華科控制系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)資料

1、第三章 數(shù)據(jù)鏈路層第三章 數(shù)據(jù)鏈路層1 數(shù)據(jù)鏈路是什么？物理層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈路之間的bit流傳輸，按bit流進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸存在什么問題？2 如何保證數(shù)據(jù)鏈路的可靠？3 我們以后自己設(shè)計(jì)一個數(shù)據(jù)鏈路層，有沒有值得借鑒的案例呢?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)e.g鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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)的流動鏈路層: 工作環(huán)境鏈路層: 工作環(huán)境局域網(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)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)

2、層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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鏈路層: 工作環(huán)境n兩個 物理上連接的 設(shè)備:n主機(jī)-路由器, 路由器-路由器, 主機(jī)-主機(jī)n數(shù)據(jù)單元: frame（幀）applicationtransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysicalMMMMHtHtHnHtHnHlMHtHnHlframe物理鏈路數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議接口卡鏈路層的服務(wù)n成幀 : n將分組封裝入幀, 加上幀頭, 幀尾n物理地址 放在幀首用來確定信源、信宿 n不同于IP地址喔!n鏈路訪問:n媒體訪問

3、控制協(xié)議定義了幀在鏈路上傳輸?shù)囊?guī)則n如果是共享介質(zhì)，則需實(shí)現(xiàn)信道的訪問n點(diǎn)對點(diǎn)介質(zhì)則協(xié)議很簡單n在兩臺物理上連接的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)可靠傳遞: n可靠傳遞是什么概念，回顧一下學(xué)過的知識!鏈路層的服務(wù) (續(xù))n錯誤檢測: n信號衰減和噪聲會導(dǎo)致出錯. n接收端檢測到錯誤時: n給發(fā)送端信號要求重發(fā)或丟棄出錯幀 n錯誤校正: n接受端檢測某位錯并加以校正 而無需要求發(fā)送端重發(fā)n流量控制: n保持收發(fā)雙方的同步鏈路層: 實(shí)現(xiàn)n通過 “adapter（網(wǎng)卡或適配器）” 實(shí)現(xiàn)ne.g., PCMCIA 卡, 以太網(wǎng)卡 n一般適配器都含有: RAM, DSP 芯片, 主機(jī)的總線接口, 和鏈路接口applicat

4、iontransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysicalMMMMHtHtHnHtHnHlMHtHnHlframephys. linkdata linkprotocoladapter card問題1：1 數(shù)據(jù)鏈路是什么？物理層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈路之間的bit流傳輸，按bit流進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸存在什么問題？幀如何定界？-如何成幀n封裝成幀(framing)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，然后就構(gòu)成了一個幀。確定幀的界限。n首部和尾部的一個重要作用就是進(jìn)行幀定界。 幀結(jié)束幀首部IP 數(shù)據(jù)報(bào)幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部 MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長開始發(fā)送幀開始3.1 數(shù)據(jù)鏈

5、路層基本概念3.1 數(shù)據(jù)鏈路層基本概念n成幀的四種方法n字符計(jì)數(shù)法n幀不定長，幀頭中用一個字符來表示幀內(nèi)的字符數(shù)n缺點(diǎn)：計(jì)數(shù)字段一旦出錯，將無法再同步3.1 數(shù)據(jù)鏈路層基本概念n成幀的四種方法n帶填充字符的首尾界符法n以特定的字符序列為控制字段（起始字符 DLE STX，結(jié)束字符DLE ETX）n缺點(diǎn)：依賴于字符集（8位字符和ASCII字符），不通用，也無法擴(kuò)展3.1 數(shù)據(jù)鏈路層基本概念n形成幀的四種方法n帶位填充的首尾標(biāo)記定界法n幀的起始和結(jié)束都用一個特殊的位串“01111110”，稱為標(biāo)記（flag）n“0”比特插入刪除技術(shù)n(參動畫)3.1 數(shù)據(jù)鏈路層基本概念n形成幀的四種方法n物理層編

6、碼違例法nIEEE802協(xié)議中：高-低電平對表示“1”，低-高電平對表示“0”。高-高/低-低不表示數(shù)據(jù)，可以用來做定界符。n只適用于在物理媒體的編碼策略中采用了冗余技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)；優(yōu)點(diǎn)：無需填充。n注意n在很多數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議中，使用字符計(jì)數(shù)法和一種其它方法的組合。第三章 數(shù)據(jù)鏈路層1 數(shù)據(jù)鏈路是什么？物理層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈路之間的bit流傳輸，按bit流進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸存在什么問題？2 如何保證數(shù)據(jù)鏈路的可靠？問題2：如何保證數(shù)據(jù)鏈路的可靠？n幀如何出錯我們怎么能知道？n若出錯了怎么辦?n如何控制數(shù)據(jù)鏈路中幀的傳輸速率和效率？錯誤檢測：錯誤檢測：EDC= 錯誤檢測校正（Error Detection an

7、d Correction (冗余數(shù)據(jù))）位 錯誤檢測不可能達(dá)到 100% 可靠! 協(xié)議算法可能會忽略了某些錯誤, 但比例極小 較大的 EDC 字段可以產(chǎn)生較好的檢錯和糾錯效果3.2 差錯控制加了它就可能加了它就可能知道？知道？3.2.1 差錯控制的基本概念n目的n確保幀可靠且按照正確的順序傳送到接收方n能夠達(dá)到校驗(yàn)或改正下一層數(shù)據(jù)差錯n編碼技術(shù)n糾錯編碼n能夠校正檢測到的錯誤，開銷大，不適合用于網(wǎng)絡(luò)通信n檢錯編碼：檢測收到幀的差錯，處理方法：n提示上層處理或者不處理n要求重傳錯誤幀3.2.1 差錯控制的基本概念n差錯出現(xiàn)的特點(diǎn)n隨機(jī)，連續(xù)突發(fā)n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中處理差錯的兩種基本策略n使用糾錯碼（海

8、明碼）n發(fā)送方在每個數(shù)據(jù)塊中加入足夠的冗余信息，使得接收方能夠判斷接收到的數(shù)據(jù)是否有錯，并能糾正錯誤。n使用檢錯碼（奇偶校驗(yàn)、CRC）n發(fā)送方在每個數(shù)據(jù)塊中加入必要的冗余信息，使得接收方能夠判斷接收到的數(shù)據(jù)是否有錯，但不能判斷哪里有錯。3.2.1 差錯控制的基本概念n奇偶校驗(yàn)n在傳送數(shù)據(jù)的各位之外，再傳送1位奇/偶校驗(yàn)位。n奇校驗(yàn)n所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個數(shù)為奇數(shù)。n偶校驗(yàn)n所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個數(shù)為偶數(shù)。奇偶校驗(yàn)單比特校驗(yàn):檢測一位錯誤檢測一位錯誤兩維單比特校驗(yàn):檢測和校正單比特錯誤檢測和校正單比特錯誤003.2.2 海明糾錯碼n

9、海明糾錯碼的格式海明糾錯碼的格式n碼字的編號從左到右，最左邊是第一位，其中2的的冪數(shù)位是檢驗(yàn)位，其余是冪數(shù)位是檢驗(yàn)位，其余是k個數(shù)據(jù)位個數(shù)據(jù)位(信息元)。n海明糾錯碼格式如下： 20 21 22 23 24 p1 p2 * p3 * * * p4* * * * * * * p5 *-信息元 P-校驗(yàn)位3.2.2 海明糾錯碼n海明碼的編碼與譯碼的方法n用矩陣乘法求檢驗(yàn)位，并且找出錯誤位用矩陣乘法求檢驗(yàn)位，并且找出錯誤位。設(shè)編碼長度為 n = 2r 1，其中r為校驗(yàn)碼的位數(shù)。n數(shù)據(jù)位長度 k = n r。n校驗(yàn)位插入到編碼序列的2j-1 (j=1,2,.,r)的位置上；由r(樣本)建立一個(2r

10、-1)行 * r列的矩陣。 3.2.2 海明糾錯碼n將編碼字寫成串形式的一維向量11121112122212121121(p1 p2 * p3 * * * p4* * . )rrrrrrKKKrKrb bbbb bbbl lllMb bbb其中，l1 =l2 =lr =1或0(l=0為偶校驗(yàn)，l=1為奇校驗(yàn))； bij = 1 或 0 3.2.2 海明糾錯碼n例: 按下列步驟將數(shù)據(jù)(信息)1100進(jìn)行編碼，設(shè)校驗(yàn)位為r=3。 解: (1)編碼長度 n = 2r 1 = 7 數(shù)據(jù)位 k = n r = 4 校驗(yàn)位 r = 3 3.2.2 海明糾錯碼 (2)編碼過程0 0 10 1 00 1 1(

11、 p 1 p 2 1 p 3 1 0 0 )1 0 00 0 01 0 11 1 01 1 1由矩陣乘法得，p1 = 0 ,p2 = 1, p3 = 1 解得海明碼為 01111003.2.3 循環(huán)冗余碼(CRC)n循環(huán)冗余碼（CRC）n基本思想n收發(fā)雙方約定一個生成多項(xiàng)式生成多項(xiàng)式G(x)（其最高階和最低階系數(shù)必須為1），發(fā)送方在幀的末尾加上校驗(yàn)序列，使帶校驗(yàn)序列的幀的多項(xiàng)式能被G(x)整除；接收方收到后，用G(x)除多項(xiàng)式，若有余數(shù)，則傳輸有錯。n多項(xiàng)式碼n將位串看成系數(shù)為0或1的多項(xiàng)式如：110001，表示成多項(xiàng)式 x5+x4+13.2.3 循環(huán)冗余碼(CRC)n循環(huán)冗余碼（CRC）nC

12、RC的計(jì)算算法n在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)幀檢驗(yàn)序列序列 FCS (Frame Check Sequence)。n循環(huán)冗余檢驗(yàn)循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 和幀檢驗(yàn)序列和幀檢驗(yàn)序列 FCS并不等同并不等同。nCRC 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。nFCS 可以用 CRC 這種方法得出，但 CRC 并非用來獲得 FCS 的唯一方法。 3.2.3 循環(huán)冗余碼(CRC)3.2.3 循環(huán)冗余碼(CRC)n循環(huán)冗余碼（CRC）n常用的CRC生成多項(xiàng)式nCRC-12=x12+x11+x3+x2+x+1nCRC-16=x16+x15+x2+1nCRC-CCITT=x16+x12

13、+x5+1n差錯控制n差錯控制編碼n檢錯碼和糾錯碼n差錯控制技術(shù)n差錯控制的基本方法：接收方進(jìn)行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。n流量控制n自動請求重傳Automatic Repeat Request （ARQ）n停等 ARQnGo-back-N ARQn滑動窗口協(xié)議 3.3差錯控制和流量控制3.3.1 停止等待協(xié)議的原理n原理n發(fā)送方發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，必須等待接收方的確認(rèn)幀返回，確認(rèn)數(shù)據(jù)被正確接收后才能繼續(xù)發(fā)送下一幀。3.3.1 停止等待協(xié)議的原理n過程從主機(jī)取數(shù)據(jù)上交主機(jī)DATA1DATA2結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) A結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) BACKACK3.3.2 單工肯定應(yīng)答/重傳停等協(xié)議n單工肯定應(yīng)答

14、/重傳停等協(xié)議的提出n通信信道總是存在誤碼率，傳輸過程中難免要出錯，造成發(fā)送幀或應(yīng)答幀出錯或丟失。frame iACK iframe i+1ACK i+1frame i+2frame i+2ACK i+2frame i+3ACK i+3frame i+3ACK i+3發(fā)送方接收方超時超時幀丟失 重發(fā)ACK丟失 重發(fā)，丟棄重復(fù)幀超時frame i+1丟棄重復(fù)幀3.3.2 單工肯定應(yīng)答/重傳停等協(xié)議n問題1：發(fā)送幀出錯或丟失怎么辦？n設(shè)置計(jì)時器，利用超時中斷防止因幀丟失所造成的死鎖。n問題2：應(yīng)答幀出錯或丟失怎么辦？n設(shè)置幀序號，利用序號檢查是新幀還是重復(fù)幀。n問題3：幀序號字段需占用多少位？n根

15、據(jù)停等協(xié)議的定義，表示幀發(fā)送序號的字段只需占用一位，因?yàn)橹恍铏z查前后兩幀的順序是否相同，而不注重各幀的順序號本身的值是多少。3.3.2 單工肯定應(yīng)答/重傳停等協(xié)議n例：發(fā)送幀本身序號為 0 1 2 3 4 5 6 7 停等協(xié)議幀序號為 0 1 0 1 0 1 0 1 同理，幀確認(rèn)序號也只需占用一位。n為便于判斷序號的正確性，通常定義幀確認(rèn)序號(ACK)為期望發(fā)送方下次發(fā)送的幀序號(SEQ)，表達(dá)式為：ACK=SEQ+1(mod 2)3.3.2 單工肯定應(yīng)答/重傳停等協(xié)議n過程n發(fā)送方將當(dāng)前信息幀作為待確認(rèn)幀保存在緩沖區(qū)n發(fā)送數(shù)據(jù)的同時起動計(jì)時器n接收方收到數(shù)據(jù)后返回一個確認(rèn)幀n若接收方收到的數(shù)

16、據(jù)有錯，則丟棄n發(fā)送方若在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到確認(rèn)幀，則計(jì)時器清零，重發(fā)緩沖區(qū)內(nèi)的信息幀 3.3.2 單工肯定應(yīng)答/重傳停等協(xié)議發(fā) 送 順 序 浩置 0構(gòu) 造 幀發(fā) 送 幀開 始 計(jì) 時有 中 斷 事 件?幀 正 確 到 達(dá)？從 高 層 取 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 順 序 號 模 2加 1有 中 斷 事 件？幀 正 確 到 達(dá)？接 收 順 序 號獲 取 幀順 序 號 對 嗎？數(shù) 據(jù) 送 高 層接 收 順 序 號 模 2加 1發(fā) 送 應(yīng) 答 幀發(fā) 送 站開 始NYNYNNYYYN開 始接 收 站3.3.3 雙工停等協(xié)議n雙工停等協(xié)議n雙工協(xié)議在通道的每個方向都有發(fā)送幀(數(shù)據(jù)幀)和應(yīng)答幀，n為了區(qū)分它們，需要

17、在幀的控制信息中增加一個幀類型的字段。n“背回背回”(Piggybacking)技術(shù)n如果某站收到對方的數(shù)據(jù)后，在給對方發(fā)送應(yīng)答幀的同時，又有數(shù)據(jù)幀要發(fā)往對方，則不必單獨(dú)發(fā)送應(yīng)答幀，可以在數(shù)據(jù)幀中增加一個接受順序號字段(ACK字段)以存放應(yīng)答信息，于是對方在收到數(shù)據(jù)幀的同時也得到了應(yīng)答。3.3.3 雙工停等協(xié)議n背回應(yīng)答的優(yōu)點(diǎn)：n減少了幀的發(fā)送數(shù)目n能有效地利用通道，且接收站的“幀正確到達(dá)”中斷次數(shù)和接收站的輸入緩沖區(qū)均可以減少。n但是背回應(yīng)答增加了協(xié)議的復(fù)雜性。3.3.3 雙工停等協(xié)議n在雙工停等協(xié)議中：n去掉了高層始終有信息發(fā)送的假定，使協(xié)議接近數(shù)據(jù)通信的實(shí)際情況。n但規(guī)定發(fā)送一幀后要等到

18、應(yīng)答后才能發(fā)送下一個新幀(所謂停等協(xié)議)。n高層并非始終有信息發(fā)送，應(yīng)答幀何時發(fā)送？n解決辦法：設(shè)置ACK計(jì)時器發(fā)送順序號置0，接收順序號置0，標(biāo)記緩沖器空有事件？高層數(shù)據(jù)送緩沖器標(biāo)記緩沖器滿構(gòu)造幀f.kind:=dataf.seq:=發(fā)送順序號f.ack:=接收順序號f.data:=緩沖內(nèi)容發(fā)送新幀改變發(fā)送順序號啟動發(fā)送計(jì)時器BA獲取幀f.kind=dataf.seq=接受順序號數(shù)據(jù)部分送高層改變接受順序號啟動ACK計(jì)時器發(fā)ACK幀B發(fā)送重復(fù)幀(其中ACK值可能不同)停止ACK計(jì)時BAf.ack=發(fā)送順序號停止發(fā)送計(jì)時標(biāo)記緩沖器空通知高層緩沖器空AA有中斷事件通知高層緩沖器滿ANNNNYYY

19、Y校驗(yàn)和錯幀正確到達(dá)ACK超時發(fā)送超時3.4 連續(xù)ARQ協(xié)議n連續(xù)ARQ又稱為Go-Back-N ARQn當(dāng)出現(xiàn)差錯必須重傳時，要向回走N個幀，然后開始重傳。n原理n發(fā)送端連續(xù)發(fā)送至發(fā)送緩沖區(qū)窗口滿n接收緩沖區(qū)窗口大小為1幀，對丟棄幀不確認(rèn)n發(fā)送方設(shè)置超時，若超時回退若干幀到未被確認(rèn)幀開始重傳n接收方從出錯幀起丟棄所有后繼幀3.4 連續(xù)ARQ協(xié)議n特點(diǎn)n發(fā)送方需要較大的緩沖區(qū)，以便重傳n減少了等待時間，提高了吞吐量n發(fā)送幀和接受幀都要進(jìn)行編號n適于信道出錯率較少的情況n問題n信道誤碼率高時，對損壞幀和非損壞幀的重傳非常多，反而降低效率3.4 連續(xù)ARQ協(xié)議n注意的問題n接收端按序接收。例如：2

20、號幀出錯但收到正確的3號幀仍然丟棄3號幀從2號幀開始重傳nACK1表示確認(rèn)0號幀DATA0，期望下次收到1號幀，依次類推n思考n實(shí)際的連續(xù)ARQ利用一個計(jì)時器實(shí)現(xiàn)N個獨(dú)立超時計(jì)數(shù)器的功能，思考這如何實(shí)現(xiàn)？3.5 滑動窗口協(xié)議n采用窗口的原因n應(yīng)對以發(fā)送出去但尚未被確認(rèn)的幀的數(shù)目加以限制。n要重復(fù)循環(huán)使用幀的序號，避免無止境的幀序號的增大。n發(fā)送窗口n在發(fā)送端。用來對發(fā)送方進(jìn)行流量控制。n發(fā)送窗口的大小：能夠存放的待確認(rèn)幀的最大數(shù)目。n接收窗口n在接收端。用來指示接收方允許接收的幀的序號。3.5 滑動窗口協(xié)議n滑動窗口實(shí)例：發(fā)送窗口=2；接收窗口=1 n初態(tài)：發(fā)送端無數(shù)據(jù)發(fā)出，接受端0號窗口打開

21、準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)n發(fā)送端發(fā)出0號幀，0號窗口被占用；此時接收端尚未收到數(shù)據(jù)n發(fā)送端發(fā)出1號幀，1號窗口被占用；此時接收端尚未收到數(shù)據(jù)。發(fā)送方停止發(fā)送數(shù)據(jù)。n接收端0號幀收到，關(guān)閉其0號窗口，打開1號窗口等待接受n發(fā)送方收到接收端發(fā)來的確認(rèn)后，關(guān)閉0號窗口n發(fā)送方發(fā)送2號幀，占用2號窗口，然后暫停發(fā)送n依次類推循環(huán)，達(dá)到了限止發(fā)送幀的數(shù)目，又避免了幀序號重復(fù)時的歧義。3.5 滑動窗口協(xié)議n滑動窗口實(shí)例：發(fā)送窗口=2；接收窗口=13.5 滑動窗口協(xié)議n各種協(xié)議規(guī)定的緩沖窗口大小n停止等待：發(fā)送窗口=1，接收窗口=1nGo Back n：發(fā)送窗口1，接收窗口=1n滑動窗口：發(fā)送窗口1，接收窗口1 3.6

22、鏈路和協(xié)議有三種類型的 “鏈路”:n點(diǎn)對點(diǎn) ( e.g. PPP, SLIP)n廣播式 (共享線路或介質(zhì); e.g, 傳統(tǒng)以太網(wǎng), 無線網(wǎng), etc.)n交換式 (e.g., 交換式以太網(wǎng), ATM etc)3.6.1點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議DLCn一方發(fā),一方收,一條鏈路:比廣播信道簡單的多n無需介質(zhì)訪問控制n不必進(jìn)行MAC尋址ne.g., 撥號鏈路, ISDN 線路等n常見的點(diǎn)對點(diǎn)DLC協(xié)議:nSLIP (Serial Line Internet Protocol)nPPP (point-to-point 協(xié)議)nSDLC: Synchronous Data Link Control (SNA

23、的面向比特的數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程)nHDLC: High level data link control (高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程)3.6.2多點(diǎn)訪問協(xié)議n一條共享的通信信道 n兩個或多個結(jié)點(diǎn)可同時發(fā)送信號: 相互干擾 n在某一時刻只有一個結(jié)點(diǎn)可以成功地發(fā)送信號 n多點(diǎn)訪問協(xié)議多點(diǎn)訪問協(xié)議:n分布式的算法來決定如何共享信道, 決定工作站何時可以發(fā)送n注意：有關(guān)共享通道的通信（協(xié)商）也必須在該通道自身上解決! n我們希望多點(diǎn)訪問協(xié)議能夠解決什么問題: n同步還是異步 n了解其他站點(diǎn)的信息 n健壯性 (e.g.如何對待信道錯誤) n性能n點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)層案例n高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLCnPPP(Point

24、-to-Point Protocol)協(xié)議。3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n基本原則n面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(規(guī)程）n采用位填充法保證數(shù)據(jù)的透明傳輸nHDLC的組成n幀結(jié)構(gòu)n規(guī)程元素n規(guī)程類型n使用HDLC的語法可以定義多種具有不同操作特點(diǎn)的鏈路層協(xié)議。3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程nHDLC涉及三種類型的站：n主站（Primary Station）n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)的初始、流控、差錯恢復(fù)等）；n從站（Secondary Station）n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；n復(fù)合站（Combined Station）

25、n同時具有主、從站功能，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。3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程nHDLC鏈路基本配置類型n非平衡配置：點(diǎn)對點(diǎn)工作；多點(diǎn)工作n由一個主站控制整個鏈路的工作。主站發(fā)出的幀叫做命令。受控各站叫做次站或從站。從站發(fā)出的叫做響應(yīng)。多點(diǎn)工作時主站與每個從站都有分開的邏輯鏈路。n平衡配置：點(diǎn)對點(diǎn)工作n鏈路上都是復(fù)合站，平等發(fā)送數(shù)據(jù)，不需要對方的允許。3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n原理圖命令命令(B)響應(yīng)響應(yīng)(B)主站主站A從站從站B非平衡配置：點(diǎn)非平衡配置：點(diǎn)-點(diǎn)點(diǎn)命令命令(B/C/D)響應(yīng)響應(yīng)(B)響應(yīng)響應(yīng)(C)響應(yīng)響應(yīng)(D)主站主站A從站從站B從站從站C從站從

26、站D非平衡配置：點(diǎn)非平衡配置：點(diǎn)-多點(diǎn)多點(diǎn)命令命令(B)命令命令(A)響應(yīng)響應(yīng)(B)響應(yīng)響應(yīng)(A)復(fù)合站復(fù)合站A復(fù)合站復(fù)合站B平衡配置平衡配置3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n幀的一般結(jié)構(gòu)3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n標(biāo)志字段n以0111 1110作為起止的幀邊界標(biāo)記n零比特填充法n原因n避免數(shù)據(jù)信息字段與標(biāo)志字段F相同，引起幀邊界錯誤，達(dá)到透明傳輸。n采用方法n發(fā)送端：n利用硬件掃描數(shù)據(jù)信息字段，遇到5個1即添加一個0n接受端：n硬件掃描到連續(xù)5個1，因?yàn)榘l(fā)送端掃描填充過0，緊接的必然是0，去掉這個00 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1

27、 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)了和標(biāo)志字段 F 完全一樣的 8 比特組合發(fā)送端在 5 個連 1 之后填入 0 比特再發(fā)送出去在接收端把 5 個連 1之后的 0 比特刪除會被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段 F 發(fā)送端填入 0 比特接收端刪除填入的 0 比特零比特填充實(shí)例3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n地址字段n非平衡方式寫入從站地址，平衡方式寫入確認(rèn)站地址n全1地址為廣播方式，全0為無效地址，有效地址254個n地址字段可擴(kuò)展3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程nHDLC的三種幀類型n信息幀（Informatio

28、n Frame）n監(jiān)督幀（Supervisory Frame）n無編號幀（Unnumbered Frame）3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n三種HDLC幀的控制字段3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n三種HDLC幀的控制字段n序號（Seq）n當(dāng)前發(fā)送的信息幀的序號。使用滑動窗口技術(shù)，3位序號，發(fā)送窗口大小為4。n捎帶確認(rèn)（Next）n捎帶下一個準(zhǔn)備接受的幀序號，而不是最后一個已收到的幀序號。n探詢/結(jié)束 P/F位（Poll/Final）n命令幀置“P”，響應(yīng)幀置“F”。有些協(xié)議，P/F位用來強(qiáng)迫對方機(jī)器立刻發(fā)監(jiān)督幀；n多終端系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)置“P”，允許終端發(fā)送數(shù)據(jù)；終端發(fā)向計(jì)算機(jī)的幀中，最后一

29、個幀置為“F”，其它置為“P”。3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n三種HDLC幀的控制字段n監(jiān)督幀的類型（Type）只否認(rèn)序號為Next的幀但確認(rèn)Next- 1及其以前各幀SREJ（Selective Reject）選擇拒絕11暫停接收下一幀確認(rèn)Next- 1及其以前各幀RNR（Receive Not Ready）接收未就緒10從Next起的所有幀都被否認(rèn)但確認(rèn)Next-1及其以前的各幀REJ（Reject）拒絕01準(zhǔn)備接收下一幀確認(rèn)序號為Next- 1及以前各幀RR（Receive Ready）接收準(zhǔn)備就緒00功能幀名Type只否認(rèn)序號為Next的幀但確認(rèn)Next- 1及其以前各幀SREJ（

30、Selective Reject）選擇拒絕11暫停接收下一幀確認(rèn)Next- 1及其以前各幀RNR（Receive Not Ready）接收未就緒10從Next起的所有幀都被否認(rèn)但確認(rèn)Next-1及其以前的各幀REJ（Reject）拒絕01準(zhǔn)備接收下一幀確認(rèn)序號為Next- 1及以前各幀RR（Receive Ready）接收準(zhǔn)備就緒00功能幀名Type3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n三種HDLC幀的控制字段n無編號幀n可以用來傳控制信息，也可在不可靠無連接服務(wù)中傳數(shù)據(jù)；n利用3、4、6、7、8共5個bit來表示不同的功能。3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n雖然HDLC設(shè)計(jì)為一個全雙工協(xié)議，但它

31、能用于半雙工方式。在基本型半雙工協(xié)議中，需要分別地確認(rèn)每個信息報(bào)文，但HDLC能給予主站和次站連續(xù)發(fā)送若干信息幀的機(jī)會，然后對一組信息幀確認(rèn)。這種方式，大大地減少了原先需要的線路周轉(zhuǎn)次數(shù)，從而提高了傳輸效率。3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程nHDLC半雙工和基本型半雙工“點(diǎn)-點(diǎn)”傳輸如后頁所示n幾點(diǎn)說明：n類型(TYPE)：對于信息使用I幀，對于S幀則使用RR、REJ、RNR或SREJ。nP/F指明探詢或最后幀是否建立。3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程I,0,0I,1,0I,2,0I,3,0,PRR,4,F主站次站主控站從屬站報(bào)文塊0報(bào)文塊1報(bào)文塊2ACK-0ACK-1ACK-2HDLC半雙工

32、簡單的半雙工3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n如果發(fā)生了差錯，例如信息幀I受到干擾而損壞，幀交換順序如下圖所示。n主站發(fā)送第4個幀時向次站發(fā)出探詢(P/F=1)，次站響應(yīng)“RR，1，F(xiàn)”，表示次站已成功地接受了“0”號幀。于是，主站重新發(fā)送第1，2，3號幀，并繼續(xù)發(fā)送第4號I幀。3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程主站次站I,0,0I,1,0I,2,0I,3,0,PRR,1,FI,0,0I,1,0I,2,0I,4,0,P在干擾破壞信息幀時的半雙工交換干擾3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n如果鏈路、主站和次站具有全雙工操作的能力，幀交換可按下圖的順序。主站次站I,0,0I,1,0I,2,0I,3,0

33、,PRR,4,FI,4,0I,5,0I,6,0I,7,0,PRR,0,FI,0,0無差錯的情況主站次站I,0,0I,1,0I,2,0I,3,0,PRR,1,FI,1,0I,2,0I,3,0,PI,4,0I,5,0有干擾的情況干擾RR,4,FI,6,0主站從站I,0,0I,1,0I,2,0I,3,0,PRR,1,FI,1,0I,2,0I,3,0,PI,4,0RR,4,FI,5,0I,6,0X 干擾3.6.3 高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程n注意：n主站在發(fā)送了探詢之后仍能繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。另外，在發(fā)送信息幀7以后，發(fā)送順序計(jì)數(shù)復(fù)原為“0”，這個系統(tǒng)在收到確認(rèn)信息以前所能發(fā)送的最大信息幀數(shù)目等于4。3.6.4點(diǎn)

34、對點(diǎn)協(xié)議PPPn現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議 PPP (Point-to-Point Protocol)。n用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時，一般都是使用 PPP 協(xié)議。 用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)申請到一批 IP 地址ISP接入網(wǎng)PPP 協(xié)議3.6.4 PPP 協(xié)議應(yīng)滿足的需求 n簡單簡單這是首要的要求n封裝成幀封裝成幀n將網(wǎng)絡(luò)層的分組封裝入數(shù)據(jù)鏈路層的幀將網(wǎng)絡(luò)層的分組封裝入數(shù)據(jù)鏈路層的幀 n同時可以承載任意網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)同時可以承載任意網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù) (不僅僅是不僅僅是 IP)n提供向上分用的能力提供向上分用的能力n透明性 n在數(shù)據(jù)字段中，必須能攜帶任意組

35、合的位流n多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 n多種類型鏈路 n差錯檢測 , 無需校正n檢測連接狀態(tài) n最大傳送單元 n網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商 n數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商 3.6.4 PPP 協(xié)議不需要的功能n糾錯 n流量控制 n序號 ，允許失序遞交 n多點(diǎn)線路 n半雙工或單工鏈路 出錯恢復(fù)、流量控制、分組重新排序 都被趕到更高層去解決了!3.6.4 PPP 協(xié)議的組成n1992 年制訂了 PPP 協(xié)議。經(jīng)過 1993 年和 1994 年的修訂，現(xiàn)在的 PPP 協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)RFC 1661。 nPPP 協(xié)議有三個組成部分 n一個將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。n鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol)。n網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP (Network Control Protocol)。 3.6.4 PPP協(xié)議幀格式n標(biāo)志字段 F = 0 x7E （符號“0 x”表示后面的字符是用十六進(jìn)制表示。十六進(jìn)制的 7E 的二進(jìn)制表示是 01111110）。n地址字段 A 只置為 0 xFF。地址字段實(shí)際上并不起作用。n控制字段 C 通常置為 0 x03，不起作用。nPPP 是面向字節(jié)的，所有的 PPP 幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。 3.6.4 PPP協(xié)議幀格式nPPP 有一個 2 個