第5讲数据链路层.pptVIP

河海大学电子信息工程系 《计算机网络》第四章（1） 清华大学信息网络工程研究中心 第四章 数据链路访问和控制 4.1 数据链路层的基本概念 4.2 数据链路层需要解决的问题 4.3 基本数据链路协议 4.4 点到点的数据链路访问 数据链路层类似数字管道 在两个对等的数据链路层之间的连线称为数字管道，其上传输的数据单位是帧。 数据链路层的简单模型 数据链路层的简单模型 续 4.2 数据链路层需要解决的问题 1）为网络层提供服务 2）成帧（framing） 3）差错控制（error control） 4）流量控制（flow control） 1）为网络层提供的服务 基本概念 在两个用物理线路连接起来的设备之间，将源端网络层的数据传输给宿端网络层。 为网络层提供服务的分类 无连接服务 面向连接服务 为网路层提供服务的基本概念 为网络层提供的无连接服务 无确认的无连接服务 从源到宿发送独立帧，不确认帧的到达； 不提供纠错重传服务； 适用于误码率较低的可靠通信、实时通信、LAN； 有确认的无连接服务 对发送的每一帧独立确认其接收情况； 在一定时间间隔内未收到确认则重发这一帧； 适用于不可靠的通信，尤其是无线通信； 有确认的面向连接服务 从源到宿建立连接（占用资源） 在连接上传输赋予编号的帧 保证帧的正确顺序，且每帧只接收一次 对每一帧都确认 断开连接（释放占用的资源） 2）成帧 为了给网络层提供服务，需要使用物理层提供的服务（比特流的透明传输） 使用物理层服务的方法： 把比特流分成离散的帧 通过对帧的校验和检错，采取相应措施 成帧的方法 标识帧的首尾 成帧的方法 字符计数法 字符填充的首尾标识法 位填充的首尾标识法 方法一 字符计数法 特点 帧不定长 用帧头一个控制字符区分帧的首尾 按照控制字符说明的长度计数，确定帧边界 问题 控制字符的数值错误造成发送与接收不同步 字符流举例 方法二 字符填充的首尾标识法 特点 用8位ASCII码定义帧头和帧尾的标识符 DLE STX（Data Link Escape; Start of Text） DLE ETX（Data Link Escape; End of Text ） 出现差错后无需解决再同步问题 需要解决的问题 数据中包含定义的标识符DLE、STX和ETX 发送方插入一个相同的标识符 字符填充的首尾标识法举例 发送方处理方法 接收方处理方法 字符填充的发送方 字符填充的接收方 方法三 位填充的首尾标识法 特点 帧以bit为单位，不以byte为单位 定义特殊的帧头和帧尾标识位模需要解决的问题 数据中包含定义的标识位模发送方在连续5个“1”之后插入1个“0” 位填充的首尾标识法举例 3）差错控制 差错控制的基本概念 与差错控制有关的术语 差错控制的评价尺度：hamming距离 检错码能力 纠错码能力 检错码举例：循环冗余码CRC 差错控制的基本概念 差错控制需要解决的问题 保证不丢帧 保证不乱序 差错控制手段 接收方回送确认控制帧（回执） 用计时器确定帧丢失情况（认为出错/丢失） 用帧的编号识别重复帧情况（避免判断失误） 差错处理方法 有关差错的术语 码字（codeword） 差错的度量：Hamming距离 Hamming距离 码距：两个码字不同码位的个数 码字1 1 0 0 0 1 0 0 1 码字2 1 0 1 1 0 0 0 1 异或运算 0 0 1 1 1 0 0 0 Hamming距离： 对于一种编码而言，两两码字间的最小码距称为Hamming距离。 差错的检测和纠正 纠错码 在发送的数据块中附加充足的冗余信息 接收方根据冗余信息纠正错误 检错码 在发送的数据块中附加适当的冗余信息，使接收方有足够的信息检测是否有差错 当有差错时，对发送方请求重传 检错码的能力（1） 例： 奇偶位检测编码 1 0 0 0 1 0 1 1 0 发送 1 0 0 1 1 01 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 接收 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 ü 异或 0 1 0 0 0 1 0 0 0 ? 只能检测奇数位数据错误。 检错码的能力（2） 检错码的能力 Hamming距离为d+1的检错编码，只能检测出d位数据错误。 检错码的功能 通过检验位判断接收的数据帧是否出错。 纠错码的能力（2） 例： Hamming距离=5的4个有效码字 0000000000, 0000011111, 1111100000, 1111111111 发送 0000000000 0000011111 接收 0000000111 0000000111 判断 000