数据链路层ppt
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不同的数据链路层协议的帧格式可能会存在微小的区别。
帧的基本格式
帧开始字段和帧结束字段分别用以指示帧或数据 流的开始和结束。 地址字段给出节点的物理地址信息。 第三个字段则提供有关帧的长度或类型的信息， 也可能是其他一些控制信息。 数据字段承载的是来自高层即网络层的数据分组 (packet)。 帧检验序列FCS (Frame Check Sequence)字段提 供与差错检测有关的信息。 通常数据字段之前的所有字段被统称为帧头部分 ，而数据字段之后的所有字段被称为帧尾部分。
数据链路层要解决的主要问题
物理寻址如何识别不同的相邻节点或确定一个接收目
标
数据链路的建立、维持和释放如何为相邻结点之间
的可靠数据传输提供必要的数据链路建立、维持和释放机 制
数据流的定界如何提供一种机制使得接收方能识别数
据流的开始与结束
差错控制与流量控制如何实现可靠的数据传输 如何将解决上述问题的机制或方法以协议的形式统 一表达出来。
？发送方： 以多快的速度发送数据帧，即每帧之间相隔多 长时间？如何确认对方是否收到数据？
？接收方： 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，是数据链路层的主要任务。
！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。
本节驱动问题
为什么在物理层之上要有数据链路层？ 什么样的结点属于相邻结点？
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
将帧重新拆装成分组的过程称为拆帧。
帧的定界
物理层只关心原始比特流的传送，不考虑也不可能考虑所传输 信号的意义和信息的结构，从而物理层不可能识别或判断数据 在传输过程中是否出现了损坏或丢失，更谈不上采取相应的方 法进行补救。
也就是说，只有物理层的功能是不够的。
数据链路层的功能
数据链路层是为了克服物理层的物理传输质量 不足而存在的。 其目的是为了实现两个相邻节点间的无差错传 输。 从分层的角度，数据链路层利用了物理层提供 的原始比特流传输服务，检测并校正物理层的 传输差错，控制数据的传输流量，使在相邻节 点之间构成一条无差错的链路，从而向网络层 提供可靠的数据传输服务。
Chapter Four
数据链路层
本章教学提要
教学目标：
➢理解数据链路层的功能与作用； ➢了解常用的成帧方式； ➢理解差错控制的作用和原理； ➢理解流量控制的作用和原理； ➢了解HDLC协议的工作过程； ➢理解数据链路层设备与组件的作用与特性。
教学难点：差错控制，滑动窗口协议
Section One 数据链路层概述
帧的地址
帧中的地址属于物理或硬件地址
➢ 网卡地址(局域网) ➢ 链路标识(广域网)
用于设备或机器的物理寻址 能够在多个相邻结点之间确定一个接受目标
成帧与拆帧
确认自己是目 标节点
FCS 校验正确
帧头
分组 帧尾
帧头
分组 帧尾
帧的开始 地址
帧类型/长度 数据
帧校验 帧的结束 FCS
帧的开始 地址
帧类型/长度 数据
何为相邻节点？
相邻节点是指由同一物理链路直接连接的所有节
点。（相邻节点之间的数据通信不需要其它交换
设备转发）
✓ 点到点(point to point)网
络环境中的两个节点
✓ 由同一物理线路连接的共享 介质环境中的节点
✓ 位于不同物理线路上，但由 第一层网络设备（中继器或 集线器）互连的节点
在数据链路层上传输数据帧
数据链路与物理链路的区别
“物理链路”：一条无源的点到点物理线路 ，中间没有任何其他的交换结点。 “数据链路”：在物理链路上加上必要的数 据传输规程或协议后所形成的逻辑连接。 这种规程或协议控制着数据在逻辑链路上的 传输，被称为数据链路层协议
数据链路/逻辑链路=物理链路+通信规程
Section Two 帧与成帧
帧校验 帧的结束 FCS
物理链路-原始比特流
成帧与拆帧：数据链路层的封装与拆封
成帧与拆帧
在发送方，数据链路层从网络层获得分组（ Packet)后，要加上必要的帧头与帧尾后传送给 物理层，并通过物理层传送到接收方的数据链路 层。
这种加上帧头与帧尾的过程就称为成帧 (Framing)。
在接收方，数据链路层则必须去掉发送端数据链 路层所加的帧头和帧尾部分，从中分离出网络层 所需的分组.
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
数据链路层的简单模型( 续）
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
仅从数据链路层观察帧的流动
数据链路层协议的核心任务就是根据所要实现的 数据链路层功能来规定帧的格式，即语法和语义 。
帧的开始
帧的一般示意图
帧头
帧尾
地址 帧类型或长度 数据
帧校验 帧的结束 FCS
用于寻址
差错控制
帧的定界
帧中的语法成分被称为域或字段(field)；
帧浓缩了与数据链路层功能实现相关的各种机制
帧提高了数据处理和传输的效率
本节驱动问题
“帧”有什么作用？ 帧通常包括哪几部分？ 为什么要进行“成帧”和“拆帧”？ 如何区分不同的帧？
帧(Frame)
为了实现诸如差错控制、物理寻址和流量控制等 功能，数据链路层首先要使自己所看到的数据是 有意义的
除了要传送的用户数据外，还要提供关于寻 址、差错控制和流量控制等所必需的控制信息， 而不再是物理层的原始比特流。 为此，数据链路层采用了被称为帧(frame)的协 议数据单元作为该层的数据传送逻辑单元。
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 பைடு நூலகம்路层 物理层
为什么需要数据链路层？
DTE
DCE
DCE
DCE
DTE
数据在物理传输过程可能损坏，尽管物理层采取了必要的措施 来减少信号传输过程中的噪声。
收发双方的接收和发送速率不匹配，会产生数据溢出，从而引 发数据丢失。
帧的基本格式
帧开始字段和帧结束字段分别用以指示帧或数据 流的开始和结束。 地址字段给出节点的物理地址信息。 第三个字段则提供有关帧的长度或类型的信息， 也可能是其他一些控制信息。 数据字段承载的是来自高层即网络层的数据分组 (packet)。 帧检验序列FCS (Frame Check Sequence)字段提 供与差错检测有关的信息。 通常数据字段之前的所有字段被统称为帧头部分 ，而数据字段之后的所有字段被称为帧尾部分。
数据链路层要解决的主要问题
物理寻址如何识别不同的相邻节点或确定一个接收目
标
数据链路的建立、维持和释放如何为相邻结点之间
的可靠数据传输提供必要的数据链路建立、维持和释放机 制
数据流的定界如何提供一种机制使得接收方能识别数
据流的开始与结束
差错控制与流量控制如何实现可靠的数据传输 如何将解决上述问题的机制或方法以协议的形式统 一表达出来。
？发送方： 以多快的速度发送数据帧，即每帧之间相隔多 长时间？如何确认对方是否收到数据？
？接收方： 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，是数据链路层的主要任务。
！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。
本节驱动问题
为什么在物理层之上要有数据链路层？ 什么样的结点属于相邻结点？
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
将帧重新拆装成分组的过程称为拆帧。
帧的定界
物理层只关心原始比特流的传送，不考虑也不可能考虑所传输 信号的意义和信息的结构，从而物理层不可能识别或判断数据 在传输过程中是否出现了损坏或丢失，更谈不上采取相应的方 法进行补救。
也就是说，只有物理层的功能是不够的。
数据链路层的功能
数据链路层是为了克服物理层的物理传输质量 不足而存在的。 其目的是为了实现两个相邻节点间的无差错传 输。 从分层的角度，数据链路层利用了物理层提供 的原始比特流传输服务，检测并校正物理层的 传输差错，控制数据的传输流量，使在相邻节 点之间构成一条无差错的链路，从而向网络层 提供可靠的数据传输服务。
Chapter Four
数据链路层
本章教学提要
教学目标：
➢理解数据链路层的功能与作用； ➢了解常用的成帧方式； ➢理解差错控制的作用和原理； ➢理解流量控制的作用和原理； ➢了解HDLC协议的工作过程； ➢理解数据链路层设备与组件的作用与特性。
教学难点：差错控制，滑动窗口协议
Section One 数据链路层概述
帧的地址
帧中的地址属于物理或硬件地址
➢ 网卡地址(局域网) ➢ 链路标识(广域网)
用于设备或机器的物理寻址 能够在多个相邻结点之间确定一个接受目标
成帧与拆帧
确认自己是目 标节点
FCS 校验正确
帧头
分组 帧尾
帧头
分组 帧尾
帧的开始 地址
帧类型/长度 数据
帧校验 帧的结束 FCS
帧的开始 地址
帧类型/长度 数据
何为相邻节点？
相邻节点是指由同一物理链路直接连接的所有节
点。（相邻节点之间的数据通信不需要其它交换
设备转发）
✓ 点到点(point to point)网
络环境中的两个节点
✓ 由同一物理线路连接的共享 介质环境中的节点
✓ 位于不同物理线路上，但由 第一层网络设备（中继器或 集线器）互连的节点
在数据链路层上传输数据帧
数据链路与物理链路的区别
“物理链路”：一条无源的点到点物理线路 ，中间没有任何其他的交换结点。 “数据链路”：在物理链路上加上必要的数 据传输规程或协议后所形成的逻辑连接。 这种规程或协议控制着数据在逻辑链路上的 传输，被称为数据链路层协议
数据链路/逻辑链路=物理链路+通信规程
Section Two 帧与成帧
帧校验 帧的结束 FCS
物理链路-原始比特流
成帧与拆帧：数据链路层的封装与拆封
成帧与拆帧
在发送方，数据链路层从网络层获得分组（ Packet)后，要加上必要的帧头与帧尾后传送给 物理层，并通过物理层传送到接收方的数据链路 层。
这种加上帧头与帧尾的过程就称为成帧 (Framing)。
在接收方，数据链路层则必须去掉发送端数据链 路层所加的帧头和帧尾部分，从中分离出网络层 所需的分组.
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
数据链路层的简单模型( 续）
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
仅从数据链路层观察帧的流动
数据链路层协议的核心任务就是根据所要实现的 数据链路层功能来规定帧的格式，即语法和语义 。
帧的开始
帧的一般示意图
帧头
帧尾
地址 帧类型或长度 数据
帧校验 帧的结束 FCS
用于寻址
差错控制
帧的定界
帧中的语法成分被称为域或字段(field)；
帧浓缩了与数据链路层功能实现相关的各种机制
帧提高了数据处理和传输的效率
本节驱动问题
“帧”有什么作用？ 帧通常包括哪几部分？ 为什么要进行“成帧”和“拆帧”？ 如何区分不同的帧？
帧(Frame)
为了实现诸如差错控制、物理寻址和流量控制等 功能，数据链路层首先要使自己所看到的数据是 有意义的
除了要传送的用户数据外，还要提供关于寻 址、差错控制和流量控制等所必需的控制信息， 而不再是物理层的原始比特流。 为此，数据链路层采用了被称为帧(frame)的协 议数据单元作为该层的数据传送逻辑单元。
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 பைடு நூலகம்路层 物理层
为什么需要数据链路层？
DTE
DCE
DCE
DCE
DTE
数据在物理传输过程可能损坏，尽管物理层采取了必要的措施 来减少信号传输过程中的噪声。
收发双方的接收和发送速率不匹配，会产生数据溢出，从而引 发数据丢失。