第3章+计算机网络+第五版.ppt

1、课件制作人：谢希仁，计算机网络(第5版)，第3章数据链路层，课件制作人：谢希仁，第3章数据链路层，3.1数据链路层使用点对点通道3.1.1数据链路和帧3.1.2三个基本问题3.2点对点协议PPP 3.2.1 PPP协议功能3.2.2 PPP协议帧格式3.2.3 PPP协议工作状态，课件制作人：谢希仁，第3章数据链路层(续)， 3.3使用广播信道的数据链路层3.3.1局域网的数据链路层3 . 3 . 2 CSMA/光盘协议3.4以太网使用广播信道3.4.1星型拓扑使用集线器3.4.2以太网的信道利用率3.4.3以太网的媒体访问控制层，课件制作人：谢希仁，第3章数据链路层(续)，3.5扩展以太网3

2、.5.1在物理层扩展以太网3.5.2在数据链路层扩展以太网3.6高速以太网3.6.1 100BASE-T以太网3.6 广播频道。该频道采用一对多广播通信模式，因此过程复杂。广播信道上连接了许多主机，因此必须使用特殊的共享信道协议来协调这些主机的数据传输。课件制作人：谢希仁，简单模型数据链路层、局域网、广域网、主机H1、主机H2、路由器R1、路由器R2、路由器R3、电话网、局域网、主机H1向H2发送数据。从层次的角度来看，课件制作人：谢希仁，数据链路层的简单模型(续)、局域网、广域网、主机H1、主机H2、路由器R1、路由器R2、路由器R3、电话网、局域网、主机H1向H2发送数据，链路层、应用层、

3、传输层、网络层、物理层、链路层等。链路层、网络层、物理层、链路层、网络层、物理层、链路层、网络层、物理层、R1、R2、R3、H1、H2，仅观察来自数据链路层的帧流，课件制作人：谢希仁，3.1数据链路层使用点对点通道3。链接只是路径的一个组成部分。除了物理线路，数据链路还必须有通信协议来控制这些数据的传输。如果将实现这些协议的硬件和软件添加到链路中，它将构成一条数据链路。目前，最常见的方法是使用适配器(即网卡)来实现这些协议的硬件和软件。通用适配器包括数据链路层和物理层的功能。IP数据报，1010 0110，帧，取出，链路，数据链路层，网络层，链路，节点a，节点b，物理层，数据链路层，节点a，节

4、点b，(。数据链路层传输帧。课件制作人：谢希仁。数据链路层就像一个数字管道。数字管道通常在两个对等数据链路层之间绘制，在该数字管道上传输的数据单元是帧。早期的数据通信协议被称为通信程序。因此，在数据链路层，过程和协议是同义的。课件制作人：谢希仁，3.1.2三个基本问题，(1)封装成帧，(2)透明传输，(3)错误控制，课件制作人：谢希仁，1。封装到一个帧中，这意味着在一段数据之前和之后添加一个头和一个尾，然后组成一个帧。确定框架的边界。首部和尾部的一个重要功能是界定帧。，帧结束，帧头，IP数据报，帧的数据部分，帧结束，MTU，数据链路层的帧长度，传输开始，帧开始，课件制作人：谢希仁，带控制字符的

5、帧定界示例，SOH，帧中的数据部分，帧，帧开始，帧结束等EOT，出现“EOT”，被接收端作为无效帧丢弃，被接收端误认为帧。数据部分、EOT、完整帧、之前已发送。课件制作人：谢希仁解决了透明传输的问题。发送端的数据链路层出现在数据中的控制字符“SOH”或“EOT”之前。字节填充或字符填充接收器的数据链路层在将数据发送到网络层之前删除插入的转义字符。如果转义字符也出现在数据中，应该在转义字符之前插入一个转义字符。当接收方收到两个连续的转义字符时，它会删除第一个字符。课件制作人：谢希仁，soh，soh，eot，soh，ESC，ESC，eot，ESC，soh，ESC，ESC，soh，原始数据，EOT，

6、EOT，字节填充后发送的数据用字节填充法解决透明传输问题，SOH，课件制作人：谢希仁，3。错误检测，传输过程中可能出现位错误：1可能变为0，0也可能变为1。在一段时间内，传输错误的比特数与传输比特总数的比率称为误码率。误码率与信噪比有很大关系。为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络中传输数据时必须采取各种错误检测措施。课件制作人：谢希仁，循环冗余校验原理，CRC检错技术广泛应用于数据链路层传输的帧中。在发送端，数据被分成组。假设每组k位。假设要传输的一组数据是M=101001(现在k=6)。我们在M后添加N位冗余码进行检错，并一起发送。课件制作人：谢希仁，冗余码的计算，2n倍m，二进制模2运算

7、，相当于在m后加n个零。得到的(k n)比特数除以预先选择的长度为(n 1)比特的除数p，商为q，余数为r，比除数p小一位，即r为n比特。课件制作人：谢希仁，一个冗余码计算的例子，现在k=6，M=101001。假设n=3，除数P=1101，被除数为2nM=101001000。模2运算的结果是：商=110101，余数=001。余数r作为冗余码被加到数据m的后面并被发送出去。传输的数据为2nM R，即101001001，共有(k n)位。课件制作人：谢希仁，110101 Q(商)P(除数)1101 101001000 2nM(被除数)1101 1110 1101 0111 0000 1110 11

8、01 0000 1100 1101 001 R(余数)，作为FCS的原理，循环冗余测试。课件制作人：谢希仁，帧校验序列FCS，数据后添加的冗余码称为帧校验序列FCS。循环冗余校验循环冗余校验和帧校验序列不相等。CRC是一种常见的错误检测方法，而FCS是添加到数据中的冗余代码。循环冗余校验可以获得循环冗余校验，但循环冗余校验不是获得循环冗余校验的唯一途径。课件制作方：谢希仁，接收端对接收到的每一帧进行CRC校验。(1)如果余数R=0，则判断该帧中没有错误，并接受。(2)如果余数R 0，则判断该帧有错误并将其丢弃。然而，这种检测方法不能确定哪个或哪些位有错误。只要我们严格选择并使用有足够位数的除数

9、P，不可检测错误的概率是非常小的。课件制作人：谢希仁，应该注意的是，CRC检错技术只能通过循环冗余测试实现无错验收。“无差错接受”是指：“所有被接受的帧(即，被丢弃的帧不包括在内)可以被认为在传输期间没有差错，概率接近1”。也就是说，“在接收端被数据链路层接受的所有帧都没有传输错误”(有错误的帧被丢弃并且不被接受)。为了实现“可靠传输”(即接收发送的任何内容)，有必要添加确认和重传机制。课件制作人：谢希仁，3.2点对点协议PPP 3.2.1 PPP世界上最广泛使用的数据链路层协议是点对点协议PPP。当用户使用拨号电话线访问互联网时，他们通常使用PPP协议。课件制作人：谢希仁，用户和互联网服务提

10、供商之间的链接使用PPP协议，用户，互联网，并已申请了一些来自互联网管理机构，互联网服务提供商，接入网络，PPP协议，课件制作人：谢希仁，1。PPP协议应该满足的要求，简单，这是第一个要求。包装是透明的。多个网络层协议、多种类型的链路、错误检测、连接状态、最大传输单元、网络层地址协商、数据压缩协商。课件制作人：谢希仁，2岁。PPP协议不需要的功能，纠错流控制序列号，多点线路半双工或单工链路，课件制作人：谢希仁，3。1992年制定的公私伙伴关系协议的组成。经过1993年和1994年的修订，PPP已经成为互联网的正式标准RFC 1661。PPP协议有三个组成部分：一是将IP数据报封装成串行链路的方

11、法。链路控制协议。网络控制协议。课件制作人：谢希仁，PPP协议3.2.2帧格式，标志字段F=0 x7E(符号“0 x”表示以下字符以十六进制表示)。7E的十六进制二进制表示是0111110)。地址字段a仅设置为0 xFF。地址字段实际上不起作用。控制字段c通常设置为0 x03。PPP是面向字节的，所有PPP帧的长度都是整数字节。课件制作人：谢希仁，PPP协议的帧格式，PPP有一个2字节的协议字段。当协议字段为0 x0021时，PPP帧的信息字段为IP数据报。如果为0 xC021，则信息字段为PPP链路控制数据。如果是0 x8021，则表示是网络控制数据。IP数据报，1，2，1，1，字节，1，2

12、，不超过1500字节，PPP帧，先发送，7e，ff，03，f，a，c，FCS，f，7e，协议，信息部分，当PPP用于异步传输时，使用特殊的字符填充方法。课件制作人：谢希仁，字符填充，将信息字段中出现的每0 x7E字节转换为2字节序列(0 x7D，0 x5E)。如果信息字段中出现0 x7D字节，它将被转换为2字节序列(0 x7D，0 x5D)。如果信息字段中出现ASCII控制字符(即值小于0 x20的字符)，则应在字符前添加0 x7D字节，同时应更改字符的编码。课件制作人：谢希仁，零位填充，当在SONET/SDH链路中使用PPP协议时，它使用同步传输(连续传输一系列位)。此时，PPP协议采用零比

13、特填充的方法来实现透明传输。在发送端，只要找到五个连续的1，就会立即填入0。接收端扫描帧中的比特流。每次发现五个连续的1，在五个连续的1之后的一个0被删除。0.10011.101.000.1010、0.10011.111.1000.1010、0.10011.110。与标志字段F完全相同的8位组合出现在信息字段中。发送方在5个连续的1后填入0位，然后发送出去。如果接收者在5个连续的1之后删除0位，它将被误认为标志字段F，发送者填充0位，接收者删除填充的0位。课件制作人：谢希仁。不提供使用序列号和确认的可靠传输。PPP协议不使用序列号和确认机制的原因是出于以下考虑：当数据链路层出错的概率不大时，使用更简单的PPP协议更为合理。在互联网环境下，放入PPP信息域的数据是IP数据报。数据链路层的可靠传输不能保证网络层的可靠传输。帧校验序列的FCS字段可以保证无差错接受。课件制作人：谢希仁，3 . 2 . 3 PPP协议的工作状态。当用户拨号接入互联网服务提供商时，路由器的调制解调器确认拨号并建立物理连接。个人计算机向路由器发送一系列LCP数据包(封装成多个PPP帧)。这些数据包及其响应选择一些PPP参数并配置网络层