数据链路层教学幻灯片讲义.pptVIP

第三章 数据链路层 数据链路层的主要任务是加强物理层传输原始比特的功能，使之对网络层呈现为一条无差错线路。它通过一些数据链路层协议，在不太可靠的物理链路上实现可靠的（帧）数据传输。 数据链路层为网络层提供的服务主要表现在：正确传输网络层数据；屏蔽物理层所采用传输技术的差异。 为实现上述目标必须具备以下基本功能：在相邻的两个网络实体之间建立、保持和释放数据链路，确定信息怎样在链路中传输、信息的格式、成帧和拆帧、产生校验码、差错控制、数据流量控制及链路管理等。 3.1 数据链路层基本概念 3.1.1数据链路 物理链路(link)就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换结点。 在物理链路上增加数据传输必需的通信协议就构成了数据链路。 H1向H2发送数据，经过3个数据链路：H1→R1 、 R1→R2和R2→H2 3.1.2 成帧与帧同步 链路层把网络层交下来的数据构成帧送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给网络层。 封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。 3.1.3 透明传输 在帧的传输过程中，必需保证透明传输：1)不管所传数据是什么样的比特组合，都应该能够在链路上传输；2)当所传数据中的比特组合正好与某一控制信息完全相同时，必须能够采取适当的措施，使接收方能够辨认出其是数据还是某种控制信息。 透明传输的两种方法： ① 对用户数据中与帧定界符一样的字符或比特模式进行变换，使之与帧定界符不一样，然后再进行封装；接收方则进行逆变换。对字符和比特模式的变换方式分别称为字节填充(byte stuffing)和比特填充(bit stuffing)。 ② 采用特殊的帧定界符，它在用户数据和帧检验序列中根本不可能出现。 (1) 字节填充（字符填充） 发送方的链路层在数据中与帧定界符一样的字符前插入一个转义字符，如果数据中出现了转义字符，在其前面也插入一个转义字符，接收方数据链路层删除转义字符后上交网络层。 举例：住宅用户计算机通过RS-232和Modem拨号连接公共交换电话网进行Internet接入。此时PPP协议使用字节填充。PPP协议字节填充使用的转义字符是0x7D，发送方PPP在发送首、尾帧定界符之间的部分时，进行如下的处理： ① 将与帧定界符相同的0x7E转换成0x7D，0x5E； ② 将与转义字符相同的0x7D转换成0x7D，0x5D。 接收方PPP接收帧时，删除字符0x7D，并将其后面的字符与0x20进行异或运算，还原成原来的字符0x7E或0x7D。 (2) 比特填充 比特填充方式的发送方，在发送首、尾帧定界符之间的比特流时，对与帧定界符相同的比特模式进行变换，插入额外的比特，从而变成与帧定界符不同的形式。 举例：PPP协议的另一种常用的场合是由路由器和点对点连接而成Internet的一些主干，一个数据块的一连串比特是连续发送的，此时PPP使用比特填充。 PPP协议规定首部的第一个字段和尾部的第二个字段都是标志字段0x7E标志字段表示一个帧的开始或结束。在发送数据过程中，当遇到连续5个1时，插入一个0，在接收过程，遇到了5个连续的1时，去掉后边的0，恢复为发送前的状态。 如要传输数据 111001011111 111101 帧的组成 0111111001111110 1110010111110111101 同步字符（SYN） 数据 填充 同步字符 (3) 使用特殊的帧定界符 如果能够找到用户数据中根本不可能出现的编码作为特殊的帧定界符，显然就非常简单直接地实现了透明传输。以下是几个例子。 目前使用最广的100 Mb/s的100 BaseTX以太网采用4B/5B-MLT3两级编码，用5个比特编码来传送4位比特的数据。4B码有16种组合，而5B码则有32种组合，选用其中16种组合作为数据码，而多余的16种可以选做控制码，包括特殊的帧定界符。 以太网帧不使用帧结束定界符，当总线上传输信号（以太网中称为载波）消失，信道空闲，就判断一帧结束。此处载波消失也可视为特殊的帧定界符。 3.2 差错控制技术 3.2.1 差错产生的原因和差错类型 比特差错:接收数据与发送数据不一致,1变成0，0变成1， 误码率：正常传输过程中，传输错误的比特占所传输比特总数的比率 传输差错由随机差错(