文档介绍：第4章数据链路层
数据链路层的主要功能和服务
差错检测与校正
数据链路层协议标准
的数据链路协议
网桥
交换机
思考题与****题
数据链路层的主要功能和服务
数据链路层的作用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,即使之对网络层表现为一条无差错的数据链路。数据链路层的基本功能是向网络层提供透明的和可靠的数据传送服务。透明是指该层上传输的数据的内容、格式及编码方式没有限制,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。数据链路层最基本的服务是将源机网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。所谓“相邻”,是指两个机器实际上通过一条信道直接相连,中间没有任何其他的交换节点,在概念上可以想象成一根导线。要使信道具有导线一样的属性,则必须使目的地接收到的比特顺序和原端发送的比特顺序完全一样。但是,实际的信道有时会出错,而且信道的数据传输率也是有限的,同一数据位在接收与发送之间存在传输延迟。
为了达到可靠传输,数据链路层必须具备一系列相应的功能,主要有:如何将比特流组织成数据链路协议数据单元(在数据链路层中将这种数据单元称为帧,帧是数据链路层的传送单位,帧中包含地址、控制、数据及校验码等信息);如何控制帧在物理信道上的传输,包括如何处理传输差错(差错控制),如何协调收发双方的数据传输速率(流量控制),以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。在面向连接的服务时,为两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放管理,即链路管理。
为网络层提供的服务
数据链路层是OSI参考模型中的第二层,数据链路层最基本的服务是将源机网络层来的数据可靠地传输到目标机网络层,也即源机进程将源机网络层的分组传送给源机数据链路层,源机数据链路层又将它们传输到目的机的数据链路层上,然后目的机的数据链路层将数据再传送给目的机的网络层。我们可以把这一过程看成是两个数据链路层使用数据链路协议进行数据通信。
数据链路层可以提供多种不同类型的服务,实际提供的服务因系统不同而不同,但一般有三种基本服务:
①无确认无连接服务;
②有确认无连接服务;
③有确认面向连接服务。
无确认无连接服务是源机向目的机发送独立的帧,而目的机对收到的帧不作确认。这种服务类似邮政系统的寄信。事先不建立连接,事后也不存在释放。如果出现丢帧,数据链路层并不去恢复它,恢复工作留给上层去完成。这类服务适用于误码率很低的情况,也适用于实时语音传输,这类情况下数据延迟引起的不良后果比数据损坏更严重,例如,通电话时,有点杂音总比不自然的停顿要好。很多局域网在数据链路层都使用无确认无连接服务。
为了提高可靠性,引入了有确认无连接服务。这种服务不需要建立连接,但是对每一个发出去的帧都要单独进行确认。这种服务类似挂号信。用这种方式,发送方就可以知道帧是否安全到达。如果在指定的时间间隔内确认帧未能到达,就必须重发此帧。这种服务适用于像无线系统之类的不可靠信道。
数据链路层为网络层提供的最复杂的服务是面向连接的服务。采用这种服务,源机和目的机在传送任何数据之前,必须先建立一条连接。在这连接上传送的每一帧都被编上号,数据链路层保证所发送的每一帧都确实已收到,且只收到一次,所有帧都是按正确顺序收到的。但采用无连接方式时,如果确认信息丢失,将会引起一帧多次发送,因而被多次接收。
所以,数据链路层的面向连接的服务为网络层协议实体之间的交互提供了可靠传送的比特流的服务。当使用面向连接的服务时,数据传输被分成3个不同的阶段。在第一阶段,建立连接,把通信双方的帧传送记录变量和计数器初始化;第二阶段进行实际的帧传送;第三阶段,也是最后阶段,断开连接,释放有关变量、缓冲区和其他用于维持连接的资源。