第5章數(shù)據(jù)鏈路層c

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)第第5 5章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層25.7 廣域網(wǎng)5.7.1 5.7.1 廣域網(wǎng)的基本概念廣域網(wǎng)的基本概念 廣域網(wǎng)（廣域網(wǎng)（WANWAN）通常指覆蓋范圍很廣的長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)。）通常指覆蓋范圍很廣的長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)。 廣域網(wǎng)一般最多包括廣域網(wǎng)一般最多包括OSIOSI參考模型的參考模型的下三層下三層，網(wǎng)絡(luò)層提供，網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)有虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議有的服務(wù)有虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議有PPPPPP、HDLCHDLC和幀中繼等，和幀中繼等，PPPPPP協(xié)議占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。協(xié)議占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層3數(shù)據(jù)

2、鏈路層協(xié)議基本可以分為兩類：數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議基本可以分為兩類： 面向字符型面向字符型和和面向比特型面向比特型 面向字符型協(xié)議（面向字符型協(xié)議（BSCBSC二進(jìn)制同步通信）二進(jìn)制同步通信） 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 利用已定義好的一種標(biāo)準(zhǔn)字編碼（如利用已定義好的一種標(biāo)準(zhǔn)字編碼（如ASIICASIIC碼）的一碼）的一個(gè)子集來(lái)執(zhí)行通信控制功能。個(gè)子集來(lái)執(zhí)行通信控制功能。 ASIIC碼作為控制字符 SOH（start of heading） 報(bào)頭開(kāi)始 STX（start of text） 正文開(kāi)始 ETX（end of text） 正文結(jié)束 EOT（end of tr

3、ansmission） 傳輸結(jié)束 ENQ（enquire） 詢問(wèn)對(duì)方 ACK（acknowledge） 肯定應(yīng)答 NAK（negative acknowledge）否定應(yīng)答 DLE（data link escape） 轉(zhuǎn)義字符 SYN（synchrous） 同步字符 ETB（end of transmission block） 正文信息組結(jié)束第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層4第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層5面向字符型BSC協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文格式：第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層65.7.2 面向比特型HDLC1 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(diǎn)面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的

4、缺點(diǎn)： 控制報(bào)文與數(shù)據(jù)格式不一致；控制報(bào)文與數(shù)據(jù)格式不一致； 采用停止等待方法，效率低；采用停止等待方法，效率低； 只對(duì)數(shù)據(jù)部分進(jìn)行差錯(cuò)控制；只對(duì)數(shù)據(jù)部分進(jìn)行差錯(cuò)控制； 需要設(shè)定新控制字符，因此功能擴(kuò)展困難。需要設(shè)定新控制字符，因此功能擴(kuò)展困難。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)： 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。第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層7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)

5、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(guò)程。主站發(fā)出命令主站：控制數(shù)據(jù)鏈路的工作過(guò)程。主站發(fā)出命令 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(diǎn)非平衡配置中的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 點(diǎn)點(diǎn)- -點(diǎn)方式點(diǎn)方式 多點(diǎn)方式多點(diǎn)方式第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層8數(shù)據(jù)鏈路的非平衡配置方式第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層9非平衡配置方式下數(shù)據(jù)傳送方式非平衡配置方式下數(shù)據(jù)傳送方式正常響應(yīng)模式（正常響應(yīng)模式（normal response mode，NRM） 主站可以隨時(shí)向從站傳輸數(shù)

6、據(jù)幀；主站可以隨時(shí)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)行探詢（poll），），從站從站響應(yīng)后才可以向主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀。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(shí)相互傳輸數(shù)據(jù)幀；主站和從站可以隨時(shí)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、釋放與差錯(cuò)恢主站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的初始化、鏈路的建立、釋放與差錯(cuò)恢復(fù)等功能。復(fù)等功能。第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)

7、據(jù)鏈路層10平衡配置方式 鏈路兩端的兩個(gè)站都是復(fù)合站（鏈路兩端的兩個(gè)站都是復(fù)合站（combined station）；）； 復(fù)合站同時(shí)具有主站與從站的功能；復(fù)合站同時(shí)具有主站與從站的功能； 每個(gè)復(fù)合站都可以發(fā)出命令與響應(yīng)；每個(gè)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(gè)復(fù)合站都可以平等地發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，異步平衡模式的每個(gè)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(duì)方復(fù)合站的許可。而不需要得到對(duì)方復(fù)合站的許可。第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層11數(shù)據(jù)鏈路的平衡配

8、置方式第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層12HDLC的幀結(jié)構(gòu) F（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） A（address） ：地址地址 C（control） ：幀的類型、幀的編號(hào)、命令與控制信息幀的類型、幀的編號(hào)、命令與控制信息 I（information） ：網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù) CRC（checksum） ：校驗(yàn)校驗(yàn)A、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(zhǎng)度可變)幀校驗(yàn)字段F

9、CS(16/32位)標(biāo)志字段F(8位)第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層13零比特的填充與刪除 數(shù)據(jù)中某一段比特組合恰好出現(xiàn)和 F 字段一樣的情況0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0會(huì)被誤認(rèn)為是 F 字段發(fā)送端在 5 個(gè)連 1 之后填入 0 比特再發(fā)送出去填入 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0在接收端將 5 個(gè)連 1 之后的 0 比特刪除，恢復(fù)原樣在此位置刪除填入的 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層14幀類型及控制字段的意義第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路

10、層數(shù)據(jù)鏈路層15幀類型幀類型 I幀幀 ： N（S） 發(fā)送發(fā)送幀的順序號(hào)幀的順序號(hào) N（R） 接收幀的順序號(hào)接收幀的順序號(hào) P/F= Poll / Final， P=1 詢問(wèn)，詢問(wèn)，F(xiàn)=1 響應(yīng)響應(yīng) P與與F成對(duì)出現(xiàn)成對(duì)出現(xiàn) S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） U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)鏈路控制功能第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層16U幀的格式與鏈路控制功能第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層

11、數(shù)據(jù)鏈路層17 簡(jiǎn)化的信息幀結(jié)構(gòu)的表示方法I， N(S)=3， N(R)=4， P=14.4.4 數(shù)據(jù)鏈路層的工作過(guò)程一個(gè)信息幀的表示第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層18 無(wú)編號(hào)幀的表示方法無(wú)編號(hào)幀的表示方法 SNRM幀與UA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(wú)編號(hào)確認(rèn)：無(wú)編號(hào)確認(rèn)：01111110A11001001FCS0111111001111110A11001110FCS01111110置異步響應(yīng)模式：置異步響應(yīng)模式：無(wú)編號(hào)確認(rèn)：無(wú)編號(hào)確認(rèn)：正常正常正常正常第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層19正常響應(yīng)模式數(shù)據(jù)鏈路工作第第

12、4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層20討論：數(shù)據(jù)鏈路層與物理層的關(guān)系第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層215.7.3 Internet中的數(shù)據(jù)鏈路層 Internet中主要的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議中主要的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 SLIP （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 PPP （ Point-to-Point Protocol） 點(diǎn)點(diǎn)-點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)協(xié)議 SLIP與與PPP用于串行通信的撥號(hào)線路上，是目前家庭用于串行通信的撥號(hào)線路上，是目前家庭計(jì)算機(jī)或公司用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)或公司用戶通過(guò)ISP撥號(hào)接入撥號(hào)接入Internet的主要協(xié)的主要協(xié)議。議。 第第4章章

13、 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層22PPP 協(xié)議 PPP協(xié)議有三個(gè)功能 封裝機(jī)制 鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol) 用于建立、配置、測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接 網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP (Network Control Protocol) 用于建立和配置不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議PPP協(xié)議的幀結(jié)構(gòu) 為了通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的PPP鏈路進(jìn)行通信，每個(gè)端結(jié)點(diǎn)首先要發(fā)送LCP（鏈路控制協(xié)議）數(shù)據(jù)幀，以配置和測(cè)試PPP數(shù)據(jù)鏈路； 當(dāng)PPP鏈路建立起來(lái)后，每個(gè)端結(jié)點(diǎn)發(fā)送NCP（網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議）數(shù)據(jù)幀，以選擇和配置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議配置好后，網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包就可以通過(guò)PPP數(shù)據(jù)幀傳輸。第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈

14、路層23第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層24用戶撥號(hào)入網(wǎng)的示意圖 路由器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器因特網(wǎng)服務(wù)提供者(ISP)用戶家庭撥號(hào)電話線 使用 TCP/IP 的 PPP 連接使用 TCP/IP 的 客戶進(jìn)程路由選擇 進(jìn)程至因特網(wǎng)PC 機(jī)第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層25PPP 協(xié)議的幀格式PPP 有一個(gè) 2 個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。 當(dāng)協(xié)議字段為 0 x0021 時(shí)，PPP 幀的信息字段就是IP 數(shù)據(jù)報(bào)。 若為 0 xC021, 則信息字段是 PPP 鏈路控制數(shù)據(jù)(LCP)。 若為 0 x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)(NCP)。 IP 數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過(guò) 1500 字節(jié)PPP 幀先發(fā)

15、送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層26PPP信息幀格式 標(biāo)志（標(biāo)志（flag）：）：01111110 地址地址（address）：值為值為“FF”（11111111），），表示網(wǎng)中所有的表示網(wǎng)中所有的站都接收該幀站都接收該幀 控制控制（control）：值為值為“03”（00000011） 協(xié)議（協(xié)議（protocol）：）：長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為2字節(jié)，它標(biāo)識(shí)出網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)域字節(jié)，它標(biāo)識(shí)出網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)域的類型。常用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的類型主要有：的類型。常用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的類型主要有： 0021HTCP/IP數(shù)據(jù)字段：長(zhǎng)度可變數(shù)據(jù)字段：長(zhǎng)度可變第第4章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層27鏈路控制幀（LCP）與網(wǎng)絡(luò)控制幀（NCP） 鏈路控制幀（LCP） 網(wǎng)絡(luò)控制幀（NCP）5.7.4 ATM網(wǎng)絡(luò)基本原理網(wǎng)絡(luò)基本原理 異步傳輸模式（ATM）的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種單一的能夠適合于傳輸實(shí)時(shí)音頻與視頻以及文本、電子郵件和圖像文件的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。異步傳輸模式ATM是建立在電路交換和分組交換基礎(chǔ)上的一種面向連接的快速分組交換技術(shù)，它是一種轉(zhuǎn)換模式（即傳輸方式），在這一模式中信息被組織成信元（Cell）。由于每一個(gè)用戶發(fā)送的ATM信元在每一時(shí)分復(fù)用幀中的相對(duì)位置并不是固定不變的，從這個(gè)意義上說(shuō)，這種傳輸是異步的。5.7.4 ATM網(wǎng)絡(luò)基本原理