第3章 数据链路层PPT文档格式.pptx

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数据链路=链路+协议链路中通信双的信道使形式不同，会相应有不同的控制协议。

帧：

链路层协议数据单元，封装络层的数据报。

数据链路层：

负责通过条链路从个结点向物理链路直接相连的相邻结点传送帧。

卡实现的物理层和数据链路层协议。

数据链路的例：

城市交通=街道+汽交通规则；

铁路交通=铁轨+运规则；

数据链路层的基本术语,使点对点信道的数据链路层（简化的三层模型）,数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,A的数据链路层把络层交下来的IP数据报添加部和尾部封装成帧。

A把封装好的帧发送给B的数据链路层。

B的数据链路层收到的帧差错，从帧中取出IP数据报交给络层；

否则丢弃这个帧。

结点,帧,数据链路层像个数字管道,数据链路层不必考虑物理层如何实现特传输的细节。

甚还可以更简单地设想好像是沿着两个数据链路层之间的平向把帧直接发送到对。

结点,帧,数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,1001011010,100010100100110,110001101100011,010010111100101,111001100100010,010010110010100,数据链路层的三个基本功能,!

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123A#,B893CD（EFG#HI,J&

K#12LMN（OP6G#）*HI,封装成帧,封装成帧（framing）就是在段数据的前后分别添加部和尾部，然后就构成了个帧。

部和尾部的个重要作就是进帧定界，确定帧的界限。

IP数据报,帧开始,帧结束,发送,发送起始位置,数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,为什么需要规定MTU？

可以这样理解：

物理层发送的和接收的是个个的字；

数据链路层发送和接收的是个个的单词；

接收端法判别字传输错误，但可以判别单词错误。

为什么要封装成帧？

数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,发送在前,帧开始符,帧结束符,如何成帧,当数据是由可打印的ASCII码组成的本件时，帧定界可以使特殊的帧定界符。

控制字符SOH（StartOfHeader）放在帧的最前，表示帧的部开始，控制字符EOT（EndOfTransmission）表示帧的结束。

数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,ASCII表,数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,b2b1b0b7b5b4b3,ESC,SOH,EOT,如果数据中的某个字节的进制代码恰好和SOH或EOT样，数据链路层就会错误地“找到帧的边界”。

接收端误认为的帧,接收端认为效被丢弃,透明传输,数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,字节填充（bytestuffing）或字符填充（characterstuffing）：

发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前插个转义字符“ESC”；

接收端的数据链路层在将数据送往络层之前删除插的转义字符；

如果转义字符也出现在数据当中，那么应在转义字符前插个转义字符ESC。

当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前的个。

解决办法,数据链路层数据链路层功能三个基本功能透明传输差错检测CRC检验法,原始数据,字节填充后发送出去的数据,字节填充,字节填充,字节填充,发送在前,字节填充解决透明传输问题,差错检测,在传输过程中可能会产特差错：

1可能会变成00也可能变成1；

在段时间内，传输错误的特占所传输特总数的率称为误码率BER（BitErrorRate）。

误码率与信噪有很的关系；

为了保证数据传输的可靠性，在计算机络传输数据时，必须采各种差错检测措施。

数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,CRC循环冗余检验（模2运算即异或运算：

不同为1,相同为0，两0为0）,在数据链路层，泛使了循环冗余检验CRC的检错技术：

在发送端，先把数据划分为组。

假定每组k个特；

假设待传送的组数据M=101001（现在k=6）。

我们在M的后再添加供差错检测的n位冗余码起发送。

n位冗余码的计算：

进制的模2运算进2n乘M的运算，这相当于在M后添加n个0；

得到的（k+n）位的数除以事先选定好的度为（n+1）位的除数P，得出商是Q余数是R，余数R除数P少1位，即R是n位；

将余数R作为冗余码拼接在数据M后发送出去。

数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,原始数据,0000,k位,n位,除数P,n+1位,CRC,n位,原始数据,CRC,除数P,n+1位,余数,n位,接收：

余数为0，接收；

余数不为0：

丢弃。

CRC冗余码的计算,发送,原始数据,0000,k位,n位,n,现在k=6,M=101001。

设n=3,除数P=1101。

被除数是2M=101001000。

模2运算的结果是：

商Q=110101；

余数R=001。

把余数R作为冗余码添加在数据M的后发送出去。

发送的数据是：

2nM+R，即：

101001001，共（k+n）位。

P（除数）,Q（商）2nM（被除数）,R（余数），作为FCS,模运算00=001=110=111=0,CRC计算实例,只要经过严格的挑选，并使位数够多的除数P，那么出现检测不到的差错的概率就很很。

接收端对收到的每帧进CRC检验,若得出的余数R=0，则判定这个帧没有差错，就接受（accept）。

若余数R0，则判定这个帧有差错，就丢弃。

但这种检测法并不能确定究竟是哪个或哪个特出现了差错。

数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,例如：

P（x）=x3+x2+1,表示除数p=1101。

CRC-16=x16+x15+x2+1CRC-CCIT=x16+x15+x12+x5+1CRC-32=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1,多项式表示CRC法,数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,帧检验序列FCS,在数据后添加上的冗余码称为帧检验序列FCS（FrameCheckSequence）。

循环冗余检验CRC和帧检验序列FCS并不等同：

CRC是种常的检错法，FCS是添加在数据后的冗余码；

FCS可以CRC这种法得出，但CRC并来获得FCS的唯法。

数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,注意,仅循环冗余检验CRC差错检测技术只能做到差错接受（accept）：

“差错接受”是指：

“凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧），我们都能以常接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产差错”；

也就是说：

“凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错”（有差错的帧就丢弃不接受）。

要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上序号、确认和重传机制。

数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,结,数据链路层数据链路层概述信道类型三个基本功能封装成帧透明传输差错检测CRC检验法,三个功能（三个基本问题）：

封装成帧；

透明传输（字节填充）；

差错检测（CRC、FCS）。

点对点协议PPP,PPP协议的特点。

PPP协议的帧格式。

PPP协议的作状态。

数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,ISP：

Internet服务提供商,户家庭,PPP协议,电话线,PPP协议经典应,数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,PPP协议的特点,1994年成为互联的正式标准。

能够在多种链路上运：

串的、并的；

同步链路、异步链路；

低速链路、速链路；

交换的（动态的）、交换的（静态的）；

电的、光的；

PPPoE（PPPoverEthernet）:

实现了传统以太没有身份验证、加密以及压缩等功能。

数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,PPP协议的基本要求,简单：

这是要的要求（最复杂的功能TCP实现，IP也简单且不可可靠），因此数据链路层的PPP没有必要IP复杂；

封装成帧：

必须规定特殊的字符作为帧定界符；

透明性：

必须保证数据传输的透明性；

多种络层协议：

持多种络层协议（IP/IPX）；

多种类型链路：

能够在多种类型的链路上运；

差错检测：

对收到的帧进检测，并丢弃有差错的帧；

数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,PPP常简单：

每收到个帧，进CRC检验，如果CRC检验正确，就收下这个帧，反之，就丢弃这个帧，其他什么也不做。

简单,Internet最复杂的部分在TCP协议中，IP也相对较简单，仅提供不可靠的数据报服务。

因此，数据链路层没有必要提供IP协议更多的功能：

数据链路层的帧，不需要纠错，不需要序号，也不需要流量控制；

误码率较的线链路上需要更为复杂的链路层协议；

简单使协议在实现时不容易出错，提了不同商对协议的不同实现的互操作性；

不持多点接，不持半双式或单通信（全双）。

数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,PPP协议应满的需求,检测连接状态：

能够及时动检测出链路是否处于正常作状态。

最传送单元：

必须对每种类型的点对点链路设置最传送单元MTU的标准默认值，促进各种实现之间的互操作性。

络层地址协商：

必须提供种机制使通信的两个络层实体能够通过协商知道或能够配置彼此的络层地址。

数据压缩协商：

必须提供种法来协商使数据压缩算法。

数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,PPP协议的组成,PPP协议由三个组成部分：

种将IP数据报封装到串链路（同步串/异步串）的法；

链路控制协议LCP（LinkControlProtocol），来建、配置和测试链路，其最重的功能之是身份验证（PAP，CHAP）；

配置确认帧：

所有选项都能接受；

配置否认帧：

所有选项都理解但不接受；

配置拒绝帧：

选项有法识别或不能接受内容，需要协商。

络控制协议NCP（NetworkControlProtocol），持不同的络层协议（IP、OSI的络层、AppleTalk等）。

数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,PPP帧格式（语法、语义）,PPP帧,字节,先发送,7E：

PPP是向字节的，所有的PPP帧的度都是整数字节。

数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,同步传输（SONET/SDH链路）：

向特的传输，同步传输的单位是帧；

同步传输收发双时钟统、字符间传输同步间隔。

异步传输：

向字节的传输，异步传输的单位是字符。

异步传输效率低，速链路开销。

同步问题：

异步传输通过字符起的开始和停码进同步，线路空闲时携带着代表着特1的信号，传输开始位使信号变为0，数据传输结束，停位使信号重新变为1；

同步传输在数据中提取同步信息（帧定界特组合）。

问题：

PPP是向特的还是向字符类型的协议？

111,0,01011011,1,111,线路信号,线路信号,字符,开始码,停码,PPP同步传输和异步传输,控制字符填充举例：

字符0x01,经字符填充后为0x21；

字符0x03,经字符填充后为0x23；

接收端个字符个字符地接收，最终根据帧定界符还原成帧。

字符填充,0x7E,0x7D,控制字符,（0x7D,0x5E）,（0x7D,0x5D）,（0x7D,控制字符+0x20）,PPP异步传输时透明传输（字符填充）,数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,在发送端，只要发现有5个连续1，则即填个0。

接收端对帧中的特流进扫描。

每当发现5个连续1时，就把这5个连续1后的个0删除。

01001111110001010,01111110,01111110,原始帧,发送端填充0特,01111110,010011111010001010,01111110,误认为是定界符0特填充后的帧,PPP同步传输时透明传输（0特填充）,不提供使序号和确认的可靠传输,PPP协议不使序号和确认机制：

在数据链路层出现差错的概率不时，使较简单的PPP协议较为合理；

在因特环境下，PPP的信息字段放的数据是IP数据报。

数据链路层的可靠传输并不能够保证络层的传输也是可靠的；

帧检验序列FCS字段可保证差错接收。

数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,可，PPP协议已不是纯粹的数据链路层的协议，它还包含了物理层和络层的内容。

PPP协议的作状态（同步）,当户拨号接ISP时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建条物理连接。

PC机向路由器发送系列的LCP分组（封装成多个PPP帧）。

这些分组及其响应选择些PPP参数，并进络层配置，NCP给新接的PC机分配个临时的IP地址，使PC机成为因特上的个主机。

通信完毕时，NCP释放络层连接，收回原来分配出去的IP地址。

接着，LCP释放数据链路层连接。

最后释放的是物理层的连接。

数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,链路静,链路建,鉴别,络层协议,链路打开,链路终,物理层连接建,LCP协商,鉴别成功或需鉴别,NCP配置协商,设备之间链路,物理层链路,LCP链路,已鉴别的LCP链路,已鉴别的LCP链路和NCP链路,LCP链路终,LCP配置协商失败,鉴别失败,链路故障或关闭请求,PPP协议的作状态（同步）,链路UP状态，身份认证状态，NCP协商状态，链路维持状态,数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,PPP协议的作状态（同步）,拔号建物理通路,PPP封装的LCP帧,LCP协商参数：

认证法、压缩法、MTU等,是否需要认证,认证是否成功,PPP封装的NCP帧,NCP协商参数：

IP地址、掩码、DNS等,否,是,PPP封装户数据,NCP释放络连接,LCP释放数据链路连接,否,数据链路层点对点协议PPPPPP协议的特点PPP的基本要求PPP协议的组成PPP帧格式PPP透明传输可靠传输问题PPP作状态,结,PPP协议,PPP协议的特点,PPP协议的作状态,透明传输,多种链路上运,1994年成为正式标准,串/并链路低速/速链路电的/光的信号交换的/交换的链路,异步：

字符填充同步：

0特填充,PPP协议的基本要求,PPP帧格式,PPP协议的组成,链路控制协议络控制协议,IP数据报封装到串链路的法,简单封装成帧透明性,多种络层协议多种类型链路差错控制检测链路状态最传输单元,络层地址协商,数据压缩协商,局域的数据链路层,CSMA/CD协议,使集线器的星形拓扑,以太的信道利率,以太的MAC层,使播信道的数据链路层,数据链路层局域的特点媒体共享技术两个标准以太CSMA/CD协议,局域最主要的特点是：

络为个单位所拥有；

地理范围和站点数均有限。

局域的数据链路层,局域具有如下主要优点：

具有播功能，从个站点可很便地访问全。

局域上的主机可共享连接在局域上的各种硬件和软件资源；

便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变；

提了系统的可靠性、可性和存性。

可靠性：

定的条件下和规定的时间内故障完成络功能的能；

可性：

户是否能够使络完成任务，效率及主观感受如何；

存性：

络遭到攻击损坏但仍能保证络的基本功能。

数据链路层局域的特点媒体共享技术两个标准以太CSMA/CD协议,匹配电阻,环形,总线,星形,线耦合器,局域拓扑结构,集线器,静态划分信道（代价，不适合局域）：

频分复；

时分复；

波分复；

码分复。

动态媒体接控制（多点接）：

随机接（以太）；

受控接，例如分散控制的令牌环局域和集中控制的多点线路探询（polling），或称为轮询。

使对多的播通信式：

问题：

若多个设备在共享的播信道上同时发送数据，则会造成彼此扰，导致发送失败。

媒体共享技术,数据链路层局域的特点媒体共享技术两个标准以太CSMA/CD协议,以太的两个标准,DIXEthernetV2是世界上第个局域产品（以太）的规约。

IEEE802.3是第个IEEE的以太标准：

DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准只有很的差别，因此可以将802.3局域简称为“以太”；

严格说来，“以太”应当是指符合DIXEthernetV2标准的局域。

IEEE802称为LMSC（LAN/MANStandardsCommittee，局域/城域标准委员会），致于研究局域和城域的物理层和MAC层中定义的服务和协议，对应OSI络参考模型的最低两层（即物理层和数据链路层）。

数据链路层局域的特点媒体共享技术两个标准以太CSMA/CD协议,802.7宽带技术,802.8光纤技术,802.10安全与加密,LLC层MAC层物理层,IEEE802委员会,局域,LLC层看不下的局域,为了使数据链路层能更好地适应多种局域标准，IEEE802委员会就将局域的数据链路层拆成两个层：

逻辑链路控制LLC（LogicalLinkControl）层；

媒体接控制MAC（MediumAccessControl）层；

与接到传输媒体有关的内容都放在MAC层，LLC层则与传输媒体关。

不管采何种协议的局域，对LLC层来说都是透明的。

数据链路层的两个层（局域对LLC层是透明的）,802.3帧实例（部分层协议使）,数据链路层局域的特点媒体共享技术两个标准以太CSMA/CD协议,IEEE802.3EthernetDestination:

CDP/VTP/DTP/PAgP/UDLD（01:

00:

0c:

cc:

cc）Source:

03:

09:

98:

f1:

0e（cc:

0e）Length:

330#度字段Logical-LinkControlDSAP:

SNAP（0xaa）SSAP:

SNAP（0xaa）Controlfield:

U,func=UI（0x03）OrganizationCode:

0c（CiscoSystems,Inc）PID:

CDP（0x2000）CiscoDiscoveryProtocol,般不考虑LLC层,由于TCP/IP体系经常使的局域是DIXEthernetV2，不是802.3标准中的种局域，因此现在802委员会制定的逻辑链路控制层LLC（即802.2标准）的作已经不了。

很多商产的适配器上就仅装有MAC协议没有LLC协议。

数据链路层局域的特点媒体共享技术两个标准以太CSMA/CD协议,CPU和存储器,适配器（卡）,并通信,计算机,IP地址,硬件地址,串通信,局域,适配器的重要功能：

进串/并转换；

对数据进缓存；

在计算机的操作系统中安装设备驱动程序；

实现以太协议。

实现了数据链路和物理层的功能,络接板称为通信适配器（adapter）或络接卡NIC（NetworkInterfaceCard），或“卡”。

计算机通过适配器和局域进通信,最初的以太是将许多计算机都连接到根总线上。

易于实现播通信。

当初认为这样的连接法既简单可靠，因为总线上没有有源器件。

B向D发送数据,匹配电阻,A,B,C,D,E,不接收,不接收,不接收,接收,CSMA/CD协议,数据链路层局域的特点媒体共享技术两个标准以太CSMA/CD协议,以太采播式发送,总线上的每个作的计算机都能检测到B发送的数据信号：

由于只有计算机D的地址与数据帧部写的地址致，因此只有D才接收这个数据帧。

其他所有的计算机（A,C和E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧不能够收下来；

在具有播特性的总线上实现了对的通信。

为了实现对通信，将接收站的硬件地址写帧部中的的地址字段中：

仅当数据帧中的的地址与适配器的硬件地址致时，才能接收这个数据帧。

数据链路层局域的特点媒体共享技术两个标准以太CSMA/CD协议,以太采取了两种措施,不必先建连接就可以直接发送数据：

对发送的数据帧不进编号，也不要求对发回确认；

局域信道的质量很好，因信道质量产差错的概率是很；

以太提供的服务是尽最努的交付，即不可靠的交付；

如何协调各站发送数据问题。

以太发送的数据都使曼彻斯特编码，其缺点如下：

频带宽度原始的基带信号增加了倍（每秒传送的码元数加倍了）。

数据链路层局域的特点媒体共享技术两个标准以太CSMA/CD协议,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,以太提供的服务,以太提供的服务是不可靠的交付，即尽最努的交付：

当的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什么也不做。

差错的纠正由层来决定；