數(shù)據(jù)鏈路層定PPT課件

1、數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型： 點對點信道。這種信道使用一對一的點對點通信方式。 廣播信道。這種信道使用一對多的廣播通信方式，因此過程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā) 第1頁/共132頁4.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念4.1.1 數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī) H1主機(jī) H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數(shù)據(jù)的流動第2頁/共1

2、32頁數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型( ( 續(xù)）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī) H1主機(jī) H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動第3頁/共132頁IP 數(shù)據(jù)報1010 0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點 A結(jié)點 B物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點 A結(jié)點 B幀(a)(b)發(fā)送幀接收鏈路IP 數(shù)據(jù)報1010 0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀第4頁/共132頁4.1.2 鏈路和數(shù)據(jù)鏈路 鏈路(link)是一條無源的點到點的物理

3、線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點。 一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。 數(shù)據(jù)鏈路(data link) 除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。 現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。 一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。 第5頁/共132頁數(shù)據(jù)鏈路層像個數(shù)字管道 常常在兩個對等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。 早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語。 結(jié)點結(jié)點幀幀第6頁/共132頁

4、74.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念1 物理線路與數(shù)據(jù)鏈路物理線路與數(shù)據(jù)鏈路 線路線路 鏈路鏈路 邏輯線路邏輯線路 數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路第7頁/共132頁4.2 三個基本問題 (1) 幀定界(2) 透明傳輸(3) 差錯控制 第8頁/共132頁4.2.1 幀定界 幀定界(framing)就是確定幀的界限。 幀結(jié)束幀首部IP 數(shù)據(jù)報幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部 MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長從這里開始發(fā)送幀開始第9頁/共132頁用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例 SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT第10頁/共132頁4.2.2 透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無效幀而丟棄被

5、接收端誤認(rèn)為是一個幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前第11頁/共132頁解決透明傳輸問題 發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符“ESC”(其十六進(jìn)制編碼是 1B)。 字節(jié)填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。 如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個轉(zhuǎn)義字符時，就刪除其中前面的一個。 第12頁/共132頁SOHSOHESCSOHEOTESCESCzESCyESCzESCx原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過字節(jié)

6、填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充發(fā)送在前幀開始符幀結(jié)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴} 第13頁/共132頁144.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能 鏈路管理：數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放。 幀同步 ：以幀為單位進(jìn)行傳送，接收方能從收到的比特流中準(zhǔn)確區(qū)分一幀的開始和結(jié)束在什么地方。也稱為幀定界。 流量控制：防止接收端被發(fā)送端淹沒(overwhelm)，速度匹配 差錯控制：在計算機(jī)通信中，一般都要求極低的比特差錯率。為此，廣泛的采樣了編碼技術(shù)。分為前向糾錯和差錯檢測兩種。第14頁/共132頁154.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開 透明傳輸：不管什么比

7、特流，都能傳輸 尋址：在多點連接的情況下，保證每一幀都能正確送到目的地。收方也應(yīng)知道發(fā)方是哪個站。n數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 為實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能為實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能而制定的規(guī)程或協(xié)議。而制定的規(guī)程或協(xié)議。第15頁/共132頁164.3 差錯控制方法差錯控制方法4.3.1 為什么要設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層為什么要設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層 在原始物理傳輸線路上傳輸數(shù)據(jù)信號是有差錯的；在原始物理傳輸線路上傳輸數(shù)據(jù)信號是有差錯的； 設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的：設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的： 將有差錯的物理線路改進(jìn)成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路；將有差錯的物理線路改進(jìn)成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路； 方法方法 差錯檢測差錯檢測 差錯控制差錯控

8、制 流量控制流量控制 作用：改善數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，向網(wǎng)絡(luò)層提供高質(zhì)量的服作用：改善數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，向網(wǎng)絡(luò)層提供高質(zhì)量的服務(wù)。務(wù)。第16頁/共132頁17傳輸差錯傳輸差錯產(chǎn)生過程產(chǎn)生過程第17頁/共132頁184.3.2 差錯控制編碼原理和方法：q原理：q編碼：在向信道發(fā)送數(shù)據(jù)前，先按照某種關(guān)系將信息位加上一定的冗余位（r位），構(gòu)成一個碼字再發(fā)送。q校驗：接收端收到碼字后查看信息位和冗余位，并檢查它們之間的關(guān)系，以發(fā)現(xiàn)傳輸過程是否有差錯發(fā)生。q檢錯碼：能自動發(fā)現(xiàn)差錯的編碼。q糾錯碼：不僅能發(fā)現(xiàn)差錯，且能自動糾錯。q編碼效率R：碼字中信息位(k位）所占的比例。 R=k/n=k/(k+r)是衡量編碼性能好

9、壞的一個重要參數(shù)編碼效率越高，則信道中用來傳送信息碼元的有效利用率越高。第18頁/共132頁19差錯控制方法1.1.自動請求重發(fā)糾錯自動請求重發(fā)糾錯ARQ(Automatic-Repeat-reQuestARQ(Automatic-Repeat-reQuest) ) 方法：方法： 在發(fā)送端用編碼器對發(fā)送數(shù)據(jù)單元進(jìn)行差錯編碼，接收端收到碼組后，按編碼規(guī)則校驗有無錯碼，并把校驗結(jié)果通過反向信道反饋到發(fā)送端。如無錯碼，就反饋繼續(xù)發(fā)送信號。如有錯碼，就反饋重發(fā)信號，發(fā)送端把前面發(fā)出的信息重新傳送一次，直到接收端正確收到為止。 只需用檢錯碼只需用檢錯碼 必須有雙向信道將差錯通知對方必須有雙向信道將差錯通

10、知對方 發(fā)送方要有數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，存放已發(fā)出的數(shù)據(jù)，以便出發(fā)送方要有數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，存放已發(fā)出的數(shù)據(jù)，以便出現(xiàn)差錯可重新發(fā)送現(xiàn)差錯可重新發(fā)送優(yōu)點：檢錯碼構(gòu)造簡單，插入的監(jiān)督碼位不多，設(shè)備不太復(fù)雜。缺點：實時性差，且必須有反向信道，通信效率低。第19頁/共132頁20差錯控制機(jī)制差錯控制機(jī)制 反饋重發(fā)機(jī)制反饋重發(fā)機(jī)制 第20頁/共132頁212.前向糾錯方式FEC前向糾錯方式FEC(Forward-Error Correction)方法：前向糾錯系統(tǒng)中，發(fā)送端的信道編碼器將輸入前向糾錯系統(tǒng)中，發(fā)送端的信道編碼器將輸入數(shù)據(jù)序列按某種規(guī)則變換成能夠糾正錯誤的碼，接收數(shù)據(jù)序列按某種規(guī)則變換成能夠糾正錯誤的碼，

11、接收端的譯碼器根據(jù)編碼規(guī)律不僅可以檢測出錯碼，而且端的譯碼器根據(jù)編碼規(guī)律不僅可以檢測出錯碼，而且能夠確定錯碼的位置并自動糾正。能夠確定錯碼的位置并自動糾正。所以，所以，F(xiàn)ECFEC不求助不求助于反向操作，故稱為于反向操作，故稱為“前向糾錯前向糾錯”。優(yōu)點：不需要反饋信道，也不存在由于反復(fù)重發(fā)而延誤時間，實時性好。 缺點：附加的監(jiān)督碼較多，傳輸效率低，糾錯設(shè)備比檢錯設(shè)備復(fù)雜。第21頁/共132頁22 混合方式HEC 發(fā)送端發(fā)送同時具有檢錯和糾錯能力的碼，接收端發(fā)送端發(fā)送同時具有檢錯和糾錯能力的碼，接收端收到碼后，檢查錯誤情況，如果錯誤少于糾錯能力，收到碼后，檢查錯誤情況，如果錯誤少于糾錯能力，則

12、自行糾正；如果錯誤很多，超出糾錯能力，但未超則自行糾正；如果錯誤很多，超出糾錯能力，但未超出檢錯能力，即能判決有無錯碼而不能判決錯碼的位出檢錯能力，即能判決有無錯碼而不能判決錯碼的位置，此時收端自動通過反向信道發(fā)出信號要求發(fā)端重置，此時收端自動通過反向信道發(fā)出信號要求發(fā)端重發(fā)發(fā)。q 在數(shù)據(jù)通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，幾乎都采用ARQARQ差錯控制技術(shù)。在采用無線電信道的通信系統(tǒng)中，由于信道誤碼率較高，大多采用HECHEC方式的差錯控制技術(shù)。3.混合方式HEC第22頁/共132頁23q 反饋校驗 反饋校驗方式又稱回程校驗。反饋校驗方式又稱回程校驗。 接收端把收到的數(shù)據(jù)序列原封不動地轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)送端，發(fā)端將原

13、發(fā)送的數(shù)據(jù)接收端把收到的數(shù)據(jù)序列原封不動地轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)送端，發(fā)端將原發(fā)送的數(shù)據(jù)序列與返送回的數(shù)據(jù)序列比較。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則發(fā)送端進(jìn)行重發(fā)，直到發(fā)端序列與返送回的數(shù)據(jù)序列比較。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則發(fā)送端進(jìn)行重發(fā)，直到發(fā)端沒有發(fā)現(xiàn)錯誤為止。沒有發(fā)現(xiàn)錯誤為止。 優(yōu)點：不需要糾錯、檢錯的編解碼器，設(shè)備簡單。 缺點：需要有雙向信道，實時性差，且每一信碼都相當(dāng)于至少傳送了兩次，所以傳輸效率低。4.反饋檢驗第23頁/共132頁24圖 差錯控制的基本類型第24頁/共132頁254.3.3 檢錯碼與糾錯碼檢錯碼與糾錯碼 糾錯碼糾錯碼： 每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息；每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息； 接收端能發(fā)現(xiàn)并

14、自動糾正傳輸差錯。接收端能發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸差錯。 檢錯碼檢錯碼: : 分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息；分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息； 接收端能發(fā)現(xiàn)出錯，但不能確定哪一比特是錯的，并且自己不能糾正傳輸差錯。接收端能發(fā)現(xiàn)出錯，但不能確定哪一比特是錯的，并且自己不能糾正傳輸差錯。 第25頁/共132頁26常用的檢錯碼常用的檢錯碼 奇偶校驗碼奇偶校驗碼 垂直奇（偶）校驗垂直奇（偶）校驗 水平奇（偶）校驗水平奇（偶）校驗水平垂直奇（偶）校驗（方陣碼）水平垂直奇（偶）校驗（方陣碼） 循環(huán)冗余編碼循環(huán)冗余編碼CRC 目前應(yīng)用最廣的檢錯碼編碼方法之一目前應(yīng)用最廣的檢錯碼編碼方法之一第2

15、6頁/共132頁27常用的簡單差錯控制編碼 奇偶校驗碼 通過增加冗余位來使碼字中“1”的個數(shù)保持奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法 是一種檢錯碼 可分為垂直奇偶校驗、水平奇偶校驗和水平垂直奇偶校驗第27頁/共132頁28奇偶校驗碼（一）：垂直奇偶校驗 將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分組，在每一組的信息位后增加一位冗余位，使每組檢驗碼中“1”的個數(shù)成為奇數(shù)或偶數(shù)。 偶檢驗： 奇檢驗：信息位信息位 pqppqqIIIIIIIII.212222111211發(fā)送順序r1 r2 . rq冗余位第28頁/共132頁29 可邊發(fā)送邊產(chǎn)生冗余位，并插入發(fā)送，或在接收時邊接收邊進(jìn)行校驗并去掉校驗位。 編碼效率：R=p/(p+1) 這種

16、奇偶校驗方法能檢測出每列中所有奇數(shù)位的錯，但檢測不出偶數(shù)位的錯。對于突發(fā)錯誤來說，奇數(shù)位錯與偶數(shù)位錯的概率接近于相等，因而對差錯的漏檢率接近于12。第29頁/共132頁30奇偶校驗碼（二）：水平奇偶校驗 將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分組，對各組中同一位的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，從而形成一組校驗碼。 水平奇偶校驗不但可以檢測各段同一位上的奇數(shù)錯，而且可以檢測出突發(fā)長度p的所有突發(fā)錯誤。 要等發(fā)送的完整信息塊到齊后才能產(chǎn)生冗余 要使用記憶寄存器 它的編碼和檢測實現(xiàn)都要復(fù)雜一些。第30頁/共132頁31LRC-水平冗余檢驗水平冗余檢驗1110011111011101001110011010100110101010A

17、block of bits is organized in a table(rows and columns)第31頁/共132頁32奇偶校驗碼（三）：水平垂直奇偶校驗q 同時進(jìn)行水平奇偶校驗和垂直校驗q 檢錯能力q 檢測出所有3位或3位以下的錯誤q 奇數(shù)位錯q 突發(fā)長度 P+1的突發(fā)錯誤q 很大部分偶數(shù)位錯q 糾錯能力q 僅在某一行和某一列中奇數(shù)位錯時，就能確定錯碼的位置在該行和該列的交叉處，從而糾正它第32頁/共132頁33 循環(huán)冗余碼一般說來，糾錯碼的編碼效率總不及檢錯碼的編碼效率，因而在通信中用得較多的還是檢錯碼和ARQ方式。奇偶校驗碼作為一種檢錯碼雖然簡單，但是漏檢率太高。 在計算機(jī)

18、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信中，用得最廣泛的檢錯碼是一種漏檢率低也便于實現(xiàn)的循環(huán)冗余碼CRC(Cyclic Redundancy Code)。循環(huán)冗余檢驗的原理 第33頁/共132頁34常用的簡單差錯控制編碼 循環(huán)冗余碼 CRCCRC碼又稱為多項式碼。碼又稱為多項式碼。 任何一個由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼都可由一個只含有任何一個由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼都可由一個只含有0 0和和1 1兩個系數(shù)的多項式建立一一對應(yīng)的關(guān)系。兩個系數(shù)的多項式建立一一對應(yīng)的關(guān)系。 110001110001，表示成多項式，表示成多項式 x x5 5 + x + x4 4 + 1 + 1第34頁/共132頁35循環(huán)冗余碼 (CRC) 循環(huán)

19、冗余碼（CRC碼，多項式編碼）110001，表示成多項式 x5 + x4 + 1 生成多項式P(x)發(fā)方、收方事前商定； n次(n+1位)生成多項式的高位和低位必須為1生成多項式必須比傳輸信息對應(yīng)的多項式短模2運算：加法不進(jìn)位，減法不去位，除法中的減法仍然采用模2運算第35頁/共132頁36循環(huán)冗余檢驗的原理 在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗 CRC 的檢錯技術(shù)。 假設(shè)待傳送的數(shù)據(jù) M = 1010001101（共k bit）。我們在M的后面再添加供差錯檢測用的 n bit 冗余碼一起發(fā)送。 第36頁/共132頁37冗余碼的計算 用二進(jìn)制的模 2 運算進(jìn)行 2n 乘 M 的運算，

20、這相當(dāng)于在 M 后面添加 n 個 0。 得到的 (k + n) bit 的數(shù)除以事先選定好的長度為 (n + 1) bit 的數(shù) P，得出商是 Q 而余數(shù)是 R，余數(shù) R 比除數(shù) P 至少要少1 個比特。 第37頁/共132頁38冗余碼的計算舉例 設(shè) n = 5, P = 110101，模 2 運算的結(jié)果是：商 Q = 1101010110， 余數(shù)R = 01110。 將余數(shù) R 作為冗余碼添加在數(shù)據(jù) M 的后面發(fā)送出去，即發(fā)送的數(shù)據(jù)是101000110101110，或 2nM + R。 第38頁/共132頁39 1101010110 Q 商 除數(shù) P 110101 1010001101000

21、00 2nM 被除數(shù) 110101 111011 110101 111010 110101 111110 110101 101100 110101 110010 110101 01110 R 余數(shù)循環(huán)冗余檢驗的原理說明 第39頁/共132頁40 舉例舉例：1 1 0 0 1 1發(fā)送數(shù)據(jù)比特序列CRC校驗碼比特序列1 0 0 1帶CRC校驗碼的發(fā)送數(shù)據(jù)比特序列1 1 0 0 1 1 1 0 0 11 1 0 0 11 1 0 0 11 1 0 0 11 1 0 0 101 0 0 0 0 11 1 0 0 1 1 0 0 0 01 1 0 0 1G(x)1 1 0 0 11 0 0 0 01 1

22、 0 0 11 0 0 1R(x)1 0 0 0 0 1Q(x)f(x).xk發(fā)送方接收方第40頁/共132頁41 CRC碼基本思想校驗和（checksum）加在幀尾，使帶校驗和的幀的多項式能被P(x)除盡；收方接收時，用P(x)去除它，若有余數(shù)，則檢測傳輸出錯。 是否得出的余數(shù)為0，就一定沒有差錯？第41頁/共132頁幀檢驗序列 FCS 在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列 FCS (Frame Check Sequence)。 循環(huán)冗余檢驗 CRC 和幀檢驗序列 FCS并不等同。 CRC 是一種常用的檢錯方法，而 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。 FCS 可以用 CRC 這種方法得出，

23、但 CRC 并非用來獲得 FCS 的唯一方法。 第42頁/共132頁接收端對收到的每一幀進(jìn)行 CRC 檢驗 (1) 若得出的余數(shù) R = 0，則判定這個幀沒有差錯，就接受(accept)。 (2) 若余數(shù) R 0，則判定這個幀有差錯，就丟棄。 但這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現(xiàn)了差錯。 只要經(jīng)過嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù) P，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小。 第43頁/共132頁應(yīng)當(dāng)注意 僅用循環(huán)冗余檢驗 CRC 差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)。 “無差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于 1 的概率認(rèn)為這些幀

24、在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯”。 也就是說：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）。 要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制。 第44頁/共132頁45標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)CRC生成多項式生成多項式G（x） CRC-12 G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1 CRC-16 G（x）= x16+x15+x2+1 CRC-CCITT G（x）= x16+x12+x5+1 CRC-32 G（x）= x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10+x8+x7+x5+x4 + x2+x+1 嚴(yán)格挑選，使用位數(shù)較多的除數(shù)，出現(xiàn)檢

25、測不到的差錯的概率幾乎為嚴(yán)格挑選，使用位數(shù)較多的除數(shù)，出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率幾乎為0第45頁/共132頁46 Stop-and-Wait Protocol(SWP) GO BACK N(GBN) Selective Repeat Protocol(SRP)4.4 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議第46頁/共132頁474.4.1 Stop-and-Wait Protocol(SWP) 完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸 先研究一下數(shù)據(jù)鏈路層的模型。第47頁/共132頁4.4.1 Stop-and-Wait Protocol(SWP)數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī) H1主機(jī) H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3電話

26、網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數(shù)據(jù)的流動 完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸 先研究一下數(shù)據(jù)鏈路層的模型。第48頁/共132頁49數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型( ( 續(xù)）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī) H1主機(jī) H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī) H1 向 H2 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動第49頁/共132頁501.

27、完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)鏈路層主機(jī) A緩存主機(jī) B數(shù)據(jù)鏈路AP2AP1緩存發(fā)送方接收方幀高層幀4.4.1 Stop-and-Wait Protocol(SWP)第50頁/共132頁51完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸所基于的兩個假定 假定 1： 鏈路是理想的傳輸信道，所傳送的任何數(shù)據(jù)既不會出差錯也不會丟失。 假定 2： 不管發(fā)方以多快的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，收方總是來得及收下，并及時上交主機(jī)。 這個假定就相當(dāng)于認(rèn)為：接收端向主機(jī)交付數(shù)據(jù)的速率永遠(yuǎn)不會低于發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。 第51頁/共132頁522 .具有最簡單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 現(xiàn)在去掉上述的第二個假定。但是，仍然保留第一個假定，即主機(jī) A 向主機(jī)

28、B傳輸數(shù)據(jù)的信道仍然是無差錯的理想信道。然而現(xiàn)在不能保證接收端向主機(jī)交付數(shù)據(jù)的速率永遠(yuǎn)不低于發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。 由收方控制發(fā)方的數(shù)據(jù)流，乃是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中流量控制的一個基本方法。 第52頁/共132頁53具有最簡單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議算法在發(fā)送結(jié)點： (1) 從主機(jī)取一個數(shù)據(jù)幀。 (2) 將數(shù)據(jù)幀送到數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送緩存。 (3) 將發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。 (4) 等待。 (5) 若收到由接收結(jié)點發(fā)過來的信息(此信息 的格式與內(nèi)容可由雙方事先商定好)，則 從主機(jī)取一個新的數(shù)據(jù)幀，然后轉(zhuǎn)到(2)。第53頁/共132頁54具有最簡單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議算法（續(xù)）在接收結(jié)點： (1)

29、 等待。 (2) 若收到由發(fā)送結(jié)點發(fā)過來的數(shù)據(jù)幀， 則將其放入數(shù)據(jù)鏈路層的接收緩存。 (3) 將接收緩存中的數(shù)據(jù)幀上交主機(jī)。 (4) 向發(fā)送結(jié)點發(fā)一信息，表示數(shù)據(jù)幀已 經(jīng)上交給主機(jī)。 (5) 轉(zhuǎn)到(1)。第54頁/共132頁55兩種情況的對比（傳輸均無差錯）ABDATADATADATADATA送主機(jī) B送主機(jī) B送主機(jī) B送主機(jī) BABDATA送主機(jī) BDATA送主機(jī) B時間不需要流量控制需要流量控制第55頁/共132頁563 實用的停止等待協(xié)議時間ABDATA0送主機(jī)ACKDATA1送主機(jī)ACK(a) 正常情況正常情況ABDATA0DATA0送主機(jī)ACK(c) 數(shù)據(jù)幀丟失數(shù)據(jù)幀丟失重傳tou

30、t丟失 ！ABDATA0送主機(jī)ACKDATA0丟棄ACK(d) 確認(rèn)幀丟失確認(rèn)幀丟失重傳tout丟失 ！ABDATA0NAKDATA0送主機(jī)ACK(b) 數(shù)據(jù)幀出錯數(shù)據(jù)幀出錯重傳出錯四種情況第56頁/共132頁57超時計時器的作用 結(jié)點A發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀時，就啟動一個超時計時器(timeout timer)。 計時器又稱為定時器。 若到了超時計時器所設(shè)置的重傳時間 tout而仍收不到結(jié)點 B 的任何確認(rèn)幀，則結(jié)點 A 就重傳前面所發(fā)送的這一數(shù)據(jù)幀。 一般可將重傳時間選為略大于“從發(fā)完數(shù)據(jù)幀到收到確認(rèn)幀所需的平均時間”。 第57頁/共132頁58解決重復(fù)幀的問題 使每一個數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號

31、。每發(fā)送一個新的數(shù)據(jù)幀就把它的發(fā)送序號加 1。 若結(jié)點 B 收到發(fā)送序號相同的數(shù)據(jù)幀，就表明出現(xiàn)了重復(fù)幀。這時應(yīng)丟棄重復(fù)幀，因為已經(jīng)收到過同樣的數(shù)據(jù)幀并且也交給了主機(jī) B。 但此時結(jié)點 B 還必須向 A 發(fā)送確認(rèn)幀 ACK，因為 B 已經(jīng)知道 A 還沒有收到上一次發(fā)過去的確認(rèn)幀 ACK。 第58頁/共132頁59幀的編號問題 任何一個編號系統(tǒng)的序號所占用的比特數(shù)一定是有限的。因此，經(jīng)過一段時間后，發(fā)送序號就會重復(fù)。 序號占用的比特數(shù)越少，數(shù)據(jù)傳輸?shù)念~外開銷就越小。 對于停止等待協(xié)議，由于每發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀就停止等待，因此用一個比特來編號就夠了。 一個比特可表示 0 和 1 兩種不同的序號。 第5

32、9頁/共132頁60幀的發(fā)送序號 數(shù)據(jù)幀中的發(fā)送序號 N(S) 以 0 和 1 交替的方式出現(xiàn)在數(shù)據(jù)幀中。 每發(fā)一個新的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送序號就和上次發(fā)送的不一樣。用這樣的方法就可以使收方能夠區(qū)分開新的數(shù)據(jù)幀和重傳的數(shù)據(jù)幀了。 第60頁/共132頁61可靠傳輸 雖然物理層在傳輸比特時會出現(xiàn)差錯，但由于數(shù)據(jù)鏈路層的停止等待協(xié)議采用了有效的檢錯重傳機(jī)制，數(shù)據(jù)鏈路層對上面的網(wǎng)絡(luò)層就可以提供可靠傳輸?shù)姆?wù)。 第61頁/共132頁62幀檢驗序列 FCS 在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列 FCS (Frame Check Sequence)。 循環(huán)冗余檢驗 CRC 和幀檢驗序列 FCS并不等同。 CRC

33、是一種常用的檢錯方法，而 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。 FCS 可以用 CRC 這種方法得出，但 CRC 并非用來獲得 FCS 的惟一方法。 第62頁/共132頁63檢測出差錯 只要得出的余數(shù) R 不為 0，就表示檢測到了差錯。 但這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現(xiàn)了差錯。 一旦檢測出差錯，就丟棄這個出現(xiàn)差錯的幀。 只要經(jīng)過嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù) P，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小。 第63頁/共132頁64應(yīng)當(dāng)注意 僅用循環(huán)冗余檢驗 CRC 差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)。 “無差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們

34、都能以非常接近于 1 的概率認(rèn)為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯”。 也就是說：“凡是接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）。 要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制。 第64頁/共132頁654 停止等待協(xié)議的算法 這里不使用否認(rèn)幀（實用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議大都是這樣的），而且確認(rèn)幀帶有序號 n。 按照習(xí)慣的表示法，ACKn 表示“第 n 1 號幀已經(jīng)收到，現(xiàn)在期望接收第 n 號幀”。 ACK1 表示“0 號幀已收到，現(xiàn)在期望接收的下一幀是 1 號幀”； ACK0 表示“1 號幀已收到，現(xiàn)在期望接收的下一幀是 0 號幀”。 第65頁/共132頁66在發(fā)送

35、結(jié)點 (1) 從主機(jī)取一個數(shù)據(jù)幀，送交發(fā)送緩存。(2) V(S)0。 (3) N(S)V(S)。(4) 將發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。 (5) 設(shè)置超時計時器。(6) 等待。 等待以下(7)和(8)這兩個事件中最先出現(xiàn)的一個(7) 收到確認(rèn)幀 ACKn， 若 n = 1 V(s)，則： 從主機(jī)取一個新的數(shù)據(jù)幀，放入發(fā)送緩存； V(S)1 V(S)，轉(zhuǎn)到 (3)。 否則，丟棄這個確認(rèn)幀，轉(zhuǎn)到(6)。 (8) 若超時計時器時間到，則轉(zhuǎn)到(4)。第66頁/共132頁67在接收結(jié)點 (1) V(R)0。(2) 等待。(3) 收到一個數(shù)據(jù)幀； 若 N(S) = V(R)，則執(zhí)行(4)； 否則丟棄此數(shù)據(jù)幀

36、，然后轉(zhuǎn)到(6)。(4) 將收到的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)部分送交上層軟件 （也就是數(shù)據(jù)鏈路層模型中的主機(jī)）。(5) V(R)1 V(R)。(6) nV(R)； 發(fā)送確認(rèn)幀 ACKn，轉(zhuǎn)到(2)。 第67頁/共132頁68停止等待協(xié)議的要點 只有收到序號正確的確認(rèn)幀 ACKn 后，才更新發(fā)送狀態(tài)變量 V(S)一次，并發(fā)送新的數(shù)據(jù)幀。 接收端接收到數(shù)據(jù)幀時，就要將發(fā)送序號 N(S) 與本地的接收狀態(tài)變量 V(R) 相比較。 若二者相等就表明是新的數(shù)據(jù)幀，就收下，并發(fā)送確認(rèn)。 否則為重復(fù)幀，就必須丟棄。但這時仍須向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)幀 ACKn，而接收狀態(tài)變量 V(R) 和確認(rèn)序號 n 都不變。 第68頁/共1

37、32頁69停止等待協(xié)議的要點（續(xù)） 連續(xù)出現(xiàn)相同發(fā)送序號的數(shù)據(jù)幀，表明發(fā)送端進(jìn)行了超時重傳。連續(xù)出現(xiàn)相同序號的確認(rèn)幀，表明接收端收到了重復(fù)幀。 發(fā)送端在發(fā)送完數(shù)據(jù)幀時，必須在其發(fā)送緩存中暫時保留這個數(shù)據(jù)幀的副本。這樣才能在出差錯時進(jìn)行重傳。只有確認(rèn)對方已經(jīng)收到這個數(shù)據(jù)幀時，才可以清除這個副本。 第69頁/共132頁70停止等待協(xié)議的要點（續(xù)） 實用的 CRC 檢驗器都是用硬件完成的。 CRC 檢驗器能夠自動丟棄檢測到的出錯幀。因此所謂的“丟棄出錯幀”，對上層軟件或用戶來說都是感覺不到的。 發(fā)送端對出錯的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重傳是自動進(jìn)行的，因而這種差錯控制體制常簡稱為 ARQ (Automatic Re

38、peat reQuest)，直譯是自動重傳請求，但意思是自動請求重傳。 第70頁/共132頁71停止等待協(xié)議 ARQ 的優(yōu)缺點 優(yōu)點：比較簡單 。 缺點：通信信道的利用率不高，也就是說，信道還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有被數(shù)據(jù)比特填滿。 為了克服這一缺點，就產(chǎn)生了另外兩種協(xié)議，即連續(xù) ARQ 和選擇重傳 ARQ。這將在后面進(jìn)一步討論。 第71頁/共132頁724.4.2 GO BACK N(GBN)1 連續(xù) ARQ 協(xié)議的工作原理 在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認(rèn)幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個數(shù)據(jù)幀。 如果這時收到了接收端發(fā)來的確認(rèn)幀，那么還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提高了

39、。 第72頁/共132頁73連續(xù) ARQ 協(xié)議的工作原理 DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重傳 DATA2重傳 DATA3ACK1ACK2ACK1 確認(rèn) DATA0ACK2 確認(rèn) DATA1DATA2 出錯，丟棄DATA3 不按序，丟棄，重傳 ACK2DATA4 不按序，丟棄，重傳 ACK2DATA5 不按序，丟棄，重傳 ACK2ACK3ACK3 確認(rèn) DATA2ACK4 確認(rèn) DATA3ACK4重傳 DATA5重傳 DATA4超時重傳時間ABtout送交主機(jī)送交主機(jī)?ACK2ACK2ACK2第73頁/共132頁74需要注意： (1) 接收端只按序接收數(shù)據(jù)幀。雖然在

40、有差錯的 2號幀之后接著又收到了正確的 3 個數(shù)據(jù)幀，但接收端都必須將這些幀丟棄，因為在這些幀前面有一個 2 號幀還沒有收到。雖然丟棄了這些不按序的無差錯幀，但應(yīng)重復(fù)發(fā)送已發(fā)送過的最后一個確認(rèn)幀（防止確認(rèn)幀丟失）。(2) ACK1 表示確認(rèn) 0 號幀 DATA0，并期望下次收到 1 號幀；ACK2 表示確認(rèn) 1 號幀 DATA1，并期望下次收到 2 號幀。依此類推。 第74頁/共132頁75需要注意： (3) 結(jié)點 A 在每發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀時都要設(shè)置該幀的超時計時器。如果在所設(shè)置的超時時間內(nèi)收到確認(rèn)幀，就立即將超時計時器清零。但若在所設(shè)置的超時時間到了而未收到確認(rèn)幀，就要重傳相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀（仍需

41、重新設(shè)置超時計時器）。 在等不到 2 號幀的確認(rèn)而重傳 2 號數(shù)據(jù)幀時，雖然結(jié)點 A 已經(jīng)發(fā)完了 5 號幀，但仍必須向回走，將 2號幀及其以后的各幀全部進(jìn)行重傳。連續(xù) ARQ 又稱為Go-back-N ARQ，意思是當(dāng)出現(xiàn)差錯必須重傳時，要向回走 N 個幀，然后再開始重傳。 第75頁/共132頁762 滑動窗口的概念 發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送窗口和接收窗口 。 發(fā)送窗口用來對發(fā)送端進(jìn)行流量控制。 發(fā)送窗口的大小 WT 代表在還沒有收到對方確認(rèn)信息的情況下發(fā)送端最多可以發(fā)送多少個數(shù)據(jù)幀。 第76頁/共132頁7701234567012發(fā)送窗口WT不允許發(fā)送這些幀允許發(fā)送 5 個幀(a)0123

42、4567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送 4 個幀WT已發(fā)送(b)01234567012不允許發(fā)送這些幀WT已發(fā)送(c)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送 3 個幀WT已發(fā)送 已發(fā)送并已收到確認(rèn)(d)第77頁/共132頁78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，則一律將其丟棄。 在連續(xù) ARQ 協(xié)議中，接收窗口的大小 WR = 1。 只有當(dāng)收到的幀的序號與接收窗口一致時才能接收該幀。否則，就丟棄它。 每收到一個序號正確的幀，接收窗口就向前（即向右方）滑動一個幀的位置。同時發(fā)送對該幀的確認(rèn)。

43、第78頁/共132頁79不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收 0 號幀(a)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收 1 號幀已收到(b)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收 4 號幀已收到(c)第79頁/共132頁80滑動窗口的重要特性 只有在接收窗口向前滑動時（與此同時也發(fā)送了確認(rèn)），發(fā)送窗口才有可能向前滑動。 收發(fā)兩端的窗口按照以上規(guī)律不斷地向前滑動，因此這種協(xié)議又稱為滑動窗口協(xié)議。 當(dāng)發(fā)送窗口和接收窗口的大小都等于 1時，就是停止等待協(xié)議。 第80頁/共132頁81發(fā)送窗口的最大值 當(dāng)用 n 個比特進(jìn)行編號時，若接收窗口的大小為 1，則只有在發(fā)送窗

44、口的大小 WT 2n 1時，連續(xù) ARQ 協(xié)議才能正確運行。 例如，當(dāng)采用 3 bit 編碼時，發(fā)送窗口的最大值是 7 而不是 8。 第81頁/共132頁823 信道利用率 由于每個數(shù)據(jù)幀都必須包括一定的控制信息(如幀的序號、地址、同步信息以及其他的一些控制信息)，所以即使連續(xù)不停地發(fā)送數(shù)據(jù)幀，信道利用率(即扣除全部的控制信息后的數(shù)據(jù)率與信道容量之比)也不可能達(dá)到 100 %。 當(dāng)出現(xiàn)差錯時(這是不可避免的)，數(shù)據(jù)幀的不斷重傳將進(jìn)一步使信道利用率降低。 第82頁/共132頁83最佳幀長 若數(shù)據(jù)幀的幀長取得很短，那么控制信息在每一幀中所占的比例就增大，因而額外開銷增大，這就導(dǎo)致信道利用率的下降。

45、 若幀長取得太長，則數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中出錯的概率就增大，于是重傳次數(shù)將增大，這也會使信道利用率下降。 由此可見，存在一個最佳幀長，在此幀長下信道的利用率最高。 第83頁/共132頁844.4.3 Selective Repeat Protocol(SRP) 可加大接收窗口，先收下發(fā)送序號不連續(xù)但仍處在接收窗口中的那些數(shù)據(jù)幀。等到所缺序號的數(shù)據(jù)幀收到后再一并送交主機(jī)。 選擇重傳 ARQ 協(xié)議可避免重復(fù)傳送那些本來已經(jīng)正確到達(dá)接收端的數(shù)據(jù)幀。 但我們付出的代價是在接收端要設(shè)置具有相當(dāng)容量的緩存空間。 對于選擇重傳 ARQ 協(xié)議，若用 n 比特進(jìn)行編號，則接收窗口的最大值受下式的約束WR 2n/2

46、(3-18) 第84頁/共132頁85選擇重發(fā)協(xié)議(ARP)原理：只有特定的丟失幀或損壞幀被重發(fā)。如果在傳輸中一幀被損壞，就返回一個NAK幀并且該幀不按照順序進(jìn)行重發(fā)。接收設(shè)備必須能夠?qū)σ呀邮盏膸M(jìn)行排序并能將重傳的幀插入到序列中的正確位置。為實現(xiàn)這種可選擇性，ARP系統(tǒng)與回退n幀系統(tǒng)有以下的不同： 接收設(shè)備必須具有排序的邏輯功能以便于對亂序接收的幀進(jìn)行排序。同時在發(fā)送了NAK幀后還必須有存儲所接收幀的功能，直到損壞的幀被替換。 發(fā)送設(shè)備必須具有查找機(jī)制來幫助它發(fā)現(xiàn)和選擇只需要重傳的幀。 接收方的緩沖區(qū)必須保存以前接收的所有幀，直到所有重傳的幀都被排序并且所有重復(fù)的幀都被識別出來并刪除。第85

47、頁/共132頁864.5 數(shù)據(jù)鏈路層的控制規(guī)程 數(shù)據(jù)同步：在數(shù)據(jù)傳輸過程中，為了使接收方能夠準(zhǔn)確接收數(shù)據(jù)，接收方必須知道發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位置和結(jié)束位置。 實現(xiàn)方法：異步規(guī)程和同步規(guī)程（面向字符和面向比特）第86頁/共132頁874.5.1 面向字符型協(xié)議實例面向字符型協(xié)議實例 什么是面向字符型協(xié)議什么是面向字符型協(xié)議? 以字符為控制傳輸信息的基本單元以字符為控制傳輸信息的基本單元 ASIIC碼：碼： 格式字符：格式字符：SOH（start of heading） STX（start of text） ETB（end of transmission block） ETX（end of tex

48、t） 控制字符：控制字符：ACK（acknowledge） NAK（negative acknowledge） ENQ（enquire） EOT（end of transmission） SYN（synchrous） DLE（data link escape）第87頁/共132頁88 面向字符型面向字符型BSC協(xié)議的數(shù)據(jù)報文格式：協(xié)議的數(shù)據(jù)報文格式：第88頁/共132頁894.5 典型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析典型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析 面向比特型面向比特型4.5.1 HDLC產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景 面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的缺點面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的缺點： 報文格式不一樣；過多依賴字符編碼集，不利于兼

49、容。報文格式不一樣；過多依賴字符編碼集，不利于兼容。 傳輸透明性不好；傳輸透明性不好； 等待發(fā)送方式，傳輸效率低。等待發(fā)送方式，傳輸效率低。面向比特型協(xié)議的設(shè)計目標(biāo)面向比特型協(xié)議的設(shè)計目標(biāo)： 以比特作為傳輸控制信息的基本單元；以比特作為傳輸控制信息的基本單元； 數(shù)據(jù)幀與控制幀格式相同；數(shù)據(jù)幀與控制幀格式相同； 傳輸透明性好；傳輸透明性好； 連續(xù)發(fā)送，傳輸效率高。連續(xù)發(fā)送，傳輸效率高。第89頁/共132頁90SDLC (Synchronous Data Link Control) 19741974年，年，IBM IBM 公司推出了面向比特的規(guī)程公司推出了面向比特的規(guī)程SDLC (Synchron

50、ous Data Link Control)SDLC (Synchronous Data Link Control)。 后來后來 ISO ISO 把把 SDLC SDLC 修改后稱為修改后稱為 HDLC (High-HDLC (High-level Data Link Control)level Data Link Control)，譯為高級數(shù)據(jù)，譯為高級數(shù)據(jù)鏈路控制，作為國際標(biāo)準(zhǔn)鏈路控制，作為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3309ISO 3309。 CCITT CCITT 則將則將 HDLC HDLC 再修改后稱為鏈路接入規(guī)再修改后稱為鏈路接入規(guī)程程 LAP (Link Access Procedure)

51、LAP (Link Access Procedure)。不久，。不久，HDLC HDLC 的新版本又把的新版本又把 LAP LAP 修改為修改為 LAPBLAPB，“B B”表示平衡型表示平衡型(Balanced)(Balanced)，所以，所以 LAPB LAPB 叫做鏈叫做鏈路接入規(guī)程路接入規(guī)程( (平衡型平衡型) )。 第90頁/共132頁91HDLC HDLC是支持在點到點和多點鏈路上的半雙工和全雙工通信而設(shè)計的,它是面向比特的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議。 面向比特的協(xié)議：則將傳輸幀或包看作是單個比特的連續(xù)流，通過它們在幀的位置和與其他比特的組合模式來表達(dá)意義。根據(jù)內(nèi)嵌在比特模式中的信息的不同，面向

52、比特的協(xié)議中的控制信息可以是一個或多個比特。第91頁/共132頁92兩個 DTE 通過 DCE進(jìn)行通信的例子 Data terminal equipment(DTE):Data terminal equipment(DTE):數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備 Data circuit-terminating equipment(DCE):Data circuit-terminating equipment(DCE):數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備 DTEDTE產(chǎn)生數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)據(jù), ,并連同必要的控制字符一起傳送給并連同必要的控制字符一起傳送給DCEDCE。DCEDCE將信號轉(zhuǎn)將信號轉(zhuǎn)化成適合于傳輸介質(zhì)

53、的形式并將它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)信號到達(dá)另一端化成適合于傳輸介質(zhì)的形式并將它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)信號到達(dá)另一端時時, ,將發(fā)生相反的過程。將發(fā)生相反的過程。EIA-232/ V.24 接口調(diào)制解調(diào)器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-BEIA-232/ V.24 接口調(diào)制解調(diào)器網(wǎng) 絡(luò)第92頁/共132頁93station(站） 數(shù)據(jù)鏈路中不同類型的DTE統(tǒng)稱為“站”(station) 由計算機(jī)和終端組成，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收幀。涉及三種類型的站：Primary station(主站）：send information or command主要功能是發(fā)送命令（包括數(shù)據(jù)），接收響應(yīng)，負(fù)責(zé)整個鏈路的控制（如系統(tǒng)

54、的初始、流控、差錯恢復(fù)等）；Secondary station(從站）：receive information or send response主要功能是接收命令，發(fā)送響應(yīng)，配合主站完成鏈路的控制；Compound station（組合站）： 同時具有主、次站功能，既發(fā)送又接收命令和響應(yīng)，并負(fù)責(zé)整個鏈路的控制。第93頁/共132頁944.5.2 數(shù)據(jù)鏈路的配置和數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)鏈路的配置和數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)鏈路的配置數(shù)據(jù)鏈路的配置 非平衡配置非平衡配置 平衡配置平衡配置非平衡配置中的主站與從站非平衡配置中的主站與從站 主站：控制數(shù)據(jù)鏈路的工作過程。主站發(fā)出命主站：控制數(shù)據(jù)鏈路的工作過程。主站發(fā)出

55、命令令 從站：接受命令，發(fā)出響應(yīng)，配合主站工作從站：接受命令，發(fā)出響應(yīng)，配合主站工作非平衡配置中的結(jié)構(gòu)特點非平衡配置中的結(jié)構(gòu)特點 點點- -點方式點方式 多點方式多點方式第94頁/共132頁95HDLC適用的鏈路配置 非平衡型 適合把智能和半智能的終端連接到計算機(jī)。 點 點式 多點式主站主站次站次站主站主站次站次站次站次站次站次站.第95頁/共132頁96非平衡配置方式非平衡配置方式正常響應(yīng)模式（正常響應(yīng)模式（normal response mode，NRM） 主站可以隨時向從站傳輸數(shù)據(jù)幀；主站可以隨時向從站傳輸數(shù)據(jù)幀； 從站只有在主站向它發(fā)送命令幀進(jìn)行探詢（從站只有在主站向它發(fā)送命令幀進(jìn)行探

56、詢（poll），），從站響應(yīng)后才可以向主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀。從站響應(yīng)后才可以向主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 異步響應(yīng)模式（異步響應(yīng)模式（asynchronous response mode，ARM） 主站和從站可以隨時相互傳輸數(shù)據(jù)幀；主站和從站可以隨時相互傳輸數(shù)據(jù)幀； 從站可以不需要等待主站發(fā)出探詢就可以發(fā)送數(shù)據(jù)；從站可以不需要等待主站發(fā)出探詢就可以發(fā)送數(shù)據(jù)； 主站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的初始化、鏈路的建立、釋放與主站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的初始化、鏈路的建立、釋放與差錯恢復(fù)等功能。差錯恢復(fù)等功能。第96頁/共132頁97數(shù)據(jù)鏈路的非平衡配置方式數(shù)據(jù)鏈路的非平衡配置方式第97頁/共132頁98平衡配置方式平衡配置方式 鏈路兩端的兩

57、個站都是復(fù)合站（鏈路兩端的兩個站都是復(fù)合站（combined station）；）； 復(fù)合站同時具有主站與從站的功能；復(fù)合站同時具有主站與從站的功能； 每個復(fù)合站都可以發(fā)出命令與響應(yīng)；每個復(fù)合站都可以發(fā)出命令與響應(yīng)； 平衡配置結(jié)構(gòu)中只有異步平衡模式平衡配置結(jié)構(gòu)中只有異步平衡模式（asynchronous balanced mode，ABM）；）； 異步平衡模式的每個復(fù)合站都可以平等地發(fā)異步平衡模式的每個復(fù)合站都可以平等地發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，而不需要得到對方復(fù)合站的許起數(shù)據(jù)傳輸，而不需要得到對方復(fù)合站的許可?？伞＝M合站組合站組合站組合站適合于計算機(jī)和計算機(jī)之間的連接第98頁/共132頁99數(shù)據(jù)鏈路的平

58、衡配置方式數(shù)據(jù)鏈路的平衡配置方式第99頁/共132頁100數(shù)據(jù)傳輸模式（操作方式）Three modes of operations:normal response mode,asynchronous response mode and asynchronous balanced mode.（正常響應(yīng)，異步響應(yīng)和異步平衡方式） normal response mode:a secondary node cannot initiate a transfer,but can only respond to a poll request. 只有主站才能發(fā)起向從站的數(shù)據(jù)傳輸，從站只有向主站探詢后才能發(fā)

59、出響應(yīng)幀PSCR第100頁/共132頁101Asynchronous response mode:Asynchronous response mode:主站負(fù)責(zé)主站負(fù)責(zé)鏈路的邏輯連接、初始化和差錯控制，而鏈路的邏輯連接、初始化和差錯控制，而從站可以不需要主站探詢即可發(fā)送響應(yīng)幀。從站可以不需要主站探詢即可發(fā)送響應(yīng)幀。Asynchronous balanced modeAsynchronous balanced mode: :have have symmetric roles.symmetric roles.鏈路上的任何一個組鏈路上的任何一個組合站可在任意時刻發(fā)送命令，并且無須得合站可在任意時刻發(fā)

60、送命令，并且無須得到對方的明確允許，就可以傳送響應(yīng)幀到對方的明確允許，就可以傳送響應(yīng)幀。CCCRRC第101頁/共132頁1024.5.3 HDLC 的幀結(jié)構(gòu) 標(biāo)志字段 F (Flag) 為 6 個連續(xù) 1 加上兩邊各一個 0 共 8 bit。在接收端只要找到標(biāo)志字段就可確定一個幀的位置。 比特888可變168信息 Info標(biāo)志 F標(biāo)志 F地址 A控制 C幀檢驗序列 FCS透明傳輸區(qū)間FCS 檢驗區(qū)間第102頁/共132頁103Frame(HDLC) FLAG :Bit pattern 01111110 幀同步 To prevent the flag from occurring inside