数据链路层协议
什么是计算机网络数据链路层常见的计算机网络数据链路层协议有哪些
什么是计算机网络数据链路层常见的计算机网络数据链路层协议有哪些计算机网络是指通过通信设备和通信线路将分布在不同地点的计算机系统连接起来，实现资源共享和信息传递的技术。
在计算机网络中，数据链路层是网络协议栈中的一个重要组成部分。
它位于物理层和网络层之间，负责将网络的上层数据包（帧）转化为可以在物理介质上传输的比特流，并确保数据的可靠传输。
数据链路层常见的计算机网络数据链路层协议主要有以下几种：1. 以太网（Ethernet）以太网是目前应用最广泛的局域网（LAN）协议之一，它定义了数据传输的格式和传输速率。
以太网使用MAC地址进行寻址，采用CSMA/CD（载波监听多路接入/碰撞检测）的介质访问控制方法，能够实现高效的数据传输和共享。
2. PPP（Point-to-Point Protocol）PPP是一种广泛应用于拨号和宽带接入的数据链路层协议。
它支持点对点的连接，可以在串行链路上建立可靠的数据通信。
PPP提供认证、加密和压缩等功能，使得在广域网环境下实现安全和高效的数据传输成为可能。
3. HDLC（High-Level Data Link Control）HDLC是一种数据链路层协议，常用于广域网和帧中继网络中。
它提供了流量控制、帧同步、确认和差错检测等功能。
HDLC支持透明传输、多点连接和可靠传输，较为灵活。
4. SDLC（Synchronous Data Link Control）SDLC是IBM公司开发的一种数据链路层协议，常用于主机与终端之间的串行通信。
它采用同步传输方式，具有可靠的数据传输和流量控制能力。
5. 环回接口协议（Loopback Interface Protocol）环回接口协议是一种虚拟接口协议，常用于本地主机进行自我测试和诊断。
它允许主机将发送的数据帧重新接收并进行处理，有助于检验本地网络设备是否正常工作。
6. SLIP（Serial Line Internet Protocol）SLIP是一种简单的串行线路网络协议，用于连接串行设备与IP网络。
数据链路层--PPP协议
数据链路层--PPP协议数据链路层使⽤的信道主要有两种类型：点对点信道和⼴播信道。
点对点路由器在转发分组时只使⽤了下⾯的三层。
链路是从⼀个结点到相邻结点的⼀段物理线路，中间没有其他交换结点。
必须有⼀些必要的通信协议来控制这些数据在链路上的传输。
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。
现在使⽤⽹络适配器来实现这些协议。
点对点信道的数据链路层的协议数据单元--帧。
数据链路层把⽹络层交下来的数据构成帧发到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交给⽹络层。
⽹络层协议的数据单元是IP数据报。
点对点信道的数据链路层在进⾏通信时的主要步骤如下：（1）结点A的数据链路层把⽹络层交下来的IP数据报添加⾸部和尾部封装成帧。
（2）结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层。
（3）若结点B的数据链路层收到的帧⽆差错，则从收到的帧中提取出IP数据报上交给上⾯的⽹络层；否则丢弃这个帧。
数据链路层有很多种，但有三个基本问题是共同的。
分别是：封装成帧、透明传输和差错检测。
封装成帧封装成帧就是在⼀段数据的前后分别添加⾸部和尾部，这样就构成了⼀个帧。
⽹络层的IP数据报传送到数据链路层就称为帧的数据部分。
每⼀种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限--最⼤传送单元MTU。
控制字符名称SOH表⽰帧的⾸部，EOT表⽰帧的结束。
透明传输当数据中碰巧有控制字符EOT时，后⾯的数据部分会被丢弃。
这时需要时数据中的控制字符不被当做帧结束的标志。
要使其透明。
具体的⽅法是：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”。
在接收端的数据链路层在把数据送往⽹络层之前删除插⼊的转义字符。
这种⽅法称为字节填充或字符填充。
差错检测数据链路层⼴泛使⽤了循环冗余检验CRC。
⽤⼆进制的模2运算进⾏2n乘M的运算，这相当于在M后⾯添加n个0。
得到的（k+n）位的数除以收发双⽅事先商定德长度为（n+1）位的除数P，得出商Q（不重要）⽽余数是R（n位，⽐p少⼀位）。
数据链路层协议
数据链路层协议数据链路层协议是计算机网络体系结构中的一个重要部分，它负责在物理层上建立数据链路，实现数据的可靠传输。
数据链路层协议主要包括了介质访问控制（MAC）和逻辑链路控制（LLC）两个子层。
在本文中，我们将深入探讨数据链路层协议的相关内容，包括其功能、特点以及常见的协议类型。
首先，数据链路层协议的主要功能包括了数据的帧封装、物理地址的寻址和传输错误的检测和纠正。
通过数据的帧封装，数据链路层将网络层传输下来的数据包添加上帧头和帧尾等控制信息，形成帧，以便在物理层上传输。
同时，数据链路层还负责对数据进行物理地址的寻址，以确定数据的传输目的地。
此外，数据链路层还通过校验和纠错码等手段，对数据进行差错检测和纠正，确保数据的可靠传输。
其次，数据链路层协议具有一些特点，例如透明性、流量控制和差错控制等。
透明性是指数据链路层对网络层传输的数据包是透明的，即不关心数据包的内容，只负责对数据进行封装和传输。
流量控制是指数据链路层通过控制数据的传输速率，避免了发送方发送速度过快而导致接收方无法处理的情况。
差错控制则是通过校验和纠错码等手段，对数据进行检测和纠正，确保数据的可靠传输。
最后，常见的数据链路层协议类型包括了以太网、令牌环网、PPP和HDLC等。
以太网是一种最常见的局域网技术，它使用CSMA/CD协议实现介质访问控制，支持多种传输介质和传输速率。
令牌环网则是一种基于令牌传递的局域网技术，它使用令牌来控制数据的传输，避免了数据的冲突和碰撞。
PPP是一种用于在两点之间建立连接的协议，它支持多种链路类型和网络层协议。
HDLC是一种数据链路层协议，它具有高效的差错控制和流量控制机制，被广泛应用于WAN中。
综上所述，数据链路层协议是计算机网络中的重要组成部分，它负责在物理层上建立数据链路，实现数据的可靠传输。
通过对数据的帧封装、物理地址的寻址和传输错误的检测和纠正，数据链路层协议确保了数据的可靠传输。
同时，数据链路层协议具有透明性、流量控制和差错控制等特点，以及以太网、令牌环网、PPP和HDLC等常见的协议类型。
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。
数据链路层用到的协议
数据链路层用到的协议数据链路层协议双方基本信息：甲方：（以下简称“本方”）地址：联系人：电话：电子邮箱：乙方：（以下简称“对方”）地址：联系人：电话：电子邮箱：各方身份：甲方为本协议的起草人和签署人。
乙方为协议的另一方，同意按照协议内容履行各自的权利和义务。
各方权利、义务：1. 甲方的权利和义务：（1）提供数据链路服务，保证数据传输安全和稳定。
（2）向乙方收取相应费用。
（3）对乙方传输的数据进行保密处理。
（4）保证相关设备的良好状态。
2. 乙方的权利和义务：（1）按照协议约定向甲方提供数据。
（2）支付相应的费用。
（3）保证传输数据的准确性和合法性。
（4）对自身网络的安全负责。
履行方式、期限、违约责任：1. 履行方式：（1）甲乙双方应根据实际情况确定履行方式。
（2）甲乙双方应使用符合国家标准和行业标准的设备和技术进行数据传输。
2. 期限：（1）本协议自甲乙双方签署之日起生效，有效期为3年。
（2）有效期届满前，甲乙双方应进行协商，如有需要，可进行续约或修改。
3. 违约责任：（1）如甲乙双方中任意一方未能履行本协议约定的任何义务，未能按时支付费用或提供数据等，应承担违约责任。
（2）甲乙双方应按照法律法规的要求，采取积极措施加以解决，如仍无法解决，则可按照法律规定采取相应的法律手段解决。
遵守法律法规：甲乙双方应遵守中华人民共和国相关法律法规和行业监管规定，如有违反，应承担相应的法律责任。
法律效力和可执行性：本协议经甲乙双方签署，具有法律效力和可执行性，适用于中华人民共和国境内的投资、诉讼和执行等活动。
其他：1.本协议未尽事宜，双方可协商解决。
2.本协议正本一式两份，双方各持一份，具有同等法律效力。
3.本协议自签署之日起生效。
本协议一式两份，甲、乙双方各执一份，自协议签订之日起生效。
甲方（签名/盖章）：乙方（签名/盖章）：。
第4章 数据链路层协议
4．1数据链路层功能 4．2数据链路层的流量控制协议 4．3广域网数据链路传输控制规程 4．4局域网的数据链路层协议分析 4．5 Internet数据链路层协议 4．6小结
4．1数据链路层功能
1、链路管理 2、信息的传输 3、流量与差错控制 4、异常情况处理
4．2数据链路层的流量控制协议
（字节） (a)
前序 起始帧分界符 目的地址 源地址 长度
逻辑链路控制作 填充字段 帧校验序列 MAC帧的DATA字段 DATA 0 逻辑链路控制作 MAC帧的DATA字段 DATA 6 0 逻辑链路控制作 MAC帧的DATA字段 4 1 （字节）
1
1
1
2-6
2-6
令牌总线帧 前序 起始分界符 帧控制字段 目的地址 源地址
4、控制过程
建立数据链路连接阶段 传送数据阶段 拆除数据链路连接
4．3．2面向比特型传输控制规程分析
主站与次站：
主站 次站1 P
建 链 阶 段
次站2 S2
……
次站N
SNRM UA DM I帧 I 0， 0 I1，0 P=1 I0，2 F=1
发 回 其 中 一 个 发 回 其 中 一 个
数 传 阶 段
比特 8 标志 F
8 地址 A
透明传输区间 检验区间 8 可变 控制 C 2 0 1 3 4 N（S） S M 信息 INFO 5 6 7 8 N（R） P/F P/F P/F N（R） M
16 帧校验序列 FCS
8 标志 F
1 信息帧（I） 0 监控帧（S） 1 无编号帧（U） 1
4．3．2面向比特型传输控制规程分析
1、传统局域网 1）10Base5以太网 2）10Base2以太网 3）10Base-T以太网 4）10Base-F以太网 2、快速局域网 3、FDDI 4、千兆以太网 5、无线局域网
数据链路层协议大全
1.HDLC：（面向比特）
标志｜地址｜控制｜信 息｜帧检验序列｜标志
3. Ethernet数据帧：
3.1 DIX Ethernet V2 :
前序 |目的地址|源地址|类型|数据 |FCS
字节：8 | 6 | 6 | 2 |46~1500| 4
3.2 IEEE 的 802.3 /802.2LLC
前序 |帧起始界定符|目的地址|源地址|长度|IPX数据 |FCS
字节：7 | 1 | 6 | 6 | 2 |46~1500 | 4
3.4 IEEE为兼容Ethernet II推的802.3 /SNAP
前序 |帧起始界定符|目的地址|源地址|长度|DSAP|SSAP|控制|机构代码|类型|数据 |FCS
8.帧中继：
标志 ｜地址 ｜信 息｜帧检验序列｜标志
比特： 8 ｜ 16 ｜可 变 ｜ 16 ｜ 8
缩写： F ｜ A ｜ Info ｜ FCS | F
比特： 8 ｜ 8 ｜ 8 ｜可 变｜ 16 ｜ 8
缩写： F ｜ A ｜ C｜ Info ｜ FCS ｜ F
注：控制字段 C 共 8 bit，是最复杂的字段。HDLC 的许多重要功能都靠控制字段来实现
（1）HDLC 采用零比特填充法使一帧中两个 F 字段之间不会出现 6 个连续 1
（2）在发送端，当一串比特流数据中有 5 个连续 1 时，就立即填入一个 0
（3）在接收帧时，先找到 F 字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描，每当发现 5 个连续 1 时，就将其后的一个 0 删除，以还原成原来的比特流.（特别强调：在封装帧时，是先封装数据，再放标志位，我之所以说这些是为了解决容易迷惑的一个问题“在封装帧时，如果遇到6个连1我怎么才能知道哪个是标志位哪个是数据呢”，有了这个先后顺序，就很容易理解了。）
数据链路层的协议
数据链路层的协议概述数据链路层是OSI（开放系统互联）参考模型中的第二层，它负责将数据包转换为比特流，以便在物理介质中进行传输。
数据链路层的协议定义了在网络中如何构建和维护通信链路，确保数据的可靠传输和错误检测。
本文将介绍几种常见的数据链路层协议。
1. HDLC（高级数据链路控制）HDLC是一种广泛使用的数据链路层协议，它定义了数据的封装、传输和错误检测方法。
HDLC使用帧结构来封装数据，每个帧由起始标志、地址字段、控制字段、信息字段、帧检验序列和结束标志组成。
起始标志用于识别帧的开始，地址字段用于传输数据的目的地地址，控制字段用于管理数据传输的流程，信息字段包含实际的数据，帧检验序列用于错误检测，结束标志表示帧的结束。
2. PPP（点对点协议）PPP是一种用于点对点连接的数据链路层协议，它支持多种网络协议的传输，如IP、IPv6、IPX等。
PPP使用了一种简单的帧格式，每个帧由起始标志、地址字段、控制字段、协议字段、信息字段和帧检验序列组成。
PPP通过协商阶段来确定链路层的参数，如数据压缩、错误检测和认证方式等。
PPP具有较好的可靠性和灵活性，被广泛应用于拨号、广域网和虚拟专用网等网络环境中。
3. Ethernet（以太网）Ethernet是一种常见的局域网数据链路层协议，它使用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）机制实现共享介质的多点通信。
Ethernet帧由目的MAC地址、源MAC地址、类型字段、数据字段和帧检验序列组成。
目的MAC地址用于指示数据的接收方，源MAC地址用于指示数据的发送方，类型字段用于标识数据的协议类型，数据字段包含实际的数据，帧检验序列用于错误检测。
4. WLAN（无线局域网）WLAN是一种无线数据链路层协议，用于无线局域网中的数据传输。
WLAN 采用了类似于以太网的帧格式，但使用了不同的物理层技术，如峰值信噪比（PSK）、正交频分复用（OFDM）等。
WLAN可以通过无线访问点连接到有线网络，实现无线和有线网络的互联。
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（2）带填充位的首尾标志法
发送方数据链路层若在数据中遇到5 个连续的1时，自动在其后填充一个0到输 出位流中。
图4.2
带填充位的首尾标志法
2．流量控制：发送速率和接收速率 进行控制，使收发一致 3．差错控制：接收端对帧进行校验；
发送端设置定时器，超过时间则重发帧
4．链路管理
发送端和接收端之间通过交换控制信息， 来建立、维护和释放数据链路，这就是链路管理。
图4.15 用户拨号上网示意图
4.5.1 PPP的工作原理
1．PPP的内容 PPP本身是一个协议族 （1）链路控制协议（Link Control Protocol，LCP）
图4.16 PPP的工作过程
① 配置确认帧（Configure_Ack） ② 配置否认帧（Configure-Nac） ③ 配置拒绝帧（Configure-Reject）
1．3种类型的站：主站，次站，复合 站。主站负责控制整个数据链路
图4.11 三种类型的站和两种结构
2．两种链路结构：平衡型和非平衡型
下图为主站和次站叠合组成
图4.12 对称结构
3．3种操作模式
（1）NRM ：正常响应 点对多点 （2）ARM ：异步响应 对称结构和点对点链路 （3）ABM ：异步平衡 复合站结构
（2）网络控制协议（Network Control Protocol，NCP） 和高层协商链路的数据格式与类型，对 IP报头进行压缩。
2．PPP的帧格式
图4.17 PPP帧格式
（1）PPP增加了2字节的协议字段，表 4.2所示是协议字段的取值。
表4.2
协议字段的取值
（2）PPP可以把IP数据报封装到串行链 路上去，PPP既能够支持异步链路，也 能够支持面向位的同步链路，而且规定 最大接收单元为1 500字节。 （3）PPP的链路控制协议（LCP）在 RFC1661中规定了11种具体代码，使通 信双方可以采用一致的代码进行通信。
5．控制字段（C）
控制字段（C）共占8位，可构成各种 命令和响应用来完成传输控制功能。
4.4.4 HDLC协议的主要内容
1．信息帧 发送数据,控制字段的1为”0”。 2．监控帧 控制字段的1,2 为”10”,监控数据链路传 送应答信息 3．无编号帧 控制字段的1,2 为”11”,传送命令和其他 控制信息，控制链路的建立，拆除并处理系 统错误等。与用户无关，并优先传送
第4章 数据链路层协议
4.1 数据链路层的功能与协议
4.2 流量控制方法
4.3 差错控制方法 4.4 高级数据链路控制（HDLC）协议 4.5 因特网中的点对点协议（PPP）
4.1
数据链路层的功能与协议
数据链路层基于物理层的服务，为网络层提供透 明的、正确有效的传输链路。链路层有四大功能： 1．成帧和传输
物理层以比特为单位进行数据传输，数据链路层 则把数据组织成一定大小的数据帧，以帧为单位发送、 接收、校验和应答。 不同网络其帧的格式或长度不同，将比特流分为帧的 方法基本相同，常用的方法有： 带填充字符的首尾界符法、带填充位的首尾标志 法。
（1）带填充字符的首尾界符法
图4.1 带填充字符的首尾界符法
图4.5 滑动窗口
4.3 差错控制方法
差错控制是检测和纠正传输错误i的机制，链路层采用 3种协议来实现可靠传输：肯定应答（ACK），否定 应答（NCK），超时重传
4.3.1
自动请求重发（ARQ）协议
3种ARQ技术： 1．停止等待ARQ协议
发送站必须要有记时器，时间长度大于传输时延
图4.6 停等ARQ协议
2．后退N帧ARQ协议
图4.7 后退N帧与选择性
3．选择性ARQ协议 后退N帧ARQ协议的接收窗口为1，选 择性ARQ协议的接收窗口大于1，允 许不按顺序接收。只选择性重发错误
帧和丢失帧
4.3.2 差错控方法——循环冗余校验 码（CRC）
差错控制的两种方法： 每一帧数据上附加冗余位，使接收方能自动纠错。 每一帧数据上附加冗余位，接收方知道有差错，
图4.3 服务原语的表示方式
4.2 流量控制方法
网络输入增大，输出减小称为拥塞。输出 为0称为死锁。 流量控制的作用就是防止拥塞状态的出现、 避免死锁、合理分配网络资源。
为了实现流量控制，网络中间结点和 接收站要设置缓冲区。把数据分帧可以减少
重传的数据量
1．停止等待协议（Stop and Wait）
通过请求重发消除差错。
1．CRC中的多项式 ＣＲＣ方法又称为多项式编码。 2．CRC的工作原理
图4.8 CRC的结构
3．举例验证
图4.9 CRC计算过程
4.4 高级数据链路控制（HDLC）协议 4.4.1 面向字符和面向位的链路控
制协议
图4.10 IBM公司的二进制同步通信控制（BSC）协议
4.4.2 HDLC协议的基本概念
4.4.3 HDLC协议的帧格式
图4.13 HDLC的帧格式
1．标志字段（F）
帧的开始和结束
2．地址字段（A）
地址字段用来表示命令帧或响应帧的 地址。命令帧的地址为对方地址；响应帧 的地址为自己的地址
3．信息字段（I）
信息字段用于传输用户数据。长度有
限制
4．帧校验字段（FCS）
帧校验字段（FCS）共16位，采用循 环冗余校验方法，用来检查所接收的信息 是否在传输过程中发生了差错。
（4）PPP的首尾标志与HDLC协议相同， 都是01111110。 （5）PPP的地址段实际是无用的，被设 置为11111111，这是因为从用户点到ISP 的路由器使用的是临时地址，不用物理 地址。
（6）PPP的控制段（C）设置为 00000011，注意这里说明最低两位是11， 与HDLC协议比较，说明发送和接收窗 口N(S)、N(R)都没有使用，恰恰相当于 HDLC协议的无编号帧，但是，“不能 保证”并不等于很不可靠，这是由于以 下原因。
前提为传输没有错误。发送数据的流量由接收方控 制。链路的帧计数长度越小，链路的利用率越高， 反之则低，不宜使用停等协议。
图4.4 停止等待协议
2．滑动窗口协议
采用滑动窗口协议则可以无需等待应 答而允许连续发送多个帧，大大提高了链 路利用率。 帧编号即为窗口，发送方的叫发送窗口， 表示可以连续发送多少帧。接收方的叫接 收窗口。
表4.1
无编号帧命令编码表
续表
（1）SARM/SABM帧 （2）DISC（拆除链路）帧 （3）UA（无序号确认响应）帧 （4）FRMR（帧拒绝响应）帧/CMDR （命令拒绝响应）帧
4．链路操作过程
（1）链路建立 （2）数据传输 （3）链路拆除
图4.14 无编号帧使用举例
4.5 因特网中的点对点协议（PPP）
① 现代的线缆特别是宽带接入线缆，技术 质量大大提高，出现错误的几率很小，若 采用HDLC协议反而增大开销，降低效率。 ② 即使在链路层使用了高级链路控制协议， 也不能保证数据在网络层不会因网络拥塞 而被丢弃，更不能排除因其他原因而发生 差错，最后的可靠性仍需传输层保证。
③ PPP帧本身具有帧校验序列，若发现错 误则丢弃重传，这就初步保证了IP数据报 的正确性。
（7）在信息段中采用硬件实现字符填充， 在信息段里若发现了与“01111110”相同 的比特序列时，发送方就使之变换为两 个字节的“01111101”（7DH）和 “01011101”（5DH）。