第4讲-数据链路层教学提纲
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都应能够在链路上传送。 • 寻址：保证每一帧都能送到正确的目的站，
接收方也应知道发方是哪个站。
2020/6/28
3. 为网络层提供的服务
(1) 无确认的无连接服务：
事先不需建立连接 事后不必释放 目标节点对收到的帧不作确认。
适用于 误码率很低的线路，错误恢复留给高层； 实时业务 大部分局域网
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010
广泛使用的生成码多项式主要有以下四种：
– CRC12＝x12+x11+x3+x2 +x +1 – CRC16＝x16+x15+x2+１ (IBM公司) – CRC16＝x16 +x12+x5+１ (ITU-T) – CRC32＝x32+x26+x23+x22+x16++x11+x10+
源
码编 送
码器 器
前向信道 噪声源
接
检错
信
收
Baidu Nhomakorabea码译
宿
器 码器
重发 控制
反馈信道
反馈 控制
ARQ方法原理图
二、差 错 控 制
3. 反馈重传纠错方法ARQ
每个发送的数据块附加一定的冗余检错码一并发送， 接收方根据检错码对数据帧进行错误检测：
无错即发新的数据，有错则重传该数据。 （1）停止等待方式:
2020/6/28
– 设G(x)为 r 阶，在帧的末尾加 r 个0，使帧为m + r位，相应多项式为 xrM(x)；
– 按模2除法用对应于G(x)的位串去除对应于xrM(x)的位串；
– 按模2减法从对应于xrM(x)的位串中减去余数（等于或小于r位），结果就 是要传送的带校验和的多项式T(x)。
xrM(x) Q(x)R(x)
G(x)
G(x)
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The notation is (seq, ack, packet number). (a) Normal case. (b) Abnormal case (always send twice). 20A20n/6a/2st8erisk indicates where a network layer accepts a packet.
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带位填充的首尾标志法
(4) 物理层编码违例法
– 只适用于物理层编码有冗余的网络 注意：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。
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5. 差错控制
• 检错、纠错 • 一般方法：接收方给发送方一个反馈(响应) • 出错情况
– 帧（包括发送帧和响应帧）出错 – 帧（包括发送帧和响应帧）丢失 • 通过计时器和序号保证每帧最终仅交给目的网络层一次
–发方、收方事前商定； –生成多项式的高位和低位必须为1 –生成多项式必须比传输信息对应的多项式短。 •CRC码基本思想： 校验和（checksum）加在帧尾，使 带校验和的帧的多项式能被G(x)除尽； 收方接收时，用G(x)去除它，
若有余数，则传输出错。
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• CRC校验和计算算法
6. 流量控制
• 收发双方设备的工作速率、缓冲存储空间差异 • 基于反馈机制
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二、差 错 控 制
信 源
纠错 码编 码器
发 送 器
前向信道 噪声源
接 收 器
纠错 码译 码器
信 宿
FEC方法原理图
1. 前向纠错方法
每个要发送的数据块上附加足够的冗余信息， 使接收方能发现并纠正传输中的错误。
使用纠错码传数据： 效率低； 适用于不可能重传的场合；
大多数情况采用检错码加重传
2. 检错码
（1）奇偶校验码 偶校验：使该组数据连校验位在内的码字中“1”的个数为偶数 奇校验：使该组数据连校验位在内的码字中“1”的个数为奇数
（2）循环冗余校验码
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循环冗余码（CRC码，多项式编码）
一个k位的帧可看作一个k－1次多项式的系数序列 例如：110001，可看成多项式 x5 + x4 + 1的系数序列 •生成多项式G(x)
适用于 与路由器(转发包)的连接。
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4. 帧传输
将比特流分成离散的帧，并计算每个帧的校验和 成帧方法： (1) 字符计数法
– 在帧头中用一个域来表示整个帧的字符个数 – 缺点：若计数出错，对本帧和后面帧有影响
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字符计数法
(2) 带字符填充的首尾字符定界法
第4讲-数据链路层
一、数据链路层设计问题
1. 数据链路层模型
为网络层提供服务，将源节点网络层数据传输给目的节点网络层。
2020/6/28
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2. 数据链路层的主要功能
• 链路管理：建立、维持和释放数据链路。 • 帧同步：接收方应能从收到的比特流中
准确区分出一帧的开始和结束位置。 • 流量控制：控制发送数据速率。 • 差错控制：检测接收的帧是否有错。 • 区分数据和控制信息 • 透明传输：无论所传的数据如何组合，
– 起始字符 DLE STX，结束字符DLE ETX
– 字符DLE填充(发送端)和删除(接收端)
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(3) 带位填充的首尾标记定界法
– 帧的起始和结束都用一个特殊的位串“01111110”，称为标记(flag) – “0”比特插入删除技术： 为避免在传送的数据中出现帧边界符， 当发送方数据链路层数据中遇到5个连续的“1”时 自动在其后插入一个“0”到输出比特流中。 接收时将此“0”删除。
3. 为网络层提供的服务
(2)有确认的无连接服务：
事先不需连接，但 对所发送的每一帧都进行单独确认， 帧出错时立即重发。
适用于 不可靠的信道，如无线网。 ？？？网络层有确认不就可以了吗，为什么链路层还要确认？？？
(3)有确认的面向连接的服务：
建立数据链路、帧传输、释放数据链路。 为网络层进程间提供可靠的传送比特流的服务
x8+x7 +x5+x4+x2+x+1
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CRC的检错能力
✓能检查出全部单个错 ✓能检查出全部离散的二位错 ✓能检查出全部奇数个错 ✓能检查出全部长度小于或等于k位的突发错 ✓能以[1－(1/2)k-1]的概率检查出长度为(k+1)位的突发错
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二、差 错 控 制
信
检错 发
接收方也应知道发方是哪个站。
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3. 为网络层提供的服务
(1) 无确认的无连接服务：
事先不需建立连接 事后不必释放 目标节点对收到的帧不作确认。
适用于 误码率很低的线路，错误恢复留给高层； 实时业务 大部分局域网
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广泛使用的生成码多项式主要有以下四种：
– CRC12＝x12+x11+x3+x2 +x +1 – CRC16＝x16+x15+x2+１ (IBM公司) – CRC16＝x16 +x12+x5+１ (ITU-T) – CRC32＝x32+x26+x23+x22+x16++x11+x10+
源
码编 送
码器 器
前向信道 噪声源
接
检错
信
收
Baidu Nhomakorabea码译
宿
器 码器
重发 控制
反馈信道
反馈 控制
ARQ方法原理图
二、差 错 控 制
3. 反馈重传纠错方法ARQ
每个发送的数据块附加一定的冗余检错码一并发送， 接收方根据检错码对数据帧进行错误检测：
无错即发新的数据，有错则重传该数据。 （1）停止等待方式:
2020/6/28
– 设G(x)为 r 阶，在帧的末尾加 r 个0，使帧为m + r位，相应多项式为 xrM(x)；
– 按模2除法用对应于G(x)的位串去除对应于xrM(x)的位串；
– 按模2减法从对应于xrM(x)的位串中减去余数（等于或小于r位），结果就 是要传送的带校验和的多项式T(x)。
xrM(x) Q(x)R(x)
G(x)
G(x)
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The notation is (seq, ack, packet number). (a) Normal case. (b) Abnormal case (always send twice). 20A20n/6a/2st8erisk indicates where a network layer accepts a packet.
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带位填充的首尾标志法
(4) 物理层编码违例法
– 只适用于物理层编码有冗余的网络 注意：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。
2020/6/28
5. 差错控制
• 检错、纠错 • 一般方法：接收方给发送方一个反馈(响应) • 出错情况
– 帧（包括发送帧和响应帧）出错 – 帧（包括发送帧和响应帧）丢失 • 通过计时器和序号保证每帧最终仅交给目的网络层一次
–发方、收方事前商定； –生成多项式的高位和低位必须为1 –生成多项式必须比传输信息对应的多项式短。 •CRC码基本思想： 校验和（checksum）加在帧尾，使 带校验和的帧的多项式能被G(x)除尽； 收方接收时，用G(x)去除它，
若有余数，则传输出错。
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• CRC校验和计算算法
6. 流量控制
• 收发双方设备的工作速率、缓冲存储空间差异 • 基于反馈机制
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二、差 错 控 制
信 源
纠错 码编 码器
发 送 器
前向信道 噪声源
接 收 器
纠错 码译 码器
信 宿
FEC方法原理图
1. 前向纠错方法
每个要发送的数据块上附加足够的冗余信息， 使接收方能发现并纠正传输中的错误。
使用纠错码传数据： 效率低； 适用于不可能重传的场合；
大多数情况采用检错码加重传
2. 检错码
（1）奇偶校验码 偶校验：使该组数据连校验位在内的码字中“1”的个数为偶数 奇校验：使该组数据连校验位在内的码字中“1”的个数为奇数
（2）循环冗余校验码
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循环冗余码（CRC码，多项式编码）
一个k位的帧可看作一个k－1次多项式的系数序列 例如：110001，可看成多项式 x5 + x4 + 1的系数序列 •生成多项式G(x)
适用于 与路由器(转发包)的连接。
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4. 帧传输
将比特流分成离散的帧，并计算每个帧的校验和 成帧方法： (1) 字符计数法
– 在帧头中用一个域来表示整个帧的字符个数 – 缺点：若计数出错，对本帧和后面帧有影响
2020/6/28
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字符计数法
(2) 带字符填充的首尾字符定界法
第4讲-数据链路层
一、数据链路层设计问题
1. 数据链路层模型
为网络层提供服务，将源节点网络层数据传输给目的节点网络层。
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2020/6/28
2. 数据链路层的主要功能
• 链路管理：建立、维持和释放数据链路。 • 帧同步：接收方应能从收到的比特流中
准确区分出一帧的开始和结束位置。 • 流量控制：控制发送数据速率。 • 差错控制：检测接收的帧是否有错。 • 区分数据和控制信息 • 透明传输：无论所传的数据如何组合，
– 起始字符 DLE STX，结束字符DLE ETX
– 字符DLE填充(发送端)和删除(接收端)
2020/6/28
(3) 带位填充的首尾标记定界法
– 帧的起始和结束都用一个特殊的位串“01111110”，称为标记(flag) – “0”比特插入删除技术： 为避免在传送的数据中出现帧边界符， 当发送方数据链路层数据中遇到5个连续的“1”时 自动在其后插入一个“0”到输出比特流中。 接收时将此“0”删除。
3. 为网络层提供的服务
(2)有确认的无连接服务：
事先不需连接，但 对所发送的每一帧都进行单独确认， 帧出错时立即重发。
适用于 不可靠的信道，如无线网。 ？？？网络层有确认不就可以了吗，为什么链路层还要确认？？？
(3)有确认的面向连接的服务：
建立数据链路、帧传输、释放数据链路。 为网络层进程间提供可靠的传送比特流的服务
x8+x7 +x5+x4+x2+x+1
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CRC的检错能力
✓能检查出全部单个错 ✓能检查出全部离散的二位错 ✓能检查出全部奇数个错 ✓能检查出全部长度小于或等于k位的突发错 ✓能以[1－(1/2)k-1]的概率检查出长度为(k+1)位的突发错
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二、差 错 控 制
信
检错 发