数据链路层PPT课件
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（K+1）位的突发错； 如果K=16，则该CRC校验码能全部检查出小于或等于
16 位的所有的突发差错，并能以1-（1/2）16-1=99.997 ％的概率检查出长度为17位的突发错，漏检概率为 0.003%；
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2021/3/7
CHENLI
4.1.6 差错控制机制
反馈重发机制
发送端
接收端
信源
校验码 编码器
或操作，有 R(x) + R(x) = 0 所以： T(x) = G（x） * Q（x） 所以：若T(x) / G（x） = 0，则校验成功
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CHENLI
标准CRC生成多项式G（x）
CRC-12
G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1
CRC-16
G（x）= x16+x15+x2+1
差错共同构成的。
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2021/3/7
CHENLI
传输差错 产生过程
6
传输数据 数据信号波形
信源
通信信道
信宿
数据
噪声
数据+噪声
(a)
010110011001010
噪声
数据信号 与噪声信号 叠加后的波形
采样时间
接收数据 原始数据
010110111001000
010110011001010 出错的位
2021/3/7
CRC-CCITT G（x）= x16+x12+x5+1
CRC-32
G（x）=
x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10
+x8+x7+x5+x4 + x2+x+1
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CHENLI
CRC校验码的检错能力
CRC校验码能检查出全部单个错； CRC校验码能检查出全部离散的二位错； CRC校验码能检查出全部奇数个错； CRC校验码能检查出全部长度小于或等于K位的突发错； CRC校验码能以[1-（1/2）K-1]的概率检查出长度为
CHENLI
4.1.1 为什么要设计数据链路层
比喻：在大厅中，很多人在谈话 物理层:让对方能听到声音；
多路复用：
FDM：两个两个聚在一起，互不干扰 TDM：轮流发言 CDM：使用不同的语言，同时发言
数据链路层：让对方听到的声音能组成句子；并 知道你谈话的对象和使用的语言、习惯等
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2021/3/7
(b)
CHENLI
4.1.3 误码率的定义
误码率定义：
二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，
它在数值上近似等于： Pe = Ne/N
其中，N为传输的二进制比特总数；
Ne为被传错的比特数。
对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码 率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求；
差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输 系统时，只有被测量的传输二进制比特数越大，才 会越接近于真正的误码率值。
CHENLI
4.1.2 差错产生的原因和差错类型
传输差错 — 通过通信信道后接收的数据与发送数据 不一致的现象;
差错控制 — 检查是否出现差错以及如何纠正差错； 通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声； 热噪声：由电子热运动引起，是随机差错； 冲击噪声：由外界电磁干扰引起，是突发差错； 引起突发差错的位长称为突发长度； 在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突发
CHENLI
4.1 差错产生与差错控制方法
4.1.1 为什么要设计数据链路层
在原始物理传输线路上传输数据信号是有差错的；
设计数据链路层的主要目的： 将有差错的物理线路改进成无差错的数据链路； 方法 — 差错检测 差错控制 流量控制
作用：改善数据传输质量，向网络层提供高质量的服务。
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目前应用最广的检错码编码方法之一 2021/3/7
CHENLI
4.1.5 循环冗余编码工作原理
Biblioteka Baidu发送方
接收方
发送数据 f(x) 生成多项式 G(x)
f(x) . x k
R(x)
=Q(x)+
G(x)
G(x)
实际发送: f(x)
. x k +R(x)
数据字段
f(x) . x k
校验字段 R(x)
发送
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发送数据 f '(x) 生成多项式 G(x)
f'(x) . x k
=Q(x)+ G(x)
R'(x) G(x)
R'(x)=R(x) R'(x)=R(x)
接收正确 接收出错
CHENLI
举例： 生成余数
G(x)
1 0 0 0 0 Q1(x)
1 1 0 0 11 1 0 0 1 1 0 0f(0x.)0xk
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CHENLI
常用的检错码
奇偶校验码 增加冗余位来使得码字中“1”的个数保持奇或偶 数； 能检测出奇数位的错，但检测不出偶数位的错 对于突发错误来说，奇数位错与偶数位错的概率接 近于相等，因而对差错的漏检率接近于1 / 2 。
循环冗余编码CRC
又称为多项式码，这是因为任何一个由二进制数位 串组成的代码都可以和一个只含有0和1两个系数的 多项式建立一一对应的关系。
11001 10000 11001
1 0 0 1 R(x)
110011
1001
发送 校验
发送数据 比特序列
CRC校验码 比特序列
带CRC校验码的 发送数据比特序列
11001
100001
1100111001 11001
11001 11001
0
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CHENLI
CRC正确性的证明
发送序列T(x) = f(x)*xk + R(x) 因为 ：f(x)*xk = G（x） * Q（x） + R(x) 所以： T(x) = G（x） * Q（x） + R(x) + R(x) 又 CRC校验码生成采用的是二进制模二算法，即异
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CHENLI
4.1.4 检错码与纠错码
纠错码： 每个传输的分组带上足够的冗余信息； 接收端能发现并自动纠正传输差错。 需要冗余信息太多，不实用。
检错码: 分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息； 接收端能发现出错，但不能确定哪一比特是错的，并且 自己不能纠正传输差错。 配合确认-重传机制，实用。
第4章 数据链路层
本章学习要求：
了解：数据传输过程中差错产生的原因与性质。 掌握：误码率的定义与差错控制方法。 掌握：数据链路层的基本概念。 了解：面向字符型数据链路层协议实例—BSC。 掌握：面向比特型数据链路层协议实例— HDLC。 掌握：Internet中的数据链路层协议。
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16 位的所有的突发差错，并能以1-（1/2）16-1=99.997 ％的概率检查出长度为17位的突发错，漏检概率为 0.003%；
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4.1.6 差错控制机制
反馈重发机制
发送端
接收端
信源
校验码 编码器
或操作，有 R(x) + R(x) = 0 所以： T(x) = G（x） * Q（x） 所以：若T(x) / G（x） = 0，则校验成功
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标准CRC生成多项式G（x）
CRC-12
G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1
CRC-16
G（x）= x16+x15+x2+1
差错共同构成的。
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传输差错 产生过程
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传输数据 数据信号波形
信源
通信信道
信宿
数据
噪声
数据+噪声
(a)
010110011001010
噪声
数据信号 与噪声信号 叠加后的波形
采样时间
接收数据 原始数据
010110111001000
010110011001010 出错的位
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CRC-CCITT G（x）= x16+x12+x5+1
CRC-32
G（x）=
x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10
+x8+x7+x5+x4 + x2+x+1
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CRC校验码的检错能力
CRC校验码能检查出全部单个错； CRC校验码能检查出全部离散的二位错； CRC校验码能检查出全部奇数个错； CRC校验码能检查出全部长度小于或等于K位的突发错； CRC校验码能以[1-（1/2）K-1]的概率检查出长度为
CHENLI
4.1.1 为什么要设计数据链路层
比喻：在大厅中，很多人在谈话 物理层:让对方能听到声音；
多路复用：
FDM：两个两个聚在一起，互不干扰 TDM：轮流发言 CDM：使用不同的语言，同时发言
数据链路层：让对方听到的声音能组成句子；并 知道你谈话的对象和使用的语言、习惯等
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(b)
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4.1.3 误码率的定义
误码率定义：
二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，
它在数值上近似等于： Pe = Ne/N
其中，N为传输的二进制比特总数；
Ne为被传错的比特数。
对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码 率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求；
差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输 系统时，只有被测量的传输二进制比特数越大，才 会越接近于真正的误码率值。
CHENLI
4.1.2 差错产生的原因和差错类型
传输差错 — 通过通信信道后接收的数据与发送数据 不一致的现象;
差错控制 — 检查是否出现差错以及如何纠正差错； 通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声； 热噪声：由电子热运动引起，是随机差错； 冲击噪声：由外界电磁干扰引起，是突发差错； 引起突发差错的位长称为突发长度； 在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突发
CHENLI
4.1 差错产生与差错控制方法
4.1.1 为什么要设计数据链路层
在原始物理传输线路上传输数据信号是有差错的；
设计数据链路层的主要目的： 将有差错的物理线路改进成无差错的数据链路； 方法 — 差错检测 差错控制 流量控制
作用：改善数据传输质量，向网络层提供高质量的服务。
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目前应用最广的检错码编码方法之一 2021/3/7
CHENLI
4.1.5 循环冗余编码工作原理
Biblioteka Baidu发送方
接收方
发送数据 f(x) 生成多项式 G(x)
f(x) . x k
R(x)
=Q(x)+
G(x)
G(x)
实际发送: f(x)
. x k +R(x)
数据字段
f(x) . x k
校验字段 R(x)
发送
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发送数据 f '(x) 生成多项式 G(x)
f'(x) . x k
=Q(x)+ G(x)
R'(x) G(x)
R'(x)=R(x) R'(x)=R(x)
接收正确 接收出错
CHENLI
举例： 生成余数
G(x)
1 0 0 0 0 Q1(x)
1 1 0 0 11 1 0 0 1 1 0 0f(0x.)0xk
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CHENLI
常用的检错码
奇偶校验码 增加冗余位来使得码字中“1”的个数保持奇或偶 数； 能检测出奇数位的错，但检测不出偶数位的错 对于突发错误来说，奇数位错与偶数位错的概率接 近于相等，因而对差错的漏检率接近于1 / 2 。
循环冗余编码CRC
又称为多项式码，这是因为任何一个由二进制数位 串组成的代码都可以和一个只含有0和1两个系数的 多项式建立一一对应的关系。
11001 10000 11001
1 0 0 1 R(x)
110011
1001
发送 校验
发送数据 比特序列
CRC校验码 比特序列
带CRC校验码的 发送数据比特序列
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1100111001 11001
11001 11001
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CRC正确性的证明
发送序列T(x) = f(x)*xk + R(x) 因为 ：f(x)*xk = G（x） * Q（x） + R(x) 所以： T(x) = G（x） * Q（x） + R(x) + R(x) 又 CRC校验码生成采用的是二进制模二算法，即异
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CHENLI
4.1.4 检错码与纠错码
纠错码： 每个传输的分组带上足够的冗余信息； 接收端能发现并自动纠正传输差错。 需要冗余信息太多，不实用。
检错码: 分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息； 接收端能发现出错，但不能确定哪一比特是错的，并且 自己不能纠正传输差错。 配合确认-重传机制，实用。
第4章 数据链路层
本章学习要求：
了解：数据传输过程中差错产生的原因与性质。 掌握：误码率的定义与差错控制方法。 掌握：数据链路层的基本概念。 了解：面向字符型数据链路层协议实例—BSC。 掌握：面向比特型数据链路层协议实例— HDLC。 掌握：Internet中的数据链路层协议。
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