计算机网络课件第3章数据链路层.ppt

第3章数据链路层章节安排：章节安排：章节安排：本章重点：数据链路层概述数据链路层的简单模型数据链路层的简单模型(续）3.1使用点对点信道的数据链路层3.1.1数据链路和帧数据链路(datalink)除了物理线路外，还必须有通信协议来控制数据的传输。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。
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。数据链路层像个数字管道3.1.2三个基本问题1.封装成帧用控制字符进行帧定界的方法举例2.透明传输解决透明传输问题SOH3.差错检测循环冗余检验的原理循环冗余检验的原理110101←Q(商)
P(除数)→1101101001000←2nM(被除数)
1101
1110
1101
0111
0000
1110
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0110
0000
1100
1101
001←R(余数)，作为FCS帧检验序列FCS接收端对收到的每一帧进行CRC检验3.2点对点协议PPP3.2.1PPP协议的特点用户到ISP的链路使用PPP协议（1）.PPP协议应满足的需求（2）.PPP协议不需要的功能（3）.PPP协议的组成透明传输问题字符填充（RFC1662）零比特填充零比特填充3.2.3PPP协议的工作状态设备之间无链路3.3使用广播信道的数据链路层3.3.1局域网的数据链路层3.3使用广播信道的数据链路层3.3.1局域网的数据链路层局域网的拓扑媒体共享技术以太网的工作原理数据链路层的两个子层局域网对LLC子层是透明的DIX一般不考虑LLC子层2.适配器的作用计算机通过适配器和局域网进行通信3.载波监听多点接入/碰撞检测协议（CSMA/CD）
“多点接入”说明是总线网络，许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。协议的实质是“载波监听”和“碰撞检测”。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。
“碰撞检测”就是边发送数据边检测信道上的信号电压大小，当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。也称为“冲突检测”。组织数据电磁波在总线上的有限传播速率的影响1km1km争用期争用期的长度最短有效帧长4.截断的二进制指数退避算法让发生碰撞的站在停止发送数据后，不是立即再发送数据，而是推迟一个随机的时间。这样做是为了推迟重传而再次发生冲突的概率减小。（1）确定基本的退避时间,一般取争用期2。（2）定义一个参数k,它等于重传次数，但不超过10。因此，k=Min[重传次数，10]。（3）从离散的整数集合[0，1,…（2k-1）]中随机的取出一个数，记为r。重传需要推迟的时间就是r倍的基本退避时间。（4）当重传达16次仍不能成功时，则丢弃该帧，并向高层报告。以太网的端到端时延并不等于争用期的一半。争用期被规定为51.2μs，不仅是考虑了以太网的端到端时延，而且还考虑了其他的许多因素，如可能存在的转发器所增加的时延，以及强化碰撞的干扰信号的持续时间等。为了使每个站都能尽可能早的知道是否发生了碰撞，以太网还采取了强化碰撞的措施。即当发送数据的站一旦发生了碰撞时，除了立即停止发送数据外，还要再继续发送若干比特的人为干扰信号，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。
人为干扰信号的加入3.4使用广播信道的以太网3.4.1使用集线器的星形拓扑具有三个接口的集线器集线器的特点以太网在局域网中的统治地位以太网的四种不同物理层3.4.2以太网的信道利用率参数a对以太网参数的要求在理想化的情况下，以太网上的各站发送数据都不会产生碰撞（这显然已经不是CSMA/CD，而是需要使用一种特殊的调度方法），即总线一旦空闲就有某一个站立即发送数据。
发送一帧占用线路的时间是T0+，而帧本身的发送时间是T0。于是我们可计算出理想情况下的极限信道利用率Smax为：3.4.3以太网的MAC层1.MAC层的硬件地址48位的MAC地址适配器检查MAC地址2.MAC帧的格式以太网MAC帧MAC帧MAC帧MAC帧MAC帧MAC帧MAC帧数据字段的长度与长度字段的值不一致；
帧的长度不是整数个字节；
用收到的帧检验序列FCS查出有差错；
数据字段的长度不在46~1500字节之间。
有效的MAC帧长度不在64~1518字节之间。
对于检查出的无效MAC帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。帧间最小间隔为9.6s，相当于96bit的发送时间。
一个站在检测到总线开始空闲后，还要等待9.6s才能再次发送数据。
这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理，做好接收下一帧的准备。3.5扩展局域网3.5.1在物理层扩展局域网某大学有三