北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義

第四章數(shù)據(jù)鏈路層4.1線路規(guī)程4.2流量控制與差錯(cuò)控制4.3HDLC通信協(xié)議4.4數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)互連第四章數(shù)據(jù)鏈路層4.1線路規(guī)程數(shù)據(jù)鏈路層提供兩個(gè)相鄰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間的可靠通信。將不可靠的物理鏈路變?yōu)榭煽康臄?shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)男畔卧菐?Frame)數(shù)據(jù)鏈路層提供兩個(gè)相鄰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間的可靠通信。將不可靠的物IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B幀(a)(b)發(fā)送幀接收鏈路IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀IP數(shù)據(jù)報(bào)1010……0110幀取出數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層的主要工作：線路規(guī)程、差錯(cuò)控制和流量控制。數(shù)據(jù)鏈路層的主要工作：線路規(guī)程、差錯(cuò)控制和流量控制。4.1線路規(guī)程線路規(guī)程是監(jiān)視鏈路的建立，以及在給定時(shí)刻分配一個(gè)具體設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的權(quán)利。線路規(guī)程可以兩種方式實(shí)現(xiàn)：①詢問(wèn)/應(yīng)答（ENQ/ACK）②輪詢/選擇（Poll/Select）4.1線路規(guī)程線路規(guī)程是監(jiān)視鏈路的建立，以及在給定時(shí)刻分配4.1.1詢問(wèn)/確認(rèn)模式①詢問(wèn)/確認(rèn)模式的使用場(chǎng)合：當(dāng)兩個(gè)設(shè)備之間存在一條專用鏈路時(shí)，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，采用詢問(wèn)/確認(rèn)模式。只要一條鏈路兩頭的設(shè)備級(jí)別相同，任意一個(gè)設(shè)備都可以啟動(dòng)一個(gè)會(huì)話過(guò)程。4.1.1詢問(wèn)/確認(rèn)模式①詢問(wèn)/確認(rèn)模式的使用場(chǎng)合：②詢問(wèn)/確認(rèn)模式的工作方式啟動(dòng)方首先發(fā)送一個(gè)詢問(wèn)幀（ENQ）詢問(wèn)接收方是否可以接收數(shù)據(jù)，接收方如果已經(jīng)準(zhǔn)備好接收，回答一個(gè)確認(rèn)幀（ACK）。如果沒(méi)有準(zhǔn)備好接收，回答一個(gè)否認(rèn)幀（NAK）。②詢問(wèn)/確認(rèn)模式的工作方式詢問(wèn)/確認(rèn)(ENQ/ACK)線路規(guī)程

詢問(wèn)/確認(rèn)(ENQ/ACK)線路規(guī)程3種可能出現(xiàn)的情況:①?zèng)]有應(yīng)答；②回答是否定；③回答是肯定；3種可能出現(xiàn)的情況:

4.1.2輪詢/選擇模式輪詢(Poll)/選擇(Select)模式的使用場(chǎng)合在多點(diǎn)連接系統(tǒng)。在這種環(huán)境下，不僅僅要確定設(shè)備是否就緒，還要確定哪一個(gè)站點(diǎn)有權(quán)使用信道。4.1.2輪詢/選擇模式輪詢(Poll)/選擇(Sel①工作方式：主設(shè)備控制鏈路，主設(shè)備發(fā)命令，從設(shè)備響應(yīng)。①工作方式：主設(shè)備控制鏈路，主設(shè)備發(fā)命令，從設(shè)備響應(yīng)。②地址問(wèn)題：在鏈路上的每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)地址來(lái)標(biāo)識(shí)自己。

②地址問(wèn)題：在鏈路上的每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)地址來(lái)標(biāo)識(shí)自己。③選擇：主設(shè)備希望發(fā)送數(shù)據(jù)，用SEL告訴從設(shè)備準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。從設(shè)備用ACK同意接收，用NAK拒絕接收。③選擇：主設(shè)備希望發(fā)送數(shù)據(jù)，用SEL告訴從設(shè)備準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。多點(diǎn)選擇

多點(diǎn)選擇④輪詢：主設(shè)備希望接收數(shù)據(jù)，逐個(gè)詢問(wèn)設(shè)備是否有數(shù)據(jù)發(fā)送。如果沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送，必須回答否定應(yīng)答幀(NAK)。如果有數(shù)據(jù)，直接用數(shù)據(jù)幀應(yīng)答。④輪詢：主設(shè)備希望接收數(shù)據(jù)，逐個(gè)詢問(wèn)設(shè)備是否有數(shù)據(jù)發(fā)送。如果北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義有兩種終止信息交互的方法：①?gòu)脑O(shè)備將所有的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，并以一個(gè)傳輸結(jié)束幀(EOT)結(jié)束傳輸。②主設(shè)備發(fā)出“時(shí)間到”消息。有兩種終止信息交互的方法：4.2流量控制與差錯(cuò)控制流量控制是一組過(guò)程，這組過(guò)程是用來(lái)告訴發(fā)送方在等待接收方的確認(rèn)信號(hào)之前最多可以傳送多少數(shù)據(jù)。流量控制有兩個(gè)要點(diǎn)：①數(shù)據(jù)流不能使接收方過(guò)載②接收方對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)4.2流量控制與差錯(cuò)控制流量控制是一組過(guò)程，這組過(guò)程是用差錯(cuò)控制主要指錯(cuò)誤檢測(cè)和重傳方法。自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求(ARQ)：數(shù)據(jù)幀在傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤，接收方就返回一個(gè)否定應(yīng)答幀(NAK)，出錯(cuò)的幀就會(huì)被發(fā)送方重新傳送。這個(gè)過(guò)程叫ARQ。差錯(cuò)控制主要指錯(cuò)誤檢測(cè)和重傳方法。數(shù)據(jù)被重傳的情況有三種：幀破壞、幀丟失和應(yīng)答幀丟失。流量控制和差錯(cuò)控制是結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)的，有兩種實(shí)現(xiàn)流量控制和差錯(cuò)控制的技術(shù)：停止等待協(xié)議滑動(dòng)窗口協(xié)議數(shù)據(jù)被重傳的情況有三種：幀破壞、幀丟失和應(yīng)答幀丟失。4.2.1停止等待協(xié)議①停止等待協(xié)議的流量控制發(fā)送方每發(fā)送一幀后就等待應(yīng)答。只有收到一個(gè)應(yīng)答(ACK)后，才發(fā)送下一個(gè)幀。直到發(fā)送方發(fā)送一個(gè)傳輸結(jié)束幀。優(yōu)點(diǎn)：協(xié)議簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：效率低，在線路上只有一幀。如果設(shè)備之間的距離很長(zhǎng)，在每幀之間等待ACK幀所花費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)。4.2.1停止等待協(xié)議①停止等待協(xié)議的流量控制停止等待協(xié)議

停止等待協(xié)議②完成一幀發(fā)送所需的最短時(shí)間：②完成一幀發(fā)送所需的最短時(shí)間：北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義WT=tI+2tp+2tproc+tS其中：tI：發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)間=幀長(zhǎng)/數(shù)據(jù)傳輸率tS：發(fā)送確認(rèn)幀時(shí)間=確認(rèn)幀長(zhǎng)/數(shù)據(jù)傳輸率tp：信號(hào)傳輸延時(shí)=距離/0.7光速tproc：結(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)時(shí)間WT=tI+2tp+2tproc+tS其中：③停等協(xié)議的定量分析⑴無(wú)差錯(cuò)情況的信道利用率F：F=(tI+tp)/WT；(F=tI/WT)tI：發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間;tp：信號(hào)的傳輸延時(shí)；信道利用率：信道被占用的時(shí)間和總時(shí)間之比。③停等協(xié)議的定量分析例題帶寬為1Mbps,往返延時(shí)45ms,數(shù)據(jù)幀為1000字節(jié)，采用停等協(xié)議。求：實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸率和信道利用率？解：實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸率：8×1000÷(8×1000÷106+45×10-3)=150kbps信道利用率=150kbps÷106=15%或:TI÷TW=15%例題帶寬為1Mbps,往返延時(shí)45ms,數(shù)據(jù)幀為1000字節(jié)⑵無(wú)差錯(cuò)情況的有效數(shù)據(jù)傳輸率S=D1/WT；D1是有效數(shù)據(jù)位數(shù)；WT是發(fā)送一幀的時(shí)間；有效數(shù)據(jù)傳輸率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)位數(shù)。⑵無(wú)差錯(cuò)情況的有效數(shù)據(jù)傳輸率例1：C=傳輸速率（10Mbps或10bit/us）S=信號(hào)速度（200m/us）D=發(fā)送方與接收方的距離（200m）tproc=生成一幀的時(shí)間（1us）Lf=一幀的比特?cái)?shù)（200Bit）N=一幀的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)（160Bit）LS=一確認(rèn)幀的比特?cái)?shù)（40Bit）例1：北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義計(jì)算：WT=tI+2tP+2tProc+tStI=Lf/C=200/10=20(us);tS=LS/C=40/10=4(us);tP=D/S=200/200=1(us);WT=20+2×1+2×1+4=28;信道的利用率:P=20/28=75%有效數(shù)據(jù)傳送速率:160/28=5.7Mbps

計(jì)算：⑶有差錯(cuò)時(shí)正確傳送一幀的平均時(shí)間無(wú)差錯(cuò)情況下，發(fā)送一幀的最小時(shí)間間隔為WT,記為tW。當(dāng)出錯(cuò)率為p時(shí),正確發(fā)送一幀的平均時(shí)間間隔tV為(根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)學(xué))：tV=tW/(1-p);p是出錯(cuò)率tV是發(fā)送一幀的平均時(shí)間;⑶有差錯(cuò)時(shí)正確傳送一幀的平均時(shí)間⑷系統(tǒng)的最大吞吐量最大吞吐量λmax（每秒成功發(fā)送的幀數(shù)）：λmax=1/tV=(1-p)/tW

極限吞吐量M=1/tI(tI是發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間)⑷系統(tǒng)的最大吞吐量⑸系統(tǒng)的傳輸效率系統(tǒng)的傳輸效率ρ=最大吞吐量λmax/極限吞吐量ρ=[(1-p)/tw]/[1/tI];令a≡tw/tI>1;則:ρ=(1-p)/a說(shuō)明ρ的大小與a的關(guān)系是反比;a越小效率越高;⑸系統(tǒng)的傳輸效率④停止等待協(xié)議中的差錯(cuò)控制為了實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制，停止等待協(xié)議采用ARQ技術(shù)，ARQ處理錯(cuò)誤的三種情況：幀破壞：(校驗(yàn)碼）數(shù)據(jù)幀丟失：(超時(shí))應(yīng)答幀丟失：(超時(shí))④停止等待協(xié)議中的差錯(cuò)控制北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義停等協(xié)議中的差錯(cuò)控制要求：發(fā)送站要保留數(shù)據(jù)幀的備份；數(shù)據(jù)幀和應(yīng)答幀必須交替的標(biāo)識(shí)為0和1。如果接收方收到了兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)幀且標(biāo)號(hào)相同，說(shuō)明接收方收到了一個(gè)重復(fù)幀。應(yīng)當(dāng)丟棄一個(gè)重復(fù)幀。否定應(yīng)答幀(NAK),通知發(fā)送方重新發(fā)送最近的一幀。定時(shí)器，判斷數(shù)據(jù)幀在傳輸中丟失。停等協(xié)議中的差錯(cuò)控制要求：4.2.2滑動(dòng)窗口協(xié)議①滑動(dòng)窗口協(xié)議中的流量控制

發(fā)送方在收到應(yīng)答消息前可以發(fā)送多個(gè)幀。接收方使用一個(gè)ACK幀來(lái)對(duì)多個(gè)幀的接收進(jìn)行確認(rèn)。具體可以接受多少幀視窗口大小而定.

4.2.2滑動(dòng)窗口協(xié)議①滑動(dòng)窗口協(xié)議中的流量控制幀編號(hào)：在滑動(dòng)窗口協(xié)議中，數(shù)據(jù)幀以模n方式編號(hào)，也就是說(shuō)，編號(hào)從0到n-1。窗口的大小是n-1。接收方發(fā)送的應(yīng)答幀(ACK)編號(hào)是接收方希望收到的下一幀的編號(hào)。幀編號(hào)：窗口是發(fā)送方和接收方存放數(shù)據(jù)幀的緩沖區(qū)：發(fā)送方窗口用于存放已經(jīng)發(fā)送但未收到應(yīng)答的數(shù)據(jù)幀和在收到應(yīng)答幀之前可以發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。在接受方，只要窗口未填滿就可以在未發(fā)送應(yīng)答幀的情況下繼續(xù)接收數(shù)據(jù)幀。接收方窗口用于存放已經(jīng)被接收但未給應(yīng)答的數(shù)據(jù)幀。窗口是發(fā)送方和接收方存放數(shù)據(jù)幀的緩沖區(qū)：發(fā)送方發(fā)送窗口

發(fā)送方發(fā)送窗口接收方接收窗口

接收方接收窗口②滑動(dòng)窗口協(xié)議中的差錯(cuò)控制滑動(dòng)窗口協(xié)議中，有兩種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求(ARQ)技術(shù):回退N自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求(Go-back-N)選擇拒絕自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求(Select-Rej)②滑動(dòng)窗口協(xié)議中的差錯(cuò)控制滑動(dòng)窗口協(xié)議要求：發(fā)送站要保留數(shù)據(jù)幀的備份；除確認(rèn)幀外，接收方可以發(fā)送否認(rèn)幀，告訴發(fā)送方重新發(fā)送一個(gè)損壞的幀；定時(shí)器，判斷數(shù)據(jù)幀在傳輸中丟失；滑動(dòng)窗口協(xié)議要求：③回退n自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求在滑動(dòng)窗口的回退n自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求中，如果一幀丟失或損壞了，從最近一次得到應(yīng)答的數(shù)據(jù)幀開(kāi)始，未被應(yīng)答的所有幀都進(jìn)行重傳。差錯(cuò)情況有三種：幀破壞數(shù)據(jù)幀丟失確認(rèn)幀丟失

③回退n自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求⑴幀破壞

⑴幀破壞⑵數(shù)據(jù)幀丟失

⑵數(shù)據(jù)幀丟失⑶確認(rèn)幀丟失

⑶確認(rèn)幀丟失⑷窗口的大小與編號(hào)范圍的關(guān)系在回退N協(xié)議中，如果幀的編號(hào)范圍是0～n-1，則窗口的尺寸為n-1⑷窗口的大小與編號(hào)范圍的關(guān)系如果窗口尺寸等于n時(shí)，協(xié)議失敗如果窗口尺寸等于n時(shí)，協(xié)議失敗窗口尺寸等于n-1時(shí)，協(xié)議成功窗口尺寸等于n-1時(shí)，協(xié)議成功④選擇拒絕自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求在選擇拒絕自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求協(xié)議中，只有特定的丟失或損壞幀被重發(fā)。接收方收到的數(shù)據(jù)幀可以是不按順序到達(dá)的。④選擇拒絕自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求選擇拒絕與回退n有4個(gè)不同點(diǎn)：①接收設(shè)備必須具有排序功能。接收方在發(fā)送了NAK幀之后，必須存儲(chǔ)所收到的所有幀，直到損壞的幀被重新收到為止。②發(fā)送設(shè)備必須具有查找機(jī)制，以便發(fā)現(xiàn)和選擇需要重傳的幀。③所有的重傳幀被排序和所有重復(fù)幀被辨別出來(lái)并刪除之前，所收到的所有幀都必須保存。④ACK幀的編號(hào)指的是被正確接收的幀編號(hào)，不是指期望接收的幀編號(hào)，而NAK幀的編號(hào)指的是錯(cuò)誤或丟失的幀。選擇拒絕與回退n有4個(gè)不同點(diǎn)：⑴幀破壞

⑴幀破壞⑵數(shù)據(jù)幀丟失

⑵數(shù)據(jù)幀丟失⑶確認(rèn)幀丟失當(dāng)發(fā)送窗口滿時(shí)，或傳輸完畢時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)時(shí)鐘。如果在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有應(yīng)答到來(lái)，發(fā)送方將尚未應(yīng)答的所有幀都重傳一遍。這和回退n協(xié)議是一樣的。⑶確認(rèn)幀丟失⑷窗口的大小與編號(hào)范圍的關(guān)系如果幀的編號(hào)范圍是0到n-1(即模n編號(hào)),則發(fā)送窗口尺寸和接收窗口尺寸之和應(yīng)小于或等于n。如果要求發(fā)送窗口和接收窗口大小相等，則窗口尺寸應(yīng)該小于或等于n/2。⑷窗口的大小與編號(hào)范圍的關(guān)系發(fā)送窗口尺寸太大，協(xié)議失敗發(fā)送窗口尺寸太大，協(xié)議失敗接收窗口尺寸太大，協(xié)議失敗接收窗口尺寸太大，協(xié)議失敗⑤窗口大小的選擇窗口如果選得太大，會(huì)要求有足夠大的緩存空間；如果選得太小，由于傳播和發(fā)送延遲，第一個(gè)應(yīng)答幀返回到發(fā)送方之前，發(fā)送方發(fā)送窗口中的幀已經(jīng)全部發(fā)送出去，但是沒(méi)有得到應(yīng)答，發(fā)送方必須等待，從而影響了傳輸速度和傳輸效率。

⑤窗口大小的選擇假設(shè)一個(gè)幀的發(fā)送時(shí)間為tI，傳播時(shí)間為tP，則窗口的大小n應(yīng)該滿足如下條件ntI>2(tI+tP)應(yīng)為：ntI>tI+2tP+ts,近似：ntI>tI+2tP假設(shè)一個(gè)幀的發(fā)送時(shí)間為tI，傳播時(shí)間為tP，則窗口的大小n應(yīng)北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義例：在衛(wèi)星通信中，設(shè)幀的長(zhǎng)度為1200bit，信道速率為4.8kbit/s，傳播延遲為tP=250ms，在全雙工的數(shù)據(jù)通信中，窗口至少應(yīng)為:tI=1200÷(4.8×103)=0.25s=250ms，所以：n>(250+2×250)÷250，即n>3例：在衛(wèi)星通信中，設(shè)幀的長(zhǎng)度為1200bit，信道速率為4.⑥滑動(dòng)窗口協(xié)議中的回退N的效率正確傳送一幀所需的平均時(shí)間為：

tV=tI+ptW/(1-p)系統(tǒng)最大吞吐量:

λmax=1/tV=(1-p)/(tI(1+p(a-1)))系統(tǒng)的傳輸效率:

ρ=(1-p)/(1+p(a-1))

(其中a=tW/tI)⑥滑動(dòng)窗口協(xié)議中的回退N的效率例1：若數(shù)據(jù)幀的差錯(cuò)率為p=0.01,a=4,求兩種協(xié)議的系統(tǒng)效率？停止等待協(xié)議：ρ=(1-p)/a=0.99/4=0.25滑動(dòng)窗口協(xié)議，ρ=(1-p)/(1+(a-1)p)=0.99/(1+3*0.01)=0.96?？梢?jiàn)，在此情況下，即使p高達(dá)0.01,滑動(dòng)窗口協(xié)議也比停止等待協(xié)議好得多。例1：例2：廣域網(wǎng)上，設(shè)p=0.01，速率為9.6kbps數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)為1200bit，tI=125ms。應(yīng)答幀長(zhǎng)為120bit，tS=12.5ms。傳播延遲tP=1ms，求系統(tǒng)效率？解:a=(tI+2tP+tS)/tI=139.5/125=1.12停止等待協(xié)議:ρ=(1-p)/a=0.99/1.12=0.89滑動(dòng)窗口協(xié)議：ρ=(1-p)/(1+(a-1)p)=0.989兩者相差不明顯例2：廣域網(wǎng)上，設(shè)p=0.01，速率為9.6kbps數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)3種協(xié)議方法總結(jié)停止等待協(xié)議:

發(fā)送窗口=1，接收窗口=1;滑動(dòng)窗口中的回退N:

發(fā)送窗口>1，接收窗口=1;滑動(dòng)窗口中的選擇拒絕:

發(fā)送窗口>1，接收窗口>1;3種協(xié)議方法總結(jié)停止等待協(xié)議:回退N接收窗口為1的示意回退N接收窗口為1的示意4.3HDLC通信協(xié)議在面向比特的協(xié)議中，幀被看作一系列比特。面向比特協(xié)議的控制信息可以是一個(gè)或多個(gè)比特，面向比特的協(xié)議可以用較短的比特位表示較豐富的控制信息。面向比特的協(xié)議的另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是它不受任何編碼系統(tǒng)的制約。4.3HDLC通信協(xié)議在面向比特的協(xié)議中，幀被看作一系列字符協(xié)議舉例SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開(kāi)始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT利用控制字符進(jìn)行幀定界的方法字符協(xié)議舉例SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開(kāi)始符幀結(jié)束符發(fā)送在透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無(wú)效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個(gè)幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無(wú)效幀而丟棄解決透明傳輸問(wèn)題發(fā)送端在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符“ESC。接收端刪除插入的轉(zhuǎn)義字符。如果轉(zhuǎn)義字符也出現(xiàn)數(shù)據(jù)當(dāng)中，那么應(yīng)在轉(zhuǎn)義字符前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符。當(dāng)接收端收到連續(xù)的兩個(gè)轉(zhuǎn)義字符時(shí)，就刪除其中前面的一個(gè)。

解決透明傳輸問(wèn)題發(fā)送端在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOSOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過(guò)字節(jié)填充后發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充字節(jié)填充幀開(kāi)始符幀結(jié)束符SOHSOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESC1979年，ISO提出了面向比特的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)協(xié)議。1979年，ISO提出了面向比特的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC4.3.1HDLC支持的站點(diǎn)類型、鏈路配置和通信方式①站點(diǎn)類型：HDLC協(xié)議中站點(diǎn)由主站點(diǎn)、從站點(diǎn)和復(fù)合站點(diǎn)三種類型。4.3.1HDLC支持的站點(diǎn)類型、鏈路配置和通信方式①站②鏈路配置：HDLC協(xié)議有非平衡式、對(duì)稱式和平衡式三種配置方式。②鏈路配置：北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義③通信方式：HDLC協(xié)議中的通信方式就是在一次交互中所涉及到的兩個(gè)設(shè)備之間的關(guān)系。這種方式描述了由誰(shuí)控制鏈路。HDLC支持3種不同的工作方式：正常應(yīng)答方式(NRM)、異步應(yīng)答方式(ARM)和異步平衡方式(ABM)③通信方式：4.3.2HDLC幀格式HDLC協(xié)議為了支持上述配置下的3種通信方式，定義了三種類型的幀：信息幀（I-幀）監(jiān)管幀（S-幀）無(wú)編號(hào)幀（U-幀）4.3.2HDLC幀格式HDLC協(xié)議為了支持上述配置下的3北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義①標(biāo)志字段標(biāo)志字段為一個(gè)字節(jié)（8位）,其比特模式為01111110；表示一個(gè)幀的開(kāi)始和結(jié)束，并且為接收方提供同步手段。①標(biāo)志字段位填充法發(fā)送方發(fā)送一個(gè)含有五個(gè)以上連續(xù)1的數(shù)據(jù)時(shí)，它總是在第五個(gè)1后面插入一個(gè)冗余的0。不管第六個(gè)比特是0還是1。接收方接收時(shí)作相反的動(dòng)作(去掉5個(gè)1后面的零)位填充法01001111101000101001001111110001010010011111010001010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(gè)連1之后填入0比特再發(fā)送出去在接收端把5個(gè)連1之后的0比特刪除會(huì)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010011111010001例如:要發(fā)送的序列是01111101111110，發(fā)送時(shí)變成0111110011111010。例如:②地址字段該字段是指從站地址，或者是以從站方式運(yùn)行的復(fù)合站地址。如果幀是由主站發(fā)送的，則地址表示接收該幀的從站地址。如果幀是由從站發(fā)送的，則地址表示發(fā)送該幀的從站地址。②地址字段地址字段的擴(kuò)展根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，地址字段可以有1個(gè)或幾個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度，如果地址字段只有一個(gè)字節(jié)，該字節(jié)最后一比特總是1。如果地址字段有多個(gè)字節(jié)，除最后一個(gè)字節(jié)外其他所有字節(jié)都要以0結(jié)尾，最后一個(gè)字節(jié)要以1結(jié)尾。XXXXXXX0XXXXXXX1地址字段的擴(kuò)展XXXXXXX0XXXXXXX1③控制字段控制字段是用來(lái)進(jìn)行流量管理的。根據(jù)控制字段的內(nèi)容，可以知道一個(gè)幀的類型。如果控制字段的第一個(gè)比特是0，該幀就是一個(gè)信息幀。如果控制字段的前兩個(gè)比特是10，該幀就是一個(gè)監(jiān)管幀。如果控制字段的前兩個(gè)比特是11，該幀就是一個(gè)無(wú)編號(hào)幀。③控制字段⑴I-幀的控制字段⑴I-幀的控制字段控制字段的第一位為0，它是I幀的標(biāo)志。第2、3、4位是N(S)位，是當(dāng)前發(fā)送幀的編號(hào)。第5位是P/F位，P/F(這里是F)表示是否還有要發(fā)送的幀，如果P/F=0,表示還有要發(fā)送的幀；如果P/F=1,表示沒(méi)有要發(fā)送的幀，發(fā)送結(jié)束。第6、7、8位是N(R)位，N(R)是期望收到的幀編號(hào)?？刂谱侄蔚牡谝晃粸?，它是I幀的標(biāo)志。第2、3、4位是N(S⑵S-幀的控制字段

⑵S-幀的控制字段當(dāng)不能在一個(gè)I-幀上捎帶確認(rèn)信息時(shí),例如它沒(méi)有數(shù)據(jù)信息可發(fā)時(shí),就要用S-幀來(lái)對(duì)收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行應(yīng)答。N(R)就是期望收到的幀的編號(hào),它是一個(gè)應(yīng)答域。同I-幀中的N(R)一樣,如果最近一幀是正確的,N(R)域?qū)⑹切蛄兄邢乱粠男蛱?hào)；如果最近一幀是錯(cuò)誤的,N(R)域是這個(gè)損壞幀的序號(hào)。當(dāng)不能在一個(gè)I-幀上捎帶確認(rèn)信息時(shí),例如它沒(méi)有數(shù)據(jù)信息可發(fā)時(shí)⑶U-幀的控制字段P/F11P/F11CODECODE五位編碼⑶U-幀的控制字段P/F11P/F11CODECODE五位編U-幀中的P/F位一般都應(yīng)置1。其實(shí)，無(wú)論是I-幀、U-幀、還是S-幀，P/F位置1的數(shù)據(jù)幀和命令幀都是要立即進(jìn)行響應(yīng)的幀。U-幀中的P/F位一般都應(yīng)置1。其實(shí)，無(wú)論是I-幀、U-幀、④信息字段S-幀中沒(méi)有信息字段。I-幀的信息字段是用戶數(shù)據(jù)信息。U-幀中的信息字段是鏈路管理信息。把發(fā)送信息和控制信息結(jié)合到一幀中的技術(shù)稱為捎帶確認(rèn)。④信息字段⑤幀校驗(yàn)序列字段幀校驗(yàn)序列是HDLC協(xié)議的錯(cuò)誤檢測(cè)字段。它含有一個(gè)兩字節(jié)或一個(gè)四字節(jié)的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)碼。⑤幀校驗(yàn)序列字段4.3.3監(jiān)控幀的使用方式S-幀盡管沒(méi)有信息字段，但是每一幀都給接收方帶去了某種信息。這些信息的含義需要通過(guò)S-幀的類型和傳輸上下文來(lái)獲得。

4.3.3監(jiān)控幀的使用方式S-幀盡管沒(méi)有信息字段，但是每一①接收就緒(RR)幀：接收就緒幀有四種使用方式,各有不同意義：應(yīng)答（ACK）:接收站本身沒(méi)有數(shù)據(jù)信息發(fā)送時(shí),用一個(gè)接收就緒幀作為應(yīng)答幀來(lái)對(duì)所接收的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行應(yīng)答。(P/F=0)查詢：當(dāng)主站點(diǎn)詢問(wèn)從站點(diǎn)是否有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí),他向從站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)P/F位置1的RR幀.(POLL)①接收就緒(RR)幀：對(duì)查詢的否定應(yīng)答:從站點(diǎn)用一個(gè)P/F位置1的RR幀回答主站點(diǎn)的查詢,通知主站點(diǎn)從站點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送。如果從站點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，從站點(diǎn)用I-幀來(lái)響應(yīng)查詢。(POLL.NAK)對(duì)選擇的肯定應(yīng)答:如果從站點(diǎn)收到了主站點(diǎn)的選擇幀,并且從站點(diǎn)準(zhǔn)備好從主站接收數(shù)據(jù),它用一個(gè)P/F位置1的RR幀回答主站點(diǎn)的選擇。(SEL.ACK)對(duì)查詢的否定應(yīng)答:從站點(diǎn)用一個(gè)P/F位置1的RR幀回答主站點(diǎn)②接收未就緒(RNR)幀一個(gè)接收未就緒幀有三種使用方式：應(yīng)答(ACK):接收方向發(fā)送方返回的RNR幀有兩個(gè)意思。第一個(gè)意思是應(yīng)答,表示接收方收到了編號(hào)在N(R)以前的所有幀。第二個(gè)意思是要求發(fā)送方暫停發(fā)送，直到發(fā)送方收到一個(gè)RR幀為止。(P/F=0)②接收未就緒(RNR)幀選擇:當(dāng)主站點(diǎn)想要向某個(gè)從站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),它通過(guò)發(fā)送一個(gè)P/F位置1的RNR幀來(lái)通知從站點(diǎn)。(SEL)對(duì)選擇的否定應(yīng)答:當(dāng)選擇的從設(shè)備不能接收數(shù)據(jù)時(shí),它回答一個(gè)P/F置1的RNR幀。(SEL.NAK)選擇:當(dāng)主站點(diǎn)想要向某個(gè)從站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),它通過(guò)發(fā)送一個(gè)P/③拒絕(REJ)幀在回退N自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求中，當(dāng)接收方?jīng)]有要發(fā)送的數(shù)據(jù)用來(lái)捎帶應(yīng)答信息時(shí)，返回的一個(gè)否定應(yīng)答幀。在REJ幀中，N(R)域指明了損壞幀的序號(hào)，損壞幀及其以后所有幀必須重發(fā)。③拒絕(REJ)幀④選擇拒絕(SREJ)幀在選擇拒絕自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求中，當(dāng)接收方收到一個(gè)損壞幀時(shí)，它用一個(gè)選擇拒絕幀告訴發(fā)送方哪一幀被損壞。N(R)指明了被損壞幀的編號(hào)。被損壞的幀需要重發(fā)。④選擇拒絕(SREJ)幀4.3.4無(wú)編號(hào)幀的種類及意義無(wú)編號(hào)幀是用來(lái)在互連設(shè)備之間交換會(huì)話管理信息和控制信息的。無(wú)編號(hào)幀的控制字段中有5位編碼位，這5個(gè)編碼位可用來(lái)表示32種不同類型的無(wú)編號(hào)幀。

4.3.4無(wú)編號(hào)幀的種類及意義無(wú)編號(hào)幀是用來(lái)在互連設(shè)備之間編碼名稱性質(zhì)意義00001SNRM命令設(shè)置正常響應(yīng)模式。11011SNRME命令設(shè)置擴(kuò)展正常響應(yīng)模式。11000SARM命令設(shè)置異步響應(yīng)模式。11010SARME命令設(shè)置擴(kuò)展異步響應(yīng)模式。11100SABM命令設(shè)置異步平衡模式。11110SABME命令設(shè)置擴(kuò)展異步平衡模式。00100UP命令無(wú)序號(hào)輪詢。從指定站發(fā)來(lái)的關(guān)于對(duì)狀態(tài)信息的輪詢。00000UI命令/響應(yīng)無(wú)序號(hào)信息。通常用來(lái)發(fā)送狀態(tài)信息，一般是在UP或SIM信號(hào)后發(fā)送。00110UA響應(yīng)無(wú)序號(hào)確認(rèn)。通常用來(lái)確認(rèn)剛才發(fā)送的命令，如設(shè)置模式和斷開(kāi)連接。00010RD響應(yīng)請(qǐng)求斷開(kāi)連接。00010DISC命令斷開(kāi)連接。初始化兩個(gè)站之間的斷連。當(dāng)另外一個(gè)站用一個(gè)UA響應(yīng)時(shí)，斷連結(jié)束。11000DM響應(yīng)斷開(kāi)連接方式。告訴主站，從站處于斷連狀態(tài)。10000RIM響應(yīng)請(qǐng)求初始化模式。從站請(qǐng)求主站發(fā)送一個(gè)SIM。10000SIM命令設(shè)置初始化模式。命令其它的站初始化它們的數(shù)據(jù)鏈路控制功能。11001RSET命令重啟動(dòng)。11101XID命令/響應(yīng)交換標(biāo)示。允許兩個(gè)站交換它們的標(biāo)示和狀態(tài)信息。10001FRMR響應(yīng)幀拒絕。通常被用于一個(gè)U-幀出現(xiàn)了同步錯(cuò)誤。編碼名稱性質(zhì)意義00001SNRM命令設(shè)置正常響應(yīng)模式。14.3.5HDLC協(xié)議通信實(shí)例

①查詢/響應(yīng)4.3.5HDLC協(xié)議通信實(shí)例①查詢/響應(yīng)②選擇/應(yīng)答②選擇/應(yīng)答③對(duì)等設(shè)備間通信③對(duì)等設(shè)備間通信4.4數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)橋是數(shù)據(jù)鏈路層上的互連設(shè)備。從互連網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)上看，網(wǎng)橋?qū)儆贒CE級(jí)的端到端的連接；從協(xié)議的層次上看，網(wǎng)橋同時(shí)作用在OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。

4.4數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)橋是數(shù)據(jù)鏈路層上的互連設(shè)備。從互4.4.1網(wǎng)橋網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的存貯和轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋常用于局域網(wǎng)的互連。4.4.1網(wǎng)橋網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的存貯和轉(zhuǎn)發(fā)。①網(wǎng)橋的路由功能網(wǎng)橋具有根據(jù)幀的目的地址決定是否接受該幀的功能，也就是具有路由的功能。

①網(wǎng)橋的路由功能北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義②網(wǎng)橋的錯(cuò)誤檢測(cè)和幀格式轉(zhuǎn)換功能由于網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，因此可以將數(shù)據(jù)鏈路層不一致的幀轉(zhuǎn)換。②網(wǎng)橋的錯(cuò)誤檢測(cè)和幀格式轉(zhuǎn)換功能北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義③網(wǎng)橋的隔離通信功能網(wǎng)橋和中繼器的不同之處是，網(wǎng)橋具有隔離通信的功能。

③網(wǎng)橋的隔離通信功能北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義4.4.2網(wǎng)橋路由算法①固定路由網(wǎng)橋每個(gè)網(wǎng)橋中都有一張表，這張表中記錄了到某個(gè)特定站點(diǎn)的幀應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)到那個(gè)哪個(gè)局域網(wǎng)中去的信息，這個(gè)表稱為路由表。在固定路由網(wǎng)橋中，路由表的生成是由手工配置的，一旦配置完成，路由表不會(huì)變動(dòng)。4.4.2網(wǎng)橋路由算法①固定路由網(wǎng)橋北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義②透明網(wǎng)橋能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息自動(dòng)生成和修改它們自己的路由表的網(wǎng)橋稱為透明網(wǎng)橋（TransparentBridge）。這種自動(dòng)修改和生成路由表的能力稱為路由學(xué)習(xí)（RouteLearning）或地址學(xué)習(xí)（AddressLearning）。②透明網(wǎng)橋⑴路由表的自動(dòng)修改:任何時(shí)候當(dāng)它接收到一個(gè)幀時(shí)，它檢查幀的源地址。然后就知道發(fā)送這個(gè)幀的站點(diǎn)可以通過(guò)這個(gè)幀剛到達(dá)的局域網(wǎng)來(lái)訪問(wèn)。⑴路由表的自動(dòng)修改:⑵路由表的初始化當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)發(fā)往某站點(diǎn)的幀，而在路由表中沒(méi)有該站點(diǎn)的路由信息時(shí)，網(wǎng)橋使用一個(gè)擴(kuò)散算法。也就是網(wǎng)橋向它所連接的所有局域網(wǎng)發(fā)送這個(gè)幀.⑵路由表的初始化⑶幀循環(huán)問(wèn)題當(dāng)一個(gè)互連局域網(wǎng)有回路時(shí)，就可能會(huì)產(chǎn)生幀的循環(huán)傳遞問(wèn)題。這種過(guò)程繼續(xù)下去，將導(dǎo)致幀的爆炸，最終會(huì)阻塞整個(gè)系統(tǒng)，使通信停止。

⑶幀循環(huán)問(wèn)題北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義生成樹(shù)算法（SpanningTree）對(duì)于帶有回路的互連局域網(wǎng)，必須停用某些網(wǎng)橋來(lái)淘汰循環(huán)。不允許某些網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)幀，把它們當(dāng)作別的網(wǎng)橋失效時(shí)的備份。網(wǎng)橋執(zhí)行一種稱為生成樹(shù)的算法來(lái)完成這項(xiàng)工作。生成樹(shù)算法（SpanningTree）算法規(guī)則⑴先確定根網(wǎng)橋⑵確定每個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)橋⑶查找網(wǎng)橋到根的最短費(fèi)用⑷確定路徑算法規(guī)則生成樹(shù)算法首先選擇一個(gè)網(wǎng)橋作為根網(wǎng)橋。根網(wǎng)橋是具有最低地址的那個(gè)網(wǎng)橋，根網(wǎng)橋是生成樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)。根網(wǎng)橋的選擇是通過(guò)發(fā)送網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU—這樣的特殊幀來(lái)完成的。每個(gè)網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元包含一個(gè)網(wǎng)橋的ID，幀首次被發(fā)送時(shí)的端口ID和接收該幀的端口的累計(jì)費(fèi)用。生成樹(shù)算法首先選擇一個(gè)網(wǎng)橋作為根網(wǎng)橋。根網(wǎng)橋是具有最低地址的當(dāng)一個(gè)網(wǎng)橋接收到一個(gè)BPDU時(shí)，它將源網(wǎng)橋的ID和自己的ID比較，若自己的ID大，自己就不是根網(wǎng)橋。他記錄下源網(wǎng)橋的ID和源網(wǎng)橋到達(dá)自己這兒路經(jīng)費(fèi)用，將路經(jīng)費(fèi)用加上接收端口的費(fèi)用，然后通過(guò)所有的其它端口轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)BPDU。

當(dāng)一個(gè)網(wǎng)橋接收到一個(gè)BPDU時(shí)，它將源網(wǎng)橋的ID和自己的ID北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義北航計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件第4章講義網(wǎng)橋根端口費(fèi)用B2B2L26B