第3章数据链路层-1

计算机网络与通信 课程教案授课时间20123 .12课次7授课方式理论课 讨论课 实验课 习题课 其他课时安排2授课题目（教学章、节或主题）：第三章 数据链路层3.1 使用点对点信道的数据路层3.2点对点协议PPP教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：让学生了解数据链路层所提供的服务，掌握使用点对点信道的数据链路层协议需要解决的问题，及解决办法。熟悉PPP协议。教学重点及难点：对数据链路层协议需要解决的问题及其办法。CRC校验。PPP协议。教 学 基 本 内 容 及 方 法 手 段教学方法手段：多媒体讲解教学基础内容：一 有前面的协议层次的讲解。引入本章，数据链路层。数据链路层提供的服务二 使用点对点信道的数据链路层1 几个概念链路数据链路帧2三个基本问题（详细的讲）数据链路层有许多协议，但每个协议都要解决的基本问题是相同的。即封装成帧n 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。确定帧的界限。n 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 透明传输n 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)。n 字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)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。n 如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。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。 差错检测n 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。n 在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。n 误码率与信噪比有很大的关系。n 为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。 循环冗余检验的原理 n 在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。 n 假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。 冗余码的计算 n 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。n 得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少1 位，即 R 是 n 位。 例n 现在 k = 6, M = 101001。n 设 n = 3, 除数 P = 1101，n 被除数是 2nM = 101001000。 n 模 2 运算的结果是：商 Q = 110101， 余数 R = 001。n 把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2nM + R 即：101001001，共 (k + n) 位。 帧检验序列 FCS n 在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。n 循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS并不等同。n CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。n FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。 接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验 n (1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就接受(accept)。n (2) 若余数 R 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。n 但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。n 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。 注意n 仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无差错接受(accept)。n “无差错接受”是指：“凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧），我们都能以非常接近于 1 的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。n 也就是说：“凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接受）。n 要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制三 PPP协议1 特点 现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议2 PPP 协议应满足的需求 简单这是首要的要求封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址协商 数据压缩协商 3 PPP 协议的组成 1992 年制订了 PPP 协议。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RFC 1661。 PPP 协议有三个组成部分 a) 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。b) 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。c) 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)PPP 协议的帧格式n 标志字段 F = 0x7E （符号“0x”表示后面的字符是用十六进制表示。十六进制的 7E 的二进制表示是 01111110）。n 地址字段 A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不起作用。n 控制字段 C 通常置为 0x03。n PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节透明传输问题 n 当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一样）。 n 当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法字符填充 n 将信息字段中出现的每一个 0x7E 字节转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5E)。 n 若信息字段中出现一个 0x7D 的字节, 则将其转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5D)。n 若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在该字符前面要加入一个 0x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变。 零比特填充 n PPP 协议用在 SONET/SDH 链路时，是使用同步传输（一连串的比特连续传送）。这时 PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输。n 在发送端，只要发现有 5 个连续 1，则立即填入一个 0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现 5 个连续1时，就把这 5 个连续 1 后的一个 0 删除，作业、讨论题、思考题： 课后习题6，7课后小结：