计算机网络(四)数据链路层(1.基本原理)
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---- 数据链路层数据服务单元 ---- 帧
Computer
Modem
电话交换网
物理线路 数据链路
Modem
Computer
一、数据链路层概述
数据链路层于物理层之上,属于低层。物理 层传输的是比特流，单位是比特。
数据链路层传输单位是帧，一帧一帧地处 理。其工作是从物理层获取比特流，进行 封装成帧、并对帧进行如透明传输、差错 控制等处理，从而递交给上一层（网络 层），同时也对网络层下传的数据进行处 理，进而传给物理层。
最主要的作用是通过一
前言：数据链路些层数的据链设路计层协问议(题即 链路控制wenku.baidu.com程),在不太 可靠的物理链路上实现
为什么需要数据链路层可？靠的数据传输.
物理层未解决的问题：
位流传输过程中不可避免会出现差错 （电磁干扰，线路问题）
数据收发之间的速率匹配问题 （不同设备处理速度不同）
前言：数据链路层的设计问题
➢必须有某种反馈机制
使发方了解收方 的当前处理能力
前言：数据链路层的设计问题
4. 差错控制
顺序到达 指保证所有的帧最终都按正确的发送次序到达目的。
➢确认方式
➢计时器法
✓ACK肯定确认 ✓NAK否定确认
计时器值的设定要保证一帧 到达对方并作处理后，相应 的确认帧返回。
计时结合序号才能保证每一帧的正确次序。
➢考虑接收双方的同步问题（即定界）； ➢计算帧的校验和并放入帧中一起传送给接收方；
协议数据单元 帧：在数据链路上交换数据的单位。
指明帧 的开始 和结束
标志
字段
地址字段 控制字段 正文字段 校验字段
前言：数据链路层的设计问题
字符计数法
2. 成帧
51234567898012345687890123
前言：数据链路层的设计问题
3. 流量控制
网络层实体控制从数据链路层接收数据的速率，据此， 数据链路层要控制从同等实体接收PDU的速率。
流量控制
限制发送方发 送速度的一种 机制。使发送 速率不能超过 接收方能处理 的速率。
流量控制的特点 ➢流量控制必须是动态的
流量速度不仅与发方 速度相关而且与网络 的当前拥挤程度有关
1. 向网络层提供的服务
AL
主机A
TL NL DL PL
➢无确认的无连接服务 ➢有确认的无连接服务 ➢面向连接的服务
帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧
主机B
AL
TL NL DL PL
前言：数据链路层的设计问题
2. 成帧
涉及的问题
➢将上层(网络层)交下来的数据包按照所采用协议决 定的格式，封装成一定形式的帧；
51234767898012345687890123
计数值传输出错时导致收发双方不同步.
字符填充的首尾定界法 位填充的首尾定界法
同步字符法 标志法
填充技术
前言：数据链路层的设计问题
物理层编码违例法
2. 成帧
“0”
“1” 违例
或
综合法
➢用计数值确定帧尾 ➢检查帧定界符是否出现在应该出现的地方 ➢计算校验和
H2
应用层 运输层 网络层 链路 层物理层
一、数据链路层概述
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
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
仅从数据链路层观察帧的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
检错和纠错 检出传输中出现的差错；可能的话确定出错位置从 而纠正错误。
前言：数据链路层的设计问题
5. 数据链路层协议的作用
路由器A
路由器B
分组/包
232 帧2
2 数据链路进程 3 路由选择进程
数据链 路协议
232 2
传输线
DL协议的作用就是使不可靠的 通信线路变得一定程度的好。
物理层: ---- 物理链路 ---- 比特流传输 ---- 有差错的物理链路 数据链路层: ---- 数据链路 ---- 帧传输 ---- 无差错的数据链路
计算机网络（四） ——关于数据链路层（1.基本原理）
信息科学与技术学院
学习目标!
了解：数据链路层的设计问题 掌握：数据链路层差错控制方法、循环冗余码编码原理 掌握：数据链路层的功能 掌握：基本数据链路协议 掌握：停等协议、滑动窗口协议的工作原理 掌握：面向比特型数据链路层协议实例— HDLC。 了解：Internet中的数据链路层协议。
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。
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。 结点（node）：网络中的主机（host）和路由器（router）称为结点。
一、数据链路层概述
1.常用概念
链路（link）：通信路径上连接相邻结点的通信信道称为链路。 数据链路（data link)：链路+实现通信协议的硬件和软件。 数据链路层协议：定义了一条链路的两个结点间交换的数据单元格式，以
一、数据链路层概述
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3 局域网
主机 H2
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
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
一、数据链路层概述
数据链路层协议在路由器中的位置
路由器A
路由器B
分组/包
232 帧2
2 数据链路进程 3 路由选择进程
数据链 路协议
232 2
传输线
DL协议的作用就是使不可靠的 通信线路变得一定程度的好。
一、数据链路层概述
1.常用概念
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
数据 链路层
结点 A
发送 帧
链路 (a)
链路 (b)
结点 B IP 数据报
取出 帧
1010… …0110
接收 帧
结点 B
一、数据链路层概述
分组与帧的关系图示
Relationship between packets and frames
Computer
Modem
电话交换网
物理线路 数据链路
Modem
Computer
一、数据链路层概述
数据链路层于物理层之上,属于低层。物理 层传输的是比特流，单位是比特。
数据链路层传输单位是帧，一帧一帧地处 理。其工作是从物理层获取比特流，进行 封装成帧、并对帧进行如透明传输、差错 控制等处理，从而递交给上一层（网络 层），同时也对网络层下传的数据进行处 理，进而传给物理层。
最主要的作用是通过一
前言：数据链路些层数的据链设路计层协问议(题即 链路控制wenku.baidu.com程),在不太 可靠的物理链路上实现
为什么需要数据链路层可？靠的数据传输.
物理层未解决的问题：
位流传输过程中不可避免会出现差错 （电磁干扰，线路问题）
数据收发之间的速率匹配问题 （不同设备处理速度不同）
前言：数据链路层的设计问题
➢必须有某种反馈机制
使发方了解收方 的当前处理能力
前言：数据链路层的设计问题
4. 差错控制
顺序到达 指保证所有的帧最终都按正确的发送次序到达目的。
➢确认方式
➢计时器法
✓ACK肯定确认 ✓NAK否定确认
计时器值的设定要保证一帧 到达对方并作处理后，相应 的确认帧返回。
计时结合序号才能保证每一帧的正确次序。
➢考虑接收双方的同步问题（即定界）； ➢计算帧的校验和并放入帧中一起传送给接收方；
协议数据单元 帧：在数据链路上交换数据的单位。
指明帧 的开始 和结束
标志
字段
地址字段 控制字段 正文字段 校验字段
前言：数据链路层的设计问题
字符计数法
2. 成帧
51234567898012345687890123
前言：数据链路层的设计问题
3. 流量控制
网络层实体控制从数据链路层接收数据的速率，据此， 数据链路层要控制从同等实体接收PDU的速率。
流量控制
限制发送方发 送速度的一种 机制。使发送 速率不能超过 接收方能处理 的速率。
流量控制的特点 ➢流量控制必须是动态的
流量速度不仅与发方 速度相关而且与网络 的当前拥挤程度有关
1. 向网络层提供的服务
AL
主机A
TL NL DL PL
➢无确认的无连接服务 ➢有确认的无连接服务 ➢面向连接的服务
帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧
主机B
AL
TL NL DL PL
前言：数据链路层的设计问题
2. 成帧
涉及的问题
➢将上层(网络层)交下来的数据包按照所采用协议决 定的格式，封装成一定形式的帧；
51234767898012345687890123
计数值传输出错时导致收发双方不同步.
字符填充的首尾定界法 位填充的首尾定界法
同步字符法 标志法
填充技术
前言：数据链路层的设计问题
物理层编码违例法
2. 成帧
“0”
“1” 违例
或
综合法
➢用计数值确定帧尾 ➢检查帧定界符是否出现在应该出现的地方 ➢计算校验和
H2
应用层 运输层 网络层 链路 层物理层
一、数据链路层概述
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
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
仅从数据链路层观察帧的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
检错和纠错 检出传输中出现的差错；可能的话确定出错位置从 而纠正错误。
前言：数据链路层的设计问题
5. 数据链路层协议的作用
路由器A
路由器B
分组/包
232 帧2
2 数据链路进程 3 路由选择进程
数据链 路协议
232 2
传输线
DL协议的作用就是使不可靠的 通信线路变得一定程度的好。
物理层: ---- 物理链路 ---- 比特流传输 ---- 有差错的物理链路 数据链路层: ---- 数据链路 ---- 帧传输 ---- 无差错的数据链路
计算机网络（四） ——关于数据链路层（1.基本原理）
信息科学与技术学院
学习目标!
了解：数据链路层的设计问题 掌握：数据链路层差错控制方法、循环冗余码编码原理 掌握：数据链路层的功能 掌握：基本数据链路协议 掌握：停等协议、滑动窗口协议的工作原理 掌握：面向比特型数据链路层协议实例— HDLC。 了解：Internet中的数据链路层协议。
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。
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。 结点（node）：网络中的主机（host）和路由器（router）称为结点。
一、数据链路层概述
1.常用概念
链路（link）：通信路径上连接相邻结点的通信信道称为链路。 数据链路（data link)：链路+实现通信协议的硬件和软件。 数据链路层协议：定义了一条链路的两个结点间交换的数据单元格式，以
一、数据链路层概述
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3 局域网
主机 H2
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
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
一、数据链路层概述
数据链路层协议在路由器中的位置
路由器A
路由器B
分组/包
232 帧2
2 数据链路进程 3 路由选择进程
数据链 路协议
232 2
传输线
DL协议的作用就是使不可靠的 通信线路变得一定程度的好。
一、数据链路层概述
1.常用概念
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
数据 链路层
结点 A
发送 帧
链路 (a)
链路 (b)
结点 B IP 数据报
取出 帧
1010… …0110
接收 帧
结点 B
一、数据链路层概述
分组与帧的关系图示
Relationship between packets and frames