4章数据链路层ok-发给学生

4章数据链路层ok-发给学生第一页，共45页。本章知识点结构《计算机网络》第4章数据链路层22第二页，共45页。4.1差错产生与差错控制方法

【思考】1.为什么要设计数据链路层?2.差错是什么？差错为什么会产生？它能否避免吗？若不能，需怎样减少差错呢？3.循环冗余编码如何实现检错呢？4.哪一参数能衡量数据传输系统正常工作状态下传输的可靠性？第三页，共45页。

1、为什么要设计数据链路层？

原始物理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：有差错的物理线路——无差错的数据链路；方法：差错检测差错控制流量控制数据链路层有改善数据传输质量的责任第四页，共45页。2、什么是差错？差错为什么会产生？

它能避免吗？若不能，需怎样减少？差错：接收的数据与发送数据不一致的现象，又称为传输差错。第五页，共45页。差错由通信信道中的噪声引起的。第六页，共45页。噪声通信信道的噪声分为两类：热噪声：时刻存在，噪声幅度较小随机差错/随机错冲击噪声：噪声幅度较大，引起差错的主要因素突发差错/突发错传输差错=随机差错+突发差错差错能避免吗？如何减少差错：差错控制方法第七页，共45页。差错控制方法1：纠错码

在每个传输单元加上足够多的冗余信息，以便使接收端能发现并自动纠正传输差错。纠错码实现困难，一般通信场合不宜采用。第八页，共45页。差错控制方法2：检错码为每个传输单元加上一定的冗余信息，以使接收端发现差错，但不能确定哪一比特出错，并且自己不能纠正传输差错。检错码容易实现，编解码速度快，广泛使用。检错能力差，只适用于通信要求较低的环境检错能力强，容易实现，应用很广纠错：重传确认机制常用的检错码：奇偶校验法、循环冗余编码第九页，共45页。3.循环冗余编码如何实现检错呢？（1）CRC的基本工作原理发送端将发送数据比特序列当作一个数据多项式f(x)，用双方预先约定的生成多项式G(X)去除，求得一个余数多项式R(X)，将余数多项式加到数据多项式之后，一起发送到接收端；【思考】采用循环冗余编码，发送端在发送的比特序列中加上哪些冗余信息？第十页，共45页。第十一页，共45页。（1）CRC的基本工作原理接收端用同样的生成多项式G(X)去除接收到的数据多项式f’(x)，得到余数多项式R’(X)。R’(X)

=R(X)：传输无差错R’(X)

≠R(X)：传输有差错第十二页，共45页。问题1：生成多项式G(X)CRC-12：G(X)=x12+x11+x3+x2+x+1G(X)用二进制表示，CRC-12的G(X)=？G(X)=1*x12+1*x11+0*x10+0*x9+0*x8++0*x7+0*x6+0*x5+0*x4+1*x3+1*x2+1*x+1*x0CRC-12的G(X)的二进制表示：11（13位）生成多项式比特序列的位数与最高次幂的关系【思考1】G(X)=x3+x+1，G(X)的比特序列？【思考2】生成多项式的比特序列为11001，公式=？第十三页，共45页。【CRC解题思路】S1:根据G(X)的已知条件，算出G(X)的未知条件；S2:计算f(X)*xk/G(X)的余数R(X)

求得：实际发送的比特序列f(X)+R(X)S3:f’(x)/G(X)的余数R’(X)S4:比较：R(X)、R’(X)的关系发送数据的比特序列110011，生成多项式的比特序列为11001，接收端收到的比特序列1100111010。请问传输过程中有差错吗？第十四页，共45页。【CRC举例】1.如果发送的数据为，生成多项式G(X)=x5+x4+x+1，请写出发送的比特序列，并画出曼彻斯特编码波形图。2.P133计算题2第十五页，共45页。【思考】

在实际应用的网络通信系统中，CRC校验功能是通过什么实现的？CRC的功能通过硬件或软件实现超大规模的集成电路芯片能实现CRC校验功能第十六页，共45页。4.哪一参数能衡量数据传输系统正常工作状态下传输的可靠性？误码率二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，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。第十七页，共45页。【注意的问题】1.误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数；2.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；3.对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制比特，要折合成二进制比特来计算；第十八页，共45页。【思考】

4.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。如果我们在测试一个实际远程通信系统时，一次连续检测了5000B的数据未发现错误，那我们能不能说明这个系统的误码率为0吗？第十九页，共45页。4.2数据链路层的基本概念

4.2.1物理线路（链路）与数据链路数据链路=物理线路+软件、硬件（实现数据正确传输的协议规程）第二十页，共45页。4.2.2数据链路层向网络层提供的服务类型面向连接确认服务：主要用于广域网的通信子网

（acknowledgedconnection-orientedservice）；无连接确认服务：主要用于不可靠信道，无线通信（unacknowladgedconnectionlessservice）；无连接不确认服务：主要用于局域网（unacknowledgedunconnectionlessservice）第二十一页，共45页。4.2.3数据链路层的主要功能链路管理帧同步流量控制差错控制透明传输寻址

第二十二页，共45页。4.3面向比特型数据链路层协议

——HDLC协议一、数据链路的配置方式和数据传送方式【思考】1.HDLC数据链路有哪几种配置方式？2.每种配置方式的数据是如何传送的？第二十三页，共45页。第二十四页，共45页。二、HDLC帧结构——标志字段F标志字段F：作为帧的开始、结束的标记标志字段F为特定的“01111110”比特序列。HDLC协议采用什么方法实现帧“透明传输”？“0比特插入/删除方法”第二十五页，共45页。“0比特插入/删除方法”26第二十六页，共45页。二、HDLC帧结构——地址字段A地址字段长度？最多可以标识多少个地址，为什么？地址字段填充的是目的地址还是源地址信息？地址字段是如何填充的？非平衡配置方式：填入从站；平衡配置方式：填入应答站；地址字段若全是1，表示该地址是什么类型的地址？其含义是什么？第二十七页，共45页。二、HDLC帧结构——控制字段C28第二十八页，共45页。二、HDLC帧结构——信息帧（I帧）1.N(S):发送序号,当前发送的信息帧的序号；2.N(R)：接收序号，该站已正确接收序号为N(R)

-1帧及以前各帧，通知发送端再发送序号为N(R)的帧；3.N(R)具有捎带确认的意思;

P/F：探询/终止位；

P/F=0（无意义）（1）NRM，只有主站向从站发出“探询”后，从站向主站发送信息帧时，主站置P=1；（2）从站在接收到信息帧中检查出P=1后，从站向主站发送信息帧，若信息的最后一帧置F=1；29第二十九页，共45页。二、HDLC帧结构——信息帧（I帧）功能：1.发送用户信息；2.通过发送序号、接收序号完成捎带接收确认的功能；30第三十页，共45页。二、HDLC帧结构——控制字段C31第三十一页，共45页。4种监控帧b2b3帧名功

能00RR确认序号为N（R）－1及其以前的各帧已经正确接收10RNR确认序号为N（R）－1及其以前的各帧已经正确接收，暂停接收下一帧01REJ确认序号为N（R）－1及其以前的各帧已经正确接收，N（R）以后的各帧接收出错11SRE确认序号为N（R）－1及其以前的各帧已经正确接收，序号为N（R）的帧接收出错【功能】协调和控制帧的传输过程，保证帧可靠传输【说明】所有的监控帧不包含传输的数据信息32第三十二页，共45页。二、HDLC帧结构——控制字段C无编号帧的功能：实现数据链路控制功能33第三十三页，共45页。二、HDLC帧结构——信息字段I信息字段的比特序列是否可以是任意组合？信息字段：任意比特序列组合信息字段仅出现在哪种类型的数据帧中？信息字段的数据实际上是OSI模型中哪层的什么数据？信息字段仅出现在信息帧和无编号帧中；它是网络层的分组数据第三十四页，共45页。二、HDLC帧结构——校验字段FCS校验字段的长度？HDLC采用哪种检错方式？HDLC检错的范围是哪几个字段？第三十五页，共45页。二、HDLC帧结构——【小结】帧同步寻址监控帧：差错、流量控制无编号帧：链路控制信息帧：传输数据

CRC校验差错校验透明传输（0插入/删除）帧同步第三十六页，共45页。三、

数据

链路

层与

物理

层的

关系37第三十七页，共45页。4.4数据链路层滑动窗口协议与

帧传输效率分析4.4.1数据链路层滑动窗口协议的分类拉回重传协议(GBR)38第三十八页，共45页。4.4.2单帧停止等待（反馈重发纠错）协议单帧停止等待协议的工作原理图第三十九页，共45页。单帧停止等待协议效率的分析传播延时一定时：发送的数据帧长度越长，传输效率越高；发送的数据帧长度越短，传输效率越低；40第四十页，共45页。4.4.3

多帧连续发送协议【分析】1.两种方式传输效率2.两者共性【从流量控制的角度分析】1.发送端连续发送的数据帧的数量有限？2.若有限，它应受到哪些因素的影响呢？41第四十一页，共45页。滑动窗口控制机制的基本工作原理滑动窗口机制通过协调发送窗口、接收窗口大小来实现流量控制的一种方法①②④③【思考】哪个窗口控制哪个窗口？流量控制算法的思路：通过接收窗口大小控制发送窗口大小，进而控制了发送端发送的数据流量。42第四十二页，共45页。4.5点-点协议PPP协议Point-to-PointProtocolHDLCPPP【应用环境】广泛应用于广域网中的R-R的连接，以及家庭用户接入Internet之中，成为点-点线路中应用最多的数据链路层协议。第四十三页，共45页。PPP协议的主要特点在物理层只支持点-