2.6 数据链路层数据帧协议分析
数据链路层协议及技术资料
5.1 数据链路层基本概念
• 链路：一条无源的点到点的物理线路段 • 数据链路：链路＋规程（控制数据传输）。一条物理
连接加上为实现数据可靠传输所配置的硬件和相关的 通信协议） • 数据链路层的作用：通过一些数据链路层协议（链路 控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数 据传输
• 技术：如何避免字符数据可能与帧的头尾标志相同？ 发送方在数据中遇到DLE时，自动在其前后插入一个 DLE 接收方在数据中遇到单个DLE时，可确定帧界，遇到2 个 DLE时，自动删除一个DLE
5.2.2 带字符填充的首尾字符定界法
• 用途：帧同步用于面向字符型协议，比如PPP，IBM 的二进制同步通信协议BSC
段规定的长度（8bbit,16bit,32bit）计算他们的和， 若校验和大于规定的长度，则将进位加到最后的校验 和中。将校验和和数据一起发送。在接收端，重新计 算校验和与原校验和比较。比如传输“HELLO WORLD.”以16bit为例
4865H+6C6CH+6F20H+776FH+726CH+642EH+ 进位＝71FCH
来实现 软件：通过快速的CRC检验软件来实现
5.4 差错控制和流量控制
• 数据链路协议主要考虑的问题： 1、避免所传送的数据可能出现差错和丢失 2、使发方发送数据的速率适应收方的接收能力
理想化的数据传输
• 假设1：所传送的数据既不会出现差错和也不会丢失 （不考虑差错控制问题）
• 假设2：接收端的数据接收速率足够快，有能力接收 发送端的数据发送率（不考虑流量控制问题）
• 一般情况：信道速率b比特/秒，帧长度L比特，往返传 输延迟R秒，则信道利用率为 （L/b）/（L/b+R）=l/(l+Rb/L)
数据链路层协议
数据链路层协议数据链路层是OSI模型中的第二层，它负责为物理层提供可靠的数据传输服务，并为网络层提供无差错、有序的数据传输和网络拓扑结构控制等功能。
数据链路层协议作为数据链路层的软件实现，是计算机网络中的重要组成部分，本文将介绍数据链路层协议的相关知识。
一、数据链路层协议的概念数据链路层协议是指在数据链路层上实现的软件规范，它定义了数据在物理介质上的传输方式和控制信息的格式，以及数据帧的封装、解封装过程。
数据链路层协议可以分为两种类型，即同步型协议和异步型协议。
同步型协议使用时钟信号来同步数据的传输和接收，实现方式简单但传输效率较低；异步型协议则采用控制字符来实现数据的同步，传输效率较高，但实现复杂。
数据链路层协议的主要作用是将物理层提供的比特流按照一定的规则组织成数据帧，并加入必要的控制信息，确保数据的可靠传输。
同时，在数据链路层协议中还包括了数据链路层的上下文传递、错误检测和校正、流量控制等功能。
二、数据链路层协议的分类根据不同的标准和应用需求，数据链路层的协议可以分为多种类型。
常用的数据链路层协议有以下几种。
1. PPP协议PPP（Point-to-Point Protocol）是一种链路层协议，它是TCP/IP协议族中的标准协议。
PPP协议支持异步传输、同步传输和透明传输等不同传输方式，在一对一的点对点通信中使用广泛。
PPP协议具有较好的错误检测和纠正能力，同时还支持多种身份认证方式，如PAP、CHAP等。
2. HDLC协议HDLC（High-level Data Link Control）是一种同步传输协议，常用于传输广域网数据及电话系统中的ISDN通信。
HDLC协议可以支持点对点通信、多点通信和广播通信等多种通信方式。
它具有可靠的错误控制、流量控制和传输速率控制等功能，同时还可以实现数据的压缩和多链路传输。
3. SLIP协议SLIP（Serial Line Internet Protocol）是一种基于串口的异步传输协议，在TCP/IP网络中广泛应用。
协议分析
1 1 字节 1 802.2 控制 LLC 帧 DSAP SSAP
2 1 1 1
数
据
43 ~ 1497 数 据
目的地址 源地址 长度/类型 DSAP SSAP 控制
IP 数据报
字节 以太网 V2 MAC 帧 插 入 6 目的地址 6 源地址 2 类型 数 46 ~ 1500 据
8 字节 7 字节 1 字节 帧开始 定界符
路由器 R2
HA6 局域网
主机 H2 IP2 HA2 主机 H21 IP3 IP4 IP1 → IP2 路由器 R2 IP5 IP6 IP1 → IP2
IP1
IP2
IP 层上的互联网
HA1 从 HA1 到 HA3 MAC 帧
25
HA3
HA4
HA5
HA6 从 HA6 到 HA2 MAC 帧
4
主机 1 向主机 2 发送数据
注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次
应用层首部 运输层首部 网络层首部
H4 H4 H4 H5 H5 H5 H5
主机 1
AP1 5
主机 2
AP2 5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据
4
3 2
链路层 首部
H2
H3 H3
链路层 尾部
T2
4 3 2 1
8
MAC = Manufacture ID + NIC ID
MAC = Manufacture ID + NIC ID 24bit + 24bit 公司：Cisco Novell 00-00-0C 00-00-1B 00-00-D8 3Com 00-20-AF
00-60-8C
第四章---数据链路层协议分析
CRC的检错能力
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4.1 定义和功能（6）
4.1.4 差错控制 一般方法：接收方给发送方一个反馈（响应）。 出错情况
帧（包括发送帧和响应帧）出错； 帧（包括发送帧和响应帧）丢失
通过计时器和序号保证：每帧最终交给目的网络层仅一次。 主要功能
4.1.5 流量控制 基于反馈机制 流量控制主要在传输层实现
数据链路层使用的信道主要有以下两种类型： 点对点信道：一对一的点对点通信方式。 广播信道：一对多广播通信方式；多主机使用 协议来共享信道。
《计算机网络》
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4.1 定义和功能（2）
数据链路控制协议
为使数据能迅速、正确、有效地从发送点到达接收点所 采用的通信控制方式和通信规则。
《计算机网络》
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4.2 错误检测和纠正（1）
差错出现的特点：随机，连续突发（burst） 处理差错的两种基本策略
使用纠错码：发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息，使得接收 方能够判断接收到的数据是否有错，并能纠正错误。 使用检错码：发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息，使得接收 方能够判断接收到的数据是否有错，但不能判断哪里有错。
4.2.1
纠错码
码字（codeword）：一个帧包括m个数据位，r个校验位，n = m + r，则 此n比特单元称为n位码字。
海明距离（Hamming distance）：两码字不同比特位数目。
《计算机网络》
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数据链路层技术中的数据帧结构解析(三)
数据链路层技术中的数据帧结构解析数据链路层是计算机网络体系结构的一个重要层次，负责将网络层传来的数据包分割成帧，并在物理层上进行传输。
数据帧是数据链路层的基本传输单位，是一种结构化的数据格式。
本文将深入探讨数据链路层技术中的数据帧结构解析。
1. 数据帧概述数据帧是数据链路层中的基本单位，主要包括帧首部、帧信息字段和帧尾部。
帧首部和帧尾部分别用于标识一个数据帧的开始和结束。
帧信息字段是数据帧中实际承载的数据。
数据帧的结构化形式使得数据链路层能够在传输过程中实现可靠性、流量控制和错误检测等功能。
2. 帧首部帧首部是数据帧的开头部分，通常由几个字段组成。
其中最重要的字段是目的地址和源地址字段，它们用于标识帧的接收方和发送方。
目的地址字段指明了接收方设备的地址，而源地址字段则表示发送方设备的地址。
这些地址可以是物理地址（MAC地址）或逻辑地址（IP地址）。
除了地址字段，帧首部还可能包含其他控制信息字段，例如帧类型字段、数据帧长度字段等。
帧类型字段指示了数据帧所承载的数据类型，如IP数据包、ARP请求等。
数据帧长度字段则记录了整个数据帧的长度，以便接收方设备能够正确解析数据帧。
3. 帧信息字段帧信息字段是数据帧中实际承载的数据部分。
它的内容可以是上层协议传输的数据，也可以是控制信息。
帧信息字段的长度是可变的，取决于上层协议传输的数据量。
帧信息字段通常包括数据部分和校验和字段。
数据部分是上层协议传输的原始数据，例如HTTP请求、电子邮件内容等。
校验和字段用于检测数据帧在传输过程中是否发生了错误，以保证数据的完整性。
通常，发送方设备会在帧信息字段上进行校验和计算，并将结果存储在校验和字段中。
接收方设备在接收到数据帧后会重新计算校验和，并与接收到的校验和字段进行比较，以确定数据是否发生了错误。
4. 帧尾部帧尾部是数据帧的结束部分，通常由一个或多个字段组成。
其中最重要的字段是帧校验和字段。
帧校验和字段用于检测整个数据帧在传输过程中是否发生了错误，并对接收到的数据帧进行纠错。
数据链路层技术中的数据帧结构解析
数据链路层技术中的数据帧结构解析1. 前导码（Preamble）：前导码是一个连续的非固定模式的位序列，用于同步发送和接收设备的时钟。
它的作用是在传输数据之前进行同步，并告知接收设备数据的开始。
2. 帧开始标志（Start of Frame Delimiter，SFD）：帧开始标志是一个特定的位序列，用于指示数据帧的开始。
它的作用是在前导码结束后确定帧的边界。
3. 目的地址（Destination Address）：目的地址字段指定数据帧的接收方的物理地址。
通常是一个MAC（Media Access Control）地址。
4. 源地址（Source Address）：源地址字段指定数据帧的发送方的物理地址。
也是一个MAC地址。
5. 长度/类型（Length/Type）：长度字段或类型字段用于表示整个数据帧的长度（如果使用长度字段）或数据帧的类型（如果使用类型字段）。
6. 数据（Data）：数据字段包含网络层传输的数据。
具体的数据大小由长度字段或数据帧的最大长度决定。
7. 帧检验序列（Frame Check Sequence，FCS）：帧检验序列用于检测数据帧在传输过程中是否出现了错误。
常见的FCS计算方法是通过CRC （循环冗余校验）算法生成一个固定长度的校验值，接收设备根据这个校验值来判断数据帧是否正常。
8. 帧结束标志（End of Frame Delimiter，EFD）：帧结束标志是一个特定的位序列，用于指示数据帧的结束。
它的作用是在帧数据结束后确定帧的边界。
以上就是数据链路层技术中数据帧结构的各个字段。
值得注意的是，不同的数据链路层协议（例如以太网、Wi-Fi等）可能会略有不同的数据帧结构，但是这些字段的基本概念和作用是相通的。
数据帧结构的设计旨在提供稳定、可靠的数据传输，并保证数据的完整性和准确性。
数据链路层技术中的数据帧结构解析(一)
数据链路层技术是计算机网络中非常重要的一部分，它负责将网络层传递下来的数据进行分割、装配和管理。
在数据链路层中，数据帧结构起着关键的作用，它定义了数据在传输过程中的格式和顺序，以确保数据的可靠传输。
本文将对数据链路层技术中的数据帧结构进行解析。
一、数据链路层概述数据链路层是OSI模型中的第二层，位于物理层之上，负责将数据链路层报文段进行分组，从而构成数据链路层帧。
数据链路层的主要任务包括帧的协议划分、帧的传送、传输过程中的错误处理等。
二、数据链路层帧结构数据链路层帧是数据链路层传输的基本单位，它包含了数据和控制信息。
一个完整的数据链路层帧通常包括帧起始标志、目的节点地址、源节点地址、长度字段、数据字段、帧校验序列等部分。
1. 帧起始标志帧起始标志用于标识一个帧的开始，通常采用特定的模式进行标识，如0x7E。
帧起始标志的引入可以帮助接收节点正确地辨别帧的开始和结束。
2. 目的节点地址和源节点地址目的节点地址和源节点地址分别用于标识数据帧的接收方和发送方。
目的节点地址一般是一个唯一的标识符，可以是硬件地址或逻辑地址，它告诉网络接口卡将帧发送到哪个位置。
3. 长度字段长度字段指示了数据字段中数据的长度，以便接收方能够正确接收数据。
长度字段的长度可以根据具体的通信协议而定，通常是一个固定的字节数。
4. 数据字段数据帧中的数据字段存储了传输的实际数据。
数据长度可以根据通信需求进行调整，最大长度受到物理层和数据链路层的限制。
5. 帧校验序列帧校验序列用于检测数据帧在传输过程中的错误，并对数据进行纠正或丢弃。
常用的帧校验方法包括循环冗余校验（CRC）、奇偶校验等。
三、数据帧的传输过程在数据链路层中，数据帧经历了发送端到接收端的传输过程，主要包括帧封装、传输、帧解析等步骤。
1. 帧封装在发送端，数据链路层将数据进行分段，并添加控制信息，形成帧结构。
首先，添加帧起始标志，使接收端能够正确识别帧的开始。
然后，添加目的节点地址和源节点地址，以指示数据帧的接收和发送方。
数据链路层技术中的数据帧结构解析
在计算机网络中，数据链路层是实现可靠数据传输的关键层级之一。
数据链路层技术是确保数据在物理链路上正确传输的重要手段。
而数据帧作为数据链路层的基本传输单位，其结构的解析对于理解数据链路层技术至关重要。
数据帧是在数据链路层进行数据传输时的封装单位。
它是由首部（Header）、数据（Data）和尾部（Trailer）组成的。
首部包含了控制信息，用于识别帧的起始和结束，以及用于进行差错检测和纠正的冗余校验码等。
数据部分则是实际要传输的信息。
尾部通常包含差错检测的校验和。
在数据帧结构中，首部起着关键的作用。
首部中的控制信息包括目的地址、源地址、帧类型等，用于确保数据被正确地发送和接收。
目的地址指示接收方的身份，源地址指示发送方的身份。
帧类型则指示数据链路层中的协议类型，例如以太网、令牌环等。
另一个重要的内容是差错检测和纠正机制。
差错检测是为了保证数据传输的可靠性，而差错纠正则是在检测到错误时进行纠正，以确保传输的完整性。
差错检测常用的方法有循环冗余校验（CRC），而差错纠正则是利用校验位进行纠正。
这些机制的引入使得数据链路层的传输更加可靠。
数据帧中的尾部通常包含了校验和，用于差错检测。
校验和是通过对数据帧中的每个位进行求和得到的。
发送方在发送数据帧时，会将校验和附加在尾部。
接收方在接收到数据帧后，会再次计算校验和，与接收到的校验和进行比较。
如果两者相等，则说明数据帧的传输没有发生错误。
如果不相等，则说明数据帧中存在错误，需要进行差错纠正。
此外，数据帧结构的解析还涉及到帧的起始和结束标记。
在以太网中，数据帧的起始标记是帧前导码，由连续的10个0构成。
结束标记是帧尾定界符，由连续的11个1构成。
起始和结束标记的引入是为了帧同步，保证接收方能够准确地识别帧的开始和结束位置。
总结起来，数据链路层技术中的数据帧结构是确保数据可靠传输的重要手段。
数据帧由首部、数据和尾部组成，首部包含了控制信息，用于识别帧的起始和结束，以及进行差错检测和纠正。
数据链路层协议解析
数据链路层协议解析数据链路层是计算机网络体系结构中的一层，负责在物理层和网络层之间传输数据，提供可靠的数据传输服务。
数据链路层协议是实现数据链路层功能的一套规范，它定义了数据的格式、传输过程中的控制流程以及错误检测和纠正等机制。
本文将就常见的数据链路层协议进行解析。
一、以太网协议（Ethernet Protocol）以太网协议是最常用的局域网协议之一，它定义了在局域网中如何传输数据。
以太网帧（Ethernet Frame）是以太网协议中的数据单元，包括目的MAC地址、源MAC地址、长度/类型字段以及数据字段等。
以太网协议使用MAC地址来唯一标识通信设备，在传输数据时可以使用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）技术进行冲突检测和处理。
二、无线局域网协议（Wi-Fi Protocol）无线局域网协议是用于无线网络通信的协议，它基于以太网协议进行了一定的扩展和改进。
无线局域网协议定义了物理层和数据链路层之间的接口，规定了无线信道的分配、帧的格式以及多址接入等机制。
无线局域网协议使用无线AP（Access Point）作为基站，通过无线信道进行数据传输。
三、点对点协议（Point-to-Point Protocol，PPP）点对点协议是一种用于在点对点连接中传输数据的协议。
它可以通过串行线路或光纤等物理介质连接两个节点，为两节点之间的通信提供可靠的数据链路层连接。
PPP协议包括建立链接、认证、网络层协议的配置和终止连接等过程，可以支持像IP、IPv6、IPX等多种网络层协议。
四、高级数据链路层协议（High-Level Data Link Control，HDLC）高级数据链路层协议是一种同步串行数据链路层协议，主要用于在广域网中传输数据。
HDLC协议使用帧格式进行数据封装，包括起始标志、地址域、控制域、信息域、检验序列和结束标志等字段。
第五章_数据链路层协议及分析
15
4.4 局域网的数据链路层协议分析
IEEE802.3标准及以太局域网 标准及以太局域网
CSMA分类
非坚持(nonpersistent)CSMA
一旦监听到信道忙（即发现有其他站在发送数据），就不再坚持 听下去，而是根据协议的算法延迟一个随机的时间后重新再监听。若 进行载波监听时发现信道空闲，则将准备好的帧发送出去。
0 号 帧
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
(b)
0 号 帧 确 认 接 收 ， 准 备 接 收
1 号 帧
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
(c)
0-3 号 帧 确 认 接 收 ， 准 备 接 收
4 号 帧
9
4.4 局域网的数据链路层协议分析
IEEE802.2逻辑链路控制子层 逻辑链路控制子层
LAN的数据链路层的特点
必须支持链路的多重访问 媒体控制层将承担某些链路访问的细节 必须提高第三层的功能
第5章 数据链路层协议及分 析
1
概述
基本概念
链路，是指一条无源的点到点的物理线路段， 且中间没有任何其它的交换结点，如图所示。
A 不存在 B
数据链路，指的是除了具备一条物理线路外， 还必须有一些必要的规程控制这些数据的传输。
2
概述（续）
基本概念
数据链路，当需要在一条线路上传送数据时， 除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必 要的规程（protocol）来控制这些数据的传输。 把实现相关规程的硬件和软件加到链路上，就 构成了数据链路。数据链路就象一条数字管道， 可以在它上面进行数据通信。
数据链路层技术中的数据帧结构解析(九)
数据链路层技术中的数据帧结构解析在计算机网络中，数据链路层扮演着连接物理层和网络层的桥梁作用，负责将网络层的数据包转换成适合在物理层进行传输的数据帧。
数据帧是数据链路层提供的一种数据传输单位，它通过包含必要的控制信息和数据内容，确保数据在各节点之间正确传输。
数据帧是由特定的结构构成的，包括帧开始定界符、帧头、有效载荷和帧尾等部分。
在解析数据帧结构之前，首先需要明确帧的起始和终止标志，以便正确识别帧的开始和结束。
1. 帧开始定界符帧开始定界符通常由一个特定的比特串组成，它的作用是告诉接收方帧的开始。
常用的帧开始定界符是8个连续的1比特以及一个0比特。
这个比特组合在数据链路层中具有特殊的意义，接收方能够通过识别帧开始定界符来识别出一个新帧的开始。
2. 帧头帧头包含了一些必要的控制信息，以便接收方对帧进行处理。
其中包括源地址和目的地址字段，用于指示帧的发送方和接收方。
在以太网中，源地址和目的地址字段分别占6个字节。
此外，帧头还包含了一些其他的控制信息，如长度字段，用于指示帧的长度。
3. 有效载荷有效载荷是数据链路层传输的实际数据内容，它可以是网络层传输的数据包，也可以是其他数据链路层协议中定义的特定格式的数据。
有效载荷长度可以根据需要进行调整。
4. 帧尾帧尾用于标识帧的结束，并包含一些必要的校验信息，以确保帧在传输过程中没有发生错误。
常见的校验方式包括循环冗余校验（CRC），通过对帧头、有效载荷和帧尾进行运算，生成一个校验码。
接收方在接收到帧后，通过重新计算校验码并与接收到的校验码进行比较，来判断帧是否在传输过程中出现错误。
通过对数据链路层技术中的数据帧结构进行解析，我们可以更好地理解数据在计算机网络中的传输过程。
数据链路层不仅负责将数据包转换成数据帧，还承担着错误检测和纠正的功能，确保数据的可靠传输。
只有充分理解数据链路层的数据帧结构，才能更好地设计和维护计算机网络，提高数据传输的效率和可靠性。
总结数据链路层技术中的数据帧结构是确保数据在计算机网络中正确传输的关键。
数据链路层技术中的数据帧结构解析(四)
数据链路层技术中的数据帧结构解析1. 引言在计算机网络中，数据链路层承担着将数据从一个节点传输到另一个节点的重要任务。
数据链路层的核心概念之一是数据帧，它是在传输过程中封装数据的基本单位。
本文将对数据链路层中的数据帧结构进行解析。
2. 数据帧的定义数据帧是数据链路层传输的基本单位，它由一系列固定格式的字段组成，包含了数据以及必要的控制信息。
数据帧的结构可以在不同的数据链路协议中有所不同，但总体上可以分为三个部分：帧起始定界符、帧有效载荷和帧结束定界符。
3. 帧起始定界符帧起始定界符是数据帧的第一个字段，通常由几个特定的比特组成，用于标识帧的开始。
它的作用是使接收端能够识别帧的开始，并进行后续的数据解析。
在以太网中，帧起始定界符由7个比特的前导码（Preamble）和一个帧起始标记（Start of Frame Delimiter）组成。
4. 帧有效载荷帧有效载荷是数据帧中真正携带数据的部分。
它包含了待传输的数据以及一些必要的控制信息，如源地址、目的地址和帧类型等。
帧有效载荷的长度是根据数据链路层协议的要求确定的，在以太网中，有效载荷长度范围是字节。
5. 帧结束定界符帧结束定界符位于数据帧的最后一个字段，用于标识帧的结束。
它的作用是使接收端能够确定帧的传输是否完整，并进行相应的处理。
在以太网中，帧结束定界符由一个帧校验序列（Frame Check Sequence）组成，它用于检测数据帧在传输过程中是否发生了错误。
6. 数据帧的传输过程数据帧在网络中的传输过程可以分为三个阶段：发送端的封装、传输过程中的中继和接收端的解析。
在发送端，数据帧的各个字段按照固定的格式组装成完整的帧，并通过物理层的传输介质发送出去。
在传输过程中的中继节点，数据帧被接收、缓存并再次发送给下一个节点。
在接收端，数据帧被解析成各个字段，并根据控制信息进行相应的处理。
7. 数据帧的错误处理在数据帧传输过程中，由于各种原因可能会出现传输错误。
数据链路层技术中的数据帧结构解析(六)
数据链路层技术中的数据帧结构解析在计算机网络中，数据链路层是网络协议栈中的重要一环，负责将物理层提供的比特流转化为有意义的数据帧，并传输到接收方。
数据链路层技术对于网络正常运行具有关键作用，其中数据帧结构是该层的核心概念。
本文将对数据链路层技术中的数据帧结构进行深入解析。
一、数据帧的概念与作用数据帧是数据链路层中最小的数据传输单位，它包含发送方提供的控制信息和数据信息。
数据帧通过链路层实体进行传输，并在接收方被还原成原始数据。
传输数据时，帧将会在链路层中依次经过源MAC 地址、目标MAC地址、长度/类型和数据这几个字段。
帧中包含的控制信息可以帮助数据链路层实现错误检测、流量控制和重传等功能。
因此，数据帧的结构对于网络数据的可靠传输至关重要。
二、数据帧的结构解析1. 前导码前导码是数据帧的起始标识，用来区分帧的开始。
在以太网中，前导码由7个字节的和一个字节的组成，共64位。
发送方通过发送预定的前导码，使接收方能够获取到完整的数据帧。
2. 帧起始定界符帧起始定界符跟随前导码，用于标识前导码的结束和帧的开始。
在以太网中，帧起始定界符由一个字节的组成。
3. 目标MAC地址目标MAC地址用于标识帧的接收方。
它是一个48位的地址，由6个字节组成。
通过目标MAC地址，接收方可以判断该帧是否为自身需要接收的数据。
4. 源MAC地址源MAC地址用于标识帧的发送方。
与目标MAC地址类似，它也是一个48位的地址。
5. 长度/类型字段长度字段或类型字段用于标识数据的长度或数据类型。
在以太网中，长度字段有两个取值，小于或等于1500表示标明数据长度，大于等于1536表示数据类型。
6. 数据字段数据字段包含要传输的数据。
其长度可以根据需要进行变化。
7. FCS字段帧检验序列（FCS）字段是数据链路层对数据帧进行错误检测的结果。
它是通过多项式除法计算而得到，用于检测传输过程中是否发生了比特错误。
三、数据帧结构的优化与改进为了提高数据链路层的传输效率和可靠性，研究者们提出了一系列关于数据帧结构的优化方案。
数据链路层协议_数据链路协议是什么数据链路协议基本功能介绍图文
数据链路层协议_数据链路协议是什么数据链路协议基本功能介绍图文数据链路层协议是网络中的重要协议之一，它负责将物理层传输过来的比特流转化成可以传输的帧，并进行差错控制、流量控制和帧同步等操作，确保数据在物理层上的可靠传输。
数据链路协议的基本功能：1. 封装：将上层协议传送的数据封装成帧，以便在物理层上传输。
2. 字节计数：在帧头部添加字节计数字段，确保在传输过程中的数据完整性。
3. 转义：在数据中添加转义字符，以避免帧中的控制字符与数据冲突。
4. 检错：帧尾添加校验和字段，通过校验和验证数据的完整性，防止数据被破坏或丢失。
5. 确认和重传：使用确认和重传机制，检测和纠正帧中的错误，以确保数据的可靠传输。
6. 流量控制：根据接收方的能力，控制发送方的数据传输速率，以避免数据拥塞或丢失。
7. 帧同步：保证帧的同步，使接收方能够正确地从帧的首部和尾部分别确定帧的开始和结束。
数据链路协议是现代网络中的重要协议之一，经过不断的优化和改进，已经发展出了多种不同的数据链路协议，如以太网协议、PPP协议、SLIP协议等，每个协议都具有不同的特点和适用范围，同时也存在着各自的优缺点。
其中，以太网协议是最常用、应用最广泛的数据链路协议之一，主要用于局域网中数据的传输和通信。
以太网协议是一种共享媒体的数据链路协议，其主要特点是传输距离短而速度较快，适用于小区域内数据的传输和通信，其数据帧的最大传输距离为100米左右，一般应用于办公楼、学校、机房等小区域内数据通信。
此外，以太网协议还拥有较高的数据传输速度和较低的成本，使得它在现代网络通信中发挥着重要的作用。
总的来说，数据链路协议是现代网络通信中不可或缺的一部分，其功能的完善和优化能够提高网络通信的可靠性和效率，从而更好地满足各种应用和需求。
同时，随着网络技术和通信协议的不断更新，数据链路协议也将不断地发展和变化，为现代化的网络通信提供更加完善、高效的技术支持。
计算机网络数据链路层协议及分析
(b)允许发送 1 号至 5 号帧
01 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
收到确认 0-3 (c)允许发送 4 号至 0 号帧
12
4.2 数据链路层的流量控制协议
滑动窗口流量控制
接收窗口
在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将 该数据帧收下。若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律将其 丢弃。
1 Byte
可变长度
2 Byte 1 Byte
从帧的组成可以看出，数据链路层在信息字段的头尾 各加有24bit的控制信息，这样就构成了一个完整的 数据链路层的数据帧。
28
4.3 广域网数据链路传输控制规程
面向比特型传输控制规程分析
网络层PDU
标志字段F 地址字段A 控制字段C 信息字段INFO 帧校验序列FCS 标志字段F
规程特性
传输的基本单位为字符 信息编码可采用五单位代码、七单位代码和信息交换
汉字代码等 可采用同步或异步传输 传输速率为200bps~4800bps 通信方式可采用半双工或全双工 差错控制采用反馈重发方式，差错编码一般采用方阵
码 发送方式为等待发送方式
17
4.3 广域网数据链路传输控制规程
可靠性好 传输透明性好
除了帧标志外，五专用的传输控制字符，因此不用对数据信息的组 成加任何嫌孩子即可透明传输。
数据信息和数据信息均采用统一的“帧”格式，因此格式一致 且便于扩充。
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4.3 广域网数据链路传输控制规程
面向比特型传输控制规程分析
几个概念
站结构
有3种类型的通信站：主站、从站和组合站
是
否
编号错否？
是
否
准备下一帧
数据链路层协议的分析与应用
数据链路层协议的分析与应用第一章网络协议概述协议就是指一套规则和协定。
规定计算机间交换的消息格式和含义的协定就被称之为通信协议，或计算机网络协议。
为什么我们要引入通信协议这个概念呢？原因是基本的通信硬件是能够从一点到另一点传送位串的机制。
但是，如果光使用纯硬件来进行通信的话，那就好象是用0和1在进行编程一样，非常的不方便。
所以为了方便编程人员，联网的计算机使用了复杂的软件，为应用程序提供方便的高层接口。
这种软件自动处理大部分的底层通讯细节的问题，使应用程序间的通信变的很容易。
因此，大多数的应用程序都要依靠网络软件来通信，并不直接与网络硬件打交道。
协议的设计者并不是设计一个单一的，庞大的协议来为所有可能的通信规定完整的细节，而是把通信问题进一步划分为多个子问题，然后再为每个子问题设计各自的协议。
为了确保通信系统的有效和高效就必须仔细地划分各个协议。
并且确保这些协议之间能够协同工作。
这里就提出了协议族的概念。
为了能让协议之间更好的协同工作。
就必须有一个总体设计规划，而不能孤立地开发每个协议，而是要将协议设计和开发成完整的，协同的集合即协议族。
网络协议一般分为不同层次进行开发，每一层负责不同的通信功能。
TCP/IP不是仅仅指TCP协议或IP协议，它是一个协议族，即是一组不同层次上的多个协议的一个组合。
TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统，如下图所示。
每一层负责不同的功能：1) 链路层，有时也称作数据链路层或网络接口层，它一般包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。
它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。
2) 网络层，有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。
在T C P / I P协议族中，网络层协议包括I P协议（网际协议），I C M P协议（I n t e r n e t 互联网控制报文协议），以及I G M P协议（I n t e r n e t组管理协议）。
六、数据链路层功能与协议
六、数据链路层功能与协议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。
作⽤：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逻辑上⽆差错的数据链路。
让它对⽹络层表现为⼀条⽆差错的链路。
1.1、为⽹络层提供的服务1.1.1、⽆确认的⽆连接的服务：源机器发送数据帧之前不⽤先建⽴链路连接，⽬的机器收到数据帧后也不要发回确认。
对丢失的帧，数据链路层不负责重发⽽交给上层处理，⽤来实时通信或者误码率较低的通信信道。
以太⽹就是这种机制服务1.1.2、有确认⽆连接的服务：源机器发送数据帧不需要建⽴链路连接，但是⽬的机器收到数据帧后必须发回确认。
源机器在所规定的时间内没有收到确认信号，就会重新传丢失的帧。
⽤来提⾼传输的可靠性。
这种服务常⽤在误码率⾼的通信信道，⽐如⽆线通信。
1.1.3、有确认的⾯向连接的服务：帧传输分为三个过程：建⽴数据链路，传输帧，释放数据链路。
这种服务⽤语通信要求，可靠性，实时性较⾼的情况下。
注：有连接就⼀定要有确认1.2数据链路层的链路管理1.2.1、数据链路层，连接的建⽴，维持，释放，三个过程叫做链路管理，主要还是⾯向连接的服务两个⼯作栈之间进⾏传输信息的时候，必须将⽹络层的分组（package）封装成帧（Frame），然后⽤帧的格式进⾏传送。
在数据的前后分别加上帧头和帧尾，就构成了帧。
1.2.2、帧头和帧尾的作⽤：确定帧的界限，也就是帧定界。
HDLC标准帧格式：前后都有标志位F（01111110）透明传输：不管所传数据是什么样的⽐特组合，都可以在连路上传送1.3、流量控制由于发送⽅和接收⽅的⼯作速率和缓存空间的差异，可能出现发送⽅发送能⼒⼤于接收⽅的能⼒。
如果不对链路上的信息流量限制，前⾯来不及接收的帧就会被后⾯不断发送的帧淹没，造成帧的丢失⽽出错。
流量控制：就是限制发送⽅的数据流量，使其发送速率不超过接收速率。
其实流量控制其它层也提供这个功能，只不过控制的对象不同⽽已。
数据链路层详解
数据链路层祥解1.1 数据链路层特点按照ISO的OSI七层参考模型，互连的各个系统把各个网络功能分七个层次实现，各个层次之间相互独立，互不干扰。
这样就可以实现最大限度的开放和灵活性，设备厂家只要按照层次之间的接口生产设备，就可以做到互通。
因此，这个七层模型是高效权威的，而且目前大多数网络技术都是参照这个模型进行设计和开发的。
但在以太网体系结构中，七层模型中层次之间互相独立的规则就不适用了，因为开始的时候，以太网采用了一种共享介质的方式来进行数据通信，而不是传统的全双工通信，随着设备的发展，以太网中又引入了全双工模式的通信，在这样两种通信模式并存的情况下，在进行层次间的严格划分就不容易了。
在前面讲述的内容中曾经提到，针对不同的双工模式，提供不同的介质访问方法，在半双工模式下采用的是CSMA/CD的访问方式，而在全双工模式下则可以直接进行收发，不用预先判断链路的忙闲状态。
这里需要注意的是，在以太网中，半双工和全双工是物理层的概念，而针对物理层的双工模式提供不同访问方式则是数据链路层的概念，这样就形成了以太网的一个重要特点：数据链路层和物理层是相关的。
理解了这个概念，以后的学习中就相对明了了。
1.2 以太网链路层的分层结构在上面的介绍中知道，以太网的物理层和数据链路层是相关的，针对物理层的不同工作模式（全双工和半双工），需要提供特定的数据链路层来访问。
这样导致了数据链路层和物理层有很大的相关性，给设计和应用带来了一些不便。
为了避免这种不便，一些组织和厂家提出了另外一种方式，就是把数据链路层再进行分层，分为逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。
这样不同的物理层对应不同的MAC子层，LLC子层则可以完全独立。
这样从一定程度上提高了独立性，方便了实现。
下面的图示显示了这样的结构：下面对MAC子层和LLC子层做一个详细的解释。
1.3 MAC子层MAC子层是物理层相关的，也就是说，不同的物理层有不同的MAC子层来进行访问，比如物理层是工作在半双工模式的双绞线，则相应的MAC子层为半双工MAC，如果物理层是令牌环，则有令牌环MAC来进行访问。
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实验数据链路层的帧分析一、实验目的分析 TCP、UDP的数据链路层帧结构、二、准备工作虚拟机XP，虚拟网卡设置，NAT模式，TCP/IP参数设置自动获取。
本实验需安装抓包工具软件IPTool。
三、实验内容及步骤1.运行ipconfig命令在Windows的命令提示符界面中输入命令：ipconfig /all，会显示本机的网络配置信息。
2.运行抓包工具软件双击抓把工具软件图标，输入所需参数，和抓包过滤参数，点击捕捉。
3.进行网络访问进行网络访问，下载文件/搜索资料/www访问/登录邮件系统等均可。
4.从抓包工具中选择典型数据帧5.保存捕获的数据帧6.捕获数据帧并分析1、启动网络抓包工具软件在网络内进行捕获，获得若干以太网帧。
2、对其中的5-10个帧的以太网首部进行观察和分析，分析的内容为：源物理地址、目的物理地址、上层协议类型。
实验过程:1.TCP协议数据包、数据帧分析启动IPTool，IE访问站点,使用iptool进行数据报的捕获。
TCP报文如下图：根据所抓的数据帧进行分析：（1）MAC header目的物理地址：00:D0:F8:BC:E7:06源物理地址：00:16:EC:B2:BC:68Type是0x800：意思是封装了ip数据报（2）ip数据报由以上信息可以得出：①版本：占4位，所以此ip是ipv4②首部长度：占4 位，可表示的最大十进制数值是15。
此ip数据报没有选项，故它的最大十进制为5。
③服务：占8 位，用来获得更好的服务。
这里是0x00④总长度：总长度指首都及数据之和的长度，单位为字节。
因为总长度字段为16位，所以数据报的最大长度为216-1=65 535字节。
此数据报的总长度为40字节，数据上表示为0x0028。
⑤标识(Identification)：占16位。
IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此值赋给标识字段。
但这个“标识”并不是序号，因为IP是无连接的服务，数据报不存在按序接收的问题。
当数据报由于长度超过网络的MTU 而必须分片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报的标识字段中。
相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。
在这个数据报中标识为18358，对应报文16位为47b6⑥标志(Flag)：占3 位，但目前只有2位有意义。
标志字段中的最低位记为MF (More Fragment)。
MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。
MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。
标志字段中间的一位记为DF(Don't Fragment)，意思是“不能分片”。
只有当DF=0时才允许分片。
这个报文的标志是010，故表示为不分片！对应报文16位为0x40。
⑦片偏移：因为不分片，故此数据报为0。
对应报文16位为0x00。
⑧生存时间：占8位，生存时间字段常用的英文缩写是TTL (Time To Live)，其表明数据报在网络中的寿命。
每经过一个路由器时，就把TTL减去数据报在路由器消耗掉的一段时间。
若数据报在路由器消耗的时间小于1 秒，就把TTL值减1。
当TTL值为0时，就丢弃这个数据报。
经分析，这个数据报的的TTL为64跳！对应报文16位为0x40。
⑨协议：占8 位，协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议，以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。
这个ip数据报显示使用得是TCP协议对应报文16位为0x06。
⑩首部检验和：占16位。
这个字段只检验数据报的首部，但不包括数据部分。
这是因为数据报每经过一个路由器，都要重新计算一下首都检验和(一些字段，如生存时间、标志、片偏移等都可能发生变化)。
不检验数据部分可减少计算的工作量。
对应报文16位为0x8885。
⑾源地址：占32位。
此报文为219.219.61.32 对应数据为DB:DB:3D:20⑿目的地址：占32位。
此报文为199.75.218.77对应数据为77:4B:DA:4D（13）选项：这里是无！（2）TCP 报头TCP报文首部格式●源端口（Source Port）：16位的源端口字段包含初始化通信的端口号。
源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。
这个报文是3204对应的数据报中的16位为0x0c84。
●目的端口(Destination Port):16位的目的端口字段定义传输的目的。
这个端口指明接收方计算机上的应用程序接口。
这个报文的目的端口是80（代表了http协议）对应的数据报中的16位为0x0050●序列号（Sequence Number）:该字段用来标识TCP源端设备向目的端设备发送的字节流，它表示在这个报文段中的第几个数据字节。
序列号是一个32位的数。
这个报文的sequence number是2416921514对应的数据报中的16位为0x900f4baa●确认号（Acknowledge Number）：TCP使用32位的确认号字段标识期望收到的下一个段的第一个字节，并声明此前的所有数据已经正确无误地收到，因此，确认号应该是上次已成功收到的数据字节序列号加1。
收到确认号的源计算机会知道特定的段已经被收到。
确认号的字段只在ACK标志被设置时才有效。
这个报文的ACK是2803024519对应的数据报中的16位为0xa712c287●首部长度（header length）这里是5 代表了20字节也表示tcp选项是无，对应的数据报中的16位为0x50●控制位(Control Bits):共6位，每一位标志可以打开一个控制功能。
URG(Urgent Pointer Field Significant,紧急指针字段标志):表示TCP包的紧急指针字段有效，用来保证TCP连接不被中断，并且督促中间齐备尽快处理这些数据。
这里URG为0 表示not setACK（Acknowledgement field significant,确认字段标志）: 取1时表示应答字段有效，也即TCP应答号将包含在TCP段中，为0则反之。
这里ACK为1 表示是确认帧PSH(Push Function,推功能)：这个标志表示Push操作。
所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后，立即送给应用程序，而不是在缓冲区中排队。
这里PSH位置0表示不直接送给应用程序RST（Reset the connection,重置连接）：这个标志表示感谢连接复位请求，用来复位那些产生错误的连接，也被用来拒绝错误和非法的数据包。
这里是0 表示不产生重置连接SYN（Synchronize sequence numbers,同步序列号）:表示同步序号，用来建立连接。
这里SYN为0，表示没有设置同步FIN（No more data from sender）:表示发送端已经发送到数据末尾，数据传送完成，发送FIN标志位的TCP段，连接将被断开。
这里FIN是0，表示没有设置这里对应的数据报中的16位为0x10●窗口（Window）:目的主机使用16位的窗口字段告诉源主机它期望每次收到的数据通的字节数。
此报文窗口大小为65535对应的数据报中的16位为0xffff●校验和（Checksum）:TCP头包括16位的校验和字段用于错误检查。
源主机基于部分IP头信息，TCP头和数据内容计算一个校验和，目的主机也要进行相同的计算，如果收到的内容没有错误过，两个计算应该完全一样，从而证明数据的有效性。
这里检验和为：0xf317●紧急指针（Urgent Pointer）:紧急指针字段是一个可选的16位指针，指向段内的最后一个字节位置，这个字段只在URG标志被设置时才有效。
这里Urgent Pointer为零，表示没有使用紧急指针选项（Option）:至少1字节的可变长字段，标识哪个选项（如果有的话）有效。
如果没有选项，这个字节等于0,说明选项的结束。
这个字节等于1表示无需再有操作；等于2表示下四个字节包括源机器的最大长度（Maximum Segment Size,MSS）.这里选项没有设置●填充（Padding）:这个字段中加入额外的零，以保证TCP头是32的整数倍。
2.UDPP协议数据包、数据帧分析启动IPTool，IE进入自己邮箱发邮件给自己,使用iptool进行数据报的捕获。
接下来我们来分析一个udp 的报文格式，首先前14位是mac地址接下来是ip地址，ip的格式是进行分析i45-版本4，首部长度500 –服务类型000 51 –总长度81F6 FC –标识6322840 00 –标志0*40，片偏移040-生存时间6406 –协议类型685 53-首部检验和8553DB DB 3D 0A-源ip地址219.219.61.1077 93 2D DE-目的ip地址119.147.45.2221.1在ip的的版本号(4b)首部长度(4b)服务类型（8b）总长度（16b）（注意在ip报文中所有每个数字都代表一个字节也就是8b），16b标识，DB DB 3D 0A-源ip地址219.219.61.10 77··································································································································3 2D DE-目的ip地址119.147.45.222四、实验体会。