数据链路层协议的设计实现
简述osi体系结构
简述osi体系结构
OSI（Open Systems Interconnection，开放式系统互联模型）体系结构是一种理论模型，用于指导网络协议的设计与实现，旨在实现网络设备之间的互通性，也就是实现跨网络厂商、跨设备之间的互操作性。
OSI体系结构分为7层，如下所示：
第1层：物理层（Physical Layer） - 负责将数字数据转换成比特流，并在物理媒介上传输比特流；
第2层：数据链路层（Data Link Layer） - 负责将比特流转换成帧，并通过物理媒介进行传输；
第3层：网络层（Network Layer） - 负责将帧转换为数据包，并提供路径选择、流量控制、差错处理等功能；
第4层：传输层（Transport Layer） - 负责数据传输的可靠性和顺序性，同时还负责流量控制、差错处理等问题；
第5层：会话层（Session Layer） - 负责建立、维护、终止会话连接；
第6层：表示层（Presentation Layer） - 负责对数据进行格式化、压缩、加密等处理，以确保不同设备间的数据格式的兼容性；
第7层：应用层（Application Layer） - 最高层，负责为用户提供服务，如电子邮件、文件传输、远程登录等。
OSI体系结构是一种理论模型，实际上实现起来比较困难，因此现在大多数协议都是在OSI模型的基础上进行了修改和简化，比如TCP/IP协议就是在OSI模型的基础上发展而来的。
简述hdlc协议
HDLC协议简介HDLC（High-Level Data Link Control）协议是一种数据链路层的协议，用于在点对点和多点网络中的数据传输。
它提供了信道复用、错误检测和纠正、流量控制和数据传输确认等功能。
本文将详细介绍HDLC协议的概念、设计原理、工作方式以及在实际应用中的应用场景。
概念HDLC协议是由国际电信联盟（ITU）制定的一种面向比特同步传输的链路层协议。
它定义了帧的结构、传输模式和控制流程。
HDLC协议可以用于各种不同的物理介质，如同轴电缆、光纤和无线电频谱等。
它被广泛应用在广域网（WAN）和局域网（LAN）中，特别是在X.25、ISDN和PPP等网络协议中。
帧结构HDLC协议使用点对点的通信模式，通信双方分别被称为发送方和接收方。
数据在发送方被分成一系列的帧进行传输，接收方对帧进行接收、检测和处理。
HDLC帧由几个字段组成，如下所示： 1. 标志字段：标志字段由16位或8位的特定比特模式组成，用于标识帧的开始和结束。
2. 地址字段：地址字段用于在多点网络中识别接收方。
3. 控制字段：控制字段指定了帧的类型和控制信息，如传输模式和流量控制方式等。
4. 信息字段：信息字段包含数据部分，用于传输数据。
5. 校验字段：校验字段用于检测帧传输过程中的错误。
6. 填充字段：填充字段用于填充数据，使帧长度满足最小要求。
传输模式HDLC协议定义了三种传输模式：同步传输模式、异步传输模式和透明传输模式。
同步传输模式在同步传输模式下，帧的传输速率是固定的，发送方和接收方的时钟是同步的。
发送方按照时钟周期将数据拆分成一系列的比特，并依次传输。
接收方根据时钟周期对比特进行采样，确保数据的正确接收。
同步传输模式适用于相对稳定的传输环境，如同轴电缆和光纤等。
异步传输模式在异步传输模式下，帧的传输速率是可变的，发送方和接收方的时钟是不同步的。
发送方在帧的开始和结束时添加标志字段，接收方通过检测标志字段来确定帧的起始位置。
PPP协议的链路层通信与广域网接入实现
PPP协议的链路层通信与广域网接入实现PPP（Point-to-Point Protocol）是一种用于计算机网络通信的数据链路层协议，广泛应用于广域网（WAN）中。
在此文章中，我们将探讨PPP协议在链路层通信和广域网接入方面的实现。
一、PPP协议简介PPP协议是一种数据链路层协议，用于在计算机网络中进行点对点的通信连接。
它内置了多种功能，如身份验证、动态IP地址分配和错误检测等。
PPP协议提供了一种可靠的通信方式，使得数据可以在不同物理介质（如串口、ISDN和以太网）之间进行传输。
二、PPP协议的链路层通信1. 链路建立：在PPP通信开始之前，需要进行链路建立过程。
链路建立包括身份验证、配置选项的协商和网络控制协议（NCP）的建立等步骤。
通过这些步骤，双方可以确保彼此的身份，并协商通信参数，如最大传输单元（MTU）等。
2. 身份验证：PPP协议支持多种身份验证方式，如PAP（Password Authentication Protocol）和CHAP（Challenge-Handshake Authentication Protocol）。
在身份验证过程中，用户需要提供有效的用户名和密码，以确保合法的接入。
3. 链路控制：PPP协议使用链路控制协议（LCP）来管理链路的状态和配置。
LCP负责协商和维护链路的各项参数，如链路活动性检测和链路质量监测等。
4. 数据封装与传输：在PPP协议中，数据封装使用了特殊的标志位（Flag）和字节填充（Byte Stuffing）技术。
数据被封装在PPP帧中，并通过物理介质进行传输。
PPP协议还提供了错误检测和纠错机制，以保证数据的可靠传输。
三、PPP协议在广域网接入中的实现1. 广域网接入设备：在广域网中，PPP协议通常在路由器或交换机等设备中实现。
这些设备通过物理接口与广域网进行连接，并通过配置PPP协议，实现对广域网的接入。
2. 配置PPP参数：在设备中配置PPP参数是实现广域网接入的关键步骤。
数据链路层协议
数据链路层协议数据链路层是OSI模型中的第二层，它负责为物理层提供可靠的数据传输服务，并为网络层提供无差错、有序的数据传输和网络拓扑结构控制等功能。
数据链路层协议作为数据链路层的软件实现，是计算机网络中的重要组成部分，本文将介绍数据链路层协议的相关知识。
一、数据链路层协议的概念数据链路层协议是指在数据链路层上实现的软件规范，它定义了数据在物理介质上的传输方式和控制信息的格式，以及数据帧的封装、解封装过程。
数据链路层协议可以分为两种类型，即同步型协议和异步型协议。
同步型协议使用时钟信号来同步数据的传输和接收，实现方式简单但传输效率较低；异步型协议则采用控制字符来实现数据的同步，传输效率较高，但实现复杂。
数据链路层协议的主要作用是将物理层提供的比特流按照一定的规则组织成数据帧，并加入必要的控制信息，确保数据的可靠传输。
同时，在数据链路层协议中还包括了数据链路层的上下文传递、错误检测和校正、流量控制等功能。
二、数据链路层协议的分类根据不同的标准和应用需求，数据链路层的协议可以分为多种类型。
常用的数据链路层协议有以下几种。
1. PPP协议PPP（Point-to-Point Protocol）是一种链路层协议，它是TCP/IP协议族中的标准协议。
PPP协议支持异步传输、同步传输和透明传输等不同传输方式，在一对一的点对点通信中使用广泛。
PPP协议具有较好的错误检测和纠正能力，同时还支持多种身份认证方式，如PAP、CHAP等。
2. HDLC协议HDLC（High-level Data Link Control）是一种同步传输协议，常用于传输广域网数据及电话系统中的ISDN通信。
HDLC协议可以支持点对点通信、多点通信和广播通信等多种通信方式。
它具有可靠的错误控制、流量控制和传输速率控制等功能，同时还可以实现数据的压缩和多链路传输。
3. SLIP协议SLIP（Serial Line Internet Protocol）是一种基于串口的异步传输协议，在TCP/IP网络中广泛应用。
数据链路层协议的设计实现
计算机通信网络实验数据链路层协议的设计与实现学院： ________________________班级： ________________________学号： ________________________姓名： ________________________2012年11月11日一、实验目的计算机网络的数据链路层协议保证通信双方在有差错的通信线路上进行无差错的数据传输，是计算机网络各层协议中通信控制功能最典型的一种协议。
本实验实现一个数据链路层协议的数据传送部分，目的在丁更好地理解基本数据链路层协议的基本工作原理，掌握计算机网络协议的基本实现技术。
实验内容使用C语言实现下面数据链路层协议：1. 分析和实现一个理想的链路层协议2. 对丁前面实现的协议进行扩充，实现它的第一次改进，如何防止发方过快淹没收方。
3. 对上一步再假设在不可靠的的链路上进行通信。
三、实验步骤1. 熟悉数据链路层协议的功能；2. 编写数据链路层协议的实现程序；3. 调试并运行自己编写的协议实现程序；4. 了解协议的工作轨迹，如出现异常情况，在实验报告中写出原因分析;5. 保留你实现的数据链路层协议，以备教师检查。
四、实验过程1、程序功能及设计思路功能概述：用客户端/服务器模式代表A站、B站。
先由客户端输入服务器IP地址，发送SYN 同步帧，告诉服务器准备接受。
客户端输入数据后，会进行CR㈤码，再发送数据帧；服务器收到后，先进行校验，数据正确则发送ACK帧，客户端则发送下一帧数据；否则服务器发送NAKM,客户端重新发送该数据。
CRCK 验：1）将收到的字符转为int型（32位），并将其二进制码左移16位，存丁data；2）进行C（D）=Remainder［（S（D） 1D A L）/g（D）］，即CR（K验，得到校验位。
3）将校验位加在信息元后，组成24位的码字，存丁要发送的数据帧dframe。
停等式ARQft、议：Client:1）置SN=02）收到数据，将SN分配给该数据，如果没有收到，则等待；3）存丁要发送的数据帧中，发送给server ；4）如果从server收到确认帧，且RN>SN贝U SN加1 （模2）,返回2;如果收到NA触RN=SN则返回3,重传数据。
(完整版)计网协议5和协议6程序
程序设计报告（2011/2012学年第一学期）题目：数据链路层滑动窗口协议的设计与实现专业网络工程学生姓名朱瑞霖、李小明学生学号 09211517 、 09211524日期 2011-12-01一、实验内容和实验目的利用所学数据链路层原理，自己设计一个滑动窗口协议，在仿真环境下编程实现有噪音信道环境下两站点之间无差错双工通信。
信道模型为8000bps 全双工卫星信道，信道传播时延270毫秒，信道误码率为10-5，信道提供字节流传输服务，网络层分组长度固定为256字节。
通过该实验，进一步巩固和深刻理解数据链路层误码检测的CRC 校验技术，以及滑动窗口的工作机理。
滑动窗口机制的两个主要目标：(1) 实现有噪音信道环境下的无差错传输;(2)充分利用传输信道的带宽。
在程序能够稳定运行并成功实现第一个目标之后，运行程序并检查在信道没有误码和存在误码两种情况下的信道利用率。
为实现第二个目标，提高滑动窗口协议信道利用率，需要根据信道实际情况合理地为协议配置工作参数，包括滑动窗口的大小和重传定时器时限以及ACK 搭载定时器的时限。
这些参数的设计，需要充分理解滑动窗口协议的工作原理并利用所学的理论知识，经过认真的推算，计算出最优取值，并通过程序的运行进行验证。
通过该实验提高同学的编程能力和实践动手能力，体验协议软件在设计上各种问题和调试难度，设计在运行期可跟踪分析协议工作过程的协议软件，巩固和深刻理解理论知识并利用这些知识对系统进行优化，对实际系统中的协议分层和协议软件的设计与实现有基本的认识。
二、实验环境Window操作系统下，Microsoft Visual C++ 6.0 集成化开发环境。
三、实验分工协议5主要由李小明完成，协议6主要由朱瑞霖完成，两协议的测试以及部分参数的设定、测试由两人共同完成。
实验报告由李小明和朱瑞霖共同整理完成。
四、软件设计1、数据结构分析（a）协议五#define inc(k)if(k<MAX_SEQ)k++;else k=0inc宏定义了窗口更新函数，按循环式前进更新。
ethercat电路原理
ethercat电路原理EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一种基于以太网的工业以太网技术，用于实现实时性要求高的工业控制应用。
它的电路原理涉及到以太网物理层、数据链路层和应用层的设计。
在EtherCAT 电路中，主要包括以下几个部分：1. 物理层：EtherCAT 采用了标准的以太网物理层，支持100BASE-TX 和1000BASE-T 以太网标准。
物理层负责将数据在以太网链路上进行传输。
2. 数据链路层：EtherCAT 在数据链路层使用了一种特殊的协议，称为EtherCAT 协议。
该协议采用了主从结构，主站负责发送数据帧，从站负责接收和处理数据。
EtherCAT 协议通过以太网数据帧的扩展字段来传输实时数据和控制信息。
3. 应用层：EtherCAT 应用层包括设备描述文件（Device Description File，DDF）和过程数据对象（Process Data Object，PDO）。
DDF 用于描述从站设备的特性和功能，PDO 用于传输实时的过程数据。
EtherCAT 电路的工作原理是：主站发送数据帧到从站，从站接收数据并根据DDF 进行解析和处理。
如果数据帧中包含PDO 数据，从站将实时数据传输给主站。
主站可以通过轮询或事件触发的方式与从站进行通信。
EtherCAT 的实时性是通过使用特殊的数据链路层协议和硬件实现的。
它采用了时间同步机制，保证了数据传输的确定性和实时性。
需要注意的是，以上是EtherCAT 电路的基本原理，实际的EtherCAT 系统还涉及到更多的细节和功能，如网络拓扑、从站配置、错误处理等。
如果你需要更深入了解EtherCAT 电路原理，建议参考相关的技术文档和资料。
计算机网络实验 第2章 数据链路层实验
采用总线型或星形拓扑。由于以太网是基于共享总线的广播类型的网络，
所以当网络中有两个或两个以上站点同时发送数据时将引起冲突，因此以 太网使用CSMA/CD协议作为媒体控制协议解决冲突问题。
CSMA/CD协议的基本原理是：站点发送数据前先监听信道，信道 空闲时发送数据；在发送数据过程中持续监听信道，如果监听到冲 突信号则立即停止发送数据；同时发送强化冲突信号，以使网络中 正在发送数据的其它站点能够监听到冲突。
PPP帧格式如图所示
2．PPPoE
PPP协议不适于广播类型的以太网和另外一些多点访问类型的网络，于是 产生了PPPoE（Point-to-Point Protocol over Ethernet）。它为使用桥接以太 网的用户提供了一种宽带接入手段，同时还能提供方便的接入控制和计费。 每个接入用户均建立一个独一无二的PPP会话。会话建立前PPPoE必须通过 发现协议获取远端访问集中器的MAC地址。
第2章 数据链路层实验
实验三： 集线器与交换机的对比试验
3.1
背景知识
1．冲突域与广播域 冲突域：共享信道的传输机制决定了在网络中只能有一个站点发送数据 。如果两个或两个以上站点同时发送数据将发生冲突。虽然以太网在 MAC层采用CSMA/CD协议有效地降低了冲突的可能性，但是由于传播时 延的存在以及多个站点同时监听到信道空闲等情况的存在，冲突仍会发生 。所谓冲突域是指在该域内某一时刻只能有一个站点发送数据，如果两个 站点同时发送数据会引起冲突，则这两个站点处于同一个冲突域内。 广播域：以太网是广播网络，采用共享信道的传输机制来传输数据。在 以太网中，一个站点向所有站点发送数据的传输过程称为广播，这一过程 中传输的数据帧称为广播帧。在以太网中，能够接收到任意站点发送的广 播帧的所有站点的集合称为一个广播域。
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//printf("加上CRC校验位后的二进制码：%s\n",s); //test
}
发送数据帧
******************************
void Sen dFrame(){
〃建立socket,SOCK_DGRAM为使用不连续不可靠的数据包连接
sock=socket(AF」NET,SOCK_DGRAM,O);
if ( LOBYTE( wsaData.wVersio n ) != 1 || HIBYTE( wsaData.wVersion
1 ){
WSAClea nup();
}
return;
//基于32位系统，int型长度为4字节,CRC-16的生成多项式为
g(D)=DA16+DA15+DA2+1 void caculate_crc16( un sig ned char*msg,i nt len th, un sig ned int *crc)
{
WORD wVersio nRequested;
WSADATA wsaData;
wVersio nRequested = MAKEWORD( 1,1 );//Win Socket1.1版本
err = WSAStartup( wVersi on Requested, &wsaData );
//wsaData用来存储系统传回的关于Win Socket的资料
int err;
SOCKET sock;//用于服务器监听的Socket
SOCKADDR_IN addrSrv;〃服务端地址
un sig ned char sen dBuf[100];〃发送缓存
char serverIp[20];〃客户端ip地址
int sockle n=sizeof(SOCKADDR_IN); //Socket的地址值的长度
1）置SN=O；
2）收到数据，将SN分配给该数据，如果没有收到，则等待；
3）存于要发送的数据帧中，发送给server;
4）如果从server收到确认帧，且RN>SN，则SN加1（模2），返回2;如果收
到NAK或RN=SN，则返回3，重传数据。
Server:
1）置RN=O；
2）从client收到一个SN=RN的帧，进行CRC校验检查，无错后输出，并置RN加1、发送ACK帧；否则发送NAK帧，请求重发。
{ un sig ned int data=0;
int i,j;
for(i=0;i<le nth;i++,crc++,msg++){
data=(i nt)*msg;
// itoa(data,s,2);〃把整数转为二进制码
//printf("第%d字的二进制码：％s\n",i+1,s); //test
*crc=data<<16;
for(j=0;j<16;j++)
{
if((data&0x8000))
{
data=(data<<1)&0 xffff;
data=dataA0x8005;
else data=(data<<1)&0xffff;
}
*crc=*crc|data;//把校验位放在信息元后面，存在一个int变量中
2、C语言程序代码：
客户端Client:
#includevwinsock.h>//WINSOCK API的头文件，需要包含在项目中
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")//WINSOCK API连接库文件
#i nclude<stdio.h>
#in clude<stri ng.h>
int cf_len=sizeof(struct sockaddr);
struct dataFrame〃数据帧
{
int seq;//分段消息的序号
int SN;〃发送序号
unsigned int data[100];
in t msgle n;〃字符长度，采用长度计数的组帧技术
};
struct conF rame//控制帧
{
int RN;//接收序号
char type[3];
//表明帧的类型:SYN同步、EOT送毕、ACK确认应答、NCK否定应答
};
struct dataFrame dframe;
struct conF rame cframe;
初始化
******************************
void in itializati on()
4.了解协议的工作轨迹，如出现异常情况，在实验报告中写出原因分析;
5.保留你实现的数据链路层协议，以备教师检查。
四、
1、程序功能及设计思路
功能概述：
用客户端/服务器模式代表A站、B站。先由客户端输入服务器IP地址，发送SYN同步帧，告诉服务器准备接受。客户端输入数据后，会进行CRC编码，再发送数据帧； 服务器收到后，先进行校验，数据正确则发送ACK帧，客户端则发送下一帧数据；否 则服务器发送NAK帧，客户端重新发送该数据。
计算机通信网络实验
数据链路层协议的设计与
实现
学院：
班级：
学号：
姓名：
2012
一、
计算机网络的数据链路层协议保证通信双方在有差错的通信线路上进行无差错的
数据传输，是计算机网络各层协议中通信控制功能最典型的一种协议。
本实验实现一个数据链路层协议的数据传送部分，目的在于更好地理解基本数据
链路层协议的基本工作原理，掌握计算机网络协议的基本实现技术。
CRC校验：
1)将收到的字符转为int型(32位)，并将其二进制码左移16位，存于data；
2)进行C(D)=Remainder[(S(D) ?DAL)/g(D)]，即CRC校验，得到校验位。
3)将校验位加在信息元后，组成24位的码字，存于要发送的数据帧dframe。
停等式ARQ协议:
Clie nt:
实Hale Waihona Puke 内容使用C语言实现下面数据链路层协议：
1.分析和实现一个理想的链路层协议
2.对于前面实现的协议进行扩充，实现它的第一次改进，如何防止发方过快淹没
收方
3.对上一步再假设在不可靠的的链路上进行通信
三、
1.熟悉数据链路层协议的功能；
2.编写数据链路层协议的实现程序；
3.调试并运行自己编写的协议实现程序；
if(sock==-1){
printf("Building a socket failed.'n");
return;
}
prin tf("i nput server's IP:");