第3章數(shù)據(jù)鏈路層

1、第第3 3章章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層3.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的功能3.2 差錯(cuò)檢測和糾正差錯(cuò)檢測和糾正3.3 基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議3.4 數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)例數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)例3.5 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層3.6 擴(kuò)展的局域網(wǎng)擴(kuò)展的局域網(wǎng)3.1 3.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的功能 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù) 成幀（成幀（PDU：幀）：幀） 差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制 流量控制流量控制 尋址尋址 同步同步 等等等等舉例說明幀的結(jié)構(gòu)舉例說明幀的結(jié)構(gòu)- -以太網(wǎng)的以太網(wǎng)的MACMAC幀幀MAC 幀幀物理層物理層MAC 層層10101010101010 1010101010

2、10101010117 字節(jié)字節(jié)1 字節(jié)字節(jié)8 字節(jié)字節(jié)IP 層層目的地址目的地址源地址源地址類型類型數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)FCS6624字節(jié)字節(jié)46 1500IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)HDLC HDLC 的幀結(jié)構(gòu)的幀結(jié)構(gòu)比特888可變168信息 Info標(biāo)志 F標(biāo)志 F地址 A控制 C幀檢驗(yàn)序列 FCS透明傳輸區(qū)間FCS 檢驗(yàn)區(qū)間1974年，年，IBM 公司推出了面向比特的規(guī)程公司推出了面向比特的規(guī)程SDLC (Synchronous Data Link Control)。后來后來 ISO 把把 SDLC 修改后稱為修改后稱為 HDLC (High-level Data Link Control)，譯為高級數(shù)據(jù)

3、鏈路控制，作為國，譯為高級數(shù)據(jù)鏈路控制，作為國際標(biāo)準(zhǔn)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3309。適用于適用于X.25等網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)鏈路層等網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)鏈路層 協(xié)議協(xié)議IP 數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過 1500 字節(jié)先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部PPP 協(xié)議的幀格式協(xié)議的幀格式PPP 幀現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 是是點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議 PPP (Point-to-Point Protocol)。用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都 是使用是使用 PPP 協(xié)議。協(xié)議。3.2 3.2 差錯(cuò)檢測和糾

4、正差錯(cuò)檢測和糾正4主要內(nèi)容主要內(nèi)容 差錯(cuò)檢測的方法差錯(cuò)檢測的方法循環(huán)冗余檢驗(yàn)循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 檢測技術(shù)檢測技術(shù) 循環(huán)冗余檢驗(yàn)循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC的工作原理的工作原理)(.)()(xRxGxM廣泛使用的生成多項(xiàng)式廣泛使用的生成多項(xiàng)式G G（x x）-P79-P794CRC-16=X16+X15+X2+14CRC-CCITT=X16+X12+X5+14CRC-32=X32+X26+X23+X22+X16+X12 +X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2 +X+1舉例說明舉例說明CRCCRC校驗(yàn)校驗(yàn)例例1：若采用生成多項(xiàng)式：若采用生成多項(xiàng)式G(X)= X4+X+1，信息位，信息位為為111

5、11001產(chǎn)生循環(huán)冗余位，加在信息位后面產(chǎn)生循環(huán)冗余位，加在信息位后面形成碼字，在經(jīng)零比特填充后從左至右發(fā)送，形成碼字，在經(jīng)零比特填充后從左至右發(fā)送，則發(fā)送時(shí)的比特序列為（則發(fā)送時(shí)的比特序列為（ ）；若接收到）；若接收到碼字為碼字為110000110101的比特序列，則通過的比特序列，則通過CRC校驗(yàn)，是否出錯(cuò)？校驗(yàn)，是否出錯(cuò)？例例2（P97第第3-17題）題）要發(fā)送的數(shù)據(jù)為要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用采用CRC生成多項(xiàng)式是生成多項(xiàng)式是G(x)=X4 +X+1。試求應(yīng)添加。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的校驗(yàn)碼。若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個(gè)在數(shù)據(jù)后面的校驗(yàn)碼。若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個(gè)1變成了

6、變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？若數(shù)據(jù)在傳輸過程中，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個(gè)最后兩個(gè)1都變成了都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？，問接收端能否發(fā)現(xiàn)？3.3 3.3 基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議4停止等待協(xié)議停止等待協(xié)議 -是為解決可靠傳輸而制定的最簡單最基本的一種是為解決可靠傳輸而制定的最簡單最基本的一種協(xié)議。協(xié)議。4工作原理工作原理發(fā)送端：發(fā)送端： 每發(fā)送完一幀后就停止發(fā)送，等待接收端每發(fā)送完一幀后就停止發(fā)送，等待接收端的確認(rèn)。如果收到了來自接收端的確認(rèn)幀，就繼的確認(rèn)。如果收到了來自接收端的確認(rèn)幀，就繼續(xù)發(fā)送下一幀。續(xù)發(fā)送下一幀。接收端：每收到一個(gè)無差錯(cuò)的幀，就把這個(gè)幀交付接

7、收端：每收到一個(gè)無差錯(cuò)的幀，就把這個(gè)幀交付給它的上層（通常是網(wǎng)絡(luò)層），并向發(fā)送端發(fā)送給它的上層（通常是網(wǎng)絡(luò)層），并向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)幀；如果接收端收到有差錯(cuò)的幀，就靜悄悄確認(rèn)幀；如果接收端收到有差錯(cuò)的幀，就靜悄悄地丟棄掉這個(gè)幀，其它什么也不做。地丟棄掉這個(gè)幀，其它什么也不做。停止等待協(xié)議停止等待協(xié)議時(shí)間ABDATA0送主機(jī)ACKDATA1送主機(jī)ACK(a) 正常情況ABDATA0DATA0送主機(jī)ACK(c) 數(shù)據(jù)幀丟失重傳tout丟失 ！ABDATA0送主機(jī)ACKDATA0丟棄ACK(d) 確認(rèn)幀丟失重傳tout丟失 ！ABDATA0NAKDATA0送主機(jī)ACK(b) 數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)重傳出錯(cuò)四種情況

8、超時(shí)計(jì)時(shí)器的作用超時(shí)計(jì)時(shí)器的作用4結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)A發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，就啟動(dòng)一發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，就啟動(dòng)一個(gè)個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器超時(shí)計(jì)時(shí)器(timeout timer)。 計(jì)時(shí)器又稱為定時(shí)器。4若到了超時(shí)計(jì)時(shí)器所設(shè)置的重傳時(shí)間若到了超時(shí)計(jì)時(shí)器所設(shè)置的重傳時(shí)間 tout而仍收不到結(jié)點(diǎn)而仍收不到結(jié)點(diǎn) B 的任何確認(rèn)幀，則結(jié)的任何確認(rèn)幀，則結(jié)點(diǎn)點(diǎn) A 就重傳前面所發(fā)送的這一數(shù)據(jù)幀。就重傳前面所發(fā)送的這一數(shù)據(jù)幀。4一般可將重傳時(shí)間選為略大于一般可將重傳時(shí)間選為略大于“從發(fā)完從發(fā)完數(shù)據(jù)幀到收到確認(rèn)幀所需的平均時(shí)間數(shù)據(jù)幀到收到確認(rèn)幀所需的平均時(shí)間”。 解決重復(fù)幀的問題解決重復(fù)幀的問題 4使每一個(gè)數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號

9、。每發(fā)送使每一個(gè)數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號。每發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀就把它的發(fā)送序號加一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀就把它的發(fā)送序號加 1。 4若結(jié)點(diǎn)若結(jié)點(diǎn) B 收到發(fā)送序號相同的數(shù)據(jù)幀，就表明收到發(fā)送序號相同的數(shù)據(jù)幀，就表明出現(xiàn)了重復(fù)幀。這時(shí)應(yīng)丟棄重復(fù)幀，因?yàn)橐呀?jīng)出現(xiàn)了重復(fù)幀。這時(shí)應(yīng)丟棄重復(fù)幀，因?yàn)橐呀?jīng)收到過同樣的數(shù)據(jù)幀并且也交給了主機(jī)收到過同樣的數(shù)據(jù)幀并且也交給了主機(jī) B。4但此時(shí)結(jié)點(diǎn)但此時(shí)結(jié)點(diǎn) B 還必須向還必須向 A 發(fā)送確認(rèn)幀發(fā)送確認(rèn)幀 ACK，因?yàn)橐驗(yàn)?B 已經(jīng)知道已經(jīng)知道 A 還沒有收到上一次發(fā)過去還沒有收到上一次發(fā)過去的確認(rèn)幀的確認(rèn)幀 ACK。 幀的編號問題幀的編號問題 4任何一個(gè)編號系統(tǒng)的序號所占

10、用的比特?cái)?shù)一定任何一個(gè)編號系統(tǒng)的序號所占用的比特?cái)?shù)一定是有限的。因此，經(jīng)過一段時(shí)間后，發(fā)送序號是有限的。因此，經(jīng)過一段時(shí)間后，發(fā)送序號就會(huì)重復(fù)。就會(huì)重復(fù)。 4序號占用的比特?cái)?shù)越少，數(shù)據(jù)傳輸?shù)念~外開銷序號占用的比特?cái)?shù)越少，數(shù)據(jù)傳輸?shù)念~外開銷就越小。就越小。 4對于停止等待協(xié)議，由于每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀就對于停止等待協(xié)議，由于每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀就停止等待，因此用一個(gè)比特來編號就夠了。停止等待，因此用一個(gè)比特來編號就夠了。 一個(gè)比特可表示 0 和 1 兩種不同的序號。 停止等待協(xié)議的要點(diǎn)停止等待協(xié)議的要點(diǎn)4實(shí)用的實(shí)用的 CRC 檢驗(yàn)器都是用檢驗(yàn)器都是用硬件硬件完成的。完成的。4CRC 檢驗(yàn)器能夠自動(dòng)丟棄檢

11、測到的出錯(cuò)檢驗(yàn)器能夠自動(dòng)丟棄檢測到的出錯(cuò)幀。因此所謂的幀。因此所謂的“丟棄出錯(cuò)幀丟棄出錯(cuò)幀”，對上，對上層軟件或用戶來說都是層軟件或用戶來說都是感覺不到感覺不到的。的。4發(fā)送端對出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重傳是自動(dòng)發(fā)送端對出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重傳是自動(dòng)進(jìn)行的，因而這種差錯(cuò)控制體制常簡稱進(jìn)行的，因而這種差錯(cuò)控制體制常簡稱為為 ARQ (Automatic Repeat reQuest)，直，直譯是譯是自動(dòng)重傳請求自動(dòng)重傳請求，但意思是，但意思是自動(dòng)請求自動(dòng)請求重傳重傳。 停止等待協(xié)議停止等待協(xié)議 ARQ ARQ 的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn) 4優(yōu)點(diǎn)：比較簡單優(yōu)點(diǎn)：比較簡單 。4缺點(diǎn)：通信信道的利用率不高，也就是說，缺點(diǎn)：

12、通信信道的利用率不高，也就是說，信道還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有被數(shù)據(jù)比特填滿。信道還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有被數(shù)據(jù)比特填滿。4為了克服這一缺點(diǎn)，就產(chǎn)生了另外兩種協(xié)議，為了克服這一缺點(diǎn)，就產(chǎn)生了另外兩種協(xié)議，即連續(xù)即連續(xù) ARQ 和選擇重傳和選擇重傳 ARQ。連續(xù)連續(xù) ARQ ARQ 協(xié)議協(xié)議4又稱為退后又稱為退后n幀協(xié)議（幀協(xié)議（Go-back-N ARQ）- 意思是當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)必須重傳時(shí)，要向回走意思是當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)必須重傳時(shí)，要向回走 N N 個(gè)幀，個(gè)幀，然后再開始重傳。然后再開始重傳。 4工作原理工作原理- 在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認(rèn)幀，在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認(rèn)幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)幀

13、。而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)幀。- 如果這時(shí)收到了接收端發(fā)來的確認(rèn)幀，那么還可以如果這時(shí)收到了接收端發(fā)來的確認(rèn)幀，那么還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。- 由于減少了等待時(shí)間，整個(gè)通信的吞吐量就提高了。由于減少了等待時(shí)間，整個(gè)通信的吞吐量就提高了。連續(xù)連續(xù) ARQ ARQ 協(xié)議的工作原理協(xié)議的工作原理DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重傳 DATA2重傳 DATA3ACK1ACK2ACK1 確認(rèn) DATA0ACK2 確認(rèn) DATA1DATA2 出錯(cuò)，丟棄ACK3ACK3 確認(rèn) DATA2ACK4 確認(rèn) DATA3ACK4重傳 DATA5重傳 DATA4超時(shí)重傳時(shí)

14、間ABtout送交主機(jī)送交主機(jī)?ACK2ACK2ACK2DATA3不按序，丟棄，重傳ACK2DATA4不按序，丟棄，重傳ACK2DATA5不按序，丟棄，重傳ACK2連續(xù)連續(xù) ARQ ARQ 協(xié)議的要點(diǎn)協(xié)議的要點(diǎn)（1）接收端）接收端只按序接收只按序接收數(shù)據(jù)幀。雖然數(shù)據(jù)幀。雖然在有差錯(cuò)的在有差錯(cuò)的 2號幀之后接著又收到了號幀之后接著又收到了正確的正確的 3 個(gè)數(shù)據(jù)幀，但接收端都必須個(gè)數(shù)據(jù)幀，但接收端都必須將這些幀丟棄，因?yàn)樵谶@些幀前面有將這些幀丟棄，因?yàn)樵谶@些幀前面有一個(gè)一個(gè) 2 號幀還沒有收到。雖然丟棄了號幀還沒有收到。雖然丟棄了這些不按序的無差錯(cuò)幀，但應(yīng)重復(fù)發(fā)這些不按序的無差錯(cuò)幀，但應(yīng)重復(fù)發(fā)送

15、已發(fā)送過的最后一個(gè)確認(rèn)幀（防止送已發(fā)送過的最后一個(gè)確認(rèn)幀（防止確認(rèn)幀丟失）。確認(rèn)幀丟失）。連續(xù)連續(xù) ARQ ARQ 協(xié)議的要點(diǎn)協(xié)議的要點(diǎn)(2) ACK1 (2) ACK1 表示確認(rèn)表示確認(rèn) 0 0 號幀號幀 DATA0DATA0，并期望下次收到，并期望下次收到 1 1 號幀；號幀；ACK2 ACK2 表示確認(rèn)表示確認(rèn) 1 1 號幀號幀 DATA1DATA1，并期望下次收，并期望下次收到到 2 2 號幀。依此類推。號幀。依此類推。(3) (3) 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn) A A 在每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)都要設(shè)置該幀的在每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)都要設(shè)置該幀的超時(shí)計(jì)時(shí)器超時(shí)計(jì)時(shí)器。如果在所設(shè)置的超時(shí)時(shí)間內(nèi)收到確認(rèn)幀，。如

16、果在所設(shè)置的超時(shí)時(shí)間內(nèi)收到確認(rèn)幀，就立即將超時(shí)計(jì)時(shí)器清零。但若在所設(shè)置的超時(shí)時(shí)間就立即將超時(shí)計(jì)時(shí)器清零。但若在所設(shè)置的超時(shí)時(shí)間到了而未收到確認(rèn)幀，就要重傳相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀（仍需到了而未收到確認(rèn)幀，就要重傳相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀（仍需重新設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器）。在等不到重新設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器）。在等不到 2 2 號幀的確認(rèn)而號幀的確認(rèn)而重傳重傳 2 2 號數(shù)據(jù)幀時(shí)，雖然結(jié)點(diǎn)號數(shù)據(jù)幀時(shí)，雖然結(jié)點(diǎn) A A 已經(jīng)發(fā)完了已經(jīng)發(fā)完了 5 5 號號幀，但仍必須向回走，將幀，但仍必須向回走，將 2 2號幀及其以后的各幀全部號幀及其以后的各幀全部進(jìn)行重傳。連續(xù)進(jìn)行重傳。連續(xù) ARQ ARQ 又稱為又稱為Go-back-N ARQGo-

17、back-N ARQ，意思是，意思是當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)必須重傳時(shí)，要向回走當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)必須重傳時(shí)，要向回走 N N 個(gè)幀，然后再個(gè)幀，然后再開始重傳。開始重傳。 連續(xù)連續(xù) ARQ ARQ 協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)4優(yōu)點(diǎn)：因連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，提高了信道優(yōu)點(diǎn)：因連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，提高了信道的利用率。的利用率。4缺點(diǎn)：在重傳時(shí)又必須把原來已發(fā)送正缺點(diǎn)：在重傳時(shí)又必須把原來已發(fā)送正確的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重傳（僅因這些數(shù)據(jù)幀確的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重傳（僅因這些數(shù)據(jù)幀的前面有一個(gè)數(shù)據(jù)幀出了錯(cuò)），這種做的前面有一個(gè)數(shù)據(jù)幀出了錯(cuò)），這種做法使傳送效率降低。法使傳送效率降低。4結(jié)論：若傳輸信道的傳輸質(zhì)量很差因而結(jié)論：若傳輸信道的傳輸質(zhì)量很差

18、因而誤碼率較大時(shí)，連續(xù)誤碼率較大時(shí)，連續(xù)ARQ協(xié)議不一定優(yōu)協(xié)議不一定優(yōu)于停止等待協(xié)議。于停止等待協(xié)議。滑動(dòng)窗口的概念的引入滑動(dòng)窗口的概念的引入在使用連續(xù)在使用連續(xù)ARQ協(xié)議時(shí)，有以下兩個(gè)問題要解決：協(xié)議時(shí)，有以下兩個(gè)問題要解決：4當(dāng)未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目太多時(shí)，只要有一幀出了當(dāng)未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目太多時(shí)，只要有一幀出了差錯(cuò)，就可能要有很多的數(shù)據(jù)幀需要重傳，這必然要差錯(cuò)，就可能要有很多的數(shù)據(jù)幀需要重傳，這必然要白白花費(fèi)較多的時(shí)間，因而增大開銷。白白花費(fèi)較多的時(shí)間，因而增大開銷。4為了對所發(fā)送出去的大量數(shù)據(jù)幀進(jìn)行編號，每個(gè)數(shù)據(jù)為了對所發(fā)送出去的大量數(shù)據(jù)幀進(jìn)行編號，每個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號也要占用較多

19、的比特?cái)?shù)，這樣又增加了幀的發(fā)送序號也要占用較多的比特?cái)?shù)，這樣又增加了一些不必要的開銷。一些不必要的開銷。 因此，在連續(xù)因此，在連續(xù)ARQ協(xié)議中，應(yīng)將已發(fā)送出去但未被確協(xié)議中，應(yīng)將已發(fā)送出去但未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目加以限制，這就是滑動(dòng)窗口所要研認(rèn)的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目加以限制，這就是滑動(dòng)窗口所要研究的內(nèi)容。究的內(nèi)容。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 22 滑動(dòng)窗口的概念滑動(dòng)窗口的概念4發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送窗口和發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送窗口和接收窗口接收窗口 。4發(fā)送窗口用來對發(fā)送端進(jìn)行流量控制。發(fā)送窗口用來對發(fā)送端進(jìn)行流量控制。4發(fā)送窗口的大小發(fā)送窗口的大小 WT 代表在還沒有收到代表在

20、還沒有收到對方確認(rèn)信息的情況下發(fā)送端最多可以對方確認(rèn)信息的情況下發(fā)送端最多可以發(fā)送多少個(gè)數(shù)據(jù)幀。發(fā)送多少個(gè)數(shù)據(jù)幀。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 23 01234567012發(fā)送窗口WT不允許發(fā)送這些幀允許發(fā)送 5 個(gè)幀(a)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送 4 個(gè)幀WT已發(fā)送(b)01234567012不允許發(fā)送這些幀WT已發(fā)送(c)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送 3 個(gè)幀WT已發(fā)送 已發(fā)送并已收到確認(rèn)(d)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 24 滑動(dòng)窗口：接收端設(shè)置接收窗口滑動(dòng)窗口：接收端設(shè)置接收窗口4在接收端設(shè)置接收窗口是為了控制在接

21、收端設(shè)置接收窗口是為了控制“可以接收哪些可以接收哪些數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀 和不可以接收哪些幀和不可以接收哪些幀”。 - 在接收端只有當(dāng)收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號落入接在接收端只有當(dāng)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。收窗口內(nèi)才允許將該數(shù)據(jù)幀收下。 - 若接收到的數(shù)據(jù)幀落在接收窗口之外，則一律將若接收到的數(shù)據(jù)幀落在接收窗口之外，則一律將 其丟棄。其丟棄。4在連續(xù)在連續(xù) ARQ 協(xié)議中，接收窗口的大小協(xié)議中，接收窗口的大小 WR = 1。 只有當(dāng)收到的幀的序號與接收窗口一致時(shí)才能接收該幀。只有當(dāng)收到的幀的序號與接收窗口一致時(shí)才能接收該幀。否則，就丟棄它。否則，就丟棄它。 每收到一個(gè)序號

22、正確的幀，接收窗口就向前（即向右方）每收到一個(gè)序號正確的幀，接收窗口就向前（即向右方）滑動(dòng)一個(gè)幀的位置。同時(shí)發(fā)送對該幀的確認(rèn)?；瑒?dòng)一個(gè)幀的位置。同時(shí)發(fā)送對該幀的確認(rèn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 25 不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收 0 號幀(a)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收 1 號幀已收到(b)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收 4 號幀已收到(c)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 26 滑動(dòng)窗口的重要特性滑動(dòng)窗口的重要特性4只有在接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)（與此同時(shí)只有在接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)（與此同時(shí)也發(fā)送了確認(rèn)），發(fā)送窗

23、口才有可能向也發(fā)送了確認(rèn)），發(fā)送窗口才有可能向前滑動(dòng)。前滑動(dòng)。4收發(fā)兩端的窗口按照以上規(guī)律不斷地向收發(fā)兩端的窗口按照以上規(guī)律不斷地向前滑動(dòng)，因此這種協(xié)議又稱為滑動(dòng)窗口前滑動(dòng)，因此這種協(xié)議又稱為滑動(dòng)窗口協(xié)議。協(xié)議。4當(dāng)發(fā)送窗口和接收窗口的大小都等于當(dāng)發(fā)送窗口和接收窗口的大小都等于 1時(shí)，就是停止等待協(xié)議。時(shí)，就是停止等待協(xié)議。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 27 發(fā)送窗口的最大值發(fā)送窗口的最大值4當(dāng)用當(dāng)用 n 個(gè)比特進(jìn)行編號時(shí)，若接收窗個(gè)比特進(jìn)行編號時(shí)，若接收窗口的大小為口的大小為 1，則只有在發(fā)送窗口的，則只有在發(fā)送窗口的大小大小 WT 2n 1時(shí)，連續(xù)時(shí)，連續(xù) ARQ 協(xié)議協(xié)議才能

24、正確運(yùn)行。才能正確運(yùn)行。4例如，當(dāng)采用例如，當(dāng)采用 3 bit 編碼時(shí)，發(fā)送窗編碼時(shí)，發(fā)送窗口的最大值是口的最大值是 7 而不是而不是 8。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 28 信道利用率信道利用率4由于每個(gè)數(shù)據(jù)幀都必須包括一定的控制由于每個(gè)數(shù)據(jù)幀都必須包括一定的控制信息信息(如幀的序號、地址、同步信息以及如幀的序號、地址、同步信息以及其他的一些控制信息其他的一些控制信息)，所以即使連續(xù)不，所以即使連續(xù)不停地發(fā)送數(shù)據(jù)幀，信道利用率停地發(fā)送數(shù)據(jù)幀，信道利用率(即扣除全即扣除全部的控制信息后的數(shù)據(jù)率與信道容量之部的控制信息后的數(shù)據(jù)率與信道容量之比比)也不可能達(dá)到也不可能達(dá)到 100 %。

25、4當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)(這是不可避免的這是不可避免的)，數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)幀的不斷重傳將進(jìn)一步使信道利用率降幀的不斷重傳將進(jìn)一步使信道利用率降低。低。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 29 最佳幀長最佳幀長4若數(shù)據(jù)幀的幀長取得很短，那么控制若數(shù)據(jù)幀的幀長取得很短，那么控制信息在每一幀中所占的比例就增大，信息在每一幀中所占的比例就增大，因而額外開銷增大，這就導(dǎo)致信道利因而額外開銷增大，這就導(dǎo)致信道利用率的下降。用率的下降。4若幀長取得太長，則數(shù)據(jù)幀在傳輸過若幀長取得太長，則數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中出錯(cuò)的概率就增大，于是重傳次程中出錯(cuò)的概率就增大，于是重傳次數(shù)將增大，這也會(huì)使信道利用率下降。數(shù)將增大

26、，這也會(huì)使信道利用率下降。4由此可見，存在一個(gè)由此可見，存在一個(gè)最佳幀長最佳幀長，在此，在此幀長下信道的利用率最高。幀長下信道的利用率最高。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 30 選擇重傳選擇重傳 ARQ ARQ 協(xié)議協(xié)議4可加大接收窗口，先收下發(fā)送序號不可加大接收窗口，先收下發(fā)送序號不連續(xù)但仍處在接收窗口中的那些數(shù)據(jù)連續(xù)但仍處在接收窗口中的那些數(shù)據(jù)幀。等到所缺序號的數(shù)據(jù)幀收到后再幀。等到所缺序號的數(shù)據(jù)幀收到后再一并送交主機(jī)。一并送交主機(jī)。4選擇重傳選擇重傳 ARQ 協(xié)議可避免重復(fù)傳送協(xié)議可避免重復(fù)傳送那些本來已經(jīng)正確到達(dá)接收端的數(shù)據(jù)那些本來已經(jīng)正確到達(dá)接收端的數(shù)據(jù)幀。幀。4但我們付出

27、的代價(jià)是在接收端要設(shè)置但我們付出的代價(jià)是在接收端要設(shè)置具有相當(dāng)容量的緩存空間。具有相當(dāng)容量的緩存空間。20092009年考研題年考研題35.數(shù)據(jù)鏈路層采用退后數(shù)據(jù)鏈路層采用退后n幀幀(GBN)協(xié)議，發(fā)送協(xié)議，發(fā)送方已經(jīng)發(fā)送了編號為方已經(jīng)發(fā)送了編號為07的幀。當(dāng)計(jì)數(shù)器超的幀。當(dāng)計(jì)數(shù)器超時(shí)時(shí)，若發(fā)送方只收到時(shí)時(shí)，若發(fā)送方只收到0、2、3號幀的確認(rèn)號幀的確認(rèn)，則發(fā)送方需要重發(fā)的幀數(shù)是（，則發(fā)送方需要重發(fā)的幀數(shù)是（ ）。）。 A 2 B 3 C 4 D 5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 31 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 32 思考一下思考一下在什么條件下，選擇重傳在什么條件下，

28、選擇重傳ARQ協(xié)議和協(xié)議和連續(xù)連續(xù)ARQ協(xié)議在效果上完全一致？協(xié)議在效果上完全一致？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 33 3.4 3.4 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例4 點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議PPP(Point to Point Protocol) - 適用于因特網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議適用于因特網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議4 高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC(High-level Data Link Control) - 適用于適用于X.25等網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)鏈路層等網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)鏈路層 協(xié)協(xié) 議議計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 34 HDLC HDLC 協(xié)議概述協(xié)議

29、概述41974年，年，IBM 公司推出了面向比特的規(guī)程公司推出了面向比特的規(guī)程SDLC (Synchronous Data Link Control)。4后來后來 ISO 把把 SDLC 修改后稱為修改后稱為 HDLC (High-level Data Link Control)，譯為高級數(shù)據(jù)鏈路，譯為高級數(shù)據(jù)鏈路控制，作為國際標(biāo)準(zhǔn)控制，作為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3309。4CCITT 則將則將 HDLC 再修改后稱為鏈路接入規(guī)再修改后稱為鏈路接入規(guī)程程 LAP (Link Access Procedure)。不久，。不久，HDLC 的新版本又把的新版本又把 LAP 修改為修改為 LAPB，“B”表

30、示平衡型表示平衡型(Balanced)，所以，所以 LAPB 叫做叫做鏈路接入規(guī)程鏈路接入規(guī)程(平衡型平衡型)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 35 HDLC HDLC 的幀結(jié)構(gòu)的幀結(jié)構(gòu)比特888可變168信息 Info標(biāo)志 F標(biāo)志 F地址 A控制 C幀檢驗(yàn)序列 FCS透明傳輸區(qū)間FCS 檢驗(yàn)區(qū)間 標(biāo)志字段 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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 36 HDLC HDLC 的幀結(jié)構(gòu)（續(xù)）的幀結(jié)構(gòu)（續(xù)）4地址字段地址字段 A 是是 8 bit。4幀檢驗(yàn)序列幀檢驗(yàn)序列

31、 FCS 字段共字段共 16 bit。所。所檢驗(yàn)的范圍是從地址字段的第一個(gè)比檢驗(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)比特為特起，到信息字段的最末一個(gè)比特為止。止。4幀檢驗(yàn)序列幀檢驗(yàn)序列 FCS 字段共字段共 16 bit。所。所檢驗(yàn)的范圍是從地址字段的第一個(gè)比檢驗(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)比特為特起，到信息字段的最末一個(gè)比特為止。止。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 37 零比特填充法零比特填充法4HDLC 采用零比特填充法使一幀中兩采用零比特填充法使一幀中兩個(gè)個(gè) F 字段之間不會(huì)出現(xiàn)字段之間不會(huì)出現(xiàn) 6 個(gè)連續(xù)個(gè)連續(xù) 1。 - 在發(fā)送端，

32、當(dāng)一串比特流數(shù)據(jù)中有在發(fā)送端，當(dāng)一串比特流數(shù)據(jù)中有 5 個(gè)個(gè)連續(xù)連續(xù) 1 時(shí)，就立即填入一個(gè)時(shí)，就立即填入一個(gè) 0。 - 在接收幀，先找到在接收幀，先找到 F 字段以確定幀的邊字段以確定幀的邊界。接著再對比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)界。接著再對比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn) 5 個(gè)連續(xù)個(gè)連續(xù) 1 時(shí)，就將其后的一個(gè)時(shí)，就將其后的一個(gè) 0 刪刪除，以還原成原來的比特流。除，以還原成原來的比特流。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 38 零比特的填充與刪除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

33、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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 39 透明傳輸透明傳輸4采用零比特填充法就可傳送任意采用零比特填充法就可傳送任意組合的比特流，或者說，就可實(shí)組合的比特流，或者說，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的透明傳輸透明傳輸。4當(dāng)連續(xù)傳輸兩個(gè)幀時(shí)，前一個(gè)幀的結(jié)當(dāng)連續(xù)傳輸兩個(gè)幀時(shí)，前一個(gè)幀的結(jié)束標(biāo)志字段束

34、標(biāo)志字段 F 可以兼作后一幀的起始可以兼作后一幀的起始標(biāo)志字段。標(biāo)志字段。4當(dāng)暫時(shí)沒有信息傳送時(shí)，可以連續(xù)發(fā)當(dāng)暫時(shí)沒有信息傳送時(shí)，可以連續(xù)發(fā)送標(biāo)志字段，使接收端可以一直和發(fā)送標(biāo)志字段，使接收端可以一直和發(fā)端保持同步。端保持同步。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 40 點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議 PPPPPP4現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是路層協(xié)議是點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議 PPP (Point-to-Point Protocol)。4用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用時(shí)，一般都是使用 PPP 協(xié)議。協(xié)議。41992 年制訂

35、了年制訂了 PPP 協(xié)議。經(jīng)過協(xié)議。經(jīng)過 1993 年和年和 1994 年的修訂，現(xiàn)在的年的修訂，現(xiàn)在的 PPP 協(xié)協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)。議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 41 用戶撥號入網(wǎng)的示意圖用戶撥號入網(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)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 42 PPP PPP 協(xié)議的幀格式協(xié)議的幀格式4PPP 的幀格式和的幀格式和 HDLC 的相似。的相似。4標(biāo)志字段標(biāo)志字段 F 仍

36、為仍為 0 x7E （符號（符號“0 x”表示表示后面的字符是用十六進(jìn)制表示。十六進(jìn)后面的字符是用十六進(jìn)制表示。十六進(jìn)制的制的 7E 的二進(jìn)制表示是的二進(jìn)制表示是 01111110）。）。IP 數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過 1500 字節(jié)PPP 幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信 息 部 分首部尾部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 43 PPP PPP 協(xié)議的幀格式協(xié)議的幀格式4地址字段地址字段 A 只置為只置為 0 xFF。地址字段實(shí)際上并。地址字段實(shí)際上并不起作用。不起作用。4控制字段控制字段 C 通常置為通常置為 0 x03。4PPP 是面向字節(jié)的，所有的是面向字節(jié)的，

37、所有的 PPP 幀的長度都幀的長度都是整數(shù)字節(jié)。是整數(shù)字節(jié)。4PPP 有一個(gè)有一個(gè) 2 個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。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)。 若為 0 x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 44 透明傳輸問題透明傳輸問題4當(dāng)當(dāng) PPP 用在同步傳輸（一連串的比特連用在同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳輸）鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完續(xù)傳輸）鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來完成零比特填充（和成零比特填充（和 HDLC 的做法一樣）。的做法一樣）。

38、同步傳輸：是以字符塊或位塊為單位進(jìn)行傳輸，一塊一同步傳輸：是以字符塊或位塊為單位進(jìn)行傳輸，一塊一般有幾千個(gè)數(shù)據(jù)塊，一般的做法是在數(shù)據(jù)塊前面和數(shù)據(jù)般有幾千個(gè)數(shù)據(jù)塊，一般的做法是在數(shù)據(jù)塊前面和數(shù)據(jù)的結(jié)束后加一定長度的位數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：額外開銷小，傳的結(jié)束后加一定長度的位數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：額外開銷小，傳輸速率高，但線路復(fù)雜。輸速率高，但線路復(fù)雜。4當(dāng)當(dāng) PPP 用在異步傳輸（逐個(gè)字符地傳輸）用在異步傳輸（逐個(gè)字符地傳輸）時(shí)，就使用一種特殊的時(shí)，就使用一種特殊的字符填充法字符填充法。 異步傳輸：簡單，易實(shí)現(xiàn)，但傳輸速率低，額外開銷大。異步傳輸：簡單，易實(shí)現(xiàn)，但傳輸速率低，額外開銷大。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)

39、絡(luò)與通信技術(shù) 45 字符填充法字符填充法4將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè)將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè) 0 x7E 字字節(jié)轉(zhuǎn)變成為節(jié)轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5E)。4若信息字段中出現(xiàn)一個(gè)若信息字段中出現(xiàn)一個(gè) 0 x7D 的字節(jié)的字節(jié), 則將其轉(zhuǎn)變成為則將其轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5D)。4若信息字段中出現(xiàn)若信息字段中出現(xiàn) ASCII 碼的控制碼的控制字符（即數(shù)值小于字符（即數(shù)值小于 0 x20 的字符），的字符），則在該字符前面要加入一個(gè)則在該字符前面要加入一個(gè) 0 x7D 字字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。計(jì)算機(jī)網(wǎng)

40、絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 46 PPPPPP協(xié)議特點(diǎn)協(xié)議特點(diǎn)不提供使用序號和確認(rèn)的可靠傳輸不提供使用序號和確認(rèn)的可靠傳輸出于以下的考慮：出于以下的考慮： 在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯(cuò)的概率不大時(shí)，使用比較簡單的 PPP 協(xié)議較為合理。 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能夠保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠的。 幀檢驗(yàn)序列 FCS 字段可保證無差錯(cuò)接受。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 47 第第3 3章章 小結(jié)小結(jié)4數(shù)據(jù)鏈路層的基本單位（數(shù)據(jù)鏈路層的基本單位（PDU）：幀）：幀4為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)4檢錯(cuò)和糾錯(cuò)檢錯(cuò)和糾錯(cuò) - 介紹

41、一種檢錯(cuò)方法：循環(huán)冗余校驗(yàn)法介紹一種檢錯(cuò)方法：循環(huán)冗余校驗(yàn)法4差錯(cuò)控制：用超時(shí)、確認(rèn)的方式解決錯(cuò)差錯(cuò)控制：用超時(shí)、確認(rèn)的方式解決錯(cuò)誤，如停止等待方式。誤，如停止等待方式。4流量控制流量控制確保收發(fā)雙方具有相同的通確保收發(fā)雙方具有相同的通信能力。信能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 48 流量控制流量控制4應(yīng)答控制法應(yīng)答控制法 只有接收到接收方的“接收準(zhǔn)備就緒”信號時(shí)才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀4緩沖限制法緩沖限制法 當(dāng)接收方的緩沖區(qū)滿時(shí)法暫停發(fā)送指示，達(dá)到一定空閑要求時(shí)發(fā)可接收指示4預(yù)約發(fā)送法：預(yù)約發(fā)送法： 由發(fā)送方向接收方預(yù)約緩沖區(qū)，或由接收方通知發(fā)送方接收緩沖區(qū)的大小由發(fā)送方判斷發(fā)送4窗口流

42、控：窗口流控： 窗口是指可以放置一定數(shù)據(jù)幀的緩沖區(qū)。 窗口流控就是通過控制緩沖區(qū)來控制數(shù)據(jù)傳輸速度的方法。第第3 3章章 小結(jié)小結(jié)4用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng)用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng) 3.6 3.6 擴(kuò)展的局域網(wǎng)擴(kuò)展的局域網(wǎng)3.6.1 3.6.1 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng) 一系二系三系集線器集線器集線器集線器主干集線器4優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信。 擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。4缺點(diǎn)缺點(diǎn) 碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)用集線器擴(kuò)展局域

43、網(wǎng) 4在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。4網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù)網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。4網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)端口發(fā)到哪一個(gè)端口 3.6.2 3.6.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 1. 1. 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 站表端口管理

44、 軟件網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體端口 1端口 2緩存網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址 端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋4過濾通信量。過濾通信量。 4擴(kuò)大了物理范圍。擴(kuò)大了物理范圍。4提高了可靠性。提高了可靠性。4可互連不同物理層、不同可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速子層和不同速率（如率（如10 Mb/s 和和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。 使用網(wǎng)橋帶來的好處使用網(wǎng)橋帶來的好處 4存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 4在在MAC 子層并沒有流量控制功能。子層并沒有流量控制功能。 4具有不同具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。更大。4網(wǎng)橋只適合于

45、用戶數(shù)不太多網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個(gè)不超過幾百個(gè))和和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的的廣播風(fēng)暴廣播風(fēng)暴。 使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn)使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn) 用戶層IPMAC站 1用戶層IPMAC站 2物理層網(wǎng)橋 1網(wǎng)橋 2AB用戶數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T 物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LANLAN兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路 4集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。4

46、網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。算法。 若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。 在這一點(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個(gè)網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。 4由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。的幀的源地址。 網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同 4目前使用得最多的網(wǎng)橋是目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋(transparent bridge)。 4“透明透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋

47、，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。是看不見的。 4透明網(wǎng)橋是一種透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.1D。 2. 2. 透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋4 站地址：登記收到的幀的源站地址：登記收到的幀的源 MAC 地址。地址。4 端口：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號。端口：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號。4 時(shí)間：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。時(shí)間：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。4 轉(zhuǎn)發(fā)表中的轉(zhuǎn)發(fā)表中的 MAC 地址是根據(jù)源地址是根據(jù)源 MAC 地址地址寫入的，但在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)是將此寫入的，但在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)是將此 MAC 地址地址當(dāng)作目的地址。當(dāng)作目的地址。如果網(wǎng)橋現(xiàn)在能夠

48、從端口 x 收到從源地址 A 發(fā)來的幀，那么以后就可以從端口 x 將幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址 A。 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記以下三個(gè)信息登記以下三個(gè)信息 4 這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。斷地兜圈子。 透明網(wǎng)橋使用了支撐樹算法透明網(wǎng)橋使用了支撐樹算法 局域網(wǎng) 2局域網(wǎng) 1網(wǎng)橋 2網(wǎng)橋 1 AFF2F1不停地兜圈子A 發(fā)出的幀網(wǎng)橋 1 轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)橋 2 轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了4 每隔幾秒鐘每一個(gè)網(wǎng)橋要廣播其標(biāo)識(shí)號每隔幾秒鐘每一個(gè)網(wǎng)橋要廣播其標(biāo)識(shí)號(由由生產(chǎn)網(wǎng)橋的廠家設(shè)定的一個(gè)惟一的序號生產(chǎn)網(wǎng)橋的廠家設(shè)定的一個(gè)惟一的序號)和和它所知道的其他所有

49、在網(wǎng)上的網(wǎng)橋。它所知道的其他所有在網(wǎng)上的網(wǎng)橋。 4 支撐樹算法選擇一個(gè)網(wǎng)橋作為支撐樹的根支撐樹算法選擇一個(gè)網(wǎng)橋作為支撐樹的根(例如，選擇一個(gè)最小序號的網(wǎng)橋例如，選擇一個(gè)最小序號的網(wǎng)橋)，然后以，然后以最短路徑為依據(jù)，找到樹上的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)。最短路徑為依據(jù)，找到樹上的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)。 4 當(dāng)互連局域網(wǎng)的數(shù)目非常大時(shí)，支撐樹的算當(dāng)互連局域網(wǎng)的數(shù)目非常大時(shí)，支撐樹的算法很花費(fèi)時(shí)間。這時(shí)可將大的互連網(wǎng)劃分為法很花費(fèi)時(shí)間。這時(shí)可將大的互連網(wǎng)劃分為多個(gè)較小的互連網(wǎng)，然后得出多個(gè)支撐樹。多個(gè)較小的互連網(wǎng)，然后得出多個(gè)支撐樹。 支撐樹的得出支撐樹的得出4 透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。透明網(wǎng)橋容易安裝，

50、但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。4 源路由源路由(source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。信息放在幀的首部中。4 源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀，每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。，每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。4 發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。源發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部，都必須攜帶

51、源站所確定的這一路由信息。首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。 3. 3. 源路由網(wǎng)橋源路由網(wǎng)橋4 1990 年問世的年問世的交換式集線器交換式集線器(switching hub)，可，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。明顯地提高局域網(wǎng)的性能。4 交換式集線器常稱為交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。4 以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)端口。因此，以太以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)端口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋多端口的網(wǎng)橋，可見交，可見交換機(jī)工作在

52、數(shù)據(jù)鏈路層。換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。4. 4. 多端口網(wǎng)橋多端口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī) 4 以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在且一般都工作在全雙工方式全雙工方式。4 交換機(jī)能同時(shí)連通許多對的端口，使每一對相互交換機(jī)能同時(shí)連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。撞地傳輸數(shù)據(jù)。 4 以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。其交換速率就較高。 以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)4 對

53、于普通對于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個(gè)個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的的 N 分之一。分之一。4 使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)端口到主機(jī)的使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)端口到主機(jī)的帶寬還是帶寬還是 10 Mb/s，但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)，但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有因此對于擁有 N 對端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛閷Χ丝诘慕粨Q機(jī)的總?cè)萘繛?N 10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。這正是

54、交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。 獨(dú)占傳輸媒體的帶寬獨(dú)占傳輸媒體的帶寬 (1) 從端口從端口 x 收到無差錯(cuò)的幀（如有差錯(cuò)即丟棄），在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的收到無差錯(cuò)的幀（如有差錯(cuò)即丟棄），在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站站 MAC 地址。地址。 (2) 如有，則查找出到此如有，則查找出到此 MAC 地址應(yīng)當(dāng)走的端口地址應(yīng)當(dāng)走的端口 d，然后進(jìn)行，然后進(jìn)行(3)，否則，否則轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到(5)。(3) 如到這個(gè)如到這個(gè) MAC 地址去的端口地址去的端口 d = x，則丟棄此幀（因?yàn)檫@表示不需要，則丟棄此幀（因?yàn)檫@表示不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。否則從端口經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。否則從端口 d 轉(zhuǎn)發(fā)此幀。轉(zhuǎn)發(fā)此幀。(4) 轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到(6)。

55、(5) 向網(wǎng)橋除向網(wǎng)橋除 x 以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀（這樣做可保證找到目的站）。以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀（這樣做可保證找到目的站）。(6) 如源站不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則將源站如源站不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則將源站 MAC 地址加入到轉(zhuǎn)發(fā)表，登記該幀地址加入到轉(zhuǎn)發(fā)表，登記該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號，設(shè)置計(jì)時(shí)器。然后轉(zhuǎn)到進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號，設(shè)置計(jì)時(shí)器。然后轉(zhuǎn)到(8)。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中，。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則執(zhí)行則執(zhí)行(7)。(7) 更新計(jì)時(shí)器。更新計(jì)時(shí)器。(8) 等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到(1)。網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下算法網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下算法處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表 用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng)

56、用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng) 集線器集線器集線器一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件 服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器4 虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。物理位置無關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個(gè) VLAN 的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè) VLAN。4 虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。 4.5 4.5 虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)4.5.1 4.5.1 虛擬局域網(wǎng)的概念虛擬局域網(wǎng)的概念以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 當(dāng) B1 向 VLAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送