第5章数据链路层c

1、计算机网络基础计算机网络基础第第5 5章章 数据链路层数据链路层第第4章章 数据链路层数据链路层25.7 广域网5.7.1 5.7.1 广域网的基本概念广域网的基本概念 广域网（广域网（WANWAN）通常指覆盖范围很广的长距离网络。）通常指覆盖范围很广的长距离网络。 广域网一般最多包括广域网一般最多包括OSIOSI参考模型的参考模型的下三层下三层，网络层提供，网络层提供的服务有虚电路和数据报服务，数据链路层协议有的服务有虚电路和数据报服务，数据链路层协议有PPPPPP、HDLCHDLC和帧中继等，和帧中继等，PPPPPP协议占有绝对优势。协议占有绝对优势。第第4章章 数据链路层数据链路层3数据

2、链路层协议基本可以分为两类：数据链路层协议基本可以分为两类： 面向字符型面向字符型和和面向比特型面向比特型 面向字符型协议（面向字符型协议（BSCBSC二进制同步通信）二进制同步通信） 以字符为控制传输信息的基本单元以字符为控制传输信息的基本单元 利用已定义好的一种标准字编码（如利用已定义好的一种标准字编码（如ASIICASIIC码）的一码）的一个子集来执行通信控制功能。个子集来执行通信控制功能。 ASIIC码作为控制字符 SOH（start of heading） 报头开始 STX（start of text） 正文开始 ETX（end of text） 正文结束 EOT（end of tr

3、ansmission） 传输结束 ENQ（enquire） 询问对方 ACK（acknowledge） 肯定应答 NAK（negative acknowledge）否定应答 DLE（data link escape） 转义字符 SYN（synchrous） 同步字符 ETB（end of transmission block） 正文信息组结束第第4章章 数据链路层数据链路层4第第4章章 数据链路层数据链路层5面向字符型BSC协议的数据报文格式：第第4章章 数据链路层数据链路层65.7.2 面向比特型HDLC1 HDLC产生的背景产生的背景面向字符型数据链路层协议的缺点面向字符型数据链路层协议的

4、缺点： 控制报文与数据格式不一致；控制报文与数据格式不一致； 采用停止等待方法，效率低；采用停止等待方法，效率低； 只对数据部分进行差错控制；只对数据部分进行差错控制； 需要设定新控制字符，因此功能扩展困难。需要设定新控制字符，因此功能扩展困难。面向比特型协议的设计目标面向比特型协议的设计目标： 以比特作为传输控制信息的基本单元；以比特作为传输控制信息的基本单元； 数据帧与控制帧格式相同；数据帧与控制帧格式相同； 传输透明性好；传输透明性好； 连续发送，传输效率高。连续发送，传输效率高。第第4章章 数据链路层数据链路层7数据链路的配置和数据传送方式数据链路的配置和数据传送方式数据链路的配置数据

5、链路的配置 非平衡配置非平衡配置 平衡配置平衡配置非平衡配置中的主站与从站非平衡配置中的主站与从站 主站：控制数据链路的工作过程。主站发出命令主站：控制数据链路的工作过程。主站发出命令 从站：接受命令，发出响应，配合主站工作从站：接受命令，发出响应，配合主站工作非平衡配置中的结构特点非平衡配置中的结构特点 点点- -点方式点方式 多点方式多点方式第第4章章 数据链路层数据链路层8数据链路的非平衡配置方式第第4章章 数据链路层数据链路层9非平衡配置方式下数据传送方式非平衡配置方式下数据传送方式正常响应模式（正常响应模式（normal response mode，NRM） 主站可以随时向从站传输数

6、据帧；主站可以随时向从站传输数据帧； 从站只有在主站向它发送命令帧进行探询（从站只有在主站向它发送命令帧进行探询（poll），），从站从站响应后才可以向主站发送数据帧。响应后才可以向主站发送数据帧。 异步响应模式（异步响应模式（asynchronous response mode，ARM） 主站和从站可以随时相互传输数据帧；主站和从站可以随时相互传输数据帧； 从站可以不需要等待主站发出探询就可以发送数据；从站可以不需要等待主站发出探询就可以发送数据； 主站负责数据链路的初始化、链路的建立、释放与差错恢主站负责数据链路的初始化、链路的建立、释放与差错恢复等功能。复等功能。第第4章章 数据链路层数

7、据链路层10平衡配置方式 链路两端的两个站都是复合站（链路两端的两个站都是复合站（combined station）；）； 复合站同时具有主站与从站的功能；复合站同时具有主站与从站的功能； 每个复合站都可以发出命令与响应；每个复合站都可以发出命令与响应；平衡配置结构中只有异步平衡模式（平衡配置结构中只有异步平衡模式（asynchronous balanced mode，ABM）；）； 异步平衡模式的每个复合站都可以平等地发起数据传输，异步平衡模式的每个复合站都可以平等地发起数据传输，而不需要得到对方复合站的许可。而不需要得到对方复合站的许可。第第4章章 数据链路层数据链路层11数据链路的平衡配

8、置方式第第4章章 数据链路层数据链路层12HDLC的帧结构 F（flag） ：固定格式固定格式 01111110 作用作用 帧同步帧同步 传输数据的透明性（传输数据的透明性（零零比特插入与删除）比特插入与删除） A（address） ：地址地址 C（control） ：帧的类型、帧的编号、命令与控制信息帧的类型、帧的编号、命令与控制信息 I（information） ：网络层数据网络层数据 CRC（checksum） ：校验校验A、C、I字段的数据字段的数据 G(X)= X16+X12+X5+1标志字段F(8位)地址字段A(8/16位)控制字段C(8/16位)信息字段I(长度可变)帧校验字段F

9、CS(16/32位)标志字段F(8位)第第4章章 数据链路层数据链路层13零比特的填充与删除 数据中某一段比特组合恰好出现和 F 字段一样的情况0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0会被误认为是 F 字段发送端在 5 个连 1 之后填入 0 比特再发送出去填入 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0在接收端将 5 个连 1 之后的 0 比特删除，恢复原样在此位置删除填入的 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0第第4章章 数据链路层数据链路层14帧类型及控制字段的意义第第4章章 数据链路

10、层数据链路层15帧类型帧类型 I帧帧 ： N（S） 发送发送帧的顺序号帧的顺序号 N（R） 接收帧的顺序号接收帧的顺序号 P/F= Poll / Final， P=1 询问，询问，F=1 响应响应 P与与F成对出现成对出现 S帧帧 ：监控功能位：监控功能位 S = 00，RR（receive ready） S = 01，RNR（receive not ready） S = 10，RJE（reject） S = 11，SREJ（select reject） U帧帧 ：用于实现数据链路控制功能用于实现数据链路控制功能第第4章章 数据链路层数据链路层16U帧的格式与链路控制功能第第4章章 数据链路层

11、数据链路层17 简化的信息帧结构的表示方法I， N(S)=3， N(R)=4， P=14.4.4 数据链路层的工作过程一个信息帧的表示第第4章章 数据链路层数据链路层18 无编号帧的表示方法无编号帧的表示方法 SNRM帧与UA帧结构的表示方法 U ， SNRM ， P=1U ， UA ， F=1置异步响应模式：置异步响应模式：无编号确认：无编号确认：01111110A11001001FCS0111111001111110A11001110FCS01111110置异步响应模式：置异步响应模式：无编号确认：无编号确认：正常正常正常正常第第4章章 数据链路层数据链路层19正常响应模式数据链路工作第第

12、4章章 数据链路层数据链路层20讨论：数据链路层与物理层的关系第第4章章 数据链路层数据链路层215.7.3 Internet中的数据链路层 Internet中主要的数据链路层协议中主要的数据链路层协议 SLIP （Serial Line IP） 串行线路的串行线路的Internet数据链路层协议数据链路层协议 PPP （ Point-to-Point Protocol） 点点-点协议点协议 SLIP与与PPP用于串行通信的拨号线路上，是目前家庭用于串行通信的拨号线路上，是目前家庭计算机或公司用户通过计算机或公司用户通过ISP拨号接入拨号接入Internet的主要协的主要协议。议。 第第4章章

13、 数据链路层数据链路层22PPP 协议 PPP协议有三个功能 封装机制 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol) 用于建立、配置、测试数据链路连接 网络控制协议NCP (Network Control Protocol) 用于建立和配置不同的网络层协议PPP协议的帧结构 为了通过点对点的PPP链路进行通信，每个端结点首先要发送LCP（链路控制协议）数据帧，以配置和测试PPP数据链路； 当PPP链路建立起来后，每个端结点发送NCP（网络控制协议）数据帧，以选择和配置网络协议。 当网络层协议配置好后，网络层的数据包就可以通过PPP数据帧传输。第第4章章 数据链路层数据链

14、路层23第第4章章 数据链路层数据链路层24用户拨号入网的示意图 路由器调制解调器调制解调器因特网服务提供者(ISP)用户家庭拨号电话线 使用 TCP/IP 的 PPP 连接使用 TCP/IP 的 客户进程路由选择 进程至因特网PC 机第第4章章 数据链路层数据链路层25PPP 协议的帧格式PPP 有一个 2 个字节的协议字段。 当协议字段为 0 x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。 若为 0 xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据(LCP)。 若为 0 x8021，则表示这是网络控制数据(NCP)。 IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发

15、送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部第第4章章 数据链路层数据链路层26PPP信息帧格式 标志（标志（flag）：）：01111110 地址地址（address）：值为值为“FF”（11111111），），表示网中所有的表示网中所有的站都接收该帧站都接收该帧 控制控制（control）：值为值为“03”（00000011） 协议（协议（protocol）：）：长度为长度为2字节，它标识出网络层协议数据域字节，它标识出网络层协议数据域的类型。常用的网络层协议的类型主要有：的类型。常用的网络层协议的类型主要有： 0021HTCP/IP数据字段：长度可变数据字段：长度可变第第4章章 数据链路层数据链路层27链路控制帧（LCP）与网络控制帧（NCP） 链路控制帧（LCP） 网络控制帧（NCP）5.7.4 ATM网络基本原理网络基本原理 异步传输模式（ATM）的目标是设计一种单一的能够适合于传输实时音频与视频以及文本、电子邮件和图像文件的网络技术。异步传输模式ATM是建立在电路交换和分组交换基础上的一种面向连接的快速分组交换技术，它是一种转换模式（即传输方式），在这一模式中信息被组织成信元（Cell）。由于每一个用户发送的ATM信元在每一时分复用帧中的相对位置并不是固定不变的，从这个意义上说，这种传输是异步的。5.7.4 ATM网络基本原理