1、Click to editClick to edit Master subtitle style* 1 网络与通信技术 2 第 3章 局域网与广域网第 3章 知识点：2 数据链路层 2 以太网2 网络互连设备 2 SDH传输网2 ATM网络本章主要知识结构图 3.1 数据链路层3.1.1 数据链路层的基本知识2 噪声2 白噪声：时域内，幅度是随机的；在所关心的频率范围，幅度相对保持不变。2 脉冲噪声：时域上的突发性噪声；频域内它几乎就是频带的宽度 。 2 串音噪声：由于很多电线互相平行而引起的符号间干扰。2 Shannon定理证明 2 当传输速率小于或等于信道容量时，可以找到一种编码技术可以使
2、错误任意小。 2 冗余2 检错和纠错的核心是冗余；2 差错的纠正比检错更难。 3.1 数据链路层3.1.1 检错与纠错4. 差错控制2 差错控制通常指差错检测和重传的方法。5. 差错控制方式 2 检错重发方式（ Automatic Repeat Request ， ARQ） 2 前向纠错方式（ Forward Error Correction ， FEC） 2 混合纠错方式（ Hybrid Error Correction， HEC） 6. 纠错码的分类 2 线性码和非线性码2 分组码和卷积码2 检错码和纠错码7. 分组码的表示2 （ n， k）3.1 数据链路层3.1.1 检错与纠错8. 常
3、用检错和纠错的术语 2 许用码和禁用吗2 码重2 码距与最小码距（ dmin ） 9. 检错和纠错能力 2 检测 e个随机错误，则要求码的最小距离 dmin e+1；2 纠 t正个随机错误，则要求码的最小距离 dmin 2t+1；2 纠正 t个错误同时检测 e（ e t）个随机错误，则要求码的最小距离dmin t+e+1 。分析最小码距为 5的分组码的抗干扰能力。3.1 数据链路层3.1.1 检错与纠错10. 奇偶校验码 11. 循环冗余校验码（ CRC） 2 模 2运算2 码多项式 2 循环码定义 一个（ n,k）循环码的码长为 n，有 k个信息元的线性分组码，它的特点是任一码字 C的每次循
4、环移位，得到的是另一码字。 c(x)乘以 x就相当于左移一位。2 生成多项式 生成多项式 g(x)是 (n,k)循环码中最低次非零码多项式，其次数为 （ n-k）。 3.1 数据链路层3.1.1 检错与纠错12. CRC校验码3.1 数据链路层3.1.1 检错与纠错13. 校验和2 这是 TCP/IP协议常用的检错码。它生成检测错码的算法只用到加法，所以它的检测错码称为校验和，其他基本与 CRC方法相同。3.1 数据链路层3.1.1 检错与纠错2 例：计算 8个字符（ Forouzan）文本的校验和3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制2 成帧2 常用的成帧协议2 面向字符协议的成帧 2
5、面向比特协议的成帧 2 面向字符协议的成帧3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制2 成帧2 常用的成帧协议2 面向字符协议的成帧 2 面向比特协议的成帧 2 面向字符协议的成帧3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制2 成帧2 常用的成帧协议2 面向字符协议的成帧 2 面向比特协议的成帧 2 面向字符协议的成帧3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制4. 面向比特协议的成帧2 帧的数据段是一个位的序列。数据可以是文本、图片、音频和视频等。 2 常用的面向比的特协议，如高级数据链路层控制（ HDLC）协议 2 如果在数据中出现标记的模式怎么办？ 3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制
6、5. 流量控制和差错控制 2 流量控制 流量控制就是一系列程序，用来限制发送方在等到确认之前发送的数据数量。 2 差错控制 差错控制包括错误检测和纠正。它使得接收方能够提示发送方在传输过程中有帧的丢失或破坏，并协调发送方重新传输这些出错的帧。在数据链路层，术语 差错控制 通常指 差错检测 和 重传 的方法。 3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制6. 数据链路层是如何将帧、流量控制和差错控制结合起来的 2 没有出错的情况 2 传输帧丢失2 传输帧出错 2 确认帧丢失 7. 在噪声信道 ，存在三个理论的差错控制协议 2 停止等待 ARQ协议 2 回退 N帧 ARQ协议 2 选择重传 ARQ协
7、议 3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 停止等待 ARQ协议 2 描述2 停止等待 ARQ协议是发送方每发送一帧以后，要等待接收端的确认回答帧 ACK。 2 工作原理 3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 停止等待 ARQ协议2. 帧编号的使用方法3. 停止等待 ARQ协议特点2 实现简单2 由于每帧都有要等待 ACK，信道利用率不高。对于收发设备相距很远，使得数据传输的延时很长；尤其，在信道带宽很宽的场合，信道利用率更低。3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 回退 N帧 ARQ协议2 描述2 它是为提高利用信道利用率而提出来的。其设计思想：该协议要求一次发送若干帧，使信道
8、大部分时间处于忙的状态。 2 帧的序列号：帧的编号是 0 （ 2m-1）2 滑动窗 的概念 (m=4)3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 回退 N帧 ARQ协议接收窗 3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 回退 N帧 ARQ协议4. 发送滑动窗的大小2 发送窗的最大值是2m-1，而不是 2m。这主要是为了 避免重复帧的需要 而确定的。5. 错误帧的处理6. 关于确认帧3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 回退 N帧 ARQ协议7. 分析回退 N 帧协议 数据帧的丢失 3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 回退 N帧 ARQ协议8. 分析回退 N帧 ARQ协议 确认帧
9、的丢失 3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 回退 N帧 ARQ协议9. 总结2 其工作原理要比 go-back-N协议复杂。 go-back-N协议简化了接收方的程序。接收方支持有一个变量，就没有必要来缓冲失序的帧，它们只是被简单的丢弃。这个协议在有噪声链路中十分低效。2 在有噪声信道中，一个帧被损坏的可能性更大，这就意味着要重复发多个帧。重发占用了带宽并减慢了传输的速度。 3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 选择重传 ARQ协议 2 设计思想：2 只对出错的帧重发，避免了 go-back-N协议的缺陷2 收发窗口的大小2 发送窗与接收窗大小应该一样，且大小为 2m-1。2 发
10、送窗 （ m=4）3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 选择重传 ARQ协议 4. 接收窗 3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 选择重传 ARQ协议 5. 为什么收发窗口的大小只能最大为 2m-1，而不能大于 2m-1？2 主要是为了避免错误的接收重复帧。6. 举例说明（ m=2）举例说明（ m=2）3.1 数据链路层3.1.2 数据链路控制 选择重传 ARQ协议 7. 确认问题8. 定时器9. 选择重传ARQ协议分析10. 捎带技术3.1 数据链路层3.1.3 媒体访问控制（ MAC）2 描述 2 当多个设备共享传输介质时，数据链路层的另一功能就是 媒体访问控制，它的任务就是通
11、过一个协议进行协调多个设备对共享链路的访问，避免冲突。它用到的协议称为 多路访问协议 。 2 网络中常用的多路访问协议有三类2 随机访问控制协议（主要用于 LAN） 2 受控访问协议 主站占主动权。站的收发数据要在控制站的控制下进行，通常采用的方法有：查询和令牌传递。 2 信道静态分配协议（主要用于 WAN）事先按照频率、时隙、码、波长或它们的组合来分配信道的多路访问协议。主要有 FDM、 TDM、码分多路访问 CDMA、波分多路访问WDMA等。 3.1 数据链路层3.1.3 媒体访问控制3. 随机访问控制 2 描述2 随机访问方法是由 Aloha协议 发展而来的。它由一个简单的 多路访问程序来实现。2 该方法通过外加一种程序（对介质进行侦听）进行改进，就得到了载波侦听多路访问（ CSMA）协议 。2 带冲突检测的载波侦听多路访问（ CSMA/CD） 2 带避免冲突的载波侦听多路访问（ CSMA/CA） 4. ALOHA协议2 纯 ALOHA协议2 时隙 ALOHA协议
