《数据链路层》课件

数据链路层数据链路层负责在相邻节点之间可靠地传输数据帧它提供了访问物理层的,机制确保数据帧的正确传输和成帧、寻址和流控等功能,数据链路层的任务数据传输差错控制流量控制数据链路层负责在物理层上建立、维护数据链路层会检测和纠正在物理层传输数据链路层调节发送方的发送速率使接,和拆除数据链路确保数据正确、可靠地过程中产生的差错确保数据完整收方来得及接收和处理数据避免缓存溢,,,传输出数据链路层的基本功能帧处理错误检测流量控制访问控制数据链路层将网络层传下来通过在帧中添加循环冗余码控制发送方的发送速率确在共享传输媒体上协调各终,的数据包装成帧并添加必等措施检测在传输过保接收方能够及时处理接收端的访问避免冲突和争用,CRC,,要的首部和尾部信息程中可能产生的错误到的数据帧组帧数据封装数据链路层将上层传送过来的数据添加上各种控制信息形成一个完整的数据帧这个过程称,为组帧帧结构数据帧由帧头、数据部分和帧尾三个部分组成帧头包含目标地址、源地址等控制信息帧尾,用于差错检测同步划分数据链路层需要在发送端和接收端建立数据传输的同步以确保接收端能够准确识别帧的边界,差错检测检验和校验奇偶校验12数据链路层会在帧头和帧尾通过设置数据位中的个数1加入校验码，接收端可以验为奇数或偶数来检测单比特证数据是否传输完整差错循环冗余校验3利用多项式除法计算校验码，能够检测多比特差错广泛应用于数据链路层可靠传输错误检测自动重传在数据链路层使用校验和、奇当检测到错误时接收方会要求,,偶校验等方法检测帧中的错误发送方重新发送数据帧保证最,,确保数据传输的可靠性终数据的正确传输确认机制发送方发送数据帧后接收方会发送确认帧以确认数据帧正确接收形,,成可靠的传输流量控制流量监控速率控制拥塞避免数据链路层负责监控数据流量避免发送通过调整发送速率可以确保发送端的输数据链路层还需要检测网络拥塞情况并,,,端向接收端发送过多数据造成接收端无出不会超过接收端的处理能力从而实现采取措施预防拥塞的发生保证数据能够,,,法及时处理流量控制顺畅传输介质访问控制信道共享冲突避免12多个设备共享同一个数据传设计层协议的关键目MAC输介质需要合理地协调这些标是尽量避免多个设备同时,设备对于信道的访问发送数据而引起的冲突公平性效率性34协议应确保各设备能协议应尽量提高信道MAC MAC公平地获得对信道的访问权的利用率最大限度地提高网,,避免出现某些设备长期被饿络的吞吐量和响应速度死的情况局域网概述局域网是指在一定的地理范围内相互连接在一起的计算机系统和外LAN部设备能够进行数据通信和资源共享的网络系统它是现代网络通信中最,常见的一种网络形式访问协议CSMA/CD信号检测冲突检测退避算法在发送数据之前网卡会先检测信道是否如果检测到信号冲突网卡会立即停止发网卡会根据随机时间重试发送避免持续,,,空闲送数据冲突以太网广泛应用可靠性高以太网是目前最为普及的有线以太网采用访问方CSMA/CD局域网技术应用范围广泛从式能够有效避免数据冲突提,,,,家庭到企业均有广泛应用高了通信的可靠性数据传输快以太网网速高从发展到如今的千兆网满足了高速数据传输的,1Mbps,需求交换机交换机概述交换机功能交换机是一种网络设备用于连接和管理局域网内部的设备实交换机的主要功能包括地址学习、帧转发、划,,MAC VLAN现数据包的转发和交换它能根据目的地址自动建立数据通路分、端口镜像、安全隔离等通过这些功能交换机可以增强,提高网络的效率局域网的性能和安全性,虚拟局域网（）VLAN什么是的优势VLAN VLAN（）是一种逻辑上的局可以提高网络的灵活性和安全性减少广播流量并实现VLAN VirtualLocal AreaNetwork VLAN,,域网，可以将物理上连接在同一交换机上的设备划分到不同的基于用户、应用程序或部门的逻辑划分广播域中协议PPP点对点协议握手建立连接帧格式结构是一种安全可靠的数据链路层协议协议会先通过阶段建立、配置帧包括标志、地址、控制、协议、PPP,PPP LCPPPP可在不同类型的物理层上传输数据广泛和测试数据链路然后进入阶段协商数据和校验等字段采用可靠的差错检测,,NCP,应用于广域网连接网络层协议和重传机制协议HDLC可靠传输协议提供可靠的数据链路层连接确保数据正确传输HDLC,时序控制使用定时器和序号实现对数据传输的时序控制HDLC多点连接支持点对点以及多点连接适合广域网环境HDLC,无线局域网无线局域网是一种灵活且便捷的网络方式通过无线电波实现设备之间的连,接和数据传输与传统有线网络相比无线局域网具有更高的移动性和部署,灵活性帧格式MAC数据部分控制部分帧的数据部分用于承载需帧的控制部分包括目标MAC MAC要传输的数据信息其长度可变地址、源地址和帧,MAC MAC最大长度通常为字节类型等字段用于控制和管理数,1500,据传输校验部分帧末尾的校验部分用于检测和纠正传输过程中可能出现的差错MAC,确保数据的完整性无线网络接入无线电频谱多种无线标准12无线网络依赖于无线电频谱常见的无线网络标准包括资源进行通信网络设备需、蓝牙、等提供Wi-Fi LTE,通过合规的频段进行发射与不同的传输速率和覆盖范围接收物理层特点安全隐患34无线网络的物理层存在诸如无线信号泄露可能造成安全信号衰减、干扰等特点需要隐患需采取加密等措施保护,,智能管理以提高可靠性网络安全无线网络安全无线网络防护入侵检测与预防身份认证与授权采用加密技术、访问控制等措施来保护部署无线入侵检测系统实时监测网络流建立严格的身份认证机制限制仅授权用,,无线网络免受非法访问和攻击确保数据量及时发现并阻止非法访问企图户可访问网络资源有效控制网络使用权,,,安全传输限点对点协议简介特点点对点协议是一种用于在直接连接的两个计算机之间建提供了错误检测、流量控制和认证等功能能够在点对点PPP PPP,立数据链路层连接的标准协议它支持多种网络层协议如链路上可靠地传输数据它广泛应用于接入、广域,IP Internet、和网以及各种远程连接中IPX AppleTalk帧中继数据链路层协议简化的帧格式12帧中继是一种基于电路交换帧中继使用简化的帧格式只,的数据链路层协议通过建立包含基本的头部和尾部信息,,永久虚拟电路来传输数据减少开销点对点连接较低的费用34帧中继建立的是点对点的永与专线电路相比帧中继线路,久虚拟电路通信双方可以直的费用较低适合中小企业使,,接交换数据用技术ATM高带宽能力技术可以提供高达的传输带宽非常适用于大容量多媒体数据传输ATM155Mbps,灵活的交换机制采用基于电路交换的异步分组交换技术可以实现跨网络的虚拟电路配置ATM,服务质量保证可为不同类型的业务提供差异化的服务质量保证如实时性、可靠性等ATM,网络结构ATM核心交换机边缘设备网络核心由高性能网络边缘包括用户终端和ATM ATM ATM交换机组成负责高速数据交换接入设备用于向核心网提供业,,和路由管理务流量虚电路连接通过虚电路技术建立端到端的逻辑连接提供确定性的服务质量ATM,层次结构ATM物理层层ATM12定义了传输的物理特性负责单元的传输、交换ATMATM如电信号、光信号等和多路复用以及流量和拥塞,,控制自适应层管理面34提供适配不同服务类型的接负责信令和控制提供连接建,口如语音、数据等立、维护和释放等功能,服务类型ATM恒定比特率可变比特率CBR VBR为连续性业务提供固定的传输速率根据业务特性动态调整传输速率适,,适用于语音、视频等实时业务用于视频会议、视频点播等业务可用比特率非指定比特率ABR UBR根据网络状态动态分配可用带宽适提供尽力而为的最大可承载能力适,,用于弹性性要求较高的业务用于电子邮件、文件传输等不需保证服务质量的业务拥塞控制防止网络拥堵提高传输效率保证服务质量公平性调度当网络负载过重时拥塞控合理的拥塞控制策略可以最拥塞控制确保关键业务能够拥塞控制机制能够公平地分,制机制能够有效地降低数据大化网络资源的利用提高在恶劣网络条件下仍然获得配网络带宽资源避免部分,,传输速率防止网络崩溃整体的传输效率可靠的服务质量用户垄断网络,链路层设备交换机路由器交换机是链路层设备的重要组路由器能够连接不同的网段根,成部分可以实现数据包的高速据不同的传输协议选择最佳路,转发和隔离网络径进行转发网卡集线器网卡是链路层的终端设备负责集线器可以连接多个设备将信,,将主机与网络进行互联实现数号在各端口之间传递实现物理,,据的收发层网络的互联链路层协议的性能指标吞吐量时延错误率可用性吞吐量是指单位时间内成功时延是指数据从发送端到接错误率是指在数据传输过程可用性是指网络系统的总体传输的数据量是衡量网络性收端所需的时间包括传输延中发生错误的比率低错误可用时间占总时间的比例,,能的重要指标高吞吐量意迟、排队延迟等低时延有率有利于提高数据传输的可高可用性意味着网络稳定性味着网络资源利用率高利于实时应用靠性强链路层协议的发展趋势朝向软件定义网络支持更高速率传输随着云计算和物联网的兴起软随着用户对带宽需求的不断增,件定义网络为链路层协议带来加链路层协议需要提升到更高,了新的发展方向增加了更大的的传输速率以满足数据密集型,,灵活性和可编程性应用的需求加强安全性和隐私保护支持新型接入技术随着网络安全问题日益凸显链、物联网等新兴技术的发展,5G路层协议需要更好地防御网络要求链路层协议能够适应各种,攻击并保护用户的隐私数据无线接入方式提高连接效率,,总结通过对数据链路层的深入学习和分析我们已经全面了解了数据链路层的各,项基本功能和核心技术从数据组帧、差错检测、可靠传输、流量控制等基本机制到各种局域网技术如以太网、协议、交换机再到无,CSMA/CD,线局域网、、帧中继、等广域网技术数据链路层在实现网络数PPP ATM,据传输的安全可靠方面发挥着至关重要的作用。