通信网体系与协议-第04章-数据链路层协议
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通过计时器和序号保证每帧最终交给目的网络层仅 一次是数据链路层的一个主要功能。
数据链路层功能-流量控制
问题：如何解决发送帧的速度超过接收方能够接收这些 帧的速度。
方法：
基于反馈的流控制(feedback-based flow control) 基于速率的流控制(rate-based flow control)
特发生0~1突变
处理差错的两种基本策略
处理差错的基本策略是采用冗余信息来进行信 息的错误检测或校验。
两种基本策略：
使用纠错码(error-correcting code) 使用检错码(error-detecting code)
纠错码
(error-correcting code)
发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息， 使得接收方能够判断接收到的数据是否有错， 并能纠正错误。
数据链路层功能-差错控制（1）
要解决的问题：如何保证所有的帧最终都被递交给 目标机器上的网络层，并且保证正确的次序。
一般方法：接收方给发送方一个反馈（响应）。
肯定的确认 否定的确认—重传
数据链路层功能-差错控制（2）
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
第四章 数据链路层协议
数据链路层涉及的内容
两台相邻机器间实现可靠有效的完整信息块（帧）通 信的一些算法，不关注单个比特传输；
相邻的概念：两台机器通过一条通信信道连接起来， 通信信道在概念上就像一条线路；
数据链路层的信道特性：
信道上传递的比特顺序与发送顺序完全相同； 信道线路有可能出错； 线路上存在延迟； 避免过快的发送速率湮没接收方。
数据链路层功能 -为网络层提供服务
为网络层提供三种合理的服务
无确认无连接服务，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
有确认无连接服务，适用于不可靠的信道，如无Fra Baidu bibliotek网。 有确认有连接服务
数据链路协议的位置
数据链路层功能-成帧（Framing）
将比特流分成离散的帧，计算每个帧的校验和。 成帧方法：
网络实际设计中，流量控制主要在传输层实现
4.2 错误检测和纠正
差错特点与类型
差错出现的特点
随机 连续突发（burst）
差错类型
单比特错：给定数据单元中只有一个比特发生0~1突变 多比特错误：给定数据单元中有两个或两个以上不连续
的比特发生0~1突变 突发错误：给定数据单元中有两个或两个以上连续的比
网络层发送
数据链路层 层填充
网络层接收
成帧—
带位填充的首尾标记定界法
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
成帧—
物理层编码违例法
物理层编码违例法
只适用于物理层编码有冗余的网络 802 LAN：Manchester encoding or Differential
常用的数据链路层协议
高级数据链路控制规程 HDLC Internet数据链路层协议
4.1 数据链路层要点
数据链路层定义
ISO关于数据链路层的定义
数据链路层的目的是为了提供功能上和规程上的方法， 以便建立、维护和释放网络实体间的数据链路。
要解决的问题
如何在有差错的线路上，进行无差错传输。 分组与成帧
分组与帧之间的关系
发送机器
分组
帧
头 净载荷域 尾
发送机器
分组
帧
头 净载荷域 尾
分组与成帧
从网络层
L3数据
到网络层
L3数据
数据 链路层 T2
H2 帧
帧 T2
H2
数据 链路层
L2数据
到物理层
L2数据
从物理层
数据链路层概念与术语
结点（node）：网络中的主机（host）和路由器（router） 称为结点
虚拟数据通路，实际数据通路
(a)虚拟通信过程
(b)实际通信过程
数据链路层功能
数据链路控制规程
为使数据能迅速、正确、有效地从发送点到达接收点所采用的控制 方式。
数据链路层协议应提供的最基本功能
数据在数据链路上的正常传输（建立、维护和释放） 定界与同步，也处理透明性问题 差错控制 顺序控制 流量控制
字符计数法 带字符填充的首尾字符定界法 带位填充的首尾标记定界法 物理层编码违例法
成帧--字符计数法
字符计数法方法
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，对本帧和后面的帧有影响。
成帧— 带字符填充的首尾字符定界法
带字符填充的首尾字符定界法
起始字符 DLE STX，结束字符DLE ETX 字符填充 缺点：局限于8位字符和ASCII字符传送。
主要内容
数据链路层要点
定义 为网络层提供服务 成帧 差错控制 流量控制
错误检测和纠正
纠错码 检错码
主要内容
基本的数据链路层协议
无约束单工协议 单工停等协议 有噪声信道的单工协议
滑动窗口协议
一比特滑动窗口协议 退后n帧协议 选择重传协议
主要内容
协议说明与验证
通信协议中的形式化描述技术 有限状态机模型 Petri网模型
链路（link）：通信路径上连接相邻结点的通信信道称为 链路。
数据链路层协议定义了一条链路的两个结点间交换的数据 单元格式，以及结点发送和接收数据单元的动作。
数据链路层概念与术语
端到端（end to end）与点到点（point to point） 从源结点（source node）到目的结点（destination node） 的通信称为端到端通信，通信路径（path）可能由多个链 路组成。 在相邻结点间的一条链路上的通信称为点到点通信。
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。
数据链路层功能-成帧小结
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，以保证额外的安全性。
当一帧到达时，首先利用计数域定位到该帧的结 束处，只有当这个位置上确实出现了正确的分界 符，并且帧的校验和也正确的时候，该帧才能被 认为是有效的。否则得话，接收方再输入流中扫 描下一个分界符。
数据链路层功能-流量控制
问题：如何解决发送帧的速度超过接收方能够接收这些 帧的速度。
方法：
基于反馈的流控制(feedback-based flow control) 基于速率的流控制(rate-based flow control)
特发生0~1突变
处理差错的两种基本策略
处理差错的基本策略是采用冗余信息来进行信 息的错误检测或校验。
两种基本策略：
使用纠错码(error-correcting code) 使用检错码(error-detecting code)
纠错码
(error-correcting code)
发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息， 使得接收方能够判断接收到的数据是否有错， 并能纠正错误。
数据链路层功能-差错控制（1）
要解决的问题：如何保证所有的帧最终都被递交给 目标机器上的网络层，并且保证正确的次序。
一般方法：接收方给发送方一个反馈（响应）。
肯定的确认 否定的确认—重传
数据链路层功能-差错控制（2）
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
第四章 数据链路层协议
数据链路层涉及的内容
两台相邻机器间实现可靠有效的完整信息块（帧）通 信的一些算法，不关注单个比特传输；
相邻的概念：两台机器通过一条通信信道连接起来， 通信信道在概念上就像一条线路；
数据链路层的信道特性：
信道上传递的比特顺序与发送顺序完全相同； 信道线路有可能出错； 线路上存在延迟； 避免过快的发送速率湮没接收方。
数据链路层功能 -为网络层提供服务
为网络层提供三种合理的服务
无确认无连接服务，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
有确认无连接服务，适用于不可靠的信道，如无Fra Baidu bibliotek网。 有确认有连接服务
数据链路协议的位置
数据链路层功能-成帧（Framing）
将比特流分成离散的帧，计算每个帧的校验和。 成帧方法：
网络实际设计中，流量控制主要在传输层实现
4.2 错误检测和纠正
差错特点与类型
差错出现的特点
随机 连续突发（burst）
差错类型
单比特错：给定数据单元中只有一个比特发生0~1突变 多比特错误：给定数据单元中有两个或两个以上不连续
的比特发生0~1突变 突发错误：给定数据单元中有两个或两个以上连续的比
网络层发送
数据链路层 层填充
网络层接收
成帧—
带位填充的首尾标记定界法
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
成帧—
物理层编码违例法
物理层编码违例法
只适用于物理层编码有冗余的网络 802 LAN：Manchester encoding or Differential
常用的数据链路层协议
高级数据链路控制规程 HDLC Internet数据链路层协议
4.1 数据链路层要点
数据链路层定义
ISO关于数据链路层的定义
数据链路层的目的是为了提供功能上和规程上的方法， 以便建立、维护和释放网络实体间的数据链路。
要解决的问题
如何在有差错的线路上，进行无差错传输。 分组与成帧
分组与帧之间的关系
发送机器
分组
帧
头 净载荷域 尾
发送机器
分组
帧
头 净载荷域 尾
分组与成帧
从网络层
L3数据
到网络层
L3数据
数据 链路层 T2
H2 帧
帧 T2
H2
数据 链路层
L2数据
到物理层
L2数据
从物理层
数据链路层概念与术语
结点（node）：网络中的主机（host）和路由器（router） 称为结点
虚拟数据通路，实际数据通路
(a)虚拟通信过程
(b)实际通信过程
数据链路层功能
数据链路控制规程
为使数据能迅速、正确、有效地从发送点到达接收点所采用的控制 方式。
数据链路层协议应提供的最基本功能
数据在数据链路上的正常传输（建立、维护和释放） 定界与同步，也处理透明性问题 差错控制 顺序控制 流量控制
字符计数法 带字符填充的首尾字符定界法 带位填充的首尾标记定界法 物理层编码违例法
成帧--字符计数法
字符计数法方法
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，对本帧和后面的帧有影响。
成帧— 带字符填充的首尾字符定界法
带字符填充的首尾字符定界法
起始字符 DLE STX，结束字符DLE ETX 字符填充 缺点：局限于8位字符和ASCII字符传送。
主要内容
数据链路层要点
定义 为网络层提供服务 成帧 差错控制 流量控制
错误检测和纠正
纠错码 检错码
主要内容
基本的数据链路层协议
无约束单工协议 单工停等协议 有噪声信道的单工协议
滑动窗口协议
一比特滑动窗口协议 退后n帧协议 选择重传协议
主要内容
协议说明与验证
通信协议中的形式化描述技术 有限状态机模型 Petri网模型
链路（link）：通信路径上连接相邻结点的通信信道称为 链路。
数据链路层协议定义了一条链路的两个结点间交换的数据 单元格式，以及结点发送和接收数据单元的动作。
数据链路层概念与术语
端到端（end to end）与点到点（point to point） 从源结点（source node）到目的结点（destination node） 的通信称为端到端通信，通信路径（path）可能由多个链 路组成。 在相邻结点间的一条链路上的通信称为点到点通信。
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。
数据链路层功能-成帧小结
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，以保证额外的安全性。
当一帧到达时，首先利用计数域定位到该帧的结 束处，只有当这个位置上确实出现了正确的分界 符，并且帧的校验和也正确的时候，该帧才能被 认为是有效的。否则得话，接收方再输入流中扫 描下一个分界符。