第6章數(shù)據(jù)鏈路層

1、1第第6章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 n6.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 n6.2 差錯控制差錯控制 n6.3 流量控制流量控制 n6.4 數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程示例數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程示例 2第一節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念n6.1.1 差錯產(chǎn)生與差錯控制差錯產(chǎn)生與差錯控制n6.1.2 數(shù)據(jù)鏈路控制數(shù)據(jù)鏈路控制n6.1.3 數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)36.1.1 差錯產(chǎn)生與差錯控制差錯產(chǎn)生與差錯控制 n傳輸線路是由傳輸介質(zhì)與設(shè)備組成的。原始的物理傳輸線路是指沒有采用高層差錯控制的基本的物理傳輸介質(zhì)與設(shè)備。n當(dāng)數(shù)據(jù)從信源出發(fā)，經(jīng)過通信信道時，由于通信信道總是有一定的噪聲存

2、在，在到達(dá)信宿時，接收信號是數(shù)據(jù)信號與噪聲的疊加。在接收端，接收電路在取樣時判斷信號電平。如果噪聲對信號疊加的結(jié)果在電平判決時出現(xiàn)錯誤，就會引起傳輸數(shù)據(jù)的錯誤。4通信信道的噪聲分為兩類：熱噪聲和沖擊噪聲 n熱噪聲熱噪聲是由傳輸介質(zhì)導(dǎo)體的電子熱運(yùn)動產(chǎn)生的。熱噪聲的特點(diǎn)是：時刻存在，幅度較小，強(qiáng)度與頻率無關(guān)，但頻譜很寬，是一類隨機(jī)的噪聲。由熱噪聲引起的差錯是一類隨機(jī)差錯。 n沖擊噪聲沖擊噪聲是由外界電磁干擾引起的。與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度較大，是引起傳輸差錯的主要原因。沖擊噪聲持續(xù)時間與數(shù)據(jù)傳輸中每比特的發(fā)送時間(T)相比，可能較長，因而沖擊噪聲引起的相鄰多個數(shù)據(jù)位出錯呈突發(fā)性。沖擊噪聲引起的傳

3、輸差錯為突發(fā)差錯。引起突發(fā)差錯的位長稱為突發(fā)長度。在通信過程中產(chǎn)生的傳輸差錯，是由隨機(jī)差錯與突發(fā)差錯共同構(gòu)成的。5誤碼率n描述物理傳輸線路上傳輸數(shù)據(jù)信號出現(xiàn)差錯多少的參數(shù)為誤碼率誤碼率。n誤碼率是指二進(jìn)制比特在數(shù)據(jù)傳輸過程中被傳錯的概率，它在數(shù)值上近似等于被傳錯的比特?cái)?shù)和傳輸?shù)亩M(jìn)制比特總數(shù)的比值。在實(shí)際的物理線路的傳輸過程中，人們需要進(jìn)行大量測試，求出各種信道的平均誤碼率，或者給出某些特殊情況下的平均誤碼率。n因?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的平均誤碼率要求低于10-6，所以普通電話線路如不采取差錯控制技術(shù)，是不能滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信要求的。 66.1.2 數(shù)據(jù)鏈路控制數(shù)據(jù)鏈路控制 n數(shù)據(jù)鏈路控制的主要功能有

4、以下幾點(diǎn)： n(1)鏈路管理n(2)幀同步 n(3)流量控制n(4)差錯控制n(5)透明傳輸n(6)尋址76.1.3 數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)n面向連接確認(rèn)服務(wù)(acknowledged connection-oriented service)；n無連接確認(rèn)服務(wù)(acknowledged connectionless service)；n無連接不確認(rèn)服務(wù)(unacknowledged connectionless service)。8第二節(jié)：差錯控制第二節(jié)：差錯控制 n6.2.1 差錯控制方法差錯控制方法 n6.2.2 奇偶校驗(yàn)法奇偶校驗(yàn)法 n6.2.3 循環(huán)冗

5、余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)(Cyclic Redundancy Cheek，CRC) n6.2.4 海明碼海明碼96.2.1 差錯控制方法差錯控制方法 差錯控制概念：n所謂差錯控制是指在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時，如何發(fā)現(xiàn)所傳送的信息是否有錯，以及發(fā)現(xiàn)錯誤時如何處理。10q自動請求重發(fā)(ARQ)：n發(fā)送端發(fā)送能檢測差錯的抗干擾碼，如奇偶校驗(yàn)碼、循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)等。接收端檢驗(yàn)傳輸中有無差錯產(chǎn)生，并把檢驗(yàn)結(jié)果通過反饋信道送回到發(fā)送端，發(fā)送端根據(jù)反饋消息把接收端認(rèn)為有錯的消息再次發(fā)送，直到接收端判定無錯為止。n特點(diǎn)：q檢錯碼所需加入的冗余碼元較少；q只能檢測出錯碼是在哪些接收碼之中，但不能確定錯碼的準(zhǔn)確位置；q

6、這種方式只能用在雙向通信系統(tǒng)中；q為了重發(fā)，必須有存儲器；q在信道條件惡劣時需多次重發(fā)，接收端收到正確信息要經(jīng)過較長的延時時間，因此這種方式在數(shù)據(jù)的實(shí)時性要求很高的場合就不能用。11q向前糾錯(FEC)n在發(fā)送端發(fā)送能夠糾錯糾錯的抗干擾編碼，如海明碼。接收端收到這些碼后，通過糾錯譯碼器，不僅能發(fā)現(xiàn)錯誤，而且能自動地糾正傳輸中的錯誤。n特點(diǎn)：q接收端能夠準(zhǔn)確地確定錯碼的位置，q不存在重發(fā)延時，所以實(shí)時性強(qiáng)。q適用于單工信道且不可能要求重發(fā)的場合。q缺點(diǎn)是附加信息量大、傳輸效率低、解碼設(shè)備較復(fù)雜。12奇偶校驗(yàn)法q校驗(yàn)方法：n在奇偶校驗(yàn)時，要在每一個字符上增加一個附加位，使該字符中“1”的個數(shù)為奇數(shù)

7、或偶數(shù)。如在奇校驗(yàn)時，如果該字符位串中“1”的個數(shù)為奇數(shù)，則增加的附加位置“0”，否則置“1”，使該字符位串中“1”的個數(shù)為奇數(shù)。偶校驗(yàn)的附加位要保證字符位串中的“1”為偶數(shù)個。q奇偶校驗(yàn)并不是一種十分安全可靠的檢錯方法，如果有偶數(shù)個數(shù)據(jù)位在傳輸中同時出錯，接收端將無法檢測出差錯，所以其檢錯概率為50。q通常偶校驗(yàn)常用于異步傳輸或低速傳輸，而奇校驗(yàn)常用于同步傳輸。13循環(huán)冗余校驗(yàn)q校驗(yàn)方法：n將所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)除以一個預(yù)先設(shè)定的除數(shù)，所得的余數(shù)作為冗余比特，附加在要發(fā)送數(shù)據(jù)的末尾，被稱為循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC碼)，這樣，實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就能夠被預(yù)先設(shè)定的除數(shù)整除。當(dāng)整個數(shù)據(jù)傳送到接收方后，接收方就利

8、用同一個除數(shù)去除接收到的數(shù)據(jù)，如果余數(shù)為0，即表明數(shù)據(jù)傳輸正確，否則即意味著數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)了差錯。14循環(huán)冗余校驗(yàn)q計(jì)算方法：n在數(shù)據(jù)的末尾加上n個0，n等于除數(shù)的位數(shù)減1。n采用二進(jìn)制除法規(guī)則，計(jì)算加長的數(shù)據(jù)除以預(yù)先設(shè)定的除數(shù)，得到的余數(shù)即為循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。n將循環(huán)冗余校驗(yàn)碼替換數(shù)據(jù)末尾的n個0，即得出整個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。15 例如，如果除數(shù)為10011，寫出數(shù)據(jù)1011010的循環(huán)冗余碼 例如，如果除數(shù)為10011，寫出數(shù)據(jù)1011010的循環(huán)冗余碼 因?yàn)槌龜?shù)為10011，所以 N=4, 1011010 000016循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC校驗(yàn)碼為相除的余數(shù)，校驗(yàn)碼為相除的余數(shù)，即即 1111 實(shí)際發(fā)

9、送的比特串則為：實(shí)際發(fā)送的比特串則為：10110101111 17循環(huán)冗余校驗(yàn)q實(shí)際上，循環(huán)冗余校驗(yàn)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是多項(xiàng)式除法。從數(shù)學(xué)角度看，任何數(shù)都可以表示成多項(xiàng)式的形式，因此二進(jìn)制序列也可以表示成多項(xiàng)式形式。例如，1011010 就可表示成： 126 + 025 + 124 + 123 + 022 + 121 + 020 即 26+24+23+2 q基于上述理論，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)即可表示成一個信息多項(xiàng)式m(x)，而除數(shù)多項(xiàng)式即被稱為生成多項(xiàng)式g(x)。循環(huán)冗余校驗(yàn)碼就是擴(kuò)充n個0后的m(x)除以g(x)的余數(shù)。18循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC標(biāo)準(zhǔn)：nCRC-12 = x12+x11+x3+x2+1 nCRC

10、-16 = x16+x15+x2+1 nCRC-ITU-T = x16+x12+x5+1 nCRC-32 = x32+x25+x23+x22+x16+x12+X11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1 19n理論上，自動糾正每一個二進(jìn)制代碼的傳輸差錯是可以做到的。但糾錯碼比檢錯碼復(fù)雜得多，而且需要更多的冗余位。用于多位或突發(fā)差錯糾錯的位數(shù)太大的，以致大部分情況下，將使編碼效率低到不可接受的程度。為此，大部分糾錯碼只限于處理1位、2位或3位差錯。n在數(shù)據(jù)通信中，最常用的糾錯碼是所謂“海明碼” (Hamming Code)，是貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家R.W.Hamming 于1950年提出的，

11、主要用來糾正1位差錯。4.海明碼201 1位差錯的糾錯位差錯的糾錯Single-bit Error Correctionn奇偶校驗(yàn)可以檢測出1位差錯的情況，方法是加上一個冗余的奇校驗(yàn)位或偶校驗(yàn)位。糾錯則需確定其中哪位有差錯。n如果要確定一個ASCII字符（7位）中的某位差錯，此時需要區(qū)別8種情況：沒差錯，第1位錯，第2位錯，第7位錯。于是，需要3個冗余位來表示8種不同的狀態(tài)（000 -111）。n實(shí)際上，3位冗余是不夠的。因?yàn)?，冗余位本身也可能出現(xiàn)差錯！21糾錯碼糾錯碼Error Correction22冗余位冗余位n如何計(jì)算m位數(shù)據(jù)糾錯時所需的冗余位數(shù) r 呢? n此時數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偽粩?shù)是m+

12、r，且要求 r必須能夠至少表示 m+r+1 種狀態(tài)。其中，一種狀態(tài)表示無差錯，m+r 種狀態(tài)分別表示在 m+r 位每個位置上發(fā)生的差錯。n由于r 位二進(jìn)制數(shù)可以表示2r種不同的狀態(tài),所以，2r必須大于或等于 m+r+1。 2 r m+r+1 如果m=7（ASCII代碼），則能滿足上式的最小 r 值是4。因?yàn)椋?24 7+4+123數(shù)據(jù)位數(shù)數(shù)據(jù)位數(shù) m 與冗余位數(shù)與冗余位數(shù) r 的關(guān)系 1234567 2333444 356791011 下表為一些可能的 m 值及其對應(yīng)的 r 值。24糾錯原理糾錯原理n冗余位的定位冗余位的定位 海明碼可用于任何長度的數(shù)據(jù)塊，并利用了上面討論的數(shù)據(jù)位數(shù)和冗余位數(shù)的

13、關(guān)系。例如，一個7位ASCII碼要求4個冗余位，它們可以附加在數(shù)據(jù)位的后面，亦可散布在數(shù)據(jù)位之中。下圖中，各冗余位處于第1、2、4、8位（2的n次方處），分別用r1，r2，r4，r8表示。25確定冗余位的位置確定冗余位的位置n在海明碼中，每一個r位都是一組數(shù)據(jù)位的奇偶校驗(yàn)碼。用于計(jì)算7數(shù)據(jù)位4個r值（奇偶校驗(yàn)碼）的方案是： r1 : 第第 1，3，5，7，9，11 位位 r2 : 第第 2，3，6，7，10，11 位位 r3 : 第第 4，5，6，7 位位 r4 : 第第 8，9，10，11 位位26r1和和r2值的計(jì)算值的計(jì)算27r4和和r8值的計(jì)算值的計(jì)算28 糾錯碼的計(jì)算糾錯碼的計(jì)算為了

14、搞清楚這種技術(shù)后面的竅門，不妨看看每一數(shù)位的位置號（用二進(jìn)制表示）。r1位使用的是所有位置號右側(cè)為1開頭的數(shù)位。r2使用的是所有位置號第2位為1的數(shù)位，以此類推。29示例：各示例：各r位值的計(jì)算位值的計(jì)算假設(shè)使用偶校驗(yàn)。30檢錯與糾錯檢錯與糾錯 如果數(shù)據(jù)發(fā)送后，接收端收到的數(shù)據(jù)發(fā)送后，接收端收到的海明碼為: : 10010100101， 請問接收是否正確？如不正確，如何糾錯？請問接收是否正確？如不正確，如何糾錯？31假設(shè)上述數(shù)據(jù)發(fā)送后，接收端收到的:10010100101（第7位差錯）。 此時接收端取出接收結(jié)果，并使用與發(fā)送端相同的方法計(jì)算出一組新的奇偶校驗(yàn)碼。然后將這些奇偶校驗(yàn)碼按r的順序（

15、r8,r4,r2,r1）組成一個二進(jìn)制數(shù)。本例中，組成的二進(jìn)制數(shù)是0111（十進(jìn)制數(shù)7），這就是準(zhǔn)確的差錯位置。一旦找出差錯位，接收端即可將該位的值反轉(zhuǎn)，以糾正差錯。檢錯與糾錯132海明碼q基本思想： 在數(shù)據(jù)中加入足夠多的冗余位(滿足2r=m+r+1)，將這些冗余位分別放置在2的冪的位置上，每個冗余位都是一組比特的奇偶校驗(yàn)位。33海明碼例如所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為 1011010，構(gòu)成海明碼的過程如下:(1)對于7位的數(shù)據(jù)，24 7+4+1，即取r=4個冗余位。海明碼共11位。 (2)將這4個比特，分別放置在第1，2，4，8位上，記為 r1，r2，r4，r8。 (3) r1為位置的二進(jìn)制表示的最低位是1

16、的各位的校驗(yàn)，r2為位置的二進(jìn)制表示的次低位是1的各位的校驗(yàn)，r4 、r8依此類推。即：r1為第1，3，5，7，9，11位的偶校驗(yàn)。r2為第2，3，6，7，10，11位的偶校驗(yàn)。r4為第4，5，6，7位的偶校驗(yàn)。r8為第8，9，10，11位的偶校驗(yàn)。即：34海明碼q數(shù)據(jù)： 1 0 1 1 0 1 0 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 q位置: 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 q海明碼：1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 d7 d6 d5 r8 d4 d3 d2 r4 d1 r2 r1 35第三節(jié)第三節(jié) 流量控制流量控制n6.6.1 非受限協(xié)議非受限協(xié)議n6.6.

17、2 停停等協(xié)議等協(xié)議n6.6.3 滑動窗口協(xié)議滑動窗口協(xié)議366.6.1 非受限協(xié)議非受限協(xié)議n非受限協(xié)議是最簡單的流量控制協(xié)議，其基本思路基本思路是：發(fā)送方只要有信息要發(fā)送，就可以不受限制地發(fā)送數(shù)據(jù)幀；并假定接收方有足夠大的緩存區(qū)，可以緩存發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，或假定接收方的處理速度足夠快，快到可以完全來得及處理發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)。n非受限協(xié)議不檢測幀是否損壞、丟失，不控制發(fā)送數(shù)量；即沒有任何限制。這種協(xié)議適用于高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)傳輸信道，幾乎沒有錯誤發(fā)生的情況；或者傳輸信息不重要，即使發(fā)生個別信息的丟失也沒有太大影響階情況。就如同我們生活中郵寄平信，一般都是不重要的內(nèi)容，并且信任郵局能夠安全將信送達(dá)

18、。376.6.2停停等協(xié)議等協(xié)議n停等協(xié)議的基本思想基本思想是：發(fā)送方每發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀，都要等待接收方的確認(rèn)幀到來后，再發(fā)送下一幀：接收方每接收到一個數(shù)據(jù)幀后，都要向發(fā)送方發(fā)送一個正確接收到數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)幀。n停等協(xié)議的控制過程簡單，每次發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀，要求節(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)??；但停等協(xié)議也存在以下問題：存在以下問題： (1)如果發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)幀丟失，接收方接收不到數(shù)據(jù)幀，也就不會返回確認(rèn)幀，則造成發(fā)送方永久等待。 (2)如果接收方的確認(rèn)幀丟失，同樣會造成發(fā)送方的永久等待。 (3)如果確認(rèn)幀在傳輸過程出現(xiàn)錯誤，會引起發(fā)送方的錯誤判斷，造成協(xié)議失效。386.6.3 滑動窗口協(xié)議滑動窗口協(xié)議n滑動窗口

19、協(xié)議可以做到雙向通信，此外，還可以通過“捎帶確認(rèn)”不用單獨(dú)發(fā)送確認(rèn)幀。n所謂“捎帶確認(rèn)捎帶確認(rèn)”是將確認(rèn)信息附加在要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中一起發(fā)送?！吧訋Т_認(rèn)”也稱為“捎帶技術(shù)”。391滑動窗口協(xié)議的規(guī)定 n(1)每一個發(fā)送的幀都包含一個序列號，范圍從0到某個最大值；最大值一般取2n-1，則序列號可以用N位(二進(jìn)制)表示；停等滑動窗口協(xié)議的最大值取N=1，則序列號為0和1，其他滑動窗口協(xié)議的最大值不受限制。n (2)滑動窗口協(xié)議中，有一個發(fā)送窗口，其中放置允許發(fā)送的幀；一個接收窗口，對應(yīng)于允許接收的幀。發(fā)送窗口與接收窗口的最大值可以不同。發(fā)送窗口中的序列號表示的是已經(jīng)發(fā)送等待確認(rèn)的幀的序列號；接收窗口

20、中的序列號是準(zhǔn)備接收的幀的序列號，凡是到來的數(shù)據(jù)幀的序列號落在接收窗口內(nèi)的都予以接收，序列號不在接收窗口內(nèi)的拒絕接收。n (3)發(fā)送窗口隨著發(fā)送幀的被確認(rèn)，從緩沖區(qū)刪除而向前滑動：接收窗口隨著接收幀上交給網(wǎng)絡(luò)層而向前滑動。n (4)在發(fā)送方為發(fā)送的幀設(shè)置定時器，如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到確認(rèn)幀，則認(rèn)為超時。這時發(fā)送方就要重傳已經(jīng)超時的幀。402一位滑動窗口協(xié)議416.退后N幀協(xié)議42 4選擇重傳協(xié)議43第四節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程示例n6.4.1 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的分類數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的分類n6.4.2 面向字符型協(xié)議實(shí)例面向字符型協(xié)議實(shí)例BSCn6.4.3 面向比特型數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議實(shí)例面向比特型數(shù)據(jù)鏈路協(xié)

21、議實(shí)例HDLCn6.4.4 Internet數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 446.4.1 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的分類數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的分類數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議點(diǎn)-點(diǎn)線路廣播線路面向字符型面向比特型邏輯鏈路子層邏輯鏈路子層IBM BSCISO BMIBM SDLCANSI ADLCISO HDLCIEEE 802.2IEEE 802.3IEEE 802.4IEEE 802.5類型子層456.4.2 面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例：面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例：BSCn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n ASIIC碼：碼： 格式字符：格式字符

22、：SOH（start of heading） STX（start of text） ETB（end of transmission block） ETX（end of text） 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）46面向字符型面向字符型BSC協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文格式協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文格式SYNSYNSOH報(bào)頭STX正文ETB/ETXBCC報(bào)文開始同步字符用戶定義報(bào)頭結(jié)束分組結(jié)束報(bào)文結(jié)束

23、校驗(yàn)字段正文字段47建立、維護(hù)建立、維護(hù)與釋放數(shù)據(jù)與釋放數(shù)據(jù)鏈路流程圖鏈路流程圖發(fā)送ENQ接收ACKACK?發(fā)送數(shù)據(jù)接收應(yīng)答ACK/NAK結(jié)束?重發(fā)發(fā)送EOT準(zhǔn)備數(shù)據(jù)放送ENQ發(fā)送ACK接收數(shù)據(jù),EOT發(fā)送ACK發(fā)送NAKENQ?EOT?BCC正確?結(jié)束結(jié)束YYYYNNNNNYACKNAK486.4.3 面向比特型數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議實(shí)例面向比特型數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議實(shí)例HDLC面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的缺點(diǎn)面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的缺點(diǎn)：n報(bào)文格式不一樣；報(bào)文格式不一樣；n傳輸透明性不好；傳輸透明性不好；n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(jì)目標(biāo)面向比特型協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)：

24、n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；n數(shù)據(jù)幀與控制數(shù)據(jù)幀與控制 幀格式相同；幀格式相同；n傳輸透明性好；傳輸透明性好；n連續(xù)發(fā)送，傳輸效率高。連續(xù)發(fā)送，傳輸效率高。492 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n非平衡配置非平衡配置n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n主站：控制數(shù)據(jù)鏈路的工作過程。主站發(fā)出命令主站：控制數(shù)據(jù)鏈路的工作過程。主站發(fā)出命令 n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(diǎn)非平衡配置中的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n點(diǎn)點(diǎn)- -點(diǎn)方式點(diǎn)方式n多點(diǎn)方式多點(diǎn)方

25、式50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51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）n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；n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)行探詢（poll），從站響應(yīng)），從站響應(yīng)后才可以向主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀。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）n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；n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

26、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)；n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。功能。52平衡配置方式平衡配置方式 n鏈路兩端的兩個站都是復(fù)合站（鏈路兩端的兩個站都是復(fù)合站（combined station）；）；n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；n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)；n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）；）；n異步平衡模式的每個復(fù)合站都可以平等地發(fā)

27、起數(shù)據(jù)傳輸，而不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)合站的許可。需要得到對方復(fù)合站的許可。53數(shù)據(jù)鏈路的平衡配置方式數(shù)據(jù)鏈路的平衡配置方式543 HDLC的幀結(jié)構(gòu) nF（flag） ：固定格式固定格式 01111110 作用作用 幀同步幀同步 傳輸數(shù)據(jù)的透明性（傳輸數(shù)據(jù)的透明性（零零比特插入與刪除）比特插入與刪除） nA（address） ：地址地址nC（control） ：幀的類型、幀的編號、命令與控制信息幀的類型、幀的編號、命令與控制信息nI（information） ：網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)，Nmax = 256BnCRC（checksum） ：校驗(yàn)校驗(yàn)A

28、、C、I字段的數(shù)據(jù)字段的數(shù)據(jù) G(X)= X16+X12+X5+1標(biāo)志字段F(8位)地址字段A(8/16位)控制字段C(8/16位)信息字段I(長度可變)幀校驗(yàn)字段FCS(16/32位)標(biāo)志字段F(8位)55零比特插入/刪除工作過程56幀類型及控制字段的意義標(biāo)志字段F（8 位 ）地址字段A（8 /16位 ）控制字段C（8 位 ）信息字段I(長度可變)幀校驗(yàn)字段F C S（1 6/32位 ）標(biāo)志字段F(8位)0N(S)P/FN(R)1 0監(jiān)控P/FN(R)1 1未分配P/F未分配信息幀( I ) ：信息幀( I ) ：監(jiān)控幀( S ) ：監(jiān)控幀( S ) ：無編號幀無編號幀(U)：(U)：b0b

29、4b7b1b2b3b5b657幀類型nI幀幀 ： N（S） 發(fā)送幀的順序號發(fā)送幀的順序號 N（R） 接收幀的順序號接收幀的順序號 P/F= Poll / Final， P=1 詢問，詢問，F(xiàn)=1 響應(yīng)響應(yīng) P與與F成對出現(xiàn)成對出現(xiàn)nS幀幀 ：監(jiān)控功能位監(jiān)控功能位 S = 00，RR（receive ready） S = 01，RNR（receive not ready） S = 10，RJE（reject） S = 11，SREJ（select reject）nU幀幀 ：用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能58U幀的格式與鏈路控制功能MP/FM1 1A01111110FCS0111

30、1110110000000111100000100011010001UACMADSARMSNRMSABMDISC命令響應(yīng)置異步響應(yīng)置正常響應(yīng)置異步平衡響應(yīng)拆鏈無編號確認(rèn)命令拒絕建立主從的點(diǎn)-點(diǎn)結(jié)構(gòu)建立主從的多點(diǎn)結(jié)構(gòu)建立復(fù)合站的平衡結(jié)構(gòu)結(jié)束已建立的數(shù)據(jù)鏈路從站響應(yīng)主站的命令從站報(bào)告幀傳輸異常594 數(shù)據(jù)鏈路層的工作過程n簡化的信息幀結(jié)構(gòu)的表示方法簡化的信息幀結(jié)構(gòu)的表示方法n一個信息幀的表示一個信息幀的表示 IN(S)N(R)P/FData高層數(shù)據(jù)探詢/終止位接收幀序號發(fā)送幀序號I幀標(biāo)志I， N(S)=3， N(R)=4， P=160n無編號幀的表示方法無編號幀的表示方法 nSNRM幀與幀與UA幀

31、結(jié)構(gòu)的表示方法幀結(jié)構(gòu)的表示方法 U ， SNRM ， P=1U ， UA ， F=1置異步響應(yīng)模式：置異步響應(yīng)模式：無編號確認(rèn)：無編號確認(rèn)：01111110A11001001FCS0111111001111110A11001110FCS01111110置異步響應(yīng)模式：置異步響應(yīng)模式：無編號確認(rèn)：無編號確認(rèn)：61正常響應(yīng)正常響應(yīng)模式數(shù)據(jù)模式數(shù)據(jù)鏈路工作鏈路工作62討論：數(shù)據(jù)鏈路層與物理層的關(guān)系634. Internet中主要的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議nSLIP （Serial Line IP） 串行線路的串行線路的Internet數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議nPPP （ Point-to-Point Pr

32、otocol） 點(diǎn)點(diǎn)-點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)協(xié)議nSLIP與與PPP用于串行通信的撥號線路上，是目前家庭計(jì)算機(jī)用于串行通信的撥號線路上，是目前家庭計(jì)算機(jī)或公司用戶通過或公司用戶通過ISP接到接到Internet主要的協(xié)議。主要的協(xié)議。 64SLIP協(xié)議nSLIP出現(xiàn)于出現(xiàn)于20世紀(jì)世紀(jì)80年代初，最早是在年代初，最早是在BSD UNIX 4.2版操作版操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的;nSLIP協(xié)議支持協(xié)議支持TCP/IP協(xié)議協(xié)議;n對數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行了簡單的封裝，然后來用對數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行了簡單的封裝，然后來用RS-232接口串行線路接口串行線路進(jìn)行傳輸進(jìn)行傳輸;nSLIP通常也用來將遠(yuǎn)程終端連接到通常也用來將遠(yuǎn)程終端連

33、接到UNIX主機(jī)，也可通過租用主機(jī)，也可通過租用或撥號串行線路進(jìn)行主機(jī)到路由器，以及路由器到路由器的通或撥號串行線路進(jìn)行主機(jī)到路由器，以及路由器到路由器的通信。信。65典型的SLIP接入方式nInternet的家庭或小型公司用戶通過調(diào)制解調(diào)器、電話網(wǎng)絡(luò)連接的家庭或小型公司用戶通過調(diào)制解調(diào)器、電話網(wǎng)絡(luò)連接到到ISP的調(diào)制解調(diào)器；的調(diào)制解調(diào)器；nISP的調(diào)制解調(diào)器再通過它的路由器接入的調(diào)制解調(diào)器再通過它的路由器接入Internet；nSLIP系統(tǒng)一般可以發(fā)送和接收系統(tǒng)一般可以發(fā)送和接收1006B的的IP數(shù)據(jù)報(bào)。數(shù)據(jù)報(bào)。66SLIP協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)nRFC 1055文件對文件對SLIP幀格式進(jìn)行了討論幀

34、格式進(jìn)行了討論;nSLIP幀頭與幀尾的幀頭與幀尾的“CO”，是協(xié)議使用的惟一的一個控制字，是協(xié)議使用的惟一的一個控制字符符;nCO的二進(jìn)制編碼比特序列是的二進(jìn)制編碼比特序列是1000011 0000000;nCO的使用將影響的使用將影響SLIP幀數(shù)據(jù)的透明性幀數(shù)據(jù)的透明性; IP數(shù)據(jù)包EndEndIP數(shù)據(jù)包C0C0C0在數(shù)據(jù)傳送中以“DB”“DC”表示DB在數(shù)據(jù)傳送中以“DB”“DD”表示67 SLIP協(xié)議的缺點(diǎn)n使用使用SLIP協(xié)議時，通信的雙方都必須知道對方的協(xié)議時，通信的雙方都必須知道對方的IP地址，因地址，因?yàn)闉镾LIP協(xié)議沒有為它們提供相互交換地址信息的方法；協(xié)議沒有為它們提供相互交換地址信息的方法；n沒有設(shè)置協(xié)議類型字段，不具備同時處理多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的能沒有設(shè)置協(xié)議類型字段，不具備同時處理多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的能力；力；n沒有校驗(yàn)和字段，差錯控制功能由高層的協(xié)議承擔(dān)；沒有校驗(yàn)和字段，差錯控制功能由高層的協(xié)議承擔(dān)；nSLIP協(xié)議并不是協(xié)議并不是Internet的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，因此不同版本的之間就的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，因此不同版本的之間就會存在著差別，使得互連變得困難。會存在著差別，使得互連變得困難。68CSLIP協(xié)議n