数据链路层协议HDLC协议
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第3章 数据链路层
本章主要内容
本章主要介绍数据链路层控制的目的 及功能、帧的装配和识别、差错控制、 数据链路层协议、HDLC协议、 SLIP/PPP协议等。
第3章 数据链路层
目录
3.1 数据链路层基本概念 3.2 差错检测方法 3.3 停止等待协议 3.4 滑动窗口协议 3.5 连续ARQ协议 3.6 选择重传ARQ协议 3.7 协议的效率分析 3.8 面向比特的链路层控制规程HDLC 3.9 Internet的数据链路层协议
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
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
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
H2
Rk k n kr
第3章 数据链路层
3.2.2 常用的简单差错检测编码
数据链路层差错检测常用的两种方法：
奇偶校验法 循环冗余校验法
第3章 数据链路层
1．奇偶校验码
奇偶校验是常用的检错编码方法。其原理
是在7位ASCII代码后增加一位，使得码字 中“1”的个数恒为奇数或偶数。经过传输 后，如果其中一位出错，则接收方按同样 的规则（奇校验或偶校验）就能发现错误。
待校验数据：1101,0110,11 G(x) = x4+x+1 , 即 10011
法。水平奇偶校验又称为横向奇偶校验，它是对各个信息 段的相应位进行横向编码，产生一个奇偶校验冗余位。
第3章 数据链路层
水平垂直奇偶校验
同时进行水平奇偶校验和垂直奇偶校验就 构成水平垂直奇偶校验，也称为纵横奇偶
校验。
水平垂直奇偶校验不仅可检错，还可用来纠正 部分差错。
第3章 数据链路层
示例
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
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
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
第3章 数据链路层
2．循环冗余码
在计算机网络和数据通信中，应用最广泛的检错 码是循环冗余码（Cyclic Redundancy Code， CRC），CRC码又称为多项式码，它的漏检率低 且便于实现。
第3章 数据链路层
CRC编码思想
编码思想：将位串看成系数为0或1的多 项式
检错思想：收发双方约定一个生成多项式 G(x)（其最高阶和最低阶系数必须为1）， 发送方在帧的末尾加上校验和，使带校验 和的帧的多项式能被G(x)整除。接收方收 到后，用G(x)除多项式，若有余数，则传 输有错。
在实际使用时，该方法又可分为垂直奇偶 校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验 等。
第3章 数据链路层
垂直奇偶校验
垂直奇偶校验是指，将要发送的整个信息块分成p位固定 长度的若干段（如q段），每段后面按“1”的个数为奇数 或偶数的规律加上一位奇偶位 。
第3章 数据链路层
水平奇偶校验
为了降低对突发错误的漏检率，可以采用水平奇偶校验方
第3章 数据链路层
3.1 数据链路层的基本概念
数据链路层是OSI参考模型中的第二层，介于物 理层和网络层之间，它在物理层提供服务的基础 上向网络层提供服务。
数据链路层的作用是加强物理层传输原始位流的 功能，并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。数据链路层的基
本功能是将物理层提供的原始传送比特流可能出 错的物理连接改造成逻辑上无差错的数据链路,即
据不一致的现象称为传输差错，简称为差 错。 通信过程中出现的差错可大致分为两类： ① 信道固有的、持续存在的随机热噪声； ② 由外界特定的短暂原因造成的冲击噪声。
第3章 数据链路层
常用的差错检测方法
目前，最Fra Baidu bibliotek用的差错检测方法是差错检测编码，
包括两个基本策略:
一种策略是包含足够多的冗余信息，可以使接收方发 现并纠正传输中出现的错误---纠错码
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
第3章 数据链路层
数据链路层的主要功能
（1）链路管理 （2）帧同步 （3）流量控制 （4）差错控制 （5）透明传输 （6）寻址
第3章 数据链路层
3.2 差错检测方法
3.2.1 差错的起因和检测 通过通信信道后，接收的数据与发送的数
向网络层提供透明和可靠的数据传输服务。
第3章 数据链路层
3.1.1 设计数据链路层的原因
① 在原始的物理线路上传输数据信号的差错 问题。
② 通信双方数据传送的速率问题。 ③ 数据的寻址问题。 ④ 数据传输的同步问题。 ⑤ 链路管理问题。
第3章 数据链路层
3.1.2 数据链路层的模型及其功能
数据链路层的协议不同，它所提供的服务 也可以不相同。数据链路层的服务功能主 要分为以下3类:
第3章 数据链路层
CRC
已知,r次生成多项式G(x). K位信息位构成的(k-1)次多项式K(x) R位冗余位的(r-1)次多项式R(x) 构成的发送多项式:
T(x)=xr K(x)+R(x) 问题:求R(x)
xr K(x)除以G(x)的余式
第3章 数据链路层
CRC校验示例
（1）面向连接确认服务（acknowledged connection-oriented service）
（2）无连接确认服务（acknowledged connectionless service）
（3）无连接不确认服务（unacknowledged connectionless service）。
另一种策略也是包含一些冗余信息，但是这些信息只 能让接收方推断出发生了错误，但推断不出发生了哪 个错误，然后接收方可以请求重传---检错码
第3章 数据链路层
编码效率
衡量编码性能好坏的一个重要参数是编码
效率 R，它是指码字中信息位所占的比例。 若码字中信息位为 k 位，编码时外加冗余 位为 r 位，则编码后得到的码字长为 n=k+r，编码效率为:
本章主要内容
本章主要介绍数据链路层控制的目的 及功能、帧的装配和识别、差错控制、 数据链路层协议、HDLC协议、 SLIP/PPP协议等。
第3章 数据链路层
目录
3.1 数据链路层基本概念 3.2 差错检测方法 3.3 停止等待协议 3.4 滑动窗口协议 3.5 连续ARQ协议 3.6 选择重传ARQ协议 3.7 协议的效率分析 3.8 面向比特的链路层控制规程HDLC 3.9 Internet的数据链路层协议
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
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
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
H2
Rk k n kr
第3章 数据链路层
3.2.2 常用的简单差错检测编码
数据链路层差错检测常用的两种方法：
奇偶校验法 循环冗余校验法
第3章 数据链路层
1．奇偶校验码
奇偶校验是常用的检错编码方法。其原理
是在7位ASCII代码后增加一位，使得码字 中“1”的个数恒为奇数或偶数。经过传输 后，如果其中一位出错，则接收方按同样 的规则（奇校验或偶校验）就能发现错误。
待校验数据：1101,0110,11 G(x) = x4+x+1 , 即 10011
法。水平奇偶校验又称为横向奇偶校验，它是对各个信息 段的相应位进行横向编码，产生一个奇偶校验冗余位。
第3章 数据链路层
水平垂直奇偶校验
同时进行水平奇偶校验和垂直奇偶校验就 构成水平垂直奇偶校验，也称为纵横奇偶
校验。
水平垂直奇偶校验不仅可检错，还可用来纠正 部分差错。
第3章 数据链路层
示例
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
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
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
第3章 数据链路层
2．循环冗余码
在计算机网络和数据通信中，应用最广泛的检错 码是循环冗余码（Cyclic Redundancy Code， CRC），CRC码又称为多项式码，它的漏检率低 且便于实现。
第3章 数据链路层
CRC编码思想
编码思想：将位串看成系数为0或1的多 项式
检错思想：收发双方约定一个生成多项式 G(x)（其最高阶和最低阶系数必须为1）， 发送方在帧的末尾加上校验和，使带校验 和的帧的多项式能被G(x)整除。接收方收 到后，用G(x)除多项式，若有余数，则传 输有错。
在实际使用时，该方法又可分为垂直奇偶 校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验 等。
第3章 数据链路层
垂直奇偶校验
垂直奇偶校验是指，将要发送的整个信息块分成p位固定 长度的若干段（如q段），每段后面按“1”的个数为奇数 或偶数的规律加上一位奇偶位 。
第3章 数据链路层
水平奇偶校验
为了降低对突发错误的漏检率，可以采用水平奇偶校验方
第3章 数据链路层
3.1 数据链路层的基本概念
数据链路层是OSI参考模型中的第二层，介于物 理层和网络层之间，它在物理层提供服务的基础 上向网络层提供服务。
数据链路层的作用是加强物理层传输原始位流的 功能，并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。数据链路层的基
本功能是将物理层提供的原始传送比特流可能出 错的物理连接改造成逻辑上无差错的数据链路,即
据不一致的现象称为传输差错，简称为差 错。 通信过程中出现的差错可大致分为两类： ① 信道固有的、持续存在的随机热噪声； ② 由外界特定的短暂原因造成的冲击噪声。
第3章 数据链路层
常用的差错检测方法
目前，最Fra Baidu bibliotek用的差错检测方法是差错检测编码，
包括两个基本策略:
一种策略是包含足够多的冗余信息，可以使接收方发 现并纠正传输中出现的错误---纠错码
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
第3章 数据链路层
数据链路层的主要功能
（1）链路管理 （2）帧同步 （3）流量控制 （4）差错控制 （5）透明传输 （6）寻址
第3章 数据链路层
3.2 差错检测方法
3.2.1 差错的起因和检测 通过通信信道后，接收的数据与发送的数
向网络层提供透明和可靠的数据传输服务。
第3章 数据链路层
3.1.1 设计数据链路层的原因
① 在原始的物理线路上传输数据信号的差错 问题。
② 通信双方数据传送的速率问题。 ③ 数据的寻址问题。 ④ 数据传输的同步问题。 ⑤ 链路管理问题。
第3章 数据链路层
3.1.2 数据链路层的模型及其功能
数据链路层的协议不同，它所提供的服务 也可以不相同。数据链路层的服务功能主 要分为以下3类:
第3章 数据链路层
CRC
已知,r次生成多项式G(x). K位信息位构成的(k-1)次多项式K(x) R位冗余位的(r-1)次多项式R(x) 构成的发送多项式:
T(x)=xr K(x)+R(x) 问题:求R(x)
xr K(x)除以G(x)的余式
第3章 数据链路层
CRC校验示例
（1）面向连接确认服务（acknowledged connection-oriented service）
（2）无连接确认服务（acknowledged connectionless service）
（3）无连接不确认服务（unacknowledged connectionless service）。
另一种策略也是包含一些冗余信息，但是这些信息只 能让接收方推断出发生了错误，但推断不出发生了哪 个错误，然后接收方可以请求重传---检错码
第3章 数据链路层
编码效率
衡量编码性能好坏的一个重要参数是编码
效率 R，它是指码字中信息位所占的比例。 若码字中信息位为 k 位，编码时外加冗余 位为 r 位，则编码后得到的码字长为 n=k+r，编码效率为: