計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層

1、第三章第三章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層Q:Q:為什么要設(shè)計(jì)為什么要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層？ 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)“數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層”的主要目的就是在原始的主要目的就是在原始的、有差錯(cuò)的物理傳輸線路的基礎(chǔ)上的、有差錯(cuò)的物理傳輸線路的基礎(chǔ)上，采取差采取差錯(cuò)檢測(cè)、差錯(cuò)控制與流量控制等方法，將有差錯(cuò)檢測(cè)、差錯(cuò)控制與流量控制等方法，將有差錯(cuò)的物理線路改進(jìn)成邏輯上無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路錯(cuò)的物理線路改進(jìn)成邏輯上無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，以便向它的上一層以便向它的上一層“網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層”提供高質(zhì)量提供高質(zhì)量的服務(wù)。的服務(wù)。 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層可以屏蔽物理層中的不同。可以屏蔽物理層中的不同。2Q Q：物理：物理鏈路鏈路與邏輯鏈路（或稱

2、與邏輯鏈路（或稱數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路）的不同？）的不同？ 物理鏈路物理鏈路是指在是指在物理層物理層設(shè)備和相應(yīng)物理層通信規(guī)設(shè)備和相應(yīng)物理層通信規(guī)程作用下形成的；程作用下形成的； 邏輯邏輯鏈路鏈路是指在是指在數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備和相應(yīng)的通信規(guī)設(shè)備和相應(yīng)的通信規(guī)程作用下建立的；程作用下建立的；是在是在“物理鏈路物理鏈路”基礎(chǔ)上建立的?；A(chǔ)上建立的。 把實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程把實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程( (即通信協(xié)議即通信協(xié)議) )加到鏈路上，加到鏈路上，就構(gòu)成了就構(gòu)成了邏輯鏈路邏輯鏈路。 二者的二者的本質(zhì)作用都是一樣的，就是用來構(gòu)建進(jìn)行本質(zhì)作用都是一樣的，就是用來構(gòu)建進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信、訪問的通道，只不過網(wǎng)絡(luò)通信、訪問

3、的通道，只不過“物理層物理層”構(gòu)建的是構(gòu)建的是一條物理通道，而一條物理通道，而“數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層”構(gòu)建的是真正用于構(gòu)建的是真正用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬐ǖ?。?shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬐ǖ馈?它們之間的關(guān)系如下圖所示。它們之間的關(guān)系如下圖所示。45 鏈路鏈路(link)(link)是從一個(gè)結(jié)點(diǎn)到是從一個(gè)結(jié)點(diǎn)到相鄰結(jié)點(diǎn)相鄰結(jié)點(diǎn)的一段的一段物理線物理線路路，中間沒有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。（，中間沒有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。（物理鏈路物理鏈路）一條鏈路只是數(shù)據(jù)傳輸通路的一個(gè)組成部分。3.1 3.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的功能 物理層只負(fù)責(zé)比特流的接收和發(fā)送，而不考慮信物理層只負(fù)責(zé)比特流的接收和發(fā)送，而不考慮信息本身

4、的意義，同時(shí)物理層也不能解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)南⒈旧淼囊饬x，同時(shí)物理層也不能解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?，而這就是數(shù)據(jù)鏈路層所要解決的控制，而這就是數(shù)據(jù)鏈路層所要解決的。 因此因此，數(shù)據(jù)鏈路層的功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)體之間二數(shù)據(jù)鏈路層的功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)體之間二進(jìn)制數(shù)據(jù)單元的正確傳輸，通過必要的同步控制、進(jìn)制數(shù)據(jù)單元的正確傳輸，通過必要的同步控制、差錯(cuò)控制、流量控制，為其上層（網(wǎng)絡(luò)層）提供可差錯(cuò)控制、流量控制，為其上層（網(wǎng)絡(luò)層）提供可靠、無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)信息?？?、無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)信息。7數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能（總結(jié)）數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能（總結(jié)） 封裝成幀：封裝成幀：幀頭和幀尾就是作為幀的起始和結(jié)束標(biāo)幀頭和幀尾就是作為幀的起始和結(jié)

5、束標(biāo)志，也就是幀邊界。志，也就是幀邊界。(2)(2)透明傳輸：透明傳輸：其目的就是要實(shí)現(xiàn)其目的就是要實(shí)現(xiàn)“幀同步幀同步”，就是接，就是接收端能從收到的比特流中準(zhǔn)確地識(shí)別收端能從收到的比特流中準(zhǔn)確地識(shí)別“幀幀”的邊界。的邊界。(3)(3)差錯(cuò)控制：差錯(cuò)控制：在通信過程中能夠自動(dòng)檢測(cè)出錯(cuò)誤并進(jìn)在通信過程中能夠自動(dòng)檢測(cè)出錯(cuò)誤并進(jìn)行糾正的方法；行糾正的方法；(4)(4)流量控制：流量控制：控制幀在物理信道上的傳輸；控制幀在物理信道上的傳輸；(5)(5)數(shù)據(jù)鏈路管理：數(shù)據(jù)鏈路管理：鏈路的建立、維持和釋放管理。鏈路的建立、維持和釋放管理。1.1.幀幀的封裝的封裝2.2.透明傳輸透明傳輸-幀同步幀同步 在數(shù)

6、據(jù)鏈路層中，數(shù)據(jù)的傳輸單位是幀。幀是具在數(shù)據(jù)鏈路層中，數(shù)據(jù)的傳輸單位是幀。幀是具有一定長度的格式，每個(gè)幀除了要傳送的數(shù)據(jù)外，有一定長度的格式，每個(gè)幀除了要傳送的數(shù)據(jù)外，還包括校驗(yàn)碼，以使接收方能發(fā)現(xiàn)傳輸中的差錯(cuò)。還包括校驗(yàn)碼，以使接收方能發(fā)現(xiàn)傳輸中的差錯(cuò)。 幀同步即接收端應(yīng)當(dāng)能從收到的比特流中準(zhǔn)確地幀同步即接收端應(yīng)當(dāng)能從收到的比特流中準(zhǔn)確地識(shí)別一個(gè)識(shí)別一個(gè)幀的開始和結(jié)束幀的開始和結(jié)束。 數(shù)據(jù)鏈路層常見的數(shù)據(jù)鏈路層常見的幾種幀同步方法幾種幀同步方法包括：字節(jié)計(jì)包括：字節(jié)計(jì)數(shù)法、字符填充的首尾定界符法、比特填充的首、數(shù)法、字符填充的首尾定界符法、比特填充的首、尾定界符法、違例編碼法。尾定界符法、違

7、例編碼法。3.3.差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制 為了將比特流在傳輸中的差錯(cuò)率控制在一定的范為了將比特流在傳輸中的差錯(cuò)率控制在一定的范圍之內(nèi)，廣泛地采用了各種編碼技術(shù)。圍之內(nèi)，廣泛地采用了各種編碼技術(shù)。 編碼技術(shù)可分為兩類：編碼技術(shù)可分為兩類：一類是一類是向前糾錯(cuò)向前糾錯(cuò)，當(dāng)接收方收到出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀后，當(dāng)接收方收到出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀后，能夠自動(dòng)將錯(cuò)誤修正過來。這種方法的系統(tǒng)開銷能夠自動(dòng)將錯(cuò)誤修正過來。這種方法的系統(tǒng)開銷大，不適合于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；大，不適合于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；另一類是另一類是檢錯(cuò)重傳檢錯(cuò)重傳，即接收方檢錯(cuò)到錯(cuò)誤的幀后，即接收方檢錯(cuò)到錯(cuò)誤的幀后，就通知發(fā)送方就通知發(fā)送方重新發(fā)送重新發(fā)送該幀，直到收到正確的幀該幀

8、，直到收到正確的幀為止。這種方法的系統(tǒng)開銷較小，通常應(yīng)用于計(jì)為止。這種方法的系統(tǒng)開銷較小，通常應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。 常用的差錯(cuò)控制技術(shù)有反饋檢測(cè)、自動(dòng)請(qǐng)求重常用的差錯(cuò)控制技術(shù)有反饋檢測(cè)、自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（發(fā)（ARQARQ）和前向糾錯(cuò)（）和前向糾錯(cuò)（FECFEC）。）。 1 1） 反饋檢測(cè)反饋檢測(cè) 反饋檢測(cè)方法又稱回送校驗(yàn)法。雙方在進(jìn)行數(shù)反饋檢測(cè)方法又稱回送校驗(yàn)法。雙方在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，接收方將接收到的數(shù)據(jù)重新發(fā)回發(fā)送方，據(jù)傳輸時(shí)，接收方將接收到的數(shù)據(jù)重新發(fā)回發(fā)送方，由發(fā)送方檢查是否與原始數(shù)據(jù)完全相符。如不相符，由發(fā)送方檢查是否與原始數(shù)據(jù)完全相符。如不相符，則發(fā)送方發(fā)送一個(gè)控制信息通知接

9、收方刪去出錯(cuò)的則發(fā)送方發(fā)送一個(gè)控制信息通知接收方刪去出錯(cuò)的數(shù)據(jù)。并重新發(fā)送該數(shù)據(jù)；如相符，則發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。并重新發(fā)送該數(shù)據(jù)；如相符，則發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。 2 2） 自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā) 自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（Automatic Repeat requestAutomatic Repeat request，ARQARQ），是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中較常采用的差錯(cuò)控制方法。），是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中較常采用的差錯(cuò)控制方法。 ARQARQ的原理的原理：P P5252 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 3 3） 前向糾錯(cuò)前向糾錯(cuò) 前向糾錯(cuò)簡(jiǎn)稱前向糾錯(cuò)簡(jiǎn)稱FECFEC（Forward Error Forward Error C

10、orrectionCorrection）。 其原理是：發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一其原理是：發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一定的冗余糾錯(cuò)碼一并發(fā)送，接收方則根據(jù)糾定的冗余糾錯(cuò)碼一并發(fā)送，接收方則根據(jù)糾錯(cuò)碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，由錯(cuò)碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，由接收方進(jìn)行糾正。接收方進(jìn)行糾正。4.4.流量控制流量控制 為防止接收端緩存能力不足而造成的阻塞和數(shù)據(jù)為防止接收端緩存能力不足而造成的阻塞和數(shù)據(jù)丟失，將數(shù)據(jù)高速、可靠地傳輸?shù)浇邮辗?，發(fā)送端丟失，將數(shù)據(jù)高速、可靠地傳輸?shù)浇邮辗?，發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須使接收端來得及接收，當(dāng)接收發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須使接收端來得及接收，當(dāng)接收方來不及接

11、收時(shí)，接收方必須及時(shí)控制發(fā)送方發(fā)送方來不及接收時(shí)，接收方必須及時(shí)控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，這就是流量控制功能。數(shù)據(jù)的速率，這就是流量控制功能。 概括地講，概括地講，流量控制就是使發(fā)送方和接收方的數(shù)據(jù)流量控制就是使發(fā)送方和接收方的數(shù)據(jù)處理速率保持一致。處理速率保持一致。 數(shù)據(jù)鏈路層常用的流量控制方法有數(shù)據(jù)鏈路層常用的流量控制方法有：停等協(xié)議和滑停等協(xié)議和滑動(dòng)窗口機(jī)制，將在介紹動(dòng)窗口機(jī)制，將在介紹ARQARQ協(xié)議時(shí)再重點(diǎn)介紹。協(xié)議時(shí)再重點(diǎn)介紹。 5.5.數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路管理鏈路管理 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間要進(jìn)行通信時(shí)，數(shù)據(jù)的發(fā)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間要進(jìn)行通信時(shí)，數(shù)據(jù)的發(fā)送方必須知道接收方是否處于準(zhǔn)備接收狀

12、態(tài)。為此，送方必須知道接收方是否處于準(zhǔn)備接收狀態(tài)。為此，在傳輸數(shù)據(jù)之前通信雙方必須事先交換一些必要的在傳輸數(shù)據(jù)之前通信雙方必須事先交換一些必要的信息，讓通信雙方做好數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的準(zhǔn)備。同信息，讓通信雙方做好數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的準(zhǔn)備。同樣，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)要維持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路，而在通信完畢樣，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)要維持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路，而在通信完畢時(shí)要釋放數(shù)據(jù)。時(shí)要釋放數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放就叫做鏈路管理。就叫做鏈路管理。3.2 3.2 差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制3.2.1 3.2.1 傳輸差錯(cuò)的特性傳輸差錯(cuò)的特性 當(dāng)數(shù)據(jù)從信源出發(fā)，經(jīng)過通信信道時(shí)，由于通信當(dāng)數(shù)據(jù)從信源出發(fā)，經(jīng)過通信信道時(shí)，由于

13、通信信道總是有一定的噪聲存在，因此在到達(dá)信宿時(shí)，信道總是有一定的噪聲存在，因此在到達(dá)信宿時(shí)，接收信號(hào)是信號(hào)與噪聲的疊加。在接收端，接收電接收信號(hào)是信號(hào)與噪聲的疊加。在接收端，接收電路在取樣時(shí)判斷信號(hào)電平。如果噪聲對(duì)信號(hào)疊加的路在取樣時(shí)判斷信號(hào)電平。如果噪聲對(duì)信號(hào)疊加的結(jié)果判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)引起傳輸數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。結(jié)果判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)引起傳輸數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。 我們把通過通信信道后接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一我們把通過通信信道后接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象稱為致的現(xiàn)象稱為傳輸差錯(cuò)。傳輸差錯(cuò)。 比特在傳輸過程中可能會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)，比特在傳輸過程中可能會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)，1 1 可能會(huì)變可能會(huì)變成成 0 0 而而 0 0

14、也可能變成也可能變成 1-1-比特差錯(cuò)。比特差錯(cuò)。差錯(cuò)差錯(cuò)的類型：的類型： 通信信道的噪聲分為通信信道的噪聲分為熱噪聲和沖擊噪聲熱噪聲和沖擊噪聲兩種。由這兩種噪聲兩種。由這兩種噪聲分別產(chǎn)生兩種分別產(chǎn)生兩種隨機(jī)差錯(cuò)和突發(fā)差錯(cuò)隨機(jī)差錯(cuò)和突發(fā)差錯(cuò)。 熱噪聲是由傳輸介質(zhì)導(dǎo)體的電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，它的特點(diǎn)是熱噪聲是由傳輸介質(zhì)導(dǎo)體的電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，它的特點(diǎn)是時(shí)刻存在，幅度較小且強(qiáng)度與頻率無關(guān)，但頻譜很寬，是一時(shí)刻存在，幅度較小且強(qiáng)度與頻率無關(guān)，但頻譜很寬，是一類隨機(jī)噪聲。由熱噪聲引起的差錯(cuò)稱為類隨機(jī)噪聲。由熱噪聲引起的差錯(cuò)稱為隨機(jī)差錯(cuò)隨機(jī)差錯(cuò)。此類差錯(cuò)。此類差錯(cuò)的特點(diǎn)是差錯(cuò)是孤立的，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中是極

15、個(gè)別的。的特點(diǎn)是差錯(cuò)是孤立的，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中是極個(gè)別的。 與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度較大，是引起傳輸差錯(cuò)的主要與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度較大，是引起傳輸差錯(cuò)的主要原因。沖擊噪聲的持續(xù)時(shí)間要比數(shù)據(jù)傳輸中的每比特發(fā)送時(shí)原因。沖擊噪聲的持續(xù)時(shí)間要比數(shù)據(jù)傳輸中的每比特發(fā)送時(shí)間要長，因而沖擊噪聲會(huì)引起相鄰多個(gè)數(shù)據(jù)位出錯(cuò)。沖擊噪間要長，因而沖擊噪聲會(huì)引起相鄰多個(gè)數(shù)據(jù)位出錯(cuò)。沖擊噪聲引起的傳輸差錯(cuò)稱為聲引起的傳輸差錯(cuò)稱為突發(fā)差錯(cuò)突發(fā)差錯(cuò)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的差錯(cuò)主要是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的差錯(cuò)主要是突發(fā)差錯(cuò)。突發(fā)差錯(cuò)。18 差錯(cuò)產(chǎn)生的原因？差錯(cuò)產(chǎn)生的原因？ P P4747誤碼率是衡量一個(gè)信道質(zhì)量的重要參數(shù)。誤碼率是

16、衡量一個(gè)信道質(zhì)量的重要參數(shù)。是是在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率。輸比特總數(shù)的比率。v在數(shù)值上近似等于：在數(shù)值上近似等于：P Pe e = N = Ne e/N/N；v其中：其中：N N為傳輸?shù)亩M(jìn)制比特總數(shù)，為傳輸?shù)亩M(jìn)制比特總數(shù)，NeNe為被傳錯(cuò)的比特?cái)?shù)。為被傳錯(cuò)的比特?cái)?shù)。3.2.2 3.2.2 常用的簡(jiǎn)單差錯(cuò)控制編碼常用的簡(jiǎn)單差錯(cuò)控制編碼 為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，必為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，必須采用各種須采用各種差錯(cuò)檢測(cè)措施差錯(cuò)檢測(cè)措施來減少誤碼率。來減少誤碼率。 差錯(cuò)控制編碼的差錯(cuò)控制

17、編碼的原理原理是：發(fā)送方對(duì)準(zhǔn)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行抗是：發(fā)送方對(duì)準(zhǔn)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行抗干擾編碼，即按某種算法附加上一定的冗余位，構(gòu)成一個(gè)碼字干擾編碼，即按某種算法附加上一定的冗余位，構(gòu)成一個(gè)碼字后再發(fā)送。接收方收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行校驗(yàn)，即檢查信息位和附加后再發(fā)送。接收方收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行校驗(yàn)，即檢查信息位和附加的冗余位之間的關(guān)系，以檢查傳輸過程中是否有差錯(cuò)發(fā)生。的冗余位之間的關(guān)系，以檢查傳輸過程中是否有差錯(cuò)發(fā)生。 差錯(cuò)控制編碼分差錯(cuò)控制編碼分檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼兩種，兩種，檢錯(cuò)碼檢錯(cuò)碼是能自動(dòng)發(fā)是能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼，現(xiàn)差錯(cuò)的編碼，糾錯(cuò)碼糾錯(cuò)碼是不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能自動(dòng)糾正差錯(cuò)是不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能自動(dòng)

18、糾正差錯(cuò)的編碼。的編碼。 常用的差錯(cuò)控制編碼方法主要有奇偶校驗(yàn)、海明碼、常用的差錯(cuò)控制編碼方法主要有奇偶校驗(yàn)、海明碼、循環(huán)循環(huán)冗余檢錯(cuò)冗余檢錯(cuò)。 3.2.3 3.2.3 海明碼海明碼 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí) 1950 1950年，海明發(fā)明了從待發(fā)送的數(shù)據(jù)位中生成一定數(shù)年，海明發(fā)明了從待發(fā)送的數(shù)據(jù)位中生成一定數(shù)量的特殊碼字，并發(fā)明了通過此特殊碼字來檢測(cè)和糾正差量的特殊碼字，并發(fā)明了通過此特殊碼字來檢測(cè)和糾正差錯(cuò)代碼的理論和方法。按照海明的方法，要求在比特串發(fā)錯(cuò)代碼的理論和方法。按照海明的方法，要求在比特串發(fā)送前插入多個(gè)奇偶校驗(yàn)位，奇偶校驗(yàn)位校驗(yàn)在關(guān)鍵位置上送前插入多個(gè)奇偶校驗(yàn)位，奇偶校驗(yàn)位校驗(yàn)在關(guān)鍵位

19、置上的奇偶性的思想是如果比特位改變了，它們的位置將決定的奇偶性的思想是如果比特位改變了，它們的位置將決定一個(gè)特定的奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤組合。比特串被發(fā)送后，接收方一個(gè)特定的奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤組合。比特串被發(fā)送后，接收方就可以將這些在傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤的比特位糾正到正確的值。就可以將這些在傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤的比特位糾正到正確的值。海明碼在內(nèi)存尋址及海明碼在內(nèi)存尋址及RAMRAM與寄存器之間傳送比特時(shí)非常有用。與寄存器之間傳送比特時(shí)非常有用。3.2.4 3.2.4 循環(huán)冗余碼循環(huán)冗余碼 重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握 目前在數(shù)據(jù)鏈路層廣泛使用目前在數(shù)據(jù)鏈路層廣泛使用循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（即（即CRCCRC碼碼）的檢錯(cuò)）的檢錯(cuò)

20、碼編碼方法之一碼編碼方法之一，簡(jiǎn)稱循環(huán)碼。簡(jiǎn)稱循環(huán)碼。 CRCCRC是一種被廣泛采用的是一種被廣泛采用的多項(xiàng)式編碼多項(xiàng)式編碼，具有良好的，具有良好的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，特別數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，特別適合于檢測(cè)突發(fā)性的錯(cuò)誤。適合于檢測(cè)突發(fā)性的錯(cuò)誤。 CRCCRC的工作方法是在發(fā)送端產(chǎn)生一個(gè)冗余碼，附加的工作方法是在發(fā)送端產(chǎn)生一個(gè)冗余碼，附加在信息位后面一起發(fā)送到接收端，接收端收到的信在信息位后面一起發(fā)送到接收端，接收端收到的信息按發(fā)送端形成息按發(fā)送端形成循環(huán)循環(huán)冗余碼同樣的算法進(jìn)行校驗(yàn)，冗余碼同樣的算法進(jìn)行校驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則通知發(fā)送端重發(fā)。任何一個(gè)由二如

21、果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則通知發(fā)送端重發(fā)。任何一個(gè)由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼，都可以唯一的與一個(gè)只含進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼，都可以唯一的與一個(gè)只含有有0 0和和1 1兩個(gè)系數(shù)的多項(xiàng)式建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。兩個(gè)系數(shù)的多項(xiàng)式建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。22 CRCCRC碼字由兩部分組成，前一部分是碼字由兩部分組成，前一部分是k k個(gè)比特的待發(fā)送信個(gè)比特的待發(fā)送信息碼，固定不變的，后一部分是息碼，固定不變的，后一部分是n n個(gè)比特的冗余碼。個(gè)比特的冗余碼。 Q Q：如何得出：如何得出n n個(gè)比特的冗余碼？個(gè)比特的冗余碼？ 冗余碼的計(jì)算方法冗余碼的計(jì)算方法是，先將信息碼后面補(bǔ)是，先將信息碼后面補(bǔ)0 0，補(bǔ)，補(bǔ)0 0的個(gè)數(shù)是生成

22、多項(xiàng)式的的個(gè)數(shù)是生成多項(xiàng)式的最高次冪最高次冪n n； 將補(bǔ)零之后的信息碼除以將補(bǔ)零之后的信息碼除以G(XG(X），注意除法過程中），注意除法過程中所用的減法是所用的減法是模模2 2減法減法，即沒有借位的減法，也就，即沒有借位的減法，也就是是異或運(yùn)算異或運(yùn)算。當(dāng)被除數(shù)逐位除完時(shí)，得到比除數(shù)少。當(dāng)被除數(shù)逐位除完時(shí)，得到比除數(shù)少一位的余數(shù)。此余數(shù)即為一位的余數(shù)。此余數(shù)即為冗余位冗余位（冗余碼）（冗余碼），將其，將其添加在信息位后便構(gòu)成添加在信息位后便構(gòu)成CRCCRC碼字碼字。23循環(huán)冗余檢驗(yàn)循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRCCRC的原理的原理 在在發(fā)送端發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組

23、 k k 個(gè)比特。個(gè)比特。 假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù)假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù) M M = 101001 = 101001（現(xiàn)（現(xiàn)在在 k k = 6 = 6）。那么在）。那么在 M M 的后面再添加供的后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)用的差錯(cuò)檢測(cè)用的 n n 位位冗余碼冗余碼一起發(fā)送。一起發(fā)送。 計(jì)算計(jì)算n n 位位的冗余碼。的冗余碼。24冗余碼的計(jì)算冗余碼的計(jì)算 實(shí)際的實(shí)際的CRCCRC校驗(yàn)碼生成是采用二進(jìn)制模校驗(yàn)碼生成是采用二進(jìn)制模2 2運(yùn)算，運(yùn)算，是一種是一種異或運(yùn)算異或運(yùn)算（相同為（相同為0 0，不同為，不同為1 1）； 將發(fā)送數(shù)據(jù)比特序列將發(fā)送數(shù)據(jù)比特序列左移左移n n位位以放入余數(shù)，這以放入余數(shù)，這相

24、當(dāng)于在相當(dāng)于在 M M 后面后面添加添加 n n 個(gè)個(gè) 0 0。 得到的得到的 ( (k k + + n n) ) 位的位的CRCCRC碼字除以事先選定好碼字除以事先選定好的長度為的長度為 ( (n n + 1) + 1) 位的位的除數(shù)除數(shù)P P，得出，得出商商是是 Q Q 而而余數(shù)余數(shù)是是R R，即，即R R為為n n位的冗余碼。（余數(shù)位的冗余碼。（余數(shù)R R 比比除數(shù)除數(shù) P P 少少1 1 位，所以位，所以 R R 是是 n n 位。位。 ） 實(shí)例：見下頁實(shí)例：見下頁25冗余碼的計(jì)算實(shí)例冗余碼的計(jì)算實(shí)例 現(xiàn)在現(xiàn)在 k k = 6, = 6, M M = 101001 = 101001。

25、設(shè)設(shè) n n = 3, = 3, 除數(shù)除數(shù) P P = 1101 = 1101， 被除數(shù)是被除數(shù)是 101001 101001000000左移左移3 3位，用位，用0 0填充填充。 模模 2 2 運(yùn)算的結(jié)果是：運(yùn)算的結(jié)果是：商商 Q Q = 110101 = 110101， 余數(shù)余數(shù) R R = 001 = 001。 把余數(shù)把余數(shù) R R 作為作為冗余碼冗余碼添加在數(shù)據(jù)添加在數(shù)據(jù) M M 的后面發(fā)送出的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2 2n nM M + + R R 即：即：101001101001001001，共，共 ( (k k + + n n) ) 位。位。 26循環(huán)冗余

26、檢驗(yàn)的原理說明循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理說明 110101 Q (商) P (除數(shù)) 1101 101001000 2nM (被除數(shù)) 1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110 0000 1100 1101 001 R (余數(shù))，作為 FCS說明：做題過程中要有此計(jì)算過程。說明：做題過程中要有此計(jì)算過程。 27接收端接收端對(duì)收到的每一幀進(jìn)行對(duì)收到的每一幀進(jìn)行 CRC CRC 檢驗(yàn)檢驗(yàn) (1) (1) 若得出的余數(shù)若得出的余數(shù) R R = 0 = 0，則判定這個(gè)幀，則判定這個(gè)幀沒有差錯(cuò)，就沒有差錯(cuò)，就接受接受(accept)(accept)。 (2) (2) 若余數(shù)

27、若余數(shù) R R 0 0，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就就丟棄丟棄。 CRCCRC的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：P P5050 但這種差錯(cuò)校驗(yàn)方法并不能確定究竟是哪但這種差錯(cuò)校驗(yàn)方法并不能確定究竟是哪一個(gè)或哪幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。一個(gè)或哪幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層用于實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制和流量控制的協(xié)議用于實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制和流量控制的協(xié)議有：有：停等協(xié)議停等協(xié)議、連續(xù)、連續(xù)ARQARQ協(xié)議和協(xié)議和選擇重傳協(xié)議。選擇重傳協(xié)議。3.3.1 3.3.1 停等協(xié)議停等協(xié)議 停等協(xié)議是最基本也是最簡(jiǎn)單的差錯(cuò)控制和流量停等協(xié)議是最基本也是最簡(jiǎn)單的差錯(cuò)控制和流量控制協(xié)議?？刂茀f(xié)議。采用了有效的檢錯(cuò)重傳機(jī)制。采

28、用了有效的檢錯(cuò)重傳機(jī)制。 它只允許每次傳一幀的信息，然后就停止等待對(duì)它只允許每次傳一幀的信息，然后就停止等待對(duì)方回應(yīng)，當(dāng)接收到確認(rèn)幀方回應(yīng)，當(dāng)接收到確認(rèn)幀ACKACK后，再發(fā)送下一幀。后，再發(fā)送下一幀。 如果收到否認(rèn)幀或是沒有收到任何確認(rèn)幀，就采如果收到否認(rèn)幀或是沒有收到任何確認(rèn)幀，就采取超時(shí)重發(fā)的措施。取超時(shí)重發(fā)的措施。3.3 3.3 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議停止等待協(xié)議（單幀）停止等待協(xié)議（單幀）(b) 超時(shí)重傳(a) 無差錯(cuò)情況A發(fā)送 M1確認(rèn) M1B發(fā)送 M2發(fā)送 M3確認(rèn) M2確認(rèn) M3tt超時(shí)重傳 M1丟棄有差錯(cuò)的報(bào)文A發(fā)送 M1B發(fā)送 M2確認(rèn) M1tt確認(rèn)丟失和確認(rèn)遲到確認(rèn)丟失

29、和確認(rèn)遲到 A發(fā)送發(fā)送 M1B超時(shí)重傳 M1發(fā)送發(fā)送 M2丟棄丟棄重復(fù)的重復(fù)的 M1重傳確認(rèn)重傳確認(rèn) M1(a) 確認(rèn)丟失確認(rèn)確認(rèn) M1A發(fā)送發(fā)送 M1B超時(shí)超時(shí)重傳重傳 M1發(fā)送發(fā)送 M2丟棄重復(fù)的 M1重傳確認(rèn)M1(b) 確認(rèn)遲到確認(rèn)確認(rèn) M1收下遲到收下遲到的確認(rèn)的確認(rèn)但什么也不做但什么也不做tttt請(qǐng)注意請(qǐng)注意 保留副本：保留副本：在發(fā)送完一個(gè)分組后，必須暫時(shí)保留在發(fā)送完一個(gè)分組后，必須暫時(shí)保留已發(fā)送的分組的副本。已發(fā)送的分組的副本。 編號(hào)：編號(hào)：分組和確認(rèn)分組都必須進(jìn)行編號(hào)。分組和確認(rèn)分組都必須進(jìn)行編號(hào)。 設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器，設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器，它的重傳時(shí)間設(shè)置應(yīng)當(dāng)比數(shù)據(jù)它的重傳時(shí)間設(shè)置應(yīng)當(dāng)

30、比數(shù)據(jù)在分組傳輸?shù)钠骄禃r(shí)間更長一些。在分組傳輸?shù)钠骄禃r(shí)間更長一些。 3.3.2 3.3.2 連續(xù)連續(xù)ARQARQ協(xié)議協(xié)議 （多幀）（多幀） 指發(fā)送端可以連續(xù)發(fā)送一系列數(shù)據(jù)幀（具體可以指發(fā)送端可以連續(xù)發(fā)送一系列數(shù)據(jù)幀（具體可以連續(xù)發(fā)送多少個(gè)幀，要視雙方的緩存空間大?。ㄒ布催B續(xù)發(fā)送多少個(gè)幀，要視雙方的緩存空間大?。ㄒ布础按翱诖笮〈翱诖笮　保┒ǎ蚀蟠筇岣?。）而定），效率大大提高。 當(dāng)然，在這個(gè)連續(xù)發(fā)送的過程中也可以接收來自當(dāng)然，在這個(gè)連續(xù)發(fā)送的過程中也可以接收來自接收端的響應(yīng)消息（可以是確認(rèn)幀，也可能是否認(rèn)接收端的響應(yīng)消息（可以是確認(rèn)幀，也可能是否認(rèn)幀），發(fā)送端同樣可以對(duì)傳輸出錯(cuò)的數(shù)

31、據(jù)幀（如接收幀），發(fā)送端同樣可以對(duì)傳輸出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀（如接收端返回了否認(rèn)幀的幀，或者響應(yīng)計(jì)時(shí)器超時(shí)的幀）進(jìn)端返回了否認(rèn)幀的幀，或者響應(yīng)計(jì)時(shí)器超時(shí)的幀）進(jìn)行重發(fā)行重發(fā)。3.3.2 3.3.2 連續(xù)連續(xù)ARQARQ協(xié)議協(xié)議 （多幀）（多幀）自動(dòng)請(qǐng)求重傳ARQ的原理：P54應(yīng)注意的四點(diǎn)：連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理連續(xù)連續(xù) ARQ ARQ 協(xié)議協(xié)議 ( (窗口機(jī)制窗口機(jī)制) )123456789101112(a) 發(fā)送方維持發(fā)送窗口（發(fā)送窗口是 5）發(fā)送窗口(b) 收到一個(gè)確認(rèn)后發(fā)送窗口向前滑動(dòng)向前123456789101112發(fā)送窗口 發(fā)送窗口發(fā)送窗口 發(fā)送窗口用來發(fā)送窗口用來對(duì)發(fā)送端進(jìn)行流量控制對(duì)發(fā)送

32、端進(jìn)行流量控制。流量控制是通過窗口的大小流量控制是通過窗口的大小W WT T來限制的，表來限制的，表示在還沒有收到對(duì)方確認(rèn)信息的情況下發(fā)送示在還沒有收到對(duì)方確認(rèn)信息的情況下發(fā)送端最多可以發(fā)送多少個(gè)數(shù)據(jù)幀。顯然，停等端最多可以發(fā)送多少個(gè)數(shù)據(jù)幀。顯然，停等協(xié)議的發(fā)送窗口大小為協(xié)議的發(fā)送窗口大小為1 1。 接收窗口接收窗口 接收端設(shè)置接收窗口，在接收端只有當(dāng)收到的接收端設(shè)置接收窗口，在接收端只有當(dāng)收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)落入接收窗口內(nèi)才允許將該數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)落入接收窗口內(nèi)才允許將該數(shù)據(jù)幀收下。若接收到的數(shù)據(jù)幀落在接收窗口之外，則幀收下。若接收到的數(shù)據(jù)幀落在接收窗口之外，則一律將其丟棄。在連續(xù)一律

33、將其丟棄。在連續(xù)ARQARQ協(xié)議中，接收窗口的大協(xié)議中，接收窗口的大小小W WR R1 1。只有當(dāng)收到的幀的序號(hào)與接收窗口一致時(shí)。只有當(dāng)收到的幀的序號(hào)與接收窗口一致時(shí)才能接收該幀。否則，就丟棄。每收到一個(gè)序號(hào)正才能接收該幀。否則，就丟棄。每收到一個(gè)序號(hào)正確的幀，接收窗口就向前（即向右方）滑動(dòng)一個(gè)幀確的幀，接收窗口就向前（即向右方）滑動(dòng)一個(gè)幀的位置。同時(shí)發(fā)送對(duì)該幀的確認(rèn)。的位置。同時(shí)發(fā)送對(duì)該幀的確認(rèn)。接收方：累積確認(rèn)接收方：累積確認(rèn) 接收方一般采用接收方一般采用累積確認(rèn)累積確認(rèn)的方式。即不必對(duì)收到的方式。即不必對(duì)收到的分組逐個(gè)發(fā)送確認(rèn)，而是的分組逐個(gè)發(fā)送確認(rèn)，而是對(duì)按序到達(dá)的最后一對(duì)按序到達(dá)的最

34、后一個(gè)分組個(gè)分組發(fā)送確認(rèn)，這樣就表示：發(fā)送確認(rèn)，這樣就表示：到這個(gè)分組為止到這個(gè)分組為止的所有分組都已正確收到了。的所有分組都已正確收到了。 累積確認(rèn)累積確認(rèn)有的優(yōu)點(diǎn)是：容易實(shí)現(xiàn)，即使確認(rèn)丟失有的優(yōu)點(diǎn)是：容易實(shí)現(xiàn)，即使確認(rèn)丟失也不必重傳。缺點(diǎn)是：不能向發(fā)送方反映出接收也不必重傳。缺點(diǎn)是：不能向發(fā)送方反映出接收方已經(jīng)正確收到的所有分組的信息。方已經(jīng)正確收到的所有分組的信息。 當(dāng)出現(xiàn)傳輸差錯(cuò)時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)傳輸差錯(cuò)時(shí)，ARQARQ有兩種處理策略，即有兩種處理策略，即“回退回退N N幀幀”（GO-DACK-NGO-DACK-N）策略和）策略和“選擇重選擇重傳傳”（Selective RepeatSelec

35、tive Repeat）策略。）策略。（1 1）回退回退N N幀策略幀策略 P55 P55 “回退回退N N幀策略幀策略”的基本原理是，如果發(fā)送端一共發(fā)送了的基本原理是，如果發(fā)送端一共發(fā)送了n n個(gè)數(shù)據(jù)幀個(gè)數(shù)據(jù)幀，但收到接收端發(fā)來的但收到接收端發(fā)來的ACKACK確認(rèn)幀中少了某一個(gè)確認(rèn)幀中少了某一個(gè)或幾個(gè)幀或幾個(gè)幀ACKACK確認(rèn)幀確認(rèn)幀，或者在接收某一幀時(shí)檢測(cè)出有錯(cuò)，接或者在接收某一幀時(shí)檢測(cè)出有錯(cuò)，接收端發(fā)送一個(gè)收端發(fā)送一個(gè)NAKNAK否認(rèn)幀給發(fā)送端；或者在計(jì)時(shí)器超時(shí)后仍否認(rèn)幀給發(fā)送端；或者在計(jì)時(shí)器超時(shí)后仍沒有收到某個(gè)幀的沒有收到某個(gè)幀的ACKACK或者或者NAKNAK幀，發(fā)送端則可以判斷接收

36、幀，發(fā)送端則可以判斷接收端最后一個(gè)正確接收的幀編號(hào)，然后從緩存空間的重發(fā)表端最后一個(gè)正確接收的幀編號(hào)，然后從緩存空間的重發(fā)表中中重發(fā)所收到的最后一個(gè)重發(fā)所收到的最后一個(gè)ACKACK幀序號(hào)以后的所有幀幀序號(hào)以后的所有幀。（2 2）選擇重發(fā)策略選擇重發(fā)策略 P57 P57 “ “選擇重發(fā)選擇重發(fā)”策略規(guī)定，當(dāng)發(fā)送端收到包含出錯(cuò)幀序策略規(guī)定，當(dāng)發(fā)送端收到包含出錯(cuò)幀序號(hào)的號(hào)的NAKNAK幀時(shí)，據(jù)此序號(hào)從重發(fā)表中選出相應(yīng)幀的備份，幀時(shí)，據(jù)此序號(hào)從重發(fā)表中選出相應(yīng)幀的備份，讓讓發(fā)送發(fā)送端重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀端重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀，而對(duì)在差錯(cuò)數(shù)據(jù)幀后面已，而對(duì)在差錯(cuò)數(shù)據(jù)幀后面已經(jīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不再重傳，經(jīng)發(fā)送

37、的數(shù)據(jù)幀不再重傳，避免了對(duì)后繼正確數(shù)據(jù)幀的多避免了對(duì)后繼正確數(shù)據(jù)幀的多余重發(fā)。余重發(fā)。3.4 3.4 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPPPPP3.4.1 PPP3.4.1 PPP的特點(diǎn)的特點(diǎn) 在實(shí)際應(yīng)用中，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信主要應(yīng)用在兩種情在實(shí)際應(yīng)用中，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信主要應(yīng)用在兩種情況中。第一種情況是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間通過路由器互連，況中。第一種情況是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間通過路由器互連，路由器之間通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行連接；第二種情況是撥路由器之間通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行連接；第二種情況是撥號(hào)接入，即計(jì)算機(jī)利用普通電話線通過調(diào)制解調(diào)器號(hào)接入，即計(jì)算機(jī)利用普通電話線通過調(diào)制解調(diào)器接入網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)絡(luò)。 PPPPPP是為在同等單元之間傳輸數(shù)據(jù)包這樣的

38、簡(jiǎn)單鏈?zhǔn)菫樵谕葐卧g傳輸數(shù)據(jù)包這樣的簡(jiǎn)單鏈路而設(shè)計(jì)的鏈路層協(xié)議。路而設(shè)計(jì)的鏈路層協(xié)議。 這種鏈路提供全雙工操作，并按照順序傳遞數(shù)據(jù)包。這種鏈路提供全雙工操作，并按照順序傳遞數(shù)據(jù)包。 面向字節(jié)的面向字節(jié)的41PPP PPP 協(xié)議的組成協(xié)議的組成 1992 1992 年制訂了年制訂了 PPP PPP 協(xié)議。經(jīng)過協(xié)議。經(jīng)過 1993 1993 年和年和 1994 1994 年的修訂，現(xiàn)在的年的修訂，現(xiàn)在的 PPP PPP 協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)RFC 1661RFC 1661。 PPP PPP 協(xié)議有三個(gè)組成部分：協(xié)議有三個(gè)組成部分： 一個(gè)將一個(gè)將IPIP數(shù)據(jù)報(bào)封裝

39、到串行鏈路的方法。數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。PPPPPP既支持異步鏈路，又支持面向比特的同步鏈路。既支持異步鏈路，又支持面向比特的同步鏈路。鏈路控制協(xié)議鏈路控制協(xié)議 LCPLCP：用于數(shù)據(jù)鏈路連接的建立、：用于數(shù)據(jù)鏈路連接的建立、配置和測(cè)試。配置和測(cè)試。 網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCPNCP：用于建立、配置多種不同：用于建立、配置多種不同數(shù)據(jù)鏈路的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。3.4 3.4 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPPPPP3.4.2 PPP3.4.2 PPP的幀格式的幀格式 PPP PPP幀格式如圖所示，幀格式如圖所示，PPPPPP不是面向比特而是不是面向比特而是面向字節(jié)的，因而所有

40、面向字節(jié)的，因而所有PPPPPP幀的長度都是整數(shù)個(gè)字幀的長度都是整數(shù)個(gè)字節(jié)。節(jié)。43 標(biāo)志字段標(biāo)志字段F F：長度為長度為1 1字節(jié)，用于比特流的同步，字節(jié)，用于比特流的同步， 其值為其值為7E7E（二進(jìn)制表示是（二進(jìn)制表示是 0111111001111110） ，它是表示一個(gè)幀的開始，它是表示一個(gè)幀的開始或結(jié)束或結(jié)束 地址字段地址字段A A：地址字段長度為地址字段長度為1 1字節(jié)字節(jié); ;值為值為“FF”(11111111)FF”(11111111)。1 1、各字段的意義、各字段的意義44 控制字段控制字段C C：控制字段長度為控制字段長度為1 1字節(jié)字節(jié); ;值為值為“03”03”（000

41、0001100000011）; ; 協(xié)議字段協(xié)議字段協(xié)議字段長度為協(xié)議字段長度為2 2字節(jié)字節(jié); ;標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)的類型標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)的類型; ;例如：例如：0021H0021H表示幀的信息字段是表示幀的信息字段是IPIP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào); ;45幀校驗(yàn)字段幀校驗(yàn)字段FCSFCS：v幀校驗(yàn)字段長度為幀校驗(yàn)字段長度為2 2字節(jié)字節(jié); ;v用于保證數(shù)據(jù)的完整性。用于保證數(shù)據(jù)的完整性。信息字段信息字段v信息字段長度可變信息字段長度可變; ;v最長為最長為15001500字節(jié)，即字節(jié)，即MTU;MTU;46保證傳輸中幀定界的正確方法保證傳輸中幀定界的正確方法 當(dāng)當(dāng) PPP PPP 用在異步傳輸時(shí)，

42、用在異步傳輸時(shí)，RFC1662RFC1662定義定義了在用于異步通信中的轉(zhuǎn)義字符是了在用于異步通信中的轉(zhuǎn)義字符是“0 x7D0 x7D”，并且，并且使用一種特殊的使用一種特殊的字符填字符填充法。充法。 當(dāng)當(dāng) PPP PPP 用在同步傳輸鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定用在同步傳輸鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成比特填充采用硬件來完成比特填充-零比特填充零比特填充法法。 472 2、字節(jié)填充、字節(jié)填充 了解了解 將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè)將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè) 0 x7E 0 x7E 字節(jié)轉(zhuǎn)變成為字節(jié)轉(zhuǎn)變成為 2 2 字節(jié)序列字節(jié)序列( (0 x7D, 0 x7E0 x7D, 0 x7E) )。 若信息字段中出現(xiàn)

43、一個(gè)若信息字段中出現(xiàn)一個(gè) 0 x7D 0 x7D 的字節(jié)的字節(jié), , 則將其轉(zhuǎn)則將其轉(zhuǎn)變成為變成為 2 2 字節(jié)序列字節(jié)序列( (0 x7D, 0 x5D0 x7D, 0 x5D) )。 若信息字段中出現(xiàn)若信息字段中出現(xiàn) ASCII ASCII 碼的控制字符（即數(shù)碼的控制字符（即數(shù)值小于值小于 0 x20 0 x20 的字符），則在該字符前面要加入的字符），則在該字符前面要加入一個(gè)一個(gè) 0 x7D0 x7D 字節(jié)，同時(shí)改變?cè)撟止?jié)。字節(jié)，同時(shí)改變?cè)撟止?jié)。 由于在發(fā)送端進(jìn)行字節(jié)填充，接收端需要檢測(cè)并由于在發(fā)送端進(jìn)行字節(jié)填充，接收端需要檢測(cè)并使用同樣的策略將數(shù)據(jù)恢復(fù)。使用同樣的策略將數(shù)據(jù)恢復(fù)。483

44、 3、零比特填充、零比特填充 掌握掌握 PPP PPP 協(xié)議使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳協(xié)議使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時(shí)送）。這時(shí) PPP PPP 協(xié)議采用零比特填充方法來協(xié)議采用零比特填充方法來實(shí)現(xiàn)透明傳輸。實(shí)現(xiàn)透明傳輸。 在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有 5 5 個(gè)連續(xù)個(gè)連續(xù) 1 1，則立即，則立即填入一個(gè)填入一個(gè) 0 0。接收端對(duì)幀中的比特流進(jìn)行掃描。接收端對(duì)幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)每當(dāng)發(fā)現(xiàn) 5 5 個(gè)連續(xù)個(gè)連續(xù)1 1時(shí)，就把這時(shí)，就把這 5 5 個(gè)連續(xù)個(gè)連續(xù) 1 1 后的一個(gè)后的一個(gè) 0 0 刪除。刪除。 因?yàn)闃?biāo)志字段的因?yàn)闃?biāo)志字段的7E7E對(duì)應(yīng)二進(jìn)制為

45、對(duì)應(yīng)二進(jìn)制為0111111001111110， 會(huì)引起對(duì)幀邊界的誤判斷。會(huì)引起對(duì)幀邊界的誤判斷。490 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0發(fā)送端在發(fā)送端在 5 5 個(gè)連個(gè)連 1 1 之后之后填入填入 0 0 比特再發(fā)送出去比特再發(fā)送出去0 0 1 1 1 1 1 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0信息字段中出現(xiàn)了和信息字段中出現(xiàn)了和標(biāo)志字段標(biāo)志字段 F F 完全一樣完全一樣的的 8 8 比特組合比特組合在接收端把在接收端把 5 5 個(gè)連個(gè)連 1 1之后的之

46、后的 0 0 比特刪除比特刪除會(huì)被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段會(huì)被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段 F F 發(fā)送端填入發(fā)送端填入 0 0 比特比特接收端刪除填入的接收端刪除填入的 0 0 比特比特零比特填充零比特填充3.4.3 PPP3.4.3 PPP的工作狀態(tài)的工作狀態(tài) PPP PPP的工作過程如下的工作過程如下： （1 1）當(dāng)用戶撥號(hào)接入）當(dāng)用戶撥號(hào)接入ISPISP時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。撥號(hào)做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。 （2 2）PCPC機(jī)向路由器發(fā)送一系列的機(jī)向路由器發(fā)送一系列的LCPLCP分組（封裝成多分組（封裝成多個(gè)個(gè)PPPPPP幀），幀），ISPI

47、SP對(duì)用戶進(jìn)行身份鑒別。對(duì)用戶進(jìn)行身份鑒別。 （3 3）這些分組及其響應(yīng)選擇一些）這些分組及其響應(yīng)選擇一些PPP PPP 參數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置，層配置，NCP NCP 給新接入的給新接入的 PC PC機(jī)分配一個(gè)臨時(shí)的機(jī)分配一個(gè)臨時(shí)的IPIP地址，地址，使使PCPC機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)。機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)。 （4 4）通信完畢時(shí)，）通信完畢時(shí)，NCPNCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來分配出去的配出去的IPIP地址。接著，地址。接著，LCP LCP 釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。后釋放的是物理層的連接。 51 是點(diǎn)

48、對(duì)點(diǎn)協(xié)議；是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議； 既支持異步鏈路，也支持面向比特的同步鏈路；既支持異步鏈路，也支持面向比特的同步鏈路； PPPPPP是面向字節(jié)的，處理差錯(cuò)檢測(cè)，支持多種協(xié)是面向字節(jié)的，處理差錯(cuò)檢測(cè)，支持多種協(xié)議；議； 是面向連接的，是面向連接的，要互相創(chuàng)立連接通道才能一對(duì)一要互相創(chuàng)立連接通道才能一對(duì)一的傳輸；的傳輸； PPPPPP不使用序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制，因此不提供可靠傳不使用序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制，因此不提供可靠傳輸?shù)姆?wù)。它適用在點(diǎn)到點(diǎn)線路的傳輸中輸?shù)姆?wù)。它適用在點(diǎn)到點(diǎn)線路的傳輸中 ?？偨Y(jié)：總結(jié)： PPP PPP 協(xié)議的特點(diǎn)協(xié)議的特點(diǎn)52 在數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備（擴(kuò)展在數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備（擴(kuò)展LAN)LAN)

49、是使用是使用網(wǎng)橋網(wǎng)橋。 網(wǎng)橋網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層工作在數(shù)據(jù)鏈路層，起到數(shù)據(jù)接收、地址過起到數(shù)據(jù)接收、地址過濾與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的作用，用來實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之濾與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的作用，用來實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。間的數(shù)據(jù)交換。它是根據(jù)它是根據(jù) MAC MAC 幀的目的地址對(duì)收幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行到的幀進(jìn)行過濾和轉(zhuǎn)發(fā)過濾和轉(zhuǎn)發(fā)。 所謂所謂過濾過濾幀，就是當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是幀，就是當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)接口，地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)接口，或者是

50、把它丟棄?；蛘呤前阉鼇G棄。 網(wǎng)橋的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)借助于網(wǎng)橋的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)借助于轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)表來完成。來完成。 網(wǎng)橋具有自學(xué)習(xí)功能。網(wǎng)橋具有自學(xué)習(xí)功能。3.5 3.5 數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備53兩個(gè)局域網(wǎng)通過網(wǎng)橋互聯(lián)的結(jié)構(gòu)兩個(gè)局域網(wǎng)通過網(wǎng)橋互聯(lián)的結(jié)構(gòu) 網(wǎng)橋網(wǎng)橋用來連接不同網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用來連接不同網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時(shí)它又可隔同時(shí)它又可隔離沖突域離沖突域。網(wǎng)橋所連接的兩個(gè)。網(wǎng)橋所連接的兩個(gè)“網(wǎng)段網(wǎng)段”，是指，是指IPIP地址屬于同地址屬于同一網(wǎng)絡(luò)地址段（也就是一網(wǎng)絡(luò)地址段（也就是IPIP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址中的網(wǎng)絡(luò)IDID一樣）。一樣）。 無論是網(wǎng)橋，還是二層交換機(jī)，雖然每個(gè)端口可以連接一無

51、論是網(wǎng)橋，還是二層交換機(jī)，雖然每個(gè)端口可以連接一個(gè)網(wǎng)段，但是它們所連接的主機(jī)都是在同一網(wǎng)絡(luò)，或者同一個(gè)網(wǎng)段，但是它們所連接的主機(jī)都是在同一網(wǎng)絡(luò)，或者同一子網(wǎng)中。子網(wǎng)中。54 網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域，能夠抑制網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。 B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF 網(wǎng)橋具有以下基本特征：網(wǎng)橋具有以下基本特征： P60 P60 （1 1）網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互聯(lián)。）網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互聯(lián)。 （2 2）網(wǎng)橋能夠互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、）網(wǎng)橋能夠互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)。不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)。 （3 3）網(wǎng)橋以接收、存儲(chǔ)、

52、地址過濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式）網(wǎng)橋以接收、存儲(chǔ)、地址過濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的通信。實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的通信。 （4 4）網(wǎng)橋需要互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用）網(wǎng)橋需要互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議。相同的協(xié)議。 （5 5）網(wǎng)橋可以分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的廣播通信量，）網(wǎng)橋可以分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的廣播通信量，有利于改善互連網(wǎng)絡(luò)的性能與安全性。有利于改善互連網(wǎng)絡(luò)的性能與安全性。56網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 站表接口管理 軟件網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體緩存接口 1接口 2網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址 接口網(wǎng)橋網(wǎng)橋接口 1接口 212 “網(wǎng)橋網(wǎng)橋”具有兩種主要特性：一是可基于物理網(wǎng)段具有兩種主要特性

53、：一是可基于物理網(wǎng)段的的MACMAC地址學(xué)習(xí)功能，二是可以隔離沖突域。地址學(xué)習(xí)功能，二是可以隔離沖突域。網(wǎng)橋的網(wǎng)橋的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理如下圖所示。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理如下圖所示。57“網(wǎng)橋網(wǎng)橋”工作原理解析工作原理解析58網(wǎng)橋的分類網(wǎng)橋的分類 透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋 源路由網(wǎng)橋源路由網(wǎng)橋 多接口網(wǎng)橋多接口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)59 目前使用得最多的網(wǎng)橋是目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋(transparent (transparent bridge)bridge)。 “透明透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看幀將經(jīng)過哪幾個(gè)

54、網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。不見的。 透明網(wǎng)橋是一種透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE IEEE 802.1D802.1D。 這種即插即用能力來自網(wǎng)橋具有自動(dòng)地、動(dòng)態(tài)地這種即插即用能力來自網(wǎng)橋具有自動(dòng)地、動(dòng)態(tài)地和自治地建立交換表的能力，就是它的自學(xué)習(xí)功和自治地建立交換表的能力，就是它的自學(xué)習(xí)功能。能。 3.5.1 3.5.1 透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋60透明網(wǎng)橋的主要特點(diǎn)透明網(wǎng)橋的主要特點(diǎn) 透明網(wǎng)橋由各個(gè)透明網(wǎng)橋由各個(gè)網(wǎng)橋自己來決定路由選擇網(wǎng)橋自己來決定路由選擇，局域，局域網(wǎng)上的各結(jié)點(diǎn)不負(fù)責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋?qū)τ诨ミB局網(wǎng)上的各結(jié)點(diǎn)不負(fù)責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋?qū)τ诨ミB局域網(wǎng)

55、的各結(jié)點(diǎn)來說是域網(wǎng)的各結(jié)點(diǎn)來說是“透明透明”的；的； 透明網(wǎng)橋一般用在兩個(gè)使用同樣的透明網(wǎng)橋一般用在兩個(gè)使用同樣的MACMAC層協(xié)議的網(wǎng)層協(xié)議的網(wǎng)段之間的互連。例如：連接兩個(gè)段之間的互連。例如：連接兩個(gè)EthernetEthernet網(wǎng)段。網(wǎng)段。 透明網(wǎng)橋的最大優(yōu)點(diǎn)是容易安裝，是一種即插即透明網(wǎng)橋的最大優(yōu)點(diǎn)是容易安裝，是一種即插即用設(shè)備，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。用設(shè)備，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。 61 源路由源路由(source route)(source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)，將詳細(xì)的路由網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)，將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。但如何知道應(yīng)選擇什么樣的路由？信息放在幀的首部中。但如何知道應(yīng)選擇什么樣的路由？ 源路選網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源路選網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇；源結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇； 源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀發(fā)現(xiàn)幀，每，每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都