第三章数据链路层协议及差错控制.pptVIP

计算机网络与INTERNET原理及技术;第一讲：计算机网络概述;第三讲：数据链路层协议及差错控制技术;1、数据链路层概述 数据链路层位于物理层和网络层之间，物理层屏蔽了底层物理设备、传输介质以及通信技术的差异，向数据链路层提供数据传输服务。数据链路层将原始的、有差错的物理线路改造成逻辑上无差错的数据链路，向网络层提供无差错的数据服务。其提供的主要功能包括：差错控制、流量控制、帧的封装同步、透明传输、链路管理以及MAC寻址等。 数据链路层使用的通信信道有两种： 点到点信道和广播信道。点到点信道是收发双方一对一的通信方式。 广播信道则采用广播方式进行信息传递，需要专门协议来管理信道使用。 本章主要介绍比较简单的点到点信道数据链路层的问题。;1、数据链路层概述 ;1、数据链路层概述 ;2、数据链路层的功能 帧同步：数据链路层传输的数据格式为帧，在发送端进行封装成帧的时候，为了保证接收端能够同步接收数据，需要设置帧的起始定界符和结束定界符。。 差错控制：采用奇偶校验、循环冗余码、校验和等进行差错检测；采用自动请求重传ARQ机制进行差错控制。 流量控制：流量控制一般采用滑动窗口机制防止数据溢出。 链路管理： 数据链路层的链路管理功能主要有链路的建立、维持和释放 透明传输：对于传输的数据内容、格式及编码没有限制、不负责信息结构意义的解释。;2、数据链路层的功能 MAC寻址：不同于IP寻址，寻找的是计算机的物理地址，在以太网中采用媒体访问控制地址进行网络主机的定位。 数据与控制信息的区分:数据和控制信息都是在同一信道传输，打包在同一数据帧中，如何有效地区分数据信息和控制信息，是DH层必须解决的问题。 ;3、数据链路层的服务 无确认无连接服务 源主机向目标主机发送独立的帧，目标主机不需要对这些帧进行确认。源端发送前，也不需要事先进行连接请求。对于数据完整性要求不高的网络服务，可使用该服务，以提高数据的传输效率。 有确认无连接服务：源主机在发送帧的时候，不需要事先建立连接。但是要对每一个发送的帧进行编号，目标主机要对接收的数据帧进行确认，源主机在规定的时间周期内没有收到ACK确认信息，则要重传已发送的数据帧。 有确认面向连接服务：发送数据前既要建立可靠的链接，又要对数据帧进行确认重传。保证每一帧数据只按正常顺序接收一次;1、字符计数法 是一种面向字节的同步规程，它利用帧头部中的一个域来指定该帧中的字符数，以一个特殊的字符表示一帧开始，以一个专门的字段标注帧内的字符数。其同步原理是：接收方可以通过对该特殊字符的识别从比特流中区分出帧的开始，并从专门字段中获知该帧中随后跟随的数据字符数，从而确定帧的终止位置。其最大缺点是：标识帧大小的字段出错，将无法确定帧的长度，也不能进行重传。这种同步技术使用已经很少。;2、字符填充的首尾定界符法 是一种使用特定的字符来定界一帧的起始与终止，以解决错误后的重新同步问题。控制字符SOH为帧的起始定界符，表示一幅帧的开始，控制字符EOT表示一幅帧的结束。;2、字符填充的首尾定界符法 当帧的数据部分包含了控制字符EOT或者SOH的时候，就会发生帧同步传输错误。例如当数据部分出现EOT字符的时候，接收端就会认为帧的传输结束，将后边的数据丢弃，无法保证透明传输。解决策略：在数据部分出现的定界符前插入转义字符ESC,接收端删除ESC,并把其后的定界符当做数据处理;2、字符填充的首尾定界符法 ;3、比特填充的首尾定界符法 是以一组特定的比特模式来标识一帧的起始与终止。例如HDCL中允许任意长度的位码，允许任意字符有任意长度的位。对于数据中包含连续的五个“1”的情况，采用“0位插入法”进行解决。例如：一个数据为“0110111111011111001”，在传输时就可以表示为： 0111111001101111101011111000101111110 比特填充帧同步方式很容易通过硬件实现，性能优于字符填充方式，所有面向比特的同步控制协议均采用比特填充同步方式，如：ISO、HDLC协议等;1、数据链路层差错检测的原理 在数据通信系统中产生传输差错主要有随机差错和突发差错共同够成。 热噪声：传输媒体的电子热运动产生，是随机噪声引起随机差错。特点是随机存在、幅度小、与频率无关、单码元出错。 冲击噪声：由外界电磁干扰引起，主要有脉冲干扰、信号衰落、瞬时中断造成突发性错误。特点是幅度大、持续时间长、成批码元出错。 常用误码率来衡量信道的传输质量。;1、数据链路层差错检测的原理 为了减少传输差错，一般采用两种策略：改善线路质量和差错检测与纠正。 改善线路质量：光纤的误码率是10-9 差错检测与控制：主动式差错控制策略。纠错有两种：