[互聯(lián)網(wǎng)]計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理數(shù)據(jù)鏈路層(已修改)
2025-10-23 17:18 本頁面
【正文】 第四講 數(shù)據(jù)鏈路層 本講內(nèi)容 數(shù)據(jù)鏈路層概述 一個經(jīng)典的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 HDLC 因特網(wǎng)中的點到點協(xié)議 PPP 局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（以太網(wǎng)為主） 以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 ? 數(shù)據(jù)鏈路層和物理層通常構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)通信中必不可少的低層服務(wù) ? 數(shù)據(jù)鏈路層一般在結(jié)點的網(wǎng)絡(luò)接口中實現(xiàn) 數(shù)據(jù)鏈路層概述 ? 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 ? 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的功能 ? 差錯校驗的實現(xiàn) ? 可靠交付與確認(rèn)機(jī)制 ?連接相鄰結(jié)點之間的通信信道稱為 鏈路 （ link） ?數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議就是解決每一段鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸問題的 ?相鄰結(jié)點之間的鏈路以及該鏈路上采用的通信協(xié)議構(gòu)成了 數(shù)據(jù)鏈路 （ data link）的概念。 ?數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)姆纸M被稱為 幀（ frame） 1. 封裝成幀 2. 透明傳輸 3. 差錯檢測 4. 尋址 5. 可靠交付 6. 流量控制 7. 鏈路接入和管理 基本功能 可選功能 1. 封裝成幀 ? 把數(shù)據(jù)封裝成幀 ? 幀包含首部和數(shù)據(jù)部分 : –首部包含傳遞該幀需要的控制信息 –數(shù)據(jù)部分包含要傳遞的信息數(shù)據(jù) ,通常來自上層協(xié)議 ? 幀的結(jié)構(gòu)和首部各字段的含義由數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)定 ? 幀定界方法：用特殊的控制字符或特定的比特組合標(biāo)記一幀的開始和結(jié)束 2. 透明傳輸 ? 含義：不限制數(shù)據(jù)部分包含的比特組合，即使數(shù)據(jù)部分恰巧出現(xiàn)和控制字符或幀定界字符相同的編碼字節(jié)，接收方也不會錯誤理解 ? 兩種方法： –字符填充 (DLE作為轉(zhuǎn)義字符 ) –比特填充（ 當(dāng)數(shù)據(jù)部分出現(xiàn)與幀定界符相同的碼序列時，按照約定插入若干 1或 0比特） 3. 差錯檢測 ? 物理層不提供比特差錯校驗的服務(wù)，為了對比特傳輸差錯進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)鏈路層要提供差錯控制功能。 ? 該層多采用循環(huán)冗余校驗編碼（ CRC），利用在幀數(shù)據(jù)后面添加 n 比特的差錯校驗的冗余位（幀校驗和）實現(xiàn)差錯檢驗。 ? 4. 尋址 ? 數(shù)據(jù)鏈路層地址通常又被稱為物理地址或硬件地址。 ? 有時還要攜帶源地址，標(biāo)識發(fā)送結(jié)點。 ? 若接收結(jié)點固定則不需要進(jìn)行尋址。 5. 可靠交付 ? 含義：接收結(jié)點的數(shù)據(jù)鏈路層向上層交付無差錯的分組 ? 可靠交付通常使用 確認(rèn)和重傳機(jī)制 –若接收無誤，向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)信息（ ACK）； –若發(fā)現(xiàn)差錯，則反饋回 NACK信息，請求發(fā)送結(jié)點重發(fā)該幀。 ? 不是所有的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議都提供確認(rèn)機(jī)制 6. 流量控制 ? 目的：避免接收方來不及接收而造成的數(shù)據(jù)丟失 ? 原因：接收結(jié)點和發(fā)送結(jié)點在處理能力、緩存空間以及負(fù)載方面的差異造成 ? 措施：對發(fā)送的數(shù)據(jù)流量的進(jìn)行調(diào)控，使發(fā)送速率不致超過接收方的速率。 ? 控制相鄰兩結(jié)點間數(shù)據(jù)鏈路上的流量，作用范圍是一段點到點鏈路。 7. 鏈路接入和管理 ? 鏈路接入又被稱為媒體訪問控制 ? 對面向連接的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，鏈路管理功能包括數(shù)據(jù)鏈路的建立、鏈路的維持和釋放三個主要方面， 需要雙方交換必要的信息。 可靠交付與確認(rèn)機(jī)制 ? 確認(rèn)和重傳機(jī)制： –停止等待 ——簡單 –連續(xù)重傳 ——信道利用率高 ? GOBACKN機(jī)制 ? 選擇重傳機(jī)制（用增加存儲空間的開銷，換取了信道開銷的減少）。 1. 停止等待 ——最簡單的確認(rèn)機(jī)制 ACK數(shù)據(jù)幀1數(shù)據(jù)幀0數(shù)據(jù)幀0數(shù)據(jù)幀0超 時停止等待機(jī)制的工作原理 ① 發(fā)送方每發(fā)一幀時，啟動計時器； ② 發(fā)送方在收到確認(rèn)信息前，緩存該幀； ③ 接收方收到無差錯信息幀后，發(fā)送確認(rèn)幀； ④ 接收方檢測到有差錯的信息幀時，丟棄該幀； ⑤ 若發(fā)送方在規(guī)定時間內(nèi)收到確認(rèn)信息，則將計時器清零，繼而開始下一幀的發(fā)送； ⑥ 若發(fā)送方計時器超時，說明幀出錯或丟失，則重發(fā)緩沖區(qū)中的待確認(rèn)幀。 優(yōu)點：實現(xiàn)簡單、節(jié)省緩存（緩存一幀） 缺點：鏈路利用效率低。
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