DataLink Layer

Introduction

MAC Layer

MAC Layer Frame

錯誤偵測

同位位元偵錯法 (Parity Bit)

Checksum 偵錯法

MAC Standard

LLC Function

多工

LLC 與上下層之介面

網路連結技術

Untitled Document
Introduction

    資料鏈路層（data link layer）的功能是負責相鄰兩節點間資料傳輸之可靠性。

      目前我們常見到的例子大約是由 IEEE 所定義的 802.x 系列協定。

      IEEE 802.x 先將此層細分成二部份：

⊕ LLC (Logical Link Contro IEEE 802.2)

♦ 功能

控制訊息的交換
資料流量控制
解釋命令
發出回應
失誤問題處理（如遺失、順序不對、…等）。

⊕ MAC (Medium Access Control)

    定義一套規則，好讓各網路節點據以分享傳輸媒體

♦ 功能

媒體存取管理 控制傳輸媒體分享的規則或程序。這是區域網路主要的技術
做框 利用特殊的符號作為標題和結尾，以便辨識信息的開始與結束
定址 決定每一節點之位址以辨識收發裝置
錯誤偵測 檢查及確保訊息是否正確地傳送和接收
Sun Feb 6 13:07:08 CST 2011

Untitled Document
MAC Layer

⊕ 封包的觀念

    通常電腦在將資料傳到電腦網路上時，會先將資料（例如一個檔案） 切割成一個一個的小封包。

♦ 原因：

    資料在傳送過程中有可能發生錯誤。如果沒有分成一個一個的小封包 ，比較難進行流量控制及錯誤處理（例如哪一個位元傳錯了）。

    在區域網路中，傳輸媒體是共用的，如果資料不先切成一小塊一小塊 ，那麼如果有一電腦佔用傳輸媒體後，傳送一個很大的檔，將造成其 他電腦必須等很久。

⊕ 封包與框

    當媒體存取控制子層準備好一個封包要往傳輸媒體上送時，通常稱為框（ Frame ）。

    為了讓收端可以辨識一個框，送端會在資料前後分別加上框頭記號及框尾記號。

    可以用兩種技術來作框頭及框尾記號。

以字元組為主（ byte-oriented ）
以字元為主（ bit-oriented ）

⊕ 以字元組為主（ byte-oriented frame ）

    以字元為主時，我們可以選擇某一特殊字元當框頭另一字元當框尾。 例如以 ASCII code 中之 soh ( 0x01) 及 eot (0x04) 分別為框頭及框尾。

soh   block of data in frame   eot

♦ Exception

      利用特殊記號當框頭及框尾時，有可能在資料中也會出現與此兩記號完全 相同的情形。 電腦可能錯將資料當成框頭或框尾記號

    Solution: bit/byte stuffing

bit stuffing
(for bit-oriented frames)
byte stuffing
(for byte-oriented frames )

♦ Byte Stuffing

      資料中如果出現 soh 或 eot 時，加 ESC

Original Data Chracter Sent
soh Esc x
eot Esc y
Esc Esc z
Sun Feb 6 13:07:09 CST 2011 Untitled Document
MAC Layer Frame

⊕ IEEE 802.3 MAC Frame

preamble SFD DA SA Length DATA FCS
  (Start Frame Delimiter ) (Destination Address) (Source Address )     (Frame Check Sequence)
7 byte 1 byte 6 byte 6 byte 2 byte LLC 4 byte

⊕ Wireless MAC Frame

preamble SFD FCW DA SA Length DATA FCS
    (Frame Control of Wireless)          
7 byte 1 byte 2 byte 6 byte 6 byte 2 byte LLC 4 byte

⊕ Frame Control of Wireless

FCW
FC Reserved
1 byte 1 byte

⊕ Wireless MAC Control Frame

preamble SFD FCW DATA FCS
3 byte 1 byte 2 byte 0-2 byte 1 byte
Sun Feb 6 13:07:09 CST 2011 Untitled Document
錯誤偵測

    　　電壓的不穩、磁場的干擾，…等均可能使訊號在媒體上傳輸時被改變 而造成資料接收錯誤。所以媒體存取控制層在接收到一個 frame 時，必須 做錯誤偵測。

♦ 常用偵錯法

同位位元偵錯法 (Parity Bit)
Checksum 偵錯法
CRC (Cyclic Redundent Checks)

⊕ 偵錯碼 與 除錯碼

    以中文字之傳真為例

是否 中文字有無 相似字判斷
是 沒有 正確， 極不可能錯誤
是 有數個極可能正確， 但有可能錯誤
不是 沒有 （或太多）錯誤， 不知原為何字
不是 有一個錯誤， 可猜測原為何字
不是 有數個錯誤， 無法猜測原為何字
Sun Feb 6 13:07:09 CST 2011 Untitled Document
同位位元偵錯法 (Parity Bit)

    奇同位元是利用一多餘的位元使資料中所有位元和是奇數。（偶同位位元 則是偶數）。

      RS-232即是利用此方法。

    此方法無法偵測偶數個位元發生錯誤的情形。

Code# of 1 P bitSend #of 1Received#of 1
S111000104111100010151110001015
U111001004111100100151110010015
S111000104111100010150110001014 Error!
A110000013011000001031100000103
N110101015011010101051101010105
Sun Feb 6 13:07:09 CST 2011

Untitled Document
Checksum 偵錯法

    為改進同位位元的不足，我們可以利用 16-bit 或 32-bit 的 checksum 來作錯誤檢查。

    首先我們將資料分成數個 16-bit（或 32-bit）的整數（不管原來資料是字元或數字）。 再將它們全部加在一起（進位也加到最後結果中）。

♦ 16 bit checksum

H e l l o   w o r l d
46 65 6C 6C 6F 20 77 6F 72 6C 64 2E

      checksum = 4665 + 6C6C + 6F20 + 776F + 726C + 642E = 71FC

    利用 checksum 還是有偵測不到之錯誤，如下圖所示

Sun Feb 6 13:07:09 CST 2011 Untitled Document
MAC Standard
802.3 CSMA/CD
802.4 Token Bus
802.5 Token Ring
802.6 DQDB
Sun Feb 6 13:07:10 CST 2011 Untitled Document
LLC Function

      與網路層介面

      與MAC層介面

      對等 (peer-to-peer) 協定

Sun Feb 6 13:07:10 CST 2011 Untitled Document
多工

    不同網路層通訊協定對應不同之服務點(SAP)

     

    資料格式

Sun Feb 6 13:07:10 CST 2011 Untitled Document
LLC 與上下層之介面

⊕ LLC與MAC介面

♦ MA_UNITDATA.request

♦ MA_UNITDATA.indication

♦ MA_UNITDATA_STATUS.indication

⊕ LLC與網路層介面

♦ 基礎呼叫(primitives)

  • Request
  • Indication
  • Confirm

♦ LLC提供網路層三種服務

Type 1 Unreliable, connectionless
Type 2 Connection-oriented
Type 3 Reliable, connectionless

♦ Type 1: Unreliable, connectionless

  • DL_UNITDATA.request
  • DL_UNITDATA.indication

♦ Type 2: Connection-oriented

Connection建立
  • DL_CONNECT.request
  • DL_CONNECT.indication
  • DL_CONNECT.response
  • DL_CONNECT.confirm
Data transfer
  • DL_DATA.request
  • DL_DATA.indication
Connection撤除
  • DL_DISCONNECT.request
  • DL_DISCONNECT.indication
Connection reset
  • DL_RESET.request
  • DL_RESET.indication
  • DL_RESET.response
  • DL_RESET.confirm
Flow control
  • DL_CONNECTION_FLOWCONTROL.request
  • DL_CONNECTION_FLOWCONTROL.indication

♦ Type 3: Reliable, connectionless

  • DL_DATA_ACK.request
  • DL_DATA_ACK.indication
  • DL_DATA_ACK_STATUS.indication
  • DL_REPLY.request
  • DL_REPLY.indication
  • DL_REPLY_STATUS.indication
  • DL_REPLY_UPDATE: request
  • DL_REPLY_UPDATE_STATUS: indication
Sun Feb 6 13:07:10 CST 2011 Untitled Document
網路連結技術

⊕ 連結方法

直接連結
區域網路連結廣域區路
兩區域網路透過廣域網路連結
階層式連結

⊕ 連結設備

♦ 訊號增益器(Repeater)

    連接完全相同之網路段(實體層訊號增強)

♦ 網路橋(Bridge)

    連接不同實體層之網路(可連不同之MAC協定)

    Bridge 的種類：

Transparent Bridge
Source Routing Bridge
Remote Bridge

♦ 路徑選擇器(Router)

    連接不同資料鏈結層之網路(網路層須一樣)

♦ 網路閘門(Gateway)

    連接完全不同形態之網路

      必須做資料格式，位址，及協定之轉換

♦ 骨幹網路(Backbone Network)

    將連結設備(bridge, route, gateway)以較高速之網路(如FDDI)連接起來

高效率
高可靠度：各網路獨立作業，故障時互不影響
較佳之流量控制
高速，長距離
Sun Feb 6 13:07:11 CST 2011