计算机网络(四)数据链路层(1.基本原理)
第3章数据链路层-1
g1
g2
gr-1
R0
R1
Rr-1
信息输入端
图3.5 CRC码的编码电路
码字输出端 输出开关
3.2 差错检测与校正（续）
常用的检错码 ----循环冗余码
大于r+1的突发错误
• 若具体取r=16，则能检测出所有双错、奇数位错、突 发长度小于等于16的突发错以及1-2-15（约为99.997%） 的突发长度为17的突发错和1-2-16（约为99.998%）的
突发长度大于等于18的突发错
3.2 差错检测与校正（续）
常用的检错码 ----循环冗余码
除以G（x）的运算易于用移位寄存器和半 加器来实现
3.2 差错检测与校正（续）
传输差错的特性
➢ 噪声分类：
• 信道所固有的，持续存在的随机热噪声 • 由于外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声
➢ 噪声比较：
• 随机错通常较少 • 冲击噪声的幅度可以相当大 ，它是传输中产生差错
的重要原因
3.2 差错检测与校正（续）
传输差错的特性
➢ 衡量一个信道质量的重要参数是误码率：
*是要求同学了解的，这些内容在本电子教案中并未讲解而是要求同学自己阅读教材。
3.1 数据链路层的功能
➢ 基本功能：
• 将物理层提供的原始的传送比特流的可能出错的物理连 接改造成为逻辑上无差错的数据链路
• 最基本的服务就是将源机器网络层来的数据可靠地传输 到相邻节点的目标机网络层
• 要完成许多特定的功能 ☆ 主要有如何将比特组合成帧（frame）； ☆ 处理传输中出现的差错； ☆ 调节发送方的发送速率不至于使较慢的接收方不能 承受，以及数据链路层连接的建立、维持和释放， 称之为链路管理。
计算机网络谢希仁版数据链路层知识点总结
数据链路层知识点总结数据链路层使用的主要两种信道：点对点信道，广播信道，分别使用点对点协议ppp以及CSMA/CD协议一、使用点对点信道的数据链路层1、链路：结点到结点的物理线路，只是一段路径的组成部分（也称物理链路）数据链路：把实现控制数据传输的通信协议的硬件和软件都加到链路上构成的（也称逻辑链路）2、数据链路层协议的基本传输单元——帧3、数据链路层协议解决的三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错控制4、封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。
确定帧的界限，也叫帧定界。
5、透明传输分成文本文件和非文本文件（图像，程序等）文本文件不会出现帧定界控制字符，所以就是透明传输非文本文件要进行字节填充，具体：发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(其十六进制编码是 1B)。
接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。
如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。
当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。
6、差错检测：循环冗余检验 CRC，帧检验序列 FCSCRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。
FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。
冗余码位数及除数都是事先选定好的7、可靠传输包括：无比特差错（CRC）和无传输差错（帧编号，确认和重传机制）要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制。
二、PPP协议1、应用：用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。
2、三个组成部分：一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
《计算机网络》课程教学大纲
《计算机网络》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：210549课程名称：计算机网络英文名称：Computer Network课程类别：专业课学时：63学分：3适用对象:电子信息工程专业（本科）考核方式：考试先修课程：《C语言程序设计》、《计算机组成原理》二、课程简介本课程主要介绍计算机网络的基本概念和基本原理，以OSI参考模型为基础，全面系统地讲述分层次的网络体系结构，包括数据链路层、介质访问控制、网络层、传输层和应用层。
鉴于TCP/IP是目前被广泛接受的标准，所以兼顾OSI 和TCP/IP两大体系，阐述它们的共性问题。
内容涵盖了局域网、广域网、互联网（以Internet为典型）、ATM和B-ISDN等网络体制，突出通信子网与资源子网的概念，详细讨论用于计算机通信的各类通信交换技术，并尽可能反映较新的进展，同时也重视必要的理论分析，比如路由选择和流量控制等问题。
This course covers the basic concepts and principles of computer communication networks. The network architecture is discussed in detail based on OSI referrence model, including data link layer, medium access control, network layer, transport layer and application layer. Meanwhile, this course takes TCP/IP in consideration owing to wide use of Internet. Therefor, the common issues are presented giving attention to two models of OSI/RM and TCP/IP. The content includes LAN. WAN, Internet, ATM and B-ISDN, giving prominence to communication subnet and resource subnet. It also specifies many kinds of switching techniques, thinking much of theoretic analysis, such as routing and flow control, etc.三、课程性质与教学目的计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合而形成的新的技术领域，是当今计算机界公认的主流技术之一，也是迅速发展并在信息社会中得到广泛应用的一门综合性学科。
计算机网络第四版(课后练习答案)
计算机网络第四版(课后练习答案)计算机网络第四版（课后练习答案）第一章：计算机网络与因特网1. 计算机网络的基本概念与体系结构计算机网络是指将分散的、独立的计算机系统通过通信设备和线路连接起来，实现信息共享和资源共享的系统。
它由硬件、软件和协议等组成，并遵循一定的体系结构。
2. 因特网的发展与组成因特网是全球最大的计算机网络，由大量的自治系统（AS）组成，采用TCP/IP协议族作为通信协议，实现全球范围内的信息交流和资源共享。
第二章：物理层1. 传输媒体的基本概念和分类传输媒体是信息在计算机网络中传输的介质，主要包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线媒体等，根据传输方式分类可分为有线传输媒体和无线传输媒体。
2. 信道复用与调制信道复用是指多路复用技术，用于将多个通信信道中的数据通过一个物理通道传输。
调制技术是将数字信号转换为模拟信号的过程，常用的调制方式有ASK、FSK、PSK等。
第三章：数据链路层1. 数据链路层的基本概念和功能数据链路层在物理层之上，提供有点到点的数据传输服务，主要功能包括帧的封装与解封装、错误检测与纠正、流量控制和访问控制等。
2. 介质访问控制介质访问控制是指多个计算机节点在共享传输媒体时的竞争与协调机制，主要包括载波侦听、轮询、令牌传递和CSMA等。
第四章：网络层1. 网络层的基本概念与功能网络层是计算机网络中的核心层，负责将分组从源节点传输到目的节点，主要功能包括寻址与路由、分组的转发与接收、拥塞控制和互联互通等。
2. 网际协议（IP）IP协议是因特网中最主要的协议之一，它定义了数据报的格式和传输规则，实现了数据包的路由和转发功能，是因特网的核心协议之一。
第五章：运输层1. 运输层的基本概念与功能运输层负责对网络层传输的数据进行可靠或无需可靠地传输，主要功能包括端到端的连接建立与释放、数据的分段与重组、流量控制和拥塞控制等。
2. 传输控制协议（TCP）TCP是因特网中最重要的运输层协议之一，它提供可靠的、面向连接的数据传输服务，通过确认应答和超时重传等机制，保证了数据的可靠性和可恢复性。
谢希仁《计算机网络》复习提纲--【计算机网络】名词解释
谢希仁《计算机网络》复习提纲一、基本概念资源子网通信子网网络拓扑结构：指组成网络的通信节点和主机被通信线路链接的具体形状。
网络拓扑有总线、星型、树型、环型和不规则的网状型等。
电路交换：属于预分配电路资源系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管在这条电路上实际有无数据传输，电路一直被占用，直到双方通信完毕拆除连接为止。
优点：信息传输时延小。
电路是“透明”的。
信息传送的吞吐量大。
缺点：所占用的带宽是固定的，所以网络资源的利用率较低。
用户在租用数字专线传递数据信息时，要承受较高经济代价。
分组交换：是分组转发的一种类型，分组就是将要发送的报文分成长度固定的格式进行存储转发的数据单元，长度固定有利于通信节点的处理。
协议、接口、服务：在iso/osi分层模型中，上层称为服务的使用者，下层称为服务的提供者，上下层（即相邻层）之间通信约定的规则称为接口，不同系统同层通信实体通信约定的规则称为协议。
服务类型：传输服务有两大服务类型，即面向连接的服务和无连接的服务。
面向连接的服务提供传输服务用户之间逻辑连接的建立、维持和拆除，是可靠的服务，它可提供流量控制、差错控制和序列控制。
而无连接服务提供的服务不可靠。
OSI模型：指国际标准化组织iso定义的开放系统互连参考模型（osi/rm），osi模型将网络的体系结构划分成7层，俗称7层协议标准。
实体：OSI参考模型中的几个术语，实体（entity）指执行某个特定功能的进程。
服务访问点sap：（n）层实体向（n+1）层实体提供服务，（n+1）层实体向（n）层实体请求服务，从概念上讲，这是通过位于（n）层和（n+1）层的界面上的服务访问点（n）-sap（n-service access point ）来实现的。
（n）-sap是一个访问工具，由一组服务元素和抽象操作组成，并由（n+1）实体在该点调用。
协议数据单元pdu：已建立起连接的同层对等（n）实体间交换信息的单元称为（n）协议数据单元（n）-pdu （（n）protocol data unit）。
计算机网络 《第4章 数据链路层》 讲解
校验码 编码器
发送装置
接收装置
校验码 译码器
信宿
传
输
存储器
信
道
反馈信号 控制器
反馈信号 控制器
15
《计算机网络》第4章 数据链路层
反馈重发机制的分类
• 停止等待方式
发送端
1
2
2
3
ACK
NAK
ACK
接收端
1
2
2
3
16
《计算机网络》第4章 数据链路层
连续工作方式 • 拉回方式
• 选择重发方式
重传 发送端 0 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6
4.2 数据链路层的基本概念
4.2.1 物理线路与数据链路 • 线路 — 链路 • 物理线路 — 数据链路
18
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.2.2 数据链路控制
• 链路管理 • 帧同步 • 流量控制 • 差错控制 • 帧的透明传输 • 寻址
数据链路层协议 — 为实现数据链路控制功能而 制定的规程或协议。
数据传输，而不需要得到对方复合站的许可。
30
《计算机网络》第4章 数据链路层
数据链路的平衡配置方式
31
《计算机网络》第4章 数据链路层
4.4.3 HDLC的帧结构
标志字段F 地址字段A 控制字段C
(8位)
(8/16位) (8/16位)
信息字段I (长度可变)
帧校验字段FCS 标志字段F
(16/32位)
常用的检错码 • 奇偶校验码
垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验水平 垂直奇（偶）校验（方阵码）
• 循环冗余编码CRC 目前应用最广的检错码编码方法之一
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。
第四章数据链路层
例题[例题4-1] 对于10比特要传输的数据，如果采用海明码（Hamming code）校验，需要增加的冗余信息为比特A 3B 4C 5D 6［例题4-2］通过提高信噪比可以降低其影响的差错是A随机差错 B 突发差错 C 数据丢失差错 D 干扰差错［例题4-3］两台计算机通过计算机网络传输一个文件，有两种可行的确认策略。
第一种策略是由发送端将文件分割成分组，接受端逐个地确认分组；但就整体而言，文件没有得到确认。
第二种策略是接收端不确认单个分组，而是当文件全部接收到后，对整个文件予以接受确认。
是比较这两种方式的优缺点，以及它们各自适应的场合。
10，每个帧的长度为10kb，试问：［例题4-4］已知某通信信道的误码率为5-（a）若差错为单比特错，则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？4.3 基础知识一、填空题1.数据链路层的最基本功能是向该层用户提供_____、______的数据传输基本服务。
2.差错控制技术主要包括前向纠错机制FEC和_______。
3.BSC和HDLC都是数据链路层封装帧的协议，BSC是面向______的协议。
HDLC是面向的协议；若使用BSC协议，字符串“A DLE STX B C DLE DLE DLE ETB”在透明传输时的字符输出串是______；若使用HDLC协议，11001011111001011111101在透明传输时的二进制输出串是______。
4.差错控制编码可以分为______和______。
其中,______是自动发现差错的编码；______ 是指不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码。
衡量编码性能好坏的一个重要参数是______，是码字中信息比特所占的比例。
5. ______是通信系统中衡量系统传输______的指标，可定义为二进制比特在通信系统传输时被传错的概率。
在计算机网络通信系统中，要求误码率低于______。
6.所谓差错就是在数据通信中，数据通过通信信道后接收的数据与发送的数据存在______ 的现象。
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一条链路只是一条通路的一个组成部分。
数据链路(data link) ：除了物理线路外，还必须有通信协议来控制 这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就 构成了数据链路。
现在最常用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。
数据链路层传送的是帧
网络层
数据 链路层
结点 A
IP 数据报 装入
帧
物理层
1010… …0110
数据 链路层
结点 A
发送 帧
链路 (a)
链路 (b)
结点 B IP 数据报
取出 帧
1010… …0110
接收 帧
结点 B
一、数据链路层概述
分组与帧的关系图示
Relationship between packets and frames
R3 网络层 链路层 物理层
H2
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
一、数据链路层概述
数据链路层协议在路由器中的位置
路由器A
路由器B
分组/包
232 帧2
2 数据链路进程 3 路由选择进程
数据链 路协议
232 2
传输线
DL协议的作用就是使不可靠的 通信线路变得一定程度的好。
一、数据链路层概述
1.常用概念
51234767898012345687890123
计数值传输出错时导致收发双方不同步.
字符填充的首尾定界法 位填充的首尾定界法
同步字符法 标志法
填充技术
前言：数据链路层的设计问题
物理层编码违例法
2. 成帧
“0”
“1” 违例
或
综合法
➢用计数值确定帧尾 ➢检查帧定界符是否出现在应该出现的地方 ➢计算校验和
➢考虑接收双方的同步问题（即定界）； ➢计算帧的校验和并放入帧中一起传送给接收方；
协议数据单元 帧：在数据链路上交换数据的单位。
指明帧 的开始 和结束
标志
字段
地址字段 控制字段 正文字段 校验字段
前言：数据链路层的设计问题
字符计数法
2. 成帧
51234567898012345687890123
一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。 结点（node）：网络中的主机（host）和路由器（router）称为结点。
一、数据链路层概述
1.常用概念
链路（link）：通信路径上连接相邻结点的通信信道称为链路。 数据链路（data link)：链路+实现通信协议的硬件和软件。 数据链路层协议：定义了一条链路的两个结点间交换的数据单元格式，以
最主要的作用是通过一
前言：数据链路些层数的据链设路计层协问议(题即 链路控制规程),在不太 可靠的物理链路上实现
为什么需要数据链路层可？靠的数据传输.
物理层未解决的问题：
位流传输过程中不可避免会出现差错 （电磁干扰，线路问题）
数据收发之间的速率匹配问题 （不同设备处理速度不同）
前言：数据链路层的设计问题
计算机网络（四） ——关于数据链路层（1.基本原理）
信息科学与技术学院
学习目标!
了解：数据链路层的设计问题 掌握：数据链路层差错控制方法、循环冗余码编码原理 掌握：数据链路层的功能 掌握：基本数据链路协议 掌握：停等协议、滑动窗口协议的工作原理 掌握：面向比特型数据链路层协议实例— HDLC。 了解：Internet中的数据链路层协议。
---- 数据链路层数据服务单元 ---- 帧
Computer
Modem
电话交换网
物理线路 数据链路
Modem
Computer
一、数据链路层概述
数据链路层于物理层之上,属于低层。物理 层传输的是比特流，单位是比特。
数据链路层传输单位是帧，一帧一帧地处 理。其工作是从物理层获取比特流，进行 封装成帧、并对帧进行如透明传输、差错 控制等处理，从而递交给上一层（网络 层），同时也对网络层下传的数据进行处 理，进而传给物理层。
1. 向网络层提供的服务
AL
主机A
TL NL DL PL
➢无确认的无连接服务 ➢有确认的无连接服务 ➢面向连接的服务
帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧帧
主机B
AL
TL NL DL PL
前言：数据链路层的设计问题
2. 成帧
涉及的问题
➢将上层(网络层)交下来的数据包按照所采用协议决 定的格式，封装成一定形式的帧；
H2
应用层 运输层 网络层 链路 层物理层
一、数据链路层概述
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3
主机 H2
局域网
H1
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
仅从数据链路层观察帧的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
前言：数据链路层的设计问题
3. 流量控制
网络层实体控制从数据链路层接收数据的速率，据此， 数据链路层要控制从同等实体接收PDU的速率。
流量控制
限制发送方发 送速度的一种 机制。使发送 速率不能超过 接收方能处理 的速率。
流量控制的特点 ➢流量控制必须是动态的
流量速度不仅与发方 速度相关而且与网络 的当前拥挤程度有关
➢必须有某种反馈机制
使发方了解收方 的当前处理能力
前言：数据链路层的设计问题
4. 差错控制
顺序到达 指保证所有的帧最终都按正确的发送次序到达目的。
➢确认方式
➢计时器法
✓ACK肯定确认 ✓NAK否定确认
计时器值的设定要保证一帧 到达对方并作处理后，相应 的确认帧返回。
计时结合序号才能保证每一帧的正确次序。
一、数据链路层概述
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3 局域网
主机 H2
H1
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
从层次上来看数据的流动
R1 网络层 链路层 物理层
R2 网络层 链路层 物理层
R3 网络层 链路层 物理层
检错和纠错 检出传输中出现的差错；可能的话确定出错位置从 而纠正错误。
前言：数据链路层的设计问题
5. 数据链路层协议的作用
路由器A
路由器B
分组/包
232 帧2
2 数链路进程 3 路由选择进程
数据链 路协议
232 2
传输线
DL协议的作用就是使不可靠的 通信线路变得一定程度的好。
物理层: ---- 物理链路 ---- 比特流传输 ---- 有差错的物理链路 数据链路层: ---- 数据链路 ---- 帧传输 ---- 无差错的数据链路