網(wǎng)絡(luò)-第四章數(shù)據(jù)鏈路層匯總課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層1本章內(nèi)容掌握鏈路、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路的概念，理解數(shù)據(jù)鏈路層的功能理解停止等待協(xié)議的工作原理與過(guò)程理解數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制原理理解數(shù)據(jù)鏈路層流量控制的意義與方法掌握面向比特?cái)?shù)據(jù)鏈路層協(xié)議HDLC的幀結(jié)構(gòu)與幀分類理解PPP鏈路協(xié)議的工作過(guò)程本章內(nèi)容掌握鏈路、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路的概念，理解數(shù)據(jù)鏈路層的功能難點(diǎn)與重點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層基本概念與功能ARQ協(xié)議原理鏈路層差錯(cuò)控制原理HDLC協(xié)議與幀結(jié)構(gòu)難點(diǎn)與重點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層基本概念與功能4.1數(shù)據(jù)鏈路層功能鏈路概念（Link）：是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線段，中間沒(méi)有任何其他節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行通信的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通路往往由許多鏈路組成。數(shù)據(jù)鏈路（DataLink）：在不可靠的物理鏈路上添加一些由硬件及軟件實(shí)現(xiàn)的控制規(guī)程，構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路，以保證準(zhǔn)確傳輸數(shù)據(jù)幀。4.1數(shù)據(jù)鏈路層功能鏈路概念（Link）：是一條無(wú)源的點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層功能鏈路管理

鏈路的建立、維持與釋放。幀同步

保證接收方能從比特流中分離出數(shù)據(jù)幀流量控制

協(xié)調(diào)發(fā)送方與接收方同步工作差錯(cuò)控制

接收方能檢驗(yàn)出有錯(cuò)誤的幀，并采取相應(yīng)措施。數(shù)據(jù)鏈路層功能鏈路管理數(shù)據(jù)鏈路層功能透明傳輸

數(shù)據(jù)鏈路層并不關(guān)心所傳數(shù)據(jù)內(nèi)容，按一定規(guī)則能從幀中區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)與控制信息。尋址

在多點(diǎn)連接時(shí)保證幀被準(zhǔn)確送達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)鏈路層功能透明傳輸4.2停止等待協(xié)議理想的鏈路：鏈路很可靠，數(shù)據(jù)幀不會(huì)出錯(cuò)與丟失；不管發(fā)送方以多快的速率發(fā)送，接收方都能來(lái)得及接收而保證不丟失數(shù)據(jù)幀。此時(shí)不需要鏈路層協(xié)議。主機(jī)鏈路層主機(jī)鏈路層節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B幀幀4.2停止等待協(xié)議理想的鏈路：主機(jī)鏈路層主機(jī)鏈路層節(jié)點(diǎn)A節(jié)停止等待協(xié)議不可靠的鏈路導(dǎo)致可能出現(xiàn)的情況：數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)（噪聲干擾）數(shù)據(jù)幀不能到達(dá)（鏈路錯(cuò)誤）接收溢出（結(jié)點(diǎn)差異）數(shù)據(jù)幀重復(fù)（鏈路阻塞）停止等待協(xié)議不可靠的鏈路導(dǎo)致可能出現(xiàn)的情況：數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制解決“數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)”方法：可對(duì)欲發(fā)送的幀進(jìn)行差錯(cuò)編碼，接收方通過(guò)差錯(cuò)校驗(yàn)，可判斷出接收的數(shù)據(jù)幀是否發(fā)生錯(cuò)誤。如果接收錯(cuò)誤，就向發(fā)送方發(fā)送一出錯(cuò)標(biāo)識(shí)幀，稱為否認(rèn)幀NAK，通知發(fā)送方重新傳送原數(shù)據(jù)幀。

數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制解決“數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)”方法：數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制示意圖DATA0校驗(yàn)出錯(cuò)NAKDATA0確認(rèn)出錯(cuò)重新傳送節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B校驗(yàn)正確提交主機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制示意圖DATA0校驗(yàn)出錯(cuò)NAKDATA0確數(shù)據(jù)鏈路層簡(jiǎn)單流量控制解決“接收溢出”方法：可以采用發(fā)送方每發(fā)送一幀，就停止發(fā)送，等待接收方的確認(rèn)信息。接收方每收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀就向發(fā)送方發(fā)送一確認(rèn)標(biāo)識(shí)幀，稱為確認(rèn)幀ACK。發(fā)送方接收到確認(rèn)幀，則繼續(xù)發(fā)送下一幀。數(shù)據(jù)鏈路層簡(jiǎn)單流量控制解決“接收溢出”方法：數(shù)據(jù)鏈路層簡(jiǎn)單流量控制示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BDATA0校驗(yàn)正確提交主機(jī)發(fā)確認(rèn)幀ACKDATA1收到確認(rèn)發(fā)送新幀停止發(fā)送等待確認(rèn)ACKDATA2數(shù)據(jù)鏈路層簡(jiǎn)單流量控制示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BDATA0校驗(yàn)正確提超時(shí)自動(dòng)重新傳送解決“數(shù)據(jù)幀丟失”方法：可在發(fā)送方每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀就啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器，其時(shí)間可設(shè)為略大于“從發(fā)完數(shù)據(jù)幀到收到確認(rèn)幀所需的平均時(shí)間”。如果超時(shí)，發(fā)送方還沒(méi)有收到ACK，則認(rèn)為幀丟失，自動(dòng)將數(shù)據(jù)幀重新發(fā)送。超時(shí)自動(dòng)重新傳送解決“數(shù)據(jù)幀丟失”方法：超時(shí)重新傳送示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BACKDATA0DATA1DATA0數(shù)據(jù)幀丟失超時(shí)確認(rèn)丟失重新傳送校驗(yàn)正確發(fā)送確認(rèn)幀收到確認(rèn)發(fā)送新幀超時(shí)重新傳送示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BACKDATA0DATA1DA重復(fù)幀處理當(dāng)接收方正確接收數(shù)據(jù)幀并發(fā)出確認(rèn)幀，但確認(rèn)幀丟失。發(fā)送方在規(guī)定時(shí)限內(nèi)沒(méi)有接收到確認(rèn)信息，認(rèn)為數(shù)據(jù)幀丟失，自動(dòng)重新傳送原數(shù)據(jù)幀。這樣接收方又收到一個(gè)同樣的數(shù)據(jù)幀，稱為重復(fù)幀。可通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)幀編號(hào)的方法解決。發(fā)送方將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)幀編好序號(hào)，如接收方收到序號(hào)相同的幀，則將重復(fù)幀丟棄，并向發(fā)送方重新發(fā)送確認(rèn)幀。重復(fù)幀處理當(dāng)接收方正確接收數(shù)據(jù)幀并發(fā)出確認(rèn)幀，但確認(rèn)幀丟失。重復(fù)幀處理示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BACKDATA100確認(rèn)幀丟失超時(shí)DATA100ACKDATA101接收正確保留副本發(fā)送確認(rèn)收到重復(fù)幀，丟棄發(fā)送確認(rèn)認(rèn)為丟失重新傳送收到確認(rèn)發(fā)送新幀重復(fù)幀處理示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BACKDATA100確認(rèn)幀丟失超停止等待協(xié)議發(fā)送方每發(fā)送完一幀就要等待接收方的確認(rèn)信息。如果出錯(cuò)可由發(fā)送方自動(dòng)重傳。因此稱為自動(dòng)請(qǐng)求重傳，即ARQ（AutomaticRepeatreQuest）。因?yàn)槊看沃话l(fā)送一幀，可用1個(gè)比特為幀序號(hào)編碼，來(lái)區(qū)分重復(fù)幀。停止等待協(xié)議發(fā)送方每發(fā)送完一幀就要等待接收方的確認(rèn)信息。如果停止等待協(xié)議數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)或丟失（發(fā)送確認(rèn)與否認(rèn)幀）確認(rèn)幀出錯(cuò)或丟失（超時(shí)重傳）否認(rèn)幀出錯(cuò)或丟失（超時(shí)重傳）溢出（停止等待）重復(fù)數(shù)據(jù)（幀編號(hào)）上層數(shù)據(jù)檢錯(cuò)序號(hào)標(biāo)志地址數(shù)據(jù)幀接收序號(hào)檢錯(cuò)標(biāo)志地址確認(rèn)幀停止等待協(xié)議數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)或丟失（發(fā)送確認(rèn)與否認(rèn)幀）上層數(shù)據(jù)檢錯(cuò)停止等待協(xié)議發(fā)送算法⑴vs←0{發(fā)送序號(hào)初始化}

⑵data←get_host(){從主機(jī)取數(shù)據(jù)}⑶data_s←(data，vs，CRC){數(shù)據(jù)幀編碼}⑷send(data_s){{發(fā)送數(shù)據(jù)幀}⑸time_out(){啟動(dòng)超時(shí)計(jì)時(shí)器}

⑹data_r←recive(){接收數(shù)據(jù)幀}⑺if(data_r=null)and(time_out()=0)goto⑹⑻if(data_r=ACK)vs=1-vs,goto⑵{正確}

⑼if(data_r=NAK)goto⑷{出錯(cuò)重傳}

⑽if(time_out()=1)goto⑷{超時(shí)重傳}

停止等待協(xié)議發(fā)送算法⑴vs←0{發(fā)送序號(hào)初始化}停止等待協(xié)議接收算法⑴vr←0{接收序號(hào)初始化}⑵data_r=recive()⑶if(data_r=null)goto⑵{等待接收}⑷ifCRC(data_r)send(NAK),data_r=null,goto⑵{幀錯(cuò)誤，發(fā)送否認(rèn)幀}⑸if(ns!=vs)data_r=null，goto⑻{丟棄重復(fù)}⑹if(data_r!=null)send_host(data_r)⑺vr=1-vr{變接收序號(hào)，準(zhǔn)備接收下一幀}⑻send(ACK)，goto⑵停止等待協(xié)議接收算法⑴vr←0{接收序號(hào)初始ARQ算法總結(jié)在發(fā)送方只有收到ACK后，才改變發(fā)送序號(hào)；接收方只有接收到無(wú)誤的且與發(fā)送序號(hào)相同的幀，才改變接收序號(hào)，如果序號(hào)不同，則丟棄幀并發(fā)送ACK。數(shù)據(jù)000AC數(shù)據(jù)000AC01ACC11A1AC1C數(shù)據(jù)110AC數(shù)據(jù)1101AC0A上層數(shù)據(jù)檢錯(cuò)序號(hào)標(biāo)志地址ARQ算法總結(jié)在發(fā)送方只有收到ACK后，才改變發(fā)送序號(hào)；接收差錯(cuò)控制方法在所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊上附加一定的冗余位，使接收方能夠推導(dǎo)出已發(fā)送數(shù)據(jù)應(yīng)該是什么，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可以自動(dòng)糾正錯(cuò)誤。附加的冗余位，稱為自動(dòng)糾錯(cuò)編碼。在數(shù)據(jù)塊上附加冗余位，使接收方能檢測(cè)出是否有差錯(cuò)，但并不知道差錯(cuò)在哪里，也不會(huì)自動(dòng)糾正錯(cuò)誤，而是請(qǐng)求發(fā)送方重新傳送數(shù)據(jù)，以消除錯(cuò)誤。差錯(cuò)控制方法在所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊上附加一定的冗余位，使接收方能夠CRC校驗(yàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層廣泛采用循環(huán)冗余碼作為差錯(cuò)編碼，有較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力。要求雙方事先約定一個(gè)生成多項(xiàng)式G（X），其高位與低位必須是1。編碼時(shí)將檢驗(yàn)和附加在傳輸幀后，形成特定的數(shù)據(jù)幀，使其能被G（X）除盡。當(dāng)接收方收到此幀后，用G（X）去除它，若有余數(shù)，則有傳輸錯(cuò)誤，請(qǐng)求發(fā)送方重傳該幀。CRC校驗(yàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層廣泛采用循環(huán)冗余碼作為差錯(cuò)常用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生成多項(xiàng)式CRC-12

G（X）=X12+X11+X3+X2+X+1CRC-16G（X）=X16+X15+X2+1CRC-CCITTG（X）=X16+X15+X5+1CRC-32

=X23+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1常用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生成多項(xiàng)式CRC-124.3連續(xù)ARQ協(xié)議

ARQ協(xié)議是一個(gè)實(shí)用的鏈路層協(xié)議。每發(fā)送完一幀都要等待確認(rèn)幀，通信雙方不需要太多的幀緩存，且算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。但信道利用率并不高?？刹捎眠B續(xù)自動(dòng)請(qǐng)求重傳方案，即連續(xù)ARQ協(xié)議。不用等待前一幀被確認(rèn)便可發(fā)送下一幀。這就需要在發(fā)送方設(shè)置一個(gè)較大的緩沖存儲(chǔ)空間，用以存放若干待確認(rèn)的信息幀。當(dāng)發(fā)送方收到對(duì)某信息幀的確認(rèn)幀后便可從幀緩存中將該信息幀刪除，并繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀。所以，連續(xù)ARQ協(xié)議使得信道利用率大大提高。4.3連續(xù)ARQ協(xié)議ARQ協(xié)議是一個(gè)實(shí)用的鏈路層協(xié)議。每連續(xù)ARQ協(xié)議原理123465發(fā)送完第一幀后并不等待，繼續(xù)發(fā)送后續(xù)幾幀每個(gè)確認(rèn)幀都要有編號(hào)，說(shuō)明對(duì)相應(yīng)的幀確認(rèn)節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B連續(xù)ARQ協(xié)議原理123465發(fā)送完第一幀后并不等待，繼續(xù)發(fā)Go-BACK-N超時(shí)重傳發(fā)送方接收方01XDDD2345023452345出錯(cuò)丟棄1012345Go-BACK-N超時(shí)重傳發(fā)送方接收方01XDDD2345連續(xù)ARQ協(xié)議發(fā)送方將待發(fā)送的幀編好序號(hào)。發(fā)送完第0號(hào)幀后，不是停止等待確認(rèn)幀，而是繼續(xù)發(fā)送第1號(hào)幀、第2號(hào)幀等。由于連續(xù)發(fā)送了很多幀，所以接收方應(yīng)對(duì)確認(rèn)幀或否認(rèn)幀編號(hào)，以通知發(fā)送方是對(duì)哪一幀進(jìn)行的確認(rèn)或否認(rèn)。由此可見(jiàn)連續(xù)ARQ協(xié)議可大大提高信道的利用率，但重傳時(shí)造成數(shù)據(jù)重復(fù)傳送，又會(huì)降低通信效率。

連續(xù)ARQ協(xié)議發(fā)送方將待發(fā)送的幀編好序號(hào)。發(fā)送完第0號(hào)幀后，選擇重傳為了進(jìn)一步提高信道的利用率，接收方只將出錯(cuò)的幀丟棄，接收正確的幀保存在接收緩存中，設(shè)法要求發(fā)送方只傳送出現(xiàn)差錯(cuò)的那一幀，一旦收到重新傳來(lái)的幀后，就可以將原已存于緩沖區(qū)中的其余幀一并按正確的順序上交主機(jī)。這種方法稱為選擇重傳(SelectRepeat)，顯然，選擇重傳減少了浪費(fèi)，但要求接收方有足夠大的緩沖區(qū)空間。選擇重傳為了進(jìn)一步提高信道的利用率，接收方只將出錯(cuò)的幀丟棄，4.4流量控制鏈路層的流量控制是通信雙方能協(xié)調(diào)工作的保障，如果沒(méi)有合理的流量控制手段，可能造成數(shù)據(jù)丟失。增加緩沖存儲(chǔ)空間在某種程度上可以緩解收、發(fā)雙方在傳輸速率上的差異，但并不能完全解決這一矛盾。經(jīng)常使用的流量控制方法有XON/XOFF與窗口機(jī)制。4.4流量控制鏈路層的流量控制是通信雙方能協(xié)調(diào)工作的保障，如XON/XOFFXON/XOFF主要應(yīng)用于面向字符通信中，使用一對(duì)控制字符來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。其中XON采用ASCII字符集中的控制字符DC1，XOFF采用ASCII字符集中的控制字符DC3。當(dāng)通信路上的接收方發(fā)生過(guò)載時(shí)，便向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)XOFF字符，發(fā)送方接收XOFF字XON/XOFFXON/XOFF主要應(yīng)用于面向字符通信中，使XON/XOFF工作原理節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BXOFFXON連續(xù)發(fā)送字符繼續(xù)發(fā)送字符接收緩存將滿接收完畢XON/XOFF工作原理節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BXOFFXON連續(xù)發(fā)送字窗口機(jī)制在ARQ協(xié)議中，因?yàn)槊堪l(fā)送完一幀都要停止等待確認(rèn)信息，流量控制簡(jiǎn)單。只要求通信雙方擁有一幀的緩存空間，只要超時(shí)時(shí)限選擇合理，不需要額外的流量控制機(jī)制。對(duì)于連續(xù)ARQ協(xié)議如果發(fā)送方?jīng)]有收到任何來(lái)自收方的確認(rèn)信息，發(fā)送方是不能無(wú)限制地發(fā)送數(shù)據(jù)幀的。窗口機(jī)制在ARQ協(xié)議中，因?yàn)槊堪l(fā)送完一幀都要停止等待確認(rèn)信息窗口機(jī)制發(fā)送方緩存中需保留未被確認(rèn)的幀副本，以備重傳。計(jì)算機(jī)的硬件資源是有限的，緩存容量不能無(wú)限制增加。發(fā)送數(shù)據(jù)幀過(guò)多，一旦有一幀出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能有很多幀需要重傳，造成很大的浪費(fèi)，增加了很多不必要的開銷。為了對(duì)連續(xù)發(fā)送的大量數(shù)據(jù)幀進(jìn)行編號(hào)，每幀的發(fā)送序號(hào)也要占用較多的比特，又增加了一定的開銷。窗口機(jī)制發(fā)送方緩存中需保留未被確認(rèn)的幀副本，以備重傳。計(jì)算機(jī)滑動(dòng)窗口的概念需要對(duì)連續(xù)ARQ協(xié)議中連續(xù)發(fā)送的未被確認(rèn)的幀數(shù)做一定的限制。在發(fā)送方設(shè)置發(fā)送窗口，用來(lái)對(duì)發(fā)送方進(jìn)行流量控制，其大小WT代表在發(fā)送方還沒(méi)有收到對(duì)方確認(rèn)信息情況下最多可以連續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)。在接收方設(shè)置接收窗口。接收窗口用來(lái)控制接收方應(yīng)該接收哪些幀，只有收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)落入接收窗口內(nèi)才允許將該數(shù)據(jù)幀收下。滑動(dòng)窗口的概念需要對(duì)連續(xù)ARQ協(xié)議中連續(xù)發(fā)送的未被確認(rèn)的幀數(shù)1042375601已收到0號(hào)幀，準(zhǔn)備接收1號(hào)幀ab接收方0142375601接收窗口Wr=1，準(zhǔn)備接收0號(hào)幀接收方0142375601發(fā)送窗口Wt=5，允許發(fā)送0號(hào)到4號(hào)幀發(fā)送方0142375601已收到確認(rèn)，允許發(fā)送1號(hào)到4號(hào)幀發(fā)送方1042375601已收到0號(hào)幀，準(zhǔn)備接收1號(hào)幀ab接收方01042375601已收到0-3號(hào)幀，準(zhǔn)備接收4號(hào)幀接收方0123457601已收到確認(rèn)，允許發(fā)送4號(hào)到0號(hào)幀發(fā)送方0123456701230123456701231042375601已收到0-3號(hào)幀，準(zhǔn)備接收4號(hào)幀接收方0不難看出，只有接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)，發(fā)送窗口才能移動(dòng)。收發(fā)兩端的窗口按以上規(guī)律不斷向前滑動(dòng)，稱為滑動(dòng)窗口協(xié)議。顯然ARQ協(xié)議發(fā)送與接收窗口均為1。另外，接收方并不需要對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)幀都發(fā)回確認(rèn)信息，可以在接收若干正確數(shù)據(jù)幀后，才對(duì)最后一個(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)送確認(rèn)信息。不難看出，只有接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)，發(fā)送窗口才能移動(dòng)。收發(fā)兩端窗口總結(jié)綜上所述，對(duì)于三種不同的ARQ協(xié)議的窗口大小的設(shè)置是不同的。ARQ協(xié)議（停止等待）：發(fā)送窗口=1，接受窗口=1。連續(xù)ARQ協(xié)議（后退N步法）：發(fā)送窗口＞1，接收窗口=1。選擇重傳ARQ：發(fā)送窗口＞1，接收窗口＞1窗口總結(jié)綜上所述，對(duì)于三種不同的ARQ協(xié)議的窗口大小的設(shè)置是4.5面向比特的鏈路控制規(guī)程比較通用的協(xié)議可分為兩類，這就是面向字符的鏈路控制協(xié)議與面向比特的鏈路控制協(xié)議。所謂面向字符就是說(shuō)在鏈路上所傳送的數(shù)據(jù)必須是由規(guī)定字符集（例如ASCII碼）中的字符所組成。同時(shí)在鏈路上傳送的控制信息也必須由同一個(gè)字符集中的若干規(guī)定的控制字符構(gòu)成。4.5面向比特的鏈路控制規(guī)程比較通用的協(xié)議可分為兩類，這就是面向字符與面向比特協(xié)議面向字符的控制協(xié)議有許多弱點(diǎn)，例如，通信線路利用率低，可靠性差，通用性不強(qiáng)，擴(kuò)展能力弱等。面向比特的鏈路控制規(guī)程，是采用帶填充位的首尾標(biāo)志將一組比特封裝成幀，通過(guò)定義不同類型的幀格式，實(shí)現(xiàn)鏈路層的功能。它成為鏈路層的主要協(xié)議，是世界上廣泛采用的協(xié)議。面向字符與面向比特協(xié)議面向字符的控制協(xié)議有許多弱點(diǎn)，例如，通HDLC基本配置復(fù)合站復(fù)合站命令/響應(yīng)命令/響應(yīng)主站從站從站HDLC基本配置復(fù)合站復(fù)合站命令/響應(yīng)命令/響應(yīng)主站從站從站HDLC基本配置非平衡配置的特點(diǎn)是由一個(gè)主站控制整個(gè)鏈路的工作。主站發(fā)出的幀叫做命令。受控的各站叫做次站或從站（）。次站發(fā)出的幀叫做響應(yīng)（response）。平衡配置的特點(diǎn)是鏈路兩端的兩個(gè)站都是復(fù)合站（combinedstation）。復(fù)合站同時(shí)具有主站與次站的功能。因此每個(gè)復(fù)合站都可以發(fā)出命令和響應(yīng)。HDLC基本配置非平衡配置的特點(diǎn)是由一個(gè)主站控制整個(gè)鏈路的工HDLC幀結(jié)構(gòu)HDLC幀由標(biāo)志字段、地址字段、控制字段、信息字段和幀校驗(yàn)字段組成。HDLC定義了三種類型的幀，即信息幀、監(jiān)控幀與無(wú)編號(hào)幀。每類幀又包含若干命令與響應(yīng)，常習(xí)慣上稱為命令幀與響應(yīng)幀。HDLC幀結(jié)構(gòu)HDLC幀由標(biāo)志字段、地址字段、控制字段、信息HDLC幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志字段F地址字段A控制字段C信息字段infoFCS校驗(yàn)標(biāo)志字段F校驗(yàn)區(qū)間透明區(qū)間HDLC幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志地址控制信息FCS標(biāo)志校驗(yàn)區(qū)間透明區(qū)間標(biāo)志字段數(shù)據(jù)鏈路層要解決幀同步的問(wèn)題，即要從收到的比特流中正確地區(qū)分出一個(gè)幀的開始比特與結(jié)束比特。為此HDLC規(guī)定了在一個(gè)幀的開頭和結(jié)尾各放入一個(gè)特殊的標(biāo)記，作為一個(gè)幀的邊界。這個(gè)標(biāo)志稱為標(biāo)志字段F（Flag）。標(biāo)志字段為6個(gè)連續(xù)的1加上兩邊各一個(gè)0共8位（7EH）。在接收端，只要找到標(biāo)志字段F，就可以很容易地確定一個(gè)幀的位置。標(biāo)志字段數(shù)據(jù)鏈路層要解決幀同步的問(wèn)題，即要從收到的比特流中正零比特填充法在發(fā)送端，當(dāng)一串比特流尚未加上標(biāo)志字段時(shí)，先用硬件掃描全部比特（用軟件也能實(shí)現(xiàn)，但要慢些）。只要發(fā)現(xiàn)有5個(gè)連續(xù)1，則立即填入一個(gè)0。經(jīng)過(guò)這種零比特填充后的數(shù)據(jù)，就可以保證不會(huì)出現(xiàn)6個(gè)連續(xù)1。在接收一個(gè)幀時(shí)，先找到標(biāo)志字段以確定幀的邊界。接著再用硬件對(duì)其中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)1時(shí)，就將這5個(gè)連續(xù)1后的一個(gè)0刪除，以還原成原來(lái)的比特流。零比特填充法在發(fā)送端，當(dāng)一串比特流尚未加上標(biāo)志字段時(shí)，先用硬零比特填充法

010011111010001010填人0比特

01001111110001010會(huì)誤認(rèn)為是F字段數(shù)據(jù)中某一段比特組合恰好出現(xiàn)和F字段一樣的情況發(fā)送端在5個(gè)連1之后填入0比特在接收端將5個(gè)連1后的0比特刪除，恢復(fù)原樣

01001111110001010刪除0比特零比特填充法0100111110100010100100零比特填充法舉例傳送數(shù)據(jù)為7C7D7E7F011111000111110101111110011111117C7D7E7F011111000011111001011111010011110111填充原始數(shù)據(jù)填充后數(shù)據(jù)01111100,00111110,01011111,01001111,01117C3E5F4F70零比特填充法舉例傳送數(shù)據(jù)為7C7D7E7F01111100地址字段地址字段A也是8個(gè)比特。在使用非平衡方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，地址字段總是寫入次站的地址。但在平衡方式時(shí)，地址字段總是填入應(yīng)答站的地址。全1地址是廣播方式，而全0地址是無(wú)效地址。因此，有效的地址共有254個(gè)之多。地址字段可以擴(kuò)充地址字段地址字段A也是8個(gè)比特。在使用非平衡方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，信息字段與校驗(yàn)序列從網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的分組，變成為數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)。信息字段的長(zhǎng)度沒(méi)有具體規(guī)定。幀校驗(yàn)序列FCS字段共占16bit。它采用的生成多項(xiàng)式是CRC-CCITT。所校驗(yàn)的范圍是從地址字段的第1個(gè)比特起，到信息字段的最末1個(gè)比特為止。信息字段與校驗(yàn)序列從網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的分組，變成為數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)控制字段控制字段C共8bit，是最復(fù)雜的字段。HDLC的許多重要功能都要靠控制字段來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)其最前面兩個(gè)比特的取值，可將HDLC幀劃分為三大類，即信息幀、監(jiān)督幀和無(wú)編號(hào)幀，它們的簡(jiǎn)稱分別是I（Information），S（Supervisory）和U（Unnumbered）控制字段控制字段C共8bit，是最復(fù)雜的字段。HDLC的許控制字段格式P/F：詢問(wèn)／終止（Poll／Final）比特比特序號(hào)01234567信息幀0N（S）P/FN（R）監(jiān)督幀10SP/FN（R）無(wú)編號(hào)幀11MP/FM控制字段格式P/F：詢問(wèn)／終止（Poll／Final）比特比信息幀N（S）表示當(dāng)前發(fā)送的信息幀的序號(hào)，而N（R）表示該站所期望收到的幀的發(fā)送序號(hào)。即在該幀發(fā)送之前，接收方已正確接收到N（R）之前的所有幀。N（R）帶有確認(rèn)的意思，不必專門為收到的信息幀發(fā)送確認(rèn)應(yīng)答幀。可以在本站有信息幀發(fā)送時(shí)，將確認(rèn)信息放在其接收序號(hào)N（R）中讓本站發(fā)送信息幀時(shí)將確認(rèn)信息捎帶走。信息幀N（S）表示當(dāng)前發(fā)送的信息幀的序號(hào)，而N（R）表示該站監(jiān)督幀格式2-3位幀名功能00RR接收準(zhǔn)備好準(zhǔn)備接收下一幀確認(rèn)N(R)以前的幀01RNR接收未準(zhǔn)備好暫停接收下一幀確認(rèn)N(R)以前的幀10REJ拒絕從N(R)起的所有幀都被否認(rèn)11SREJ選擇拒絕只否認(rèn)序號(hào)為N(R)的幀監(jiān)督幀格式2-3位幀名功能00RR接收準(zhǔn)備好準(zhǔn)備接收下一幀0監(jiān)督幀所有的監(jiān)督幀都不包含要傳送的數(shù)據(jù)信息，因此它只有48bit長(zhǎng)。四種監(jiān)督幀中，前三種用在連續(xù)ARQ協(xié)議中，而最后一種只用于選擇重傳ARQ協(xié)議中。011111100000001010010111011111100000011100000111標(biāo)志標(biāo)志地址CRC控制暫停接收，確認(rèn)7號(hào)以前的幀（期望接收7號(hào)幀）監(jiān)督幀所有的監(jiān)督幀都不包含要傳送的數(shù)據(jù)信息，因此它只有48b無(wú)編號(hào)幀無(wú)編號(hào)幀本身不帶編號(hào)，即無(wú)N（S）和N（R）字段，而是用5bit來(lái)表示不同功能的無(wú)編號(hào)幀。雖然總共可以有32個(gè)不同組合，但實(shí)際上目前只定義了15種無(wú)編號(hào)幀。無(wú)編號(hào)幀主要起控制作用，可在需要時(shí)隨時(shí)發(fā)出。無(wú)編號(hào)幀無(wú)編號(hào)幀本身不帶編號(hào)，即無(wú)N（S）和N（R）字段，而無(wú)編號(hào)幀舉例命令名稱MN編碼功能SNRM00001置正常響應(yīng)模式SABM

11100置異步平衡模式DISC/RD00010拆除鏈路/請(qǐng)求拆除RESET11001復(fù)位FRMR10001收到非定義幀1100X010DISC/RD無(wú)編號(hào)幀舉例命令名稱MN編碼功能SNRM00001置正常響應(yīng)無(wú)編號(hào)幀舉例SNRM等幀：用于鏈路的建立，為鏈路選擇不同的工作模式，并把所有計(jì)數(shù)器的初始狀態(tài)置為零。DISC幀：此命令用來(lái)終止以前建立的操作模式，通知對(duì)方停止通信，并拆除鏈路。RD幀：當(dāng)雙方通信結(jié)束，由一方提出通信結(jié)束要求，請(qǐng)求拆除鏈路。FRMR（幀拒絕響應(yīng)）幀：當(dāng)收到一個(gè)錯(cuò)誤的幀，并且無(wú)法通過(guò)重傳此幀恢復(fù)錯(cuò)誤時(shí)，則發(fā)出FRMR幀，由主站或復(fù)合站負(fù)責(zé)處理這種情況。無(wú)編號(hào)幀舉例SNRM等幀：用于鏈路的建立，為鏈路選擇不同的工PPP協(xié)議全世界范圍內(nèi)使用最多的撥號(hào)接入Internet協(xié)議為非常簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP（Point-to-PointProtocol）。用戶要撥號(hào)上網(wǎng)，首先到因特網(wǎng)服務(wù)提供者ISP處注冊(cè)。ISP擁有高速鏈路與Internet相連。用戶可使用調(diào)制解調(diào)器，通過(guò)電話線撥號(hào)到ISP。ISP在接到用戶的呼入后，進(jìn)行身份驗(yàn)證。如果是合法用戶，將一個(gè)臨時(shí)的IP地址分配給用戶，使用戶的計(jì)算機(jī)成為接入Internet的主機(jī)，可使用Internet所提供的各種服務(wù)PPP協(xié)議全世界范圍內(nèi)使用最多的撥號(hào)接入Internet協(xié)議PC機(jī)撥號(hào)接入Internet

高速鏈路用戶PC用戶調(diào)制解調(diào)器ISP調(diào)制解調(diào)器ISP路由器因特網(wǎng)用戶電話線使用TCP/IP的PPP鏈路TCP/IP客戶進(jìn)程路由進(jìn)程PC機(jī)撥號(hào)接入Internet高速鏈路用戶用戶ISP調(diào)制解PPP協(xié)議PPP由三部分組成：將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。PPP既支持異步鏈路，也支持面向比特的同步鏈路。鏈路控制協(xié)議LCP主要完成數(shù)據(jù)鏈路的建立、配置和測(cè)試等任務(wù)。通信的雙方可協(xié)商一些選項(xiàng)。一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP，可支持不同網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。PPP協(xié)議PPP由三部分組成：PPP協(xié)議幀格式信息字段infoFCS校驗(yàn)標(biāo)志字段F小于1500字節(jié)標(biāo)志字段7E地址字段FF控制字段03協(xié)議字段PPP協(xié)議幀格式信息FCS標(biāo)志小于1500字節(jié)標(biāo)志地址控制協(xié)PPP協(xié)議幀格式標(biāo)志字段為0x7E，地址字段為0xFF，控制字段為0x03。這三各字段是固定不變的，所有PPP幀都應(yīng)以07EFF03開始。協(xié)議字段占兩個(gè)字節(jié)，當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時(shí)，PPP幀的信息就是IP數(shù)據(jù)報(bào)。若為0xC021，則信息字段是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)。而0x8021表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。幀校驗(yàn)序列FCS與HDLC的相同。PPP協(xié)議幀格式標(biāo)志字段為0x7E，地址字段為0xFF，控制PPP的透明傳輸當(dāng)PPP工作在同步傳輸鏈路中時(shí)，使用零比特填充法（與HDLC相同），保證透明傳輸。當(dāng)PPP工作于異步傳輸鏈路時(shí)，使用一種特殊的字符填充方法。PPP的透明傳輸當(dāng)PPP工作在同步傳輸鏈路中時(shí)，使用零比特填字符填充法將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè)0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成2個(gè)字節(jié)序列0x7D與0x5E。若信息字段中出現(xiàn)0x7D字節(jié)，則將其轉(zhuǎn)換為2字節(jié)序列0x7D與0x5D。若信息字段中出現(xiàn)ASCII控制字符（小于0x20的字符），則在該字符前要加入一個(gè)0x7D字節(jié)。字符填充法將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè)0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成2個(gè)字節(jié)字符填充法舉例原始數(shù)據(jù)填充數(shù)據(jù)6E7D5E7D5D507D196E7E7D5019在恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)如果0x7D后的數(shù)據(jù)為0x5E，則恢復(fù)為0x7E。若為0x5D，則保留0x7D，去掉0x5D。若為小于0x20的字節(jié)則去掉0x7D。這樣可保證PPP幀能透明傳輸。字符填充法舉例原始數(shù)據(jù)填充數(shù)據(jù)6E7D5E7D5D507D1PPP協(xié)議工作過(guò)程當(dāng)用戶撥號(hào)呼叫ISP時(shí)，由ISP的調(diào)制解調(diào)器對(duì)呼叫作出確認(rèn)，并建立一條物理連接。這時(shí)用戶PC機(jī)向ISP路由器發(fā)送一系列的LCP分組（封裝成多個(gè)PPP幀），雙方協(xié)商一些PPP參數(shù)。接著進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置，由NCP給新接入的PC機(jī)分配一個(gè)臨時(shí)IP地址。這樣，用戶的PC機(jī)成為了Internet上的一臺(tái)主機(jī)。當(dāng)用戶通信結(jié)束時(shí)，NCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，回收原來(lái)分配的IP地址。接著LCP釋放鏈路層連接。最后釋放物理層連接。PPP協(xié)議工作過(guò)程當(dāng)用戶撥號(hào)呼叫ISP時(shí)，由ISP的調(diào)制解調(diào)PPP鏈路工作狀態(tài)靜止建立鑒別網(wǎng)絡(luò)通信終止檢測(cè)到載波失敗通信結(jié)束載波停止協(xié)商選項(xiàng)失敗鑒別成功NCP配置PPP鏈路工作狀態(tài)靜止建立鑒別網(wǎng)絡(luò)通信終止檢測(cè)到載波失敗通信作業(yè)繪制停止等待協(xié)議發(fā)送與接收算法流程圖。HDLC幀如何組成？是如何保證透明傳輸?shù)?？何為PPP協(xié)議？畫圖說(shuō)明其工作過(guò)程。作業(yè)繪制停止等待協(xié)議發(fā)送與接收算法流程圖。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層71本章內(nèi)容掌握鏈路、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路的概念，理解數(shù)據(jù)鏈路層的功能理解停止等待協(xié)議的工作原理與過(guò)程理解數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制原理理解數(shù)據(jù)鏈路層流量控制的意義與方法掌握面向比特?cái)?shù)據(jù)鏈路層協(xié)議HDLC的幀結(jié)構(gòu)與幀分類理解PPP鏈路協(xié)議的工作過(guò)程本章內(nèi)容掌握鏈路、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路的概念，理解數(shù)據(jù)鏈路層的功能難點(diǎn)與重點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層基本概念與功能ARQ協(xié)議原理鏈路層差錯(cuò)控制原理HDLC協(xié)議與幀結(jié)構(gòu)難點(diǎn)與重點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層基本概念與功能4.1數(shù)據(jù)鏈路層功能鏈路概念（Link）：是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線段，中間沒(méi)有任何其他節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行通信的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通路往往由許多鏈路組成。數(shù)據(jù)鏈路（DataLink）：在不可靠的物理鏈路上添加一些由硬件及軟件實(shí)現(xiàn)的控制規(guī)程，構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路，以保證準(zhǔn)確傳輸數(shù)據(jù)幀。4.1數(shù)據(jù)鏈路層功能鏈路概念（Link）：是一條無(wú)源的點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層功能鏈路管理

鏈路的建立、維持與釋放。幀同步

保證接收方能從比特流中分離出數(shù)據(jù)幀流量控制

協(xié)調(diào)發(fā)送方與接收方同步工作差錯(cuò)控制

接收方能檢驗(yàn)出有錯(cuò)誤的幀，并采取相應(yīng)措施。數(shù)據(jù)鏈路層功能鏈路管理數(shù)據(jù)鏈路層功能透明傳輸

數(shù)據(jù)鏈路層并不關(guān)心所傳數(shù)據(jù)內(nèi)容，按一定規(guī)則能從幀中區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)與控制信息。尋址

在多點(diǎn)連接時(shí)保證幀被準(zhǔn)確送達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)鏈路層功能透明傳輸4.2停止等待協(xié)議理想的鏈路：鏈路很可靠，數(shù)據(jù)幀不會(huì)出錯(cuò)與丟失；不管發(fā)送方以多快的速率發(fā)送，接收方都能來(lái)得及接收而保證不丟失數(shù)據(jù)幀。此時(shí)不需要鏈路層協(xié)議。主機(jī)鏈路層主機(jī)鏈路層節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B幀幀4.2停止等待協(xié)議理想的鏈路：主機(jī)鏈路層主機(jī)鏈路層節(jié)點(diǎn)A節(jié)停止等待協(xié)議不可靠的鏈路導(dǎo)致可能出現(xiàn)的情況：數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)（噪聲干擾）數(shù)據(jù)幀不能到達(dá)（鏈路錯(cuò)誤）接收溢出（結(jié)點(diǎn)差異）數(shù)據(jù)幀重復(fù)（鏈路阻塞）停止等待協(xié)議不可靠的鏈路導(dǎo)致可能出現(xiàn)的情況：數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制解決“數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)”方法：可對(duì)欲發(fā)送的幀進(jìn)行差錯(cuò)編碼，接收方通過(guò)差錯(cuò)校驗(yàn)，可判斷出接收的數(shù)據(jù)幀是否發(fā)生錯(cuò)誤。如果接收錯(cuò)誤，就向發(fā)送方發(fā)送一出錯(cuò)標(biāo)識(shí)幀，稱為否認(rèn)幀NAK，通知發(fā)送方重新傳送原數(shù)據(jù)幀。

數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制解決“數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)”方法：數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制示意圖DATA0校驗(yàn)出錯(cuò)NAKDATA0確認(rèn)出錯(cuò)重新傳送節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B校驗(yàn)正確提交主機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)控制示意圖DATA0校驗(yàn)出錯(cuò)NAKDATA0確數(shù)據(jù)鏈路層簡(jiǎn)單流量控制解決“接收溢出”方法：可以采用發(fā)送方每發(fā)送一幀，就停止發(fā)送，等待接收方的確認(rèn)信息。接收方每收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀就向發(fā)送方發(fā)送一確認(rèn)標(biāo)識(shí)幀，稱為確認(rèn)幀ACK。發(fā)送方接收到確認(rèn)幀，則繼續(xù)發(fā)送下一幀。數(shù)據(jù)鏈路層簡(jiǎn)單流量控制解決“接收溢出”方法：數(shù)據(jù)鏈路層簡(jiǎn)單流量控制示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BDATA0校驗(yàn)正確提交主機(jī)發(fā)確認(rèn)幀ACKDATA1收到確認(rèn)發(fā)送新幀停止發(fā)送等待確認(rèn)ACKDATA2數(shù)據(jù)鏈路層簡(jiǎn)單流量控制示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BDATA0校驗(yàn)正確提超時(shí)自動(dòng)重新傳送解決“數(shù)據(jù)幀丟失”方法：可在發(fā)送方每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀就啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器，其時(shí)間可設(shè)為略大于“從發(fā)完數(shù)據(jù)幀到收到確認(rèn)幀所需的平均時(shí)間”。如果超時(shí)，發(fā)送方還沒(méi)有收到ACK，則認(rèn)為幀丟失，自動(dòng)將數(shù)據(jù)幀重新發(fā)送。超時(shí)自動(dòng)重新傳送解決“數(shù)據(jù)幀丟失”方法：超時(shí)重新傳送示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BACKDATA0DATA1DATA0數(shù)據(jù)幀丟失超時(shí)確認(rèn)丟失重新傳送校驗(yàn)正確發(fā)送確認(rèn)幀收到確認(rèn)發(fā)送新幀超時(shí)重新傳送示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BACKDATA0DATA1DA重復(fù)幀處理當(dāng)接收方正確接收數(shù)據(jù)幀并發(fā)出確認(rèn)幀，但確認(rèn)幀丟失。發(fā)送方在規(guī)定時(shí)限內(nèi)沒(méi)有接收到確認(rèn)信息，認(rèn)為數(shù)據(jù)幀丟失，自動(dòng)重新傳送原數(shù)據(jù)幀。這樣接收方又收到一個(gè)同樣的數(shù)據(jù)幀，稱為重復(fù)幀。可通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)幀編號(hào)的方法解決。發(fā)送方將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)幀編好序號(hào)，如接收方收到序號(hào)相同的幀，則將重復(fù)幀丟棄，并向發(fā)送方重新發(fā)送確認(rèn)幀。重復(fù)幀處理當(dāng)接收方正確接收數(shù)據(jù)幀并發(fā)出確認(rèn)幀，但確認(rèn)幀丟失。重復(fù)幀處理示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BACKDATA100確認(rèn)幀丟失超時(shí)DATA100ACKDATA101接收正確保留副本發(fā)送確認(rèn)收到重復(fù)幀，丟棄發(fā)送確認(rèn)認(rèn)為丟失重新傳送收到確認(rèn)發(fā)送新幀重復(fù)幀處理示意圖節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BACKDATA100確認(rèn)幀丟失超停止等待協(xié)議發(fā)送方每發(fā)送完一幀就要等待接收方的確認(rèn)信息。如果出錯(cuò)可由發(fā)送方自動(dòng)重傳。因此稱為自動(dòng)請(qǐng)求重傳，即ARQ（AutomaticRepeatreQuest）。因?yàn)槊看沃话l(fā)送一幀，可用1個(gè)比特為幀序號(hào)編碼，來(lái)區(qū)分重復(fù)幀。停止等待協(xié)議發(fā)送方每發(fā)送完一幀就要等待接收方的確認(rèn)信息。如果停止等待協(xié)議數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)或丟失（發(fā)送確認(rèn)與否認(rèn)幀）確認(rèn)幀出錯(cuò)或丟失（超時(shí)重傳）否認(rèn)幀出錯(cuò)或丟失（超時(shí)重傳）溢出（停止等待）重復(fù)數(shù)據(jù)（幀編號(hào)）上層數(shù)據(jù)檢錯(cuò)序號(hào)標(biāo)志地址數(shù)據(jù)幀接收序號(hào)檢錯(cuò)標(biāo)志地址確認(rèn)幀停止等待協(xié)議數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)或丟失（發(fā)送確認(rèn)與否認(rèn)幀）上層數(shù)據(jù)檢錯(cuò)停止等待協(xié)議發(fā)送算法⑴vs←0{發(fā)送序號(hào)初始化}

⑵data←get_host(){從主機(jī)取數(shù)據(jù)}⑶data_s←(data，vs，CRC){數(shù)據(jù)幀編碼}⑷send(data_s){{發(fā)送數(shù)據(jù)幀}⑸time_out(){啟動(dòng)超時(shí)計(jì)時(shí)器}

⑹data_r←recive(){接收數(shù)據(jù)幀}⑺if(data_r=null)and(time_out()=0)goto⑹⑻if(data_r=ACK)vs=1-vs,goto⑵{正確}

⑼if(data_r=NAK)goto⑷{出錯(cuò)重傳}

⑽if(time_out()=1)goto⑷{超時(shí)重傳}

停止等待協(xié)議發(fā)送算法⑴vs←0{發(fā)送序號(hào)初始化}停止等待協(xié)議接收算法⑴vr←0{接收序號(hào)初始化}⑵data_r=recive()⑶if(data_r=null)goto⑵{等待接收}⑷ifCRC(data_r)send(NAK),data_r=null,goto⑵{幀錯(cuò)誤，發(fā)送否認(rèn)幀}⑸if(ns!=vs)data_r=null，goto⑻{丟棄重復(fù)}⑹if(data_r!=null)send_host(data_r)⑺vr=1-vr{變接收序號(hào)，準(zhǔn)備接收下一幀}⑻send(ACK)，goto⑵停止等待協(xié)議接收算法⑴vr←0{接收序號(hào)初始ARQ算法總結(jié)在發(fā)送方只有收到ACK后，才改變發(fā)送序號(hào)；接收方只有接收到無(wú)誤的且與發(fā)送序號(hào)相同的幀，才改變接收序號(hào)，如果序號(hào)不同，則丟棄幀并發(fā)送ACK。數(shù)據(jù)000AC數(shù)據(jù)000AC01ACC11A1AC1C數(shù)據(jù)110AC數(shù)據(jù)1101AC0A上層數(shù)據(jù)檢錯(cuò)序號(hào)標(biāo)志地址ARQ算法總結(jié)在發(fā)送方只有收到ACK后，才改變發(fā)送序號(hào)；接收差錯(cuò)控制方法在所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊上附加一定的冗余位，使接收方能夠推導(dǎo)出已發(fā)送數(shù)據(jù)應(yīng)該是什么，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可以自動(dòng)糾正錯(cuò)誤。附加的冗余位，稱為自動(dòng)糾錯(cuò)編碼。在數(shù)據(jù)塊上附加冗余位，使接收方能檢測(cè)出是否有差錯(cuò)，但并不知道差錯(cuò)在哪里，也不會(huì)自動(dòng)糾正錯(cuò)誤，而是請(qǐng)求發(fā)送方重新傳送數(shù)據(jù)，以消除錯(cuò)誤。差錯(cuò)控制方法在所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊上附加一定的冗余位，使接收方能夠CRC校驗(yàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層廣泛采用循環(huán)冗余碼作為差錯(cuò)編碼，有較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力。要求雙方事先約定一個(gè)生成多項(xiàng)式G（X），其高位與低位必須是1。編碼時(shí)將檢驗(yàn)和附加在傳輸幀后，形成特定的數(shù)據(jù)幀，使其能被G（X）除盡。當(dāng)接收方收到此幀后，用G（X）去除它，若有余數(shù)，則有傳輸錯(cuò)誤，請(qǐng)求發(fā)送方重傳該幀。CRC校驗(yàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層廣泛采用循環(huán)冗余碼作為差錯(cuò)常用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生成多項(xiàng)式CRC-12

G（X）=X12+X11+X3+X2+X+1CRC-16G（X）=X16+X15+X2+1CRC-CCITTG（X）=X16+X15+X5+1CRC-32

=X23+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1常用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生成多項(xiàng)式CRC-124.3連續(xù)ARQ協(xié)議

ARQ協(xié)議是一個(gè)實(shí)用的鏈路層協(xié)議。每發(fā)送完一幀都要等待確認(rèn)幀，通信雙方不需要太多的幀緩存，且算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。但信道利用率并不高?？刹捎眠B續(xù)自動(dòng)請(qǐng)求重傳方案，即連續(xù)ARQ協(xié)議。不用等待前一幀被確認(rèn)便可發(fā)送下一幀。這就需要在發(fā)送方設(shè)置一個(gè)較大的緩沖存儲(chǔ)空間，用以存放若干待確認(rèn)的信息幀。當(dāng)發(fā)送方收到對(duì)某信息幀的確認(rèn)幀后便可從幀緩存中將該信息幀刪除，并繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀。所以，連續(xù)ARQ協(xié)議使得信道利用率大大提高。4.3連續(xù)ARQ協(xié)議ARQ協(xié)議是一個(gè)實(shí)用的鏈路層協(xié)議。每連續(xù)ARQ協(xié)議原理123465發(fā)送完第一幀后并不等待，繼續(xù)發(fā)送后續(xù)幾幀每個(gè)確認(rèn)幀都要有編號(hào)，說(shuō)明對(duì)相應(yīng)的幀確認(rèn)節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)B連續(xù)ARQ協(xié)議原理123465發(fā)送完第一幀后并不等待，繼續(xù)發(fā)Go-BACK-N超時(shí)重傳發(fā)送方接收方01XDDD2345023452345出錯(cuò)丟棄1012345Go-BACK-N超時(shí)重傳發(fā)送方接收方01XDDD2345連續(xù)ARQ協(xié)議發(fā)送方將待發(fā)送的幀編好序號(hào)。發(fā)送完第0號(hào)幀后，不是停止等待確認(rèn)幀，而是繼續(xù)發(fā)送第1號(hào)幀、第2號(hào)幀等。由于連續(xù)發(fā)送了很多幀，所以接收方應(yīng)對(duì)確認(rèn)幀或否認(rèn)幀編號(hào)，以通知發(fā)送方是對(duì)哪一幀進(jìn)行的確認(rèn)或否認(rèn)。由此可見(jiàn)連續(xù)ARQ協(xié)議可大大提高信道的利用率，但重傳時(shí)造成數(shù)據(jù)重復(fù)傳送，又會(huì)降低通信效率。

連續(xù)ARQ協(xié)議發(fā)送方將待發(fā)送的幀編好序號(hào)。發(fā)送完第0號(hào)幀后，選擇重傳為了進(jìn)一步提高信道的利用率，接收方只將出錯(cuò)的幀丟棄，接收正確的幀保存在接收緩存中，設(shè)法要求發(fā)送方只傳送出現(xiàn)差錯(cuò)的那一幀，一旦收到重新傳來(lái)的幀后，就可以將原已存于緩沖區(qū)中的其余幀一并按正確的順序上交主機(jī)。這種方法稱為選擇重傳(SelectRepeat)，顯然，選擇重傳減少了浪費(fèi)，但要求接收方有足夠大的緩沖區(qū)空間。選擇重傳為了進(jìn)一步提高信道的利用率，接收方只將出錯(cuò)的幀丟棄，4.4流量控制鏈路層的流量控制是通信雙方能協(xié)調(diào)工作的保障，如果沒(méi)有合理的流量控制手段，可能造成數(shù)據(jù)丟失。增加緩沖存儲(chǔ)空間在某種程度上可以緩解收、發(fā)雙方在傳輸速率上的差異，但并不能完全解決這一矛盾。經(jīng)常使用的流量控制方法有XON/XOFF與窗口機(jī)制。4.4流量控制鏈路層的流量控制是通信雙方能協(xié)調(diào)工作的保障，如XON/XOFFXON/XOFF主要應(yīng)用于面向字符通信中，使用一對(duì)控制字符來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。其中XON采用ASCII字符集中的控制字符DC1，XOFF采用ASCII字符集中的控制字符DC3。當(dāng)通信路上的接收方發(fā)生過(guò)載時(shí)，便向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)XOFF字符，發(fā)送方接收XOFF字XON/XOFFXON/XOFF主要應(yīng)用于面向字符通信中，使XON/XOFF工作原理節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BXOFFXON連續(xù)發(fā)送字符繼續(xù)發(fā)送字符接收緩存將滿接收完畢XON/XOFF工作原理節(jié)點(diǎn)A節(jié)點(diǎn)BXOFFXON連續(xù)發(fā)送字窗口機(jī)制在ARQ協(xié)議中，因?yàn)槊堪l(fā)送完一幀都要停止等待確認(rèn)信息，流量控制簡(jiǎn)單。只要求通信雙方擁有一幀的緩存空間，只要超時(shí)時(shí)限選擇合理，不需要額外的流量控制機(jī)制。對(duì)于連續(xù)ARQ協(xié)議如果發(fā)送方?jīng)]有收到任何來(lái)自收方的確認(rèn)信息，發(fā)送方是不能無(wú)限制地發(fā)送數(shù)據(jù)幀的。窗口機(jī)制在ARQ協(xié)議中，因?yàn)槊堪l(fā)送完一幀都要停止等待確認(rèn)信息窗口機(jī)制發(fā)送方緩存中需保留未被確認(rèn)的幀副本，以備重傳。計(jì)算機(jī)的硬件資源是有限的，緩存容量不能無(wú)限制增加。發(fā)送數(shù)據(jù)幀過(guò)多，一旦有一幀出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能有很多幀需要重傳，造成很大的浪費(fèi)，增加了很多不必要的開銷。為了對(duì)連續(xù)發(fā)送的大量數(shù)據(jù)幀進(jìn)行編號(hào)，每幀的發(fā)送序號(hào)也要占用較多的比特，又增加了一定的開銷。窗口機(jī)制發(fā)送方緩存中需保留未被確認(rèn)的幀副本，以備重傳。計(jì)算機(jī)滑動(dòng)窗口的概念需要對(duì)連續(xù)ARQ協(xié)議中連續(xù)發(fā)送的未被確認(rèn)的幀數(shù)做一定的限制。在發(fā)送方設(shè)置發(fā)送窗口，用來(lái)對(duì)發(fā)送方進(jìn)行流量控制，其大小WT代表在發(fā)送方還沒(méi)有收到對(duì)方確認(rèn)信息情況下最多可以連續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)。在接收方設(shè)置接收窗口。接收窗口用來(lái)控制接收方應(yīng)該接收哪些幀，只有收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)落入接收窗口內(nèi)才允許將該數(shù)據(jù)幀收下?；瑒?dòng)窗口的概念需要對(duì)連續(xù)ARQ協(xié)議中連續(xù)發(fā)送的未被確認(rèn)的幀數(shù)1042375601已收到0號(hào)幀，準(zhǔn)備接收1號(hào)幀ab接收方0142375601接收窗口Wr=1，準(zhǔn)備接收0號(hào)幀接收方0142375601發(fā)送窗口Wt=5，允許發(fā)送0號(hào)到4號(hào)幀發(fā)送方0142375601已收到確認(rèn)，允許發(fā)送1號(hào)到4號(hào)幀發(fā)送方1042375601已收到0號(hào)幀，準(zhǔn)備接收1號(hào)幀ab接收方01042375601已收到0-3號(hào)幀，準(zhǔn)備接收4號(hào)幀接收方0123457601已收到確認(rèn)，允許發(fā)送4號(hào)到0號(hào)幀發(fā)送方0123456701230123456701231042375601已收到0-3號(hào)幀，準(zhǔn)備接收4號(hào)幀接收方0不難看出，只有接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)，發(fā)送窗口才能移動(dòng)。收發(fā)兩端的窗口按以上規(guī)律不斷向前滑動(dòng)，稱為滑動(dòng)窗口協(xié)議。顯然ARQ協(xié)議發(fā)送與接收窗口均為1。另外，接收方并不需要對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)幀都發(fā)回確認(rèn)信息，可以在接收若干正確數(shù)據(jù)幀后，才對(duì)最后一個(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)送確認(rèn)信息。不難看出，只有接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)，發(fā)送窗口才能移動(dòng)。收發(fā)兩端窗口總結(jié)綜上所述，對(duì)于三種不同的ARQ協(xié)議的窗口大小的設(shè)置是不同的。ARQ協(xié)議（停止等待）：發(fā)送窗口=1，接受窗口=1。連續(xù)ARQ協(xié)議（后退N步法）：發(fā)送窗口＞1，接收窗口=1。選擇重傳ARQ：發(fā)送窗口＞1，接收窗口＞1窗口總結(jié)綜上所述，對(duì)于三種不同的ARQ協(xié)議的窗口大小的設(shè)置是4.5面向比特的鏈路控制規(guī)程比較通用的協(xié)議可分為兩類，這就是面向字符的鏈路控制協(xié)議與面向比特的鏈路控制協(xié)議。所謂面向字符就是說(shuō)在鏈路上所傳送的數(shù)據(jù)必須是由規(guī)定字符集（例如ASCII碼）中的字符所組成。同時(shí)在鏈路上傳送的控制信息也必須由同一個(gè)字符集中的若干規(guī)定的控制字符構(gòu)成。4.5面向比特的鏈路控制規(guī)程比較通用的協(xié)議可分為兩類，這就是面向字符與面向比特協(xié)議面向字符的控制協(xié)議有許多弱點(diǎn)，例如，通信線路利用率低，可靠性差，通用性不強(qiáng)，擴(kuò)展能力弱等。面向比特的鏈路控制規(guī)程，是采用帶填充位的首尾標(biāo)志將一組比特封裝成幀，通過(guò)定義不同類型的幀格式，實(shí)現(xiàn)鏈路層的功能。它成為鏈路層的主要協(xié)議，是世界上廣泛采用的協(xié)議。面向字符與面向比特協(xié)議面向字符的控制協(xié)議有許多弱點(diǎn)，例如，通HDLC基本配置復(fù)合站復(fù)合站命令/響應(yīng)命令/響應(yīng)主站從站從站HDLC基本配置復(fù)合站復(fù)合站命令/響應(yīng)命令/響應(yīng)主站從站從站HDLC基本配置非平衡配置的特點(diǎn)是由一個(gè)主站控制整個(gè)鏈路的工作。主站發(fā)出的幀叫做命令。受控的各站叫做次站或從站（）。次站發(fā)出的幀叫做響應(yīng)（response）。平衡配置的特點(diǎn)是鏈路兩端的兩個(gè)站都是復(fù)合站（combinedstation）。復(fù)合站同時(shí)具有主站與次站的功能。因此每個(gè)復(fù)合站都可以發(fā)出命令和響應(yīng)。HDLC基本配置非平衡配置的特點(diǎn)是由一個(gè)主站控制整個(gè)鏈路的工HDLC幀結(jié)構(gòu)HDLC幀由標(biāo)志字段、地址字段、控制字段、信息字段和幀校驗(yàn)字段組成。HDLC定義了三種類型的幀，即信息幀、監(jiān)控幀與無(wú)編號(hào)幀。每類幀又包含若干命令與響應(yīng)，常習(xí)慣上稱為命令幀與響應(yīng)幀。HDLC幀結(jié)構(gòu)HDLC幀由標(biāo)志字段、地址字段、控制字段、信息HDLC幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志字段F地址字段A控制字段C信息字段infoFCS校驗(yàn)標(biāo)志字段F校驗(yàn)區(qū)間透明區(qū)間HDLC幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志地址控制信息FCS標(biāo)志校驗(yàn)區(qū)間透明區(qū)間標(biāo)志字段數(shù)據(jù)鏈路層要解決幀同步的問(wèn)題，即要從收到的比特流中正確地區(qū)分出一個(gè)幀的開始比特與結(jié)束比特。為此HDLC規(guī)定了在一個(gè)幀的開頭和結(jié)尾各放入一個(gè)特殊的標(biāo)記，作為一個(gè)幀的邊界。這個(gè)標(biāo)志稱為標(biāo)志字段F（Flag）。標(biāo)志字段為6個(gè)連續(xù)的1加上兩邊各一個(gè)0共8位（7EH）。在接收端，只要找到標(biāo)志字段F，就可以很容易地確定一個(gè)幀的位置。標(biāo)志字段數(shù)據(jù)鏈路層要解決幀同步的問(wèn)題，即要從收到的比特流中正零比特填充法在發(fā)送端，當(dāng)一串比特流尚未加上標(biāo)志字段時(shí)，先用硬件掃描全部比特（用軟件也能實(shí)現(xiàn)，但要慢些）。只要發(fā)現(xiàn)有5個(gè)連續(xù)1，則立即填入一個(gè)0。經(jīng)過(guò)這種零比特填充后的數(shù)據(jù)，就可以保證不會(huì)出現(xiàn)6個(gè)連續(xù)1。在接收一個(gè)幀時(shí)，先找到標(biāo)志字段以確定幀的邊界。接著再用硬件對(duì)其中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)連續(xù)1時(shí)，就將這5個(gè)連續(xù)1后的一個(gè)0刪除，以還原成原來(lái)的比特流。零比特填充法在發(fā)送端，當(dāng)一串比特流尚未加上標(biāo)志字段時(shí)，先用硬零比特填充法

010011111010001010填人0比特

01001111110001010會(huì)誤認(rèn)為是F字段數(shù)據(jù)中某一段比特組合恰好出現(xiàn)和F字段一樣的情況發(fā)送端在5個(gè)連1之后填入0比特在接收端將5個(gè)連1后的0比特刪除，恢復(fù)原樣

01001111110001010刪除0比特零比特填充法0100111110100010100100零比特填充法舉例傳送數(shù)據(jù)為7C7D7E7F011111000111110101111110011111117C7D7E7F011111000011111001011111010011110111填充原始數(shù)據(jù)填充后數(shù)據(jù)01111100,00111110,01011111,01001111,01117C3E5F4F70零比特填充法舉例傳送數(shù)據(jù)為7C7D7E7F01111100地址字段地址字段A也是8個(gè)比特。在使用非平衡方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，地址字段總是寫入次站的地址。但在平衡方式時(shí)，地址字段總是填入應(yīng)答站的地址。全1地址是廣播方式，而全0地址是無(wú)效地址。因此，有效的地址共有254個(gè)之多。地址字段可以擴(kuò)充地址字段地址字段A也是8個(gè)比特。在使用非平衡方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，信息字段與校驗(yàn)序列從網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的分組，變成為數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)。信息字段的長(zhǎng)度沒(méi)有具體規(guī)定。幀校驗(yàn)序列FCS字段共占16bit。它采用的生成多項(xiàng)式是CRC-CCITT。所校驗(yàn)的范圍是從地址字段的第1個(gè)比特起，到信息字段的最末1個(gè)比特為止。信息字段與校驗(yàn)序列從網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的分組，變成為數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)控制字段控制字段C共8bit，是最復(fù)雜的字段。HDLC的許多重要功能都要靠控制字段來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)其最前面兩個(gè)比特的取值，可將HDLC幀劃分為三大類，即信息幀、監(jiān)督幀和無(wú)編號(hào)幀，它們的簡(jiǎn)稱分別是I（Information），S（Supervisory）和U（Unnumbered）控制字段控制字段C共8bit，是最復(fù)雜的字段。HDLC的許控制字段格式P/F：詢問(wèn)／終止（Poll／Final）比特比特序號(hào)01234567信息幀0N（S）P/FN（R）監(jiān)督幀10SP/FN（R）無(wú)編號(hào)幀11MP/FM控制字段格式P/F：詢問(wèn)／終止（Poll／Final）比特比信息幀N（S）表示當(dāng)前發(fā)送的信息幀的序號(hào)，而N（R）表示該站所期望收到的幀的發(fā)送序號(hào)。即在該幀發(fā)送之前，接收方已正確接收到N（R）之前的所有幀。N（R）帶有確認(rèn)的意思，不必專門為收到的信息幀發(fā)送確認(rèn)應(yīng)答幀?？梢栽诒菊居行畔l(fā)送時(shí)，將確認(rèn)信息放在其接收序號(hào)N（R）中讓本站發(fā)送信息幀時(shí)將確認(rèn)信息捎帶走。信息幀N（S）表示當(dāng)前發(fā)送的信息幀的序號(hào)，而N（R）表示該站監(jiān)督幀格式2-3位幀名功能00RR接收準(zhǔn)備好準(zhǔn)備接收下一幀確認(rèn)N(R)以前的幀01RNR接收未準(zhǔn)備好暫停接收下一幀確認(rèn)N(R)以前的幀10REJ拒絕從N(R)起的所有幀都被否認(rèn)11SREJ選擇拒絕只否認(rèn)序號(hào)為N(R)的幀監(jiān)督幀格式2-3位幀名功能00RR接收準(zhǔn)備好準(zhǔn)備接收下一幀0監(jiān)督幀所有的監(jiān)督幀都不包含要傳送的數(shù)據(jù)信息，因此它只有48bit長(zhǎng)。四種監(jiān)督幀中，前三種用在連續(xù)ARQ協(xié)議中，而最后一種只用于選擇重傳ARQ協(xié)議中。011111100000001010010111011111100000011100000111標(biāo)志標(biāo)志地址CRC控制暫停接收，確認(rèn)7號(hào)以前的幀（期望接收7號(hào)幀）監(jiān)督幀所有的監(jiān)督幀都不包含要傳送的數(shù)據(jù)信息，因此它只有48b無(wú)編號(hào)幀無(wú)編號(hào)幀本身不帶編號(hào)，即無(wú)N（S）和N（R）字段，而是用5bit來(lái)表示不同功能的無(wú)編號(hào)幀。雖然總共