計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-第4章-數(shù)據(jù)鏈路層課件

數(shù)據(jù)鏈路層ChapterFour數(shù)據(jù)鏈路層ChapterFour1本章教學(xué)提要教學(xué)目標(biāo)：理解數(shù)據(jù)鏈路層的功能與作用；了解常用的成幀方式；理解差錯控制的作用和原理；理解流量控制的作用和原理；了解HDLC協(xié)議的工作過程；理解數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備與組件的作用與特性。教學(xué)難點：差錯控制，滑動窗口協(xié)議教學(xué)時數(shù)：4-6學(xué)時本章教學(xué)提要教學(xué)目標(biāo)：2數(shù)據(jù)鏈路層概述SectionOne數(shù)據(jù)鏈路層概述SectionOne3本節(jié)驅(qū)動問題為什么在物理層之上要有數(shù)據(jù)鏈路層？

什么樣的結(jié)點屬于相鄰結(jié)點？

本節(jié)驅(qū)動問題為什么在物理層之上要有數(shù)據(jù)鏈路層？4數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)H1主機(jī)H2路由器5完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)鏈路層主機(jī)

A緩存主機(jī)

B數(shù)據(jù)鏈路AP2AP1緩存發(fā)送方接收方幀高層幀假定1：鏈路是理想的傳輸信道，所傳送的任何數(shù)據(jù)既不會出差錯也不會丟失。假定2：不管發(fā)方以多快的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，收方總是來得及收下，并及時上交主機(jī)。這個假定就相當(dāng)于認(rèn)為：接收端向主機(jī)交付數(shù)據(jù)的速率永遠(yuǎn)不會低于發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。

完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)鏈路層主緩存主數(shù)據(jù)鏈路AP2AP1緩6為什么需要數(shù)據(jù)鏈路層？數(shù)據(jù)在物理傳輸過程可能損壞，盡管物理層采取了必要的措施來減少信號傳輸過程中的噪聲。收發(fā)雙方的接收和發(fā)送速率不匹配，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)溢出，從而引發(fā)數(shù)據(jù)丟失；物理層只關(guān)心原始比特流的傳送，不考慮也不可能考慮所傳輸信號的意義和信息的結(jié)構(gòu)不可能識別或判斷數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否出現(xiàn)了損壞或丟失，更談不上采取相應(yīng)的方法進(jìn)行補救；也就是說，只有物理層的功能是不夠的。

DTEDCEDCEDTEDCE為什么需要數(shù)據(jù)鏈路層？數(shù)據(jù)在物理傳輸過程可能損壞，盡管物理層7數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層是為了克服物理層的物理傳輸質(zhì)量不足而存在的。其目的是為了實現(xiàn)兩個相鄰節(jié)點間的無差錯傳輸。從分層的角度，數(shù)據(jù)鏈路層利用了物理層提供的原始比特流傳輸服務(wù)，檢測并校正物理層的傳輸差錯，控制數(shù)據(jù)的傳輸流量，使在相鄰節(jié)點之間構(gòu)成一條無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，從而向網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層是為了克服物理層的物理傳輸質(zhì)量不足8何為相鄰節(jié)點？相鄰節(jié)點是指由同一物理鏈路直接連接的所有節(jié)點。點到點(pointtopoint)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的兩個節(jié)點；

由同一物理線路連接的共享介質(zhì)環(huán)境中的節(jié)點；

位于不同物理線路上，但由第一層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（中繼器或集線器）互連的節(jié)點；何為相鄰節(jié)點？相鄰節(jié)點是指由同一物理鏈路直接連接的所有節(jié)點。9數(shù)據(jù)鏈路與物理鏈路的區(qū)別“物理鏈路”：相鄰結(jié)點之間的物理鏈路，中間沒有任何其他的交換結(jié)點?！皵?shù)據(jù)鏈路”：

在物理鏈路上加上必要的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程或協(xié)議后所形成的邏輯連接?？刂浦鴶?shù)據(jù)在邏輯鏈路上傳輸?shù)囊?guī)程或協(xié)議，被稱為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。

數(shù)據(jù)鏈路與物理鏈路的區(qū)別“物理鏈路”：10數(shù)據(jù)鏈路層要解決的主要問題物理尋址如何識別不同的相鄰節(jié)點或確定一個接收目標(biāo)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放如何為相鄰結(jié)點之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸提供必要的數(shù)據(jù)鏈路建立、維持和釋放機(jī)制數(shù)據(jù)流的定界如何提供一種機(jī)制使得接收方能識別數(shù)據(jù)流的開始與結(jié)束差錯控制與流量控制如何實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸如何將解決上述問題的機(jī)制或方法以協(xié)議的形式統(tǒng)一表達(dá)出來。數(shù)據(jù)鏈路層要解決的主要問題物理尋址如何識別不同的相鄰節(jié)點或11幀與成幀SectionTwo幀與成幀SectionTwo12本節(jié)驅(qū)動問題“幀”有什么作用？幀通常包括哪幾部分？

為什么要進(jìn)行“成幀”和“拆幀”？如何區(qū)分不同的幀？本節(jié)驅(qū)動問題“幀”有什么作用？13幀(Frame)為了實現(xiàn)諸如差錯控制、物理尋址和流量控制等功能，數(shù)據(jù)鏈路層首先要使自己所看到的數(shù)據(jù)是有意義的

除了要傳送的用戶數(shù)據(jù)外，還要提供關(guān)于尋址、差錯控制和流量控制等所必需的控制信息，而不再是物理層的原始比特流。為此，數(shù)據(jù)鏈路層采用了被稱為幀(frame)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元作為該層的數(shù)據(jù)傳送邏輯單元。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的核心任務(wù)就是根據(jù)所要實現(xiàn)的數(shù)據(jù)鏈路層功能來規(guī)定幀的格式，即語法和語義。幀(Frame)為了實現(xiàn)諸如差錯控制、物理尋址和流量控制等功14幀的一般示意圖幀中的語法成分被稱為域或字段(field)；幀濃縮了與數(shù)據(jù)鏈路層功能實現(xiàn)相關(guān)的各種機(jī)制幀提高了數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)男什煌臄?shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的幀格式可能會存在微小的區(qū)別。幀的開始地址幀類型或長度數(shù)據(jù)幀的結(jié)束幀校驗FCS幀的定界用于尋址差錯控制幀頭幀尾幀的一般示意圖幀中的語法成分被稱為域或字段(field)；幀15幀的地址幀中的地址屬于物理或硬件地址網(wǎng)卡地址(局域網(wǎng))鏈路標(biāo)識(廣域網(wǎng))用于設(shè)備或機(jī)器的物理尋址幀的地址幀中的地址屬于物理或硬件地址16成幀與拆幀

成幀(Framing)：數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，從網(wǎng)絡(luò)層獲得分組（Packet)后，加上必要的幀頭與幀尾后交給物理層數(shù)據(jù)幀的開始地址幀類型/長度幀頭幀的結(jié)束幀校驗FCS幀尾分組幀的開始地址幀類型/長度數(shù)據(jù)幀的結(jié)束幀校驗FCS幀頭幀尾分組物理鏈路-原始比特流確認(rèn)自己是目標(biāo)節(jié)點FCS

校驗正確拆幀：數(shù)據(jù)鏈路層拆封，去掉發(fā)送端數(shù)據(jù)鏈路層所加的幀頭和幀尾，從中分離出網(wǎng)絡(luò)層所需的分組交給網(wǎng)絡(luò)層.成幀與拆幀成幀(Framing)：數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，從網(wǎng)17幀的定界定界：標(biāo)識幀的開始與結(jié)束常用方法：字符計數(shù)法帶字符填充的首尾界符法帶位填充的首尾標(biāo)志法幀的定界定界：標(biāo)識幀的開始與結(jié)束18字符計數(shù)法在幀頭中使用一個字段來標(biāo)明幀內(nèi)的字符數(shù)，通常該字段稱為幀長字段。如果發(fā)生傳輸錯誤，則可能更改幀長的值，從而導(dǎo)致幀的同步出現(xiàn)問題。該方法通常與下面介紹的其他方法結(jié)合使用。6

ABCDE5

U

VWX81234458三個幀的長度分別為6字節(jié)、5字節(jié)和8字節(jié)。

6ABCDE7UVWX81234458？？？字符計數(shù)法在幀頭中使用一個字段來標(biāo)明幀內(nèi)的字符數(shù)，通常該字段19首尾界符法每一幀以ASCII字符序列DLESTX開始，以DLEETX結(jié)束。DLE為“DataLinkEscape”的縮寫，STX意味著“StartofText”，ETX代表“EndofText”。其缺點是成幀完全依賴于8位字符，而且若數(shù)據(jù)部分也出現(xiàn)了DLESTX或DLEETX，則接收端就會錯誤判斷幀邊界。

DLE…Data…DLESTXETX首尾界符法每一幀以ASCII字符序列DLESTX開始，以D20首尾界符法中的字符填充在首尾界符法中，由于數(shù)據(jù)中可能會出現(xiàn)DLESTX或DLEETX，從而干擾幀的正常定界字符填充法可用于解決上述問題。即發(fā)送端在數(shù)據(jù)中所遇到的DLE前再插入一個附加的DLE，而接收端則忽略兩個連續(xù)DLE的前一個。DataDLESTX……DLEETXDLE…DLEETXDLEDLESTX…DLE首尾界符法中的字符填充在首尾界符法中，由于數(shù)據(jù)中可能會出現(xiàn)D21首尾標(biāo)記法每一幀使用一個特殊的位模式“01111110”作為開始和結(jié)束標(biāo)記。該位模式又稱為“flag”。位模式允許數(shù)據(jù)幀包含任意個數(shù)的比特，也允許每個字符采用任意比特的編碼?！璂ata…0111111001111110首尾標(biāo)記法每一幀使用一個特殊的位模式“01111110”作為22首尾標(biāo)記法中的位填充在首尾標(biāo)記法中，由于數(shù)據(jù)中可能會出現(xiàn)與標(biāo)記相同的位串，從而干擾幀的正常定界位填充法可用于解決上述問題。即發(fā)送端在數(shù)據(jù)中若遇到5個連續(xù)的“1”時，則在其后自動插隊入一個“0”。該技術(shù)簡稱“逢五1插0”；接收端則忽略5個連續(xù)的“1”后面的“0”，簡稱“逢五1刪0”。Data01111110……01111110111111111110…01111110……0111111011111011111100…首尾標(biāo)記法中的位填充在首尾標(biāo)記法中，由于數(shù)據(jù)中可能會出現(xiàn)與標(biāo)23零比特插入/刪除過程示例零比特插入/刪除過程示例24物理層編碼違例法

利用物理層信息編碼中未用的電信號來作為幀的邊界。

以IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為例，其數(shù)據(jù)編碼采用曼徹斯特編碼，在傳輸之前將數(shù)據(jù)位“1”編碼成高-低電平對，數(shù)據(jù)位“0”編碼成低-高電平對，并利用高-高電平對和低-低電平對作為幀邊界的特殊編碼。在實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議多數(shù)使用字符計數(shù)法與其他方法相結(jié)合作為幀定界的方法

物理層編碼違例法利用物理層信息編碼中未用的電信號來作為幀的25差錯控制SectionThree差錯控制SectionThree26本節(jié)驅(qū)動問題為什么要進(jìn)行差錯控制？數(shù)據(jù)鏈路層如何得知“幀”在傳輸過程中出錯了？有哪些常用的機(jī)制？本節(jié)驅(qū)動問題為什么要進(jìn)行差錯控制？27差錯的類型、原因與衡量

物理信道中所存在的各類噪聲，會引起數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤，誤碼率：

Pe=錯誤接收的碼元數(shù)/接收的碼元總數(shù)根據(jù)噪聲產(chǎn)生原因的不同，差錯分為隨機(jī)錯和突發(fā)錯。熱噪聲→隨機(jī)錯沖擊噪聲（如EMI，RFI）→突發(fā)錯信道中的噪聲是客觀存在的

不管信道質(zhì)量多高，無論通過哪種類型傳輸介質(zhì)或信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，誤碼率都不可能是零差錯的類型、原因與衡量物理信道中所存在的各類噪聲，會引起數(shù)28差錯控制

差錯控制：發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，并采取相應(yīng)的措施降低數(shù)據(jù)傳輸錯誤的影響。差錯控制的核心：發(fā)送端對傳送的數(shù)據(jù)信息加上與其滿足一定關(guān)系的冗余碼(校驗碼)，形成一個加強(qiáng)的、符合一定規(guī)律的發(fā)送序列。接收端利用相同的規(guī)律進(jìn)行檢查從而發(fā)現(xiàn)錯誤校驗碼按校驗錯誤能力的不同被分為：糾錯碼檢錯碼差錯控制差錯控制：發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，并采取相應(yīng)的措施降低數(shù)29糾錯碼每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息，使接收方不僅能發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，還能利用糾錯碼中的信息自動糾正錯誤。對應(yīng)的差錯控制措施為自動向前糾錯。漢明碼（Hammingcode)為典型的糾錯碼，具有很高的糾錯能力。

有興趣的同學(xué)請自行查找有關(guān)的參考資料，如Andrew著《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版）清華大學(xué)出版社。糾錯碼每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息，使接收方不僅能發(fā)現(xiàn)傳30檢錯碼僅包含足以使接收端檢發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息，使得接收方能發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，但不能自動糾正所發(fā)現(xiàn)的錯誤。常見的檢錯碼有：

奇偶校驗碼循環(huán)冗余校驗碼（CRC）檢錯碼僅包含足以使接收端檢發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息，使得接收方能發(fā)31奇偶校驗水平奇偶校驗：

在面向字符的數(shù)據(jù)傳輸中，在每個字符的7位信息碼后附加一個校驗位0或1，使整個字符中“1”的個數(shù)構(gòu)成奇數(shù)個（奇校驗）或偶數(shù)個（偶校驗）。垂直奇偶校驗：在發(fā)送字符塊的末尾附加一個校驗字符，且該字符中的第i位是針對所有字符的第i位所進(jìn)行的校驗。垂直水平奇偶校驗垂直奇偶校驗和水平奇偶校驗技術(shù)的綜合。對每個字符作水平校驗，對整個字符塊作垂直校驗。奇偶校驗水平奇偶校驗：32垂直水平奇校驗的例子10001010字符1b1b2b3b4b5b6b7check11001011字符211011010字符310101011字符410001010字符510001111字符510001010字符611101010字符700100000校驗字符垂直水平奇校驗的例子1字符1b1check1字符21字符3133循環(huán)冗余校驗

循環(huán)冗余校驗

英文全稱為CyclicRedundancyCheck,簡稱CRC。工作原理多項式除法：被除多項式=除式*商+剩余多項式通信雙方約定除式，該除式被稱為生成多項式；發(fā)送方將余式作為冗余信息發(fā)送給接收方接收方驗證所收到的多項式能否為生成多項式所整除，以判斷傳輸過程是否出錯。又稱多項式校驗循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗

英文全稱為Cycli34CRC工作原理將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)序列看成是一個多項式。n位的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)n-1次多項式：

P(x)=an-1xn-1+an-2xn-2

+…+a1x+a0

選定除式，被選作除式的多項式稱為生成多項式。將f(x)乘以G(x)的最高冪次作為被除式，進(jìn)行多項式除法。除法采用“加法不進(jìn)位，減法不借位”的規(guī)則，即相當(dāng)于異或操作。CRC工作原理將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)序列看成是一個多項式。n位的35CRC工作原理（續(xù)）將所得到的余式多項式R(x)重新轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，作為冗余碼；將冗余碼作為校驗字段的值，加在原傳送數(shù)據(jù)后面，構(gòu)成完整的發(fā)送序列；接收方收到后，將完整的接收序列用同樣的生成多項式去除。若余式為零，則表示無差錯；否則，說明傳輸出現(xiàn)了錯誤?；蛘撸邮辗绞盏胶?，將數(shù)據(jù)字段用同樣的生成多項式去除。若得到的余式與校驗字段的值一致，則表示無差錯；否則，說明傳輸過程中出現(xiàn)了錯誤。CRC工作原理（續(xù)）將所得到的余式多項式R(x)重新轉(zhuǎn)換為二36CRC的例子設(shè)所要發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)序列為“110011”，該6位數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的5次多項式為：

P(x)=x5+x4+x+1

假定選定的生成多項式為G(x)=x4+x3+1

則其相當(dāng)于11001，最高次數(shù)為4則被除多項式為：

P(x)x4＝x9+x8+x5+x4

相當(dāng)于11001100001100110000110011110011000000001110011001多項式除法后得到冗余碼為1001，相應(yīng)的完整發(fā)送序列為1100111001CRC可以由軟件或硬件來實現(xiàn)，現(xiàn)多采用超大規(guī)模集成電路芯片以硬件方式實現(xiàn)。CRC的例子設(shè)所要發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)序列為“110011”，該637常見的CRC生成多項式列入國際標(biāo)準(zhǔn)的常見生成多項式有：CRC-12：G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16：

G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CCITT：G(x)=x16+x12+x5+1CRC-32：G(x)=x32+x26+x23+x22+x16

+x12+x11+x10+x8+x7

+x5+x4+x2+x+1常見的CRC生成多項式列入國際標(biāo)準(zhǔn)的常見生成多項式有：38CRC的檢錯能力

全部單個錯

全部離散的二位錯

全部奇數(shù)個錯全部長度小于或等于K的突發(fā)錯（K為生成多項式的最高冪次）以1-（1/2）K-1的概率檢出長度為K+1位的突發(fā)錯

舉例：K=16，能檢查出小于或等于16位的所有的突發(fā)差錯，并能以1-（1/2）16-1=99.997％的概率檢查出長度為17位的突發(fā)錯，漏檢概率為0.003%；K越大，CRC的檢錯能力越強(qiáng)，但FCS字段的長度越長，校驗成本越高。CRC的檢錯能力全部單個錯39幀檢驗序列FCS

在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗CRC和幀檢驗序列FCS并不等同。CRC是一種常用的檢錯方法，而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來獲得FCS的唯一方法。

幀檢驗序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列40應(yīng)當(dāng)注意

僅用循環(huán)冗余檢驗CRC差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)。“無差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于

1

的概率認(rèn)為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯”。也就是說：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）。要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制。應(yīng)當(dāng)注意僅用循環(huán)冗余檢驗CRC差錯檢測技術(shù)只能做到無差41差錯控制措施：反饋重發(fā)檢錯碼不能自動糾正所發(fā)現(xiàn)的錯誤，需要提供一種與之相配套的錯誤糾正機(jī)制。反饋重發(fā)：當(dāng)接收方檢出錯誤的幀時，首先將錯誤幀丟棄，然后給發(fā)送方反饋信息，請求對方重發(fā)相應(yīng)的幀。又稱自動請求重傳（automaticrepeatrequest），簡稱ARQ?？煽總鬏敚翰铄e檢測、確認(rèn)、重傳機(jī)制ARQ的兩種實現(xiàn)方法：停止等待方式、連續(xù)ARQ方式

差錯控制措施：反饋重發(fā)檢錯碼不能自動糾正所發(fā)現(xiàn)的錯誤，需要提42停止等待方式發(fā)送端在發(fā)出一幀之后停下來等待接收端的對所發(fā)送幀的確認(rèn)(acknowledgement)

。若發(fā)送方收到確認(rèn)幀，表示接收方已正確接收，發(fā)送方可繼續(xù)發(fā)送下一幀；

若接收方收到了被損壞的數(shù)據(jù)幀，給發(fā)送方發(fā)送否認(rèn)幀。停止等待方式發(fā)送端在發(fā)出一幀之后停下來等待接收端的對所發(fā)送幀43停止等待方式(續(xù))Solution--超時重發(fā)機(jī)制:在發(fā)送方設(shè)置一個計時器(timeout)，當(dāng)發(fā)送一個幀之后，就開始倒計時；若倒計時結(jié)束確認(rèn)幀還未到達(dá)，就默認(rèn)為幀在傳輸過程中被丟失，主動重新啟動幀的發(fā)送

兩種永遠(yuǎn)收不到確認(rèn)幀的情況：發(fā)送端所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀在傳輸過程被丟失接收端發(fā)送給發(fā)送方的確認(rèn)幀被丟失

可能造成重復(fù)接收解決方法為幀編號優(yōu)點：比較簡單。缺點：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。停止等待方式(續(xù))Solution--超時重發(fā)機(jī)制:兩種永遠(yuǎn)44連續(xù)ARQ方式在發(fā)送完一個數(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)送若干個數(shù)據(jù)幀為不同的幀加上序列號以作為幀的標(biāo)識；由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提高了。幀傳輸出現(xiàn)差錯時，有兩種反饋重發(fā)方式：拉回(backton)

選擇重發(fā)(selectiverepeat)連續(xù)ARQ方式在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認(rèn)幀，而45連續(xù)ARQ方式：拉回含義：

假定發(fā)送方連續(xù)發(fā)送了m幀，而接收方在對收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校驗后發(fā)現(xiàn)第n幀出錯（n≤m)，于是接收方給發(fā)送方出錯信息要求發(fā)送方重發(fā)第n幀及第n幀以后的所有幀。換言之，一旦接收方發(fā)現(xiàn)第n幀出錯，則丟棄第n幀及第n幀以后的所有幀。代價信道的帶寬連續(xù)ARQ方式：拉回含義：46選擇重發(fā)方式含義：

假定發(fā)送方連續(xù)發(fā)送了m幀，而接收方在對收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校驗后發(fā)現(xiàn)第n幀出錯（n≤m)，于是接收方給發(fā)送方出錯信息要求發(fā)送方重發(fā)第n幀。換言之，一旦接收方發(fā)現(xiàn)第n幀出錯，則丟棄第n幀，但緩存第n幀以后的所有正確幀。代價存儲空間選擇重發(fā)方式含義：47連續(xù)ARQ方式圖示請同學(xué)們來判斷圖中哪個為拉回？哪個為選擇重傳？連續(xù)ARQ方式圖示請同學(xué)們來判斷圖中哪個為拉回？哪個為選擇重48Homework復(fù)習(xí)本次課內(nèi)容習(xí)題與思考題：4.3-4.6預(yù)習(xí)教材4.4-4.7節(jié)Homework復(fù)習(xí)本次課內(nèi)容49流量控制SectionFour流量控制SectionFour50本節(jié)驅(qū)動問題為什么要進(jìn)行流量控制？如何實現(xiàn)？本節(jié)驅(qū)動問題為什么要進(jìn)行流量控制？51流量控制由于系統(tǒng)性能的不同，如硬件能力（包括CPU，存儲器等）和軟件功能的差異，會導(dǎo)致發(fā)送方與接收方數(shù)據(jù)處理能力有所不同。流量控制的作用是使發(fā)送方所發(fā)出的數(shù)據(jù)流量，使其發(fā)送速率不要超過接收方所能接收的速率。流量控制的關(guān)鍵是需要有一種信息反饋機(jī)制，使發(fā)送方能了解接收方是否具備足夠的接收及處理能力存在各種不同的流量控制機(jī)制。如簡單的停等協(xié)議，而滑動窗口協(xié)議則將關(guān)于幀的確認(rèn)與流量控制巧妙地結(jié)合在了一起。流量控制由于系統(tǒng)性能的不同，如硬件能力（包括CPU，存儲器等52滑動窗口協(xié)議一種采用滑動窗口機(jī)制進(jìn)行流量控制的方法每一個要發(fā)送的幀都包含一個序列號，其范圍從0到某一個值。若幀中“序列號”字段的長度為n，則序列號的最大值為2n-1。發(fā)送方，維持一個發(fā)送窗口（sendingwindow）：在發(fā)送窗口內(nèi)保持著一組序列號，對應(yīng)于允許發(fā)送的幀，形象地稱這些幀落在發(fā)送窗口內(nèi)。若發(fā)送窗口的大小為Ws，則表明已經(jīng)發(fā)送出去但仍未得到確認(rèn)的幀總數(shù)不能超過Ws。發(fā)送窗口的下限對應(yīng)當(dāng)前已經(jīng)發(fā)送出去但未被確認(rèn)的最后一幀下限幀的確認(rèn)幀到達(dá)后，發(fā)送窗口的下限和上限各自加1--窗口向前滑動一個位置滑動窗口協(xié)議一種采用滑動窗口機(jī)制進(jìn)行流量控制的方法53滑動窗口協(xié)議(續(xù))接收方，維持一個接收窗口（receivingwindow）：保持著一組序列號，對應(yīng)于允許接收的幀，形象地稱這些幀落在接收窗口內(nèi)；接收窗口的大小等于發(fā)送方未收到接收方的確認(rèn)之前所能發(fā)送的最多幀。若下限幀被正確接收，則接收窗口向前滑動一個位置，即窗口的上下限各加1，使一個新序列號落入窗口內(nèi)，同時給發(fā)送方返回一個確認(rèn)幀。

發(fā)送方與接收方的數(shù)據(jù)處理能力有所不同，接收窗口和發(fā)送窗口可以不具有相同的窗口大小，也可以不具有相同的窗口上限與下限。在某些協(xié)議中，窗口大小在傳輸過程中還可動態(tài)調(diào)整?；瑒哟翱趨f(xié)議(續(xù))接收方，維持一個接收窗口（receivin54滑動窗口協(xié)議的例子1：3位長度的序列號，窗口大小為4幀初始狀態(tài)：發(fā)送方等待發(fā)送幀，接收方等待接收幀狀態(tài)2：發(fā)送方發(fā)送幀0和1，接收方等待接收幀狀態(tài)3：接收方正確接收了接收幀0和1，并給發(fā)送方確認(rèn)消息0123456701234567012345670123456701234567狀態(tài)4：發(fā)送方收到了關(guān)于0和1的確認(rèn)消息012345670123456701234567滑動窗口協(xié)議的例子1：3位長度的序列號，窗口大小為4幀初始狀55滑動窗口協(xié)議的例子2：3位長度的序列號，窗口大小為4幀初始狀態(tài)：發(fā)送方等待發(fā)送幀，接收方等待接收幀。狀態(tài)2：發(fā)送方發(fā)送幀0、1、2和3，接收方等待接收幀。狀態(tài)3：接收方正確接收了接收幀0、1和2，并給發(fā)送方確認(rèn)。0123456701234567012345670123456701234567狀態(tài)4：發(fā)送方收到了關(guān)于0、1和2的確認(rèn)消息。012345670123456701234567滑動窗口協(xié)議的例子2：3位長度的序列號，窗口大小為4幀初始狀56同學(xué)們的問題至此，我們已經(jīng)討論了數(shù)據(jù)鏈路層的功能及其主要實現(xiàn)機(jī)制是否所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層都要被設(shè)計成完成以上所提到的各項功能？

同學(xué)們的問題至此，我們已經(jīng)討論了數(shù)據(jù)鏈路層的功能及其主要實現(xiàn)57數(shù)據(jù)鏈路層所提供的基本服務(wù)SectionFive數(shù)據(jù)鏈路層所提供的SectionFive58數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)可以將數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計成提供各種服務(wù)，實際的服務(wù)因系統(tǒng)的不同而不同。通常有三種基本的服務(wù)可供選擇：無確認(rèn)的無連接服務(wù)(Unacknowledgedconnectionlessservice)有確認(rèn)的無連接服務(wù)(Acknowledgedconnectionlessservice)有確認(rèn)的面向連接服務(wù)(Acknowledgedconnection-orientedservice)數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)可以將數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計成提供各種服務(wù)，實際59無確認(rèn)的無連接服務(wù)源機(jī)器向目標(biāo)機(jī)器發(fā)送獨立的數(shù)據(jù)幀，而目的機(jī)器不對收到的幀作確認(rèn)；因線路噪聲而造成的幀丟失，數(shù)據(jù)鏈路層不作努力去恢復(fù)，而將該工作留給上層（通常為傳輸層）；事先不存在建立連接，事后也不存在釋放；適用于誤碼率較低的信道，如大多數(shù)的局域網(wǎng)中；相應(yīng)的協(xié)議實現(xiàn)比較簡單。無確認(rèn)的無連接服務(wù)源機(jī)器向目標(biāo)機(jī)器發(fā)送獨立的數(shù)據(jù)幀，而目的機(jī)60有確認(rèn)的無連接服務(wù)事先不存在建立連接，事后也不存在釋放；源機(jī)器向目標(biāo)機(jī)器發(fā)送獨立的數(shù)據(jù)幀，但目的機(jī)器對收到的每一幀作確認(rèn)；若某個確定的時間間隔內(nèi)未能收到確認(rèn)幀（超時），則發(fā)送方自動重發(fā)；適用于無線通信系統(tǒng)之類的不可靠信道；協(xié)議實現(xiàn)較無確認(rèn)無連接服務(wù)的協(xié)議復(fù)雜。有確認(rèn)的無連接服務(wù)事先不存在建立連接，事后也不存在釋放；61有確認(rèn)的面向連接的服務(wù)傳送數(shù)據(jù)前，事先要建立一條連接；在連接上所傳送的每一幀都編上號，提供相應(yīng)的確認(rèn)和流量控制機(jī)制來保證每一幀都只被正確地接收一次，并保證所有幀都按正確的順序被接收。數(shù)據(jù)傳輸完成之后，釋放所建立的連接；真正為網(wǎng)絡(luò)層提供了可靠的無差錯傳輸服務(wù)；適用于誤碼率較高的不可靠信道，如某些廣域網(wǎng)鏈路。協(xié)議的實現(xiàn)復(fù)雜度及實現(xiàn)代價相對最高。有確認(rèn)的面向連接的服務(wù)傳送數(shù)據(jù)前，事先要建立一條連接；62數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議舉例SectionSix數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議舉例SectionSix63數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的例子--HDLCHDLC，Highleveldatalinkcontrol的縮寫，稱為高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，由ISO頒布。前身為IBM開發(fā)的SDLC（Synchronousdatalinkcontrol)；面向位的協(xié)議，采用Flag和位填充的成幀技術(shù)，以滑動窗口協(xié)議進(jìn)行流量控制，支持全雙工通信。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的例子--HDLCHDLC，Highleve64HDLC的幀數(shù)據(jù)字段為可變的任意長度，但幀校驗效率會隨著數(shù)據(jù)長度的增加而下降。Flag011111108地址A8控制字段C8幀校驗FCS16Flag011111108數(shù)據(jù)I≥0首尾標(biāo)記法校驗內(nèi)容包括A、C、I采用CRC-16/32HDLC的幀數(shù)據(jù)字段為可變的任意長度，但幀校驗效率會隨著數(shù)據(jù)65HDLC的三種幀類型在HDLC幀中，通過控制字段給出了三種不同的幀，包括信息幀、監(jiān)控幀和無符號幀。0SEQ（3位發(fā)送序列號）P/FNEXT（下一接收序列號）I幀：用于發(fā)送數(shù)據(jù)，并具有確認(rèn)/差錯控制/流量控制P/F=Poll/Final，P=1詢問，F(xiàn)=1響應(yīng)。P與F成對出現(xiàn)10TYPE（2位）P/FNEXT（下一接收序列號）11TYPEP/FModifierS幀：用于協(xié)調(diào)雙方通信狀態(tài)，包括差錯和流量控制U幀：用于數(shù)據(jù)鏈路控制，包括建立連接和拆除連接

b0b1b2b3b4b5b6b7

HDLC的三種幀類型在HDLC幀中，通過控制字段給出了三種不66監(jiān)控幀和無符號幀的定義監(jiān)控幀和無符號幀的定義67HDLC中的節(jié)點類型主站：發(fā)出命令，接收響應(yīng)，控制數(shù)據(jù)鏈路的工作過程。從站：接受命令，發(fā)出響應(yīng)，配合主站參與鏈路控制工作。復(fù)合站：具有主站和從站的雙重功能，都可以發(fā)出命令與響應(yīng)HDLC中的節(jié)點類型主站：發(fā)出命令，接收響應(yīng)，控制數(shù)據(jù)鏈路的68HDLC鏈路的非平衡配置及其數(shù)據(jù)傳送方式非平衡配置的HDLC鏈路由主站和從站構(gòu)成可使用點對點與點對多點兩種結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳送可采用：正常響應(yīng)模式（normalresponsemode，NRM）主站可以隨時向從站傳輸數(shù)據(jù)幀；從站只有在主站向它發(fā)送命令幀進(jìn)行探詢（poll），并向主響應(yīng)后才可以向主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀。異步響應(yīng)模式（asynchronousresponsemode，ARM）主站和從站可以隨時相互傳輸數(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)；但由主站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的初始化、建立與釋放等工作。HDLC鏈路的非平衡配置及其數(shù)據(jù)傳送方式非平衡配置的HDLC69HDLC鏈路的平衡配置及其數(shù)據(jù)傳送方式平衡配置鏈路兩端的兩個站都是復(fù)合站（combinedstation）；即同時具有主站與從站的功能；每個復(fù)合站都可以發(fā)出命令與響應(yīng)；對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送只有異步平衡模式（asynchronousbalancedmode，ABM），即每個復(fù)合站都可以平等地發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，而不需要得到對方復(fù)合站的許可。HDLC鏈路的平衡配置及其數(shù)據(jù)傳送方式平衡配置對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送70HDLC實現(xiàn)有確認(rèn)的面向連接服務(wù)的示意A發(fā)送類型為SNRM的無符號幀請求建立主從連接B發(fā)送類型為UA的無符號幀確認(rèn)建立連接A發(fā)送編號為0的數(shù)據(jù)幀A發(fā)送編號為1的數(shù)據(jù)幀B發(fā)送編號為0的數(shù)據(jù)幀，并對A的第1幀進(jìn)行確認(rèn)A發(fā)送類型為DISC的無符號幀請求斷開連接B發(fā)送類型為UA的無符號幀確認(rèn)斷開連接1100P=10010000P=10000001P=10001100P=10101100F=11101100F=11100000F=0010ABHDLC實現(xiàn)有確認(rèn)的面向連接服務(wù)的示意A發(fā)送類型為SNRM的71HDLC的差錯控制示意圖A發(fā)送編號為1的數(shù)據(jù)幀A發(fā)送編號為2的數(shù)據(jù)幀，并對B的第0幀進(jìn)行確認(rèn)A繼續(xù)發(fā)送編號為4的數(shù)據(jù)幀B發(fā)送編號為0的數(shù)據(jù)幀，并對A的第1幀進(jìn)行確認(rèn)A發(fā)送類型為DISC的無符號幀請求斷開連接B發(fā)送類型為UA的無符號幀確認(rèn)斷開連接1100P=10101100F=11100000F=10100010P=10010011P=10010001P=1000AB1011F=10100010P=10010100P=1001A發(fā)送編號為3的數(shù)據(jù)幀，并對B的第0幀進(jìn)行確認(rèn)B發(fā)送監(jiān)控幀報告第2幀出錯，并要求采用選擇重發(fā)A重發(fā)編號為2的數(shù)據(jù)幀HDLC的差錯控制示意圖A發(fā)送編號為1的數(shù)據(jù)幀A發(fā)送編號為272數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備與組件SectionSeven數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備SectionSeven73本節(jié)驅(qū)動問題在物理層我們了解了不少的設(shè)備與組件，那么在數(shù)據(jù)鏈路層是否也有相應(yīng)的設(shè)備與組件？若有，這些設(shè)備與組件與物理層的設(shè)備與組件有什么功能上的區(qū)別？本節(jié)驅(qū)動問題在物理層我們了解了不少的設(shè)備與組件，那么在數(shù)據(jù)鏈74數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備與組件的含義數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備與組件是指那些同時具有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能的設(shè)備或組件。數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)組件有網(wǎng)卡數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備有網(wǎng)橋和交換機(jī)。數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備與組件的含義數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備與組件是指那些同時75網(wǎng)卡局域網(wǎng)中提供各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)相連的接口，全名是網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard

，簡稱NIC），也叫網(wǎng)絡(luò)適配器。網(wǎng)卡作為一種I/O接口卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上，其基本結(jié)構(gòu)包括接口控制電路、數(shù)據(jù)緩沖器、數(shù)據(jù)鏈路控制器、編碼解碼電路、內(nèi)收發(fā)器、介質(zhì)接口裝置等六大部分。主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收、幀的封裝與拆封、編碼與解碼、介質(zhì)訪問控制和數(shù)據(jù)緩存等功能。網(wǎng)卡局域網(wǎng)中提供各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)相連的接口，全名是76網(wǎng)卡與OSI模型由于網(wǎng)卡的功能涉及了物理層與數(shù)據(jù)鏈路層，故將其歸入數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。網(wǎng)卡與OSI模型由于網(wǎng)卡的功能涉及了物理層與數(shù)據(jù)鏈路層，故77網(wǎng)卡的基本結(jié)構(gòu)幀的裝配與拆卸數(shù)據(jù)緩沖MAC子層協(xié)議控制電路編碼與解碼電路收發(fā)電路內(nèi)部總線BNC/RJ-45介質(zhì)接口裝置：AUI網(wǎng)卡的基本結(jié)構(gòu)收發(fā)電路內(nèi)部總線BNC/RJ-45介質(zhì)接口裝置78網(wǎng)卡地址每一網(wǎng)卡在出廠時都被分配了一個全球唯一的地址標(biāo)識，該標(biāo)識被稱為網(wǎng)卡地址或MAC地址；網(wǎng)卡地址被固化在網(wǎng)卡上，并被局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層用于識別不同的物理節(jié)點即尋址，故又被稱為物理地址或硬件地址。網(wǎng)卡地址由48bit長度的二進(jìn)制數(shù)組成。其中，前24bit表示生產(chǎn)廠商，后24bit為生產(chǎn)廠商所分配的產(chǎn)品序列號。若采用12位的十六進(jìn)制數(shù)表示，則前6個十六進(jìn)制數(shù)表示廠商，后6個十六進(jìn)制數(shù)表示該廠商網(wǎng)卡產(chǎn)品的序列號。網(wǎng)卡地址每一網(wǎng)卡在出廠時都被分配了一個全球唯一的地址標(biāo)識，該79用于臺式PC機(jī)的以太網(wǎng)網(wǎng)卡

用于筆記本電腦的網(wǎng)卡

用于臺式PC機(jī)的無線局域網(wǎng)網(wǎng)卡

用于臺式PC機(jī)的以太網(wǎng)網(wǎng)卡用于筆記本電腦的網(wǎng)卡用于臺式80網(wǎng)卡分類可按照網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分為以太網(wǎng)卡、令牌環(huán)網(wǎng)卡、FDDI網(wǎng)卡、802.11卡等，以太網(wǎng)卡最常見；按照傳輸速率，以以太網(wǎng)卡為例，可以有10Mbps、100Mbps、1000Mbps和10G等多種速率。按照總線類型，可分為ISA總線網(wǎng)卡(已淘汰)、EISA總線網(wǎng)卡、PCI總線網(wǎng)卡等。按照所支持的傳輸介質(zhì)，可分為雙絞線網(wǎng)卡、粗纜網(wǎng)卡、細(xì)纜網(wǎng)卡、光纖網(wǎng)卡、無線網(wǎng)卡及USB網(wǎng)卡。按照配置方式，可分為外置網(wǎng)卡和內(nèi)置網(wǎng)卡網(wǎng)卡分類可按照網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分為以太網(wǎng)卡、令牌環(huán)網(wǎng)卡、FDDI網(wǎng)81網(wǎng)橋Bridge，也叫橋接器。工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，可以實現(xiàn)兩個或多個LAN的互聯(lián)；存儲轉(zhuǎn)發(fā)鏈路層幀檢查幀頭，并根據(jù)MAC地址有選擇的轉(zhuǎn)發(fā)一些幀主要功能包括：物理上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)基于第二層地址的數(shù)據(jù)過濾功能邏輯劃分網(wǎng)絡(luò)的功能數(shù)據(jù)推進(jìn)功能幀格式轉(zhuǎn)換功能透明：主機(jī)不應(yīng)該覺察到網(wǎng)橋的存在即插即用，自學(xué)習(xí)：不需要手工配置網(wǎng)橋Bridge，也叫橋接器。透明：主機(jī)不應(yīng)該覺察到網(wǎng)橋的存82網(wǎng)橋的工作原理每當(dāng)端口收到一個幀時，提取該幀的目標(biāo)地址并與交換表進(jìn)行匹配若找到相對應(yīng)的項，則按該項所提示的端口將幀轉(zhuǎn)發(fā)出去；若所提示端口等于源端口，則不轉(zhuǎn)發(fā)并丟棄該幀；若不存在匹配的項，則向除接收端口外的所有端口廣播該幀。網(wǎng)橋的工作原理每當(dāng)端口收到一個幀時，提取該幀的目標(biāo)地址并與交83網(wǎng)橋中的交換表每從端口接收一個幀時，就將檢查該幀中的源地址：若交換表數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)有關(guān)于該項的記錄，則更新該項的時間戳；否則，建立一個新的記錄。轉(zhuǎn)發(fā)表中的每一個表項如下:(MAC地址,接口,時間)過期的表項會被刪除(TTL可以是60min)

網(wǎng)橋中的交換表每從端口接收一個幀時，就將檢查該幀中的源地址：84網(wǎng)橋與OSI模型網(wǎng)橋基于第二層地址進(jìn)行工作，所以被歸為數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備網(wǎng)橋與OSI模型網(wǎng)橋基于第二層地址進(jìn)行工作，所以被歸為數(shù)據(jù)鏈85交換機(jī)Switch，也是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。由網(wǎng)橋發(fā)展而來，是一種多端口的網(wǎng)橋，其通過在其內(nèi)部配備大容量的交換式背板實現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)交換。根據(jù)涉及的第二層技術(shù)，分為局域網(wǎng)交換機(jī)（以太網(wǎng)交換機(jī)、FDDI交換機(jī)、令牌環(huán)交換機(jī)）和廣域網(wǎng)交換機(jī)（幀中繼交換機(jī)、ATM交換機(jī)等）。交換機(jī)Switch，也是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備86交換機(jī)的工作原理LAN1LAN2LAN3LAN4A001CD201B56LAN1/PORT120017D201B96LAN2/PORT2…………79E17D2019B6LAN4/PORT12交換機(jī)的工作原理LAN1LAN2LAN3LAN4A001CD87交換機(jī)與OSI模型交換機(jī)與網(wǎng)橋一樣，基于第二層地址進(jìn)行工作，因此也屬于數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備交換機(jī)與OSI模型交換機(jī)與網(wǎng)橋一樣，基于第二層地址進(jìn)行工作，88Bridge/SwitchAPDUPPDUFrameBitsPacketSPDUSegmentBridge/SwitchAPDUPPDUFrameBits89交換機(jī)與網(wǎng)橋的比較相同性：

均為OSI第二層的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。交換機(jī)作為多端口網(wǎng)橋，具備了網(wǎng)橋所擁有的全部功能，如物理上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)、邏輯上劃分網(wǎng)絡(luò)等。區(qū)別：

作為對網(wǎng)橋的改進(jìn)設(shè)備，交換機(jī)：1)可以提供高密度的連接端口；2)基于交換背板的虛電路連接方式，可為每個交換機(jī)端口提供更高的專用帶寬；3)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)基于硬件實現(xiàn)，較網(wǎng)橋采用軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)具有更高的交換速率。

交換機(jī)與網(wǎng)橋的比較相同性：90交換機(jī)作為多端口網(wǎng)橋的交換機(jī)可以取代多個網(wǎng)橋的作用，且具有更高的帶寬交換機(jī)作為多端口網(wǎng)橋的交換機(jī)可以取代多個網(wǎng)橋的作用，且具有更91Homework習(xí)題習(xí)題一＆二（校對）習(xí)題三-3、7（批改）第4章小結(jié)（制作PPT）認(rèn)知活動(自主)：認(rèn)識MAC地址預(yù)習(xí)下一章“局域網(wǎng)技術(shù)”Homework習(xí)題92實驗活動：局域網(wǎng)組網(wǎng)入門目的：明確局域網(wǎng)組網(wǎng)中從物理層到數(shù)據(jù)鏈路層所應(yīng)完成的一般任務(wù)掌握網(wǎng)卡的安裝方法掌握網(wǎng)卡的常用檢測方法掌握查看物理地址的方法學(xué)時數(shù)：1-1.5學(xué)時參見“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)”教材實驗1.2特別提醒：實驗預(yù)習(xí)不符合要求者將不被允許參與實驗操作過程。實驗活動：局域網(wǎng)組網(wǎng)入門目的：93數(shù)據(jù)鏈路層ChapterFour數(shù)據(jù)鏈路層ChapterFour94本章教學(xué)提要教學(xué)目標(biāo)：理解數(shù)據(jù)鏈路層的功能與作用；了解常用的成幀方式；理解差錯控制的作用和原理；理解流量控制的作用和原理；了解HDLC協(xié)議的工作過程；理解數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備與組件的作用與特性。教學(xué)難點：差錯控制，滑動窗口協(xié)議教學(xué)時數(shù)：4-6學(xué)時本章教學(xué)提要教學(xué)目標(biāo)：95數(shù)據(jù)鏈路層概述SectionOne數(shù)據(jù)鏈路層概述SectionOne96本節(jié)驅(qū)動問題為什么在物理層之上要有數(shù)據(jù)鏈路層？

什么樣的結(jié)點屬于相鄰結(jié)點？

本節(jié)驅(qū)動問題為什么在物理層之上要有數(shù)據(jù)鏈路層？97數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)H1主機(jī)H2路由器98完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)鏈路層主機(jī)

A緩存主機(jī)

B數(shù)據(jù)鏈路AP2AP1緩存發(fā)送方接收方幀高層幀假定1：鏈路是理想的傳輸信道，所傳送的任何數(shù)據(jù)既不會出差錯也不會丟失。假定2：不管發(fā)方以多快的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，收方總是來得及收下，并及時上交主機(jī)。這個假定就相當(dāng)于認(rèn)為：接收端向主機(jī)交付數(shù)據(jù)的速率永遠(yuǎn)不會低于發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。

完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)鏈路層主緩存主數(shù)據(jù)鏈路AP2AP1緩99為什么需要數(shù)據(jù)鏈路層？數(shù)據(jù)在物理傳輸過程可能損壞，盡管物理層采取了必要的措施來減少信號傳輸過程中的噪聲。收發(fā)雙方的接收和發(fā)送速率不匹配，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)溢出，從而引發(fā)數(shù)據(jù)丟失；物理層只關(guān)心原始比特流的傳送，不考慮也不可能考慮所傳輸信號的意義和信息的結(jié)構(gòu)不可能識別或判斷數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否出現(xiàn)了損壞或丟失，更談不上采取相應(yīng)的方法進(jìn)行補救；也就是說，只有物理層的功能是不夠的。

DTEDCEDCEDTEDCE為什么需要數(shù)據(jù)鏈路層？數(shù)據(jù)在物理傳輸過程可能損壞，盡管物理層100數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層是為了克服物理層的物理傳輸質(zhì)量不足而存在的。其目的是為了實現(xiàn)兩個相鄰節(jié)點間的無差錯傳輸。從分層的角度，數(shù)據(jù)鏈路層利用了物理層提供的原始比特流傳輸服務(wù)，檢測并校正物理層的傳輸差錯，控制數(shù)據(jù)的傳輸流量，使在相鄰節(jié)點之間構(gòu)成一條無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，從而向網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層是為了克服物理層的物理傳輸質(zhì)量不足101何為相鄰節(jié)點？相鄰節(jié)點是指由同一物理鏈路直接連接的所有節(jié)點。點到點(pointtopoint)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的兩個節(jié)點；

由同一物理線路連接的共享介質(zhì)環(huán)境中的節(jié)點；

位于不同物理線路上，但由第一層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（中繼器或集線器）互連的節(jié)點；何為相鄰節(jié)點？相鄰節(jié)點是指由同一物理鏈路直接連接的所有節(jié)點。102數(shù)據(jù)鏈路與物理鏈路的區(qū)別“物理鏈路”：相鄰結(jié)點之間的物理鏈路，中間沒有任何其他的交換結(jié)點?！皵?shù)據(jù)鏈路”：

在物理鏈路上加上必要的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程或協(xié)議后所形成的邏輯連接?？刂浦鴶?shù)據(jù)在邏輯鏈路上傳輸?shù)囊?guī)程或協(xié)議，被稱為數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。

數(shù)據(jù)鏈路與物理鏈路的區(qū)別“物理鏈路”：103數(shù)據(jù)鏈路層要解決的主要問題物理尋址如何識別不同的相鄰節(jié)點或確定一個接收目標(biāo)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放如何為相鄰結(jié)點之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸提供必要的數(shù)據(jù)鏈路建立、維持和釋放機(jī)制數(shù)據(jù)流的定界如何提供一種機(jī)制使得接收方能識別數(shù)據(jù)流的開始與結(jié)束差錯控制與流量控制如何實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸如何將解決上述問題的機(jī)制或方法以協(xié)議的形式統(tǒng)一表達(dá)出來。數(shù)據(jù)鏈路層要解決的主要問題物理尋址如何識別不同的相鄰節(jié)點或104幀與成幀SectionTwo幀與成幀SectionTwo105本節(jié)驅(qū)動問題“幀”有什么作用？幀通常包括哪幾部分？

為什么要進(jìn)行“成幀”和“拆幀”？如何區(qū)分不同的幀？本節(jié)驅(qū)動問題“幀”有什么作用？106幀(Frame)為了實現(xiàn)諸如差錯控制、物理尋址和流量控制等功能，數(shù)據(jù)鏈路層首先要使自己所看到的數(shù)據(jù)是有意義的

除了要傳送的用戶數(shù)據(jù)外，還要提供關(guān)于尋址、差錯控制和流量控制等所必需的控制信息，而不再是物理層的原始比特流。為此，數(shù)據(jù)鏈路層采用了被稱為幀(frame)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元作為該層的數(shù)據(jù)傳送邏輯單元。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的核心任務(wù)就是根據(jù)所要實現(xiàn)的數(shù)據(jù)鏈路層功能來規(guī)定幀的格式，即語法和語義。幀(Frame)為了實現(xiàn)諸如差錯控制、物理尋址和流量控制等功107幀的一般示意圖幀中的語法成分被稱為域或字段(field)；幀濃縮了與數(shù)據(jù)鏈路層功能實現(xiàn)相關(guān)的各種機(jī)制幀提高了數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)男什煌臄?shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的幀格式可能會存在微小的區(qū)別。幀的開始地址幀類型或長度數(shù)據(jù)幀的結(jié)束幀校驗FCS幀的定界用于尋址差錯控制幀頭幀尾幀的一般示意圖幀中的語法成分被稱為域或字段(field)；幀108幀的地址幀中的地址屬于物理或硬件地址網(wǎng)卡地址(局域網(wǎng))鏈路標(biāo)識(廣域網(wǎng))用于設(shè)備或機(jī)器的物理尋址幀的地址幀中的地址屬于物理或硬件地址109成幀與拆幀

成幀(Framing)：數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，從網(wǎng)絡(luò)層獲得分組（Packet)后，加上必要的幀頭與幀尾后交給物理層數(shù)據(jù)幀的開始地址幀類型/長度幀頭幀的結(jié)束幀校驗FCS幀尾分組幀的開始地址幀類型/長度數(shù)據(jù)幀的結(jié)束幀校驗FCS幀頭幀尾分組物理鏈路-原始比特流確認(rèn)自己是目標(biāo)節(jié)點FCS

校驗正確拆幀：數(shù)據(jù)鏈路層拆封，去掉發(fā)送端數(shù)據(jù)鏈路層所加的幀頭和幀尾，從中分離出網(wǎng)絡(luò)層所需的分組交給網(wǎng)絡(luò)層.成幀與拆幀成幀(Framing)：數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，從網(wǎng)110幀的定界定界：標(biāo)識幀的開始與結(jié)束常用方法：字符計數(shù)法帶字符填充的首尾界符法帶位填充的首尾標(biāo)志法幀的定界定界：標(biāo)識幀的開始與結(jié)束111字符計數(shù)法在幀頭中使用一個字段來標(biāo)明幀內(nèi)的字符數(shù)，通常該字段稱為幀長字段。如果發(fā)生傳輸錯誤，則可能更改幀長的值，從而導(dǎo)致幀的同步出現(xiàn)問題。該方法通常與下面介紹的其他方法結(jié)合使用。6

ABCDE5

U

VWX81234458三個幀的長度分別為6字節(jié)、5字節(jié)和8字節(jié)。

6ABCDE7UVWX81234458？？？字符計數(shù)法在幀頭中使用一個字段來標(biāo)明幀內(nèi)的字符數(shù)，通常該字段112首尾界符法每一幀以ASCII字符序列DLESTX開始，以DLEETX結(jié)束。DLE為“DataLinkEscape”的縮寫，STX意味著“StartofText”，ETX代表“EndofText”。其缺點是成幀完全依賴于8位字符，而且若數(shù)據(jù)部分也出現(xiàn)了DLESTX或DLEETX，則接收端就會錯誤判斷幀邊界。

DLE…Data…DLESTXETX首尾界符法每一幀以ASCII字符序列DLESTX開始，以D113首尾界符法中的字符填充在首尾界符法中，由于數(shù)據(jù)中可能會出現(xiàn)DLESTX或DLEETX，從而干擾幀的正常定界字符填充法可用于解決上述問題。即發(fā)送端在數(shù)據(jù)中所遇到的DLE前再插入一個附加的DLE，而接收端則忽略兩個連續(xù)DLE的前一個。DataDLESTX……DLEETXDLE…DLEETXDLEDLESTX…DLE首尾界符法中的字符填充在首尾界符法中，由于數(shù)據(jù)中可能會出現(xiàn)D114首尾標(biāo)記法每一幀使用一個特殊的位模式“01111110”作為開始和結(jié)束標(biāo)記。該位模式又稱為“flag”。位模式允許數(shù)據(jù)幀包含任意個數(shù)的比特，也允許每個字符采用任意比特的編碼?！璂ata…0111111001111110首尾標(biāo)記法每一幀使用一個特殊的位模式“01111110”作為115首尾標(biāo)記法中的位填充在首尾標(biāo)記法中，由于數(shù)據(jù)中可能會出現(xiàn)與標(biāo)記相同的位串，從而干擾幀的正常定界位填充法可用于解決上述問題。即發(fā)送端在數(shù)據(jù)中若遇到5個連續(xù)的“1”時，則在其后自動插隊入一個“0”。該技術(shù)簡稱“逢五1插0”；接收端則忽略5個連續(xù)的“1”后面的“0”，簡稱“逢五1刪0”。Data01111110……01111110111111111110…01111110……0111111011111011111100…首尾標(biāo)記法中的位填充在首尾標(biāo)記法中，由于數(shù)據(jù)中可能會出現(xiàn)與標(biāo)116零比特插入/刪除過程示例零比特插入/刪除過程示例117物理層編碼違例法

利用物理層信息編碼中未用的電信號來作為幀的邊界。

以IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為例，其數(shù)據(jù)編碼采用曼徹斯特編碼，在傳輸之前將數(shù)據(jù)位“1”編碼成高-低電平對，數(shù)據(jù)位“0”編碼成低-高電平對，并利用高-高電平對和低-低電平對作為幀邊界的特殊編碼。在實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議多數(shù)使用字符計數(shù)法與其他方法相結(jié)合作為幀定界的方法

物理層編碼違例法利用物理層信息編碼中未用的電信號來作為幀的118差錯控制SectionThree差錯控制SectionThree119本節(jié)驅(qū)動問題為什么要進(jìn)行差錯控制？數(shù)據(jù)鏈路層如何得知“幀”在傳輸過程中出錯了？有哪些常用的機(jī)制？本節(jié)驅(qū)動問題為什么要進(jìn)行差錯控制？120差錯的類型、原因與衡量

物理信道中所存在的各類噪聲，會引起數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤，誤碼率：

Pe=錯誤接收的碼元數(shù)/接收的碼元總數(shù)根據(jù)噪聲產(chǎn)生原因的不同，差錯分為隨機(jī)錯和突發(fā)錯。熱噪聲→隨機(jī)錯沖擊噪聲（如EMI，RFI）→突發(fā)錯信道中的噪聲是客觀存在的

不管信道質(zhì)量多高，無論通過哪種類型傳輸介質(zhì)或信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，誤碼率都不可能是零差錯的類型、原因與衡量物理信道中所存在的各類噪聲，會引起數(shù)121差錯控制

差錯控制：發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，并采取相應(yīng)的措施降低數(shù)據(jù)傳輸錯誤的影響。差錯控制的核心：發(fā)送端對傳送的數(shù)據(jù)信息加上與其滿足一定關(guān)系的冗余碼(校驗碼)，形成一個加強(qiáng)的、符合一定規(guī)律的發(fā)送序列。接收端利用相同的規(guī)律進(jìn)行檢查從而發(fā)現(xiàn)錯誤校驗碼按校驗錯誤能力的不同被分為：糾錯碼檢錯碼差錯控制差錯控制：發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，并采取相應(yīng)的措施降低數(shù)122糾錯碼每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息，使接收方不僅能發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，還能利用糾錯碼中的信息自動糾正錯誤。對應(yīng)的差錯控制措施為自動向前糾錯。漢明碼（Hammingcode)為典型的糾錯碼，具有很高的糾錯能力。

有興趣的同學(xué)請自行查找有關(guān)的參考資料，如Andrew著《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第4版）清華大學(xué)出版社。糾錯碼每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息，使接收方不僅能發(fā)現(xiàn)傳123檢錯碼僅包含足以使接收端檢發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息，使得接收方能發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，但不能自動糾正所發(fā)現(xiàn)的錯誤。常見的檢錯碼有：

奇偶校驗碼循環(huán)冗余校驗碼（CRC）檢錯碼僅包含足以使接收端檢發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息，使得接收方能發(fā)124奇偶校驗水平奇偶校驗：

在面向字符的數(shù)據(jù)傳輸中，在每個字符的7位信息碼后附加一個校驗位0或1，使整個字符中“1”的個數(shù)構(gòu)成奇數(shù)個（奇校驗）或偶數(shù)個（偶校驗）。垂直奇偶校驗：在發(fā)送字符塊的末尾附加一個校驗字符，且該字符中的第i位是針對所有字符的第i位所進(jìn)行的校驗。垂直水平奇偶校驗垂直奇偶校驗和水平奇偶校驗技術(shù)的綜合。對每個字符作水平校驗，對整個字符塊作垂直校驗。奇偶校驗水平奇偶校驗：125垂直水平奇校驗的例子10001010字符1b1b2b3b4b5b6b7check11001011字符211011010字符310101011字符410001010字符510001111字符510001010字符611101010字符700100000校驗字符垂直水平奇校驗的例子1字符1b1check1字符21字符31126循環(huán)冗余校驗

循環(huán)冗余校驗

英文全稱為CyclicRedundancyCheck,簡稱CRC。工作原理多項式除法：被除多項式=除式*商+剩余多項式通信雙方約定除式，該除式被稱為生成多項式；發(fā)送方將余式作為冗余信息發(fā)送給接收方接收方驗證所收到的多項式能否為生成多項式所整除，以判斷傳輸過程是否出錯。又稱多項式校驗循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗

英文全稱為Cycli127CRC工作原理將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)序列看成是一個多項式。n位的數(shù)據(jù)序列對應(yīng)n-1次多項式：

P(x)=an-1xn-1+an-2xn-2

+…+a1x+a0

選定除式，被選作除式的多項式稱為生成多項式。將f(x)乘以G(x)的最高冪次作為被除式，進(jìn)行多項式除法。除法采用“加法不進(jìn)位，減法不借位”的規(guī)則，即相當(dāng)于異或操作。CRC工作原理將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)序列看成是一個多項式。n位的128CRC工作原理（續(xù)）將所得到的余式多項式R(x)重新轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，作為冗余碼；將冗余碼作為校驗字段的值，加在原傳送數(shù)據(jù)后面，構(gòu)成完整的發(fā)送序列；接收方收到后，將完整的接收序列用同樣的生成多項式去除。若余式為零，則表示無差錯；否則，說明傳輸出現(xiàn)了錯誤?；蛘?，接收方收到后，將數(shù)據(jù)字段用同樣的生成多項式去除。若得到的余式與校驗字段的值一致，則表示無差錯；否則，說明傳輸過程中出現(xiàn)了錯誤。CRC工作原理（續(xù)）將所得到的余式多項式R(x)重新轉(zhuǎn)換為二129CRC的例子設(shè)所要發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)序列為“110011”，該6位數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的5次多項式為：

P(x)=x5+x4+x+1

假定選定的生成多項式為G(x)=x4+x3+1

則其相當(dāng)于11001，最高次數(shù)為4則被除多項式為：

P(x)x4＝x9+x8+x5+x4

相當(dāng)于11001100001100110000110011110011000000001110011001多項式除法后得到冗余碼為1001，相應(yīng)的完整發(fā)送序列為1100111001CRC可以由軟件或硬件來實現(xiàn)，現(xiàn)多采用超大規(guī)模集成電路芯片以硬件方式實現(xiàn)。CRC的例子設(shè)所要發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)序列為“110011”，該6130常見的CRC生成多項式列入國際標(biāo)準(zhǔn)的常見生成多項式有：CRC-12：G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16：

G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CCITT：G(x)=x16+x12+x5+1CRC-32：G(x)=x32+x26+x23+x22+x16

+x12+x11+x10+x8+x7

+x5+x4+x2+x+1常見的CRC生成多項式列入國際標(biāo)準(zhǔn)的常見生成多項式有：131CRC的檢錯能力

全部單個錯

全部離散的二位錯

全部奇數(shù)個錯全部長度小于或等于K的突發(fā)錯（K為生成多項式的最高冪次）以1-（1/2）K-1的概率檢出長度為K+1位的突發(fā)錯

舉例：K=16，能檢查出小于或等于16位的所有的突發(fā)差錯，并能以1-（1/2）16-1=99.997％的概率檢查出長度為17位的突發(fā)錯，漏檢概率為0.003%；K越大，CRC的檢錯能力越強(qiáng)，但FCS字段的長度越長，校驗成本越高。CRC的檢錯能力全部單個錯132幀檢驗序列FCS

在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗CRC和幀檢驗序列FCS并不等同。CRC是一種常用的檢錯方法，而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC并非用來獲得FCS的唯一方法。

幀檢驗序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列133應(yīng)當(dāng)注意

僅用循環(huán)冗余檢驗CRC差錯檢測技術(shù)只能做到無差錯接受(accept)。“無差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于

1

的概率認(rèn)為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯”。也就是說：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）。要做到“可靠傳輸”（即發(fā)送什么就收到什么）就必須再加上確認(rèn)和重傳機(jī)制。應(yīng)當(dāng)注意僅用循環(huán)冗余檢驗CRC差錯檢測技術(shù)只能做到無差134差錯控制措施：反饋重發(fā)檢錯碼不能自動糾正所發(fā)現(xiàn)的錯誤，需要提供一種與之相配套的錯誤糾正機(jī)制。反饋重發(fā)：當(dāng)接收方檢出錯誤的幀時，首先將錯誤幀丟棄，然后給發(fā)送方反饋信息，請求對方重發(fā)相應(yīng)的幀。又稱自動請求重傳（automaticrepeatrequest），簡稱ARQ?？煽總鬏敚翰铄e檢測、確認(rèn)、重傳機(jī)制ARQ的兩種實現(xiàn)方法：停止等待方式、連續(xù)ARQ方式

差錯控制措施：反饋重發(fā)檢錯碼不能自動糾正所發(fā)現(xiàn)的錯誤，需要提135停止等待方式發(fā)送端在發(fā)出一幀之后停下來等待接收端的對所發(fā)送幀的確認(rèn)(acknowledgement)

。若發(fā)送方收到確認(rèn)幀，表示接收方已正確接收，發(fā)送方可繼續(xù)發(fā)送下一幀；

若接收方收到了被損壞的數(shù)據(jù)幀，給發(fā)送方發(fā)送否認(rèn)幀。停止等待方式發(fā)送端在發(fā)出一幀之后停下來等待接收端的對所發(fā)送幀136停止等待方式(續(xù))Solution--超時重發(fā)機(jī)制:在發(fā)送方設(shè)置一個計時器(timeout)，當(dāng)發(fā)送一個幀之后，就開始倒計時；若倒計時結(jié)束確認(rèn)幀還未到達(dá)，就默認(rèn)為幀在傳輸過程中被丟失，主動重新啟動幀的發(fā)送

兩種永遠(yuǎn)收不到確認(rèn)幀的情況：發(fā)送端所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀在傳輸過程被丟失接收端發(fā)送給發(fā)送方的確認(rèn)幀被丟失

可能造成重復(fù)接收解決方法為幀編號優(yōu)點：比較簡單。缺點：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。停止等待方式(續(xù))Solution--超時重發(fā)機(jī)制:兩種永遠(yuǎn)137連續(xù)ARQ方式在發(fā)送完一個數(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)送若干個數(shù)據(jù)幀為不同的幀加上序列號以作為幀的標(biāo)識；由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提高了。幀傳輸出現(xiàn)差錯時，有兩種反饋重發(fā)方式：拉回(backton)

選擇重發(fā)(selectiverepeat)連續(xù)ARQ方式在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認(rèn)幀，而138連續(xù)ARQ方式：拉回含義：

假定發(fā)送方連續(xù)發(fā)送了m幀，而接收方在對收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校驗后發(fā)現(xiàn)第n幀出錯（n≤m)，于是接收方給發(fā)送方出錯信息要求發(fā)送方重發(fā)第n幀及第n幀以后的所有幀。換言之，一旦接收方發(fā)現(xiàn)第n幀出錯，則丟棄第n幀及第n幀以后的所有幀。代價信道的帶寬連續(xù)ARQ方式：拉回含義：139選擇重發(fā)方式含義：

假定發(fā)送方連續(xù)發(fā)送了m幀，而接收方在對收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校驗后發(fā)現(xiàn)第n幀出錯（n≤m)，于是接收方給發(fā)送方出錯信息要求發(fā)送方重發(fā)第n幀。換言之，一旦接收方發(fā)現(xiàn)第n幀出錯，則丟棄第n幀，但緩存第n幀以后的所有正確幀。代價存儲空間選擇重發(fā)方式含義：140連續(xù)ARQ方式圖示請同學(xué)們來判斷圖中哪個為拉回？哪個為選擇重傳？連續(xù)ARQ方式圖示請同學(xué)們來判斷圖中哪個為拉回？哪個為選擇重141Homework復(fù)習(xí)本次課內(nèi)容習(xí)題與思考題：4.3-4.6預(yù)習(xí)教材4.4-4.7節(jié)Homework復(fù)習(xí)本次課內(nèi)容142流量控制SectionFour流量控制SectionFour143本節(jié)驅(qū)動問題為什么要進(jìn)行流量控制？如何實現(xiàn)？本節(jié)驅(qū)動問題為什么要進(jìn)行流量控制？144流量控制由于系統(tǒng)性能的不同，如硬件能力（包括CPU，存儲器等）和軟件功能的差異，會導(dǎo)致發(fā)送方與接收方數(shù)據(jù)處理能力有所不同。流量控制的作用是使發(fā)送方所發(fā)出的數(shù)據(jù)流量，使其發(fā)送速率不要超過接收方所能接收的速率。流量控制的關(guān)鍵是需要有一種信息反饋機(jī)制，使發(fā)送方能了解接收方是否具備足夠的接收及處理能力存在各種不同的流量控制機(jī)制。如簡單的停等協(xié)議，而滑動窗口協(xié)議則將關(guān)于幀的確認(rèn)與流量控制巧妙地結(jié)合在了一起。流量控制由于系統(tǒng)性能的不同，如硬件能力（包括CPU，存儲器等145滑動窗口協(xié)議一種采用滑動窗口機(jī)制進(jìn)行流量控制的方法每一個要發(fā)送的幀都包含一個序列號，其范圍從0到某一個值。若幀中“序列號”字段的長度為n，則序列號的最大值為2n-1。發(fā)送方，維持一個發(fā)送窗口（sendingwindow）：在發(fā)送窗口內(nèi)保持著一組序列號，對應(yīng)于允許發(fā)送的幀，形象地稱這些幀落在發(fā)送窗口內(nèi)。若發(fā)送窗口的大小為Ws，則表明已經(jīng)發(fā)送出去但仍未得到確認(rèn)的幀總數(shù)不能超過Ws。發(fā)送窗口的下限對應(yīng)當(dāng)前已經(jīng)發(fā)送出去但未被確認(rèn)的最后一幀下限幀的確認(rèn)幀到達(dá)后，發(fā)送窗口的下限和上限各自加1--窗口向前滑動一個位置滑動窗口協(xié)議一種采用滑動窗口機(jī)制進(jìn)行流量控制的方法146滑動窗口協(xié)議(續(xù))接收方，維持一個接收窗口（receivingwindow）：保持著一組序列號，對應(yīng)于允許接收的幀，形象地稱這些幀落在接收窗口內(nèi)；接收窗口的大小等于發(fā)送方未收到接收方的確認(rèn)之前所能發(fā)送的最多幀。若下限幀被正確接收，則接收窗口向前滑動一個位置，即窗口的上下限各加1，使一個新序列號落入窗口內(nèi)，同時給發(fā)送方返回一個確認(rèn)幀。

發(fā)送方與接收方的數(shù)據(jù)處理能力有所不同，接收窗口和發(fā)送窗口可以不具有相同的窗口大小，也可以不具有相同的窗口上限與下限。在某些協(xié)議中，窗口大小在傳輸過程中還可動態(tài)調(diào)整。滑動窗口協(xié)議(續(xù))接收方，維持一個接收窗口（receivin147滑動窗口協(xié)議的例子1：3位長度的序列號，窗口大小為4幀初始狀態(tài)：發(fā)送方等待發(fā)送幀，接收方等待接收幀狀態(tài)2：發(fā)送方發(fā)送幀0和1，接收方等待接收幀狀態(tài)3：接收方正確接收了接收幀0和1，并給發(fā)送方確認(rèn)消息0123456701234567012345670123456701234567狀態(tài)4：發(fā)送方收到了關(guān)于0和1的確認(rèn)消息0123456