网络数据链路层应用(计算机网络数据链路层答案)

3.1、数据链路层概述 概述链路 是从一个结点到相邻结点的一段物理线路， 数据链路 则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件（如网络适配器）和软件（如协议的实现）网络中的主机、路由器等都必须实现数据链路层局域网中的主机、交换机等都必须实现数据链路层从层次上来看数据的流动仅从数据链路层观察帧的流动主机H1 到主机H2 所经过的网络可以是多种不同类型的注意：不同的链路层可能采用不同的数据链路层协议数据链路层使用的信道数据链路层属于计算机网路的低层。 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：点对点信道广播信道局域网属于数据链路层局域网虽然是个网络。但我们并不把局域网放在网络层中讨论。这是因为在网络层要讨论的是多个网络互连的问题，是讨论分组怎么从一个网络，通过路由器，转发到另一个网络。而在同一个局域网中，分组怎么从一台主机传送到另一台主机，但并不经过路由器转发。从整个互联网来看， 局域网仍属于数据链路层 的范围三个重要问题数据链路层传送的协议数据单元是 帧封装成帧封装成帧 (framing) 就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。首部和尾部的一个重要作用就是进行 帧定界 。差错控制在传输过程中可能会产生 比特差错 ：1 可能会变成 0， 而 0 也可能变成 1。可靠传输接收方主机收到有误码的帧后，是不会接受该帧的，会将它丢弃如果数据链路层向其上层提供的是不可靠服务，那么丢弃就丢弃了，不会再有更多措施如果数据链路层向其上层提供的是可靠服务，那就还需要其他措施，来确保接收方主机还可以重新收到被丢弃的这个帧的正确副本以上三个问题都是使用 点对点信道的数据链路层 来举例的如果使用广播信道的数据链路层除了包含上面三个问题外，还有一些问题要解决如图所示，主机A，B，C，D，E通过一根总线进行互连，主机A要给主机C发送数据，代表帧的信号会通过总线传输到总线上的其他各主机，那么主机B，D，E如何知道所收到的帧不是发送给她们的，主机C如何知道发送的帧是发送给自己的可以用编址（地址）的来解决将帧的目的地址添加在帧中一起传输还有数据碰撞问题随着技术的发展，交换技术的成熟，在 有线（局域网）领域 使用 点对点链路 和 链路层交换机 的 交换式局域网 取代了 共享式局域网在无线局域网中仍然使用的是共享信道技术3.2、封装成帧介绍封装成帧是指数据链路层给上层交付的协议数据单元添加帧头和帧尾使之成为帧帧头和帧尾中包含有重要的控制信息发送方的数据链路层将上层交付下来的协议数据单元封装成帧后，还要通过物理层，将构成帧的各比特，转换成电信号交给传输媒体，那么接收方的数据链路层如何从物理层交付的比特流中提取出一个个的帧？答：需要帧头和帧尾来做 帧定界但比不是每一种数据链路层协议的帧都包含有帧定界标志，例如下面例子前导码前同步码：作用是使接收方的时钟同步帧开始定界符：表明其后面紧跟着的就是MAC帧另外以太网还规定了帧间间隔为96比特时间，因此，MAC帧不需要帧结束定界符透明传输透明指某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。透明传输是指 数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制 ，好像数据链路层不存在一样帧界定标志也就是个特定数据值，如果在上层交付的协议数据单元中， 恰好也包含这个特定数值，接收方就不能正确接收所以数据链路层应该对上层交付的数据有限制，其内容不能包含帧定界符的值解决透明传输问题解决方法 ：面向字节的物理链路使用 字节填充 (byte stuffing) 或 字符填充 (character stuffing)，面向比特的物理链路使用比特填充的方法实现透明传输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在数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符 ESC。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。帧的数据部分长度总结3.3、差错检测介绍奇偶校验循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Check)例题总结循环冗余校验 CRC 是一种检错方法，而帧校验序列 FCS 是添加在数据后面的冗余码3.4、可靠传输基本概念下面是比特差错其他传输差错分组丢失路由器输入队列快满了，主动丢弃收到的分组分组失序数据并未按照发送顺序依次到达接收端分组重复由于某些原因，有些分组在网络中滞留了，没有及时到达接收端，这可能会造成发送端对该分组的重发，重发的分组到达接收端，但一段时间后，滞留在网络的分组也到达了接收端，这就造成 分组重复 的传输差错三种可靠协议停止-等待协议SW回退N帧协议GBN选择重传协议SR这三种可靠传输实现机制的基本原理并不仅限于数据链路层，可以应用到计算机网络体系结构的各层协议中停止-等待协议停止-等待协议可能遇到的四个问题确认与否认超时重传确认丢失既然数据分组需要编号，确认分组是否需要编号？要。如下图所示确认迟到注意，图中最下面那个数据分组与之前序号为0的那个数据分组不是同一个数据分组注意事项停止-等待协议的信道利用率假设收发双方之间是一条直通的信道TD ：是发送方发送数据分组所耗费的发送时延RTT ：是收发双方之间的往返时间TA ：是接收方发送确认分组所耗费的发送时延TA一般都远小于TD，可以忽略，当RTT远大于TD时，信道利用率会非常低像停止-等待协议这样通过确认和重传机制实现的可靠传输协议，常称为自动请求重传协议ARQ( A utomatic R epeat re Q uest)，意思是重传的请求是自动进行，因为不需要接收方显式地请求，发送方重传某个发送的分组回退N帧协议GBN为什么用回退N帧协议在相同的时间内，使用停止-等待协议的发送方只能发送一个数据分组，而采用流水线传输的发送方，可以发送多个数据分组回退N帧协议在流水线传输的基础上，利用发送窗口来限制发送方可连续发送数据分组的个数无差错情况流程发送方将序号落在发送窗口内的0~4号数据分组，依次连续发送出去他们经过互联网传输正确到达接收方，就是没有乱序和误码，接收方按序接收它们，每接收一个，接收窗口就向前滑动一个位置，并给发送方发送针对所接收分组的确认分组，在通过互联网的传输正确到达了发送方发送方每接收一个、发送窗口就向前滑动一个位置，这样就有新的序号落入发送窗口，发送方可以将收到确认的数据分组从缓存中删除了，而接收方可以择机将已接收的数据分组交付上层处理累计确认累计确认优点:即使确认分组丢失，发送方也可能不必重传减小接收方的开销减小对网络资源的占用缺点：不能向发送方及时反映出接收方已经正确接收的数据分组信息有差错情况例如在传输数据分组时，5号数据分组出现误码，接收方通过数据分组中的检错码发现了错误于是丢弃该分组，而后续到达的这剩下四个分组与接收窗口的序号不匹配接收同样也不能接收它们，讲它们丢弃，并对之前按序接收的最后一个数据分组进行确认，发送ACK4， 每丢弃一个数据分组，就发送一个ACK4当收到重复的ACK4时，就知道之前所发送的数据分组出现了差错，于是可以不等超时计时器超时就立刻开始重传，具体收到几个重复确认就立刻重传，根据具体实现决定如果收到这4个重复的确认并不会触发发送立刻重传，一段时间后。超时计时器超时，也会将发送窗口内以发送过的这些数据分组全部重传若WT超过取值范围，例如WT=8，会出现什么情况？习题总结回退N帧协议在流水线传输的基础上利用发送窗口来限制发送方连续发送数据分组的数量，是一种连续ARQ协议在协议的工作过程中发送窗口和接收窗口不断向前滑动，因此这类协议又称为滑动窗口协议由于回退N帧协议的特性，当通信线路质量不好时，其信道利用率并不比停止-等待协议高选择重传协议SR具体流程请看视频习题总结3.5、点对点协议PPP点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最广泛的点对点数据链路层协议PPP协议是因特网工程任务组IEIF在1992年制定的。经过1993年和1994年的修订，现在的PPP协议已成为因特网的正式标准[RFC1661，RFC1662]数据链路层使用的一种协议，它的特点是：简单；只检测差错，而不是纠正差错；不使用序号，也不进行流量控制；可同时支持多种网络层协议PPPoE 是为宽带上网的主机使用的链路层协议帧格式必须规定特殊的字符作为帧定界符透明传输必须保证数据传输的透明性实现透明传输的方法面向字节的异步链路：字节填充法（插入“转义字符”）面向比特的同步链路：比特填充法（插入“比特0”）差错检测能够对接收端收到的帧进行检测，并立即丢弃有差错的帧。工作状态当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，并进行网络层配置，NCP 给新接入的 PC 机分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。可见，PPP 协议已不是纯粹的数据链路层的协议，它还包含了物理层和网络层的内容。3.6、媒体接入控制（介质访问控制）——广播信道媒体接入控制（介质访问控制）使用一对多的广播通信方式Medium Access Control 翻译成媒体接入控制，有些翻译成介质访问控制局域网的数据链路层局域网最主要的 特点 是：网络为一个单位所拥有；地理范围和站点数目均有限。局域网具有如下 主要优点 ：具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。提高了系统的可靠性、可用性和残存性。数据链路层的两个子层为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，IEEE 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成 两个子层 ：逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层；媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关。 不管采用何种协议的局域网，对 LLC 子层来说都是透明的。基本概念为什么要媒体接入控制（介质访问控制）？共享信道带来的问题若多个设备在共享信道上同时发送数据，则会造成彼此干扰，导致发送失败。随着技术的发展，交换技术的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用点对点链路和链路层交换机的交换式局域网在有线领域已完全取代了共享式局域网，但由于无线信道的广播天性，无线局域网仍然使用的是共享媒体技术静态划分信道信道复用频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。 频分复用 的所有用户在同样的时间 占用不同的带宽资源 （请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。

本文主要从数据链路层主要功能展开，涉及到以下相关概念 首先我们看看TCP/IP网络模型中数据链路层的功能定义：透明传输，差错检测，封装成帧数据链路层进程的任务是在两个网络层进程之间提供无错误的，透明的通信1 提供差错检测机制（处理传输错误）2使用滑动窗口机制进行流量控制 （调节数据流，确保慢速的接收方不会被发送方淹没）3 向网络层提供一个定义良好的网络接口在OSI参考模型中，上层使用下层所提供的服务必须与下层交换命令，这些命令称为  服务原语 。相邻层之间的接口称为 服务访问点SAP ，对等层之间传送的数据单位称为 协议数据单元PDU以下图说明网络链路，数据传输构成，和数据链路层分层可分为 (面向字符的通信规程) 和 (面向比特的通信规程) 两类“TCP   是一个面向字节流的协议”指的是“字节就是字节”在令牌环网中，令牌环的帧格式有两种，分别是 (令牌帧) 和 (数据帧)在点-点链路中，发送信息和命令的站称为主站，接收信息和命令而发出确认信息或响应的站称为从站，兼有主、从功能可发送命令与响应的站称为复合站透明传输模式0201 工作原理以太网有两类01 经典以太网，解决多路访问问题02 交互式以太网，使用交换机连接不同的计算机。交换机中每个端口有自己独立的冲突域。采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。以太网是使用1-持续CSMA/CD 技术的总线型网络。以太网的逻辑结构是总线型结构，物理结构是星型或者拓扑星型结构。以太网属于数据链路层协议应用，规定的最短帧长 最短帧长度为64字节。为了确保最小帧长为64字节，同时维持网络直径为200m，千兆以太网采用了载波扩展和数据包分组两种技术。为什么要限制最短帧长以太网的争用期是指总线两端的两个站之间的往返传播时延，又称为碰撞窗口。以太网的端到端往返时延 2τ称为争用期，或碰撞窗口。争用期长度为 2τ，即端到端 传播时延 的两倍。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞网桥工作在数据链路层，作用是连接不用的物理局域网形成逻辑局域网，它们通过检查数据链路层地址来转发帧。用于连接类型相似的局域网。在网桥中，帧从物理层往上传给以太网的MAC层。路由器作用于网络层，提供网络层协议转换。通过检查数据包地址，并基于数据包地址路由数据包。在网络之间存储和转发分组网关提供传输层及以上各层协议之间的转换网桥与路由器的区别1 二层设备与三层设备2 网桥连接相似的局域网，路由器连接不同的网络3 网桥不隔离广播，而路由器可以隔离广播网桥的主要任务是地址学习和帧转发以太网交换机实际上是一个多端口的网桥。节点交换机与以太网交换机都是数据链路层设备，前者使用点对点信道，后者使用广播信道。例：以太网交换机在收到一帧后先进行存储，在转发帧是，对于未知目的的帧，可以采用广播的方式转发。交换机是按照存储转发方式工作的，在收到一帧后，一定是先将它存储再进行处理，不管目的地址。在转发时，查找转发表和收到帧的源地址有无匹配的项目，有则更新，无则向除接收该帧的接口以外转发帧，即广播。以太网交换机按照自学习算法建立转发表，它通过 ARP协议 进行地址学习。ARP协议 不属于链路层 。A RP不是向网络层提供服务，它 本身就是网络层的一部分，帮 助向传输层提供服务。在数据链路层不存在IP 地址的问题。数据链路层协议是象HDLC 和PPP 这样的协议，它们把比特串从线路的一端传送到另一端。例题高级数据链路控制（High-Level Data Link Control或简称HDLC），是一个在同步网上传输数据、面向比特的【可靠传输】数据链路层协议。目前我们普遍使用HDLC作为数据链路控制协议。HDLC帧格式如下当我们传输数据时，要传输的不仅仅是数据的大小，还会给这些数据加上头和尾，以及一些其他的标志。比如标志位有八位，就是一个字节。所以除数据外其他的字段加在一起要占据6字节的空间。HDLC定义了三种类型的站：分别是主站，从站，复合站HDLC包括三种类型的帧，信息帧，监控帧，和无编号帧。第1位为“0”表示是信息帧，第1、2位为“10”是监控帧，“11”是无编号帧。信息帧用于传送有效信息或数据，通常简称I帧。监控帧用于监视和控制数据链路，完成信息帧的接收确认、重发请求、暂停发送请求等功能。监控帧不具有信息字段。无编号帧用于数据链路的控制，它本身不带编号，可以在任何需要的时刻发出HDLC的帧类型中用于差错控制和流量控制的帧是 A.命令帧 B.信息帧 C.无编号帧 D.监控帧答案 DATM是一种 面向分组 的技术，其分组称为信元。 ATM 信元由信元头和净荷（Payload）两部分构成。信元头中包含信元控制信息，净荷用于承载用户的数据。ATM是一种面向连接的技术，传输基于固定长度的信息信元，每个信元在他的头部带有虚电路标识符，交换设备根据此标识符演着连接建立的路径转发信元。ATM是异步传输模式的缩写，是两种交换技术的结合，电路交换和分组交换。信元和信元头长度分别是53字节和5字节在计算机网络中，数据交换的方式有：（1)线路交换。在数据传送之前需建立一条物理通路， 在线路被释放之前，该通路将一直被一对用户完全占有。(2)报文交换。报文从发送方传送到接收方采用存储转发 的方式。在传送报文时，只占用一段通路；在交换节点中需要 缓冲存储，报文需要排队。因此，这种方式不满足实时通信的 要求。(3)分组交换。此方式与报文交换类似，但报文被分成组传送，并规定了分组的最长度，到达目的地后需重新将分组组装成报文。这是网络中最广泛采用的一种交换技术。常用的差错控制方法是在数据中加入差错控制编码，在所要发送的信息位之前按照某种规则加上一定的冗余位，构成一个码字再传送。交换机可以用来分割LAN，连接不同的LAN，或者扩展LAN的覆盖范围。4B/5B编码是将数字数据转换为数字信号的编码方式。数据链路层和大多数高层都存在的一个问题是如何避免一个快速发送方用数据【淹没】一个慢速接受方。所以需要一个流量调节机制，以便让发送方知道接收方何时可以接收更多的数据。两种方式：1 基于反馈的流量控制接收方给发送方发信息2 基于速率的流量控制限制发送方传输速率数据链路层和传输层的TCP协议都会涉及到滑动窗口机制。侧重点不一样。数据链路层主要有两种： 停-等流量控制和滑动窗流量控制 。发送方窗口内的序列号代表了那些已经被发送，但是还没有被确认的帧，或者是那些可以被发送的帧。首先整理下滑动窗口涉及到的3个协议1 停等协议：发送方每发送一帧，都要等待接收方的应答信号，之后才能发送下一帧；接收方每接收一帧，都要反馈一个应答信号，表示可接收下一帧，如果接收方不反馈应答信号，则发送方必须一直等待。2 后退N帧协议：在后退n协议中，接收方若发现错误帧就不再接收后续的帧，即使是正确到达的帧，这显然是一种浪费。接受方发现接收到的信息帧时序有问题时，要求发送方发送最后一次正确发送后确认接收的帧之后的所有的未被确认的帧。3 选择重传协议：当接收方发现某帧出错后，其后继续送来的正确的帧虽然不能立即递交给接收方的高层。但接收方仍可收下来，存放在一个缓冲区中，同时要求发送方重新传送出错的那一帧，一旦收到重新传来的帧后，就可以原已存于缓冲区中的其余帧一并按正确的顺序递交高层。总之海明码:如果要检测 d位错误，需要海明距为 d+1的编码方案;如果要纠正 d位错误，需要海明 距 为 2d+1的 编 码 方 案 。1.集线器本身是一个 冲突域 ，因为它不能分隔冲突域。2.交换机本身是一个 广播域 ，它分隔冲突域，即它的每一个端口都是一个冲突域。3. 路由器 分隔 广播域 ，它的每一个接口都是一个 广播域 。4.交换机和 路由器 相连的链路即是冲突域又是广播域。某用户程序采用 UDP协议进行传输，则差错控制应由    协议完成。A.数据链路层 B.网络层 C.物理层 D.应用层PPP协议是透明传输，实际上就是通常所说的透传。PPP协议使用的是一种面向字节的协议，所有的帧长度都是整数个字节，使用一种特殊的字符填充法完成数据的填充。例题为实现透明传输，PPP协议使用的填充方法是()。BA．位填充B．字符填充C．对字符数据使用字符填充，对非字符数据使用位填充D．对字符数据使用位填充，对非字符数据使用字符填充例题：PPP 帧的起始和结束标志都是 0x7e，若在信息字段中出现与此相同的字符，必须进行填充。在同步数据链路中，采用___比特填充法____方法进行填充;在异步数据链路中，采用___字符填充法____方法进行填充1 纠错，PPP协议只进行检错2流量控制 3 序号 PPP协议是不可靠的传输协议，因此不需要给帧编号。

数据链路层使用物理层提供的服务在通信信道上发送和接收比特。（1）向网络层提供一个定义良好的接口（2）处理传输错误（3）调节数据流，确保慢速的接收方不会被快速的发送方淹没提供的服务（1）无确认的无连接服务 （局域网）（2）有确认的无连接服务 （无线通信）（3）有确认的有连接服务 （电话）无线通信，信道使用率很低但数据传输的误码率相对较高，确认是必要的成帧：将原始的位流分散到离散的帧中。成帧的方法有：（1）字符计数法（2）带字节/字符填充的标志字节法（3）比特填充的比特标志法（4）物理层编码违例法字节计数法：利用帧头部的一个字段来标识该帧中的字符数缺点：简单，无法恢复，已经很少使用该方法考虑了错误之后重新开始同步的问题，用一些特殊字节（FLAG）作为帧开始和结束标志，用转义字符（ESC）来区分二进制数据中存在的特殊字节。采用冗余编码技术，如曼切斯特编码，即两个脉冲宽来表示一个二进制位数据0：低-高电平对数据1：高-低电平对高-高电平对和低-低电平对没有使用，可用作帧边界差错的种类：差错的处理：计算机网络中主要采用：海明距离的意义：如果海明距离为d，则一个码字需要发生d个1位错误才能变成另外一个码字海明距离与检错和纠错的关系：纠正单比特错的冗余位下界,m为数据位数，r为校验位数将某一位数据位的编号展开成2的乘幂的和，那末每一项所对应的位即为该数据位的校验位(收方使用)。如： 11 = 1 + 2 + 829 = 1 + 4 + 8 + 16校验位1的检验集合为所有奇数位。校验位2的检验集合：2、3、6、7、10、11、…校验位4的检验集合：4、5、6、7、……校验位8的检验集合：8、9、10、11、……海明码纠错过程(只纠错1位)首先将差错计数器置“0”。当海明码数据到达接收端后，接收端逐个检查各个校验位的奇偶性。如发现某一校验位和它所检测的集合的奇偶性不正确，就将该检验位的编号加到差错计数器中。待所有校验位核对完毕：若差错计数器仍为“0”值，则说明该码字接收无误。非“0”值，差错计数器的值为出错位的编号，将该位求反就可得到正确结果。例子：经计算需要的检验字个数的最小值 r应满足 (所以r最小值为4,再根据校验位的对应规则可得下表：Data: 1011010Even: 1011010 0（偶校验）Odd: 1011010 1（奇校验）使用CRC编码时发送方和接收方必须预先商定一个生成多项式G(x),假设有一个m为的帧M(x)，使用G(x)生成的帧的步骤如下：假设G(x)的阶为r， 那么M(x)在末尾添加r个0，得到 m+r位的位模式 。利用模2出发，用G(x)去除 ,得到对应的余数（总是小于等于r位）。利用 减去(模2减法)第2步中得到的余数，得到的位模式就是即将被传输的带校验和的帧Sender在数据帧的低端加上r个零，对应多项式为XrM(x)采用模2除法，用G(x)去除XrM(x)，得余数采用模2减法，用XrM(x)减去余数，得到带CRC校验和的帧Receiver用收到的帧去除以G（x）为零：无错误产生。非零：发生了错误，重传在一定条件下运作:缺点：缺点：对协议2的改进：确认帧只在接收无差错时才发确认帧，出错时不发确认帧。重发网络中采用检错码，无法纠正错误，由重发原来帧的方式来恢复正确的帧。计时器控制何时重发，防止无限期等待（死锁）。帧序号防止重发时接收端收到重复的帧，序号还用于接收时排序。保证送给网络层的都是按序无重复的分组帧格式：****与前三个协议不同，这是一个双向传递的协议。之后的三个协议都属于滑动窗口协议。滑动窗口协议如果发送端可以连续发送一批数据帧，必须考虑接收端是否来得及接纳与处理这么多的帧，这里就提出了网络流量控制问题N回退协议和选择重传协议：由于传输过程中存在延迟，即数据在传播过程中需要时间，那么如果使用上面所提及的协议，传输过程中有大量的时间存在阻塞状态，所以为了充分利用带宽，我们让发送方一次发送w个帧。所以就存在如何处理在传输过程中出现的帧错误的问题协议四的基本工作原理：窗口设置窗口滑动机制特点出错情况：连续发送W个数据帧，其中有一帧出错，但其后续帧被成功发送接收方的接收策略：丢弃错帧，其后续帧因不是期望接收帧也被丢弃（接收窗口为1）。发送方的重传策略：缓存在发送窗口中的出错帧以及其后续帧全部重发W<=2BD+1(个帧)BD:带宽-延迟乘积，bit乘积出来之后换算成帧的个数该图的发送方和接收方的窗口大小都是7，那么也就是说发送方一次最多只能发送7个帧，刚开始发送方只能发送序号为0~6的数据帧，图中发送方收到序列号为第0和第1号帧的确认帧，那么整个窗口向前滑动，发送方可以发送序列号为7和8 的数据帧，但是不幸的是2号数据帧并没有收到确认帧，所以整个窗口并不会向前滑动，此时只能等待2号数据帧的计时器超时，那么超时后发送方将会从2号数据帧开始发送，重复这个过程。实现出错情况原因：如果错误很少发生，那么协议5可以很好的工作。一旦线路质量很差，那么重传帧需要浪费大量带宽。而选择重传节约了带宽，允许接收方缓存丢失帧之后的所有帧接收方的接收策略：丢弃错帧，缓存后续正确接收帧发送方的重传策略：只重发出错帧。基本概念：选择重传策略：接收方丢掉坏帧，但接受并缓存坏帧后面的所有好帧。否定重传策略：当接收方收到错误，他就发送一个否定确认（NAK）信息，而不需要等到相应的计数器超时，提高协议性能。滑动窗口长度w的选择协议5（回退n帧）W = MAX_SEQ协议6（选择重传）W= (MAX_SEQ + 1) / 2发送方和接收方的窗口大小 W=((MAX_SEQ+1))/2,原因是防止窗口重叠，在确认帧丢失的情况下而导致的数据错误接收方在某个帧出错后继续接受和缓存后续发送的数据包，直到整个窗口的填满后，把帧进行排序后才传递给网络层。面向字符的数据链路协议PPP 是一种在链路上传输分组的常用方法3个主要特性：PPP两种认证协议： PAP and CHAPPPP的帧格式PPP成帧是面向字节填充的:具体细节可以参考上面的字节填充法， 因为PPP重用了HDLC的技术，所以PPP使用标志字（0x7E01111110）来标记帧的起始，使用0x7D来作为转义字符，具体操作如下：接收方接收到帧后进行下面处理：在帧中遇到0x7D 就把0x7D删除，在把紧跟在0x7D 后的字节和0x20进行异或运算，就得到对应的数据LCP （ Link Control Protocol）提供了建立、配置、维护和终止点对点链接的方法PPP的工作过程

数据链路层是建立在屋里传输能力的基础上，以帧为单位传输数据，它的主要任务就是进行数据封装和数据链接的建立。封装的数据信息中，地址含有发送结点和接受结点的地址；控制段用来表示数格链接帧的类型；数据段包含实际要传输的数据；差错控制段用来检测传输中帧出现的错误。数据链路层可使用的协议有SLIP、PPP、X25和帧中继等。常见的集线器和低档的交换机网络设备都是工作在这个层次上，Modem之类的拨号设备也是如此。工作在这个层次上的交换机俗称“第二层交换机”。具体讲，数据链路层的功能包括：数据链路连接的建立与释放、构成数据链路数据单元、数据链路连接的分裂、定界与同步、顺序和流量控制和差错的检测和恢复等方面。
主要功能在两个网络实体之间提供数据链路连接的建立、维持和释放管理。构成数据链路数据单元（frame：数据帧或讯框），并对帧定界、同步、收发顺序的控制。传输过程中的流量控制（Flow Control），差错检测（Error Detection）和差错控制（Error control）等方面。 只提供导线的一端到另一端的数据传输。数据链路层会在 frame 尾端置放检查码（parity，sum，CRC）以检查实质内容，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成逻辑上无差错的数据链路，并对物理层的原始数据进行数据封装。数据链路层中的数据封装是指：封装的数据信息中，包含了地址段和数据段等。地址段含有点对点发送节点和接收节点的地址（如MAC），控制段用来表示数格连接帧的类型，数据段包含实际要传输的数据。 还是看下百科吧http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E9%93%BE%E8%B7%AF%E5%B1%82http://baike.baidu.com/view/239592.htm?fr=ala0
数据链路层的最基本的功能是向该层用户提供透明的和可靠的数据传送基本服务。透明性是指该层上传输的数据的内容、格式及编码没有限制，也没有必要解释信息结构的意义；可靠的传输使用户免去对丢失信息、干扰信息及顺序不正确等的担心。在物理层中这些情况都可能发生，在数据链路层中必须用纠错码来检错与纠错。数据链路层是对物理层传输原始比特流的功能的加强，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无差错的线路。如果您想用尽量少的词来记住数据链路层，那就是：“帧和介质访问控制”。
清晰的表现数据的情况

1、数据链路层在物理层提供的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稿枯数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。 为达到这一目的，数据链路必须具备一系列相应的功能，主要有： （1）如何将数据组合成数据块，在数据链路层中称这种数据块为帧（frame），帧是数据链路层的传送单位； （2）如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使与接收方相匹配； （3）以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。 2、网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使传输层不需要了解网络中的数据传输和败敬族交换技术。如果您想用尽量少的词来记住网络层，那就是“路径选择、路由及逻辑寻址”。 扩展资料 OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。 OSI的7层从上到下分别是 7应用层6表示层5 会话层 4传输层3网络层2数据链路层1物理层 1、应用层 与其它计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。 2、表示层 这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASCII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。 如果选择ASCII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASCII后发送数据。在接收方将标准的ASCII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASCII等。 3、会话层 它定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向消息的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而察弊使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。 4、传输层 这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。 5、网络层 这层对端到端的包传输进行定义，它定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等。 6、数据链路层 它定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：ATM，FDDI等。 数据链路层: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 。 物理链路（物理线路）：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。 数据链路（逻辑线路）：在一条物理线路之上，通过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。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。 当采用复用技术时，一条物理链路上可以有多条数据链路。 7、物理层 OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、帧、帧的使用、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：Rj45，802.3等。 参考资料来源：百度百科—网络层 参考资料来源：百度百科—数据链路层
1、数据链路层功能 在两个网络实体之间提供数据链路连接的创建、维持和释放管理。构成数据链路数据单元（frame：数据帧或讯框），并对帧核森定档春界、同步、收发顺序的控制。传输过程中的网络流量控制、差错检测和差错控制等方面。 只提供导线的一端到另一端的数据传输。数据链路层会在 frame 尾端置放检查码（parity，sum，CRC）以检查实质内容，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成逻辑上无差错的数据链路，并对物理层的原始数据进行数据封装。 2、网络层的主要功能 对网络层而言使用IP地址来唯一标识互联网上的设备，网络层依靠IP地址进行相互通信（类似于数据链路层的MAC地址），详细的编址方案参见IPv4和IPv6。 扩展资料 设计数据链路层的原因 1、在原始的物理线路上传输数据信号是有差错的。 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，向网络层提供高改蠢亩质量的服务。 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。 参考资料：百度百科-数据链路层
数据链路层的任务雀野是将有噪声线路变成无传输差错的通信线路，为达此目的，数据被分割成( 帧)，为防止发送过快，总是提供( 流控制)。 网络层的功能属于通信子网，它通过网络连接交换传输层发出的实体数据。交换过程中，选择合适的传输路径，解决网络中出现的局部拥挤或全面的阻塞。此外，网络层还应有记账功能，一边通过网络中交换的分组或字符数、位数收取费用。 当传输的数据跨越一个网络边界时，网络层根据不同的分组长度、寻址方式、通信协议进行交换，使得异构网络能够互相通辩伍信。 扩展资料： 设计数据链路层的原因 1、顷灶喊在原始的物理线路上传输数据信号是有差错的。 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。 链路层的主要功能 链路层是为网络层提供数据传送服务的,这种服务要依靠本层具备的功能来实现。链路层应 具备如下功能: ① 链路连接的建立,拆除,分离. ② 帧定界和帧同步.链路层的数据传输单元是帧,协议不同,帧的长短和界面也有差别,但 无论如何必须对帧进行定界. ③ 顺序控制,指对帧的收发顺序的控制. ④ 差错检测和恢复。还有链路标识,流量控制等等. 差错检测多用方阵码校验和循环码校 验来检测信道上数据的误码,而帧丢失等用序号检测.各种错误的恢复则常靠反馈重发 技术来完成. 链路管理功能主要用于面向连接的服务。当链路两端的节点要进行通信前，必须首先确认对方已处于就绪状态，并交换一些必要的信息以对帧序号初始化，然后才能建立连接，在传输过程中则要能维持该连接。 如果出现差错，需要重新初始化，重新自动建立连接。传输完毕后则要释放连接。数据连路层连接的建立维持和释放就称作链路管理。在多个站点共享同一物理信道的情况下（例如在LAN中）如何在要求通信的站点间分配和管理信道也属于数据链路层管理的范畴。 参考资料：百度百科——数据链路层
1、数据链路层功能 在两个网络实体之间提供数据链路连接的创建、维持和释放管理。构成数据链路数据单元（frame：数据帧或讯框），并对帧定界、同步、收发顺序的控制。传输过程中的网络流量控制、差错检测和差错控制等方面。 只提供导线的一端到另一端的数据传输。数据链路层会在 frame 尾端置放检查码（parity，sum，CRC）以检查实质内容，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成逻辑上无差错的数据链路，并对物理层的原始数据进行数据封装。 2、网络层的主要冲世功能 对网络层而言使用IP地址来唯一标识互联网上的设备，网络层依靠IP地址进行相互通信（类似于数据链路层的MAC地址），详细的编址信判枯方案参见IPv4和IPv6。 在同一个网络中的内部通信并不需要网络层设备，仅仅靠数据链路层就可以完成相互通信，对于不同的网络之间相互通信则必须借助路由器等三层设备。 扩展资料： 根据建议X.200，OSI将计算机网络体系结构划分为以下七层，标有1～7，第1层在底部。 第7层 应用层 应用层（Application Layer）提供为应用软件而设的接口，以设置与另一应用软件之间的通信。例如: HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3等。 第6层 表达层 表达层（Presentation Layer）把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式。 第5层 会话层 会话层（Session Layer）负责在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接。 第4层 传输层 传输层（Transport Layer）把传输表头（TH）加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议等发送信息。滑洞例如:传输控制协议（TCP）等。 第3层 网络层 网络层（Network Layer）决定数据的路径选择和转寄，将网络表头（NH）加至数据包，以形成分组。网络表头包含了网络数据。例如:互联网协议（IP）等。 第2层 数据链路层 数据链路层（Data Link Layer）负责网络寻址、错误侦测和改错。当表头和表尾被加至数据包时，会形成帧。数据链表头（DLH）是包含了物理地址和错误侦测及改错的方法。 数据链表尾（DLT）是一串指示数据包末端的字符串。例如以太网、无线局域网（Wi-Fi）和通用分组无线服务（GPRS）等。 分为两个子层：逻辑链路控制（leogic link control，LLC）子层和介质访问控制（media access control，MAC）子层。 第1层 物理层 物理层（Physical Layer）在局部局域网上传送数据帧（data frame），它负责管理计算机通信设备和网络媒体之间的互通。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机适配器等。 参考资料：百度百科 OSI
数据链路层的主要功能：1、将数据组合成数据块，封装成帧；2、差错控制；3、流量控制；4、链路控制；5、MAC寻址；6、区分数据和控制信息；7、透明传输。 数据链路层 本教程操作环境：windows10系统、Dell G3电脑。 数据链路层的主要功能 1. 成帧(帧同步)---将数据组合成数据块，封装成帧 为了向网络层提供服务，数据链路层必须使用物理层提供的服务。而物理层是以比特流进行传输的，这种比特流并不保证在数据传输过程中没有错误，接收到的位数量可能少于、等于或者多于发送的位数量。而且它们还可能有不同的值，这时数据链路层为了能实现数据有效的差错控制，就采用了一种”帧”的数据块进行传输。而要采帧格式传输，就必须有相应的帧同步技术，这就是数据链路层的”成帧”（也称为”帧同步”）功能。 采用帧传输方式的好处是：在发现有数据传送错误时，只需将有差错的帧再次传送，而不需要将全部数据的比特流进行重传，这就在传送效率上将大大基兆提高。 采用帧传输方式的好处是带来了两方面的问题： (1)如何识别帧的开始与结束； (2)在夹杂着重传的数据帧中，接收方在接收到重传的数据帧时是派哗识别成新的数据帧，还是识别成重传帧呢？这就要靠数据链路层的各种”帧同步”技术来识别了。”帧同步”技术既可使接收方能从并不是完全有序的比特流中准确地区分出每一帧的开始和结束，同时还可识别重传帧。 2. 差错控制 在数据通信过程中可能会因物理链路性能和网络通信环境等因素，难免会出现一些传送错误，但为了确保数据通信的准确，又必须使得这些错误发生的几率尽可能低。这一功能也是在数据链路层实现的，就是它的”差错控制”功能。在数字或数据通信系统中，通常利用抗干扰编码进行差错控制。一般分为4类：前向纠错（FEC）、反馈检测（ARQ）、混合纠错（HEC）和信息反馈（IRQ）。FEC方式是在信息码序列中，以特定结构加入足够的冗余位–称为”监督元”（或”校验元”）。接收端解码器可以按照双方约定的这种特定的监督规则，自动识别出少量差错，并能予以纠正。FEC最适合于实时的高速数据传输的情况。在非实时数据传输中，常用ARQ差错控制方式。解码器对接收码组逐一按编码规则检测其错误。如果无误，向发送端反馈”确认”ACK信息；如果有错，则反馈回ANK信息，以表示请求发送端重复发送刚刚发送过的这一信息。ARQ方式的优点在于编码冗余位较少，可以有较强的检错能力，同时编解码简单。由于检错与信道特征关系不大，在非实时通信中具有普遍应用价值。HEC方式是上述两种方式的有机结合，即在纠错能力内，实行自动纠错；而当超出纠错能力的错误位数时，可以通过检测而发现错码，不论错码多少都可以利用ARQ方式进行纠错。IRQ方式是一种全回执式最简单差错控制方式。在该检错方式中，接收端将收到的信码原样转发回发送端，并与原发送信码相比较，若发现错误，则发送端再进行重发。只适于低速非实时数据通信，是一种较原始的做法。3. 流量控制在双方的数据通信中，如何控制数据通信的流量同样非常重要。它既可以确保数据通信的有序进行，还可避免通信过程中不会出现因为接收方来不及接收而造成的数据丢失。这就是数据链路层的”流量控制”功能。数据的发送与接收必须遵循一定的传送速率规则，可以使得接收方能及时地接收发送方发送的数据。并且当接收方来不及接收时，就必须及时控制发送方数据的发送速率，使两方面的速率基本匹配。4. 链路控制数据链路层的”链路管理”功能包括数据链路的建立、维持和释放三个主要方面。当网络中的两个节点要进行通信时，数据的发送方必须确知接收方是否已处在准备接收的状态。为此通信双方必须先要交换一些必要的信息，以建立一条基本的数据链路。在传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。5. MAC寻址这是数据链路层中的MAC子层主要功能。这里所说的”寻址”与下一章将要介绍的”IP地址寻址”是完全不一样的，因为此处所寻找的地址是计算机网卡的MAC地址，也称”物理地址”、”硬件地址”，而不是IP地址。在以太网中，采用媒体访问控制（Media Access Control, MAC）地址进行寻址，MAC地址被烧入每个以太网网卡中。这在多点连接的情况下非常必需，因为在这种多点连接的网络通信中，必须保证每一帧都能准确地送到正确的地址，接收方也应当尘锋行知道发送方是哪一个站。6. 区分数据和控制信息由于数据和控制信息都是在同一信道中传输，在许多情况下，数据和控制信息处于同一帧中，因此一定要有相应的措施使接收方能够将它们区分开来，以便向上传送仅是真正需要的数据信息。7. 透明传输这里所说的”透明传输”是指可以让无论是哪种比特组合的数据，都可以在数据链路上进行有效传输。这就需要在所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，能采取相应的技术措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。只有这样，才能保证数据链路层的传输是透明的。注：在以上七大链路层功能中，主要的还是前面的五项，后面两项功能是在前五项功能中附带实现的，无需另外的技术，所以在此仅介绍前面五项功能。链路层向网络层提供的服务数据链路层的设计目标就是为网络层提供各种需要的服务。实际的服务随系统的不同而不同，但是一般情况下，数据链路层会向网络层提供以下三种类型的服务：1. 无确认的无连接服务“无确认的无连接服务”是指源计算机向目标计算机发送独立的帧，目标计算机并不对这些帧进行确认。这种服务，事先无需建立逻辑连接，事后也不用解释逻辑连接。正因如此，如果由于线路上的原因造成某一帧的数据丢失，则数据链路层并不会检测到这样的丢失帧，也不会恢复这些帧。出现这种情况的后果是可想而知的，当然在错误率很低，或者对数据的完整性要求不高的情况下（如话音数据），这样的服务还是非常有用的，因为这样简单的错误可以交给OSI上面的各层来恢复。如大多数局域网在数据链路层所采用的服务也是无确认的无连接服务。2. 有确认的无连接服务为了解决以上“无确认的无连接服务”的不足，提高数据传输的可靠性，引入了“有确认的无连接服务”。在这种连接服务中，源主机数据链路层必须对每个发送的数据帧进行编号，目的主机数据链路层也必须对每个接收的数据帧进行确认。如果源主机数据链路层在规定的时间内未接收到所发送的数据帧的确认，那么它需要重发该帧。 这样发送方知道每一帧是否正确地到达对方。这类服务主要用于不可靠信道，如无线通信系统。它与下面将要介绍的“有确认的面向连接服务”的不同之处在于它不需要在帧传输之前建立数据链路，也不要在在帧传输结束后释放数据链路。3. 有确认的面向连接服务大多数数据链路层都采用向网络层提供面向连接确认服务。利用这种服务，源计算机和目标计算机在传输数据之前需要先建立一个连接，该连接上发送的每一帧也都被编号，数据链路层保证每一帧都会被接收到。而且它还保证每一帧只被按正常顺序接收一次。这也正是面向连接服务与前面介绍的“有确认无连接服务”的区别，在无连接有确认的服务中，在没有检测到确认时，系统会认为对方没收到，于是会重发数据，而由于是无连接的，所以这样的数据可能会复发多次，对方也可能接收多次，造成数据错误。这种服务类型存在3个阶段，即：数据链路建立、数据传输、数据链路释放阶段。每个被传输的帧都被编号，以确保帧传输的内容与顺序的正确性。大多数广域网的通信子网的数据链路层采用面向连接确认服务。以太网采用无连接的工作方式，读发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。目的站收到有差错的帧就把他丢弃，不采取其他行为。其他知识点局域网的优点：具有广播功能，从一个站点可以很方便的访问全网；便于系统的扩展和逐渐演变；提高了系统的可靠性、可用性和生存性。以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入CMSA/CD。协议的要点是：发送前先监听，便发送边监听，一旦发现总线上出现了碰撞，就立即停止发送。然后按照退避算法等待一段随机时间后再次发送。因此，每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上各站点都平等的争用以太网信道。更多相关知识，请访问www.lllt.net java编程网 常见问题栏目！