数据链路层的定义与基本功能
osi七个层次主要功能概括
osi七个层次主要功能概括
1. 物理层：负责传输原始比特流，将数据转换为电信号以在物理媒介上进行传输。
主要功能包括定义电气、机械和功能接口规范，以及传输媒介的特性和连接方式。
2. 数据链路层：确保相邻节点之间可靠的数据传输。
它将原始位流组织为数据帧，并提供错误检测和纠正机制，以及流量控制和访问控制。
3. 网络层：负责在不同的网络之间进行逻辑通信，实现数据包的路由和转发。
它根据网络规模、拓扑结构等因素选择最佳路径，以确保数据的快速、可靠传输。
4. 传输层：通过提供端到端的数据传输服务确保可靠的数据传输。
它将数据划
分为较小的数据段，确保数据的完整性、顺序和流量控制，以及错误检测和纠正。
5. 会话层：协调两个应用程序之间的对话，管理会话的建立、维护和终止。
它
提供会话控制机制，允许应用程序在通信过程中进行同步、检查点和恢复。
6. 表示层：负责数据的语法和语义转换，确保不同的系统能够相互理解和交互。
它处理数据的编码、压缩、加密和解密，确保数据的安全性和可靠性。
7. 应用层：提供用户与网络之间的接口，使用户能够访问网络中的各种应用和
服务。
它包括各种应用程序，如电子邮件、文件传输协议、网页浏览器等。
这七个层次构成了OSI模型，提供了一个完整的网络通信框架，每一层都有不
同的功能和责任，协同工作以实现可靠的数据传输和应用程序的正常运行。
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。
计算机网络—第3章 数据链路层
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
路由器 R1 电话网 局域网 路由器 R2 广域网 路由器 R3 局域网 H2 应用层 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 运输层 网络层 链路层 物理层 主机 H2
从层次上来看数据的流动
仅从数据链路层观察帧的流动
用控制字符进行帧定界的方法举例
帧开始符
SOH SOH
帧结束符 装在帧中的数据部分 帧
EOT EOT
发送在前 帧尾部
第3章 数据链路层—曹来成
10
3.1.2.2 透明传输
出现了“EOT” 完整的帧 发送 在前 数据部分
SOH SOH EOT EOT EOT
解决透明传输问题
字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing) 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 1B)。 ② 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。
(a) 接收 帧
结点 B
3.1.2.1 封装成帧 • 封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分 别添加首部和尾部。 • 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定 界。 IP 数据报 帧开始 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
2011/8/23 第3章 数据链路层—曹来成 9 2011/8/23
工作原理：
多项式除法，将余式作为冗余信息传 送。
2011/8/23 第3章 数据链路层—曹来成 19 2011/8/23 第3章 数据链路层—曹来成 20
数据链路层的定义与基本功能
数据链路层的定义与基本功能一、数据链路层基本概念1.1结点：数据链路层上的结点主要是主机和路由器。
由物理线路联接起来的两个结点，又叫相邻结点。
1.2链路：网络中两个结点之间的物理通道，链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。
分为有线链路、无线链路。
1.3数据链路：两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。
1.4帧：链路层的协议数据单元，作用是封装网络层数据报。
数据链路层的作用是负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报。
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网络层。
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。
二、数据链路层具备的基本功能（1）为网络层提供服务数据链路层向网络层提供三种基本功能：1、无确认无连接服务，2、有确认无连接服务，3、有确认面向连接服务。
无确认无连接服务：通常用于实时服务，或误码率比较低的通信信道。
源主机在发送数据时没有事先与目标主机建立链接，而且目的主机在收到数据时，也不需要发送确认数据，如果帧丢失，数据链路层也不负责重发，而直接交由上层处理。
有确认无连接服务：源主机在发送数据时没有事先与目标主机建立链接，但目的主机在收到数据时，必须发送确认数据帧，如果源主机在规定时间内没有收到确认数据，则源主机则重发一次数据。
这就可以提搞链路上的可靠性，一般用于无线传输。
有确认面向链接服务：源主机在发送数据时事先与目标主机建立链接，同时目的主机在收到数据时，必须发送确认数据帧。
（2）链接管理，即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务）。
（3）组帧。
（4）流量控制，限制发送方的发送速度。
（5）差错控制，差错控制主要有帧错或是位错。
第三章数据链路层
定义：在星形拓扑中， 每个设备只与中心控 制器有点到点专用链 路。设备并不互相连 接。中心控制器通常 为集线器Hub。 HUB是一个共享设备，主要提供信号放大和中转 的功能，它把一个端口接收的所有信号向所有端 口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号加 强后重新发出，一些集线器则排列信号的时序以 提供所有端口间的同步数据通信。
连接中设备间相互关系：
对等式：设备平等地共享链路。如环形、 网状拓扑。
主从式：由一个设备控制通话而其他设备 必须通过它进行传输。如星形、树形拓扑。 总线式拓扑适合于任意一种模式。
1、Mesh Topology（网状拓扑） 定义：在网状拓扑中，设备之间实现点对点连接， 每条链路只承载所连接的两站点之 间的通信流量。
CRC是基于二进制除法的。 定义
CRC是通过在数据单元末尾附加一串循环冗余码 或循环冗余校验余数使得整个数据单元可被另一个预 定二进制数(生成函数)所整除。在传输终点，用同一 个数去除输入的数据单元。如果此时不产生余数，则 认为数据单元完全正确，接受该数据单元。有余数则 意味着该数据单元在传输过程中被破坏而拒绝该数据 单元。
余数为0， 所以码字正确。
② 因生成码共5位，所以： 冗余码有4பைடு நூலகம்，为1001 ；
信息码是：110011。
注意：
循环冗余校验CRC只能做到差错检测而不能进行 差错纠错。 循环冗余校验CRC只能做到无差错接受，即“凡 是接收端数据链路层接受的帧，都以非常接近于1的 概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。 但要使传输到接收端的帧无差错、无丢失、无重 复，按发送顺序接受，就必须加上确认和重传机制。
到达接收方的数据单元首先是数据，然后是 CRC码，接收方将整个数据串(数据+CRC码)当作 一个整体去除以用来产生CRC码的同一个除数。 如果数据串无差错到达接收方，则产生余数0， 数据单元将通过校验；如果在传输中数据单元被改 变，则除法将产生非零余数，数据单元将不能通过 校验。
osi七层模型的定义和各层功能
OSI七层模型的定义和各层功能随着网络技术的不断发展，我们的生活已经离不开网络了。
而OSI七层模型是计算机网络体系结构的实质标准，它将计算机网络协议的通信功能分为七层，每一层都有着独特的功能和作用。
下面，我将以此为主题，深入探讨OSI七层模型的定义和各层功能。
1. 第一层：物理层在OSI七层模型中，物理层是最底层的一层，它主要负责传输比特流（Bit Flow）。
物理层的功能包括数据传输方式、电压标准、传输介质等。
如果物理层存在问题，整个网络都无法正常工作。
2. 第二层：数据链路层数据链路层负责对物理层传输的数据进行拆分，然后以帧的形式传输。
它的功能包括数据帧的封装、透明传输、差错检测和纠正等。
数据链路层是网络通信的基础，能够确保数据的可靠传输。
3. 第三层：网络层网络层的主要功能是为数据包选择合适的路由和进行转发。
它负责处理数据包的分组、寻址、路由选择和逻辑传输等。
网络层的存在让不同的网络之间能够互联互通，实现数据的全球传输。
4. 第四层：传输层传输层的功能是在网络中为两个端系统之间的数据传输提供可靠的连接。
它通过TCP、UDP等协议实现数据的可靠传输、分节与重组、流量控制、差错检测和纠正等。
5. 第五层：会话层会话层负责建立、管理和结束会话。
它的功能包括让在网络中的不同应用之间建立会话、同步数据传输和管理数据交换等。
6. 第六层：表示层表示层的作用是把数据转换成能被接收方识别的格式，然后进行数据的加密、压缩和解压缩等。
7. 第七层：应用层应用层是OSI模型中的最顶层，它为用户提供网络服务，包括文件传输、电流信箱、文件共享等。
应用层是用户与网络的接口，用户的各种应用软件通过应用层与网络进行通信。
OSI七层模型是计算机网络体系结构的基本标准，它将通信协议的功能划分为七层以便管理和开发。
每一层都有独特的功能和作用，共同构成了完整的网络通信体系。
只有了解并理解这些层次的功能，我们才能更好地利用网络资源，提高网络效率。
《计算机网络技术基础》第三章
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
图3-3 OSI参考模型的结构
OSI参考模型中，划分层（子模块）要遵循以下原则： （1）各层（子模块）具有相对的独立性，保持层间交互的信息最少。 （2）单向调用：各层（子模块）只能引用其下层提供的服务。 （3）增值服务：在使用下层服务的基础上，各层完成特定的通信功能。
用户写信人邮政局运输部门用户收信人邮政局运输部门用户间约定信件格式和内容邮局间约定邮政编码等运输部门间约定到站地点费用等用户邮局约定信封格式及邮票邮局运输部门约定到站地点时间等用户子系统邮局子系统运输部门子系统甲地乙地图31邮政通信系统分层模型31网络体系结构概述从图31中可以看出邮政系统中的各种约定都是为了将信件从写信人送到收信人而设计的也就是说它们是因信息的流动而产生的
计算机网络技术基础
.
03
.
第3章
网络体系 结构
章节导读
计算机网络是一个庞大的、多样化的复杂 系统，涉及多种通信介质、多厂商和异种机互 连、高级人机接口等各种复杂的技术问题。要 使这样一个系统高效、可靠地运转，网络中的 各个部分都必须遵守一套合理而严谨的网络标 准。这套网络标准就称之为网络体系结构。
.
3.2 OSI参考模型
世界上第一个网络体系结构是1974年由IBM公司提出的“系统网络体系结构 （System Network Architecture，SNA）”。此后，许多公司纷纷推出了各自的网 络体系结构。虽然这些体系结构都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配 及采用的技术均不相同。随着信息技术的发展，不同结构的计算机网络互联已成 为迫切需要解决的问题。
.
3.2 OSI参考模型
机械特性：规定了物理连接时所使用可接插连接器的形状和尺寸，连接器中引脚的数量与 排列情况等。
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。
数据链路层技术简介(八)
数据链路层技术简介引言：在当今数字化时代，无处不在的互联网已经成为人们生活不可或缺的一部分。
而在互联网背后，数据链路层技术作为整个网络通信体系的基石，在保证数据传输的可靠性和高效性方面发挥着重要的作用。
本文将从数据链路层技术的定义、功能和应用领域来介绍这一关键技术。
定义：数据链路层是网络协议栈中的一层，位于物理层之上，与物理层和网络层之间建立了桥梁。
数据链路层主要负责将网络层传输的数据划分为更小的数据帧进行传输，同时确保传输的可靠性和完整性。
功能：1.分帧：数据链路层通过将数据划分为较小的数据帧，使数据传输更加高效。
每个数据帧都包含了必要的控制信息，如帧起始和停止标志，帧序列号和帧检验和等，以便接收方能正确地接收和解析数据。
2.帧同步：为了确保接收方正确地解析数据，数据链路层使用帧同步技术来保证接收端和发送端的节拍一致。
帧同步技术通过插入特定的比特序列，如同步帧和比特填充来维持发送和接收方的节拍同步。
3.流量控制：数据链路层通过实施流量控制来协调发送端和接收端之间的传输速率。
当接收端的接收缓冲区容量达到上限时，数据链路层会发送控制信号给发送方，要求其降低传输速率，以免造成数据丢失。
4.差错检测和纠正：数据链路层通过在数据帧中添加校验码来检测和纠正传输过程中的差错。
常见的纠错码包括循环冗余检测（CRC）和海明码（Hamming code），它们可以对数据帧进行误码检测和纠正，确保传输的可靠性。
应用领域：1.以太网：作为现代局域网（LAN）的主流技术，以太网使用数据链路层技术来进行数据传输。
它不仅支持高速的数据传输，还具备良好的可扩展性和兼容性，广泛应用于企业和家庭网络中。
2.无线局域网（WLAN）：在无线局域网中，数据链路层扮演着关键的角色，负责处理无线信号传输和接收之间的差错控制、流量控制等问题，以保证无线网络的稳定和高效。
3.仪器仪表控制系统：在工业自动化和仪器仪表领域，数据链路层技术被广泛应用于各种控制系统中。
第三章数据链路层
第三章数据链路层重点内容（⼀）数据链路层的功能（⼆）组帧（三）差错控制1、检错编码2、纠错编码（四）流量控制与可靠传输机制1、流量控制、可靠传输与滑动窗⼝机制2、停⽌-等待协议3、后退N帧协议（GBN）4、选择重传协议（SR）⼀、使⽤点对点信道的数据链路层1、数据链路和帧链路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，就构成了数据链路常常在两个对等的数据链路层之间有⼀个数字管道，⽽在这条数字管道上传输的数据是帧2、基本问题（功能）（1）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，这样就构成了⼀个帧。
接收端在收到物理层上交的⽐特流，就能根据⾸部和尾部的标记，从收到的⽐特流区别帧的开始和结束（⾸部和尾部还夹杂着控制信息）数据链路帧的特点数据部分的前⾯和后⾯分别添加上⾸部和尾部，构成⼀个完整的帧。
帧是数据链路层的数据传送单元。
⾸部和尾部还包括许多必要的控制信息每⼀种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限——最⼤传送单元MTU⼀个控制字符SOH放在⼀个帧的最前⾯，表⽰帧的⾸部开始。
另⼀个控制字符EOT表⽰帧的结束（⼀般情况下，⾸部和尾部的长度加起来⼀般⼩于原始报⽂的长度）（2）透明传输“在数据链路层透明传输数据”表⽰⽆论什么样的⽐特组合的数据都能够通过这个数据链路层链路采⽤字节填充法，来确保上⽅情况的发⽣（3）差错检测传输错误的⽐特占所传输⽐特总数的⽐率称为误码率BER。
例如，误码率为10的负⼗次⽅时，表⽰平均每传送10的⼗次⽅个⽐特就会出现⼀个⽐特的差错在计算机⽹络传输数据时，必须采⽤各种差错检测措施。
⽬的在数据链路层⼴泛使⽤了循环冗余校验技术（CRC）CRC①在发送端，先把数据划分组，假定每组k个⽐特。
现假定待传送的数据M=1010001101（k=10）。
CRC运算就是在数据M的后⾯添加供差错检验⽤的冗余吗，然后构成⼀个帧发送出去，⼀共发送（k+n）位设n=5，P=110101（P是除数），模2运算的结果是：Q=1101010110余数R=01110将余数R作为冗余码添加在数据M的后⾯发送出去，即发送的数据是101000110101110，或2的n次⽅乘以M+R在数据后⾯添加上的冗余码称为帧检验序列FCS循环冗余检验CRC和帧检验序列FCS并不等同CRC是⼀种常⽤的检错⽅法，⽽FCS是添加在数据后⾯的冗余码FCS可以⽤CRC这种⽅法得出，但CRC并⾮⽤来获得到FCS的唯⼀⽅法②在接收端把接收到的数据以帧为单位进⾏CRC检验：把收到的每⼀个帧都除以同样的除数P（摸2运算），然后检验得到的余数R③在接收端对收到的每⼀帧经过CRC检验后，有以下两种情况：（a）若得出的余数R=0，则判定这个帧没有差错，就接受（b）若余数R≠0，则判定这个帧有差错，（但⽆法确定究竟是哪⼀位或哪⼏位出现了差错），就丢弃仅⽤循环冗余检验CRC差错检测技术只能做到⽆差错接受“⽆差错接受”是指：“凡是接受的帧（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”。
ISO_OSI七层协议各层作用以及各层数据封装的单位
测试丢包率采用方式，说的通俗一点儿，就是你发送到目标机几个数据包，目标机需要传回几个相应的数据包，这样，就能检查网络传输中数据包的传递稳定性。
ISO/OSI七层协议各层作用以及各层数据封装的单位
OSI是Open System Interconnect的缩写，意为开放式系统互联。 国际标准组织（国际标准化组织）制定了OSI模型。这个模型把网络通信的工作分为7层,分别是物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层和应用层。1至4层被认为是低层，这些层与数据移动密切相关。5至7层是高层，包含应用程序级的数据。每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。
第5层是会话层
这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中， 数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
第6层是表示层
这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。 它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩， 加密和解密等工作都由表示层负责。
ISO把网络按照不同的功能和应用划分开了所谓的OSI七层模型，其中的数据传输由最下面的物理层、数据链路层、网络层来负责。
其中各层根据对数据封装的单位不同，在物理层中封装为数据“位”，在数据链路层封装为数据“帧”，在网络层中封装为数据“包”，在传输层中封装为数据段。
接下来再看一下网络层中的定义及功能。网络层关系到子网的运行控制，其中一个关键问题是确定分组从源端到目的端如何选择路由。路由既可以选用网络中固定的静态路由表，几乎保持不变。会话开始时，还可以根据当前网络的负载情况，高度灵活地为每一个分组决定路由。网络层提供数据的物理路由，决定计算机之间的路径。网络层处理所有路由问题，以使较高层不必关心路由问题。网络层检查网络拓扑以决定传输报文的最佳路由，同时指出转发系统。只有网络层才真正把信源传输至信宿，并管理通过此系统传输给另外计算机的其他数据块。
网络原理 第4章：数据链路层
比较： • 纠错码能自动纠正错误，但实现困难， 在一般通信场合不易采用。 • 检错码需通过重传机制达到纠错目的， 但工作原理简单，实现容易。
10
常用的检错码
• 奇偶校验码 垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验水平 水平垂直奇（偶）校验（方阵码） 特点：方法简单，但检错能力差，只用于通信 要求较低的环境。 • 循环冗余编码CRC 目前应用最广的检错码编码方法之一
差错产生的过程如图：
数据信号 与噪声信号 叠加后的波形 采样时间 接收数据 原始数据 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0
出错的2位 (b)差错产生过程示意图
5
《计算机网络》第4章 数据链路层
物理线路的噪声分类： (1)热噪声: 由传输介质导体的电子热运动产生。 特点：时刻存在，幅度较小，强度与频率无关， 频谱很宽。 是一种随机噪声，由其引起的差错是随机差错。 (2)冲击噪声： 由外界电磁干扰引起。 •特点：幅度较大，是引起传输差错的主要原因。 •其引起的传输差错是一种突发差错。
实际发送: f(x)
.
x + R(x)
R'(x)= R(x) 接收正确 R'(x)≠ R(x) 接收错误
数据字段 校验字段 f(x)
.
x
k
+ R(x) 发送
12
《计算机网络》第4章 数据链路层
CRC校验的工作原理： • 任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅 为‘0’和‘1’取值的多项式一一对应。 • 例如：发送数据比特序列为10111，其对应的多项式为 f(x)=x4+x2+x+1. • 生成多项式为事先约定好的，如：G(x)=x4+x3+1；则对 应G(x)的二进制代码为: 11001 • f(x)﹒xk，k为生成多项式的最高幂值，即生成多项式 用二进制表示的位数-1。上例k=4=5-1。表示将发送数 据比特序列左移k位，用来存放余数。 • f(x)﹒xk/G(x),得到余数R(x) • 将f(x)﹒xk+R(x)作为整体，发送到接收端。 • 接收端用接收到的数据f′(x)采用相同的算法，去除 G(x),得到余数R′（x）。如果R′（x）等于 R(x)，表示 发送没有出错。 13
第4章---数据链路层ppt课件(全)
例如：110110的码多项式
循环码的定义：如果分组码中各码字中的码元 循环左移位（或右移位）所形成的码字仍然是 码组中的一个码字（除全零码外），则这种码 称为循环码。例如n长循环码中的一个码为 [C]=Cn-1Cn-2……C1C0 ，
（3）在串行通信中通常使用的三种生成多项式G （X）来产生校验码。
（4）编码特点
由于码的循环性，它的编解码的设备比 较简单。
纠错能力强，特别适合检测突发性的错 误，除了正好数据块的比特值是按除数 变化外，循环冗余校验（CRC）将检测出 所有的错误。
所以在计算机通信中得到广泛的应用。
差错控制方式
新加入的码元愈多，冗余度愈大，纠错能力欲 强，但效率越低。
分组码：将信息码分组，并为每个组附加若干 监督的编码，称为“分组码”。在分组码中， 监督码元仅监督本码组中的信息码元。
分组码一般可用符号（n,k）表示，n是码组中 的总位数，k是每组码二进制信息码元的数目。
n-k = r是监督码元的数目。
(3) 流量控制 发方发送数据的速率必须使得收方来得 及接收。当收方来不及接收时，就必须及时控制发方 发送数据的速率。这种功能称为流量控制（flow conctrol）。采用接收方的接收能力来控制发送方的发 送能力这是计算机网络流量控制中采用的一般方法。
(4) 差错控制 在计算机通信中，一般都要求有极低的 比特差错率。为此，广泛采用了编码技术，编码技术 有两大类。一类是前向纠错，也就是收方收到有差错 的数据帧时，能够自动将差错改正过来。这种方法的 开销较大，不大适合于计算机通信。另一类是差错检 测，也就是收方可以检测出收到的数据帧有差错（但 并不知道出错的确切位置）。当检测出有差错的数据 帧就立即将它丢弃，但接下去有两种选择：一种方法 是不进行任何处理（要处理也是有高层进行），另一 种方法则是由数据链路层负责重传丢弃的帧。
OSI模型各层功能
2.2.2ISO3309--1984:称为"HDLC 帧结构".ISO4335--1984:称为"HDLC 规程要素 ".ISO7809--1984:称为"HDLC 规程类型汇编".这3个标准都是为面向比特的数据传输控制而制定的.有人习惯上把这3个标准组合称为高级链路控制规程.
2.2.3ISO7776:称为"DTE数据链路层规程".与CCITT X.25LAB"平衡型链路访问规程"相兼容.
（3）会话层：他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。
（4）传输层：这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。
网络中的计算机与终端间要想正确的传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则称做协议。网络协议主要有三个组成部分：
1、语义：
是对协议元素的含义进行解释，不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。例如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。
2.1链路层的主要功能
链路层是为网络层提供数据传送服务的,这种服务要依靠本层具备的功能来实现。链路层应具备如下功能:
2.1.1链路连接的建立，拆除，分离。
2.1.2帧定界和帧同步。链路层的数据传输单元是帧,协议不同,帧的长短和界面也有差别，但无论如何必须对帧进行定界。
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。
数据链路层的主要功能
数据链路层的主要功能：1、将数据包封装为帧；2、对等层通信，将帧交付给另一个节点的数据链路层；3、差错检测和流量控制.数据链路层传送的是帧。
封装成帧（framing）就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,确定帧的界限，构成帧。
首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。
以太网的帧是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧（成帧）。
虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但依被封装的数据包大小的不同，以太网的长度也在变化，其范围是64~1518字节（不算8字节的前导字),由以下几个部分组成：起始字段地址字段长度和类型字段数据字段帧校验序列字段透明传输与转义: 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 1B）。
字节填充（byte stuffing）/字符填充(character stuffing）：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。
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。
常用的冗余检验技术有：奇偶检验、方块检验和循环冗余检验。
奇校验:通过附加奇偶校验位,使所传输的信息中1的个数为奇数。
偶校验：通过附加奇偶校验位，使所传输的信息中1的个数为偶数。
循环冗余校验(CRC,Cyclical Redundancy Check）：将所传输的除以一个预先设定的除数，所得的余数作为冗余比特，附加在要发送的数据的末尾。
这样实际传输的就能够被预先设定的除数整除。
当整个数据发送到接收方后，接收方利用同一个除数去除接收到的数据。
如果余数为0，则传输正确，否则有误。
运算规则：加法、减法均为异或运算，加法不进位,减法不借位。
在数据的末尾加上r个0,r等于除数的位数减1；使用二进制除法，所得的余数为循环冗余校验码（以上除法用的是模2除法，不考虑减法借位，即0-0=0、0-1=1、1—0=1、1-1=0）；将循环冗余校验码替换数据末尾的r个0，得到整个传输的数据例如：假设待传送数据M＝1010001101,选择某生成多项式P=110101，求CRC码。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4-1-1 数据链路层的定义
一、设计数据链路层的原因
1、在原始的物理传输线路上传输数据信号是有差错的。
传输线路是由传输介质与设备组成的。
原始的物理传输线路是指没有采用高层差错控制的基本的物理传输介质与设备。
描述物理传输线路上传输数据信号出现差错多少的参数为误码率。
误码率是指二进制比特在数据传输过程中被传错的概率，它在数值上等于被传错的比特数和传输的比特总数的比值。
2、设计数据链路层的主要目的就是在原始的、有差错的物理传输线路的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路，向网络层提供高质量的服务。
3、从网络参考模型的角度看，物理层之上的各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层是最重要的一层。
二、ISO对数据链路层的定义
数据链路层的目的是为了提供功能上和规程上的方法，以便建立、维护和释放网络实体间的数据链路
数据链路——从数据发送点到数据接收点（点到点point to point）所经过的传输途径。
物理线路与数据链路（链路和数据链路）是网络中常用的术语，它们之间含义是不同的。
在通信技术中，人们常用链路(link)这个术语一描述一条点对点的线路段(circuit segment)，
中间没有任何交换结点。
因此从这种意义上说，链路一般是指物理线路。
而数据链路概念则有更深层次的意义。
当需要在一条链路上传送数据时，除了必须具有一条物理线路之外，还必须有一些规程或协议来控制这些数据的传输，以保证被传输数据的正确性。
实现这些规程或协议的硬件和软件加到物理线路，这样就构成了数据链路。
下图描述了两者的区别。
当采用复用技术时，一条链路上可以有多条数据链路。
此外，还有一类术语，即物理链路和逻辑链路，实际上这里所说的物理链路就是物理线路，逻辑链路就是数据链路。