《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資料》第4章數(shù)據(jù)鏈路層課件

1第4章數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念差錯(cuò)控制方法數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層控制規(guī)程 1第4章數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類(lèi)型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道。這種信道使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。廣播信道。這種信道使用一對(duì)多的廣播通信方式，因此過(guò)程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此必須使用專(zhuān)用的共享信道協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類(lèi)型：

4.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念

4.1.1數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)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(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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從層次上來(lái)看數(shù)據(jù)的流動(dòng)

4.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念

4.1.1數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型(續(xù)）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(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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(dòng)數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型(續(xù)）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)H1主機(jī)H2IP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)4.1.2鏈路和數(shù)據(jù)鏈路

鏈路(link)是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒(méi)有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路?，F(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來(lái)實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。

4.1.2鏈路和數(shù)據(jù)鏈路鏈路(link)是一條無(wú)源的點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫(huà)出一個(gè)數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。采用復(fù)用技術(shù)，一條物理鏈路可以構(gòu)成多條數(shù)據(jù)鏈路早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語(yǔ)。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)幀幀數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫(huà)出一4.2三個(gè)基本問(wèn)題(1)幀定界(2)透明傳輸(3)差錯(cuò)控制4.2三個(gè)基本問(wèn)題(1)幀定界4.2.1幀定界幀定界(framing)就是確定幀的界限。幀結(jié)束幀首部IP數(shù)據(jù)報(bào)幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長(zhǎng)從這里開(kāi)始發(fā)送幀開(kāi)始4.2.1幀定界幀定界(framing)就是確定幀的界限用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例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用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀4.2.2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4.2.2透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)解決透明傳輸問(wèn)題發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(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”(其十六進(jìn)制編碼是1B)。字節(jié)填充(bytestuffing)或字符填充(characterstuffing)——接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(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)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOSOHSOHESCSOHEOTESCESCzESCyESCzESCx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)填充發(fā)送在前幀開(kāi)始符幀結(jié)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯?wèn)題SOHSOHESCSOHEOTESCESCzESCyESCz4.2.3

差錯(cuò)控制1、差錯(cuò)的產(chǎn)生

在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，由于信號(hào)的衰減、噪音的干擾，通信線路上的數(shù)據(jù)信號(hào)與干擾信號(hào)疊加在一起，會(huì)造成接收端接收到發(fā)生差錯(cuò)的數(shù)據(jù)。我們把通過(guò)通信信道后接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象稱(chēng)為傳輸差錯(cuò)，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為差錯(cuò)。(b)實(shí)際環(huán)境(a)理想狀態(tài)01011010010信源信宿0101101001001011010010信源信宿噪音干擾01010010110出錯(cuò)隨機(jī)性錯(cuò)誤前后出錯(cuò)位沒(méi)有一定的關(guān)系突發(fā)性錯(cuò)誤前后出錯(cuò)位有一定的相關(guān)性4.2.3差錯(cuò)控制1、差錯(cuò)的產(chǎn)生(b)實(shí)際環(huán)境(a)2.差錯(cuò)控制的方式

反饋糾錯(cuò)前向糾錯(cuò)混合糾錯(cuò)

反饋檢驗(yàn)2.差錯(cuò)控制的方式反饋糾錯(cuò)圖反饋重發(fā)糾錯(cuò)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制2.差錯(cuò)控制的方式

1、反饋重發(fā)檢錯(cuò)方法

反饋重發(fā)檢錯(cuò)方法又稱(chēng)自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）方法,它是由發(fā)送端發(fā)出能夠檢測(cè)錯(cuò)誤的編碼，接收端依據(jù)檢錯(cuò)碼的編碼規(guī)則進(jìn)行判斷。檢測(cè)出差錯(cuò)后通過(guò)反饋信道告訴發(fā)送端重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到無(wú)差錯(cuò)為止。信源校驗(yàn)碼編輯器發(fā)送裝置存儲(chǔ)器反饋信號(hào)控制器接收裝置信宿傳輸信道發(fā)送端接收端反饋信號(hào)控制器校驗(yàn)碼編輯器圖反饋重發(fā)糾錯(cuò)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制2.差錯(cuò)控制的方式1、反饋重

2、前向糾錯(cuò)前向糾錯(cuò)方法(FEC)是由發(fā)送數(shù)據(jù)端發(fā)出能糾錯(cuò)的編碼，接收端收到這些編碼后便進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出差錯(cuò)后自動(dòng)糾正差錯(cuò)。圖FEC方法原理圖信源糾錯(cuò)碼編碼器發(fā)送器接收器糾錯(cuò)碼編碼器信宿噪音源前向信道優(yōu)點(diǎn)：不需要反饋信道，也不存在由于反復(fù)重發(fā)而延誤時(shí)間，實(shí)時(shí)性好。缺點(diǎn)：附加的監(jiān)督碼較多，傳輸效率低，糾錯(cuò)設(shè)備比檢錯(cuò)設(shè)備復(fù)雜。2.差錯(cuò)控制的方式2、前向糾錯(cuò)圖FEC方法原理圖信糾錯(cuò)碼發(fā)接糾錯(cuò)碼信噪音2.差錯(cuò)控制的方式3、混合糾錯(cuò)它是反饋糾錯(cuò)和前向糾錯(cuò)兩種方式的結(jié)合。發(fā)送端的碼字不僅有檢錯(cuò)能力，而且還具有一定的糾錯(cuò)能力。接收端收到碼字后，譯碼器首先檢驗(yàn)錯(cuò)誤情況，如果在碼的糾錯(cuò)能力以?xún)?nèi)，則自動(dòng)糾錯(cuò)；如果超過(guò)了碼的糾錯(cuò)能力，接收端通過(guò)反饋信道命令發(fā)送端重發(fā)來(lái)糾正錯(cuò)誤。

在數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，幾乎都采用ARQ差錯(cuò)控制技術(shù)。在采用無(wú)線電信道的通信系統(tǒng)中，由于信道誤碼率較高，大多采用HEC方式的差錯(cuò)控制技術(shù)。2.差錯(cuò)控制的方式3、混合糾錯(cuò)差錯(cuò)控制的基本方式反饋校驗(yàn)方式又稱(chēng)回程校驗(yàn)。接收端把收到的數(shù)據(jù)序列原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)送端，發(fā)端將原發(fā)送的數(shù)據(jù)序列與返送回的數(shù)據(jù)序列比較。如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則發(fā)送端進(jìn)行重發(fā)，直到發(fā)端沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤為止。

優(yōu)點(diǎn)：不需要糾錯(cuò)、檢錯(cuò)的編解碼器，設(shè)備簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：需要有雙向信道，實(shí)時(shí)性差，且每一信碼都相當(dāng)于至少傳送了兩次，所以傳輸效率低。4.反饋檢驗(yàn)差錯(cuò)控制的基本方式反饋校驗(yàn)方式又稱(chēng)回程校驗(yàn)。4.反饋檢驗(yàn)20204.2.4差錯(cuò)控制編碼原理：編碼：在向信道發(fā)送數(shù)據(jù)前，先按照某種關(guān)系將信息位加上一定的冗余位（r位），構(gòu)成一個(gè)碼字再發(fā)送。校驗(yàn)：接收端收到碼字后查看信息位和冗余位，并檢查它們之間的關(guān)系，以發(fā)現(xiàn)傳輸過(guò)程是否有差錯(cuò)發(fā)生。檢錯(cuò)碼：能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼。糾錯(cuò)碼：不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，且能自動(dòng)糾錯(cuò)。編碼效率R：碼字中信息位(k位）所占的比例。

R=k/n=k/(k+r)是衡量編碼性能好壞的一個(gè)重要參數(shù)編碼效率越高，則信道中用來(lái)傳送信息碼元的有效利用率越高。4.2.4差錯(cuò)控制編碼原理：4.2.4檢錯(cuò)碼與糾錯(cuò)碼

糾錯(cuò)碼：

每個(gè)傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息；接收端能發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)。檢錯(cuò)碼:

分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的冗余信息；接收端能發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)，但不能確定哪一比特是錯(cuò)的，并且自己不能糾正傳輸差錯(cuò)。4.2.4檢錯(cuò)碼與糾錯(cuò)碼糾錯(cuò)碼：常用的檢錯(cuò)碼奇偶校驗(yàn)碼垂直奇（偶）校驗(yàn)水平奇（偶）校驗(yàn)水平垂直奇（偶）校驗(yàn)（方陣碼）循環(huán)冗余編碼CRC

目前應(yīng)用最廣的檢錯(cuò)碼編碼方法之一常用的檢錯(cuò)碼奇偶校驗(yàn)碼

循環(huán)冗余碼一般說(shuō)來(lái)，糾錯(cuò)碼的編碼效率總不及檢錯(cuò)碼的編碼效率，因而在通信中用得較多的還是檢錯(cuò)碼和ARQ方式。奇偶校驗(yàn)碼作為一種檢錯(cuò)碼雖然簡(jiǎn)單，但是漏檢率太高。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信中，用得最廣泛的檢錯(cuò)碼是一種漏檢率低也便于實(shí)現(xiàn)的循環(huán)冗余碼CRC(CyclicRedundancyCode)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理

循環(huán)冗余碼循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理循環(huán)冗余碼

CRC碼又稱(chēng)為多項(xiàng)式碼。任何一個(gè)由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼都可由一個(gè)只含有0和1兩個(gè)系數(shù)的多項(xiàng)式建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。110001，表示成多項(xiàng)式x5+x4+1循環(huán)冗余碼循環(huán)冗余碼(CRC)循環(huán)冗余碼（CRC碼，多項(xiàng)式編碼）110001，表示成多項(xiàng)式x5+x4+1生成多項(xiàng)式P(x)發(fā)方、收方事前商定；n次(n+1位)生成多項(xiàng)式的高位和低位必須為1生成多項(xiàng)式必須比傳輸信息對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式短模2運(yùn)算：加法不進(jìn)位，減法不去位，除法中的減法仍然采用模2運(yùn)算循環(huán)冗余碼(CRC)循環(huán)冗余碼（CRC碼，多項(xiàng)式編碼）循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理

在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC的檢錯(cuò)技術(shù)。假設(shè)待傳送的數(shù)據(jù)M=1010001101（共kbit）。我們?cè)贛的后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)用的nbit冗余碼一起發(fā)送。循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗冗余碼的計(jì)算用二進(jìn)制的模

2

運(yùn)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)算，這相當(dāng)于在M后面添加n個(gè)0。得到的(k+n)bit的數(shù)除以事先選定好的長(zhǎng)度為(n+1)bit的數(shù)P，得出商是Q而余數(shù)是R，余數(shù)R比除數(shù)P至少要少1個(gè)比特。冗余碼的計(jì)算用二進(jìn)制的模2運(yùn)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)冗余碼的計(jì)算舉例設(shè)

n=5,P=110101，模2運(yùn)算的結(jié)果是：商Q=1101010110，余數(shù)R=01110。將余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送出去，即發(fā)送的數(shù)據(jù)是101000110101110，或2nM+R。冗余碼的計(jì)算舉例設(shè)n=5,P=110101，模

1101010110

←

Q

商除數(shù)

P→

110101101000110100000

←

2nM被除數(shù)

110101

111011

110101

111010

110101

111110

110101

101100

110101

110010

110101

01110

←

R

余數(shù)循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理說(shuō)明1101

舉例：發(fā)送方接收方舉例：發(fā)送方接收方CRC碼基本思想校驗(yàn)和（checksum）加在幀尾，使帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式能被P(x)除盡；收方接收時(shí)，用P(x)去除它，若有余數(shù)，則檢測(cè)傳輸出錯(cuò)。是否得出的余數(shù)為0，就一定沒(méi)有差錯(cuò)？CRC碼基本思想幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱(chēng)為幀檢驗(yàn)序列FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不等同。CRC是一種常用的檢錯(cuò)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(lái)獲得FCS的唯一方法。

幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱(chēng)為幀檢驗(yàn)序列接收端對(duì)收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)若得出的余數(shù)R=0，則判定這個(gè)幀沒(méi)有差錯(cuò)，就接受(accept)。若余數(shù)R

0，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就丟棄。但這種檢測(cè)方法并不能確定究竟是哪一個(gè)或哪幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。只要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù)

P，那么出現(xiàn)檢測(cè)不到的差錯(cuò)的概率就很小很小。接收端對(duì)收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)若得出的余數(shù)R=應(yīng)當(dāng)注意僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到無(wú)差錯(cuò)接受(accept)?！盁o(wú)差錯(cuò)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(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生差錯(cuò)”。也就是說(shuō)：“凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀都沒(méi)有傳輸差錯(cuò)”（有差錯(cuò)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(yàn)CRC差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到無(wú)差標(biāo)準(zhǔn)CRC生成多項(xiàng)式G（x）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

嚴(yán)格挑選，使用位數(shù)較多的除數(shù)，出現(xiàn)檢測(cè)不到的差錯(cuò)的概率幾乎為0標(biāo)準(zhǔn)CRC生成多項(xiàng)式G（x）CRC-12Stop-and-WaitProtocol(SWP)GOBACKN(GBN)SelectiveRepeatProtocol(SRP)4.3數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議Stop-and-WaitProtocol(SWP)4.34.3.1Stop-and-WaitProtocol(SWP)

數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)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(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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從層次上來(lái)看數(shù)據(jù)的流動(dòng)完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸4.3.1Stop-and-WaitProtocol(S數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型(續(xù)）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(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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(dòng)數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型(續(xù)）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)H1主機(jī)H21.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4.3.1Stop-and-WaitProtocol(SWP)1.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AP2AP完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸所基于的兩個(gè)假定

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(huì)出差錯(cuò)也不會(huì)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(lái)得及收下，并及時(shí)上交主機(jī)。這個(gè)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(huì)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)傳輸所基于的兩個(gè)假定假定1：鏈路是理想

理想的數(shù)據(jù)傳輸Data0Data1Data2送給主機(jī)B送給主機(jī)B送給主機(jī)BAB時(shí)間理想的數(shù)據(jù)傳輸Data0Data1Data2.具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議現(xiàn)在去掉上述的第二個(gè)假定。但是，仍然保留第一個(gè)假定，即主機(jī)A向主機(jī)B傳輸數(shù)據(jù)的信道仍然是無(wú)差錯(cuò)的理想信道。然而現(xiàn)在不能保證接收端向主機(jī)交付數(shù)據(jù)的速率永遠(yuǎn)不低于發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。由收方控制發(fā)方的數(shù)據(jù)流，乃是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中流量控制的一個(gè)基本方法。2.具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議現(xiàn)在去掉上述的第二個(gè)具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議基本思想發(fā)送方發(fā)送一幀就暫停下來(lái)，接收方收到數(shù)據(jù)幀后就交付給主機(jī)，然后發(fā)一信息給發(fā)送方，表示接收任務(wù)已經(jīng)完成，這時(shí)發(fā)送方再繼續(xù)發(fā)送下一幀。流量控制的基本方法：接收方控制發(fā)送方的數(shù)據(jù)流量。接收方的接收緩存大?。阂粋€(gè)數(shù)據(jù)幀大小具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議基本思想兩種情況的對(duì)比（傳輸均無(wú)差錯(cuò)）ABDATADATADATADATA送主機(jī)B送主機(jī)B送主機(jī)B送主機(jī)BABDATA送主機(jī)BDATA送主機(jī)B時(shí)間不需要流量控制需要流量控制兩種情況的對(duì)比（傳輸均無(wú)差錯(cuò)）ABDATADATADATAD3.實(shí)用的停止等待協(xié)議基本原理接收方B在收到發(fā)來(lái)的一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，利用循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC來(lái)檢查幀的正確性。若正確，即交付給主機(jī)B，同時(shí)向主機(jī)A發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀ACK，發(fā)送方A收到ACK后繼續(xù)發(fā)送；若出錯(cuò)，向A發(fā)送否認(rèn)幀NAK，A收到NAK后重傳出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀，若重傳超過(guò)一定次數(shù)后，即不再重傳，而向上一層報(bào)告。3.實(shí)用的停止等待協(xié)議基本原理

示意圖ABABData0ACK送主機(jī)B送主機(jī)BData1ACKData0NAKData0重發(fā)ACKData1送主機(jī)B正常情況數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)示意圖ABABData0ACK實(shí)際出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法第一個(gè)出現(xiàn)的問(wèn)題：死鎖出現(xiàn)的原因：1.數(shù)據(jù)幀丟失2.確認(rèn)幀丟失解決的方法：超時(shí)重傳實(shí)際出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法第一個(gè)出現(xiàn)的問(wèn)題：死鎖解決方法示意圖

ToutTout丟失丟失Data0Data0重傳ACK重傳Data0Data0ACK數(shù)據(jù)幀丟失確認(rèn)幀丟失ACK解決方法示意圖ToutTout丟失丟失Data0Da

重傳時(shí)間的選取重傳時(shí)間太短：導(dǎo)致在正常情況下，接收方的確認(rèn)信息到發(fā)送方之前，發(fā)送方過(guò)早地重發(fā)數(shù)據(jù)重傳時(shí)間太長(zhǎng)：導(dǎo)致雙方都等待過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間適合的大小：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”重傳時(shí)間的選取重傳時(shí)間太短：導(dǎo)致在正常情況下

出現(xiàn)的問(wèn)題2：重復(fù)幀重復(fù)幀的含義：接收方連續(xù)收到兩個(gè)完全一樣的數(shù)據(jù)幀產(chǎn)生的原因：確認(rèn)幀丟失，超時(shí)重傳解決的方法：為每一個(gè)數(shù)據(jù)幀編一個(gè)序號(hào)編號(hào)系統(tǒng)的二進(jìn)制位數(shù)停止等待協(xié)議的編號(hào)系統(tǒng)的二進(jìn)制位數(shù)接收方收到重復(fù)幀后采取的措施：丟棄重復(fù)幀并且重發(fā)確認(rèn)幀給發(fā)送方出現(xiàn)的問(wèn)題2：重復(fù)幀重復(fù)幀的含義：接收方連續(xù)收到兩個(gè)3實(shí)用的停止等待協(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3實(shí)用的停止等待協(xié)議時(shí)ABDATA0送ACKDATA1送可靠傳輸雖然物理層在傳輸比特時(shí)會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，但由于數(shù)據(jù)鏈路層的停止等待協(xié)議采用了有效的檢錯(cuò)重傳機(jī)制，數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)上面的網(wǎng)絡(luò)層就可以提供可靠傳輸?shù)姆?wù)?？煽總鬏旊m然物理層在傳輸比特時(shí)會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，但由于數(shù)據(jù)鏈路層幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱(chēng)為幀檢驗(yàn)序列

FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不等同。CRC是一種常用的檢錯(cuò)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(lái)獲得FCS的惟一方法。

僅用循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)只能做到無(wú)差錯(cuò)接受(accept)。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。幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱(chēng)為幀檢驗(yàn)序列4.3.2連續(xù)ARQ協(xié)議ARQ：(AutomaticRepeatRequest，自動(dòng)請(qǐng)求重傳)工作原理：在發(fā)送方發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不是停下來(lái)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。如果收到了接收端的確認(rèn)幀，還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀；若幀出錯(cuò)，則重傳出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀以及在其后發(fā)送的所有的數(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。4.3.2連續(xù)ARQ協(xié)議ARQ：(連續(xù)ARQ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DATA3不按序，丟棄，重傳ACK2DATA4不按序，丟棄，重傳ACK2DATA5不按序，丟棄，重傳ACK2ACK3ACK3確認(rèn)DATA2ACK4確認(rèn)DATA3ACK4重傳DATA5重傳DATA4超時(shí)重傳時(shí)間ABtout送交主機(jī)送交主機(jī)…??ACK2ACK2ACK2連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理DATA0DATA1DATA2需要注意：(1)接收端只按序接收數(shù)據(jù)幀。雖然在有差錯(cuò)的2號(hào)幀之后接著又收到了正確的3個(gè)數(shù)據(jù)幀，但接收端都必須將這些幀丟棄，因?yàn)樵谶@些幀前面有一個(gè)2號(hào)幀還沒(méi)有收到。雖然丟棄了這些不按序的無(wú)差錯(cuò)幀，但應(yīng)重復(fù)發(fā)送已發(fā)送過(guò)的最后一個(gè)確認(rèn)幀（防止確認(rèn)幀丟失）。(2)ACK1表示確認(rèn)0號(hào)幀DATA0，并期望下次收到1號(hào)幀；ACK2表示確認(rèn)1號(hào)幀DATA1，并期望下次收到2號(hào)幀。依此類(lèi)推。

需要注意：(1)接收端只按序接收數(shù)據(jù)幀。雖然在有差錯(cuò)的需要注意：(3)結(jié)點(diǎn)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，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（仍需重新設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器）。在等不到2號(hào)幀的確認(rèn)而重傳2號(hào)數(shù)據(jù)幀時(shí)，雖然結(jié)點(diǎn)A已經(jīng)發(fā)完了5號(hào)幀，但仍必須向回走，將2號(hào)幀及其以后的各幀全部進(jìn)行重傳。連續(xù)ARQ又稱(chēng)為Go-back-NARQ，意思是當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)必須重傳時(shí)，要向回走N個(gè)幀，然后再開(kāi)始重傳。需要注意：(3)結(jié)點(diǎn)A在每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)都要設(shè)置

注意事項(xiàng)、效率分析注意事項(xiàng)：接收端只順序接收數(shù)據(jù)幀發(fā)送方在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)都要設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器。效率：一方面因連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀而提高了效率另一方面在重傳時(shí)必須把原來(lái)已正確傳送過(guò)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重傳，因此又降低了傳送效率。結(jié)論：連續(xù)ARQ協(xié)議不一定優(yōu)于停止等待協(xié)議注意事項(xiàng)、效率分析注意事項(xiàng)：2滑動(dòng)窗口的概念考慮：在使用連續(xù)ARQ協(xié)議時(shí)，如果發(fā)送端一直沒(méi)有收到對(duì)方的確認(rèn)信息，那么發(fā)送端能否無(wú)限制地發(fā)送數(shù)據(jù)幀呢？在連續(xù)ARQ協(xié)議中，應(yīng)當(dāng)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)窗口所要研究的內(nèi)容?；瑒?dòng)窗口分為發(fā)送窗口和接收窗口。2滑動(dòng)窗口的概念考慮：在使用2滑動(dòng)窗口的概念發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送窗口和接收窗口。發(fā)送窗口用來(lái)對(duì)發(fā)送端進(jìn)行流量控制。發(fā)送窗口的大小WT

代表在還沒(méi)有收到對(duì)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。2滑動(dòng)窗口的概念發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送窗口和接收窗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)01234567012發(fā)送窗口WT不允許發(fā)送這些幀允許發(fā)送接收端設(shè)置接收窗口在接收端只有當(dāng)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。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。在連續(xù)ARQ協(xié)議中，接收窗口的大小WR=1。只有當(dāng)收到的幀的序號(hào)與接收窗口一致時(shí)才能接收該幀。否則，就丟棄它。每收到一個(gè)序號(hào)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(duì)該幀的確認(rèn)。

接收端設(shè)置接收窗口在接收端只有當(dāng)收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)落入不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收0號(hào)幀(a)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收

1號(hào)幀已收到(b)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收4號(hào)幀已收到(c)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收0號(hào)幀滑動(dòng)窗口的重要特性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)送窗口才有可能向前滑動(dòng)。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(chēng)為滑動(dòng)窗口協(xié)議。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?；瑒?dòng)窗口的重要特性只有在接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)（與此同時(shí)也發(fā)送了

發(fā)送窗口的最大值考慮：設(shè)n為發(fā)送序號(hào)所占的比特?cái)?shù)，發(fā)送窗口的最大值能否是2^n？結(jié)論：當(dāng)用n個(gè)比特進(jìn)行編號(hào)時(shí)，若接收窗口的大小為1，則只有在發(fā)送窗口大小WT≤2^n-1時(shí)，連續(xù)ARQ協(xié)議才能正確運(yùn)行。發(fā)送窗口的最大值考慮：設(shè)n為發(fā)送序號(hào)所占的比特4.3.3SelectiveRepeatProtocol(SRP)為進(jìn)一步提高信道的利用率，可設(shè)法只重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀或計(jì)時(shí)器超時(shí)的數(shù)據(jù)幀。但這時(shí)必須加大接收窗口大小，以便先收下發(fā)送序號(hào)不連續(xù)但仍處在接收窗口之內(nèi)的那些數(shù)據(jù)幀。等到所缺序號(hào)的數(shù)據(jù)幀收到后再一并送交給主機(jī)。選擇重傳ARQ協(xié)議可以避免重復(fù)傳送那些本來(lái)已經(jīng)正確到達(dá)接收端的數(shù)據(jù)幀；付出的代價(jià)是在接收端要設(shè)置相當(dāng)容量的緩存空間。對(duì)于選擇重傳ARQ協(xié)議，若用n比特進(jìn)行編號(hào)，則接收窗口的最大值受下式的約束WR

2n/24.3.3SelectiveRepeatProtoco4.4數(shù)據(jù)鏈路層的控制規(guī)程數(shù)據(jù)同步：在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，為了使接收方能夠準(zhǔn)確接收數(shù)據(jù)，接收方必須知道發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位置和結(jié)束位置。實(shí)現(xiàn)方法：異步規(guī)程和同步規(guī)程（面向字符和面向比特）4.4數(shù)據(jù)鏈路層的控制規(guī)程數(shù)據(jù)同步：在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，為了4.4.1面向字符型協(xié)議實(shí)例什么是面向字符型協(xié)議?

以字符為控制傳輸信息的基本單元

ASIIC碼：

格式字符：SOH（startofheading）STX（startoftext）ETB（endoftransmissionblock）ETX（endoftext）

控制字符：ACK（acknowledge）NAK（negativeacknowledge）ENQ（enquire）EOT（endoftransmission）SYN（synchrous）DLE（datalinkescape）4.4.1面向字符型協(xié)議實(shí)例什么是面向字符型協(xié)議?面向字符型BSC協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文格式：面向字符型BSC協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文格式：4.4

典型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析—

面向比特型4.4.1HDLC產(chǎn)生的背景面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的缺點(diǎn)：報(bào)文格式不一樣；過(guò)多依賴(lài)字符編碼集，不利于兼容。傳輸透明性不好；等待發(fā)送方式，傳輸效率低。面向比特型協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)：以比特作為傳輸控制信息的基本單元；數(shù)據(jù)幀與控制幀格式相同；傳輸透明性好；連續(xù)發(fā)送，傳輸效率高。4.4典型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析—面向比特型4.4.1HDLCHDLC是支持在點(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)鏈路上的半雙工和全雙工通信而設(shè)計(jì)的,它是面向比特的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議。面向比特的協(xié)議：則將傳輸幀或包看作是單個(gè)比特的連續(xù)流，通過(guò)它們?cè)趲奈恢煤团c其他比特的組合模式來(lái)表達(dá)意義。根據(jù)內(nèi)嵌在比特模式中的信息的不同，面向比特的協(xié)議中的控制信息可以是一個(gè)或多個(gè)比特。HDLCHDLC是支持在點(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)鏈路上的半雙工和全雙工通4.4.2HDLC的基本特點(diǎn)三種類(lèi)型的站兩種配置三種數(shù)據(jù)操作模式4.4.2HDLC的基本特點(diǎn)三種類(lèi)型的站兩個(gè)DTE通過(guò)DCE

進(jìn)行通信的例子Dataterminalequipment(DTE):數(shù)據(jù)終端設(shè)備Datacircuit-terminatingequipment(DCE):數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DTE產(chǎn)生數(shù)據(jù),并連同必要的控制字符一起傳送給DCE。DCE將信號(hào)轉(zhuǎn)化成適合于傳輸介質(zhì)的形式并將它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)信號(hào)到達(dá)另一端時(shí),將發(fā)生相反的過(guò)程。EIA-232/V.24

接口調(diào)制解調(diào)器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-BEIA-232/V.24

接口調(diào)制解調(diào)器網(wǎng)絡(luò)74兩個(gè)DTE通過(guò)DCE

進(jìn)行通信的例子Dataterstation(站）數(shù)據(jù)鏈路中不同類(lèi)型的DTE統(tǒng)稱(chēng)為“站”(station)由計(jì)算機(jī)和終端組成，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收幀。涉及三種類(lèi)型的站：Primarystation(主站）：sendinformationorcommand主要功能是發(fā)送命令（包括數(shù)據(jù)），接收響應(yīng)，負(fù)責(zé)整個(gè)鏈路的控制（如系統(tǒng)的初始、流控、差錯(cuò)恢復(fù)等）；Secondarystation(從站）：receiveinformationorsendresponse主要功能是接收命令，發(fā)送響應(yīng)，配合主站完成鏈路的控制；Compoundstation（組合站）：同時(shí)具有主、次站功能，既發(fā)送又接收命令和響應(yīng)，并負(fù)責(zé)整個(gè)鏈路的控制。station(站）數(shù)據(jù)鏈路中不同類(lèi)型的DTE統(tǒng)稱(chēng)為“站”(4.5.2數(shù)據(jù)鏈路的配置和數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)鏈路的配置非平衡配置平衡配置非平衡配置中的主站與從站主站：控制數(shù)據(jù)鏈路的工作過(guò)程。主站發(fā)出命令從站：接受命令，發(fā)出響應(yīng)，配合主站工作非平衡配置中的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)-點(diǎn)方式多點(diǎn)方式4.5.2數(shù)據(jù)鏈路的配置和數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)鏈路的配置HDLC適用的鏈路配置非平衡型適合把智能和半智能的終端連接到計(jì)算機(jī)。點(diǎn)—

點(diǎn)式多點(diǎn)式主站次站主站次站次站次站...HDLC適用的鏈路配置非平衡型主站次站主站次站次站次站...非平衡配置方式正常響應(yīng)模式（normalresponsemode，NRM）主站可以隨時(shí)向從站傳輸數(shù)據(jù)幀；從站只有在主站向它發(fā)送命令幀進(jìn)行探詢(xún)（poll），從站響應(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(shí)相互傳輸數(shù)據(jù)幀；從站可以不需要等待主站發(fā)出探詢(xún)就可以發(fā)送數(shù)據(jù)；主站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的初始化、鏈路的建立、釋放與差錯(cuò)恢復(fù)等功能。非平衡配置方式正常響應(yīng)模式（normalresponse數(shù)據(jù)鏈路的非平衡配置方式數(shù)據(jù)鏈路的非平衡配置方式平衡配置方式鏈路兩端的兩個(gè)站都是復(fù)合站（combinedstation）；復(fù)合站同時(shí)具有主站與從站的功能；每個(gè)復(fù)合站都可以發(fā)出命令與響應(yīng)；平衡配置結(jié)構(gòu)中只有異步平衡模式（asynchronousbalancedmode，ABM）；異步平衡模式的每個(gè)復(fù)合站都可以平等地發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，而不需要得到對(duì)方復(fù)合站的許可。組合站組合站適合于計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的連接平衡配置方式鏈路兩端的兩個(gè)站都是復(fù)合站（combined數(shù)據(jù)鏈路的平衡配置方式數(shù)據(jù)鏈路的平衡配置方式4.4.3HDLC的幀結(jié)構(gòu)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8bit。在接收端只要找到標(biāo)志字段就可確定一個(gè)幀的位置。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4.4.3HDLC的幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志字段F(Flag)Frame(HDLC)FLAG:Bitpattern01111110幀同步Topreventtheflagfromoccurringinsidethepacket,thesenderandthereceivermodifythebitstreamasfollows.一幀內(nèi)兩個(gè)F之間的字段不能出現(xiàn)類(lèi)似標(biāo)志序列的比特組合Thesenderinsertsa0bitanytimefiveconsecutive1bitaretransmitted.檢查兩個(gè)F之間各字段，若有5個(gè)連“1”就在第5個(gè)“1”之后插入一個(gè)“0”Thereceiverdiscardseveryarriving0bitthatfiveconsecutive1bits.Frame(HDLC)FLAG:Bitpattern0零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01001111110001010會(huì)被誤認(rèn)為是F字段發(fā)送端在5個(gè)連1之后填入0比特再發(fā)送出去填入0比特010011111010001010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010011111010001010零比特的填充與刪除數(shù)據(jù)中某一段比特組合恰好0100零比特插入/刪除工作過(guò)程零比特插入/刪除工作過(guò)程透明傳輸采用零比特填充法就可傳送任意組合的比特流，或者說(shuō)，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的透明傳輸。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F可以兼作后一幀的起始標(biāo)志字段。當(dāng)暫時(shí)沒(méi)有信息傳送時(shí)，可以連續(xù)發(fā)送標(biāo)志字段，使收端可以一直和發(fā)端保持同步。透明傳輸采用零比特填充法就可傳送任意組合的比特流，或者說(shuō)，其他字段地址字段A是8bit。幀檢驗(yàn)序列FCS字段共16bit。所檢驗(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)比特為止?？刂谱侄蜟共8bit，是最復(fù)雜的字段。HDLC的許多重要功能都靠控制字段來(lái)實(shí)現(xiàn)。其他字段地址字段A是8bit。幀類(lèi)型及控制字段的意義幀類(lèi)型及控制字段的意義ThreetypesofframesInformationtransfer(I):信息幀N(S)表示當(dāng)前發(fā)送數(shù)據(jù)幀的順序號(hào)N(R)表示該站所期望接收幀的順序號(hào)。有捎帶確認(rèn)作用，它表示該站已正確接收序號(hào)為[N(R)-1]幀及以前各幀，下一次應(yīng)接收幀序號(hào)為[N(R)]值的幀全雙工通信，通信的每一方都各有一個(gè)N(S)和N(R)0N(S)P/FN(R)1313Control:P/F:探詢(xún)/終止位ThreetypesofframesInformatiP/Fbit輪詢(xún)/結(jié)束位P/F字段是具有雙重功能的單個(gè)比特位。僅當(dāng)該位被設(shè)置（比特值為1）時(shí)才有意義，并意味著輪詢(xún)或結(jié)束。當(dāng)幀是從主站點(diǎn)發(fā)送到從站點(diǎn)時(shí)（當(dāng)?shù)刂纷侄魏薪邮辗降刂窌r(shí)），它意味著輪詢(xún)。當(dāng)幀是從從站點(diǎn)發(fā)送到主站點(diǎn)時(shí)（當(dāng)?shù)刂纷侄魏邪l(fā)送方地址時(shí)），它意味著結(jié)束。A(sender)I,P=1B(receiver)S,F=1A(sender)S,RR,P=1B(receiver)S,F=1P/Fbit輪詢(xún)/結(jié)束位P/F字段是具有雙重功能監(jiān)控幀Supervisory(S)frames:監(jiān)控幀，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)鏈路的監(jiān)控。該幀內(nèi)沒(méi)有信息字段。S幀類(lèi)型由S（2bit）表示，分為四種：RR、RNR、REJ、SREJRR(readytoreceive):主站或從站已準(zhǔn)備好接收I幀，并確認(rèn)前面收到的至N（R）-1為止的所有I幀。RNR(notreadytoreceive)：忙狀態(tài)，不能接收后續(xù)的I幀，而對(duì)N（R）-1及以前的I幀予以確認(rèn)。REJ(rejects)：請(qǐng)求重發(fā)編號(hào)為N（R）開(kāi)始的I幀，而對(duì)N（R）-1及以前的I幀予以確認(rèn)。SREJ(selectivereject)：用于選擇重發(fā)策略。請(qǐng)求重發(fā)編號(hào)為N（R）的單個(gè)I幀，而對(duì)N（R）-1及以前的I幀予以確認(rèn)。10SP/FN(R)2213Control:91監(jiān)控幀Supervisory(S)frames:監(jiān)控幀，實(shí)Uframe（無(wú)編號(hào)幀）Areusedtoconnectanddisconnect.用來(lái)提供鏈路的建立和拆除等多種附加的數(shù)據(jù)鏈路控制功能，不包含任何確認(rèn)信息，由于幀中無(wú)順序號(hào)，故稱(chēng)為無(wú)編號(hào)幀A和B（5bits）定義了32種附加控制功能。11

AP/FB2213-BitsUframeUframe（無(wú)編號(hào)幀）Areusedtoconne幀類(lèi)型I幀：

N（S）—發(fā)送幀的順序號(hào)N（R）

—

接收幀的順序號(hào)P/F=Poll/Final，P=1詢(xún)問(wèn)，F(xiàn)=1響應(yīng)

P與F成對(duì)出現(xiàn)S幀：監(jiān)控功能位S=00，RR（receiveready）S=01，RNR（receivenotready）S=10，RJE（reject）S=11，SREJ（selectreject）U幀：用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能幀類(lèi)型I幀：N（S）—發(fā)送幀的順序號(hào)HDLC的功能組合三種站，兩種構(gòu)型，三種操作模式，以及規(guī)程元素中定義的各種幀的各種組合產(chǎn)生多種鏈路層協(xié)議。CCITT則將HDLC再修改后稱(chēng)為鏈路接入規(guī)程LAP(LinkAccessProcedure)。不久，HDLC的新版本又把LAP修改為L(zhǎng)APB，“B”表示平衡型(Balanced)，所以LAPB叫做鏈路接入規(guī)程(平衡型)。

HDLC的功能組合4.5點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP（自學(xué)）

4.5.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議的特點(diǎn)現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用PPP協(xié)議。4.5點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP（自學(xué)）

4.5.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議用戶到ISP的鏈路使用PPP協(xié)議用戶至因特網(wǎng)已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)到一批IP地址ISP接入網(wǎng)PPP協(xié)議用戶到ISP的鏈路使用PPP協(xié)議用至因特網(wǎng)已向因特1.PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求簡(jiǎn)單封裝成幀透明性多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議多種類(lèi)型鏈路差錯(cuò)檢測(cè)最大傳送單元1.PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求簡(jiǎn)單2.PPP協(xié)議不需要的功能糾錯(cuò)流量控制序號(hào)多點(diǎn)線路半雙工或單工鏈路2.PPP協(xié)議不需要的功能糾錯(cuò)3.PPP協(xié)議的組成1992年制訂了PPP協(xié)議。經(jīng)過(guò)1993年和1994年的修訂，現(xiàn)在的PPP協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)[RFC1661]。PPP協(xié)議有三個(gè)組成部分一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)。

3.PPP協(xié)議的組成1992年制訂了PPP協(xié)議4.5.2PPP協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段

F

=0x7E（符號(hào)“0x”表示后面的字符是用十六進(jìn)制表示。十六進(jìn)制的

7E

的二進(jìn)制表示是01111110）。地址字段

A

只置為0xFF。地址字段實(shí)際上并不起作用?？刂谱侄?/p>

C

通常置為0x03。PPP是面向字節(jié)的，所有的PPP幀的長(zhǎng)度都是整數(shù)字節(jié)。4.5.2PPP協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段F=0x7PPP協(xié)議的幀格式PPP有一個(gè)2個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時(shí)，PPP幀的信息字段就是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)。若為0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。

IP數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過(guò)1500字節(jié)PPP幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信息部分首部尾部PPP協(xié)議的幀格式PPP有一個(gè)2個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。I在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,采用循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼,生成多項(xiàng)式為P(x)=x3+x+1,發(fā)送方要發(fā)送的信息為1101,求出實(shí)際發(fā)送的碼元.在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,采用循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼,生成多項(xiàng)式為P(x)=本章小結(jié)數(shù)據(jù)通信技術(shù)是依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)功能單元間傳遞數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與終端以及終端間通信。數(shù)據(jù)通信按信號(hào)傳送方向與時(shí)間的關(guān)系可分為3種：?jiǎn)喂?、半雙工與全雙工通信。常用的傳輸介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜、光纖電纜，以及無(wú)線與衛(wèi)星通信信道。為了便于信息在通信傳輸介質(zhì)上進(jìn)行傳輸，必須對(duì)信息進(jìn)行調(diào)制或編碼，常用的調(diào)制與編碼方法有4種。21本章小結(jié)數(shù)據(jù)通信技術(shù)是依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)功本章小結(jié)在實(shí)際通信系統(tǒng)中，由于信道中存在干擾噪音，所以在信息傳輸過(guò)程中往往由于受到干擾的影響而出錯(cuò)。誤碼率指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。循環(huán)冗余編碼CRC是目前應(yīng)用最廣、檢錯(cuò)能力較強(qiáng)的一種檢錯(cuò)碼編碼方法。4多路復(fù)用一般可以有以下3種基本形式：頻分多路復(fù)用FDM、波分多路復(fù)用WDM與時(shí)分多路復(fù)用TDM。數(shù)據(jù)交換方式有電路交換、報(bào)文交換、分組交換等。3本章小結(jié)在實(shí)際通信系統(tǒng)中，由于信道中存在干擾噪音，所以在信息105第4章數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念差錯(cuò)控制方法數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層控制規(guī)程 1第4章數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類(lèi)型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道。這種信道使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。廣播信道。這種信道使用一對(duì)多的廣播通信方式，因此過(guò)程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此必須使用專(zhuān)用的共享信道協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類(lèi)型：

4.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念

4.1.1數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)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(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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從層次上來(lái)看數(shù)據(jù)的流動(dòng)

4.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念

4.1.1數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型(續(xù)）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(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)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(dòng)數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型(續(xù)）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)H1主機(jī)H2IP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)4.1.2鏈路和數(shù)據(jù)鏈路

鏈路(link)是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒(méi)有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路?，F(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來(lái)實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。

4.1.2鏈路和數(shù)據(jù)鏈路鏈路(link)是一條無(wú)源的點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫(huà)出一個(gè)數(shù)字管道，而在這條數(shù)字管道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是幀。采用復(fù)用技術(shù)，一條物理鏈路可以構(gòu)成多條數(shù)據(jù)鏈路早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語(yǔ)。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)幀幀數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道常常在兩個(gè)對(duì)等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫(huà)出一4.2三個(gè)基本問(wèn)題(1)幀定界(2)透明傳輸(3)差錯(cuò)控制4.2三個(gè)基本問(wèn)題(1)幀定界4.2.1幀定界幀定界(framing)就是確定幀的界限。幀結(jié)束幀首部IP數(shù)據(jù)報(bào)幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長(zhǎng)從這里開(kāi)始發(fā)送幀開(kāi)始4.2.1幀定界幀定界(framing)就是確定幀的界限用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例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用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀4.2.2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4.2.2透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)解決透明傳輸問(wèn)題發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(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”(其十六進(jìn)制編碼是1B)。字節(jié)填充(bytestuffing)或字符填充(characterstuffing)——接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除插入的轉(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)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOSOHSOHESCSOHEOTESCESCzESCyESCzESCx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)填充發(fā)送在前幀開(kāi)始符幀結(jié)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯?wèn)題SOHSOHESCSOHEOTESCESCzESCyESCz4.2.3

差錯(cuò)控制1、差錯(cuò)的產(chǎn)生

在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，由于信號(hào)的衰減、噪音的干擾，通信線路上的數(shù)據(jù)信號(hào)與干擾信號(hào)疊加在一起，會(huì)造成接收端接收到發(fā)生差錯(cuò)的數(shù)據(jù)。我們把通過(guò)通信信道后接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象稱(chēng)為傳輸差錯(cuò)，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為差錯(cuò)。(b)實(shí)際環(huán)境(a)理想狀態(tài)01011010010信源信宿0101101001001011010010信源信宿噪音干擾01010010110出錯(cuò)隨機(jī)性錯(cuò)誤前后出錯(cuò)位沒(méi)有一定的關(guān)系突發(fā)性錯(cuò)誤前后出錯(cuò)位有一定的相關(guān)性4.2.3差錯(cuò)控制1、差錯(cuò)的產(chǎn)生(b)實(shí)際環(huán)境(a)2.差錯(cuò)控制的方式

反饋糾錯(cuò)前向糾錯(cuò)混合糾錯(cuò)

反饋檢驗(yàn)2.差錯(cuò)控制的方式反饋糾錯(cuò)圖反饋重發(fā)糾錯(cuò)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制2.差錯(cuò)控制的方式

1、反饋重發(fā)檢錯(cuò)方法

反饋重發(fā)檢錯(cuò)方法又稱(chēng)自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）方法,它是由發(fā)送端發(fā)出能夠檢測(cè)錯(cuò)誤的編碼，接收端依據(jù)檢錯(cuò)碼的編碼規(guī)則進(jìn)行判斷。檢測(cè)出差錯(cuò)后通過(guò)反饋信道告訴發(fā)送端重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到無(wú)差錯(cuò)為止。信源校驗(yàn)碼編輯器發(fā)送裝置存儲(chǔ)器反饋信號(hào)控制器接收裝置信宿傳輸信道發(fā)送端接收端反饋信號(hào)控制器校驗(yàn)碼編輯器圖反饋重發(fā)糾錯(cuò)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制2.差錯(cuò)控制的方式1、反饋重

2、前向糾錯(cuò)前向糾錯(cuò)方法(FEC)是由發(fā)送數(shù)據(jù)端發(fā)出能糾錯(cuò)的編碼，接收端收到這些編碼后便進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出差錯(cuò)后自動(dòng)糾正差錯(cuò)。圖FEC方法原理圖信源糾錯(cuò)碼編碼器發(fā)送器接收器糾錯(cuò)碼編碼器信宿噪音源前向信道優(yōu)點(diǎn)：不需要反饋信道，也不存在由于反復(fù)重發(fā)而延誤時(shí)間，實(shí)時(shí)性好。缺點(diǎn)：附加的監(jiān)督碼較多，傳輸效率低，糾錯(cuò)設(shè)備比檢錯(cuò)設(shè)備復(fù)雜。2.差錯(cuò)控制的方式2、前向糾錯(cuò)圖FEC方法原理圖信糾錯(cuò)碼發(fā)接糾錯(cuò)碼信噪音2.差錯(cuò)控制的方式3、混合糾錯(cuò)它是反饋糾錯(cuò)和前向糾錯(cuò)兩種方式的結(jié)合。發(fā)送端的碼字不僅有檢錯(cuò)能力，而且還具有一定的糾錯(cuò)能力。接收端收到碼字后，譯碼器首先檢驗(yàn)錯(cuò)誤情況，如果在碼的糾錯(cuò)能力以?xún)?nèi)，則自動(dòng)糾錯(cuò)；如果超過(guò)了碼的糾錯(cuò)能力，接收端通過(guò)反饋信道命令發(fā)送端重發(fā)來(lái)糾正錯(cuò)誤。

在數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，幾乎都采用ARQ差錯(cuò)控制技術(shù)。在采用無(wú)線電信道的通信系統(tǒng)中，由于信道誤碼率較高，大多采用HEC方式的差錯(cuò)控制技術(shù)。2.差錯(cuò)控制的方式3、混合糾錯(cuò)差錯(cuò)控制的基本方式反饋校驗(yàn)方式又稱(chēng)回程校驗(yàn)。接收端把收到的數(shù)據(jù)序列原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)送端，發(fā)端將原發(fā)送的數(shù)據(jù)序列與返送回的數(shù)據(jù)序列比較。如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則發(fā)送端進(jìn)行重發(fā)，直到發(fā)端沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤為止。

優(yōu)點(diǎn)：不需要糾錯(cuò)、檢錯(cuò)的編解碼器，設(shè)備簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：需要有雙向信道，實(shí)時(shí)性差，且每一信碼都相當(dāng)于至少傳送了兩次，所以傳輸效率低。4.反饋檢驗(yàn)差錯(cuò)控制的基本方式反饋校驗(yàn)方式又稱(chēng)回程校驗(yàn)。4.反饋檢驗(yàn)124204.2.4差錯(cuò)控制編碼原理：編碼：在向信道發(fā)送數(shù)據(jù)前，先按照某種關(guān)系將信息位加上一定的冗余位（r位），構(gòu)成一個(gè)碼字再發(fā)送。校驗(yàn)：接收端收到碼字后查看信息位和冗余位，并檢查它們之間的關(guān)系，以發(fā)現(xiàn)傳輸過(guò)程是否有差錯(cuò)發(fā)生。檢錯(cuò)碼：能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼。糾錯(cuò)碼：不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，且能自動(dòng)糾錯(cuò)。編碼效率R：碼字中信息位(k位）所占的比例。

R=k/n=k/(k+r)是衡量編碼性能好壞的一個(gè)重要參數(shù)編碼效率越高，則信道中用來(lái)傳送信息碼元的有效利用率越高。4.2.4差錯(cuò)控制編碼原理：4.2.4檢錯(cuò)碼與糾錯(cuò)碼

糾錯(cuò)碼：

每個(gè)傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息；接收端能發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)。檢錯(cuò)碼:

分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的冗余信息；接收端能發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)，但不能確定哪一比特是錯(cuò)的，并且自己不能糾正傳輸差錯(cuò)。4.2.4檢錯(cuò)碼與糾錯(cuò)碼糾錯(cuò)碼：常用的檢錯(cuò)碼奇偶校驗(yàn)碼垂直奇（偶）校驗(yàn)水平奇（偶）校驗(yàn)水平垂直奇（偶）校驗(yàn)（方陣碼）循環(huán)冗余編碼CRC

目前應(yīng)用最廣的檢錯(cuò)碼編碼方法之一常用的檢錯(cuò)碼奇偶校驗(yàn)碼

循環(huán)冗余碼一般說(shuō)來(lái)，糾錯(cuò)碼的編碼效率總不及檢錯(cuò)碼的編碼效率，因而在通信中用得較多的還是檢錯(cuò)碼和ARQ方式。奇偶校驗(yàn)碼作為一種檢錯(cuò)碼雖然簡(jiǎn)單，但是漏檢率太高。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信中，用得最廣泛的檢錯(cuò)碼是一種漏檢率低也便于實(shí)現(xiàn)的循環(huán)冗余碼CRC(CyclicRedundancyCode)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理

循環(huán)冗余碼循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理循環(huán)冗余碼

CRC碼又稱(chēng)為多項(xiàng)式碼。任何一個(gè)由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼都可由一個(gè)只含有0和1兩個(gè)系數(shù)的多項(xiàng)式建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。110001，表示成多項(xiàng)式x5+x4+1循環(huán)冗余碼循環(huán)冗余碼(CRC)循環(huán)冗余碼（CRC碼，多項(xiàng)式編碼）110001，表示成多項(xiàng)式x5+x4+1生成多項(xiàng)式P(x)發(fā)方、收方事前商定；n次(n+1位)生成多項(xiàng)式的高位和低位必須為1生成多項(xiàng)式必須比傳輸信息對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式短模2運(yùn)算：加法不進(jìn)位，減法不去位，除法中的減法仍然采用模2運(yùn)算循環(huán)冗余碼(CRC)循環(huán)冗余碼（CRC碼，多項(xiàng)式編碼）循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理

在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC的檢錯(cuò)技術(shù)。假設(shè)待傳送的數(shù)據(jù)M=1010001101（共kbit）。我們?cè)贛的后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)用的nbit冗余碼一起發(fā)送。循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗冗余碼的計(jì)算用二進(jìn)制的模

2

運(yùn)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)算，這相當(dāng)于在M后面添加n個(gè)0。得到的(k+n)bit的數(shù)除以事先選定好的長(zhǎng)度為(n+1)bit的數(shù)P，得出商是Q而余數(shù)是R，余數(shù)R比除數(shù)P至少要少1個(gè)比特。冗余碼的計(jì)算用二進(jìn)制的模2運(yùn)算進(jìn)行2n乘M的運(yùn)冗余碼的計(jì)算舉例設(shè)

n=5,P=110101，模2運(yùn)算的結(jié)果是：商Q=1101010110，余數(shù)R=01110。將余數(shù)R作為冗余碼添加在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送出去，即發(fā)送的數(shù)據(jù)是101000110101110，或2nM+R。冗余碼的計(jì)算舉例設(shè)n=5,P=110101，模

1101010110

←

Q

商除數(shù)

P→

110101101000110100000

←

2nM被除數(shù)

110101

111011

110101

111010

110101

111110

110101

101100

110101

110010

110101

01110

←

R

余數(shù)循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理說(shuō)明1101

舉例：發(fā)送方接收方舉例：發(fā)送方接收方CRC碼基本思想校驗(yàn)和（checksum）加在幀尾，使帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式能被P(x)除盡；收方接收時(shí)，用P(x)去除它，若有余數(shù)，則檢測(cè)傳輸出錯(cuò)。是否得出的余數(shù)為0，就一定沒(méi)有差錯(cuò)？CRC碼基本思想幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱(chēng)為幀檢驗(yàn)序列FCS(FrameCheckSequence)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不等同。CRC是一種常用的檢錯(cuò)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(lái)獲得FCS的唯一方法。

幀檢驗(yàn)序列FCS在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱(chēng)為幀檢驗(yàn)序列接收端對(duì)收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(yàn)若得出的余數(shù)R=0，則判定這個(gè)幀沒(méi)有差錯(cuò)，就接受(accept)。若余數(shù)R

0，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就丟棄。