單元4數(shù)據(jù)通信基礎《計算機網絡基礎》課程Computernetworktechnology單元4數(shù)據(jù)通信基礎-內容列表《計算機網絡基礎》課程4.1數(shù)據(jù)鏈路層功能4.2MAC編址與數(shù)據(jù)幀封裝4.3高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議4.4點對點協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層功能《計算機網絡基礎》課程Computernetworktechnology數(shù)據(jù)鏈路層《計算機網絡基礎》課程數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型中的第二層，介于物理層和網絡層之間。作用數(shù)據(jù)鏈路層負責建立和管理節(jié)點間的數(shù)據(jù)鏈路，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。數(shù)據(jù)鏈路層接收來自物理層的比特流，將其組裝成幀并傳遞給網絡層；同時，它也接收來自網絡層的數(shù)據(jù)包，將其拆分成幀并傳遞給物理層進行傳輸。定義數(shù)據(jù)鏈路層功能《計算機網絡基礎》課程幀同步數(shù)據(jù)鏈路層負責實現(xiàn)幀同步，確保接收方能夠正確地識別每一個數(shù)據(jù)幀的起始和結束。流量控制數(shù)據(jù)鏈路層通過流量控制機制，防止發(fā)送方過快地發(fā)送數(shù)據(jù)而導致接收方無法及時處理，從而避免數(shù)據(jù)丟失或損壞。差錯控制數(shù)據(jù)鏈路層通過采用各種差錯控制技術（如CRC校驗等），確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性。訪問控制在多個節(jié)點共享同一物理信道的情況下，數(shù)據(jù)鏈路層通過訪問控制機制（如CSMA/CD等）協(xié)調各節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸，避免發(fā)生沖突和碰撞。幀同步《計算機網絡基礎》課程幀同步是指接收方應當能從接收到的二進制比特流中區(qū)分出幀的起始和終止，以確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性。在幀頭部使用一個計數(shù)字段來標明幀內字符數(shù)，以此確定幀的界限。字符計數(shù)法字節(jié)填充法使用一些特定的字符來定界一幀的開始和結束，轉義字符用于填充可能出現(xiàn)的特殊字符，以避免與幀定界符混淆。比如，采用特定模式01111110，則如果信息為中的任何連續(xù)出現(xiàn)6個“1”，發(fā)送方自動在其后插入一個“0”，而接收方則做該過程的逆操作，即每接收到連續(xù)6個“1”，則自動刪除其跟在后面的“0”，以恢復原始數(shù)據(jù)。0102字段01111110字段A字段B字段???數(shù)據(jù)幀校驗序列01111110幀起始幀結束差錯控制原因《計算機網絡基礎》課程差錯分類根據(jù)差錯的性質和產生原因，可以將其分為隨機差錯和突發(fā)差錯兩類。隨機差錯是隨機獨立地發(fā)生的，而突發(fā)差錯則是連續(xù)多個比特位發(fā)生錯誤。傳輸過程中的噪聲干擾由于信道中存在各種噪聲，如熱噪聲、交叉干擾等，這些噪聲可能導致傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)生錯誤。信號衰減與失真隨著傳輸距離的增加，信號可能會逐漸衰減并產生失真，從而導致接收端無法正確識別數(shù)據(jù)。設備故障或缺陷網絡設備和傳輸介質可能存在故障或缺陷，如接口松動、線路老化等，這些問題也可能導致數(shù)據(jù)傳輸錯誤。差錯控制方法《計算機網絡基礎》課程自動重傳請求（ARQ）01當接收端檢測到錯誤時，會向發(fā)送端發(fā)送一個重傳請求，要求發(fā)送端重新發(fā)送出錯的數(shù)據(jù)幀。這種方法適用于對實時性要求不高的場合。前向糾錯（FEC）02在發(fā)送端對數(shù)據(jù)進行編碼，添加冗余信息，以便接收端能夠利用這些冗余信息來糾正錯誤。這種方法適用于對實時性要求較高的場合，但會增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_銷。混合糾錯（HEC）03結合了ARQ和FEC的優(yōu)點，當錯誤在可糾正范圍內時，使用FEC進行糾正；當錯誤無法糾正時，則使用ARQ進行重傳。這種方法能夠在保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的同時，降低重傳的開銷。流量控制方法《計算機網絡基礎》課程010203流量控制原理為了防止發(fā)送端向接收端發(fā)送過多的數(shù)據(jù)而導致接收端緩沖區(qū)溢出或處理不過來，需要對發(fā)送端的數(shù)據(jù)流量進行控制。流量控制是一種通信控制機制，用于防止較快的發(fā)送者向較慢的接收者發(fā)送過多的數(shù)據(jù)，以使接收者來得及處理。停止等待協(xié)議這是最簡單的流量控制協(xié)議。發(fā)送方發(fā)送一幀數(shù)據(jù)后，必須等待接收方的應答信號后才能發(fā)送下一幀。如果接收方沒有收到數(shù)據(jù)或發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，則會發(fā)送一個否定應答信號（NAK），要求發(fā)送方重發(fā)數(shù)據(jù)。滑動窗口協(xié)議在這種協(xié)議中，發(fā)送方和接收方都維護一個窗口，窗口內的幀可以連續(xù)發(fā)送和接收。接收方確認接收到的幀后，窗口會向前滑動，從而允許發(fā)送方發(fā)送更多的幀。這種協(xié)議可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩珜崿F(xiàn)起來比停止等待協(xié)議復雜。介質訪問控制方法《計算機網絡基礎》課程碼分多路復用（CDM）每個節(jié)點使用不同的編碼方式進行通信，通過編碼區(qū)分不同節(jié)點的信號。頻分多路復用（FDM）將信道帶寬劃分為多個互不重疊的頻段，每個節(jié)點分配一個固定頻段進行通信。時分多路復用（TDM）將時間劃分為等長的幀，每幀再分為若干時隙，為每個節(jié)點分配一個或多個固定時隙進行通信。隨機訪問介質訪問控制節(jié)點在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時隨機占用信道，如ALOHA協(xié)議、CSMA協(xié)議等。這種方法可能導致沖突和不確定性，但實現(xiàn)簡單。輪詢訪問介質訪問控制主節(jié)點依次詢問每個從節(jié)點是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，從節(jié)點在獲得詢問后才能發(fā)送數(shù)據(jù)。這種方法避免了沖突，但主節(jié)點故障可能導致整個系統(tǒng)癱瘓。令牌傳遞介質訪問控制節(jié)點之間傳遞一個令牌，只有獲得令牌的節(jié)點才能發(fā)送數(shù)據(jù)。這種方法避免了沖突，且每個節(jié)點都有平等的機會發(fā)送數(shù)據(jù)，但需要維護令牌傳遞的順序和正確性。1.靜態(tài)劃分介質訪問控制2.動態(tài)劃分介質訪問控制MAC編址與數(shù)據(jù)幀封裝《計算機網絡基礎》課程ComputernetworktechnologyMAC地址《計算機網絡基礎》課程MAC地址（MediaAccessControlAddress）也稱為物理地址或硬件地址，是用于在網絡中唯一標識一個網絡接口的地址。MAC地址通常由6個字節(jié)（48位）的二進制數(shù)字組成，可以表示為12個16進制數(shù)，形式為：XX:XX:XX:XX:XX:XX前三個字節(jié)（24位）稱為組織唯一標識符（OUI），由IEEE分配給各個網絡設備制造商，用于標識廠商身份。后三個字節(jié)（24位）由廠商自行分配，用于標識具體的網絡接口或設備。001A3FF14CC600-1A-3F-F1-4C-C6MAC地址《計算機網絡基礎》課程MAC地址的作用是在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，包括源MAC地址和目標MAC地址，確保數(shù)據(jù)能夠準確到達目標設備。網絡設備在通信時會通過ARP協(xié)議等機制獲取目標設備的MAC地址，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。通過命令（命令行）：ipconfig/all查看本地網卡具體詳細信息。通過圖形界面：控制面板/網絡和internet查看網絡連接詳細信息。數(shù)據(jù)幀封裝《計算機網絡基礎》課程數(shù)據(jù)幀封裝是將上層數(shù)據(jù)按照特定格式進行組裝，添加必要的控制信息，形成適合在物理層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元。封裝的目的包括：確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性、提供傳輸過程中的流量控制、實現(xiàn)不同網絡層協(xié)議之間的數(shù)據(jù)交換等。幀開始標志地址類型控制數(shù)據(jù)錯誤檢測幀結束標志幀頭數(shù)據(jù)包幀尾幀頭：包含控制信息（如地址信息），位于數(shù)據(jù)幀的開頭位置。數(shù)據(jù)：包含第三層報頭、傳輸層報頭、應用層數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息。幀尾：包含添加到幀結尾的控制信息，用于檢查錯誤。數(shù)據(jù)幀封裝高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議《計算機網絡基礎》課程Computernetworktechnology高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議《計算機網絡基礎》課程HDLC（High-LevelDataLinkControl）是一種面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。HDLC采用零比特填充法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸。它具有幀同步、差錯控制、流量控制等功能，適用于點對點和多點鏈路。HDLC支持多種類型的幀，包括信息幀、監(jiān)控幀和無編號幀等，以滿足不同的數(shù)據(jù)傳輸需求。高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議《計算機網絡基礎》課程

與PPP協(xié)議相比，HDLC協(xié)議更加靈活，支持多種類型的幀和多種鏈路配置方式，但實現(xiàn)復雜度也相對較高。與FrameRelay協(xié)議相比，HDLC協(xié)議具有更強的差錯控制和流量控制能力，適用于對數(shù)據(jù)傳輸可靠性要求較高的場景。與其他數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議相比，HDLC協(xié)議具有廣泛的應用范圍和良好的互操作性，是一種成熟、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。HDLC幀結構《計算機網絡基礎》課程信息幀（I幀）、監(jiān)控幀（S幀）和無編號幀（U幀）三種。HDLC幀類型標志字段、地址字段、控制字段、信息字段和幀校驗序列字段。組成要素標志F地址A控制C信息I幀校驗序列FCS標志F標志字段（F）。標志字段為01111110的比特模式，用以標志幀的起始和前一幀的結束。信息幀（I）監(jiān)控幀（S）無編號幀（U）第1位是“0”為I幀第1、2位是“10”為S幀第1、2位是“11”為U幀地址字段（A）。地址字段表示鏈路上站的地址?？刂谱侄危–）。控制字段用來表示幀類型、幀編號以及命令、響應等。信息字段（I）。信息字段內包含了用戶的數(shù)據(jù)信息和來自上層的各種控制信息，其長度未作嚴格限制，目前用的比較多的是1000-2000bit。點對點協(xié)議《計算機網絡基礎》課程Computernetworktechnology點對點協(xié)議《計算機網絡基礎》課程點對點協(xié)議（Point-to-Point

Protocol，簡稱PPP）是一種在點對點鏈路上封裝多協(xié)議數(shù)據(jù)包的鏈路層協(xié)議。定義功能特點PPP協(xié)議提供了一種標準的方法，將各種網絡協(xié)議封裝在點對點鏈接中進行傳輸。PPP協(xié)議具有可靠性高、支持多種網絡協(xié)議、可擴展性強等特點。030201點對點協(xié)議特點《計算機網絡基礎》課程點對點通信中，數(shù)據(jù)直接在兩個通信節(jié)點之間進行傳輸，無需經過中間節(jié)點。直接通信由于數(shù)據(jù)直接在通信雙方之間傳輸，因此點對點通信具有較高的傳輸效率。高效性點對點通信可以根據(jù)實際需求進行定制和優(yōu)化，更加靈活。靈活性點對點協(xié)議比較《計算機網絡基礎》課程PPP協(xié)議SLIP協(xié)議L2TP協(xié)議PPTP協(xié)議PPP協(xié)議是一種廣泛應用的點對點協(xié)議，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，支持多種網絡協(xié)議。SLIP協(xié)議是一種簡單的點對點協(xié)議，適用于低速串行通信，但功能相對較弱。L2TP協(xié)議是一種基于PPP協(xié)議的點對點隧道協(xié)議，支持多協(xié)議封裝和傳輸，適用于遠程接入和VPN等場景。PPTP協(xié)議是一種較早的點對點隧道協(xié)議，雖然實現(xiàn)簡單，但安全性較低，逐漸被更安全的協(xié)議所替代。PPP幀結構《計算機網絡基礎》課程PPP幀格式是以HDLC幀格式為基礎，做了很少的改動。PPP幀結構標志地址控制協(xié)議數(shù)據(jù)幀校驗序列標志：表示幀開始或結束位置的一個字節(jié)。標志字段包括二進制序列0111