chapt3數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(三)剖析

1、3.5滑動窗口協(xié)議對于連續(xù)ARQ協(xié)議，采用了發(fā)送端不等待確認幀返 回就可以連續(xù)發(fā)送幀，存在問題：1、當未被確認的數(shù)據(jù)幀數(shù)目太多時，只要有一幀 出錯，就有很多數(shù)據(jù)幀需要重傳，增大了開銷2,為了對發(fā)送出去的大量未被確認的數(shù)據(jù)幀進行 編號，每個數(shù)據(jù)幀的發(fā)送需要也要占用較多的比 特數(shù)，又增大了開銷滑動窗口協(xié)議：對發(fā)送端已發(fā)送出去但未被確認的幀的數(shù)目加以限 制，在發(fā)送端和接收端分別設置發(fā)送窗口和接收 窗口351發(fā)送窗口（發(fā)送端） 目的：對發(fā)送端進行流量控制 發(fā)送窗口大小Ws：在還沒有收到應答幀的情況 下，發(fā)送端最多可以連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的個數(shù) 發(fā)送序號：一般采用n位bit進行編號，若n=3, 則編號為（0-

2、7）圻沿 發(fā)送端只能連續(xù)發(fā)送窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)幀 每收到一個確認幀后，發(fā)送窗口的前后沿順時 針旋轉(zhuǎn)一個號，并可以發(fā)送一個新的數(shù)據(jù)幀 若未應答幀的數(shù)目等于發(fā)送窗口大小時，便停 止發(fā)送新的數(shù)據(jù)幀又收號戲認楨，繼續(xù)發(fā)送6. 7.。號數(shù)相楨.發(fā)送07號數(shù)據(jù)恢， 若沒有收到它們的 確認楨，則停止發(fā)送收到0號確認發(fā)送S號敗據(jù)等待1T號確認SL352接收窗口（接收端） 目的：用來控制可以接收哪些數(shù)據(jù)幀而不可以接收哪 些幀 接收窗口Wr：只有當收到的數(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，否則，丟棄 若Wr = l,意味著只能按順序接收數(shù)據(jù)幀 若Wr較大，有可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的失序等持接收。號數(shù)現(xiàn)幀收

3、到0號數(shù)據(jù)幀后， 并發(fā)出。號確認幀 等待推收1號敷娓帽.又欣|卜3號數(shù)據(jù)幢島并發(fā)出17號確認等待接收4號數(shù)掘楨.應答幀丟失情況ns =2發(fā)送端接收端Hr =2回234567D20 1回4 5 6 70 1 2(345 6 7DOD10 112 3 4 5 6 70叵345670 1 2345 6 7D1丟棄0 1 21m5 6 70 1 2 3 45T|74567Dl.touF 重發(fā)DL oT33 4567應答幀被“篡改”情況:ACK-NAKn 5 =2發(fā)送場接收端送 上 展 DOD1D2D3D4回 2 345 6 7。國3 4567重發(fā)D1 0133 45670T33 45670 1 2西5

4、 6 7回 234567 0 13)3456701/45670 1 234|5 6 7D1丟棄0 1 2345 6 7送 上 層 D0D1D2D3；D4應答幀被“篡改”情況：NAK-ACKHs =2 友送端按收端012345670133 4 5 6 70 1IY314 5 6 7o 12rm 5 6 7 回運.貨發(fā)D1012l3 4 5 6 7重發(fā)D1Q12l3 4 5 6 70 1T714 5 6 7丟棄ACKL0 1TT|4 5 6 70 12 3 rm 6 7ol 2 3 4 5 6 7 0T213 4 ? 6 701nl 3 4 5 6 70(113 4 5 6 7D3丟棄0Tl3 4

5、 5 6 7D4丟棄OfTTIJ 4 5 6 7 0 1ITJ14 5 6 70 1IT314 5 6 70 1 2 3FT716 7緩沖區(qū)D0D2D1D2D3D4D53.5.3重疊問題在接收前后，接收窗口范圍內(nèi)的有效序號出現(xiàn)重疊Ws =4發(fā)送端接收端 Wr =5避免重疊問題為了避免重疊問題，接收窗口大小Wr<=2n/2FF s =4發(fā)送端接收端 Hr =4Io 1 2 3|4 5 6 7重發(fā) |O 1 2 3|4 5 6 7g二二 D02一 一 一 二二 0 12 3|4 5 6 7 .ACKO 丟棄0 12 3|4 5 61 廠<應答幀全部丟失發(fā)送窗口的最大尺寸值戶v =8 發(fā)

6、;送端接收端 ffr =4tout"|0 1 2 3 4 5 6 7|DO-7I O 1 2 3| 4 5 6 70 12 3 |4 5 6 7重復幀DO7應答幀全邳丟失發(fā)送窗口大小Wr< = 2。-13.5.4 累積確認方法接收端在連續(xù)接收若干個正確的數(shù)據(jù)幀以后，對最后 一個數(shù)據(jù)幀發(fā)回確認幀接收端 Wr =401234567012345670 1 213 4 5 61110123456701234567正常情況3.5.5 捎帶確認 實現(xiàn)全雙工的通信方式有幾種策略1、物理上兩條線路2、物理上一條線路-數(shù)據(jù)幀和確認幀混合（通過一定 的域識別）；捎帶確認 捎帶確認：當一個數(shù)據(jù)幀到達

7、時，接收方不是立即發(fā) 送一個單獨的確認幀，而是抑制自己等待網(wǎng)絡層傳遞 給它下一個分組，確認的信息被附在往外發(fā)送的數(shù)據(jù) 幀上。也就是將確認暫時延遲以便可以和下一個往外 發(fā)送的數(shù)據(jù)幀一起發(fā)送出去。 捎帶確認提高了信道的利用率3.5.6 窗口控制協(xié)議信道的利用率兩類情形:發(fā)送窗口1廠尸4v工d7互二窗口控制協(xié)議的信道利用率 設：單程傳輸時延Td,數(shù)據(jù)幀發(fā)送時間Tf,數(shù)據(jù)傳輸率C, 數(shù)據(jù)幀長度L,窗口尺寸Ws 1、在正常傳輸情況下，忽略應答幀長度和處理時間 當Ws*Tf>=2Td+Tf時：Cr約為 100% 當Ws*Tf<2Td+Tf時：Cr=Ws*Tf/(Tf+2Td)=Ws/(l+2T

8、dC/L)得到：Ws越大，信道的利用率越高依據(jù)信道利用率進行窗口大小的選擇 優(yōu)化原則：發(fā)送端收到窗口中第一個已發(fā)數(shù)據(jù)幀的確 認時，正好發(fā)完窗口中的最后一個數(shù)據(jù)幀由：Cr=Ws*Tf/(Tf+2Td)若令Cr=l00%Ws= l+2TdC/L得到：Ws大于上述選擇，雖然Cr = 100%,但浪費緩沖區(qū)Ws小于上述選擇，則Cr<100%,發(fā)送端需要等待應答而使 發(fā)送停頓停止等待ARQ協(xié)議、連續(xù)ARQ協(xié)議的窗口大小 停止等待ARQ協(xié)議：發(fā)送窗口 Ws=l,接收窗口 Wr = 1 連續(xù)ARQ協(xié)議1、回退N幀ARQ協(xié)議：發(fā)送窗口 Ws>l,接收窗口 Wr=l2、選擇重發(fā)連續(xù)ARQ協(xié)議發(fā)送窗口

9、 Ws>l,接收窗口 Wr>l,且Wr<=Ws例題1用戶A與用戶B通過衛(wèi)星鏈路通信時，傳播延 遲為270ms,假設數(shù)據(jù)速率是64Kb/s,幀長 4000bit,若采用停等流控協(xié)議通信，則最大 鏈路利用率為(1)：若采用后退N幀ARQ協(xié)議通信，發(fā)送窗口為8, 則最大鏈路利用率可以達到(2) o(1 ) A、0.104B、0.116 C> 0.188 D> 0.231(2) A、0.416 B、0.464 C> 0.752 D、 0.832解法1：1、若采用停等流控協(xié)議通信(L/b ) / ( L/b+R ) =L/ (L+bR)在一個T時間內(nèi)(兩倍的端到端的延

10、時時間之和)，滿 負荷的數(shù)據(jù)傳輸應該為6 4 K x T b i t,而實際的有效數(shù)據(jù) 為4000bit,所以鏈路的最大利用率為： 4000/(4000+64000*0. 54)=0. 104.2、對于后退N幀的ARQ。其發(fā)送窗口為8,而 8*4000/64000 (數(shù)據(jù)幀發(fā)送的時延)<2*0. 270 ( 2倍的 傳播時延)，即可以發(fā)送8*4000,所以最大利用率為： 0. 104 *8=0. 832。解法21、停等協(xié)議的效率公式為E=l/ (2a+l )a為傳播延遲/發(fā)送每幀時間公式：a= (d/v) / (L/r) = (rd/v) /L其中rd/v表示線路上能容納的最大比特數(shù)d/

11、v表示傳播延肝27Oms, r表示數(shù)據(jù)速率，64Kb/s, 1為幀長，a=270*64/4000=4. 32E=l/ ( 2*4. 32+1 ) =0. 1042、后退N幀ARQ使用的滑動窗口協(xié)議的最大效率公式為E=W/ (2a+l ) , W為發(fā)送窗口E=0. 8323.6數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(廣域網(wǎng))按所傳輸信息的基本單位分：面向字符(BSC, ARPA, DLC, PPP, DDCMP)面向比4寺(HDLC, SDLC, ADCCP, LAPB, .)發(fā)展IBM：最早數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議SDLC ( synchronous data1 ink control同步藪據(jù)鏈路控制)協(xié)議美國國家標準協(xié)會AN

12、SI對其作了修改成為高級數(shù)據(jù)通信 控制規(guī)程ADCCPI SO將其修改成高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLCCCITT在HDLC基礎上修改，作為鏈路訪問規(guī)程LAP,后來 又修改為LAPB作為X. 25網(wǎng)的第二層協(xié)議IEEE將SDLC修改成LAN的LLC子層標準稱為IEEE802. 2所有面向位的協(xié)議基本原理相同，相互之間只是 實現(xiàn)方法不同高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC 協(xié)議的目的是提供一種通信準則，滿足計算機、終端 之間數(shù)據(jù)通信以及計算機通信子網(wǎng)節(jié)點間的數(shù)據(jù)通信。 適用范圍：計算機-計算機、計算機-終端、終端-終端 三種類型的通信站：主站：主要功能是發(fā)送命令（包括數(shù)據(jù)），接收響應， 負責整個鏈路的控制（如系統(tǒng)的初

13、始、流控、差錯恢 復等）次站：主要功能是接收命令，發(fā)送響應，配合主站完成 鏈路的控制復合站：同時具有主、次站功能，既發(fā)送又接收命令和 響應，并負責整個鏈路的J空耐3.6.1 HDLC的鏈路構型非平衡配置（主從配置）主站控制整個鏈路工作，主站發(fā)出的幀叫命令；從站發(fā) 出的幀叫響應。適合把智能和半智能的終端連接到計算機主站 g從站從站A從站B從站CHDLC的鏈路構型平衡配置復合站具有主站和從站的功能。地位平等。適合于計算 機和計算機之間的連接不支持多點平衡配置復合站AI命令他應1-<I命令/喻應復合站B點一點式3.6.2 HDLC的基本操作模式 正常響應模式NRM適合于非平衡構型。只有當從站得

14、到主站的許可（主站 向從站發(fā)出探詢）后，從站才能發(fā)起一次一幀或多幀 數(shù)據(jù)的傳輸響應 異步響應模式ARM適用于點-點式非平衡構型。從站不必等待主站的許可, 就可發(fā)起一次傳輸。但主站和從站的地位不變 異步平衡模式ABM適合于復合站的平衡構型。雙方具有同等能力，任何一 個復合站可隨時傳輸幀3.6.3 HDLC的幀的類型 信息幀（I幀）用來傳輸用戶數(shù)據(jù) 1林械樹柵懶械殷政魁 監(jiān)控幀（s幀）用來傳輸控制信息（如流量和差錯控制信息）幀標志|地址|控制|一校險|M標志 無序號幀（U幀） 用 來傳輸網(wǎng)絡管 理信 息 .幀標志就怪制匏豌楨校臉幃志HDLC的幀結構bit 88 168 可變 16/328|一標志|

15、地址|捏制| 數(shù)據(jù) |幀校驗|幀標志 幀標志（flag ）定界符為01111110 = 7EH （零比特填充法） 地址域（address ）1）使用不平衡方式傳送數(shù)據(jù)時（采用NRM和ARM）,地址 字段總是寫入從站的地址；2）使用平衡方式時（采用ABM）,地址字段總是寫入應答 站的地址。3）有效地址為254個（通常為8位，可擴展到16位）全1的8位地址表示廣播（所有次站接收）全0的8位地址是無效地址 數(shù)據(jù)域：任意比特串或字符串（有上限）-1幀和1）幀HDLC的幀結構 校驗和(checksum)循環(huán)冗余校驗CRC,生成多項式，為透明傳輸 插入的“0”不在校驗范圍內(nèi) CRC-CCITT G(x)=

16、«6+ 或 G(x)= .J2+ «' + «1+«+ a,7+ /+«+«+ n+Ibit 88/168 可變 18328械標志地址控制數(shù)據(jù)幀校驗幀標志校胺區(qū)間透明傳輸區(qū)間HDLC幀的控制域HDLO幀的控制J域一(信息幀) N(s)-發(fā)送序號表示當前發(fā)送的信息幀的序號，使用滑動窗口 技術，3位序號 N (r ) -接收序號(確認序號)約定：表示本站期望收到的幀的發(fā)送序號，而 不是最后一個已收到的幀序號 它具有捎帶確認功能bit信息幀復合站AHDLC幀的捎帶確認信息偵復合站B芋I標志| A | 0 | F=0 | 。|敷播|R

17、C|游名同的站地址未械序號信息幀|標志CRC |敷格| 1 | F=0 | Q |?|標忐|j描帶成認本幀序號國的站地址,. 日毀貞標志 | A | ? | F=0 | 2 | 基塘 | CRC | 標志 |本慎序號 描帶確認 耳息映1 標名 | CRC | 敦| 2 | F=0 | 1 | ? | 標玄捎帶溫認 本禎序號 »的站地址旦旦W幀的控制域一監(jiān)控幀(48bit)10SP/TN(R)11213bit監(jiān)控幀S幀名功能00RR (接收準備就緒)準備接收下一幀確認序號為N(R)-1及其以前的各幀10RNR (接收未就緒)暫停接收下一幀確認序號為、(R)-l及其以前的各幀01REJ

18、(拒絕)否認從N(R)起以后的所有幀11SREJ (選擇拒絕)只否認N(R)幀RR和RNR具有流量控制作用.REJ用于回退N幀ARQ協(xié)議；SREJ用于選擇重發(fā)協(xié)議.HDLC幀的控制域一P/F (poll/final)位1 )使用NRM模式：P/F-詢問/終止命令幀使用P,響應幀使用F. P和F為1時才有意義詢問功能：命令幀置P位，表示要求對方發(fā)送響應. P=1終止功能：響應幀置F位，表示要發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送 完畢主站通過帶P=1的I幀或S幀要求叢站作出傳輸數(shù)據(jù)響應， 然后，從站可以連紙信俞響應幀，最后一個扃應幀留F 位=1,向主站表明數(shù)據(jù)傳輸完畢。直到主站發(fā)來帶 P=1的命令幀，再開始下一次的發(fā)送。2 )使用ARM和ABM模式任何一個站都可以在主動發(fā)送的S幀和I幀中將P比特置1。 對方站收到P= 1的幀后，應盡早地回答本站的狀態(tài)并將F比特置1。HDLC進行詢問示例：從站數(shù)據(jù)一一主站詢問數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)確認監(jiān)控幀 信息幀 信息幀監(jiān)控幀監(jiān)控幀 信總幀 信息幀監(jiān)控幀HDLC進行詢問示例：主站數(shù)據(jù)一一從站 口 ""T"ri通如c：從其準備推|攵伸息詢問 1標同|crc|