NET08第5章 数据链路层b

第5章

数据链路层第4章数据链路层2本章学习要求：理解：数据传输过程中差错产生的原因与性质。掌握：差错控制方法掌握：数据链路层的基本概念掌握：典型的面向比特型数据链路层协议HDLC掌握：典型的Internet中的数据链路层协议PPP掌握：帧结构掌握：以太网、高速局域网、交换局域网与虚拟局域网的基本工作原理在两台主机通过互联网通信时，从源主机H1开始，经过一系列路由器（R1、R2、R3），到目的主机H2结束。从协议的层次看，主机H1和H2有完整的协议层次，路由器的协议栈只有下面三层。数据进入路由器后先从物理层上到网络层，在网络层的转发表中找到下一条的地址后，再下到物理层转发数据。只考虑数据在数据链路层流动当主机H1向H2发送数据时，我们可以想象数据是在数据链路层从左向右水平传送。即通过这样的四段链路：H1链路层→R1链路层、R1链路层→R2链路层、R2链路层→R3链路层和R3链路层→H2链路层。第4章数据链路层55.1

数据链路层功能5.1.1物理线路与数据链路链路数据链路第4章数据链路层6数据链路层基本概念

1、链路(link)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。即：一条链路只是一条通路的一个组成部分。2、数据链路(datalink)数据链路是一条物理线路，加上必要的数据传输规程或协议来控制数据的传输。数据链路==一条物理线路+数据传输规程或协议。数据传输规程或协议通常是使用适配器（即网卡）来实现。适配器通常都包括数据链路层和物理层两层的功能。

第4章数据链路层75.1.2数据链路层功能组帧一个帧由数据字段和首部字段组成。接收方应当能从收到的bit流中准确区分出一帧的开始和结束在什么地方，即帧同步。

差错控制前向纠错（收方收到自动纠错）差错检测（收到检测错误帧即丢弃）第4章数据链路层85.1.2数据链路层功能（续）流量控制及时控制发方发送的数据速率，保证收方能及时接收的功能。--流量控制可靠传输确认和重传介质访问控制定义帧在链路上传输的规则。介质访问控制协议用来协调多个节点的帧传输。5.2组帧1.字节计数法2.使用字符填充的首尾定界符法3.使用比特填充的首尾定界符法4.违法编码法以一组特定的比特模式(如01111110)来标志一帧的起始与终止。为了不使信息位中出现的与该特定模式相似的比特串被误判为帧的首尾标志，可以采用零比特填充的方法。3.使用比特填充的首尾定界符法第4章数据链路层11零比特填充法目的使一帧中两个Flag字段之间不会出现6个连续1。在发送端，当一串比特流数据中有5个连续1时，就立即填入一个0。在接收帧时，先找到F字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现5个连续1时，就将其后的一个0删除，以还原成原来的比特流。第4章数据链路层12零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01001111110001010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010011111010001010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010011111010001010第4章数据链路层13零比特插入/删除工作过程第4章数据链路层145.3差错控制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—

差错控制

作用：改善数据传输质量，向网络层提供高质量的服务。第4章数据链路层15差错产生的原因和差错类型

通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声；由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错；冲击噪声引起的差错是突发差错，或突发错；在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突发差错共同构成的。差错控制—检查是否出现差错以及如何纠正差错；第4章数据链路层16传输差错

产生过程处理差错的两种基本策略纠错码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。检错码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，但不能判断哪里有错。第4章数据链路层18差错检测编码（检错码）★循环冗余校验码(CyclicRedundancyCheck)循环冗余校验（cyclicredundancycheck，CRC）是一种能力相当强的检错码，并且实现编码和检码的电路比较简单。5.3.1检错码——CRC 一种较为方便的方法是用多项式来表示循环冗余检验过程。方法是将待传输的数据位串看成系数为0或1的多项式f(x)。如位串10011可表示为f(x)=x4+x+1。

在发送端要发送的k比特的数据M，发送结点要把数据M发送给接收结点。发送方和接收方首先要协商一个n+1比特生成码P，称为生成多项式P(X)。5.3.1检错编码冗余码R计算方法（已知n+1位的生成码P）1.在k位数据M后面添加n个0。2.将得到的（k+n）位的数除以n+1位除数P，得出的商是Q余数是R（R是n位，比P少一位）。◆发送方：对于一个给定的数据M，发送方要选择n位的附加比特R即冗余码（冗余码常称为帧检验序列FCS），附加M后面，使得产生的k+n比特的数据一起发送到接收端。5.3.1检错编码◆接收端：将接收到得k+n位比特除以生成码P。如果余数为0，则认为正确而被收下得到信息码；如果余数为非0，则接收方认为发生错误，就丢弃该帧，请求对方重发。例1取生成多项式h（X）＝X4+X+1，假设欲发送的一段信息101100110，问在线路上传输的码字是？解：由h(X)＝X4+X+1得生成码为：10011，n为4。在101100110后面添加n（此时n=4）个0，得到1011001100000

。用1011001100000去除10011，得到余数为1000（保持n位，若不够前面用0补上）把余数1000添加到要发送的数据101100110的后面，就是实际要传送的码字，为：1011001101000

101011000100111011001100000100111010110011110101001110010100111000例2仍取h(x)=X4+X+1，如果接收端收到的码字为1001011110010，问传输过程中有无出错?

100011101100111001011110010100111111110011110001001110110100111011010011101例3.已知：接收码字:1100111001，生成多项式:h(X)=X4+X3+1(n=4)

求：码字的正确性。若正确，则指出冗余码和信息码。

100001

110011100111001

11001

，

11001

11001

0解：1)生成码为11001，用接收到的码字除以生成码，余数为0，所以码字正确。

2)因n=4，所以冗余码是：1001，信息码是:110011

CRC-12 =x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16 =x16+x15+x2+1CRC-CCITT =x16+x12+x5+1CRC-32 =x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1四个多项式已成为国际标准应当注意这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。第4