[计算机软件及应用]第三章_数据链路层.ppt

第3章 数据链路层 3.1 数据链路层基本概念 3.2 帧与成帧 3.3 差错检测和纠错方法 3.4 数据链路协议 3.5 数据链路层协议实例 3.6 数据链路层的设备 3.7 异步传输方式ATM 3.1数据链路层的基本概念 链路：一段无源的点到点的物理连接，中间没有任何交换节点。 数据链路：包括一条物理连接和为实现数据传输而在两端配置的硬件及其相关的通信协议。 数据链路层旨在实现网络上两个相邻节点之间的无差错传输。它利用了物理层提供的原始比特流传输服务，检测并校正物理层的传输差错，控制数据的传输流量，使在相邻节点之间构成一条无差错的链路，从而向网络层提供可靠的数据传输服务。 3.1.2 数据链路层功能 帧同步:接收方能够从接收到的比特流中准确地判断出一帧的开始和结束在什么地方 差错控制:提高信道的传输质量,其比特差错率 编码技术可以分为前向纠错和检查重发 流量控制:采用信息反馈机制,使发送方能够了解接收方是否具备足够的接收及处理能力.滑动窗口协议是一种采用滑动窗口机制进行流量控制的方法。 透明传输：不管所传送的数据是什么样的比特组合，都能在链路上传送。 链路管理:包括数据链路的建立、维持和释放。 寻址功能：在多点连接情况下，每一帧都能传送到正确目的站，而且接收方也知道发送方是哪一站。 3.1.3 数据链路层提供的服务 数据链路层介于物理层与网络层之间。在整个通信过程中，由于数据链路层的存在，网络层并不知道实际物理层采用的传输介质与传输技术的差异。 为网络层提供的服务主要表现在：正确传输网络层的用户数据，为网络层屏蔽物理层采用的传输技术的差异性 3.2 帧与成帧 引入帧机制是为了实现相邻结点之间的可靠传输以及提高数据传输的效率。 何谓相邻结点： 3.2.1 帧的基本格式 帧定界（开始与结束） 地址字段（用于寻址） 帧类型（或长度/控制）字段 数据 帧校验字段（差错控制） 数据链路层所发生的成帧过程 2、带字符填充的首尾界符法 缺点：当需要发送的数据中包含很多DLE字符时，帧中就会出现大量冗余的DLE。 3.3 差错检测和纠错方法 信号在物理信道中传输时，线路本身电器特性造成的随机噪声、信号幅度的衰减、频率和相位的畸变、电器信号在线路上产生反射造成的回音效应、相邻线路间的串扰以及各种外界因素（如大气中的闪电、开关的跳火、外界强电流磁场的变化、电源的波动等）都会造成传输信号的失真。 在数据通信中，以上原因将会使接收端收到的二进制数位和发送端实际发送的二进制数位不太一致，从而造成由“0”变成“1”或由“1”变成“0”的差错。 差错类型示意图 差错编码 误码率：衡量物理信道的质量 差错控制编码：信息位(k)＋冗余位(r) 检错码和纠错码 检错码：自动发现差错 纠错码：不仅能发现差错而且能够自动纠正 编码效率R：码字中信息位所占的比例 R=k/(k+r) 漏检率：信息位出错但是接收者无法了解到的概率 模2运算/异或运算 运算法则: 相同是0,不同是1， 或者视为没有进位的1和0的简单加法 3.3.2 奇偶校验 奇偶校验 奇、偶位值的加入，使字符中“1”的个数为偶数（“偶校验”）或奇数（“奇校验”） 无法检测整数倍偶数个比特差错 使用奇偶校验并不是十分安全，因为噪声脉冲持续的时间经常足以破坏一个以上的比特，特别是在数据率较高的情况下。 奇偶校验码 通过增加冗余位使码字中“1”的个数保持奇数或偶数的编码方法。简单经济，但漏检率较高。 垂直奇偶校验 (简单奇偶校验，行奇偶校验) 　水平奇偶校验（列奇偶校验） 　水平垂直奇偶校验(两维奇偶校验) 水平奇偶校验示例 水平奇偶校验可以检测出所有的1位差错，但只能检测差错数为奇数的多位差错或突发差错。差错漏检率≈1/2。 例：原始数据000111011，采用偶校验。 则发送端通过线路传输发出的码字为0001110111。 若接收端接收到的是 1111110111 或1101110110 或 1000100111，将均被拒收。 但若接收端接收到的是1101110111或1000110111或0000110101，仍会通过验收（漏检）。 例：字符abcdefg的二进制编码垂直奇校验 例：字符abcdefg的二进制编码垂直奇校验 水平垂直奇偶校验的误码率 误码率可减少到原误码率1/100～1/10000，但如某个信息段中出现偶数个差错，而另一个信息段的对应位置处也正好都出现差错，这种差错无法检测出来。 3.3.3海明码 1、海明码