3-1_数据链路层概述
网络工程师考试 常见问题3 数据链路层01
第3章数据链路层问题3-1：旧版的《计算机网络》认为数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧(frame)为单位的数据。
数据链路层可以把一条有可能出差错的实际链路，转变成为让网络层向下看起来好像是一条不出差错的链路。
但最近新版的《计算机网络》（第4版和第5版）中对数据链路层的提法就改变了。
数据链路层的传输不能让网络层向下看起来好像是一条不出差错的链路。
到底哪一种说法是正确的？问题3-2：当数据链路层使用PPP协议或CSMA/CD协议时，既然不保证可靠传输，那么为什么对所传输的帧进行差错检验呢？问题3-3：为什么旧的版本教材在数据链路层一章中讲授可靠传输，但现在新的版本教材则取消了可靠传输？问题3-4：通过普通的电话用户线拨号上网时（使用调制解调器），试问一对用户线可容许多少个用户同时上网？问题3-5：除了差错检测外，面向字符的数据链路层协议还必须解决哪些特殊的问题？问题3-6：为什么计算机进行通信时发送缓存和接收缓存总是需要的？问题3-7：以太网使用载波监听多点接入碰撞检测协议CSMA/CD。
频分复用FDM才使用载波。
以太网有没有使用频分复用？问题3-8：在以太网中，不同的传输媒体会产生不同的传播时延吗？问题3-9：在以太网中发生了碰撞是否说明这时出现了某种故障？问题3-10：从什么地方可以查阅到以太网帧格式中的“类型”字段是怎样分配的？问题3-11：是什么原因使以太网有一个最小帧长和最大帧长？问题3-12：在双绞线以太网中，其连接导线只需要两对线：一对线用于发送，另一对线用于接收。
但现在的标准是使用RJ-45连接器。
这种连接器有8根针脚，一共可连接4对线。
这是否有些浪费？是否可以不使用RJ-45而使用RJ-11?问题3-13：RJ-45连接器对8根针脚的编号有什么规定？问题3-14：剥开5类线的外塑料保护套管就可以看见不同颜色的4对双绞线。
哪一根线应当连接到哪一个针脚呢？问题3-15：将5类线电缆与RJ-45插头连接起来的具体操作步骤是怎样的？问题3-16：不用集线器或以太网交换机，能否将两台计算机用带有RJ-45插头的5类线电缆直接连接起来？问题3-17：使用屏蔽双绞线电缆STP安装以太网是否可获得更好的效果？问题3-18：如果将已有的10 Mb/s以太网升级到100 Mb/s，试问原来使用的连接导线是否还能继续使用？问题3-19：使用5类线的10BASE-T以太网的最大传输距离是100 m。
数据链路层技术在工业自动化中的应用(三)
数据链路层技术在工业自动化中的应用工业自动化作为现代制造业的核心技术之一，正日益受到重视。
而数据链路层技术作为工业自动化的重要组成部分，在实际应用中发挥着关键的作用。
本文将从多个角度对数据链路层技术在工业自动化中的应用进行探讨。
一、数据链路层概述数据链路层是OSI（开放系统互联）参考模型中的第二层，负责将网络层传输来的数据划分为帧并进行传输，以及处理错误控制和流量控制等问题。
数据链路层技术包括了多种协议和标准，如以太网、工业以太网、CAN总线等。
二、机器人控制与数据链路层在工业自动化的生产线上，机器人控制是不可或缺的一环。
而数据链路层技术则提供了实时、可靠的通信手段，将机器人的控制指令快速传输到目标位置，从而确保生产线的高效运转。
在此过程中，以太网是最常用的数据链路层技术之一，通过以太网可以实现机器人之间的互联以及与上位机之间的通信。
此外，工业以太网的应用也为机器人控制提供了更加灵活和高效的解决方案。
三、传感器数据采集与数据链路层工业自动化系统中的传感器起到了关键的作用，负责采集各种参数和信号，为后续的控制、监控和决策提供数据基础。
而数据链路层技术则为传感器数据的采集和传输提供了支持。
以CAN总线为例，它是一种用于实时应用的网络通信协议，广泛应用于汽车电子和工业自动化领域。
通过CAN总线，传感器可以实时地将采集到的数据传输给控制设备和上位机，从而实现对生产过程的实时监控和调控。
四、数据链路层在无线通信中的应用随着工业自动化的进一步发展，无线通信技术在工业领域中的应用不断增加。
而数据链路层技术在无线通信中同样扮演着重要的角色。
例如，工业无线传感器网络（Industrial Wireless Sensor Networks，IWSN）利用数据链路层技术实现了传感器节点之间的无线通信。
通过采用数据链路层技术，IWSN可以实现对工厂生产设备和环境的实时监测和控制，并将数据传输到上位机进行进一步的处理和分析。
研究生计算机网络知识点归纳总结
研究生计算机网络知识点归纳总结计算机网络是指通过通信线路连接起来的多台计算机系统组成的系统。
它使得世界各地的计算机能够相互通信和共享信息，成为了现代社会的重要基础设施。
作为计算机科学与技术领域中的一个重要学科，研究生阶段的计算机网络课程涵盖了多个知识点。
本文将对这些知识点进行归纳总结，以帮助研究生更好地理解和掌握计算机网络的相关概念和技术。
一、计算机网络基础理论1. 计算机网络概述- 计算机网络定义及基本特点- 计算机网络的分类和应用领域- 计算机网络的基本组成部分和功能2. OSI参考模型- OSI参考模型的层次划分及每层的功能- OSI参考模型与实际网络的对应关系- 各层次的协议和常见的子网划分方式3. TCP/IP协议栈- TCP/IP协议栈的层次结构及每层的功能- TCP/IP协议栈与OSI参考模型的关系- IP地址的分类和子网划分二、计算机网络传输层1. 传输层概述- 传输层的作用和功能- 传输层协议的种类及其特点2. 传输层协议TCP- TCP协议的特点和工作原理- TCP的可靠传输机制及流量控制- TCP的拥塞控制机制和算法3. 传输层协议UDP- UDP协议的特点和工作原理- UDP相对于TCP的优缺点及适用场景三、计算机网络网络层1. 网络层概述- 网络层的作用和功能- 网络层协议的种类及其特点2. 网络层协议IP- IP协议的特点和工作原理- IP地址的分配和转发算法- IP路由选择协议及其特点3. 网络层协议ICMP- ICMP协议的特点和用途- ICMP消息类型及其主要功能四、计算机网络数据链路层和物理层1. 数据链路层概述- 数据链路层的作用和功能- 数据链路层协议的种类及其特点2. 数据链路层协议以太网- 以太网的特点和工作原理- 以太网帧的格式和组成部分- 以太网的接入控制方法和介质访问方法3. 物理层概述- 物理层的作用和功能- 物理层的传输介质和传输方式- 物理层的调制解调和编码技术五、计算机网络安全与管理1. 网络安全概述- 网络安全的重要性和基本概念- 常见的网络安全威胁和攻击方式- 网络安全防范措施和技术2. 网络管理- 网络管理的目标和内容- 网络管理的基本方法和工具- 网络故障排除和性能监测技术六、计算机网络应用1. 客户端/服务器模型- 客户端/服务器模型的基本原理和特点 - 常见的应用层协议和应用场景2. 网络应用开发- 网络应用开发的基本要点和流程- 常用的网络编程技术和框架以上仅为部分研究生计算机网络知识点的归纳总结，详细内容可根据实际课程进行拓展和补充。
《计算机网络（第7版）谢希仁著》第三章数据链路层要点及习题总结
《计算机⽹络（第7版）谢希仁著》第三章数据链路层要点及习题总结1.数据链路层的三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测2.点对点信道的数据链路层 （1）链路和数据链路 链路（物理链路）：链路（link）就是从⼀个结点到相邻结点的⼀段物理线路（有线或⽆线〉，⽽中间没有任何其他的交换结点 数据链路（逻辑链路）：为当需要在⼀条线路上传送数据时，除了必须有⼀条物理线路外，还必须有⼀些必要的通信协议来控制这些数据的传输，换⽽⾔之，数据链路=链路+通信协议 （2）早期的数据通信协议叫通信规程 （3）数据链路层的协议数据单元-------帧 （4）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，这样就构成了⼀个帧。
⼀个帧的帧长等于帧的数据部分长度加上帧⾸部和帧尾部的长度。
⾸部和尾部的⼀个重要作⽤就是进⾏帧定界（即确定帧的界限），为了提⾼帧的传输效率，应当使帧的数据部分长度尽可能地⼤于⾸部和尾部的长度。
但是，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⼀⼀最⼤传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit），当数据是由可打印的 ASCII 码组成的⽂本⽂件时，帧定界可以使⽤特殊的帧定界符（如SOH和EOT）。
SOH：Start Of Header EOT：End Of Transmission （5）透明传输：所传输的数据中的任何 8 ⽐特的组合⼀定不允许和⽤作帧定界的控制字符的⽐特编码⼀样，⽆论什么样的⽐特组合的数据，都能够按照原样没有差错地通过这个数据链路层。
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，⼆进制是 00011011 ）。
⽽在接收端的数据链路层在把数据送往⽹络层之前删除这个插⼊的转义字符。
这种⽅法称为字节填充或字符填充。
如果转义字符也出现在数据当中，那么解决⽅法仍然是在转义字符的前⾯插⼊⼀个转义字符。
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
计算机网络 第三章 数据链路层
3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的 MAC 层
第 3 章 数据链路层（续）
3.5 扩展的以太网 3.5.1 在物理层扩展以太网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网
数据链路层像个数字管道
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。
3.1.2 三个基本问题
(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制
计算机网络
第 3 章 数据链路层
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 3.2.1 PPP 协议的主要特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
第 3 章 数据链路层（续）
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， 不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层 来说都是透明的
零比特填充
PPP 协议用在 SONET/SDH 链路时，是使用同步 传输（一连串的比特连续传送）。这时 PPP 协 议采用零比特填充方法来实现透明传输。
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，
第三章数据链路层参考答案（《计算机网络》第五版
3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在?答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。
3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.答：链路管理帧定界流量控制差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。
3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决？答：帧定界是分组交换的必然要求，透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆，差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源3-05 如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？答：无法区分分组与分组，无法确定分组的控制域和数据域，无法将差错更正的范围限定在确切的局部3-06 PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？答：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错不使用序号和确认机制地址字段A 只置为 0xFF。
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。
数据通信与计算机网络第五版（习题答案）——第三章数据链路层
数据通信与计算机网络第五版第三章数据链路层3-1 数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别？“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在？解答：所谓链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换结点。
在进行数据通信时，两个计算机之间的通信路径往往要经过许多段这样的链路。
可见链路只是一条路径的组成部分。
数据链路则是另一个概念。
这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输（这将在后面几节讨论）。
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。
这样的数据链路就不再是简单的物理链路而是个逻辑链路了。
“电路接通了”仅仅是物理线路接通了通信双方可以在上面发送和接收0/1比特了，而“数据链路接通了”表明在该物理线路接通的基础上通信双方的数据链路层协议实体已达成了一致并做好了在该链路上发送和接收数据帧的准备（可能互相要协商某些数据链路层参数）。
3-2 数据链路层包括哪些主要功能？试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点。
解答：数据链路层的链路控制的主要功能包括：封装成帧、透明传输和差错检测，可选功能包括可靠传输、流量控制等。
在数据链路层实现可靠传输的优点是通过点到点的差错检测和重传能及时纠正相邻结点间传输数据的差错。
若在数据链路层不实现可靠传输由高层如运输层通过端到端的差错检测和重传来纠正这些差错会产生很大的重传时延。
但是在数据链路层实现可靠传输并不能保证端到端数据传输的可靠，如由于网络拥塞导致路由器丢弃分组等。
因此，即使数据链路层是可靠的，在高层如运输层仍然有必要实现端到端可靠传输。
如果相邻结点间传输数据的差错率非常低，则在数据链路层重复实现可靠传输就会给各结点增加过多不必要的负担。
3-3 网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？解答：网络适配器的作用就是实现数据链路层和物理层的功能。
适配器接收和发送各种帧时不使用计算机的CPU 。
408考研计算机网络——第三章 数据链路层
408考研计算机网络——第三章数据链路层第3章数据链路层结点：主机、路由器链路：网络中两个结点之间的物理通道，传输介质有双绞线、光纤和微波。
分为有线、无线链路数据链路：网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帧：链路层的协议数据单元，封装网络层数据报功能：为网络层提供服务、链路管理、组帧、流量控制、差错控制3.1 数据链路层的功能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机网络层。
其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·为网络层提供服务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·链路管理即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务)·组帧（帧定界、帧同步、透明传输）封装成帧：在一段数据的前后部分添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。
接收端在收到物理层上交的比特流后，根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束首部和尾部包含许多的控制信息，他们的一个重要作用：帧定界（确定帧的界限）帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始和终止。
最大传送单元MTU：帧的数据部分的长度上限透明传输：当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，采取适当的措施，使收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。
保证数据链路层的传输是透明的组帧的四种方法：字符计数法、字符（节）填充法、零比特填充法、违规编码法·流量控制限制发送方的数据流量，使其发送速率不超过接收方的接受能力✳对于数据链路层：控制的是相邻两结点之间数据链路上的流量对于传输层：控制源端到目的端之间的流量·差错控制位错：循环冗余校验CRC差错控制：自动重传请求ARQ帧错：定时器、编号机制*三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测3.2 组帧·字符计数法帧首部使用一个计数字段（第一个字节，八位）来标明帧内字符数。
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
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。
数据链路层技术中的数据帧结构解析(一)
数据链路层技术是计算机网络中非常重要的一部分，它负责将网络层传递下来的数据进行分割、装配和管理。
在数据链路层中，数据帧结构起着关键的作用，它定义了数据在传输过程中的格式和顺序，以确保数据的可靠传输。
本文将对数据链路层技术中的数据帧结构进行解析。
一、数据链路层概述数据链路层是OSI模型中的第二层，位于物理层之上，负责将数据链路层报文段进行分组，从而构成数据链路层帧。
数据链路层的主要任务包括帧的协议划分、帧的传送、传输过程中的错误处理等。
二、数据链路层帧结构数据链路层帧是数据链路层传输的基本单位，它包含了数据和控制信息。
一个完整的数据链路层帧通常包括帧起始标志、目的节点地址、源节点地址、长度字段、数据字段、帧校验序列等部分。
1. 帧起始标志帧起始标志用于标识一个帧的开始，通常采用特定的模式进行标识，如0x7E。
帧起始标志的引入可以帮助接收节点正确地辨别帧的开始和结束。
2. 目的节点地址和源节点地址目的节点地址和源节点地址分别用于标识数据帧的接收方和发送方。
目的节点地址一般是一个唯一的标识符，可以是硬件地址或逻辑地址，它告诉网络接口卡将帧发送到哪个位置。
3. 长度字段长度字段指示了数据字段中数据的长度，以便接收方能够正确接收数据。
长度字段的长度可以根据具体的通信协议而定，通常是一个固定的字节数。
4. 数据字段数据帧中的数据字段存储了传输的实际数据。
数据长度可以根据通信需求进行调整，最大长度受到物理层和数据链路层的限制。
5. 帧校验序列帧校验序列用于检测数据帧在传输过程中的错误，并对数据进行纠正或丢弃。
常用的帧校验方法包括循环冗余校验（CRC）、奇偶校验等。
三、数据帧的传输过程在数据链路层中，数据帧经历了发送端到接收端的传输过程，主要包括帧封装、传输、帧解析等步骤。
1. 帧封装在发送端，数据链路层将数据进行分段，并添加控制信息，形成帧结构。
首先，添加帧起始标志，使接收端能够正确识别帧的开始。
然后，添加目的节点地址和源节点地址，以指示数据帧的接收和发送方。
计算机网络基础3-1(研究生)
应用层
应用程序通过这一层访问网络。
引入TCP/IP地址
主机A 主机B
172.16.3.10
10.250.8.11
公司 A
公司B
唯一编址使得端系统间的通信称为可能
一.IP地址的概念
IP地址及其分类
在Internet上连接的所有计算机，从大型机到微型计 算机都是以独立的身份出现，我们称它为主机。为了 实现各主机间的通信，每台主机都必须有一个唯一的 网络地址。就好像每一个住宅都有唯一的门牌一样， 才不至于在传输数据时出现混乱。
传输层上的主要协议是TCP和UDP。正如网络层控 制着主机之间的数据传递，传输层控制着那些将要 进入网络层的数据。两个协议就是它管理这些数据 的两种方式： TCP是一个基于连接的协议 UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。
这4层分别为： 应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输 （SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议 （Telnet）等。 传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输 控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP 给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传 送数据，并且确定数据已被送达并接收。 互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数 据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网 际协议（IP）。
三、数据链路层
三、数据链路层内容摘要：数据链路层协议有很多，但有三个基本问题是共同的：封装成帧、透明传输、差错检测数据链路层主要分两种：点对点信道：使⽤PPP协议⼴播信道：使⽤CSMA/CD协议使⽤⼴播信道的数据链路层——局域⽹使⽤⼴播信道的以太⽹——以太⽹在局域⽹⾥占有绝对优势，⼏乎成了局域⽹的同义词适配器、转发器、集线器、⽹桥、以太⽹交换机点对点和⼴播信道的结合——使⽤以太⽹进⾏宽带接⼊需要先知道的⼀些名词和概念：链路：两点之间的物理线路（可以是有线也可以是⽆线）数据链路：链路+协议⽹络适配器：通过其中的软件和硬件来实现数据链路上的协议。
⼀般的适配器都包括了物理层和数据链路层的功能路由器在转发分组时使⽤的协议栈只有下⾯三层。
（不⼀定，当路由器之间交换路由信息时，根据所使⽤的路由协议的不同，也可能需要使⽤运输层协议，见4.5节）数据链路层的三个基本问题封装成帧发送端对IP数据报添加⾸部和尾部，封装成帧⾸部+尾部的作⽤就是帧定界，指明从哪到哪是⼀个完整的帧。
接收端根据帧定界符丢弃不完整帧帧的构成：⾸部+尾部+IP数据报（帧的数据部分）各种数据链路层协议都对帧的⾸部和帧的尾部格式有明确的规定，还都规定了各⾃的最⼤传送单元 MTU（帧数据部分的最⼤长度）透明传输透明表⽰⼀个实际存在的事物看起来却好像不存在⼀样（例如玻璃）ASCLL码7位编码，⼀共128个不同的编码，可打印的95个，不可打印的33个SOH(00000001)和EOT(00000100)是帧的⾸尾定界符，都占有8bit，⽽ASCLL码7bit。
当帧是⽤⽂本⽂件（ASCLL码）组成的时候，不管从键盘上输⼊什么字符，都会通过这个数据链路层，仿佛是透明的⼀样。
但是图像⽂件等不保证不会出现SOH和EOT所以可能会出现阻碍（数据传输错误），解决办法是加转义字符ESC（00011011），这种⽅法称为“字节填充”或“字符填充”差错检测传输差错：①帧丢失②帧重复③帧失序⽐特差错：现实通信链路中，⽐特在传输时会出现，0变1，1变0。
计算机网络基础 教案22B-数据链路层概述
16 电子商务高职 1 班 16 电子商务高职 2 班
22
授课日期 课时
5 月 29 日第 3、4 节 5 月 23 日第 3、4 节
2
项目名称 数据链路层概述
教学目标 教学重点
知识与技能 过程与方法 情感态度及价值观
1. 了解数据链路层的基本概念、PPP 协议的特点、组成、工作状 态；
链路与数据链路、封装成帧、透明传输（字符填充）、差错检测（CRC 循环冗余检 验）
教学难点
PPP 协议帧格式（字节填充、零比特填充）、封装成帧、透明传输（字符填充）、 差错检测（CRC 循环冗余检验）
教学方法 讲授法、演示法、练习法
课前准备 教案、课件
预习要求 无
课后作业
1、数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数据链路接通 了”的区别何在? 2、如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？
认真听讲思考
2.链路的基本概念：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 3. 数据链路层传输的三个问题 （1）封装成帧
重点让学生了解数据链路层的设 计思路，数据帧的概念。
（2）透点对点协议 PPP
（一） 特点
（二） PPP 协议不需要的功能
（三） PPP 协议的组成
1、链路与数据链路
参与思考
2、三个基本问题：封装成帧、透明传输、
差错检测
3、PPP 协议：字节填充、零比特填充
课堂总结 课堂气氛活跃，学生参与多，通过小组讨论，项目教学，收到了预期教学效果。
教学后记
本节课程通过家庭拨号上网这一案例，引入数据链路层概念，激发起学生兴趣，收到良 好教学效果。
华南理工2018年【计算机网络】随堂练习
计算机网络第一章引言·1.1 为什么要学习计算机网络
第一章引言·1.2 网络发展史
第一章引言·1.3 常用的基本概念
第一章引言·1.5 参考模型相关的概念
第二章物理层·2.1 物理层概述及信号分析
第二章物理层·2.4 调制技术
第二章物理层·2.5 公共电话交换网络（PSTN）
第三章数据链路层·3.1 数据链路层概述
第三章数据链路层·*3.3 纠1位错的海明码
第四章介质访问子层·4.3 CSMA协议
第五章网络层·5.1 网络层概述
第五章网络层·5.2 IP地址
第五章网络层·5.18 互联网控制消息协议ICMP
第五章网络层·*5.21 拥塞控制
第五章网络层·5.25 IPv6分组
第六章传输层·6.1 传输层概述
第六章传输层·6.4 TCP数据段
第七章应用层·7.1 应用层概述
第七章应用层·7.2 域名系统DNS概述
第七章应用层·7.5 万维网Web
第七章应用层·*7.6 其它应用。
- 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)。
第三章数据链路层DLL 概述
数据链路层有哪些功能？
☐为网络层提供服务，良好的服务接口☐保证数据传输的有效、可靠： 处理传输错误：差错检测和控制
流量控制
•基于速率
•基于反馈Application Transport Network Link Physical
数据链路层的位置
位于网络层之下，物理层之上。
帧和分组的关系
由实体完成由实体完成
Bits
成帧
☐数据链路层使用物理层提供的服务，物理层处理的是位流，数据链路层处理的是帧（数据链路层的PDU）
☐将原始的位流分散到离散的帧中，叫成帧，成帧的方法有： 字符计数法
带字节/字符填充的标志字节法
比特填充的比特标志法
物理层编码违例法
字符计数法
字符计数法成帧的特点
☐简单
☐缺点：一旦除错，无法恢复，即无法再同步☐很少被使用
☐该方法考虑了错误之后重新同步的问题，让每一帧都用一些特殊的字节作为开始和结束
标志/标记字节（flag byte）
字节填充的标志字节法的特点
☐缺点：
容易造成帧界混淆——增加转义字节
依赖于8位字符
☐解决方法
一种方法是在二进制数中偶然出现的标志字节前插入一个转义字节。
这就称为字节/字符填充法
新技术的采用——位填充
☐这是一种面向二进制位的帧格式，把所有需传输的数据以比特位一字排开，并以特殊的位模式01111110作为帧标志，即一个帧的开始（同时标志前一个帧的结束）
☐当帧内容中出现一个与帧标志相同的位串01111110，则在5个1后插入一个0，即变成01111101，接收方将自动删除第5 个1后的0。
这称为位填充法（零比特填充法），也称为透明传输。
☐如果由于干扰，一个帧没有正确接收，则可扫描接收串，一旦扫描到01111110，即新的一帧从此开始。
即可以再同步
物理层编码违例法
☐在曼切斯特编码中，连续高电平或连续低电平可用作帧边界 采用冗余编码技术，如曼切斯特编码，即两个脉冲宽来表示一个二进制位
数据0：低-高电平对
数据1：高-低电平对
高-高电平对和低-低电平对没有使用，可用作帧边界
☐数据链路层位于物理层之上、网络层之下。
小结
☐数据链路层提供有效的、可靠的帧传输。
☐成帧方法
字符计数法
字节填充的标记字节法
比特填充的标记比特法
物理层编码违例法
思考题
☐数据链路层在哪里？
☐数据链路层的主要功能是什么？
☐字符计数法成帧的主要缺点是什么？
☐字节填充的标记字节法的基本原理是什么？☐比特填充的标记比特法的基本原理是什么？
谢谢观看。