第八讲 数据链路层之一：概述与逻辑链路控制
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IEEE 802标准(以太网、令牌总线、令牌环)及 FDDI
6.编址(Addressing)
硬件地址(物理地址)： 在LAN中，为每个站点 分配的一个唯一数值。
LAN 连接
网络 接口网络 硬件接口
硬件
CPU 内存
发送和接收帧
产生出境数据 处理入境数据
连到网上 的计算机
7.数据链路层协议的作用
路由器A
点—点(无多播及广播)
DL_DATA_ACK服务
一种有保证的传送服务
DL_DATA_ACK.request(SA, DA, data, priority, type) DL_DATA_ACK.indication(SA, DA, data, priority, type) DL_DATA_ACK_STATUS.indication(SA, DA, data, priority, type, statue)
数据链路层
传送时将数据封装成带地址和差错检测的帧 接收时拆帧并执行地址识别和差错检测 主宰对LAN传输媒体的访问
给高层提供接口并执行流控和差错控制
MAC LLC
2.逻辑链路控制
•LLC的基本功能
无连接服务 有连接服务
复用
多播和广播
X A1 A2
LLC MAC PHY 站A
YW
B1 B2 LLC MAC PHY
04 IBM SNA
06 IP
E0 NetWare
F0 NetBIOS
F4 令牌环LAN工作站
例1：MAC地址与网络上的物理连接点有关 LLC子层的SAP则与一个站内的特定用户有关。
MAC地址
终端集中器
SAP地址
主机
终端
进程
•无确认的无连接服务
不保证用户提交的数据将递送给另一用户； 不保证数据单元以与发送相同的顺序递送；
透明传输
可靠性高
命令和响应采用统一的帧 格式。用唯一的标志符 01111110作定界符。
差错控制采用循环冗余。比 字符协议采用的奇偶校验的 可靠性好。
可进行双向同时传输 适应全双工通信。
传输效率高
在链路上传输信息采用连 续发送方式，即发送一帧 后，无须等待对方的应答 就可发送下一帧。
二、IEEE 802 LAN参考模型 1 ．LAN体系结构
无确认的无连接服务 有确认的无连接服务 面向连接的服务
当较高层提供所需的差错 处理及排序递送服务； 不必要保证每一个数据单 元都递送的应用
当用户需要有保证的多点 传送； 为具有保证响应的探询提 供了一种机制； 适用于某些告警或控制信 号；
提供按序递送及差错控制； 用户及LLC服务有可能约定 某些特性；
各种MAC与LLC的界面是一致的
LLC子层与所有Βιβλιοθήκη Baidu媒体、媒体访问方法无关； MAC子层却和媒体密切相关。
• LAN体系结构 OSI Reference Model
Application Presentation
Session Transport Network Data link Physical
LLC用户
LLC实体
LLC用户
*注意：此时无需证实原语回送给发送数据的用户
流量控制服务
DL_CONNECTION_FLOWCONTROL.request(SA, DA,num) 控制来自LLC实体的数据流 (即DL_DATA.indication)
DL_CONNECTION_FLOWCONTROL.indication(SA,DA,num) 控制来自LLC用户的数据流(即DL_DATA.request)
•协议数据单元 帧：在数据链路上交换数据的单位。
指明帧 的开始 和结束
标志
字段
地址字段 控制字段 正文字段 校验字段
•字符计数法 计数值传输出错时导致收发双方不同步. 51234567898012345687890123
51234767898012345687890123
•字符填充的首尾定界法 •位填充的首尾定界法 • 物理层编码违例法
采用停-等发送方式。
器将很难通信。
采用半双工通信方式。
多次收发状态的转换 影响线路和通道的利用
必须考虑信息的编码。
率。
差错控制采用方阵码校验。
链路结构采用主/从型 结构，只有一个机器负 责对链路的控制。
•面向位协议
以位置来定位每个字段，而不是用控制字符。 IBM SDLC(synchronous Data Link Control) 相同的报文格式 ISO HDLC(High-Level Data Link Control) 类似的工作原理
“0”
“1”
同步字符法 标志法
填充技术
违例
或
•综合法
用计数值确定帧尾 检查帧定界符是否出现在应该出现的地方 计算校验和
3. 流量控制
网络层实体控制从数据链路层接收数据的速率，据此， 数据链路层要控制从同等实体接收PDU的速率。
流量控制：限制发送方发送速度的一种机制。 使发送速率不能超过接收方能处理的速率。
Data
LLC用户
LLC实体
LLC用户 LLC用户
(a)准备数据单元
DL_REPLY原语 请求对方的数据单元。
LLC用户
LLC实体
LLC用户 LLC用户
(b)不成功探询
Data
LLC用户
LLC实体
LLC用户 LLC用户
(c)成功探询
•有连接服务
提供了在不同SAP的两个用户之间建立、维持及终止的一 条逻辑连接的手段。
站B
Z C1 C2
LLC MAC PHY
站C
LAN
•通信的两级寻址
LH MH LH
Data Data Data
User data LLC PDU MT MAC frame
MAC地址标识LAN网上的一个站 LLC地址标识一个LLC用户
• LLC协议数据单元 LLC帧结构
DSAP SSAP control
•检错和纠错
检出传输中出现的差错；可能的 话确定出错位置从而纠正错误。
5.媒体访问控制(medium access control)
媒体访问控制： 在广播信道中，当信道的使用产生竞 争时，如何确定信道使用权。
• 广域网
采用点－点连接，不存在信道竞争问题。
• 局域网
多路复用信道，即共享同一个传输媒体。
IEEE 802 Reference Model
Upper layer protocols
LSAP
Logical link
control
Medium access control
Physical
IEEE 802 Standards
物理层
主要处理在物理链路上传递非结构化的比特流。
信号的编码和解码、（用于同步）前导码的产生和删 除、比特传送和接收。
第三章 数据链路层
• 成帧 • 解决帧损坏、丢失和重复问题 • 防止高速的发送方的数据把低速的接收“淹没” • 如果线路能用于双方传输数据，则
应解决A→B数据帧的确认帧和B→A的数据帧竞争 线路的问题。
• 广播网络如何控制访问共享媒体的问题
本章重点
• 数据链路层的功能(LLC,MAC) • 流量控制与差错控制 • 媒体访问技术 • 网桥
information
LLC地址字段
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
I/G
DSAP
C/R
SSAP
0：单个DSAP
I/G= 1：一组DSAP
C/R=
0：PDU为命令 1：PDU为响应
IP
IPX
LLC
802.3
802.5
FDDI
LLC层必须为多个网络层的协议提供一个通信路径。 SAP值定义：
LLC用户
LLC实体
(a)用户请求
LLC实体
LLC用户
(b)提供者请求
重置连接
DL_RESET.request(SA, DA) DL_RESET.indication(SA, DA, reason) DL_RESET.response(SA, DA) DL_RESET.confirm(SA, DA)
•局域网的两个特性
用带地址的帧 来传送数据
不存在中 间交换
•局域网所需的层次
层1 层2 层3？
通过局域网传送的数据 必须组成帧，并进行一 定的控制。
将寻址、排序、流控、差错 控制等的功能放在数据链路 层中实现。
•层次划分的考虑
将数据链路层分为二个子层 逻辑链路控制层(LLC) 媒体访问控制(MAC)
(a) 用户请求重置
(b)服务提供者要求重置
(c) 远程拒绝重置
(d)远程LLC实体不响应重置
断开连接
DL_DISCONNECT.request(SA, DA) DL_DISCONNECT.indication(SA, DA, reason)
(a)用户请求断开
(b)服务提供者请求断开
•三种服务比较
点—点(传给一个用户) 多播(传给多个用户) 广播(传给所有用户)
DL_UNITDATA.request(SA，DA，data，priority) DL_UNITDATA.indication(SA，DA，data，priority)
LLC用户
LLC实体
LLC用户
•有确认的无连接服务 对每个发送数据单元都提供立即的确认。
3.MAC服务规范
LLC标准包含了期望从MAC子层得到的服务规范。
• MA_UNITDATA.request(SA, DA, data, priority, type) 该原语被LLC实体用来发送所有形式的LLC PDU。
• MA_UNITDATA.indication(SA, DA, data,statute, priority, type)
协议 实体
连接请求 连接接受
数据及确认 数据及确认
连接终止请求
协议 实体
多次交换
连接终止确认
点—点(无多播及广播)
连接建立
DL_CONNECT.request (SA, DA, priority) DL_CONNECT.indication (SA, DA, priority) DL_CONNECT.response (SA, DA, priority) DL_CONNECT.confirm (SA, DA, priority)
路由器B
分组/包
232
232
帧
数据
链路
协议
传输线
2 数据链路进程
3 路由选择进程
8.数据链路层协议的分类 • 面向字符协议
利用定义好的一种代码字符集的一个子集来执行通信控制。 例如：BSC(Binary Synchronous Communication)
以字符作为传输信息的基本单位。 具有不同字符集的机
type, statue) DL_REPLY_UPDATA.request(SA, data) DL_REPLY_UPDATA_STATUS.indication(SA, statue)
DL_REPLY_UPDATA原语
将一个数据单元传到LLC实体，并加以保存。
注意：后继的DL_REPLY_UPDATA.request将用新的数据 覆盖掉上一次请求的数据。
(a)成功的数据传递
LLC用户
LLC实体
(b)不成功的数据传递 LLC用户
DL_REPLY服务
用户请求来自远程用户的数据，并选择同时发送数据。
DL_REPLY.request (SA, DA, data, priority, type) DL_REPLY.indication (SA, DA, data, priority, type) DL_REPLY_STATUS.indication (SA, DA, data, priority,
•流量控制必须是动态的 •必须有某种反馈机制
4.差错控制
顺序到达、检错和纠错
•顺序到达
指保证所有的帧最终都按 正确的发送次序到达目的。
收方给发方反馈接收情况， 即采用确认的方式。
ACK肯定确认 NAK否则确认
•计时器法
计时器值的设定要保证一帧 到达对方并作处理后，相应 的确认帧返回。
计时结合序号才能保证 每一帧的正确次序。
第8讲 数据链路层概述与逻辑链路控制
一、数据链路层的设计问题
1.向网络层提供的服务
• 无确认的无连接服务 • 有确认的无连接服务 • 面向连接的服务
主机A
主机B
4
4
3
3
2
2
1
1
虚拟数据通路
2. 成帧
•涉及的问题 将上层(网络层)交下来的数据包按照所采用协议 决定的格式，封装成一定形式的帧。 考虑接收双方的同步问题（即定界）。 计算帧的校验和，并放入帧中一起传送给接收方。
指示原语中的优先级＝请求原语中的优先级 响应原语中的优先级≤指示原语中的优先级
LLC用户 (a)成功的连接建立
LLC实体
LLC用户 (b)同时请求连接建立
LLC用户 (c)远程拒绝
LLC实体
LLC用户 (d)本地拒绝
数据传送
DL_DATA.request (SA, DA, data) DL_DATA.indication (SA, DA, data)
6.编址(Addressing)
硬件地址(物理地址)： 在LAN中，为每个站点 分配的一个唯一数值。
LAN 连接
网络 接口网络 硬件接口
硬件
CPU 内存
发送和接收帧
产生出境数据 处理入境数据
连到网上 的计算机
7.数据链路层协议的作用
路由器A
点—点(无多播及广播)
DL_DATA_ACK服务
一种有保证的传送服务
DL_DATA_ACK.request(SA, DA, data, priority, type) DL_DATA_ACK.indication(SA, DA, data, priority, type) DL_DATA_ACK_STATUS.indication(SA, DA, data, priority, type, statue)
数据链路层
传送时将数据封装成带地址和差错检测的帧 接收时拆帧并执行地址识别和差错检测 主宰对LAN传输媒体的访问
给高层提供接口并执行流控和差错控制
MAC LLC
2.逻辑链路控制
•LLC的基本功能
无连接服务 有连接服务
复用
多播和广播
X A1 A2
LLC MAC PHY 站A
YW
B1 B2 LLC MAC PHY
04 IBM SNA
06 IP
E0 NetWare
F0 NetBIOS
F4 令牌环LAN工作站
例1：MAC地址与网络上的物理连接点有关 LLC子层的SAP则与一个站内的特定用户有关。
MAC地址
终端集中器
SAP地址
主机
终端
进程
•无确认的无连接服务
不保证用户提交的数据将递送给另一用户； 不保证数据单元以与发送相同的顺序递送；
透明传输
可靠性高
命令和响应采用统一的帧 格式。用唯一的标志符 01111110作定界符。
差错控制采用循环冗余。比 字符协议采用的奇偶校验的 可靠性好。
可进行双向同时传输 适应全双工通信。
传输效率高
在链路上传输信息采用连 续发送方式，即发送一帧 后，无须等待对方的应答 就可发送下一帧。
二、IEEE 802 LAN参考模型 1 ．LAN体系结构
无确认的无连接服务 有确认的无连接服务 面向连接的服务
当较高层提供所需的差错 处理及排序递送服务； 不必要保证每一个数据单 元都递送的应用
当用户需要有保证的多点 传送； 为具有保证响应的探询提 供了一种机制； 适用于某些告警或控制信 号；
提供按序递送及差错控制； 用户及LLC服务有可能约定 某些特性；
各种MAC与LLC的界面是一致的
LLC子层与所有Βιβλιοθήκη Baidu媒体、媒体访问方法无关； MAC子层却和媒体密切相关。
• LAN体系结构 OSI Reference Model
Application Presentation
Session Transport Network Data link Physical
LLC用户
LLC实体
LLC用户
*注意：此时无需证实原语回送给发送数据的用户
流量控制服务
DL_CONNECTION_FLOWCONTROL.request(SA, DA,num) 控制来自LLC实体的数据流 (即DL_DATA.indication)
DL_CONNECTION_FLOWCONTROL.indication(SA,DA,num) 控制来自LLC用户的数据流(即DL_DATA.request)
•协议数据单元 帧：在数据链路上交换数据的单位。
指明帧 的开始 和结束
标志
字段
地址字段 控制字段 正文字段 校验字段
•字符计数法 计数值传输出错时导致收发双方不同步. 51234567898012345687890123
51234767898012345687890123
•字符填充的首尾定界法 •位填充的首尾定界法 • 物理层编码违例法
采用停-等发送方式。
器将很难通信。
采用半双工通信方式。
多次收发状态的转换 影响线路和通道的利用
必须考虑信息的编码。
率。
差错控制采用方阵码校验。
链路结构采用主/从型 结构，只有一个机器负 责对链路的控制。
•面向位协议
以位置来定位每个字段，而不是用控制字符。 IBM SDLC(synchronous Data Link Control) 相同的报文格式 ISO HDLC(High-Level Data Link Control) 类似的工作原理
“0”
“1”
同步字符法 标志法
填充技术
违例
或
•综合法
用计数值确定帧尾 检查帧定界符是否出现在应该出现的地方 计算校验和
3. 流量控制
网络层实体控制从数据链路层接收数据的速率，据此， 数据链路层要控制从同等实体接收PDU的速率。
流量控制：限制发送方发送速度的一种机制。 使发送速率不能超过接收方能处理的速率。
Data
LLC用户
LLC实体
LLC用户 LLC用户
(a)准备数据单元
DL_REPLY原语 请求对方的数据单元。
LLC用户
LLC实体
LLC用户 LLC用户
(b)不成功探询
Data
LLC用户
LLC实体
LLC用户 LLC用户
(c)成功探询
•有连接服务
提供了在不同SAP的两个用户之间建立、维持及终止的一 条逻辑连接的手段。
站B
Z C1 C2
LLC MAC PHY
站C
LAN
•通信的两级寻址
LH MH LH
Data Data Data
User data LLC PDU MT MAC frame
MAC地址标识LAN网上的一个站 LLC地址标识一个LLC用户
• LLC协议数据单元 LLC帧结构
DSAP SSAP control
•检错和纠错
检出传输中出现的差错；可能的 话确定出错位置从而纠正错误。
5.媒体访问控制(medium access control)
媒体访问控制： 在广播信道中，当信道的使用产生竞 争时，如何确定信道使用权。
• 广域网
采用点－点连接，不存在信道竞争问题。
• 局域网
多路复用信道，即共享同一个传输媒体。
IEEE 802 Reference Model
Upper layer protocols
LSAP
Logical link
control
Medium access control
Physical
IEEE 802 Standards
物理层
主要处理在物理链路上传递非结构化的比特流。
信号的编码和解码、（用于同步）前导码的产生和删 除、比特传送和接收。
第三章 数据链路层
• 成帧 • 解决帧损坏、丢失和重复问题 • 防止高速的发送方的数据把低速的接收“淹没” • 如果线路能用于双方传输数据，则
应解决A→B数据帧的确认帧和B→A的数据帧竞争 线路的问题。
• 广播网络如何控制访问共享媒体的问题
本章重点
• 数据链路层的功能(LLC,MAC) • 流量控制与差错控制 • 媒体访问技术 • 网桥
information
LLC地址字段
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
I/G
DSAP
C/R
SSAP
0：单个DSAP
I/G= 1：一组DSAP
C/R=
0：PDU为命令 1：PDU为响应
IP
IPX
LLC
802.3
802.5
FDDI
LLC层必须为多个网络层的协议提供一个通信路径。 SAP值定义：
LLC用户
LLC实体
(a)用户请求
LLC实体
LLC用户
(b)提供者请求
重置连接
DL_RESET.request(SA, DA) DL_RESET.indication(SA, DA, reason) DL_RESET.response(SA, DA) DL_RESET.confirm(SA, DA)
•局域网的两个特性
用带地址的帧 来传送数据
不存在中 间交换
•局域网所需的层次
层1 层2 层3？
通过局域网传送的数据 必须组成帧，并进行一 定的控制。
将寻址、排序、流控、差错 控制等的功能放在数据链路 层中实现。
•层次划分的考虑
将数据链路层分为二个子层 逻辑链路控制层(LLC) 媒体访问控制(MAC)
(a) 用户请求重置
(b)服务提供者要求重置
(c) 远程拒绝重置
(d)远程LLC实体不响应重置
断开连接
DL_DISCONNECT.request(SA, DA) DL_DISCONNECT.indication(SA, DA, reason)
(a)用户请求断开
(b)服务提供者请求断开
•三种服务比较
点—点(传给一个用户) 多播(传给多个用户) 广播(传给所有用户)
DL_UNITDATA.request(SA，DA，data，priority) DL_UNITDATA.indication(SA，DA，data，priority)
LLC用户
LLC实体
LLC用户
•有确认的无连接服务 对每个发送数据单元都提供立即的确认。
3.MAC服务规范
LLC标准包含了期望从MAC子层得到的服务规范。
• MA_UNITDATA.request(SA, DA, data, priority, type) 该原语被LLC实体用来发送所有形式的LLC PDU。
• MA_UNITDATA.indication(SA, DA, data,statute, priority, type)
协议 实体
连接请求 连接接受
数据及确认 数据及确认
连接终止请求
协议 实体
多次交换
连接终止确认
点—点(无多播及广播)
连接建立
DL_CONNECT.request (SA, DA, priority) DL_CONNECT.indication (SA, DA, priority) DL_CONNECT.response (SA, DA, priority) DL_CONNECT.confirm (SA, DA, priority)
路由器B
分组/包
232
232
帧
数据
链路
协议
传输线
2 数据链路进程
3 路由选择进程
8.数据链路层协议的分类 • 面向字符协议
利用定义好的一种代码字符集的一个子集来执行通信控制。 例如：BSC(Binary Synchronous Communication)
以字符作为传输信息的基本单位。 具有不同字符集的机
type, statue) DL_REPLY_UPDATA.request(SA, data) DL_REPLY_UPDATA_STATUS.indication(SA, statue)
DL_REPLY_UPDATA原语
将一个数据单元传到LLC实体，并加以保存。
注意：后继的DL_REPLY_UPDATA.request将用新的数据 覆盖掉上一次请求的数据。
(a)成功的数据传递
LLC用户
LLC实体
(b)不成功的数据传递 LLC用户
DL_REPLY服务
用户请求来自远程用户的数据，并选择同时发送数据。
DL_REPLY.request (SA, DA, data, priority, type) DL_REPLY.indication (SA, DA, data, priority, type) DL_REPLY_STATUS.indication (SA, DA, data, priority,
•流量控制必须是动态的 •必须有某种反馈机制
4.差错控制
顺序到达、检错和纠错
•顺序到达
指保证所有的帧最终都按 正确的发送次序到达目的。
收方给发方反馈接收情况， 即采用确认的方式。
ACK肯定确认 NAK否则确认
•计时器法
计时器值的设定要保证一帧 到达对方并作处理后，相应 的确认帧返回。
计时结合序号才能保证 每一帧的正确次序。
第8讲 数据链路层概述与逻辑链路控制
一、数据链路层的设计问题
1.向网络层提供的服务
• 无确认的无连接服务 • 有确认的无连接服务 • 面向连接的服务
主机A
主机B
4
4
3
3
2
2
1
1
虚拟数据通路
2. 成帧
•涉及的问题 将上层(网络层)交下来的数据包按照所采用协议 决定的格式，封装成一定形式的帧。 考虑接收双方的同步问题（即定界）。 计算帧的校验和，并放入帧中一起传送给接收方。
指示原语中的优先级＝请求原语中的优先级 响应原语中的优先级≤指示原语中的优先级
LLC用户 (a)成功的连接建立
LLC实体
LLC用户 (b)同时请求连接建立
LLC用户 (c)远程拒绝
LLC实体
LLC用户 (d)本地拒绝
数据传送
DL_DATA.request (SA, DA, data) DL_DATA.indication (SA, DA, data)