第四章 计算机网络结构之数据链路层

1、 第第4章章 数据链路层数据链路层本章要点本章要点 数据链路层的功能数据链路层的功能 成帧方式成帧方式 差错控制与流量控制差错控制与流量控制 协议举例协议举例4.1 数据链路层概述数据链路层概述为什么需要数据链路层？为什么需要数据链路层？物理层所作的工作？物理层所作的工作？如何解决以下问题？如何解决以下问题？1 1）出现错误如何弥补？）出现错误如何弥补？2 2）如何解决网络上的）如何解决网络上的“交通堵塞交通堵塞”？-差错控制差错控制-流量控制流量控制1 数据链路层的功能数据链路层的功能 利用物理层提供的原始比特流传输服务，利用物理层提供的原始比特流传输服务，检检测并校正物理层的传输差错，同时

2、对数据流量测并校正物理层的传输差错，同时对数据流量进行合理的控制，使得在进行合理的控制，使得在相邻相邻节点之间构成一节点之间构成一条无差错的链路。条无差错的链路。比较：比较： 传输层的功能传输层的功能-提供提供端到端端到端的可靠传输的可靠传输具体功能：具体功能： 成帧成帧/拆帧拆帧 物理寻址物理寻址 差错控制差错控制 流量控制流量控制 等等4.2 帧与成帧、拆帧帧与成帧、拆帧 1、格式、格式 data长度长度/类型类型/控制控制地址地址帧头帧头帧尾帧尾FCS2、成帧、成帧/拆帧拆帧 接收网络层的分组接收网络层的分组-分段、打包成帧分段、打包成帧-物理层物理层-对方的数据链路层对方的数据链路层3

3、、常用的成帧方式：常用的成帧方式：字符计数法字符计数法5 a b c 4 3 5 c 2 7 6 5 9 0 1 2带填充字符的首尾界符法带填充字符的首尾界符法带填充位的首尾界符法带填充位的首尾界符法DLE STX DLE ETX DLE STX DLE ETX 数据块01111110 01111110数据块4.3、 差错控制差错控制1、什么是差错？、什么是差错？2 2、会发生差错的情况、会发生差错的情况 错码错码-重发重发 死等死等-计时器计时器 重复帧重复帧- -编号编号3、差错控制编码、差错控制编码编码思想编码思想检错码和纠错码检错码和纠错码检错码检错码-发现错误发现错误纠错码纠错码-发

4、现并纠正错误发现并纠正错误实用检错码介绍：实用检错码介绍：（1 1）奇偶校验码）奇偶校验码 规则：规则：1 1、将要传送的数据分组、将要传送的数据分组 2 2、每组后面加一位（、每组后面加一位（0/10/1），使该组），使该组 码元中码元中1 1的个数为奇的个数为奇/ /偶个偶个Eg: 求 1011101011 的奇校验和偶校验奇校验 1011101011偶校验 101110101101常用的奇偶校验：垂直奇偶校验常用的奇偶校验：垂直奇偶校验 水平奇偶校验水平奇偶校验 垂直、水平奇偶校验垂直、水平奇偶校验 010111 0 011010 1 101100 1 100001 0垂直偶校验位垂直偶

5、校验位水平偶校验位水平偶校验位（2）CRC (cycle redundancy code) 循环冗余校验码循环冗余校验码原理原理发送方发送方接收方接收方发送数据发送数据f(x) 接收数据接收数据f (x)生成多项式生成多项式G(x) 生成多项式生成多项式G(x)f(x).xkG(x)=Q(x)+R(x)G(x)kf(x).x +R(x)数据字段数据字段校验字段校验字段f (x).x kG(x)=Q(x)+R(x)G(x)R(x)= R(x) 接收正确接收正确R(x)= R(x) 接收出错接收出错数学基础：数学基础： 1 1、一个、一个K+1K+1位的二进制数可以表示成位的二进制数可以表示成 系

6、数为系数为1 1或或0 0的的K K阶多项式阶多项式 Eg:110001 Eg:110001 表示为表示为 X X5 5+X+X4 4+1+12 2、多项式的加法不进位、减法不借位、多项式的加法不进位、减法不借位 01011011 01011011 - 10010101 +11001010 11001110 10010001Eg: 已知已知 发送信息为发送信息为f(x)=110011 采用采用 G(x)=11001的多项式的多项式求求 : 生成的生成的CRC码？码？解：第一步第一步-确定确定K K值值 G(x)=11001 所以所以=1*X4+1*X3+0*X2+0*X+1*X0 = X4+

7、X3+1 所以所以 K=4第二步第二步发送信息左移发送信息左移K K位，用位，用0 0填充填充F(x)*Xk=1100110000第三步：模2除法求余练习题练习题：有一个信息帧有一个信息帧1101011011采用生成多项式采用生成多项式G(X)=X4+X+1求：求： CRC码？码？答案：11010110111110关于关于CRCCRC的说明的说明1)1)常用的生成多项式常用的生成多项式 CRC-16 XCRC-16 X1616+X+X1212+X+X1 1+1+1CRC-32 CRC-32 X X3232+X+X2626+X+X2323+X+X2222+X+X1616+X+X1111+X+X1

8、010+X+X8 8+X+X7 7+X+X5 5+X+X4 4+X+X2 2+X+1+X+1 2)CRC2)CRC的检错能力的检错能力 全部奇数个错误全部奇数个错误 全部两位错全部两位错 长度长度= r=0 2 101111110ACDataFCS011111102. HDLC的帧类型 1) 信息(information)帧 简称I帧，其控制字段的第1比特为“0”。I帧用于发送数据。在I帧中，第2至第4比特N（S）代表当前发送的信息帧的序号。第6至第8比特N（R）则代表接收序号，它给出下一个期望接收的帧序号。捎带（piggyback）技术可以提高信道的利用率。 若P/F=1，对于正常响应模式NRM，若主站置P/F=1，则表示它向从站发出探询，只有从站有数据要发送，才可以向主站发送信息。当从站发送最后一帧时，它要置P/F=1，表示从站数据发送已经结束。 2) 监控(supervision)帧 简称S帧，S帧用于协调双方通信状态。根据S帧中控制字段的第3至4比特取值，S帧又进一步分成四种类型， 3) 无序号(unnumbered)帧： 简称U