太网是目前最为流行的局域网形式，它采用了_多路访问协议_协议。
8.在IEEE802.3标准中，规定了如下以太网，即10Base-5、10Base-2和_10Base-T_。
9.在以太网中，中继器处于__物理_层。
10.一个办公室中有多台计算机，每个计算机都配置有网卡，并已经购买有一台网络集线器和一台打印机，一般组成局域网使用的传输介质是_双绞线__。
11.在采用集线器连接的Ethernet局域网中，物理上采用的是_星型__拓扑结构，而逻辑上采用的是_总线型拓扑结构。
12.带有冲突检测的载波监听多点接入技术是为了减少__冲突___，是在源结点发送数据帧之前，首先监听信道是否_空闲__，如果监听到信道上有载波信号，则_推迟发送数据帧。
计算机网络-第三章-数据链路层笔记总结
计算机⽹络-第三章-数据链路层笔记总结数据链路层的基本概念以及基本问题数据发送模型主机通过电话⽹连接到路由器R1，路由器R1到达局域⽹路由器R2，R2连接⼴域⽹，再到达局域⽹中的另⼀台主机。
image-20200730111505307数据链路层的信道类型分为两种类型点对点信道：这种信道使⽤⼀对⼀的点到点通信⽅式。
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。
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这些主机的数据发送。
链路与数据链路链路是⼀条点对点的物理线路段，中间没有任何其他的转换点。
数据链路：必须有通信协议来控制数据的传输。
将这些协议加到链路上就变成了数据链路。
⽹卡(适配器)就是实现这些协议的硬件和软件。
通常情况下，适配器都包括了数据链路层和物理层两层的功能。
传输对象数据链路层传送的是帧帧有开始和结尾部分。
都是0101这种⼆进制形式。
通过物理层的⽐特流或者光信号发给另⼀台计算机的数据链路层，接收⽅主机的数据链路层会解析发送帧的开头和结尾部分。
再向上发送给⽹络层。
数据链路层的三个基本问题封装成帧封装成帧就是在⼀段数据的前后分别添加⾸部和尾部的标记，然后就构成了⼀个帧。
确定了帧的界限。
⾸部和尾部最重要的作⽤就是进⾏帧定界。
image-20200730195142979帧如果未发送结束，发送端出现了问题，只能重新发送帧。
接收端不会接受⼀半的帧（不完整的帧）。
因此接受端接受的帧，开始和结束的标识符都不能缺少。
透明传输当我们在发送的原始数据中含有开始符“SOH”或者结束符“EOT”是，如果不加额外的处理，那么系统会将原始数据中的”SOH“和“EOT”作为开始或结束符，这就引发了数据传送错误的情况。
⽤字节填充法解决透明传输发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”和“EOT”，将原始数据中这些控制字符的前⾯添加上“ESC”符号，这种做法被称为字节填充。
⽽ESC字符在这⾥的作⽤就是转义字符。
计算机网络第3章 数据链路层
站1
站2
••• 站 n-1
总线信道
站n
接口
ALOHA 系统的一般模型
2015-5-26 20
2015-5-26
12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.1 使用点到点信道的数据链路层
循环冗余校验码（CRC）
在数据链路层传送的帧中， 广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。 在发送端，先把数据划分 为组。假定每组 k 个比特。 假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。 我们在 M 的后面再添加供 差错检测用的 n 位冗余码 一起发送。
没有特定节点用于调整传输 没有时钟同步
多址访问协议
分布式算法决定节点如何共享信 道，如节点何时可以传输数据 特别注意：有关共享信道的通信 （协商）需使用信道本身
没有额外的信道来进行协调
简单
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3.3 使用广播信道的数据链路层
多址访问协议分类
信道划分协议
3.3 使用广播信道的数据链路层
站 1 发送成功
1 6 t
冲突 重发
站2
2
冲突 重发
5
冲突 再重发 发送成功
7
t
站 N-1
3
冲突 重发 发送成功
4
t
站N
1 2 3
t 4 5 6 7 t
T0
T0
T0
纯 ALOHA 系统的工作原理
2015-5-26 21
第三章 数据链路层-上
– 帧重复
– 帧失序
在现有网络实现中，数据链路层只提供比特差错检测。
29
3
差错检测
– 传输错误的比特占所传输的比特总数的比率： PE=NE/N
例如：误码率为10-10，表示平均发送1010个比特数就 会出现一个比特差错。
– 误码率和数据传输速率一起构成了数据通信指标。
30
实现差错检测的办法
第1帧
第2帧 帧长度计数错
第3帧
第4帧
5
1
2
3
4
7
6
7
8
9
8
0
1
2
3
4
5
6
8
7
8
9
0
1
2
3
第1帧
第2帧
一旦帧长度计数被误读，将无法再同步，所以不能采用
19
带字符填充的首尾界符法
• 用特殊的字符作为帧头和帧尾界符
FLAG Header Payload field Trailer FLAG
这是一种面向字符的帧格式，所传输的数据都是字符 （ASCII或EBCDIC字符），但帧中不允许出现帧界符 标志，在面向字符的串型通信中常使用这种格式(PPP) 接收方一旦丢失了一个FLAG，只要继续搜索下一个 FLAG，就可重新确定帧边界，即具有再同步能力
8
面向无连接和面向连接服务
9
3.1 概述
一、基本概念
• 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。
第3章数据链路层
教
程
计 算 机 网 络
数据链路层的主要功能：
（1）链路管理 数据链路的建立、维持和释放 （2）帧同步 接收方从比特流中能区分帧开始与结束 （3）流量控制(flow control)发送方的发送速率必须是接收 方来得及接收
第 3 章 数 据 链 路 层
（4）差错控制
前向纠错：采用纠错编码（卫星通信） 差错检测：采用检错编码（CRC） （5）将数据和控制信息区分开 （6）透明传输：对传输的数据没有限制 （7）寻址
停止等待协议的算法
在发送结点： （1）从主机取一个数据帧。 （2）V(S)←0。 {发送状态变量初始化} （3）N(S)←V(S)； {将发送状态变量的数值写入 发送序号} 将数据帧送交发送缓存。 （4）将发送缓存中的数据帧发送出去。 （5）设置超时计时器。 {选择适当的超时重传 时间tout } 第 3 章 数 据 链 路 层
教
程
计 算 机 网 络
6、字符填充法: 发送方在可能产生争议的DLE位串之前再增加一 个转义字符（DLE），如 DLE DLE SOH；接收方每 接收到两个连续的DLE则丢弃其中的一个DLE
第 3 章 数 据 链 路 层
教
程
计 算 机 网 络
第 3 章 数 据 链 路 层
教
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计 算 机 网 络
第 3 章 数 据 链 路 层
教
程
计 算 机 网 络
第 3 章 数 据 链 路 层
教
程
计 算 机 网 络
5、字符的转义： 在控制字符之前增加一个转义字符（DLE）,防 止数据的二义性。BSC主要支持字符数据的传输，也 可以支持二进制数据传输，但二进制数据时必须被组 合，例如：七位形成一个位组。由于二进制位组合的 随机性，可能出现等同控制字符组的位串（例如： DLE SOH),为了保证数据的透明性（即数据中允许任 意的二进制数据），同时保证这些等同控制字符组的 位串不会导致控制的混乱，BSC采用了字符转义的方 法——字符填充法。 第 3 章 数 据 链 路 层
第3章数据链路层
物理层用不同的信号表示二进制数据位，从而把帧用一 段连续的信号串表示并传送到目的主机
目的主机的物理层将信号还原成比特串交数据链路层， 井数据链路层确认正确后送到网络层
数据链路层为源和目的主机的网络层之间提供一条可靠
的数据链路
第3章 数据链路层 3 / 169
《Computer Networks v5》 cs.sjtu 1/16/2020
第3章 数据链路层 28 / 169
《Computer Networks v5》 cs.sjtu 1/16/2020
差错检测和校正
《Computer Networks v5》 cs.sjtu 1/16/2020
第3章 数据链路层
定义和功能 数据帧的组成 可靠性传输 数据链路层示例
第3章 数据链路层 1 / 169
《Computer Networks v5》 cs.sjtu 1/16/2020
数据链路层的定义
数据链路层的上层是网络层，数据链路层 将借助于物理层为网络层提供服务
确认和连接
确认：接收方在收到数据帧后，必须给 发送方发回一个确认
面向连接：发送方和接收方在传输数据 之前必须建立一条数据链路，传输结束 后必须释放该链路
第3章 数据链路层 6 / 169
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数据链路层的服务
无确认无连接的服务 有确认无连接的服务 有确认有连接的服务
第3章 数据链路层
定义和功能 数据帧的组成 可靠性传输 数据链路层示例
第3章 数据链路层 14 / 169
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数据链路层
第三章数据链路层数据链路层主要解决相邻两个节点间的通信问题，它负责将源节点网络层上的数据传输到目的节点的网络层上。
所谓相邻是指两个节点通过一条物理信道直接相连。
1．数据链路层的设计问题按照网络的分层模型，每一层都是要利用其下层提供的服务来为其上层提供服务。
数据链路层从物理层获得的服务是原始的比特流传输服务，而比特流在传输的过程中是会出错的，因此检测和纠正这些错误使得网络层可以不用关心传输错误，成为数据链路层的一项重要工作。
其次较高的发送速度和较低的接收能力的不匹配，也是造成传输出错的一个原因，因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作。
另外，不同的应用或者传输环境可能要求不同的链路层服务，因此链路层应该有多种服务供上层选择，且每种服务有定义良好的接口供上层调用。
综上所述，数据链路层的主要功能（或者说主要设计问题）包括以下三个方面：●为网络层提供良定义的服务接口；●处理传输错误；●流量控制。
服务类型可以让数据链路层提供多种不同的服务，但大多提供以下三种服务：●无确认的无连接服务：源节点向目的节点发送独立的帧，传输前不需要建立逻辑连接，传输后也不要求目的节点进行确认，也就是说不保证每个帧能被正确接收。
目的节点可能会将出错的帧丢弃，但不会通知源节点，也不会试图发现是否有帧丢失，传输错误的恢复依靠高层协议去完成。
这类服务适用于误码率非常低的传输环境及一些实时业务，大多数局域网使用这一类服务。
●有确认的无连接服务：传输前不需要建立逻辑连接，但目的节点对于收到的每个帧都必须单独进行确认（肯定或否定），出错或丢失的帧需要重发，直到正确接收为止。
这类服务适用于误码率较高的传输环境，如无线传输环境。
（事实上，要求确认在这儿是一种优化传输服务的选项，而不是必需的。
）●有确认的面向连接的服务：传输前需要建立逻辑连接，为每个发送的帧建立帧编号并按序发送，目的节点对收到的帧进行检错和确认，出错或丢失的帧需要重发直至正确接收为止，目的节点的链路层保证向其网络层递交正确有序的数据流。
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不提供使用序号和确认的可靠传输：
PPP 协议之所以不使用序号和确认机制是出 于以下的考虑：
在数据链路层出现差错的概率不大时，使用 比较简单的 PPP 协议较为合理；
在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数 据是 IP 数据报。数据链路层的可靠传输并不 能够保证网络层的传输也是可靠的；
帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接受；
1. 局域网的拓扑
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
2.以太网的两个标准
（1）DIX Ethernet V2 是世界上第一个局 域网产品（以太网）的规约；
（2）IEEE 的 802.3 标准；
（3）DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。
装在帧中的数据部分 帧
帧结束符
EOT
2. 透明传输
出现了“EOT” 完整的帧
发送
在前 SOH
数据部分
EOT
EOT
被接收端 误认为是一个帧
被接收端当作 无效帧而丢弃
解决透明传输问题
（1）发送端的数据链路层在数据中出现控 制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转 义字符“ESC”(其十六进制编码是 1BH)；
3.PPP 协议的组成 1992 年制订了 PPP 协议，经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已成为因特 网的正式标准；
PPP 协议有三个组成部分 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法； 链路控制协议 LCP ； 网络控制协议 NCP ；
二、PPP 协议的帧格式
标志字段 F = 0x7E（符号“0x”表示后面的 字符是用十六进制表示，十六进制的 7E 的二 进制表示是 01111110）；
地址字段 A 只置为 0xFF，地址字段实际上 并不起作用；
控制字段 C 通常置为 0x03；
PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度 都是整数字节。
PPP 协议的帧格式
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
（3）循环冗余检验（CRC）
接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验：
设接收端收到发送端发来的数据帧 MT，将 其除以R=0，则判定这个帧MT没有差 错，就接受；
若余数R0，则判定这个帧有错，就丢弃；
CRC 检验并不能确定帧MT中究竟是哪一个 或哪几个比特出现了差错；
严格说来，“以太网”是指符合DIX Ethernet V2 标准的局域网；
3. 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：
网络层协议
已鉴别的 LCP 链路
NCP配置协商
链路打开
已鉴别的 LCP 链路 和 NCP 链路
§3.3 使用广播信道的数据链路层
一、局域网的数据链路层 局域网的特点是：网络为一个单位所拥有， 且地理范围和站点数目均有限； 局域网具有如下主要优点： （1）具有广播功能，从一个站点可很方便 地访问全网；局域网上的主机可共享连接在 局域网上的各种硬件和软件资源； （2）便于系统的扩展，各设备的位置可灵 活调整和改变；
（3）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；
2.数据链路层传送的是帧
网络层
数据 链路层
结点 A
IP 数据报 装入
帧
物理层
1010… …0110
结点 B IP 数据报
取出 帧
1010… …0110
数据 链路层
结点 A
F 7E
2
1
PPP 有一个 2 个字节的协议字段； 当协议字段为 0x0021 时，PPP帧的信息字段就是IP数据报； 若为 0xC021,则信息字段是 PPP 链路控制数； 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
1.透明传输问题
当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采 用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一 样）；
用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议
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
1. PPP 协议应满足的需求 简单—这是首要的要求 封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址协商 数据压缩协商
2. PPP 协议不需要的功能 纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路
要求，计算冗余码R 和帧检验序列 FCS；
解：因n = 3,构造被除数是 2nM = 101001000；
对2nM进行模 2 运算，得：商 Q = 110101，余 数 R = 001，即冗余码R =001；
把余数 R 作为冗余码加在数据 M 的后面发 送出去，发送的数据是：MT= 2nM + R =101001001，共 (k + n) 位；
§3.1 使用点对点信道的数据链路层
一、数据链路和帧 1. 数据链路 （1）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； （2）数据链路除了物理线路外，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。
零比特填充法
信息字段中出现了和 标志字段 F 完全一样 的 8 比特组合
发送端在 5 个连 1 之后 填入 0 比特再发送出去
在接收端把 5 个连 1 之后的 0 比特删除
01001111110001010 会被误认为是标志字段 F
010011111010001010 发送端填入 0 比特
010011111010001010 接收端删除填入的 0 比特
第 3 章 数据链路层
数据链路层使用的信道主要有两种类型：
（1）点对点信道，这种信道使用一对一的 点对点通信方式；
（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。广播信道上 连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信 道协议来协调这些主机的数据发送。
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
SOH
EOT
字节填充
字节填充
字节填充
字节填充
SOH
发送 在前
ESC EOT
ESC SOH
ESC ESC
ESC SOH
EOT
经过字节填充后发送的数据
3.差错检测
在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能 会变成 0 而 0 也可能变成 1；
在一段时间内，传输错误的比特占所传输比 特总数的比率称为误码率（BER）；
（2）字节填充或字符填充—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；
（3）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；
用字节填充法解决透明传输的问题
帧开始符
SOH
EOT
原始数据
SOH
ESC
帧结束符
1. 封装成帧
（1）封装成帧就是在一段数据的前后分别 添加首部和尾部，然后就构成了一个帧；
（2）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；
帧开始 开始 发送 帧首部
IP 数据报
帧结束
帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
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
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3 主机 H2
局域网
H1
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
从层次上来看数据的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
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
数据链路层的简单模型(续）
三、PPP 协议的工作状态
当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调 器对拨号做出确认，并建立一条物理连接；
PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封 装成多个 PPP 帧）；
这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，和 进行网络层配置，NCP 给新接入的 PC机分配 一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上 的一个主机；
经过严格的挑选，使用位数足够多的除数P， 那么出现检测不到差错的概率就很小很小。
（4）注意：
仅用循环冗余检验CRC差错检测技术只能做 到无差错接受；
所谓“无差错接受”是指：“凡是接受的帧 （即不包括丢弃的帧），我们都能以非常接近 于 1 的概率认为这些帧在传输过程中没有产生 差错”；
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）必须再加上确认和重传机制。
§3.2 点对点协议 PPP
一、 PPP 协议的特点 （1）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）； （2）用户使用拨号电话线接入因特网时， 一般都是使用 PPP 协议；
当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊 的字符填充法；
（1）字符填充法
将信息字段中出现的每一个 0x7E 字节转变 成为 2 字节序列(0x7D, 0x5E)；