第4章 数据链路层

一种是用户通过电话线，拨号接入Internet 另一种是使用专线接入。
早期Internet使用非常简单的面向字符的 早期Internet使用非常简单的面向字符的 Internet 协议SLIP SLIP（ 协议SLIP（Serial Line Internet Protocol）， SLIP缺点很多 ），但 缺点很多。 Protocol），但SLIP缺点很多。 目前Internet中使用最多的是点对点协议 目前Internet中使用最多的是点对点协议 Internet PPP（Point-toProtocol）。 PPP（Point-to-Point Protocol）。
特点
帧以bit为单位，不以byte为单位 定义特殊的帧头和帧尾标识位模式01111110
需要解决的问题
数据中包含定义的标识位模式01111110 发送方在连续5个“1”之后插入1个“0”
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位填充的首尾标识法－－示例 位填充的首尾标识法－－示例 －－
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物理层编码违例法
这种方法只适用于那些在物理介质的编码 策略中采用冗余编码的网络。 策略中采用冗余编码的网络。 例如，曼彻斯特编码方案中，将数据位1 例如，曼彻斯特编码方案中，将数据位1编 码成“ 码成“高—低”电平对，将数据位0编码成 低 电平对，将数据位0 “低—高”电平对，而“高—高”电平对 高 电平对， 高 和“低—低”电平对在数据编码中是违例 低 的。可以借用这些违例编码序列来定界帧 的开始和终止。 的开始和终止。
特点
帧不定长 用帧
控制字符的数值错误造成发送与接收不同步
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字符计数法的问题
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字符填充的首尾标识法
它在每一帧中以字符序列DLE STX开头 开头， 它在每一帧中以字符序列DLE STX开头，以DLE ETX 结束（DLE的ASCII码为0010000，STX的ASCII码为 码为0010000 结束（DLE的ASCII码为0010000，STX的ASCII码为 0000010，ETX的ASCII码为0000011）。 码为0000011 0000010，ETX的ASCII码为0000011）。 用这种方法，目的机器一旦丢失帧边界，它只需查 用这种方法，目的机器一旦丢失帧边界， STX或 ETX字符序列 字符序列， 找DLE STX或DLE ETX字符序列，就可以找到它所在 的位置。 的位置。 这个方法的问题是： 这个方法的问题是：当传送像目标程序或浮点数这 样的二进制数据时， STX或 ETX字符可能出 样的二进制数据时，DLE STX或DLE ETX字符可能出 现在数据中，这种情况会干扰帧边界的确定。 现在数据中，这种情况会干扰帧边界的确定。
需要解决的问题
数据中包含定义的标识符DLE、STX和ETX 发送方插入一个相同的标识符
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字符填充的首尾标识法－－示例 字符填充的首尾标识法－－示例 －－
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位填充的首尾标识法
这种方法允许数据帧包含任意个数的比特， 这种方法允许数据帧包含任意个数的比特，而且 也允许每个字符的编码包含任意个数的比特。 也允许每个字符的编码包含任意个数的比特。 工作方式
差错检测原理： 差错检测原理： 收发双方约定一个生成多项式 收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方根 ， 生成多项式 据发送的数据和G(x)计算出 计算出CRC校验和并把它加 校验和并把它加 据发送的数据和 计算出 校验和 在数据的末尾。接收方则用G(x)去除接收到的 在数据的末尾。接收方则用 去除接收到的 数据，若有余数，则传输有错。 数据，若有余数，则传输有错。 校验和是16位或 位的位串 校验和是 位或32位的位串。 位或 位的位串。 CRC校验的关键是如何计算校验和。 校验的关键是如何计算校验和。 校验的关键是如何计算校验和
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差错控制编码
检错码
在发送的数据块中附加适当的冗余信息，使接收方有足 够的信息检测是否有差错 当有差错时，对发送方请求重传
纠错码
在发送的数据块中附加充足的冗余信息 接收方根据冗余信息纠正错误
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检错码：
奇偶校验码（ 奇偶校验码（Parity Checking） ）
在原始数据字节的最高位（或最低位） 在原始数据字节的最高位（或最低位）增加一个奇偶校 验位，使结果中1的个数为奇数 奇校验）或偶数（ 的个数为奇数（ 验位，使结果中 的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶 校验）。 校验）。
非平衡配置有两种数据传送方式：正常响应方式NRM和异 步响应方式ARM。 平衡配置则只有异步平衡方式ABM。
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HDLC的帧结构 HDLC的帧结构
HDLC定义了三种类型的帧，即信息帧、监控帧 三种类型的帧，即信息帧、 三种类型的帧 与无编号帧。 与无编号帧
比特 8 8 8 可变 16 帧校验序 列FCS
停等协议 滑动窗口协议
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4.5 链路层协议举例
数据链路层协议标准，可分为两类： 数据链路层协议标准，可分为两类：面向字符的 与面向比特的链路控制协议。 与面向比特的链路控制协议。 典型的面向字符的链路控制协议为IBM公司的BSC 典型的面向字符的链路控制协议为IBM公司的BSC IBM公司的 规程；面向比特的链路控制协议为HDLC协议。 规程；面向比特的链路控制协议为HDLC协议。 HDLC协议 HDLC可适用于链路的两种基本配置，即非平衡配 HDLC可适用于链路的两种基本配置， 可适用于链路的两种基本配置 置与平衡配置。 置与平衡配置。
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字符填充技术
解决办法之一是采取字符填充技术： 解决办法之一是采取字符填充技术：
使发送方的数据链路层在数据中的每个偶然遇 到的DLE字符前，插入一个DLE的ASCII码。 接收方的数据链路层在将数据交给网络层之前 丢掉这个DLE字符。
用这种方法成帧的主要缺点是帧内容要完 全依赖于8位字符，特别是ASCII字符。 ASCII字符 全依赖于8位字符，特别是ASCII字符。
第4章
数据链路层
4.1 数据链路层的功能 4.2 成帧（帧同步） 成帧（帧同步） 4.3 差错控制 4.4 流量控制 4.5 链路层协议举例
1
4.1 数据链路层的功能
帧同步功能 差错控制功能 流量控制功能 链路管理功能
2
4.2 成帧
在数据链路层，数据的传送单位是帧。 在数据链路层，数据的传送单位是帧。 所谓帧， 所谓帧，是指把从物理层送来的比特流信息按照 一定的格式进行分割后形成的若干个信息块。 一定的格式进行分割后形成的若干个信息块。 数据一帧一帧地传送，就可以在出现差错时， 数据一帧一帧地传送，就可以在出现差错时，将 有差错的帧再重传一次， 有差错的帧再重传一次，从而避免了将全部数据 都重传。 都重传。 成帧：即组帧、 成帧：即组帧、拆帧
例如：1100010增加偶校验位后为11100010 例如：
若接收方收到的字节奇偶校验结果不正确，就可以知 若接收方收到的字节奇偶校验结果不正确， 道传输中发生了错误。 道传输中发生了错误。
只能检测出奇数个位错， 只能检测出奇数个位错，偶数个位错则不能检 出。
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循环冗余码（CRC, Cyclic Redundancy Check）
6 7 8
8 标志 F
标志 地址 控制 信息 F A C Info
比特序号 信息帧I 监督帧S 无编号帧U
1 0 1 1 2 3 4 5 P/F P/F P/F
N（S） 0 2 S M
N（R） N（R） M
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Internet的链路层协议 Internet的链路层协议
用户接入Internet的一般方法有两种。 用户接入Internet的一般方法有两种。 Internet的一般方法有两种
实际上，T(x)=2rM(x)+R(x)=[G(x)Q(x)+R(x)]+R(x) 实际上，
=G(x)Q(x) (模2运算)
所以，若接收的T(x)正确，则它肯定能被G(x)除尽。 所以， 正确， 除尽。
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+x+1的算法 帧1101011011和G(x)=x4+x+1的算法 1101011011和
组帧：发送方按照一定的格式把比特流分割成信息块 拆帧：接收方应当能从收到的比特流中准确地区分出一 帧的开始和结束在什么地方
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成帧的方法
字符计数法 字符填充的首尾标识法 位填充的首尾标识法 物理层编码违例法 如何标识帧的首尾
4
字符计数法
在帧头部中使用一个字段来标明帧内字符的数量
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字符计数法的特点
每一帧使用一个特殊的位模式，即01111110作为开始和结 束标志字节。 当发送方的数据链路层在数据中遇到5个连续的1时，它 自动在其后插入一个0到输出比特流中。这种位填充技术 类似于字符填充技术。 当接收方看到5个连续的1后面跟着一个0时，自动将此0删 去。
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位填充的首尾标识法－－特点 位填充的首尾标识法－－特点 －－
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CRC校验和的计算
以数据块（ 以数据块（帧, Frame）为单位进行校验 ） 将数据块构成的位串看成是系数为0或 的多项式 将数据块构成的位串看成是系数为 或1的多项式
如110001，可表示成多项式 x5 + x4 + 1 ，
若G(x)为r阶，帧为 位，其多项式为 为 阶 帧为m位 其多项式为M(x)，则在帧后面添加 ，则在帧后面添加r 个0，成为 ，成为m+r位，相应多项式 rM(x) 位 相应多项式2 除以G(x)：商Q(x)，余R(x) 按模2除法用2rM(x)除以 除法用 除以 ： ， 即： 2rM(x) = G(x)Q(x)+R(x) 与余数R(x)相加，结果就是要传送的带校 相加， 按模2加法把2rM(x)与余数 加法把 与余数 相加 验和的帧的多项式T(x) ： 验和的帧的多项式 即：T(x) = 2rM(x) + R(x)
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字符填充的首尾标识法－－特点 字符填充的首尾标识法－－特点 －－