计算机网络第3章

有确认面向连接的服务
● Definition: The source and destination machines establish a connection before any data are transferred. Each frame sent over the connection is numbered, and the data link layer guarantees that each frame sent is indeed received. Furthermore, it guarantees that each frame is received exactly once and that all frames are received in the right order. ● transfers go through three distinct phases: 1. Establish connection 2. Transmit frame 3. Release connection ● Characters: no bad frame; no same frame; ordinal
●措施
○避错：采用高档的设备、介质，尽量避免错误的发生 ○容错：在发生错误时，能够采用某种方法检测与纠正
3.1.3 差错控制
●错误的检测和纠正：数据之外加冗余编码
○检错码: 通过编码检查能自动发现差错 ○纠错码: 除了能知道出错，还能知道错误发生的位置
●常用编码
○奇偶校验、水平垂直奇偶校验、CRC校验等 ○奇偶校验码：是通过增加冗余位来使得码字中“1”的 个数保持奇或偶数的编码方法，是一种检错码。
● Character: No logical connection is established beforehand or released afterward; no attempt is made to detect the loss of frame or recover the bad frame. ● Utility situation: real-time traffic; low error rate
有确认无连接服务，适用于不可靠的信道，如 无线网。 有确认有连接服务
无确认无连接服务
● Definition: The source machine sends independent frames to the destination machine without having the destination machine acknowledge them.
The position and function of Data Link Layer
3.1.1 Services Provided to the Network Layer
数据链路层的模型：
Host A
传输层协议
Host B
数据链路层协议 Node1 Node2
数据链路层协议 Node3 数据虚通路
第三章
数据链路层
主要内容（1）
3.1 定义和功能
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5
3.2.2
定义 为网络层提供服务 成帧 差错控制 流量控制
检错码
3.2 错误检测和纠正
主要内容（2）
3.3 基本的数据链路层协议 5.3.1 无约束单工协议 5.3.2 单工停等协议 5.3.3 有噪声信道的单工协议 滑动窗口协议 5.4.1 滑动窗口协议 5.4.2 退后n帧协议 5.4.3 选择重传协议 常用的数据链路层协议 5.6.1 高级数据链路控制规程 HDLC
传输层
结点
链路
点到点 点到点 端到端 端到端
虚拟数据通路 (host1 to host2)
host1 host2
应用层
应用层
运输层 网络层 数据链路层 物理层
运输层 网络层 数据链路层
物理层
实际数据通路(host1 to host2)
host1 host2
应用层
应用层
运输层 网络层 数据链路层 物理层
3.1.3 差错控制
●目的:使DL能够向上层提供无差错的服务(链路有干扰) ●基本原理:接收端向发送端发送确认信息(ACK,NAK)
3.1.4 流量控制
● 问题: 发送者发送数据的能力高于接收者的
接收能力
● 解决方法:
1. 基于反馈的流量控制
2. 基于速率的流量控制
3.2 差错检测与纠正
Error-Correcting Codes Error-Detecting Codes
3.1.2 成帧方法
●帧同步：以帧为单位进行传送，指出哪里是帧的开 始和结束。 ●为什么成帧?
○提高传输效率
○差错控制
● 成帧方法:
字符计数法 带字符填充的首尾字符定界法 带位填充的首尾标记定界法 物理层编码违例法 注意：在很多数据链路协议中，使用字符计数法和一种其 它方法的组合。
M(x)待传数据 r个余数
3.2.2差错检测编码
3.2.2差错检测编码
常用的四个多项式已成为国际标准
CRC-12 = x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1 CRC-16 = x16 + x15 + x2 + 1 （ IBM） CRC-CCITT = x16 + x12 + x5 + 1 （CCITT） CRC-32 =x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11
1.字符计数法
● 方法：在帧头中用一个域来表示整个帧的字符个数. ●问题：若计数出错，对本帧和后面的帧有影响.
6
01234
6
56 789
9
01 2345 67
9
89 0123 45
帧1
帧2 错误
帧3
帧4
6
01234
7
56 789
9
01 2345 67
9
89 0123 45
帧1
帧2
错误的字符计数
2.带字符填充的首尾字符定界法.
有确认无连接服务
● Definition: Each frame sent is individually acknowledged. A frame has not arrived within a specified time interval, it can be sent again. ● Characters: No logical connection is established beforehand or released afterward; ● Measure： Destination machine should send acknowledgement frame to source machine. ○Receive correct frame: ACK ○Receive bad frame: NAK ○Time out: Resend ● Utility situations：unreliable channels
3.2.2差错检测编码
●生成多项式G(x) ：r次(r+1位)高位与最低位必须为1 ●发送端编码： 1、将要传送的数据位后面加上r个0， xr M(x)
M(x)待传数据 r个0
2、用xr M(x)除以G(x),得到的余数r(x)
除以G(x)
3、用xr M(x)减去余数r(x) ,构成要传输的n位数据T(x)
思考题
当帧里的下列比特序列在链路上发送时，真实 的比特序列是什么 110101111101011111101011111110
3.1.3 差错控制
●错误产生原因：噪声 ●错误类型：数据帧出错、数据帧丢失 ●噪声
○白噪声: 随机错误，某一码元与前后码元无关的错误，单 个出现 ○冲击噪声:突发错误，某一码元与前后码元有关的错误， 成串密集出现
Chapter 3. The Data Link Layer
Basic concepts:
●规程:早期的数据通信协议曾叫作通信规程。因 此在数据链路层，规程和协议是同义语。
●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，以及结点发送和接收数据单元 的动作。 ○现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来 实现这些协议ห้องสมุดไป่ตู้硬件和软件。 ○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。
Figure 3-6. Bit stuffing. (a) The original data. (b) The data as they appear on the line. (c) The data as they are stored in the receiver's memory after destuffing.
3.2.2 差错检测编码
CRC编码(Cyclic Redundancy Check)
● CRC编码：检纠错能力强大，实现简单，使用广泛。 ● 码多项式：将码元序列中的每一位看成是一个多项式的 系数，则一个码元序列对应一个多项式，这个多项式被称为 该码元序列的多项式。 1 0 1 1 0 1x4+0x3+1x2+1x1+0x0 = x4+x2+x1 ●模2运算 加法不进位，减法不借位，除法中的减法仍然采用模2运算 10011011 11110000 ＋ 11001010 -10100110 01010001 01010110
运输层 网络层 数据链路层
物理层
3.1 Data Link Layer Design Issues