计算机网络第三章 数据链路层PPT课件
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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CH3链路层ppt课件
计
第三章 数据链路层
算
– 例：卫星信道传输速率50kbps，往返传输延迟 500ms，若传1000bit的帧，若使用停等协议，则
机 传输一个帧所需时间为：
网 –发送时间 + 数据传输延迟 + 确认传输延迟〔确 络 认帧很短，可忽略发送时间）= 1000bit / 50kbps
与 + 250ms + 250ms = 520ms
与 对表示1/0，高-高/低-低电平对不表示数据，
应 可以用来做定界符。
用
留意：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。
计 算 三、 差错控制
第三章 数据链路层
机 一般方法：接收方给发送方一个反馈〔呼应）。
网 出错情况 络 与 帧〔包括发送帧和响应帧〕出错；
应 帧〔包括发送帧和响应帧〕丧失
计
第三章 数据链路层
算 • 四个多项式已成为国际标准
机 • CRC-12
= x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1
网 • CRC-16
= x16 + x15 + x2 + 1
络 • CRC-CCITT
= x16 + x12 + x5 + 1
与 • CRC-32
应 • 硬件实现CRC校验
用 DLE STX M y
n ame
is
J o n e DLEETX
10 02 4D 79 20 6E 61 6D 65 20 69 73 20 4A 6F 6E 65 10 03
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
计算机网络第三章数据链路层
停止等待协议的定量分析 (图3-5)
两个发送成功的数据帧间的最小时间间 隔tT为：
tT= tf+tout= tf+2tp
正确传送一个数据帧所需的平均时间t 正确传送一个数据帧所需的平均时间tav 为：
tav=tT/(1-p) /(1最大吞吐量λmax=
(3(3-5)
(1(1-p)/ tT
(念
数据链路： 把实现用来控制数据传输的规程的硬件 和软件加到链路上，就构成了数据链路。 链路： 一条无源的点到点的物理线路段，中间 无交换结点。（物理链路）
数据链路层的功能
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 链路管理 帧同步 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
发送窗口
接收窗口
发送窗口的最大值
WT≤
n-1 2
3.4 选择重传ARQ协议
可以避免重复传送已正确到达接收端的数 据帧。但要在接收端设置缓存空间。
WR≤ WR(max) WT= WR=2n/2 n=4 WT= WR=4
n/2 2
3.5面向比特的链路控制规程HDLC
面向字符 在链路上所传送的数据是规定的字符集 （如ASCII码）中的字符所组成；并且， （如ASCII码）中的字符所组成；并且， 传送的控制信息也是同一个字符集中的 若干控制字符构成。 缺点与发展
标志 8
地址 8
控制 8
信息 可变
FCS 16
标志 8
地址： 在用非平衡方式传送数据时，地址字段总是 写入次站的地址； 在平衡方式（采用ABM），总是填入应答站 在平衡方式（采用ABM），总是填入应答站 的地址。 全1地址：广播方式 全0地址：无效地址 扩展地址：第1 扩展地址：第1位表扩展位，其余表地址位。 (0 或1)
计算机网络第3章 数据链路层ppt课件
生成方法：发送方和接收方依据一事先约定的r次生成 多项式G(x) （最高项xr和最低项的系数为1），用 G(x)去除xrK(x)得到的余式就是R(x)，即得冗余位。
3.2.3 循环冗余校验(2/3)
例如 设信息位为1010001，即 K(x)= x6+x4+1，取G(x)= x4+x2+x+1〔对应的代码为 10111），则x4 K(x)= x10+x8+x4〔对应的代码为 10100010000），那么
3.3.1 基本链路控制协议(7/7)
选择重传ARQ协议的缺点： 选择重传减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲
区空间，这在许多情况下是不够经济的。
以上三种协议各有利弊，停等ARQ协议最简单，但信 道利用率最低；选择重传ARQ协议信道利用率最高， 但它要求接收端的缓冲容量相当大；连续ARQ协议介 于两者之间。
生成过程：（假设k=4，则r取3，信息位a6a5a4a3， 冗余位a2a1a0）
（1〕构造监督关系式表
S2S1S0 000 001 010 100 011 101 110 111
错码位置 无错 a0错 a1错 a2错 a3错 a4错 a5错 a6错
3.2.4 海明码(3/4)
（2〕写出监督关系式
所以冗余位为1101，
R(x)= x3+x2+1。
T(X)=x4K(x)+R(x)=
x10+x8+x4 + x3+x2+1
对应的发送代码为：
10100011101
3.2.3 循环冗余校验(3/3)
检测方法：接收端用接收到的码字多项式除以生 成多项式G(x)，若余式不为0，则传输有差错； 否则，认为传输无差错。
3.2.3 循环冗余校验(2/3)
例如 设信息位为1010001，即 K(x)= x6+x4+1，取G(x)= x4+x2+x+1〔对应的代码为 10111），则x4 K(x)= x10+x8+x4〔对应的代码为 10100010000），那么
3.3.1 基本链路控制协议(7/7)
选择重传ARQ协议的缺点： 选择重传减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲
区空间，这在许多情况下是不够经济的。
以上三种协议各有利弊，停等ARQ协议最简单，但信 道利用率最低；选择重传ARQ协议信道利用率最高， 但它要求接收端的缓冲容量相当大；连续ARQ协议介 于两者之间。
生成过程：（假设k=4，则r取3，信息位a6a5a4a3， 冗余位a2a1a0）
（1〕构造监督关系式表
S2S1S0 000 001 010 100 011 101 110 111
错码位置 无错 a0错 a1错 a2错 a3错 a4错 a5错 a6错
3.2.4 海明码(3/4)
（2〕写出监督关系式
所以冗余位为1101，
R(x)= x3+x2+1。
T(X)=x4K(x)+R(x)=
x10+x8+x4 + x3+x2+1
对应的发送代码为：
10100011101
3.2.3 循环冗余校验(3/3)
检测方法：接收端用接收到的码字多项式除以生 成多项式G(x)，若余式不为0，则传输有差错； 否则，认为传输无差错。
《数据链路层》PPT课件
ESC SOH
ESC ESC
ESC SOH
EOT
经过字节填充后发送的数据
整理ppt
13
3. 差错检测
在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会 变成 0 而 0 也可能变成 1，它是传输差错的一 种。 （理解）
在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特 总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。 （掌握）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
整理ppt
3
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3
主机 H2
局域网
H1 应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
从层次上来看数据的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
R3 网络层 链路层 物理层
H2 应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
小计/分 6
0题 1题
9
2题X2 1题X2(第四章）2
整理ppt
2
数据链路层
复习： 网络层：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供
通信服务。 数据链路层：将网络层交下来的IP数据报组装成帧，
在两个相邻(节点)的链路上”透明“地传送帧中的数据。 （单位：帧） 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型： （掌握） 点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。 广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，必 须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发 送。
误码率与信噪比有很大的关系。
为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传 输数据时，必须采用各种差错检测措施。
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22
例如：欲发送的数据块为M=1010001101,除数 P=110101,采用CRC校验求发送帧T？
23
添加的位
24
CRC能否保证100%无差错？ P（X）有以下几种国际标准： CRC-16=X16+X15+X2+1 CRC-CCITT=X16+X12+X5+1 CRC-32= X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X
4
3.1 数据链路层的基本概念
2. 链路层的主要作用
形成逻辑上无差错的数据链路。
（通过一些数据链路层协议，在不太可靠的物理链路上实 现可靠的传输）
其传输数据的单位是：
。
5
3.1 数据链路层的基本概念
3. 数据链路层的主要功能归纳如下： （1）链路管理 ：链路的建立、维持和释放 （2）帧定界 （也帧同步） （3）流量控制 (flow control) （4）差错控制 (前向纠错、差错检测) （5）将数据和控制信息区分开 （6）透明传输 （7）寻址
2. 如何解决“死锁现象”？
16
17
3.2.3 实用的停止等待协议
解决死锁方法：设定超时计时器 (timeout timer)。
工作方法：若到了超时计时器所设置 的重传时间tout，而仍收不到结点B的任 何确认帧，则结点A就重传前面所发送的 这一数据帧。
18
3.2.3 实用的停止等待协议 Tout多长时间合适呢？ Tout＝tp+tpr+ta+tp+tpr (ta<<tpr)
6
3.2 停止等待协议
什么是停止等待协议？ 在数据通信过程中，发送端每发送一
帧数据都必须等待接收端给出该帧的肯定 应答后，才发送下一帧数据。
7
3.2 停止等待协议
3.2.1 完全理想化的数据传输
8
3.2.1 完全理想化的数据传输
理想化的数据传输的两个假定：
（1）链路理想化，保证不会出错，也不会丢失 数据（不需要差错控制）。
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
第三章 数据链路层
3.1 数据链路层的基本概念 3.2 停止等待协议 3.3 连续ARQ协议 3.4 选择重传ARQ协议 3.5 面向比特的链路控制规程HDLC 3.6 因特网的点对点协议PPP
的超时重传时间tout }
{选择适当
26
（6）等待。 {等待以下3个事件中最先出现的 一个}
（7）若收到确认帧ACK，则： 从主机取一个新的数据帧； V(S)←[1 V(S)]； {更新发送状态变量，变为
下一个序号} 转到(3)。 （8）若收到否认帧NAK，则转到(4)。 {重传数
据帧} （9）若超时计时器时间到，则转到(4)。
=2tp
19
3.2.3 实用的停止等待协议 3. 重复帧的解决方法
给数据帧进行编号。 停止等待协议中，数据帧的编
号需要几位？
20
3.2.4 循环冗余检验
1. CRC的原理
已知一个数据块包含M位（A、C、I），发
送器产生一个包含n位的序列，这个序列称为
帧校验序列（FCS），把FCS加到数据块的后面
3
3.1 数据链路层的基本概念
1. 链路与数据链路
链路(link)就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。（物理链路）
数据链路(data link)：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，还必须有一些必要通信 协议来控制这些数据的传输（逻辑链路）
（2）不需要流量控制，接收方能够以任意速率 接收数据（缓冲区足够大或者接收速率大于发送
速率）
9
10
3.2.2 具有最简单流量控制 的数据链路层协议
去掉第二个假设，保留第一个。 由接收方控制发送方的数据流，乃是计 算机网络中流量控制的一个基本方法。
11
说明：发送结点与接收结点工作过程 12
3位的发送帧T，使得T能
用一个已知的整数P(有n+1位）整除。
接收端把接收到的帧除以P，若没有余数
则认为没有出错。
21
3.2.4 循环冗余检验
2。求FCS和T （1）用2n × M除以已知除数P，得到余
数R，即是FCS。 （2）2n×M减去余数R，得到发送帧T。
说明：CRC的所有运算都是模2运算
4+X2+X+1
25
3.2.5 实用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。
{重传数据帧}
27
在接收结点：
（1）V(R)←0。 {接收状态变量初始化，其 数值等于欲接收的数据帧的发送序号}
（2）等待。
（3）当收到一个数据帧，就检查有无产生传 输差错(如用CRC)。
若检查结果正确无误，则执行后续算法；
否则转到(8)。
28
（4）若N(S) = V(R)，则执行后续算法； {收到发送序号正确的数据帧}
两个假设都去掉（如何验证收到的数据帧出错？） 1.停止等待协议工作过程
A站的数据链路层从高层获得数据并装配成帧： 1）发送一帧信息给B后，A站处于等待状态 2）直到A收到B确认后，A再继续发下一帧。
13
14
15
3.2.3 实用的停止等待协议
有时链路上的干扰很严重，或由于其 他一些原因，结点B收不到结点A发来的 数据帧。这种情况称为帧丢失。于是就 出现了死锁现象。
（1）每发送一个数据帧，都必须将发送 状态变量V(S)的值(即0或1)写到数据帧的 发送序号N(S)上。但只有收到一个确认 帧ACK后，才更新发送状态变量V(S)一次 (将1变成0或0变成1)并发送新的数据帧。
否则丢弃此数据帧，然后转到(7)。 （5）将收到的数据帧中的数据部分送交主机。 （6）V(R)←[1 V(R)]。 {更新接收状态变
量，准备接收下一个数据帧} （7）发送确认帧 ACK，并转到(2)。 （8）发送否认帧 NAK，并转到(2)。
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状态变量的概念很重要，一定要弄清 以下几点：
例如：欲发送的数据块为M=1010001101,除数 P=110101,采用CRC校验求发送帧T？
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添加的位
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CRC能否保证100%无差错？ P（X）有以下几种国际标准： CRC-16=X16+X15+X2+1 CRC-CCITT=X16+X12+X5+1 CRC-32= X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X
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3.1 数据链路层的基本概念
2. 链路层的主要作用
形成逻辑上无差错的数据链路。
（通过一些数据链路层协议，在不太可靠的物理链路上实 现可靠的传输）
其传输数据的单位是：
。
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3.1 数据链路层的基本概念
3. 数据链路层的主要功能归纳如下： （1）链路管理 ：链路的建立、维持和释放 （2）帧定界 （也帧同步） （3）流量控制 (flow control) （4）差错控制 (前向纠错、差错检测) （5）将数据和控制信息区分开 （6）透明传输 （7）寻址
2. 如何解决“死锁现象”？
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3.2.3 实用的停止等待协议
解决死锁方法：设定超时计时器 (timeout timer)。
工作方法：若到了超时计时器所设置 的重传时间tout，而仍收不到结点B的任 何确认帧，则结点A就重传前面所发送的 这一数据帧。
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3.2.3 实用的停止等待协议 Tout多长时间合适呢？ Tout＝tp+tpr+ta+tp+tpr (ta<<tpr)
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3.2 停止等待协议
什么是停止等待协议？ 在数据通信过程中，发送端每发送一
帧数据都必须等待接收端给出该帧的肯定 应答后，才发送下一帧数据。
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3.2 停止等待协议
3.2.1 完全理想化的数据传输
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3.2.1 完全理想化的数据传输
理想化的数据传输的两个假定：
（1）链路理想化，保证不会出错，也不会丢失 数据（不需要差错控制）。
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
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第三章 数据链路层
3.1 数据链路层的基本概念 3.2 停止等待协议 3.3 连续ARQ协议 3.4 选择重传ARQ协议 3.5 面向比特的链路控制规程HDLC 3.6 因特网的点对点协议PPP
的超时重传时间tout }
{选择适当
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（6）等待。 {等待以下3个事件中最先出现的 一个}
（7）若收到确认帧ACK，则： 从主机取一个新的数据帧； V(S)←[1 V(S)]； {更新发送状态变量，变为
下一个序号} 转到(3)。 （8）若收到否认帧NAK，则转到(4)。 {重传数
据帧} （9）若超时计时器时间到，则转到(4)。
=2tp
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3.2.3 实用的停止等待协议 3. 重复帧的解决方法
给数据帧进行编号。 停止等待协议中，数据帧的编
号需要几位？
20
3.2.4 循环冗余检验
1. CRC的原理
已知一个数据块包含M位（A、C、I），发
送器产生一个包含n位的序列，这个序列称为
帧校验序列（FCS），把FCS加到数据块的后面
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3.1 数据链路层的基本概念
1. 链路与数据链路
链路(link)就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。（物理链路）
数据链路(data link)：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，还必须有一些必要通信 协议来控制这些数据的传输（逻辑链路）
（2）不需要流量控制，接收方能够以任意速率 接收数据（缓冲区足够大或者接收速率大于发送
速率）
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3.2.2 具有最简单流量控制 的数据链路层协议
去掉第二个假设，保留第一个。 由接收方控制发送方的数据流，乃是计 算机网络中流量控制的一个基本方法。
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说明：发送结点与接收结点工作过程 12
3位的发送帧T，使得T能
用一个已知的整数P(有n+1位）整除。
接收端把接收到的帧除以P，若没有余数
则认为没有出错。
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3.2.4 循环冗余检验
2。求FCS和T （1）用2n × M除以已知除数P，得到余
数R，即是FCS。 （2）2n×M减去余数R，得到发送帧T。
说明：CRC的所有运算都是模2运算
4+X2+X+1
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3.2.5 实用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。
{重传数据帧}
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在接收结点：
（1）V(R)←0。 {接收状态变量初始化，其 数值等于欲接收的数据帧的发送序号}
（2）等待。
（3）当收到一个数据帧，就检查有无产生传 输差错(如用CRC)。
若检查结果正确无误，则执行后续算法；
否则转到(8)。
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（4）若N(S) = V(R)，则执行后续算法； {收到发送序号正确的数据帧}
两个假设都去掉（如何验证收到的数据帧出错？） 1.停止等待协议工作过程
A站的数据链路层从高层获得数据并装配成帧： 1）发送一帧信息给B后，A站处于等待状态 2）直到A收到B确认后，A再继续发下一帧。
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3.2.3 实用的停止等待协议
有时链路上的干扰很严重，或由于其 他一些原因，结点B收不到结点A发来的 数据帧。这种情况称为帧丢失。于是就 出现了死锁现象。
（1）每发送一个数据帧，都必须将发送 状态变量V(S)的值(即0或1)写到数据帧的 发送序号N(S)上。但只有收到一个确认 帧ACK后，才更新发送状态变量V(S)一次 (将1变成0或0变成1)并发送新的数据帧。
否则丢弃此数据帧，然后转到(7)。 （5）将收到的数据帧中的数据部分送交主机。 （6）V(R)←[1 V(R)]。 {更新接收状态变
量，准备接收下一个数据帧} （7）发送确认帧 ACK，并转到(2)。 （8）发送否认帧 NAK，并转到(2)。
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状态变量的概念很重要，一定要弄清 以下几点：