数据链路层概述

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王道计算机网络数据链路层整理超详细版

王道计算机网络数据链路层整理超详细版

王道计算机⽹络数据链路层整理超详细版数据链路层的基本概念结点:主机、路由器链路: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。

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。

数据链路层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。

(把⽹络层交付给它的数据报安全、⽆差错地传给相邻结点)数据链路层的功能概述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结点的⽬标⽹络层。

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,使之对⽹络层标表现为⼀条⽆差错的链路。

功能⼀: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。

功能⼆:链路管理,即连接的建⽴、维持、释放(⽤于⾯对连接的服务)。

功能三:组帧。

功能四:流量控制(限制发送⽅)。

功能五:差错控制(帧错/位错)。

封装成帧封装成帧就是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,就能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,她们的⼀个重要作⽤: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。

组帧的四种⽅式:1、字符计数法 2、字符(节)填充法 3、零⽐特填充法 4、违规编码法1、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。

⽬的结点的数据链路层收到字节计数值时,就知道后⾯跟随的字节数,从⽽确定帧结束位置。

问题:如果计数字段出错,即失去了帧边界划分的依据。

2、字符填充的⾸尾定界符法⽤特定字符来定界⼀帧的开始与结束。

第3章 数据链路层

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

通信网基础

通信网基础

通信网基础一、概述通信网基础是指网络通信系统中的底层基础设施,为数据传输提供了基本的支持和功能。

通信网基础包括物理层、数据链路层、网络层和传输层。

本文将分别介绍这些层级的基本原理和功能。

二、物理层物理层是通信系统中最底层的层级,主要负责传输原始的比特流。

物理层包括了传输介质、传输速率、编码方式等几个关键要素。

2.1 传输介质传输介质是指数据传输的载体,可以是铜线、光纤、无线电波等。

不同的传输介质有不同的传输特性和传输速率。

选择合适的传输介质可以提升通信质量和速度。

2.2 传输速率传输速率是指单位时间内传输的比特数。

传输速率越高,数据传输越快。

常见的传输速率有bps、Kbps、Mbps和Gbps 等。

2.3 编码方式编码方式是将数据转换为比特流的方法。

常见的编码方式有非归零码、曼彻斯特编码、差分编码等。

选择合适的编码方式可以提高数据的可靠性和安全性。

三、数据链路层数据链路层在物理层之上构建了一个可靠的数据传输通道。

数据链路层负责将原始的比特流划分为数据帧,并添加控制信息,用于进行错误检测和纠正。

3.1 数据帧数据帧是数据链路层传输的基本单位。

数据帧由数据部分和控制信息部分组成。

控制信息包括帧起始符、帧结束符、帧序号等。

3.2 错误检测和纠正数据链路层通过添加校验位来实现错误检测和纠正。

常用的校验位有循环冗余检验(CRC)和海明码等。

校验位可以帮助接收端检测和纠正传输过程中发生的错误。

四、网络层网络层负责将数据从源节点传输到目的节点。

网络层通过选路协议和路由表等方式,为数据选择合适的传输路径。

4.1 选路协议选路协议是网络层的主要功能之一。

常见的选路协议有静态路由和动态路由。

静态路由是管理员手动配置的路由信息,适用于网络结构稳定的环境。

动态路由是根据网络中的拓扑结构和链路状态自动计算出的路由信息,可以适应网络中的变化。

4.2 路由表路由表是记录了网络中不同节点之间的路由信息的表格。

路由表中包含了目的网络地址、下一跳地址和出接口等信息。

CH03

CH03

3.1 数据链路层概述
3.1.2 数据链路层的主要功能

透明传输 所要传输的任何比特组合,都应当能够在链路上传送。 物理寻址 保证每一帧能够准确地传送到目的结点,数据链路层 就要对结点进行寻址,让发送方和接收方知道彼此是 哪一个结点,这一过程称为寻址。(什么地址?)
什么叫透明?(字符填充法、比特填充法等)

3.1 数据链路层概述
3.1.3 数据链路层提供的服务



面向连接确认服务 数据在传输过程分为建立连接、数据传输和释放连接三 个阶段。 大多数数据链路层都采用面向连接确认服务。 无连接确认服务 不需要在帧传输之前建立数据链路,也不需要在传输完 成后释放数据链路。 无连接无确认服务 不建立数据链路连接,接收方不进行检错,不回送确认 帧。
DATA
DATA1
ACK
ACK
(a)
(b)
停止等待协议原理
主机A 主机B

t tout
DATA1
ACK 丢失
主机A
主机B
超时重发
t
DATA1 重复帧 ACK
DATA1 重复帧 ACK
DATA2
DATA2
丢失
tout
超时重发
ACK
(c)
DATA2
(d)
3.3 数据链路层协议
特点: 传输过程中,发送端每发送一帧都在其发送缓冲 区中保留该帧的副本,以备重发此帧。
3.3 数据链路层协议
3.3.1 停止等待协议(Stop and Wait)
采用单工或半双工通信方式 核心思想:当发送方发送完一帧数据后,即停止
发送,等待接收方的应答(即反馈信息)。
发送端 初始化发送帧

数据链路层需要解决的问题

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

第4章数据链路层

第4章数据链路层

说明: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
第四章
数据链路层
4.3 差错控制
差错原因与类型
原因:主要是因为在通信线路上噪声干扰的结果 类型:随机错和突发错
热噪声----〉 随机错误 冲击噪声--〉 突发错误 通信过程中产生的传输差错是随机错误和突发错误构成的
误码率Pe
计算机通信的平均误码率要求< 10 -9
发端连续发送M帧,接收端收到后,依 次检验并发出应答帧 若第N帧出错,丢弃第N帧,则缓存第n 帧以后的所有正确帧(要有足够缓存) 接收端发送出错信息(第N帧出错) 发送端收到出错信息则重发第N帧
第四章
数据链路层
帧丢失情况
两种可能
数据帧丢失 确认帧丢失
解决办法:超时重发
可 能 导 致
重复帧情况 解决重复帧问题:采用帧编号
用物理层信息编码中未用的电信号来作为帧的边界
只适用于物理层编码有冗余的网络
802 LAN:Manchester encoding or Differential Manchester encoding 用 high-low pair/low-high pair表示1/0, high-high/low-low不表示数据,可以用来做 定界符。
N(S) S M 3 4
P/F P/F P/F 5 6
N(R) N(R) M 7 8
A是地址字段(Address),由8位组成 C是控制字段(Control)
信息帧:第一bit为0,2至4比特为当前发送的信息帧的序号 6至8比特则代表为接收序号即期望收到的帧的发送序号 监控帧:1至2比特为“10”, 3至4比特用以代表四种不同 类 型的监控帧,协调双方通信状态(流量控制,差错控 制) 无序号帧:第1至2比特为“11”, 3、4、6、7和8比特用M (Modifier)表示,M的取值不同表示不同功能的无序号帧, 用于建立连接和拆除连接

gige标准总体框架、层级讲解

gige标准总体框架、层级讲解

Gige标准作为工业相机传输接口的一种重要标准,对于工业自动化和视觉检测等领域具有重要意义。

本文将对Gige标准的总体框架和层级进行讲解,希望能够为读者提供一份全面的Gige标准梳理。

二、Gige标准概述1. Gige标准的起源和发展Gige标准是由美国远距离电脑协会(本人A)在2006年发布的,旨在解决工业相机传输接口的标准化问题。

此后,Gige标准经过多年的发展,已成为工业相机领域最重要的传输接口标准之一。

2. Gige标准的作用和意义作为一种高速、稳定的传输接口,Gige标准在工业自动化、机器视觉、医学影像等领域具有广泛应用。

它可以实现高清图像的实时传输和远程控制,为各行业的数字化转型提供了重要支持。

三、Gige标准的总体框架1. 物理层Gige标准的物理层采用了基于以太网的传输技术,支持千兆以太网和百兆以太网两种传输方式。

物理层的设计可以保证图像数据的高速传输和稳定性。

2. 数据链路层数据链路层是Gige标准的核心部分,它定义了数据帧的格式、数据传输的时序和协议等内容。

数据链路层的设计是保证数据传输的可靠性3. 网络层Gige标准采用了TCP/IP协议作为网络层的标准,通过网络层可以实现远程控制和数据传输的功能。

网络层的设计是为了实现图像数据的远程传输和控制。

4. 应用层应用层是Gige标准的最上层,它定义了图像数据的格式、传输方式和控制指令等内容。

应用层的设计是为了保证图像数据的兼容性和可扩展性。

四、Gige标准各层级的详细讲解1. 物理层(1)支持千兆以太网和百兆以太网两种传输方式;(2)采用光纤或双绞线等传输介质,保证数据传输的稳定性;(3)支持自适应速率和全双工传输,满足不同场景下的数据传输需求。

2. 数据链路层(1)定义了Gige Vision数据帧的格式,包括帧起始码、帧头、图像数据和帧尾等部分;(2)采用了CRC校验和时间戳等技术,保证数据传输的可靠性和完整性;(3)支持多个相机同时传输数据,实现多路数据复用和解复用。

数据链路层的协议

数据链路层的协议

数据链路层的协议概述数据链路层是OSI(开放系统互联)参考模型中的第二层,它负责将数据包转换为比特流,以便在物理介质中进行传输。

数据链路层的协议定义了在网络中如何构建和维护通信链路,确保数据的可靠传输和错误检测。

本文将介绍几种常见的数据链路层协议。

1. HDLC(高级数据链路控制)HDLC是一种广泛使用的数据链路层协议,它定义了数据的封装、传输和错误检测方法。

HDLC使用帧结构来封装数据,每个帧由起始标志、地址字段、控制字段、信息字段、帧检验序列和结束标志组成。

起始标志用于识别帧的开始,地址字段用于传输数据的目的地地址,控制字段用于管理数据传输的流程,信息字段包含实际的数据,帧检验序列用于错误检测,结束标志表示帧的结束。

2. PPP(点对点协议)PPP是一种用于点对点连接的数据链路层协议,它支持多种网络协议的传输,如IP、IPv6、IPX等。

PPP使用了一种简单的帧格式,每个帧由起始标志、地址字段、控制字段、协议字段、信息字段和帧检验序列组成。

PPP通过协商阶段来确定链路层的参数,如数据压缩、错误检测和认证方式等。

PPP具有较好的可靠性和灵活性,被广泛应用于拨号、广域网和虚拟专用网等网络环境中。

3. Ethernet(以太网)Ethernet是一种常见的局域网数据链路层协议,它使用CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)机制实现共享介质的多点通信。

Ethernet帧由目的MAC地址、源MAC地址、类型字段、数据字段和帧检验序列组成。

目的MAC地址用于指示数据的接收方,源MAC地址用于指示数据的发送方,类型字段用于标识数据的协议类型,数据字段包含实际的数据,帧检验序列用于错误检测。

4. WLAN(无线局域网)WLAN是一种无线数据链路层协议,用于无线局域网中的数据传输。

WLAN 采用了类似于以太网的帧格式,但使用了不同的物理层技术,如峰值信噪比(PSK)、正交频分复用(OFDM)等。

WLAN可以通过无线访问点连接到有线网络,实现无线和有线网络的互联。

数据链路层PPT课件

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

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。

数据链路层解决的三个基本问题

数据链路层解决的三个基本问题

数据链路层解决的三个基本问题概述数据链路层是计算机网络中的一层,负责向上层提供可靠的数据传输服务,同时解决了三个基本问题:帧定界、流量控制和差错控制。

一、帧定界帧定界是数据链路层解决的第一个基本问题,它是为了将传输的数据划分为逻辑上的一帧一帧,从而实现数据的有序传输。

帧是数据链路层进行传输的最小单位,通过在数据中插入特定的定界标记来标识每一帧的开始和结束。

1. 字符定界字符定界是一种简单直接的帧定界方式,通过在数据中插入特定的字符来标识帧的开始和结束。

例如,在ASCII码中,常常将字符“SOH”(Start of Header)作为帧的开始标志,将字符“EOT”(End of Transmission)作为帧的结束标志。

2. 比特定界比特定界是一种使用比特模式来标识帧的开始和结束的帧定界方式。

比特定界需要在帧的开始和结束位置插入比特模式,以使接收端能够准确地检测到帧的边界。

常用的比特定界方式有:帧起始标志和字节计数。

二、流量控制流量控制是数据链路层解决的第二个基本问题,它是为了协调发送端和接收端之间的传输速率,使得发送端不会以过快的速度发送数据,导致接收端来不及处理,从而造成数据丢失或错误。

1. 停止-等待流量控制停止-等待流量控制是一种最简单的流量控制方式,它要求发送端每发送一帧数据后停止发送,等待接收端对该帧进行确认。

只有在接收到确认后,发送端才能发送下一帧数据。

这种方式能够确保数据的可靠传输,但是效率较低,因为发送端需要等待确认后才能继续发送。

2. 滑动窗口流量控制滑动窗口流量控制是一种更高效的流量控制方式,它允许发送端连续发送多个帧,在接收端以一定的窗口大小接收和确认这些帧。

发送端根据接收端返回的确认信息动态地调整发送窗口的大小,以控制发送速率,从而实现流量控制。

三、差错控制差错控制是数据链路层解决的第三个基本问题,它是为了保证数据在传输过程中的完整和正确性。

在数据链路层中,通过使用差错控制技术,可以检测并纠正传输过程中可能引入的错误。

计算机网络层次结构

计算机网络层次结构

计算机网络层次结构计算机网络层次结构是指计算机网络中不同层次之间的组织和交互方式。

不同层次负责不同的功能,通过交互和通信实现信息传输和处理。

本文将介绍计算机网络层次结构的基本概念、不同层次的功能以及它们之间的交互关系。

一、计算机网络层次结构概述计算机网络层次结构是为了实现复杂的网络功能而设计和组织的。

它将整个网络划分为若干层次,每个层次都有特定的功能,并与上一层和下一层进行交互。

层次结构的设计可以使网络的管理和维护更加简化,也能够实现灵活的网络扩展和升级。

二、物理层物理层是网络层次结构的最底层,负责网络中数据的传输。

它主要关注传输介质、电压等底层细节。

物理层的功能包括数据编码、物理接口定义、传输速率等。

三、数据链路层数据链路层位于物理层之上,负责将物理层传输的比特流组织成数据帧,并进行差错检测。

数据链路层的功能包括帧同步、流量控制、差错检测和纠错等。

四、网络层网络层是计算机网络中最为重要的层次之一,它负责将数据传输到目标地址。

网络层主要实现路由选择、拥塞控制、数据分段和重组等功能。

它使用IP协议进行数据传输,并通过路由器进行数据转发。

五、传输层传输层提供端到端的可靠数据传输,它使得应用层不用关心网络细节。

传输层负责分段和重新组装数据,同时提供流量控制和可靠性保证。

常用的传输层协议是TCP和UDP。

六、应用层应用层是计算机网络最上层的层次,它接受数据并提供给用户。

应用层的功能包括数据编码、数据压缩、安全性控制等。

常见的应用层协议有HTTP、FTP和SMTP等。

七、网络层次结构之间的交互关系在计算机网络层次结构中,不同层次之间通过服务接口进行交互。

每个层次负责向上一层提供一定的服务,并使用下一层提供的服务。

这种层次结构使得网络的设计和维护更加灵活和可扩展。

八、总结计算机网络层次结构是实现复杂网络功能的重要组织方式。

不同层次之间通过服务接口进行交互,每个层次有特定的功能。

物理层负责数据传输,数据链路层处理数据帧,网络层实现数据传输到目标地址,传输层提供可靠数据传输,应用层提供用户接口。

计算机网络基础 教案22B-数据链路层概述

计算机网络基础 教案22B-数据链路层概述
授课班级 课题序号
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。

第03章数据链路层

第03章数据链路层
停止等待协议的优点是简单,但缺点是信道利用率太低。
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,
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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。
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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。

数据链路层技术在航空航天通信中的应用(五)

数据链路层技术在航空航天通信中的应用(五)

数据链路层技术在航空航天通信中的应用航空航天通信是指在航空航天领域中,以无线电波为媒介进行的通信方式。

在航空航天领域,通信的可靠性和安全性极为重要。

数据链路层技术就是在航空航天通信中发挥着至关重要的作用。

一、数据链路层技术的概述数据链路层技术是计算机网络中的一种通信协议,用于在物理层和网络层之间传输数据。

它负责将原始数据转换成数据帧的形式,并在传输过程中进行差错检测和纠错,确保数据的可靠性。

在航空航天通信中,数据链路层技术被广泛应用于飞机间的通信以及飞机与地面站的通信中。

二、航空航天通信中的数据链路层技术应用1. 机载通信系统航空器上的机载通信系统是航空航天通信中必不可少的一部分。

机载通信系统通过数据链路层技术实现飞机间的通信,这在飞行中起着至关重要的作用。

通过数据链路层技术,飞机能够进行位置和速度的交流,以及传输关键数据,如飞行计划、天气信息等。

这些信息的传输必须具备高可靠性和实时性,以确保飞行安全。

2. 地空通信系统地空通信系统是指地面与飞机之间的通信系统。

在航空领域中,地面站通过数据链路层技术与飞机建立连接,传输关键数据和指令。

这些指令可能涉及到航线的改变、飞行高度的调整等,因此要求通信的即时性和可靠性非常高。

数据链路层技术通过提供传输的差错检测和纠错功能,保证了通信的可靠性。

3. 航空导航通信系统航空导航通信系统是航空领域中非常重要的一部分。

数据链路层技术在航空导航通信中发挥着至关重要的作用。

通过数据链路层技术,飞机能够及时地接收地面站发出的导航指令和信号,使得航空器能够精确地进行导航和定位。

这对于飞行过程中的航班安全至关重要。

三、数据链路层技术在航空航天通信中的挑战尽管数据链路层技术在航空航天通信中发挥着重要的作用,但也面临着一些挑战。

首先,航空器的通信环境复杂多变,如高速飞行、高海拔、天气恶劣等,这对数据链路层技术的可靠性和稳定性提出了更高要求。

其次,数据链路层技术需要满足航空领域的标准和规范,确保与其他航空器和地面站的互操作性。

第3章数据链路层

第3章数据链路层



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


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


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第 3 章 数 据 链 路 层


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第 3 章 数 据 链 路 层


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第 3 章 数 据 链 路 层


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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
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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
致谢
本课程课件中的部分素材来自于:(1)清华大学出版社出版的翻译教材《计算机网络》(原著作者:Andrew S. Tanenbaum,David J. Wetherall);(2)思科网络技术学院教程;(3)网络
上搜到的其他资料。

在此,对清华大学出版社、思科网络技术学院、人民邮电出版社、以及其它提供本课程引用资料的个人表示
衷心的感谢!
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