ch33講數(shù)據(jù)鏈路層(打印版)

1、第三章 數(shù)據(jù)鏈路層(6學(xué)時(shí))本章概述: 數(shù)據(jù)鏈路層主要內(nèi)容為: 兩臺(tái)相鄰機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)可靠、有效的通信而涉及到的一些算法。所謂相鄰，意思是指兩臺(tái)機(jī)器通過(guò)一條通信信道連接起來(lái)，這里的通信信道在概念上就像一條線(比如同軸電纜、電話(huà)線或者點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線信道)。一條信道像一條線, 這也暗示了它的一個(gè)本質(zhì)特性, 即在一條信道上遞交的數(shù)據(jù)位的順序與發(fā)送的順序完全相同。相鄰機(jī)器的通信并不簡(jiǎn)單, 影響因素有:通信線路的偶爾錯(cuò)誤, 通信線路的數(shù)據(jù)傳輸率有限, 傳輸延遲等. 所以協(xié)議必須考慮這些因素的影響. 數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是將物理層提供的原始位流轉(zhuǎn)換成可供網(wǎng)絡(luò)層使用的幀流。數(shù)據(jù)鏈路層用到了各種成幀的方法，包括字符計(jì)

2、數(shù)法、字節(jié)填充法和位填充法。數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議可以提供錯(cuò)誤控制能力，以便重傳損環(huán)的或者丟失的幀。為了避免快速的發(fā)送方淹沒(méi)一個(gè)慢速的接收方, 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議還要提供流控制功能?；瑒?dòng)窗口機(jī)制是種被廣泛使用的技術(shù)，它可以方便地將錯(cuò)誤控制和流控制結(jié)合在一起來(lái)考慮?；瑒?dòng)窗口協(xié)議可以按照發(fā)送方的窗口大小和接收方的窗口大小來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。當(dāng)兩個(gè)窗口的大小都是l的時(shí)候，滑動(dòng)窗口協(xié)議變成了停等協(xié)議。當(dāng)發(fā)送方的窗口大于1(例如，為了避免發(fā)送方由于長(zhǎng)的傳輸延遲而阻塞線路)的時(shí)候，接收方可以有兩種實(shí)現(xiàn)辦法：除了下一個(gè)順序幀以外其他的幀都丟棄；或者將所有亂序的幀都緩存起來(lái)，一直到需要這些幀的時(shí)候。3.1 數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)要點(diǎn)數(shù)鏈層基

3、本功能: 向網(wǎng)絡(luò)層提供一個(gè)定義良好的服務(wù)接口; 處理傳輸錯(cuò)誤; 調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)流, 防止淹死接收方.圖3.1 分組和幀之間的關(guān)系l 3.1.1為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)圖3.2 (a)虛擬通信過(guò)程; (b)實(shí)際通信過(guò)程圖3.3 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的位置l 3.1.2成幀1字符計(jì)數(shù)法在幀頭中用一個(gè)域來(lái)表示整個(gè)幀的字符個(gè)數(shù)缺點(diǎn)：若計(jì)數(shù)出錯(cuò)，對(duì)本幀和后面的幀有影響圖3.4 一個(gè)字符流 (a) 無(wú)差錯(cuò) (b) 有一個(gè)差錯(cuò)2帶字符填充的首尾字符定界法缺點(diǎn)：局限于8位字符和ASCII字符傳送。圖3.5 (a) 有標(biāo)志字節(jié)作為分界的幀; (b) 字節(jié)填充前后的4個(gè)字節(jié)序列例子3帶位填充的首尾標(biāo)記定界法- 幀的起始和結(jié)束都用一個(gè)

4、特殊的位串“01111110”，稱(chēng)為標(biāo)記(flag)- “0”比特插入刪除技術(shù)圖3.6 位填充 (a) 原始數(shù)據(jù); (b) 線路上的數(shù)據(jù); (c) 刪除填充之后存儲(chǔ)在接收方存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)4物理層編碼違例法802 LAN：曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼用high-low pair/low-high pair表示1/0，high-high/low-low不表示數(shù)據(jù)，可以用來(lái)做定界符。注意：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。l 3.1.3 錯(cuò)誤控制 幀完全丟失一般方法：接收方給發(fā)送方一個(gè)反饋（響應(yīng)）。接收方反饋接收情況信息à確認(rèn): 肯定性確認(rèn) 否定性確認(rèn)出錯(cuò)情況-

5、幀（包括發(fā)送幀和響應(yīng)幀）出錯(cuò)；- 幀（包括發(fā)送幀和響應(yīng)幀）丟失 à計(jì)數(shù)器(計(jì)時(shí)用) - 收到重復(fù)幀à幀編號(hào)通過(guò)計(jì)時(shí)器和序號(hào)保證每幀最終交給目的網(wǎng)絡(luò)層僅一次是數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)主要功能。l 3.1.4流控制 淹沒(méi)問(wèn)題, 兩種流控制策略: 基于反饋的流控制 和 基于速率的流控制(第5章講)3.2 錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正§ 差錯(cuò)出現(xiàn)的特點(diǎn)(錯(cuò)誤分為兩種)：隨機(jī)的, 單個(gè)位, 孤立的錯(cuò)誤，連續(xù)突發(fā)（burst） 一次連續(xù)許多位錯(cuò)誤 更難以糾正§ 處理差錯(cuò)的兩種基本策略- 使用糾錯(cuò)碼：發(fā)送方在每個(gè)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(cuò)，并能糾正錯(cuò)

6、誤。- 使用檢錯(cuò)碼：發(fā)送方在每個(gè)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(cuò)，但不能判斷哪里有錯(cuò)。l 糾錯(cuò)碼(error-correcting code), 技術(shù)上又稱(chēng)為前向糾錯(cuò)(forward error correction)(適用于低可靠性信道無(wú)線鏈路, 在數(shù)據(jù)塊中加入足夠冗余信息, 減少重傳, 因重傳也可能是錯(cuò)誤的)- 碼字（codeword）：一個(gè)幀包括m個(gè)數(shù)據(jù)位，r個(gè)校驗(yàn)位，n = m + r，則此n比特單元稱(chēng)為n位碼字。- 海明距離（Hamming distance）：兩個(gè)碼字之間不同的比特位數(shù)目。l 例：0000000000 與0000011111的海明距

7、離為5l 如果兩個(gè)碼字的海明距離為d，則需要d個(gè)單比特錯(cuò)就可以把一個(gè)碼字轉(zhuǎn)換成另一個(gè)碼字；l 為了檢查出d個(gè)錯(cuò)（單比特錯(cuò)），需要使用海明距離為 d + 1 的編碼；l 為了糾正d個(gè)錯(cuò)，需要使用海明距離為 2d + 1 的編碼。§ 最簡(jiǎn)單的例子是奇偶校驗(yàn)，在數(shù)據(jù)后填加一個(gè)奇偶位- 例：使用偶校驗(yàn)（“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)）10110101>10110101110110001>101100010- 奇偶校驗(yàn)可以用來(lái)檢查奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤。§ 設(shè)計(jì)糾錯(cuò)碼- 要求：m個(gè)報(bào)文位，r個(gè)校驗(yàn)位，糾正單比特錯(cuò)；- 對(duì)2m個(gè)合法報(bào)文中任何一個(gè)，有n=m+r個(gè)與其距離為1的非法碼字，因此每個(gè)合法

8、的報(bào)文都要求n+1個(gè)位模式, 專(zhuān)門(mén)供它使用. 由于總共只有2n個(gè)位模式, 所以有：(n + 1) 2m £ 2n- 利用 n = m + r，得到 (m + r + 1) £ 2r。給定m，利用該式可以得出校正單比特誤碼的校驗(yàn)位數(shù)目的下界. 例如, m=8, 則r>=4.§ 海明碼- 碼位從左邊開(kāi)始編號(hào)，從“1”開(kāi)始；- 位號(hào)為2的冪的位是校驗(yàn)位，其余是信息位；- 每個(gè)校驗(yàn)位使得包括自己在內(nèi)的一些位的奇偶值為偶數(shù)（或奇數(shù)）。- 為看清數(shù)據(jù)位k對(duì)哪些校驗(yàn)位有影響，將k寫(xiě)成2的冪的和。例：11 = 1 + 2 + 8§ 海明碼工作過(guò)程- 每個(gè)碼字到來(lái)前

9、，接收方計(jì)數(shù)器清零；- 接收方檢查每個(gè)校驗(yàn)位k (k = 1, 2, 4 )的奇偶值是否正確；- 若第 k 位奇偶值不對(duì)，計(jì)數(shù)器加 k；- 所有校驗(yàn)位檢查完后，若計(jì)數(shù)器值為0，則碼字有效；若計(jì)數(shù)器值為m，則第m位出錯(cuò)。例：若校驗(yàn)位1、2、8出錯(cuò)，則第11位變反。§ 使用海明碼糾正突發(fā)錯(cuò)誤- 可采用k個(gè)碼字（n = m + r）組成 k ´ n 矩陣，按列發(fā)送，接收方恢復(fù)成 k ´ n 矩陣- kr個(gè)校驗(yàn)位，km個(gè)數(shù)據(jù)位，可糾正最多為k個(gè)的突發(fā)性連續(xù)比特錯(cuò)。圖3.7 利用海明碼來(lái)糾正突發(fā)性錯(cuò)誤例題: 習(xí)題3-9 練習(xí): 3-10, 3-11假設(shè)使用海明碼來(lái)傳輸16位

10、的報(bào)文. 請(qǐng)問(wèn), 需要多少個(gè)檢查位才能確保接收方可以檢測(cè)并糾正單個(gè)位錯(cuò)誤? 對(duì)于報(bào)文 1101, 0011, 0011, 0101, 請(qǐng)給出所傳輸?shù)奈荒Ｊ? 假設(shè)在海明碼中使用了偶數(shù)位.解: m=16, 根據(jù)公式(m+r+1) £ 2r得 r³5, 即至少需要5個(gè)檢查位. (1,2,4,8,16)1101, 0011, 0011, 01011=1 3=1+22=2 5=1+44=4 7=1+2+47=1+2+4 11=1+2+88=8 12=4+811=1+2+8 15=1+2+4+812=4+8 17=1+1614=2+4+8 19=1+2+1616=16 21=1+4+

11、160110, 1011, 0011, 0011, 1010, 1(答案錯(cuò)誤)0111, 1011, 0011, 0011, 1010, 1(正確)l 檢錯(cuò)碼(error-detecting code) (適用于高可靠性信道光纖)§ 使用糾錯(cuò)碼傳數(shù)據(jù)，效率低，適用于不可能重傳的場(chǎng)合；大多數(shù)情況采用檢錯(cuò)碼加重傳。§ 循環(huán)冗余碼（CRC碼，多項(xiàng)式編碼）循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 Cyclic Redundancy Check- 110001，表示成多項(xiàng)式 x5 + x4 + 1§ 生成多項(xiàng)式G(x) Generator Polynomial- 發(fā)方、收方事前商定；- 生成多項(xiàng)式的

12、高位和低位必須為1- 生成多項(xiàng)式必須比傳輸信息對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式短。§ CRC碼基本思想- 校驗(yàn)和（checksum）加在幀尾，使帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式能被G(x)除盡；收方接收時(shí)，用G(x)去除它，若有余數(shù)，則傳輸出錯(cuò)。§ 校驗(yàn)和計(jì)算算法- 設(shè)G(x)為 r 階，在幀的末尾加 r 個(gè)0，使幀為m + r位，相應(yīng)多項(xiàng)式為xrM(x)；- 按模2除法用對(duì)應(yīng)于G(x)的位串去除對(duì)應(yīng)于xrM(x)的位串；- 按模2減法從對(duì)應(yīng)于xrM(x)的位串中減去余數(shù)(等于或小于r位)，結(jié)果就是要傳送的帶校驗(yàn)和的多項(xiàng)式T(x)。圖3.8 多項(xiàng)式編碼校驗(yàn)和的計(jì)算過(guò)程§ CRC的檢錯(cuò)能力- 發(fā)送

13、：T(x)；接收：T(x) + E(x), E(x) ¹ 0, E(x)中的每一個(gè)”1”位都對(duì)應(yīng)于有一位變反了；- 余數(shù)(T(x) + E(x) / G(x) = 0 + 余數(shù)(E(x) / G(x)- 若余數(shù)(E(x) / G(x) = 0，則差錯(cuò)不能發(fā)現(xiàn)；否則，可以發(fā)現(xiàn)。§ CRC檢錯(cuò)能力的幾種情況分析- 如果只有單比特錯(cuò)，即E(x) = xi，而G(x)中至少有兩項(xiàng)，余數(shù)(E(x) / G(x) ¹ 0，所以可以查出單比特錯(cuò)；- 如果發(fā)生兩個(gè)孤立單比特錯(cuò)，即E(x) = xi + xj = xj (xi-j + 1)，假定G(x)不能被x整除，那么能夠發(fā)現(xiàn)兩

14、個(gè)比特錯(cuò)的充分條件是：xk + 1不能被G(x)整除 (k £ i - j)；- 如果有奇數(shù)個(gè)比特錯(cuò)，即E(x)包括奇數(shù)個(gè)項(xiàng)，因?yàn)樵谀?系統(tǒng)中, 沒(méi)有一個(gè)奇數(shù)項(xiàng)多項(xiàng)式包含x+1作為因子, 所以G(x)選(x + 1)的倍數(shù)就能查出奇數(shù)個(gè)比特錯(cuò)；- 具有r個(gè)校驗(yàn)位的多項(xiàng)式能檢查出所有長(zhǎng)度 £ r 的突發(fā)性差錯(cuò)。長(zhǎng)度為k的突發(fā)性連續(xù)差錯(cuò)可表示為 xi (xk-1 + + 1)，若G(x)包括x0項(xiàng)，且 k - 1小于G(x)的階，則 余數(shù)(E(x) / G(x) ¹ 0;- 如果突發(fā)差錯(cuò)長(zhǎng)度為 r + 1，當(dāng)且僅當(dāng)突發(fā)差錯(cuò)和G(x)一樣時(shí)， 余數(shù)(E(x) / G(x

15、) = 0，概率為1/2r-1;- 長(zhǎng)度大于 r + 1的突發(fā)差錯(cuò)或幾個(gè)較短的突發(fā)差錯(cuò)發(fā)生后，壞幀被接收的概率為 1/2r。§ 四個(gè)多項(xiàng)式已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)- CRC-12 = x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1- CRC-16 = x16 + x15 + x2 + 1- CRC-CCITT = x16 + x12 + x5 + 1- CRC-32 =x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x1 + 1IEEE 802 使用CRC-32§ 硬件實(shí)現(xiàn)CRC

16、校驗(yàn)- 網(wǎng)卡NIC（Network Interface Card）練習(xí): 3-143.3 基本數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議l 一個(gè)無(wú)限制的單工協(xié)議§ 工作在理想情況，幾個(gè)前提：- 單工傳輸- 發(fā)送方無(wú)休止工作（要發(fā)送的信息無(wú)限多）- 接收方無(wú)休止工作（緩沖區(qū)無(wú)限大）- 通信線路（信道）不損壞或丟失信息幀§ 工作過(guò)程- 發(fā)送程序:取數(shù)據(jù)，構(gòu)成幀，發(fā)送幀；- 接收程序：等待，接收幀，送數(shù)據(jù)給高層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層物理層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層Node 1Node 2l 一個(gè)單工的停-等協(xié)議§ 增加約束條件：接收方不能無(wú)休止接收。§ 解決辦法：接收方每收

17、到一個(gè)幀后，給發(fā)送方回送一個(gè)響應(yīng)。§ 工作過(guò)程- 發(fā)送程序：取數(shù)據(jù)，成幀，發(fā)送幀，等待響應(yīng)幀- 接收程序：等待，接收幀，送數(shù)據(jù)給高層，回送響應(yīng)幀。物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層物理層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層Node 1Node 2l 有噪聲信道的單工協(xié)議§ 增加約束條件：信道（線路）有差錯(cuò)，信息幀可能損壞或丟失。§ 解決辦法：出錯(cuò)重傳。§ 帶來(lái)的問(wèn)題：- 什么時(shí)候重傳 定時(shí)- 響應(yīng)幀損壞怎么辦（重復(fù)幀） 發(fā)送幀頭中放入序號(hào)- 為了使幀頭精簡(jiǎn)，序號(hào)取多少位 1位§ 發(fā)方在發(fā)下一個(gè)幀之前等待一個(gè)肯定確認(rèn)的協(xié)議叫做PAR（Positive A

18、cknowledgement with Retransmission）或ARQ（Automatic Repeat reQuest）§ 工作過(guò)程0物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層物理層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層Node 1Node 200000000111111111111111111000000000000000LostTimeout3.4 滑動(dòng)窗口協(xié)議§ 單工 > 全雙工§ 捎帶/載答（piggybacking）：暫時(shí)延遲待發(fā)確認(rèn)，以便附加在下一個(gè)待發(fā)數(shù)據(jù)幀的技術(shù)。- 優(yōu)點(diǎn)：充分利用信道帶寬，減少幀的數(shù)目意味著減少“幀到達(dá)”中斷；- 帶來(lái)的問(wèn)題：復(fù)雜。

19、§ 本節(jié)的三個(gè)協(xié)議統(tǒng)稱(chēng)滑動(dòng)窗口協(xié)議，都能在實(shí)際（非理想）環(huán)境下正常工作，區(qū)別僅在于效率、復(fù)雜性和對(duì)緩沖區(qū)的要求。§ 滑動(dòng)窗口協(xié)議（Sliding Window Protocol）工作原理- 發(fā)送的信息幀都有一個(gè)序號(hào)，從0到某個(gè)最大值，0 2n - 1，一般用n個(gè)二進(jìn)制位表示；- 發(fā)送端始終保持一個(gè)已發(fā)送但尚未確認(rèn)的幀的序號(hào)表，稱(chēng)為發(fā)送窗口。發(fā)送窗口的上界表示要發(fā)送的下一個(gè)幀的序號(hào)，下界表示未得到確認(rèn)的幀的最小編號(hào)。發(fā)送窗口大小 = 上界 - 下界，大小可變；- 發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)幀，序號(hào)取上界值，上界加1；每接收到一個(gè)正確響應(yīng)幀，下界加1；- 接收端有一個(gè)接收窗口，大小固定，

20、但不一定與發(fā)送窗口相同。接收窗口的上界表示允許接收的序號(hào)最大的幀，下界表示希望接收的幀；- 接收窗口容納允許接收的信息幀，落在窗口外的幀均被丟棄。序號(hào)等于下界的幀被正確接收，并產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)幀，上界、下界都加1。接收窗口大小不變。l 1位滑動(dòng)窗口協(xié)議§ 協(xié)議特點(diǎn)- 窗口大?。篘 = 1，發(fā)送序號(hào)和接收序號(hào)的取值范圍：0，1；- 可進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向傳輸，信息幀中可含有確認(rèn)信息（piggybacking技術(shù)）；- 信息幀中包括兩個(gè)序號(hào)域：發(fā)送序號(hào)和接收序號(hào)（已經(jīng)正確收到的幀的序號(hào)）§ 存在問(wèn)題- 能保證無(wú)差錯(cuò)傳輸，但是基于停等方式；- 若雙方同時(shí)開(kāi)始發(fā)送，則會(huì)有一半重復(fù)幀；- 效率低

21、，傳輸時(shí)間長(zhǎng)。l 使用退回n幀技術(shù)的協(xié)議§ 為提高傳輸效率而設(shè)計(jì)- 例：ü 衛(wèi)星信道傳輸速率50kbps，往返傳輸延遲500ms，若傳1000bit的幀，使用協(xié)議4，則傳輸一個(gè)幀所需時(shí)間為： 發(fā)送時(shí)間 + 信息信道延遲 + 確認(rèn)信道延遲（確認(rèn)幀很短，忽略發(fā)送時(shí)間）= 1000bit / 50kbps + 250ms + 250ms = 520msü 信道利用率 = 20 / 520 » 4%- 結(jié)論ü 傳輸延遲大，信道帶寬高，幀短時(shí)，信道利用率低。- 解決辦法ü 連續(xù)發(fā)送多幀后再等待確認(rèn)，稱(chēng)為流水線技術(shù)（pipelining）。- 帶

22、來(lái)的問(wèn)題ü 信道誤碼率高時(shí)，對(duì)損壞幀和非損壞幀的重傳非常多§ 兩種基本方法- 退后n幀（go back n）ü 接收方從出錯(cuò)幀起丟棄所有后繼幀；ü 接收窗口為1；ü 對(duì)于出錯(cuò)率較高的信道，浪費(fèi)帶寬。- 選擇重傳（selective repeat）ü 接收窗口大于1，先暫存出錯(cuò)幀的后繼幀；ü 只重傳壞幀；ü 對(duì)最高序號(hào)的幀進(jìn)行確認(rèn)；ü 接收窗口較大時(shí)，需較大緩沖區(qū)。l 使用選擇性重傳的協(xié)議對(duì)于選擇重傳 ARQ 協(xié)議，若用 n 比特進(jìn)行編號(hào)，則接收窗口的最大值受下式的約束WR £ 2n/2 發(fā)送窗口

23、大小：WT £ 2n-1 假定接收窗口等于7的情況WR=7, seq域?yàn)?bit 問(wèn)題的本質(zhì)是: 當(dāng)接收方向前移動(dòng)了它的窗口之后, 新的有效序列號(hào)范圍與老的范圍之間有重疊. 3.5 協(xié)議驗(yàn)證(del)3.6 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議示例l HDLC高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制面向比特的鏈路控制規(guī)程 HDLC HDLC概述ü 1974年，IBM 公司推出了面向比特的規(guī)程SDLC (Synchronous Data Link Control)。ü 后來(lái) ISO 把 SDLC 修改后稱(chēng)為 HDLC (High-level Data Link Control)，譯為高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制，作為國(guó)際標(biāo)

24、準(zhǔn)ISO 3309。ü CCITT 則將 HDLC 再修改后稱(chēng)為鏈路接入規(guī)程 LAP (Link Access Procedure)。不久，HDLC 的新版本又把 LAP 修改為 LAPB，“B”表示平衡型(Balanced)，所以 LAPB 叫做鏈路接入規(guī)程(平衡型)。 HDLC幀結(jié)構(gòu) 位填充法(0比特填充法)ü 標(biāo)志域(字段) F (Flag) 為 6 個(gè)連續(xù) 1 加上兩邊各一個(gè) 0 共 8 bit。在接收端只要找到標(biāo)志字段就可確定一個(gè)幀的位置。 ü HDLC 采用零比特填充法使一幀中兩個(gè) F 字段之間不會(huì)出現(xiàn) 6 個(gè)連續(xù) 1。ü 在發(fā)送端，當(dāng)一串比

25、特流數(shù)據(jù)中有 5 個(gè)連續(xù) 1 時(shí)，就立即填入一個(gè) 0。ü 在接收幀時(shí)，先找到 F 字段以確定幀的邊界。接著再對(duì)比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn) 5 個(gè)連續(xù) 1 時(shí)，就將其后的一個(gè) 0 刪除，以還原成原來(lái)的比特流。 ü 采用零比特填充法就可傳送任意組合的比特流，或者說(shuō)，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的透明傳輸。ü 當(dāng)連續(xù)傳輸兩個(gè)幀時(shí)，前一個(gè)幀的結(jié)束標(biāo)志字段 F 可以兼作后一幀的起始標(biāo)志字段。ü 當(dāng)暫時(shí)沒(méi)有信息傳送時(shí)，可以連續(xù)發(fā)送標(biāo)志字段，使收端可以一直和發(fā)端保持同步。 其它域(字段)ü 地址域(字段) A 是 8 bit。 多終端線路，用來(lái)區(qū)分終端；點(diǎn)到點(diǎn)線路，有時(shí)

26、用來(lái)區(qū)分命令和響應(yīng)。若幀中的地址是接收該幀的站的地址，則該幀是命令幀；若幀中的地址是發(fā)送該幀的站的地址，則該幀是響應(yīng)幀。ü 幀檢驗(yàn)序列 FCS 域(字段)共 16 bit。所檢驗(yàn)的范圍是從地址字段的第一個(gè)比特起，到信息字段的最末一個(gè)比特為止。 ü 控制域(字段) C 共 8 bit，是最復(fù)雜的字段。HDLC 的許多重要功能都靠控制字段來(lái)實(shí)現(xiàn)。 幀類(lèi)型- 信息幀（Information）(a)- 監(jiān)控幀（Supervisory）(b)- 無(wú)序號(hào)幀（Unnumbered）(c)- 序號(hào)（Seq）§ 使用滑動(dòng)窗口技術(shù)，3位序號(hào)，發(fā)送窗口大小為7- 捎帶確認(rèn)（Next）&

27、#167; 捎帶第一個(gè)未收到的幀序號(hào)，而不是最后一個(gè)已收到的幀序號(hào)- 探詢(xún)/結(jié)束 P/F位（Poll/Final）§ 命令幀置“P”，響應(yīng)幀置“F”。有些協(xié)議，P/F位用來(lái)強(qiáng)迫對(duì)方機(jī)器立刻發(fā)控制幀；§ 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，最后一個(gè)幀置為“F”，其它置為“P”。- 類(lèi)型（Type）§ “0”表示確認(rèn)幀 RR（RECEIVE READY）；§ “1”表示否定性確認(rèn)幀 REJ（REJECT）。(退回n幀重傳)§ “2”表示接收未準(zhǔn)備好 RNR（RECEIVE NOT READY）(要發(fā)方停) “3”表

28、示選擇拒絕 SREJ（SELECTIVE REJECT）(選擇性重傳)- 無(wú)序號(hào)幀- 可以用來(lái)傳控制信息，也可在不可靠無(wú)連接服務(wù)中傳數(shù)據(jù)。l Internet中的數(shù)據(jù)鏈路層1. PPP 協(xié)議的工作原理ü 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(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP (Point-to-Point Protocol)。ü 用戶(hù)使用撥號(hào)電話(huà)線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用 PPP 協(xié)議。 用戶(hù)撥號(hào)入網(wǎng)的示意圖ü 1992 年制訂了 PPP 協(xié)議。經(jīng)過(guò) 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。 ü PPP協(xié)議有三

29、個(gè)組成部分 一個(gè)將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol)。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP (Network Control Protocol)。 2. PPP 協(xié)議的幀格式ü PPP 的幀格式和 HDLC 的相似。 ü 標(biāo)志域(字段) F 仍為 0x7E （符號(hào)“0x”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）。ü 地址域(字段) A 只置為 0xFF。地址域(字段)實(shí)際上并不起作用。ü 控制域(字段) C 通常置為 0x03。ü PPP 是面向字

30、節(jié)的，所有的 PPP 幀的長(zhǎng)度都是整數(shù)字節(jié)。 ü PPP 提供差錯(cuò)校驗(yàn)、支持多種協(xié)議、允許動(dòng)態(tài)分配IP地址、支持認(rèn)證ü PPP 有一個(gè) 2 個(gè)字節(jié)的協(xié)議域(字段)。n 當(dāng)協(xié)議域(字段)為 0x0021 時(shí)，PPP 幀的信息域(字段)就是IP 數(shù)據(jù)報(bào)。n 若為 0xC021, 則信息域(字段)是 PPP 鏈路控制數(shù)據(jù)。n 若為 0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。 ü 不提供使用序號(hào)和確認(rèn)的可靠傳輸 PPP 協(xié)議之所以不使用序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制是出于以下的考慮：n 在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯(cuò)的概率不大時(shí)，使用比較簡(jiǎn)單的 PPP 協(xié)議較為合理。n 在因特網(wǎng)環(huán)境下，PPP 的信息字段放入的數(shù)據(jù)是 IP 數(shù)據(jù)報(bào)。數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不