数据链路层
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！。
数据链路层名词解释
数据链路层名词解释
数据链路层是OSI模型中的第二层，它负责在物理层提供的物
理连接上传输数据。
数据链路层的主要任务包括两个方面，一是提
供可靠的数据传输，二是进行数据的差错检测和纠正。
在数据链路层中，数据被划分为帧（frame），每一帧包含了数
据以及必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错检测码等。
这些控制信息帮助确保数据的可靠传输和接收。
数据链路层还负责
管理物理介质的访问，以便多个设备能够共享同一物理链路。
数据链路层的协议有很多，比较常见的包括以太网（Ethernet）、无线局域网（Wi-Fi）、点对点协议（PPP）等。
每
种协议都有自己的规范和特点，但它们都致力于在物理层提供的传
输介质上实现可靠的数据传输。
总的来说，数据链路层在网络通信中扮演着至关重要的角色，
它通过帧的方式将数据从一个设备传输到另一个设备，并且在传输
过程中保证数据的完整性和可靠性。
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。
《计算机网络教学资料》第4章数据链路层
❖ 循环冗余码 CRC码又称为多项式码。 任何一个由二进制数位串组成的代码都可由 一个只含有0和1两个系数的多项式建立一一 对应的关系。
110001，表示成多项式 x5 + x4 + 1
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循环冗余码 (CRC)
❖ 循环冗余码（CRC码，多项式编码） ➢ 110001，表示成多项式 x5 + x4 + 1
110101 111011 110101 111010 110101 111110 110101 101100 110101 110010 110101 01110 ← R 余数
30
发送方 接收方
举例： 1 0 0 0 0Q(1x) G(x) 1 1 0 0111 0 0 1 1 0 f0(x0.)xk0
01011010010 信 源 01011010010 信 源
➢ 随机性错误 前后出错位没有一定的关系
➢ 突发性错误 前后出错位有一定的相关性
(a) 理想状态
噪音干扰
(b) 实际环境
信 宿 01011010010 信 宿 01010010110
出错
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2.差错控制的方式
❖ 反馈纠错 ❖ 前向纠错 ❖ 混合纠错 ❖ 反馈检验
在数据通信和计算机网络中，几乎都采用ARQ差错控制 技术。在采用无线电信道的通信系统中，由于信道误 码率较高，大多采用HEC方式的差错控制技术。
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4.反馈检验 反馈校验方式又称回程校验。
接收端把收到的数据序列原封不动地转发回发送端，发端 将原发送的数据序列与返送回的数据序列比较。如果发现错 误，则发送端进行重发，直到发端没有发现错误为止。
11001 10000 11001
1 0 0 1R(x)
第3章 数据链路层
协议思想：协调、控制接收方、发送方的速度。
发送方 接收方
DATA0
协 议 算 法
ACK
发出一帧； 等待； 直到收到ACK 才发送下一帧
DATA1 ACK DATA2 ACK
等待； 将收到的数据帧 上交主机； 发送应答信息； 转到第一步
两种情况的对比（传输均无差错）
不需要流量控制
A B
需要流量控制
A B
停止等待协议的要点
实用的 CRC 检验器都是用硬件完成的。 CRC 检验器能够自动丢弃检测到的出错 帧。因此所谓的“丢弃出错帧”，对上 层软件或用户来说都是感觉不到的。 发送端对出错的数据帧进行重传是自动 进行的，因而这种差错控制体制常简称 为 ARQ (Automatic Repeat reQuest)， 直译是自动重传请求，但意思是自动请 求重传。
是否接收到正确的数据帧？如何告诉发送方？ 能及时处理接收到的数据帧吗？
？传输过程： 会出错吗？会丢失数据帧吗？ ！解决这些问题，是链路层的主要任务。 ！针对这些问题所制定的通信规程就是数据链路层的通信协议。
3.3.1 完全理想化的数据传输
发送方 主 机 A AP1 接收方 AP2 主 机 B 高层
帧的编号问题
任何一个编号系统的序号所占用的比特数一定 是有限的。因此，经过一段时间后，发送序号 就会重复。 序号占用的比特数越少，数据传输的额外开销 就越小。 对于停止等待协议，由于每发送一个数据帧就 停止等待，因此用一个比特来编号就够了。
一个比特可表示 0 和 1 两种不同的序号。
帧的发送序号
时间
重传时间
重传时间的作用是：数据帧发送完毕后若经过了这样长的时 间还没有收到确认帧，就重传这个数据帧。 为方便起见，我们设重传时间为
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。
数据链路层需要解决的问题
数据链路层的功能
帧的定界
将数据流分割成固 定大小的帧以便于
传输和同步
流量控制
避免发送方过快发 送数据导致接收方
来不及处理
差错控制
检测并修正传输过 程中的错误
同步
保持发送方和接收 方的操作同步
不同类型的数据链路层协议
数据链路层的协 议
数据链路层采用多种协议 以适应不同的网络环境和 技术需求，其中包括点对 点协议、局域网协议和广 域网协议等。
广域网
广域网是一种大范围的网络， 数据链路层在其中负责不同局 域网之间的通信。 它通过光纤、卫星等物理媒介 实现不同局域网之间的连接和 数据传输。
无线通信
无线通信是一种利用无线电波 进行通信的技术，数据链路层 在其中负责无线设备之间的通 信。 它通过无线接入点、基站等设
备实现无线设备之间的连接和
数据传输。
帧的定界的作用
帧的定界是数据链路层确保数据可靠传输的重要机制。它定 义了帧的开始和结束，使得接收方可以正确地定位和提取传 输的数据。
帧的定界的实现
起始位
标识帧的开始，通 常为0
填充位
如果帧长度不是停 止位的整数倍，用
填充位补足
停止位
标识帧的结束，通 常为1
示例：以太网帧的定 界
01 帧前定界
利用特殊字符标识帧的开始
随着数据传输速率的需求不断增加，如何实现高速、 稳定的数据链路成为了一个挑战。
02 无线数据链路
无线数据链路面临着信号干扰、传输距离限制等问 题，需要解决这些挑战以提高无线通信的性能。
03 安全数据链路
数据链路层需要确保数据传输的安全性，以防止数 据被窃取或篡改。
数据链路层的应用场景
局域网
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
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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。
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”。
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！。
osi七层模型各层传输单位
osi七层模型各层传输单位在计算机网络中，OSI（Open Systems Interconnection）七层模型被广泛使用，其将网络通信过程划分为七个不同的层级。
每个层级都有特定的功能和任务，它们共同协作，以确保数据在网络中的可靠传输。
本文将详细介绍OSI七层模型各层传输单位。
第一层：物理层（Physical Layer）物理层是OSI七层模型的最底层，主要负责传输物理比特流。
在这一层，数据以原始电信号形式通过物理媒介进行传输，如网线、光纤等。
物理层的传输单位是比特（Bit），它表示计算机中最基本的信息单元，只有0和1两个状态。
第二层：数据链路层（Data Link Layer）数据链路层建立起两个相邻节点之间的数据链路连接，负责将比特流转化为数据帧进行传输。
数据链路层的传输单位是数据帧（Frame），它由帧头、帧尾和数据以及错误校验等部分组成。
第三层：网络层（Network Layer）网络层负责在整个网络中将数据从源节点传输到目标节点。
它将数据分割为数据包进行传输，并为每个数据包添加源和目标地址信息。
网络层的传输单位是数据包（Packet），它包括了源地址、目标地址以及路由等信息。
第四层：传输层（Transport Layer）传输层提供端到端的通信服务，负责将数据从源端传输到目标端，并进行数据分段、重组和流量控制等操作。
传输层的传输单位是段（Segment），它包括了源端口号、目标端口号以及序列号等信息。
第五层：会话层（Session Layer）会话层主要负责建立、管理和终止通信会话。
它提供了用于数据交换的连接机制和会话控制，在数据传输的同时确保会话的正常进行。
会话层的传输单位是会话数据单元（Session Data Unit），它包括了会话控制信息以及传输的数据。
第六层：表示层（Presentation Layer）表示层负责数据的格式化、加密和解密等工作，以确保不同系统之间的数据能够互相识别和交互。
数据链路层的主要功能
计算机网络中数据链路层的主要功能一、数据链路层的功能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：1、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）；2、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；3、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。
二、数据链路层功能的体现1、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。
2、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。
3、流量控制在双方的数据通信中，如何控制数据通信的流量同样非常重要。
它既可以确保数据通信的有序进行，还可避免通信过程中不会出现因为接收方来不及接收而造成的数据丢失。
这就是数据链路层的“流量控制”功能。
4、链路管理数据链路层的“链路管理”功能包括数据链路的建立、链路的维持和释放三个主要方面。
当网络中的两个结点要进行通信时，数据的发送方必须确知接收方是否已处在准备接受的状态。
为此通信双方必须先要交换一些必要的信息，以建立一条基本的数据链路。
在传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。
5、MAC寻址这是数据链路层中的MAC子层主要功能。
一、简述数据链路层的主要设备及工作原理
数据链路层是OSI模型中的第二层，主要负责数据在物理介质上的传输和管理，其设备主要包括网卡、交换机和网桥等。
数据链路层的工作原理是通过建立逻辑连接、网络帧的封装和解封装、流量控制、错误检测和纠正等方式来保证数据的可靠传输。
1. 网卡网卡是计算机与局域网或广域网相连的接口设备，负责将计算机内部的数据转换成适合在网络上传输的格式，并将其发送到网络上。
网卡在数据链路层中起到了物理层与数据链路层之间的桥梁作用，能够收发数据帧，并且能够根据数据链路层的要求进行数据封装和解封装。
2. 交换机交换机是用于在局域网中传输数据的设备，能够根据MAC位置区域进行数据包的转发，将数据包从一个端口转发到另一个端口。
交换机在数据链路层中实现了逻辑连接的建立和维护，可以根据MAC位置区域来确定数据包的转发路径，同时还能够实现数据包的流量控制和错误检测。
3. 网桥网桥是用于连接两个局域网的设备，用于将两个相连的网络进行逻辑上的“桥接”，使之成为一个逻辑上的网络。
网桥在数据链路层中起到了网桥的作用，能够实现两个局域网之间的数据帧的透明转发，同时还能够进行流量控制和错误检测。
数据链路层设备的工作原理主要包括：1. 建立逻辑连接数据链路层设备通过建立逻辑连接来确保数据的可靠传输。
例如交换机会根据MAC位置区域建立转发表，以便确定数据包的转发路径。
网桥则会根据MAC位置区域进行数据包的转发。
2. 数据帧的封装和解封装数据链路层设备会将网络层的IP数据报封装成数据帧，添加MAC位置区域等信息，以便在物理介质上的传输。
接收端的数据链路层设备会将接收到的数据帧进行解封装，将数据传递给网络层。
3. 流量控制数据链路层设备能够实现数据的流量控制，以防止数据的丢失和阻塞。
例如交换机通过缓存和转发的方式来控制数据包的流量，以保证网络的正常运行。
4. 错误检测和纠正数据链路层设备会通过校验和、CRC校验等方式来检测数据传输过程中的错误，并在出现错误时进行相应的纠正或重传。
数据链路层的通俗理解
数据链路层的通俗理解
嘿，咱来说说数据链路层是啥呗。
有一回啊，我给朋友寄信。
我写好信，装进信封，写上地址，贴上邮票，然后把信投进邮筒。
这就有点像数据链路层的工作呢。
你想啊，数据在网络里传输，就像信在邮政系统里传递一样。
数据链路层呢，就是负责在两个节点之间可靠地传输数据。
就像邮差负责把信从一个地方送到另一个地方。
比如说，我把信投进邮筒后，邮差会把信收集起来，然后按照地址送到下一个邮局。
在这个过程中，邮差要保证信不会丢，不会被弄坏。
数据链路层也是这样，要保证数据在传输过程中不会出错，不会丢失。
在网络里，数据链路层会把数据分成一个个小的数据包，就像把一封信分成几页纸一样。
然后给每个数据包加上一些信息，比如源地址、目的地址啥的。
这样接收方就能知道这个数据包是从哪里来的，要到哪里去。
就像邮差看到信封上的地址，就知道要把信送到哪里去。
而且，如果在传输过程中出了问题，数据链路层还能检测到错误，然后重新
发送数据包。
就像邮差发现信丢了或者坏了，会回去找或者通知寄信人重新寄一封。
所以啊，数据链路层就像是网络世界里的邮差，负责把数据安全、可靠地从一个地方送到另一个地方。
嘿嘿。
第03章数据链路层
B
t
A
t TD
RTT TD + RTT + TA
TD U TD RTT T A
14
2. 连续ARQ协议
连续ARQ协议的工作原理就是在发送完一个数据
帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送 若干个数据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧，
34
数据链路层的两个子层
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准， 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层： 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。 与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种传输媒体对 LLC 子层来说都是透明的。
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接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验
接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验后，可能出现 两种情况： (1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错， 就接受(accept)。 (2) 若余数 R 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。
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。
（4）每收到对一个帧的确认，发送窗口就向前(即 向右方)滑动一个帧的位置。
19
20
接收窗口的规则很简单，归纳如下： （1）只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才 能接收该帧。否则，就丢弃它。 （2）每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前 (即向右方)滑动一个帧的位置。同时向发送端发送对该 帧的确认。
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。
第3章数据链路层
教
程
计 算 机 网 络
数据链路层的主要功能：
（1）链路管理 数据链路的建立、维持和释放 （2）帧同步 接收方从比特流中能区分帧开始与结束 （3）流量控制(flow control)发送方的发送速率必须是接收 方来得及接收
第 3 章 数 据 链 路 层
（4）差错控制
前向纠错：采用纠错编码（卫星通信） 差错检测：采用检错编码（CRC） （5）将数据和控制信息区分开 （6）透明传输：对传输的数据没有限制 （7）寻址
停止等待协议的算法
在发送结点： （1）从主机取一个数据帧。 （2）V(S)←0。 {发送状态变量初始化} （3）N(S)←V(S)； {将发送状态变量的数值写入 发送序号} 将数据帧送交发送缓存。 （4）将发送缓存中的数据帧发送出去。 （5）设置超时计时器。 {选择适当的超时重传 时间tout } 第 3 章 数 据 链 路 层
教
程
计 算 机 网 络
6、字符填充法: 发送方在可能产生争议的DLE位串之前再增加一 个转义字符（DLE），如 DLE DLE SOH；接收方每 接收到两个连续的DLE则丢弃其中的一个DLE
第 3 章 数 据 链 路 层
教
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计 算 机 网 络
第 3 章 数 据 链 路 层
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计 算 机 网 络
第 3 章 数 据 链 路 层
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第 3 章 数 据 链 路 层
教
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计 算 机 网 络
5、字符的转义： 在控制字符之前增加一个转义字符（DLE）,防 止数据的二义性。BSC主要支持字符数据的传输，也 可以支持二进制数据传输，但二进制数据时必须被组 合，例如：七位形成一个位组。由于二进制位组合的 随机性，可能出现等同控制字符组的位串（例如： DLE SOH),为了保证数据的透明性（即数据中允许任 意的二进制数据），同时保证这些等同控制字符组的 位串不会导致控制的混乱，BSC采用了字符转义的方 法——字符填充法。 第 3 章 数 据 链 路 层
计算机网络原理——数据链路层
– 发送方发送一块数据后， 就停止发送动作，开始计时， 等待接收方的反馈结果。 – 接收方对收到的数据进行校验，并根据校验的结果向 发送方作出肯定确认或否定确认。 – 当发送方收到“正确”的确认(ACK)之后，继续发送 后继数据块； – 如果发送方收到“否定”确认(NAK) ，或者计时器超 时，重新传送本数据块。
数据链路层
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4.1.3 流量控制功能
• 目的：防止接收方发生数据溢出而控制发 送方发送数据的速率 • 主要方法：停—等流控、滑动窗口流控来自数据链路层12
4.1.4 链路管理功能
• 主要功能：帧序号的初始化、建立连接、 维护连接、重置连接、释放连接等
数据链路层
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4.2 差错控制
• • • • 4.2.1 差错检测 目的：发现和纠正接收到的数据的差错 产生差错的原因：噪声 突发长度：从突发错误发生的第一码元到 有错的最后一个码元间所有的码元数，称 该突发错的突发长度。
节 点
帧
帧
节 点
数据链路层
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帧的一般结构
对于不同的通信环境或不同的通信协议， “帧”的格 式亦不尽相同。
F 帧 标志 A 地址 字段 C 控制 字段 D 数据字段 FCS 校验 字段 F 帧 标志
“帧”分为面向字符型和面向比特型两类。前者由ASCII字 符构成（IBM BSC协议）；后者由任意比特构成，更为灵 活和高效（HDLC）。
数据链路层
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数据通信中的实际情况
发送的数据
0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0
信号
噪音
信号+噪音
阈值
采样时钟 接收的数据
0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0
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3.5 差错控制
停止等待(stop-and停止等待(stop-and-wait)ARQ (stop
停止等待ARQ的基础是前面介绍过的停止等待流 量控制技术。源站点传输一个帧之后，必须等待 一个确认(ACK)。在目的站点的确认返回源站点之 前，源站点不能发送其他的数据帧。
3.5 差错控制
停止等待(stop-and停止等待(stop-and-wait)ARQ (stop
3.5 差错控制
ARQ所起的作用就是使不可靠的数据链路变得 可靠。有三种ARQ已经形成标准。 停止等待(stop-and-wait)ARQ。 停止等待(stop-and-wait)ARQ。 (stop 返回N (go-back-N)ARQ。 返回N帧(go-back-N)ARQ。 选择拒绝(selective repeat)ARQ。 选择拒绝(selective repeat)ARQ。
3.3 成帧方法
带字符填充的首尾字符定界法
用特殊的字符作为帧头和帧尾，起始字符 DLE STX，结 束字符DLE ETX，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。字符填充局限于8位字符和ASCII 字符传送。
3.3 成帧方法
带字符填充的首尾字符定界法
透明传输策略：当数据中含有DLE时，在DLE前 面加上DLE
3.3 成帧方法
字符计数法 带字符填充的首尾字符定界法 带位填充的首尾标记定界法 物理层编码违例法
3.3 成帧方法
字符计数法
3.3 成帧方法
以一个特殊字符表征一帧的起始，并以一个 专门字段来标明帧内的字节数。 典型实例是DEC公司的数字数据通信报协议 DDCMP（Digital Data Communications Message Protocol）。
这里既不需要差错控制也不需要流量控制 的限制 。
3.4 流量控制与滑动窗口协议
一个单工的停－ 一个单工的停－等协议
假定 1： 数据采用单工传输； 假定 2：处理时间不可忽略，缓冲空间有限 ； 假定3：数据链路层之间的交互信道从不损坏 或丢失帧 。
我们要处理的问题主要是：如何防止发送过程发送数 据过快，使接收过程来不及处理。
仅从数据链路层观察帧的流动
3.4 流量控制与滑动窗口协议
完全理想化的数据传输
发送方 主 机 A AP1 接收方 AP2 主 机 B 高层
缓存
帧
帧 数据链路
缓存
数据链路层
完全理想化的数据传输 所基于的假定条件
假定 1： 数据采用单工传输； 假定 2：处理时间可以忽略，缓冲空间 无限大 ； 假定3：数据链路层之间的交互信道从 不损坏或丢失帧 。
3.4 流量控制与滑动窗口协议
滑动窗口机制（ Mechanism） 滑动窗口机制（Sliding Window Mechanism）
• 捎带确认(piggybacking)——将确认暂时延迟以便可以合在 捎带确认(piggybacking) 下一个外发数据帧中一起传输 • 帧序号 0-2n-1 正好填入n位的域 停-等协议使用n=1,序 号是0或1 • 发送窗口:对应于发送方允许发送的帧 • 接收窗口:对应于接收方允许接受的帧 注意： 注意： 发送窗口和接收窗口不必有同样的上下界,不必有同样的大 小。 发送窗口中的序列号代表已经发送,而未被确认的帧,或者是 可以被发送的帧。 接收方窗口对应于可以接受的帧。
3.2 数据链路层的服务与功能
3.2 数据链路层的服务与功能
无确认无连接—当错误率很低，恢复留给 高层，对实时通信很适合。绝大多数局域 网采用 有确认无连接—超时重发，使用于不可靠 — 信道，如无线系统 面向连接—为网络层进程提供了可靠的位 流。
3.2 数据链路层的服务与功能
主要功能
链路管理:即数据链路的建立、维护和释放； 成帧：帧的封装、拆装和同步；(透明传输 ) 流量控制 ； 差错控制 ；(顺序控制) 将数据和控制信息分开 ； 寻址
3.4 流量控制与滑动窗口协议
流量控制
基本方法： 基本方法：
基于反馈的流控制 接收方给发送方送回消息,告诉发送方它的状态 基于速率的流控制 限制了发送方传输数据的速率,无需利用接收方的反馈信息
3.4 流量控制与滑动窗口协议
完全理想化的数据传输
先研究一下数据链路层的模型。
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
A方 方 B方 方
时 间
滑动窗口大小 发送窗口大小SWS 发送窗口大小SWS =1 接收窗口大小RWS 接收窗口大小RWS =1
ARQ
3.5 差错控制
停止等待(stop-and停止等待(stop-and-wait)ARQ (stop
（a）一方首先发送一个初始化分组时的一般情况 ）
（b）双方同时发送一个初始化分组时的特殊情况 ）
3.4 流量控制与滑动窗口协议
流量控制
流量控制（Flow Control）规定了对帧进行发送和跟踪 的方法，以及该站点如何进行错误控制。决定帧在什么时 候可以或不可以被发送，什么时候这些帧可以被第二次发 送。流量控制协议确保所有的相关帧能够精确和有序地到 达目的地。 典型情况下，流量控制是发送方、接收方某些连续层次 的多个实体交互作用的结果，例如OSI模型中数据链路层和 网络层的交互关系。流量控制也存在于较高层协议如TCP， 实际上流量控制存在于不同的模型以及不同的层之间。
3.4 流量控制与滑动窗口协议
一个单工的停－ 一个单工的停－等协议
在发送结点： (1) 从主机取一个数据帧。 (2) 将数据帧送到数据链路层的发送缓存。 (3) 将发送缓存中的数据帧发送出去。 (4) 等待。 (5) 若收到由接收结点发过来的信息(此信息 的格式与内容可由双方事先商定好)，则 从主机取一个新的数据帧，然后转到(2)。
3.5 差错控制
停止等待(stop-and停止等待(stop-and-wait)ARQ (stop
采用停-等ARQ的滑动窗口协议存在的问题就是： ： 1）停-等方式信道利用率低，尤其在传输距离长 的情况下； 2）双方同时发送初始分组时的同步问题。
3.5 差错控制
如何改进停止-等待方式的效率问题呢？ 如何改进停止-等待方式的效率问题呢？
一个一位的滑动窗口 后指针 发送窗口 前指针 后指针 接收窗口 前指针 图4.9 窗口尺寸>1时的滑动窗口协议运行
3.5 差错控制
自动重复请求（ARQ）是应用最广泛的一种差 错控制技术，包括: 肯定确认。目的站为成功接收到的、没有差错的帧 返回一个肯定确认。 超时后重传。在预定时间没有收到确认的情况下， 源站点会重新传输一个帧。 否认与重传。目的站点为检测到差错的帧返回一个 否认。源站点重新传输这些帧。
3.4 流量控制与滑动窗口协议
一个单工的停－ 一个单工的停－等协议
在接收结点： (1) 等待。 (2) 若收到由发送结点发过来的数据帧， 则将其放入数据链路层的接收缓存。 (3) 将接收缓存中的数据帧上交主机。 (4) 向发送结点发一信息，表示数据帧已 经上交给主机。 (5) 转到(1)。
两种情况的对比（传输均无差错）
可行吗？ 可行吗？
NO!!
为什么？ 为什么？
3.4 流量控制与滑动窗口协议
有噪声信道的单工协议
A B
tout 重 传
丢 失 ！
送 主 机 丢弃 还是 接收 ？？
致命弱点——接收方 接收方 致命弱点 无法判断一个分组是 新的分组还是重复分 组。 解决方案——增加帧序 号字段以区分重复帧。 号字段以区分重复帧。
3.2 数据链路层的服务与功能
作用: 对物理层传输原始比特流功能的加强，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，即使之对网络层表现为 一条无差错的链路。 基本服务:将源机器的网络层数据传输到目的地 机器网络层。 服务类型:无确认、无连接服务；有确认、无连接 服务； 有确认面向连接服务。
允许发送方在阻塞之前发送多达w帧，而不 是1帧。这样，只要这个帧个数w选择恰当，使 发送过程在等于往返传输的时间内连续的传输w 帧，而不至于填满窗口。
管道化（pipelining） 管道化（pipelining）技术
3.5 差错控制
如果在不可靠的通信信道上，位于长长 如果在不可靠的通信信道上， 的发送帧流中间的一帧丢失或出错，会 的发送帧流中间的一帧丢失或出错， 出现什么情况呢？ 出现什么情况呢？
在发送过程还没有察觉已经出错之前， 大量的后继帧就会到达接收方。一个坏帧显然 应当丢弃，但是如何处理后续到来的正确的帧 呢？？？
3.5 差错控制
理想状态下
A B
单工停-等协议
A B
送主机 B 送主机 B 送主机 B 时 间 送主机 B
送主机 B
送主机 B
3.4 流量控制与滑动窗口协议
有噪声信道的单工协议
考虑一下会出错的信道的情况
一个简单的想法： 对上一协议稍作修改——增加一个计时器。发送过程 在发送一个帧后如果数据能够正确到达，接收过程才会 发出一个确认帧。如果受损帧到达，接收方则会丢弃。 一段时间后，发送方时间到，重新发送此帧。
计算机网络
第 3 章 数据链路层
主要内容
数据链路层的基本概念 数据链路层的服务与功能 成帧方法 流量控制与滑动窗口协议 差错控制 数据链路层协议
3.1 数据链路层的基本概念
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。
01111110 01111101101111100 01111110
填充位 “0”比特插入删除技术 比特插入删除技术