"数据链路层概述及协议应用分析"

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作为数据通信中的一个重要组成部分,数据链路层在直连网络或物理网络的节点之间负责传送数据包。它的主要功能包括形成帧、差错检测、差错控制和介质访问控制。 数据链路层的数据包也被称为数据帧,它是数据链路层的基本传输单元。数据链路层通过将数据包从一个节点通过链路传送给相邻的另一个节点来实现数据的传输。 数据链路层的差错检测功能是为了发现比特错或纠错。在数据的传输过程中,链路可能会出现比特错,即数据位发生了变化。为了检测这些错误,通常会在数据包中添加一个校验码。当接收节点收到数据包后,它会计算校验码,然后将其与发送节点传输过来的校验码比较,如果两者不一致,则说明数据包存在错误。 差错控制是数据链路层另一个重要的功能。它可以检测并控制丢包、重复、错序和溢出等错误。具体而言,差错控制可以通过使用流控制机制来控制发送节点的发送速率,防止数据包溢出;同时,它还可以通过发送确认帧和重传丢失的帧来保证数据的可靠传输。 介质访问控制是数据链路层中处理多路访问中的碰撞问题的一个重要技术。在多个节点同时发送数据时,可能会发生碰撞,即多个节点同时向同一个链路发送数据。为了解决这个问题,数据链路层采用了诸如CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)等多路访问技术,使得节点能够有效地竞争链路的使用权。 除了以上功能之外,数据链路层还有一些常用的协议,如停等协议、滑动窗口协议和PPP协议。停等协议是一种简单的协议,它要求发送方在发送完一个数据帧之后,必须等待接收方的确认帧才能发送下一个数据帧。滑动窗口协议是一种更有效的协议,它允许发送方连续发送多个数据帧,而无需等待全部的确认帧。PPP协议是一种通用的数据链路层协议,它可以在异种网络之间建立数据链路连接。 综上所述,数据链路层是在直连网络或物理网络的节点之间传送数据包的重要组成部分。它具有形成帧、差错检测、差错控制和介质访问控制等功能,并且使用一系列协议来保证数据的可靠传输。在实际的数据通信中,合理地设计和实现数据链路层是确保数据传输质量的关键。
2023-05-23 上传
第三章 数据链路层 1 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第1页。 主要内容 案例引入 数据链路层的基本概念 点对点协议PPP 多路访问控制协议 以太网 局域网扩展及VLAN 2 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第2页。 知识目标 数据链路层的三个基本问题 C PPP协议 C CSMA/CD的工作原理 C 以太网MAC层和MAC帧 K 局域网的扩展方式 K VLAN的搭建和划分方法 A 3 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第3页。 案例引入 背景 Alice给Bob的消息可以通过连接在网卡上的网线发送出去了。网线的一头连接在Alice的计算机(的网卡)上,另一头连接在交换机的一个端口上。 4 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第4页。 案例引入 问题 1,当网卡源源不断的发送比特串时,如果网线中的物理信号受到干扰,导致交换机端口接收到信号与发送的信号不同,进而导致转换出来的01比特位发生错误了,该怎么办? 2,更严重的情况,由于突发的噪声,导致交换机端口完全没有收到网卡发送过来的比特串,该怎么办? 3,Alice发送的消息太多,交换机的端口来不及处理怎么办? 5 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第5页。 案例引入 如何解决? 将传输的比特数据流分解成帧,对发生错误的帧进行重传或纠错 引入一种差错控制的机制,让接收方在收到数据后向发送方发送确认消息 引入流量控制的机制,避免发送方发送过多、过快的数据 6 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第6页。 案例引入 结论 需要引入一个新的协议层—数据链路层,屏蔽掉底层(物理层)的差错,从而为上层(网络层)提供良好的服务。 7 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第7页。 主要内容 案例引入 数据链路层的基本概念 点对点协议PPP 多路访问控制协议 以太网 局域网扩展及VLAN 8 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第8页。 数据链路层的基本概念 名词 一条无源的点到点的物理线路段,中间没有任何其他的交换结点。 在相邻结点间的一条链路上的通信称为点到点通信 从源结点(source node)到目的结点(destination node)的通信称为端到端通信,通信路径(path)可能由多个链路组成。 数据链路(data link) : 协议+链路 9 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第9页。 数据链路层的基本概念 名词 在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道,其中所传输的数据单位是帧。 成帧:将原始的比特流分解成若干离散的"段"中。 结点 结点 帧 帧 10 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第10页。 数据链路层的基本概念 名词 IP 数据报 1010… …0110 帧 取出 数据 链路层 网络层 链路 结点 A 结点 B 物理层 数据 链路层 结点 A 结点 B 帧 (a) (b) 发送 帧 接收 链路 IP 数据报 1010… …0110 帧 装入 数据链路层传送的是帧 11 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第11页。 数据链路层的基本概念 简单模型 广域网 广域网 Alice 主机 H1 Bob 主机 H2 路由器 R1 路由器 R2 路由器 R3 LAN WLAN Alice 向Bob发送数据 链路层 应用层 运输层 网络层 物理层 链路层 应用层 运输层 网络层 物理层 链路层 网络层 物理层 链路层 网络层 物理层 链路层 网络层 物理层 R1 R2 R3 H1 H2 从层次上来看数据的流动 12 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第12页。 数据链路层的基本概念 简单模型 广域网 广域网 Alice 主机 H1 Bob 主机 H2 路由器 R1 路由器 R2 路由器 R3 LAN WLAN Alice 向Bob发送数据 链路层 应用层 运输层 网络层 物理层 链路层 应用层 运输层 网络层 物理层 链路层 网络层 物理层 链路层 网络层 物理层 链路层 网络层 物理层 R1 R2 R3 H1 H2 仅从数据链路层观察帧的流动 13 [课程讲义]计算机网络第三章数据链路层详解全文共110页,当前为第13页。 数据链路层的基本概念 数据链路层的目标 在物理层提供比特流传输服务的基础上,数据链路层(Data Link Layer)通过在通信的实体之间建立数据链路连接,传送以"帧"为单位的数据,使有差错的物理线路变成无