数据链路层的定义与基本功能
osi七个层次主要功能概括
osi七个层次主要功能概括
1. 物理层：负责传输原始比特流，将数据转换为电信号以在物理媒介上进行传输。
主要功能包括定义电气、机械和功能接口规范，以及传输媒介的特性和连接方式。
2. 数据链路层：确保相邻节点之间可靠的数据传输。
它将原始位流组织为数据帧，并提供错误检测和纠正机制，以及流量控制和访问控制。
3. 网络层：负责在不同的网络之间进行逻辑通信，实现数据包的路由和转发。
它根据网络规模、拓扑结构等因素选择最佳路径，以确保数据的快速、可靠传输。
4. 传输层：通过提供端到端的数据传输服务确保可靠的数据传输。
它将数据划
分为较小的数据段，确保数据的完整性、顺序和流量控制，以及错误检测和纠正。
5. 会话层：协调两个应用程序之间的对话，管理会话的建立、维护和终止。
它
提供会话控制机制，允许应用程序在通信过程中进行同步、检查点和恢复。
6. 表示层：负责数据的语法和语义转换，确保不同的系统能够相互理解和交互。
它处理数据的编码、压缩、加密和解密，确保数据的安全性和可靠性。
7. 应用层：提供用户与网络之间的接口，使用户能够访问网络中的各种应用和
服务。
它包括各种应用程序，如电子邮件、文件传输协议、网页浏览器等。
这七个层次构成了OSI模型，提供了一个完整的网络通信框架，每一层都有不
同的功能和责任，协同工作以实现可靠的数据传输和应用程序的正常运行。
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。
计算机网络—第3章 数据链路层
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
路由器 R1 电话网 局域网 路由器 R2 广域网 路由器 R3 局域网 H2 应用层 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 运输层 网络层 链路层 物理层 主机 H2
从层次上来看数据的流动
仅从数据链路层观察帧的流动
用控制字符进行帧定界的方法举例
帧开始符
SOH SOH
帧结束符 装在帧中的数据部分 帧
EOT EOT
发送在前 帧尾部
第3章 数据链路层—曹来成
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3.1.2.2 透明传输
出现了“EOT” 完整的帧 发送 在前 数据部分
SOH SOH EOT EOT EOT
解决透明传输问题
字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing) ① 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)。 ② 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。
(a) 接收 帧
结点 B
3.1.2.1 封装成帧 • 封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分 别添加首部和尾部。 • 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定 界。 IP 数据报 帧开始 帧结束
开始 发送 帧首部 帧的数据部分 MTU 数据链路层的帧长
2011/8/23 第3章 数据链路层—曹来成 9 2011/8/23
工作原理：
多项式除法，将余式作为冗余信息传 送。
2011/8/23 第3章 数据链路层—曹来成 19 2011/8/23 第3章 数据链路层—曹来成 20
数据链路层的定义与基本功能
数据链路层的定义与基本功能一、数据链路层基本概念1.1结点：数据链路层上的结点主要是主机和路由器。
由物理线路联接起来的两个结点，又叫相邻结点。
1.2链路：网络中两个结点之间的物理通道，链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。
分为有线链路、无线链路。
1.3数据链路：两络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路。
1.4帧：链路层的协议数据单元，作用是封装网络层数据报。
数据链路层的作用是负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报。
数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标网络层。
主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供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，使之对网络层表现为一条无差错的链路。
二、数据链路层具备的基本功能（1）为网络层提供服务数据链路层向网络层提供三种基本功能：1、无确认无连接服务，2、有确认无连接服务，3、有确认面向连接服务。
无确认无连接服务：通常用于实时服务，或误码率比较低的通信信道。
源主机在发送数据时没有事先与目标主机建立链接，而且目的主机在收到数据时，也不需要发送确认数据，如果帧丢失，数据链路层也不负责重发，而直接交由上层处理。
有确认无连接服务：源主机在发送数据时没有事先与目标主机建立链接，但目的主机在收到数据时，必须发送确认数据帧，如果源主机在规定时间内没有收到确认数据，则源主机则重发一次数据。
这就可以提搞链路上的可靠性，一般用于无线传输。
有确认面向链接服务：源主机在发送数据时事先与目标主机建立链接，同时目的主机在收到数据时，必须发送确认数据帧。
（2）链接管理，即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务）。
（3）组帧。
（4）流量控制，限制发送方的发送速度。
（5）差错控制，差错控制主要有帧错或是位错。
第三章数据链路层
定义：在星形拓扑中， 每个设备只与中心控 制器有点到点专用链 路。设备并不互相连 接。中心控制器通常 为集线器Hub。 HUB是一个共享设备，主要提供信号放大和中转 的功能，它把一个端口接收的所有信号向所有端 口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号加 强后重新发出，一些集线器则排列信号的时序以 提供所有端口间的同步数据通信。
连接中设备间相互关系：
对等式：设备平等地共享链路。如环形、 网状拓扑。
主从式：由一个设备控制通话而其他设备 必须通过它进行传输。如星形、树形拓扑。 总线式拓扑适合于任意一种模式。
1、Mesh Topology（网状拓扑） 定义：在网状拓扑中，设备之间实现点对点连接， 每条链路只承载所连接的两站点之 间的通信流量。
CRC是基于二进制除法的。 定义
CRC是通过在数据单元末尾附加一串循环冗余码 或循环冗余校验余数使得整个数据单元可被另一个预 定二进制数(生成函数)所整除。在传输终点，用同一 个数去除输入的数据单元。如果此时不产生余数，则 认为数据单元完全正确，接受该数据单元。有余数则 意味着该数据单元在传输过程中被破坏而拒绝该数据 单元。
余数为0， 所以码字正确。
② 因生成码共5位，所以： 冗余码有4பைடு நூலகம்，为1001 ；
信息码是：110011。
注意：
循环冗余校验CRC只能做到差错检测而不能进行 差错纠错。 循环冗余校验CRC只能做到无差错接受，即“凡 是接收端数据链路层接受的帧，都以非常接近于1的 概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。 但要使传输到接收端的帧无差错、无丢失、无重 复，按发送顺序接受，就必须加上确认和重传机制。
到达接收方的数据单元首先是数据，然后是 CRC码，接收方将整个数据串(数据+CRC码)当作 一个整体去除以用来产生CRC码的同一个除数。 如果数据串无差错到达接收方，则产生余数0， 数据单元将通过校验；如果在传输中数据单元被改 变，则除法将产生非零余数，数据单元将不能通过 校验。
osi七层模型的定义和各层功能
OSI七层模型的定义和各层功能随着网络技术的不断发展，我们的生活已经离不开网络了。
而OSI七层模型是计算机网络体系结构的实质标准，它将计算机网络协议的通信功能分为七层，每一层都有着独特的功能和作用。
下面，我将以此为主题，深入探讨OSI七层模型的定义和各层功能。
1. 第一层：物理层在OSI七层模型中，物理层是最底层的一层，它主要负责传输比特流（Bit Flow）。
物理层的功能包括数据传输方式、电压标准、传输介质等。
如果物理层存在问题，整个网络都无法正常工作。
2. 第二层：数据链路层数据链路层负责对物理层传输的数据进行拆分，然后以帧的形式传输。
它的功能包括数据帧的封装、透明传输、差错检测和纠正等。
数据链路层是网络通信的基础，能够确保数据的可靠传输。
3. 第三层：网络层网络层的主要功能是为数据包选择合适的路由和进行转发。
它负责处理数据包的分组、寻址、路由选择和逻辑传输等。
网络层的存在让不同的网络之间能够互联互通，实现数据的全球传输。
4. 第四层：传输层传输层的功能是在网络中为两个端系统之间的数据传输提供可靠的连接。
它通过TCP、UDP等协议实现数据的可靠传输、分节与重组、流量控制、差错检测和纠正等。
5. 第五层：会话层会话层负责建立、管理和结束会话。
它的功能包括让在网络中的不同应用之间建立会话、同步数据传输和管理数据交换等。
6. 第六层：表示层表示层的作用是把数据转换成能被接收方识别的格式，然后进行数据的加密、压缩和解压缩等。
7. 第七层：应用层应用层是OSI模型中的最顶层，它为用户提供网络服务，包括文件传输、电流信箱、文件共享等。
应用层是用户与网络的接口，用户的各种应用软件通过应用层与网络进行通信。
OSI七层模型是计算机网络体系结构的基本标准，它将通信协议的功能划分为七层以便管理和开发。
每一层都有独特的功能和作用，共同构成了完整的网络通信体系。
只有了解并理解这些层次的功能，我们才能更好地利用网络资源，提高网络效率。
《计算机网络技术基础》第三章
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
图3-3 OSI参考模型的结构
OSI参考模型中，划分层（子模块）要遵循以下原则： （1）各层（子模块）具有相对的独立性，保持层间交互的信息最少。 （2）单向调用：各层（子模块）只能引用其下层提供的服务。 （3）增值服务：在使用下层服务的基础上，各层完成特定的通信功能。
用户写信人邮政局运输部门用户收信人邮政局运输部门用户间约定信件格式和内容邮局间约定邮政编码等运输部门间约定到站地点费用等用户邮局约定信封格式及邮票邮局运输部门约定到站地点时间等用户子系统邮局子系统运输部门子系统甲地乙地图31邮政通信系统分层模型31网络体系结构概述从图31中可以看出邮政系统中的各种约定都是为了将信件从写信人送到收信人而设计的也就是说它们是因信息的流动而产生的
计算机网络技术基础
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03
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第3章
网络体系 结构
章节导读
计算机网络是一个庞大的、多样化的复杂 系统，涉及多种通信介质、多厂商和异种机互 连、高级人机接口等各种复杂的技术问题。要 使这样一个系统高效、可靠地运转，网络中的 各个部分都必须遵守一套合理而严谨的网络标 准。这套网络标准就称之为网络体系结构。
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3.2 OSI参考模型
世界上第一个网络体系结构是1974年由IBM公司提出的“系统网络体系结构 （System Network Architecture，SNA）”。此后，许多公司纷纷推出了各自的网 络体系结构。虽然这些体系结构都采用了分层技术，但层次的划分、功能的分配 及采用的技术均不相同。随着信息技术的发展，不同结构的计算机网络互联已成 为迫切需要解决的问题。
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3.2 OSI参考模型
机械特性：规定了物理连接时所使用可接插连接器的形状和尺寸，连接器中引脚的数量与 排列情况等。
计算机网络之数据链路层概述和三个重要相关问题
计算机⽹络之数据链路层概述和三个重要相关问题数据链路层概述⼀.定义1：链路是指从⼀个节点到另⼀个节点的纯物理线路，⽽中间没有其他任何节点。
2：数据链路：在链路的基础上添加了实现通信协议的硬件和软件就是数据链路。
3.数据链路层以帧为单位处理和传输数据。
⼆.数据链路层的三个重要问题：1.封装成帧： 数据链路层给从⽹络层下来的⽹络层协议数据单元添加⼀个帧头，添加⼀个帧尾，这个操作就叫做封装成帧。
添加帧头帧尾的⽬的是为了在链路上以帧为单元传送数据。
2.差错检测： 数据链路层通过物理层把封装好的帧发送给传输媒体，但是在传输媒体中可能出现误码，也就是0变1，1变0，所以为了让接收⽅知道是否误码，需要在数据帧的尾部添加⼀个检错码，这个检错码是发送⽅根据差错检测算法和待发送数据算出来的。
接受⽅通过检错码和相应算法得知是否出现误码的过程就叫做差错检测。
3.可靠传输： 如果接收⽅发现数据出现误码，就会将数据帧丢弃。
因为是可靠传输，所以需要其他措施来确保接收⽅会重新收到被丢弃的这个帧的正确副本。
换句话说，因为误码是不能完全避免的，所以如果实现了发送⽅发送什么，接收⽅就收到什么，那么我们就称之为可靠传输！三.数据链路层的互连设备1.⽹桥和交换机的⼯作原理2.集线器（物理层设备）和交换机的区别上⾯因为是概述，所以写的⽐较简略，下⾯我们开始逐⼀深⼊总结。
⼀.封装成帧1.帧的定界符数据链路层通过物理层将构成帧的各⽐特转化成电信号，然后再发送到传输媒体，但是接收⽅的数据链路层如何从⼀串⽐特流中提取出⼀个⼀个帧呢？它是怎么清楚⼀个帧的开头和结尾的呢？其实帧头帧尾的作⽤之⼀就是帧定界，在帧头帧尾中各含⼀字节的标志字段。
值得说明的是，并不是所有的数据链路层协议都有帧定界标志，例如在以太⽹v2的mac帧中就没有帧定界标志。
物理层在这种帧前⾯添加上前导码，通过前导码来实现帧开始定界符的作⽤，⽽且规定了帧间间隔时间为96⽐特时间，所以帧结束定界符的作⽤也能实现了。
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4-1-1 数据链路层的定义
一、设计数据链路层的原因
1、在原始的物理传输线路上传输数据信号是有差错的。
传输线路是由传输介质与设备组成的。
原始的物理传输线路是指没有采用高层差错控制的基本的物理传输介质与设备。
描述物理传输线路上传输数据信号出现差错多少的参数为误码率。
误码率是指二进制比特在数据传输过程中被传错的概率，它在数值上等于被传错的比特数和传输的比特总数的比值。
2、设计数据链路层的主要目的就是在原始的、有差错的物理传输线路的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路，向网络层提供高质量的服务。
3、从网络参考模型的角度看，物理层之上的各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层是最重要的一层。
二、ISO对数据链路层的定义
数据链路层的目的是为了提供功能上和规程上的方法，以便建立、维护和释放网络实体间的数据链路
数据链路——从数据发送点到数据接收点（点到点point to point）所经过的传输途径。
物理线路与数据链路（链路和数据链路）是网络中常用的术语，它们之间含义是不同的。
在通信技术中，人们常用链路(link)这个术语一描述一条点对点的线路段(circuit segment)，
中间没有任何交换结点。
因此从这种意义上说，链路一般是指物理线路。
而数据链路概念则有更深层次的意义。
当需要在一条链路上传送数据时，除了必须具有一条物理线路之外，还必须有一些规程或协议来控制这些数据的传输，以保证被传输数据的正确性。
实现这些规程或协议的硬件和软件加到物理线路，这样就构成了数据链路。
下图描述了两者的区别。
当采用复用技术时，一条链路上可以有多条数据链路。
此外，还有一类术语，即物理链路和逻辑链路，实际上这里所说的物理链路就是物理线路，逻辑链路就是数据链路。