第6章数据链路层原理及应用精解.PDF

第 6 章 数据链路层原理及应用精解 数据链路层位于 OSI 参考模型的第 2 层，负责在相邻的节点之间传送一组位信息。本章 详细介绍数据链路层的原理、协议以及相关应用。 6.1 数据链路层的主要功能简介 数据链路层位于 OSI 参考模型的第 2 层，负责在相邻的节点之间传送一组位信息。本章 详细介绍数据链路层的原理、协议以及相关应用。 数据链路层负责在相邻的节点之间传送一组位信息。通常，这些位组被称为帧或包。网 络层将数据单元传送给数据链路层。在这个阶段，数据链路层为其添加报头和尾部信息，接 下来它就是要传送给物理层的数据单元。报头包括地址和其他控制信息。这一级的地址指的 是网络中接收帧的相邻节点的物理地址。因此，这些地址随着帧在从源节点到目的地节点的 路由上经过不同的节点而发生变化。终端节点的地址，也就是源节点和目的地节点的地址已 经是网络层传送到数据链路层的数据单位的组成部分。所以，它们并不是在数据链路层添加 或删除的报头和报尾的内容。因而，它们并不随包在源和目的地之间的不同节点上移动而变 化。数据链路层还要进行流量控制。它会根据 CPU 的处理速度、传输速度、缓冲区大小以及 拥塞情况确定是否可以将帧/包发送给相邻的节点，如果可以发送，以什么样的速度发送帧/ 包。当然，一定要确认介质空闲才可以传送帧/包。 如果连接是多点连接（也就是传输介质是共享的），那么就要解决谁在什么时间可以发送 多大数据量的问题。这是局域网环境中常出现的典型问题，通常由媒介存取控制（Media Access Control，MAC）协议解决。因此，在局域网中，数据链路层被分为两个子层。其中，LLC 执 行常用的数据链路层功能，如错误控制和流量控制等。 概而言之，数据链路层具有以下功能。 ? 寻址：添加包含相邻节点物理地址的报头和报尾，并在成功传送消息后将其删除。 ? 流量控制：通过调整发送的数据量，来避免在接收方的缓冲区中写入过多的内容。 ? 媒介存取控制：在局域网中，它可以决定由谁在什么时间发送多大的数据量。 ? 同步：报头包含指明帧到达接收方的时间的位。它还包括时序同步位，为了正确认出 该位，它必须知道位的发送时间间隔。报尾除了包含错误控制位，还标识帧结束。 ? 差错控制：它会进行循环冗余码（CRC）校验，以确保帧的正确性。如果出现帧错误， 它就要求重新传输该帧。这里包含了多种方案（积极应答、消极应答、回退 n 步、滑 动窗口等）。 ? 节点之间的传送：它最终负责整个帧/包可以无错地传送到下一个相邻的节点（节点之 间的传送）。 第 6 章 数据链路层原理及应用精解 ? 61 ? 6.2 数据链路层的成帧功能 帧是一系列标准化的数据位，是网络通信的基本单元。它的一般格式为一个标题和一个 数据有效荷载区。尽管数据区是可变的，帧的大小则通常是固定的。大多数数据链路网络使 用大小可变的帧，这种帧有优点（更有效地使用网络）也有缺点（不可预测的信息流以及不 能提供高质量的服务）。 成帧技术是一种用来在一个比特流内分配或标记信道的技术，为电信提供选择基本的时 隙结构和管理方式、错误隔离和分段传输协议的手段。两个计算机或设备之间的点到点的连 接中包括一根电线，在这根电线中数据作为位流传输。但是，这些位必须被分成可辨别的信 息块。分帧是数据链路层的功能。它使发送器接收器传输一组有含义的位。以太网、令牌环 网、帧中继以及其他数据链路层技术都有它们自己的帧结构。帧具有包含错误检查代码之类 的信息的标题。 共有三种不同类型的分帧，每个分帧都为发送器提供一种方法以告诉接收器 数据块开始和结束的位置。 6.2.1 面向字节的成帧 面向字节分帧的计算机数据通常是以字母、数字、字符存储的，这种字符是用 8bit 组合 （1Byte）编码的。这种分帧类型使字节各不相同。在终端/