CH3数据链路层概要
数据链路层知识点总结
数据链路层知识点总结
嘿，朋友们！今天咱们要来聊聊超重要的数据链路层知识点啦！你知道吗，数据链路层就像是信息高速公路上的“交通指挥员”！比如说，你在网上看视频，这数据就像一辆辆车，数据链路层就是指挥它们有序行驶的交警。
它的主要功能之一就是成帧啦！这就好比把一个个信息打包成整齐的包裹，然后准确无误地送到目的地。
就像快递员给你的包裹打包一样，整整齐齐，明明白白！
差错控制也是很关键的哦！想象一下，如果信息在路上跑着跑着出错了，那不就乱套啦！所以数据链路层会认真检查，确保一切准确无误，就像是一个严格的质检员。
有一次我和朋友传文件，结果出错了，还好有它帮忙纠正，不然可就麻烦大啦！
还有流量控制呢！这不就像控制水流一样嘛，不能一下子涌出来太多，会撑爆的呀！要合理地安排数据的传输速度，不然网络就拥堵啦！比如说打游戏的时候，要是流量控制不好，那画面不得卡成幻灯片呀！“哎呀，怎么这么卡呀！”这得多烦人呀！
另外，介质访问控制也是很重要的一块哦！就好像大家在一个房间里说话，得有个规则，谁先发言，不能乱哄哄的。
网络也是这样呀，不同的设备要有序地使用网络资源。
我之前就遇到过网络很卡，后来发现是因为好多设备同时在抢资源呢！
数据链路层真的是超级重要呀！它让我们的网络世界能够顺畅运行，就像一个默默付出的幕后英雄！没有它，我们的网络生活可就要乱套啦！所以，一定要好好了解它呀，朋友们！。
计算机网络CH3-5ed数据链路层
PPP协议支持PAP（Password Authentication Protocol）和CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol）等认证机制，以及DES（Data Encryption Standard）等加密算法。
点对点协议PPP的分析
流量控制概述
发送方在发送完一个数据帧后，等待接收方的确认，再发送下一个数据帧。如果一段时间内没有收到确认，发送方会重发数据帧。
停止-等待协议
通过动态调整发送窗口大小来控制发送数据的数量。接收方根据窗口大小和已接收到的数据帧来决定是否继续接收数据。
滑动窗口协议
流量控制
差错控制概述
01
差错控制是为了检测和纠正数据传输过程中可能出现的错误而采取的一系列措施。
RARP协议在网络设备启动时用于获取IP地址，以便能够接入网络并进行通信。
RARP协议通常用于无盘工作站或某些网络设备上，通过发送RARP请求来请求分配一个IP地址。RARP服务器会根据请求中的MAC地址返回相应的IP地址。
03
数据链路层的设备
网卡是计算机与网络连接的硬件设备，负责将计算机连接到网络，实现数据传输。
网卡概述
网卡的主要功能包括接收和发送数据、处理数据链路层协议以及与网络接口卡驱动程序进行交互。
网卡功能
根据不同的网络技术和应用场景，网卡有多种类型，如以太网卡、无线网卡、光纤网卡等。
网卡类型
网卡的性能指标包括传输速率、传输距离、接口类型等，这些指标直接影响计算机的网络性能。
网卡性能
网卡
网桥特点
网桥具有透明性，即在网络中增加网桥不会改变原有的网络结构和协议。同时，网桥还可以实现数据链路层的过滤和分段等功能。
数据链路层PPT课件
3.2 点对点协议 PPP—4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
F 7E
2
1
3.2 点对点协议 PPP—4帧格式
当 PPP 用在同步传输链路时 ，采用比特填充。
在发送端，只要发现有 5 个 连续 1，则立即填入一个 0 。接收端对帧中的比特流进 行扫描。每当发现 5 个连续 1时，就把这 5 个连续 1 后 的一个 0 删除，
1. 进行串行/并行转换 2. 对数据进行缓存 3. 在计算机的操作系统安装设备驱动程序 4. 实现以太网协议
40
3.3 使用广播信道的数据链路层—概述
IP 地址
计算机
硬件地址
CPU 和 存储器
并行 通信
适配器 （网卡）
至局域网 串行通信
生成发送的数据 把帧发送到局域网 处理收到的数据 从局域网接收帧
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制 (4)最大传送单元 (5)网络层地址协商
1. PPP 协议不需满足的需求 (1) 纠错
(2) 流量控制
3.2 点对点协议 PPP—3组成部分
PPP 协议有三个组成部分 1. 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法 2. 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol) 3. 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)
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)。
计算机网络CH3链路层ppt课件
计
第三章 数据链路层
算
– 例：卫星信道传输速率50kbps，往返传输延迟 500ms，若传1000bit的帧，若使用停等协议，则
机 传输一个帧所需时间为：
网 –发送时间 + 数据传输延迟 + 确认传输延迟〔确 络 认帧很短，可忽略发送时间）= 1000bit / 50kbps
与 + 250ms + 250ms = 520ms
与 对表示1/0，高-高/低-低电平对不表示数据，
应 可以用来做定界符。
用
留意：在很多数据链路协议中，使用字符计 数法和一种其它方法的组合。
计 算 三、 差错控制
第三章 数据链路层
机 一般方法：接收方给发送方一个反馈〔呼应）。
网 出错情况 络 与 帧〔包括发送帧和响应帧〕出错；
应 帧〔包括发送帧和响应帧〕丧失
计
第三章 数据链路层
算 • 四个多项式已成为国际标准
机 • CRC-12
= x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1
网 • CRC-16
= x16 + x15 + x2 + 1
络 • CRC-CCITT
= x16 + x12 + x5 + 1
与 • CRC-32
应 • 硬件实现CRC校验
用 DLE STX M y
n ame
is
J o n e DLEETX
10 02 4D 79 20 6E 61 6D 65 20 69 73 20 4A 6F 6E 65 10 03
接收方一旦丢失了帧信息，只要查找DLE STX就可重新 确定帧边界
数据链路层主要功能概述
数据链路层主要功能概述数据链路层最基本的服务是将源计算机网络层来的数据可靠的传输到相邻节点的目标计算机的网络层。
为达到这一目的，数据链路层必须具备一系列相应的功能，主要有：如何将数据组合成数据块（在数据链路层中将这种数据块称为帧，帧是数据链路层的传送单位）；如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使之与接收方相匹配；在两个网路实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放管理。
这些功能具体表现在以下几个方面。
成帧（帧同步）为了向网络层提供服务，数据链路层必须使用物理层提供的服务。
而物理层我们知道，它是以比特流进行传输的，这种比特流并不保证在数据传输过程中没有错误，接收到的位数量可能少于、等于或者多于发送的位数量。
而且它们还可能有不同的值，这时数据链路层为了能实现数据有效的差错控制，就采用了一种“帧”的数据块进行传输。
而要采帧格式传输，就必须有相应的帧同步技术，这就是数据链路层的“成帧”（也称为“帧同步”）功能。
采用帧传输方式的好处是，在发现有数据传送错误时，只需将有差错的帧再次传送，而不需要将全部数据的比特流进行重传，这就在传送效率上将大大提高。
但同时也带来了两方面的问题：（1）如何识别帧的开始与结束；（2）在夹杂着重传的数据帧中，接收方在接收到重传的数据帧时是识别成新的数据帧，还是识别成已传帧的重传帧呢？这就要靠数据链路层的各种“帧同步”技术来识别了。
“帧同步”技术既可使接收方能从以上并不是完全有序的比特流中准确地区分出每一帧的开始和结束，同时还可识别重传帧。
差错控制在数据通信过程可能会因物理链路性能和网络通信环境等因素，难免会出现一些传送错误，但为了确保数据通信的准确，又必须使得这些错误发生的机率尽可能低。
这一功能也是在数据链路层实现的，就是它的“差错控制”功能。
在数字或数据通信系统中，通常利用抗干扰编码进行差错控制。
一般分为4类：前向纠错（FEC）、反馈检测（ARQ）、混合纠错（HEC）和信息反馈（IRQ）。
计算机网络之数据链路层概述和三个重要相关问题
计算机⽹络之数据链路层概述和三个重要相关问题数据链路层概述⼀.定义1：链路是指从⼀个节点到另⼀个节点的纯物理线路，⽽中间没有其他任何节点。
2：数据链路：在链路的基础上添加了实现通信协议的硬件和软件就是数据链路。
3.数据链路层以帧为单位处理和传输数据。
⼆.数据链路层的三个重要问题：1.封装成帧： 数据链路层给从⽹络层下来的⽹络层协议数据单元添加⼀个帧头，添加⼀个帧尾，这个操作就叫做封装成帧。
添加帧头帧尾的⽬的是为了在链路上以帧为单元传送数据。
2.差错检测： 数据链路层通过物理层把封装好的帧发送给传输媒体，但是在传输媒体中可能出现误码，也就是0变1，1变0，所以为了让接收⽅知道是否误码，需要在数据帧的尾部添加⼀个检错码，这个检错码是发送⽅根据差错检测算法和待发送数据算出来的。
接受⽅通过检错码和相应算法得知是否出现误码的过程就叫做差错检测。
3.可靠传输： 如果接收⽅发现数据出现误码，就会将数据帧丢弃。
因为是可靠传输，所以需要其他措施来确保接收⽅会重新收到被丢弃的这个帧的正确副本。
换句话说，因为误码是不能完全避免的，所以如果实现了发送⽅发送什么，接收⽅就收到什么，那么我们就称之为可靠传输！三.数据链路层的互连设备1.⽹桥和交换机的⼯作原理2.集线器（物理层设备）和交换机的区别上⾯因为是概述，所以写的⽐较简略，下⾯我们开始逐⼀深⼊总结。
⼀.封装成帧1.帧的定界符数据链路层通过物理层将构成帧的各⽐特转化成电信号，然后再发送到传输媒体，但是接收⽅的数据链路层如何从⼀串⽐特流中提取出⼀个⼀个帧呢？它是怎么清楚⼀个帧的开头和结尾的呢？其实帧头帧尾的作⽤之⼀就是帧定界，在帧头帧尾中各含⼀字节的标志字段。
值得说明的是，并不是所有的数据链路层协议都有帧定界标志，例如在以太⽹v2的mac帧中就没有帧定界标志。
物理层在这种帧前⾯添加上前导码，通过前导码来实现帧开始定界符的作⽤，⽽且规定了帧间间隔时间为96⽐特时间，所以帧结束定界符的作⽤也能实现了。
数据链路层知识点概况
数据链路层知识点概况嘿，朋友们！今天咱来聊聊数据链路层呀！这数据链路层就好比是交通系统中的一段路，它负责把数据从一个地方安全可靠地送到另一个地方呢。
你想想看，数据就像一辆辆小汽车，在网络这个大“公路”上跑。
数据链路层呢，就是给这些小汽车规划好路线，确保它们能顺利到达目的地，而且还不能出事故。
要是没有它，那这些数据小汽车不就乱套啦，到处乱跑，那可不行呀！它有好多重要的任务呢！比如说，它要给数据加上一些“标签”，就像给小汽车贴上牌照一样，这样才能知道这些数据是从哪里来，要到哪里去。
它还要检查数据有没有出错，就像交警检查小汽车有没有故障一样。
如果有错误，它就得想办法修正，不然接收方收到错误的数据，那不就糟糕啦！而且哦，数据链路层还有个很厉害的本事，就是能把大数据分成小块，就像把一个大包裹拆分成小包裹一样。
这样一来，传输起来就更方便、更高效啦。
等数据到了目的地，它再把这些小包裹重新组合起来，变回原来的大数据。
这多神奇呀！就像我们平时寄快递，数据链路层就是负责把我们要寄的东西包装好，贴上地址标签，然后通过各种渠道送到对方手里。
如果中间出了问题，它还得负责解决呢。
你说要是没有数据链路层，这网络世界得乱成啥样呀？那肯定到处都是数据混乱、出错，就像马路上没有交通规则一样，那可太可怕啦！所以呀，数据链路层可真是太重要啦！它就像一个默默工作的小卫士，守护着网络世界的秩序和稳定。
我们平时上网、聊天、看视频，可都离不开它的功劳呢！我们得好好感谢它呀！大家可别小看了这数据链路层哦，它虽然不起眼，但作用可大着呢！它让我们的网络生活变得更加顺畅、更加可靠。
就像我们生活中的那些平凡而伟大的人一样，虽然不引人注目，但却默默地为我们付出。
现在想想，我们每天都在享受着数据链路层带来的便利，却很少有人知道它的存在。
这是不是有点像我们身边那些默默付出的人呢？我们是不是应该多关注一下这些“幕后英雄”呀？总之呢，数据链路层就是网络世界中非常重要的一部分，没有它可不行呀！大家以后再上网的时候，可别忘了它哦！。
数据链路层知识点总结
数据链路层知识点总结数据链路层的作用数据链路层是网络中的一个重要组成部分，它主要负责网络中的数据传输和控制。
数据链路层将网络上的数据包封装成帧，并通过物理介质进行传输，保证了数据的可靠性和正确性。
同时，数据链路层也负责网络中节点之间的寻址和识别，保障了数据的顺利传输。
数据链路层的主要作用可以总结为以下几点：1.数据的封装和分割2.提供可靠的数据传输3.进行错误检测和纠正4.管理网络中的物理地址数据链路层的功能数据链路层作为OSI模型中的第二层，具有以下几个主要功能：1.帧的封装和解封装在数据链路层中，数据包被封装为帧进行传输，每一帧包括了数据、控制信息和帧同步信息。
接收端接收到帧后，进行解封装，将帧转换为数据包进行处理。
2.透明传输数据链路层负责将数据从一个网络层传输到另一个网络层，透明传输是数据链路层的一个重要功能，保证了数据在传输过程中不会被篡改。
3.流量控制数据链路层负责控制数据的传输速率，避免数据传输速率过快导致接收端无法及时处理数据。
4.错误检测和纠正数据链路层通过CRC等方法对数据进行错误检测和纠正，确保数据的正确性。
5.传输管理数据链路层负责管理网络中的物理地址，对数据进行地址识别和转发。
数据链路层的协议和标准在数据链路层中，主要使用了以太网、令牌环等协议进行数据传输。
以下是数据链路层常用的协议和标准：1.以太网协议以太网是一种局域网的传输协议，它定义了电脑之间的数据传输规则，以太网协议使用CSMA/CD技术进行数据传输，确保了数据在网络中的稳定传输。
2.令牌环协议令牌环协议是一种局域网的传输协议，它使用了环形拓扑结构进行数据传输，通过传递令牌的方式进行数据传输，确保了数据在网络中的有序传输。
在以上协议的基础上，数据链路层还制定了一系列标准，如IEEE 802.3、IEEE 802.4、IEEE 802.5等，这些标准对数据链路层的实现和应用具有重要的指导意义。
数据链路层的工作流程在数据链路层中，数据的传输流程主要包括以下几个步骤：1.封装发送端将网络层的数据包封装为数据帧，添加帧头和帧尾等必要的控制信息。
数据链路层技术简介(十)
数据链路层技术简介简介：数据链路层是计算机网络中的一个重要组成部分，用于在物理媒体上传输数据，保证数据能够可靠的传输。
本文将从数据链路层的定义、功能、协议以及应用领域等方面进行探讨，并对未来发展进行展望。
一、数据链路层的定义与功能数据链路层是OSI（开放系统互连）模型中的第二层，它位于物理层和网络层之间。
它主要负责将上层传输的数据分割成更小的数据帧，并进行错误检测和纠正，以确保数据的可靠性和完整性。
同时，数据链路层还负责对物理层传输的数据进行解封装和封装，以达到互相通信的目的。
数据链路层具有以下功能：1. 数据帧封装与解封装：将网络层传输的数据封装成帧的形式，并在接收端将帧解封装为数据，使数据能够在物理层进行传输；2. 流量控制：通过流量控制技术，控制接收端接收数据的速度，避免数据的丢失和溢出；3. 帧同步：通过帧同步技术，确保发送和接收端的同步，实现数据的有序传输；4. 错误检测与纠正：通过校验和、CRC等技术，对发送和接收的数据进行错误检测和纠正，保障数据的可靠性和完整性。
二、数据链路层的协议在数据链路层中，有很多常用的协议，其中最常见的有以太网协议和PPP协议。
以太网协议是一种局域网（LAN）协议，它使用MAC（媒体访问控制）地址来标识网络中的设备。
以太网采用CSMA/CD（载波侦听多点接入/碰撞检测）的访问方式，确保数据的传输效率和可靠性。
PPP协议（点对点协议）则是一种广域网（WAN）协议，它通过串行通信线路连接两个网络节点，为网络之间的通信提供支持。
PPP协议通过LCP（链路控制协议）建立链路，通过NCP（网络控制协议）选择合适的网络层协议，实现不同网络之间的数据传输。
三、数据链路层的应用领域数据链路层技术广泛应用于各个领域，其中最常见的应用包括局域网、广域网、无线通信和卫星通信等。
在局域网中，以太网是最常用的数据链路层技术，它通过网卡和交换机实现设备之间的数据传输，使得局域网中的设备能够高速、稳定地进行数据交换。
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课件制43;CRC除P: R=(M.CRC)/P= =(2n*M+CRC)/P
若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就 接受(accept)。
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.2 点对点协议 PPP 3.3 使用广播信道的数据链路层 3.4 使用广播信道的以太网 3.5 扩展的以太网 3.6 高速以太网 3.7 其他类型的高速局域网接口
课件制作人：谢希仁
第 3 章 数据链路层
Function of data-link layer： to transfer frame from
常常在两个对等的数据链路层之间画出 一个数字管道，而在这条数字管道上传 输的数据单位是帧。
结点
帧
帧
结点
早期的数据通信协议曾叫作通信规程 (procedure)。因此在数据链路层，规程 和协议是同义语。
课件制作人：谢希仁
3.1.2 三个基本问题
(1) 帧封装 (2) 透明传输 (3) 差错控制
课件制作人：谢希仁
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。
课件制作人：谢希仁
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
发送 帧
链路 (a)
链路 (b)
接收 帧
结点 B
数据链路层像个数字管道
3.1 使用点对点信道的数据链路层
3.1.1 数据链路和帧
链路(link)（物理链路）
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) （逻辑链路）
物理链路+通信协议。
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。
M-数据；n-冗余码长度；P-除数（长度=n+1)；
计算：模2计算 ➢ 不进位、不借位 ➢ 加、减法
课件制作人：谢希仁
(b) CRC举例
M = 101001，n=3, p=1101 用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，
这相当于在 M 后面添加 n 个 0。
课件制作人：谢希仁
(b) CRC举例
课件制作人：谢希仁
第 3 章 数据链路层
3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题
3.2 点对点协议 PPP 3.3 使用广播信道的数据链路层 3.4 使用广播信道的以太网 3.5 扩展的以太网 3.6 高速以太网 3.7 其他类型的高速局域网接口
课件制作人：谢希仁
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 (Bit Error Rate)。
误码率与信噪比有很大的关系。 为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传
输数据时，必须采用各种差错检测措施。
课件制作人：谢希仁
2）循环冗余检验CRC
(a) 算法
循环冗余检验 CRC (Cyclic Redundancy Control) 在数据后加n位冗余码 公式：(M*2n)/P
帧开始符
帧结束符
SOH
发送在前
装在帧中的数据部分
EOT
帧
课件制作人：谢希仁
2. 透明传输
透明传输：数据部分的”SOH”和”EOT”也能被顺利传输。
出现了“EOT” 完整的帧
发送
数据部分
在前
SOH
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
课件制作人：谢希仁
解决透明传输问题
字节填充(byte stuffing)或字符填充 (character stuffing) 发送端：在 “SOH”或“EOT”的前面插入一 个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。 接收端：删除插入的转义字符。 转义字符：前面插入一个转义字符。
one node to adjacent node over a single link.
数据链路层的功能： 在局域网的结点之间传送帧。
第 3 章 数据链路层
数据链路层信道主要有以下两种类型： 点对点信道
使用一对一的点对点通信方式。 广播信道
➢ 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
若余数 R 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。 但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几
个比特出现了差错。 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数
P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。
课件制作人：谢希仁
(d) 应当注意
仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做 到无差错接受(accept)。
课件制作人：谢希仁
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
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
课件制作人：谢希仁
3. 差错检测
1）概念
在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会 变成 0 ， 0 也可能变成 1。
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
课件制作人：谢希仁
(b) CRC举例
余数 R = 001。 把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后
1.帧封装
封装成帧(framing)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。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
IP 数据报
帧结束
开始 发送 帧首部
帧的数据部分
MTU 数据链路层的帧长
帧尾部
课件制作人：谢希仁
用控制字符进行帧定界的方法举例
如果数据是ASCII码，帧开始符SOH(Start Of Header, 0x01)和帧结束符EOT(End Of Transmission, 0x04)