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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(huà)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)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(huà)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)理解:數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中差錯(cuò)產(chǎn)生的原因與性質(zhì)掌握:誤碼率的定義與差錯(cuò)控制方法掌握:數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念了解:面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例—BSC掌握:面向比特型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例—HDLC掌握:Internet中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議ppp數(shù)據(jù)鏈路層學(xué)習(xí)目的數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層基本概念成幀差錯(cuò)控制流量控制數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例數(shù)據(jù)鏈路:數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)體的連接叫數(shù)據(jù)鏈路。多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用一條物理連接。幀:數(shù)據(jù)鏈路層的分組鏈路層工作的前提:物理層必須導(dǎo)通數(shù)據(jù)鏈路層基本概念為什么要設(shè)置數(shù)據(jù)鏈路層在原始物理傳輸線(xiàn)路上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)是有差錯(cuò)的;設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的:將有差錯(cuò)的物理線(xiàn)路改進(jìn)成無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路;方法—差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)控制流量控制作用:改善數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量,向網(wǎng)絡(luò)層提供高質(zhì)量的服務(wù)。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議—為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能而制定的規(guī)程或協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層基本概念功能建立、維護(hù)、拆除數(shù)據(jù)鏈路組幀、同步差錯(cuò)控制流量控制透明傳輸尋址(多點(diǎn)鏈路)總之解決相鄰兩點(diǎn)的傳輸問(wèn)題數(shù)據(jù)鏈路層基本概念“l(fā)ink”DL協(xié)議的一般特性面向字符的協(xié)議特性:用控制字符實(shí)現(xiàn)控制,報(bào)文里出現(xiàn)與控制字符相同的字符加轉(zhuǎn)義字符DLE。面向字符的協(xié)議有:BSC(IBMBinarySynchronousCommunication)二進(jìn)制同步通信規(guī)程、SLIP(SerialLineInternetProtocol)串行線(xiàn)路接口協(xié)議。面向比特協(xié)議特性:采用統(tǒng)一幀格式,用特殊二進(jìn)制串做幀開(kāi)始和結(jié)束的標(biāo)志。面向比特的協(xié)議有:HDLC(HighLevelDataLinkControl)高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議、PPP(Peer-PeerProtocol)端對(duì)端協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層基本概念其他特性:
通信方式:全雙工、半雙工
發(fā)送方式:停等方式、連續(xù)方式
同步方式:同步NOR正常響應(yīng)主次站應(yīng)答工作異步異步平衡方式ABM非正常響應(yīng)各自自主發(fā)送異步響應(yīng)方式ARM主次可互換的應(yīng)答方式
傳輸代碼:比特、ASCII、EBCD
差錯(cuò)控制:BCC面向字符CRC面向比特
傳輸協(xié)議:ARQ、連續(xù)ARQ、選擇ARQ
速率、幀長(zhǎng)數(shù)據(jù)鏈路層基本概念數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)面向連接確認(rèn)服務(wù)(acknowledgedconnection-orientedservice)無(wú)連接確認(rèn)服務(wù)(acknowladgedconnectionlessservice)
無(wú)連接不確認(rèn)服務(wù)(unacknowledgedconnectionlessservice)
數(shù)據(jù)鏈路層基本概念實(shí)際數(shù)據(jù)路徑與虛擬數(shù)據(jù)路徑數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層基本概念成幀差錯(cuò)控制流量控制數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例(1)字符記數(shù)法
在幀頭部使用一個(gè)字段表示幀內(nèi)字符數(shù)。目標(biāo)機(jī)接收到該幀時(shí),根據(jù)字段提供的字節(jié)數(shù),可以知道幀的結(jié)束位置。問(wèn)題:計(jì)數(shù)字段出錯(cuò),收方無(wú)法判斷幀結(jié)束位置。失去同步。目標(biāo)機(jī)無(wú)法知道下一幀位置。即使知道出錯(cuò)也無(wú)法說(shuō)明重新發(fā)送應(yīng)該跳回多少字符。很少使用或與其它方法合用。成幀成幀(2)帶填充字符首尾界符法
每一幀開(kāi)始用幀開(kāi)始字符STX標(biāo)記,幀尾部用幀結(jié)束字符ETX標(biāo)記。透明傳輸:數(shù)據(jù)傳輸中,如果幀的首尾定界符出現(xiàn)在信息位,采用在信息位的定界符前面填充一個(gè)轉(zhuǎn)義字符DLE來(lái)區(qū)分。接收:?jiǎn)为?dú)的控制字符是標(biāo)記,和DLE成對(duì)出現(xiàn)的控制字符是數(shù)據(jù)本身。成幀發(fā)送前:發(fā)送序列:成幀問(wèn)題:依賴(lài)8位字符,特別是ASCII碼STX:StartofTextETX:EndofTextDLE:DataLinkEscape(3)帶填充位的首尾標(biāo)志法使用特殊位模式“01111110”作為幀的開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志。透明傳輸:信息位中出現(xiàn)和開(kāi)始標(biāo)志相同的串,在5個(gè)連續(xù)的“1”后自動(dòng)插入一個(gè)“0”。接收:自動(dòng)刪除5個(gè)連續(xù)“1”后的“0”。成幀發(fā)送前:發(fā)送碼:成幀(4)物理層編碼違例法在物理層編碼中有冗余的網(wǎng)絡(luò)。如曼碼的1:高-低0:低-高,則用高-高或低-低電平表示幀邊界。很多數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議使用字符記數(shù)和其它方法結(jié)合來(lái)提高可靠性。幀到達(dá)時(shí),用記數(shù)字段確定幀尾,只有當(dāng)幀結(jié)束標(biāo)志出現(xiàn)在幀尾并且檢驗(yàn)和正確的時(shí)候,才接受幀。否則繼續(xù)掃描到下一個(gè)定界符。成幀數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層基本概念成幀差錯(cuò)控制流量控制數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例差錯(cuò)控制(1)差錯(cuò)產(chǎn)生的原因和差錯(cuò)類(lèi)型傳輸差錯(cuò)—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)象差錯(cuò)控制—檢查是否出現(xiàn)差錯(cuò)以及如何糾正差錯(cuò)差錯(cuò)原因—
噪聲、畸變、串音回聲、衰減、PCM失去同步
差錯(cuò)分類(lèi)—
突發(fā)錯(cuò)(連續(xù)錯(cuò))、隨機(jī)錯(cuò)(單個(gè)錯(cuò))噪聲分為兩類(lèi):熱噪聲和沖擊噪聲由熱噪聲引起的差錯(cuò)是隨機(jī)差錯(cuò),或隨機(jī)錯(cuò);沖擊噪聲引起的差錯(cuò)是突發(fā)差錯(cuò),或突發(fā)錯(cuò);引起突發(fā)差錯(cuò)的位長(zhǎng)稱(chēng)為突發(fā)長(zhǎng)度在通信過(guò)程中產(chǎn)生的傳輸差錯(cuò),是由隨機(jī)差錯(cuò)與突發(fā)差錯(cuò)共同構(gòu)成的。差錯(cuò)控制差錯(cuò)產(chǎn)生的原因和差錯(cuò)類(lèi)型差錯(cuò)分類(lèi)—
突發(fā)錯(cuò)(連續(xù)錯(cuò))、隨機(jī)錯(cuò)(單個(gè)錯(cuò))誤碼率—
二進(jìn)制比特在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率比較:有利面,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)成塊傳送,設(shè)塊大小1000位,差錯(cuò)率0.001,如果是單個(gè)錯(cuò),每個(gè)塊都會(huì)有誤碼,如果是100位集中的誤碼串,每100塊平均只有一個(gè)或兩個(gè)塊受到影響。不利面,突發(fā)錯(cuò)更難檢測(cè)和糾正傳輸差錯(cuò)
產(chǎn)生過(guò)程差錯(cuò)控制(2)糾錯(cuò)和檢錯(cuò)的概念糾錯(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)。
差錯(cuò)控制常用的檢錯(cuò)碼奇偶校驗(yàn)碼垂直奇(偶)校驗(yàn)水平奇(偶)校驗(yàn)水平水平垂直奇(偶)校驗(yàn)(方陣碼BCC)循環(huán)冗余編碼CRC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn):CRC-12=x12+x11+x8+x2+x+1CRC-16=x16+x15+x2+1CRC-CCITT=x16+x12+x5+1CRC-32=x32+x26+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x5+x2+x+1
目前應(yīng)用最廣的檢錯(cuò)碼編碼方法之一循環(huán)冗余編碼工作原理循環(huán)冗余編碼工作原理循環(huán)冗余編碼工作原理用收到的數(shù)據(jù)(帶校驗(yàn)碼)除以同一個(gè)生成多項(xiàng)式,整除則無(wú)差錯(cuò)(余數(shù)為0)
舉例:
發(fā)送傳輸接收CRC校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)能力CRC校驗(yàn)碼能檢查出全部單個(gè)錯(cuò);CRC校驗(yàn)碼能檢查出全部離散的二位錯(cuò);CRC校驗(yàn)碼能檢查出全部奇數(shù)個(gè)錯(cuò);CRC校驗(yàn)碼能檢查出全部長(zhǎng)度小于或等于K位的突發(fā)錯(cuò);CRC校驗(yàn)碼能以[1-(1/2)K-1]的概率檢查出長(zhǎng)度為(K+1)位的突發(fā)錯(cuò);如果K=16,則該CRC校驗(yàn)碼能全部檢查出小于或等于16位的所有的突發(fā)差錯(cuò),并能以99.997%的概率檢查出長(zhǎng)度為17位的突發(fā)錯(cuò),漏檢概率為0.003%;
差錯(cuò)控制CRC內(nèi)容組成原理課上有詳細(xì)的介紹,要求掌握以下重點(diǎn):二進(jìn)制串的多項(xiàng)式表示模2運(yùn)算方法生成多項(xiàng)式概念發(fā)送和接收方的運(yùn)算差錯(cuò)控制(3)差錯(cuò)控制方法
①反饋收方向數(shù)據(jù)發(fā)送方提供有關(guān)收方情況的反饋信息。典型方法:收方發(fā)回確認(rèn)幀表示某幀正確到達(dá)收方發(fā)回否認(rèn)幀表示發(fā)生了錯(cuò)誤。相應(yīng)幀必須重發(fā)。差錯(cuò)控制(3)差錯(cuò)控制方法
②計(jì)時(shí)器方法
發(fā)方發(fā)出一幀后,開(kāi)始計(jì)時(shí),超時(shí)重發(fā)。數(shù)據(jù)幀丟失,收方?jīng)]有收到數(shù)據(jù),當(dāng)然不會(huì)采取任何動(dòng)作,只有發(fā)送方控制重發(fā)。超時(shí)的定時(shí),至少2倍于傳播時(shí)延(保證應(yīng)答信息能夠返回)③幀編號(hào)確認(rèn)幀丟失,發(fā)方超時(shí)重發(fā),收方收到重復(fù)幀,需要區(qū)別是否是重復(fù)幀。差錯(cuò)控制數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層基本概念成幀差錯(cuò)控制流量控制數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例
流量控制是保證發(fā)送實(shí)體不會(huì)因過(guò)量的數(shù)據(jù)而把接收實(shí)體沖垮的技術(shù)。解決發(fā)送方發(fā)送能力比接收方接收能力大的問(wèn)題,需要流量控制機(jī)制來(lái)限制發(fā)方所發(fā)出的數(shù)據(jù)流量不要超過(guò)接收方的處理速度。需要反饋機(jī)制,使發(fā)方能夠知道接收方是否能接收到?;镜牟呗允怯山邮辗娇刂瓢l(fā)送速度。流量控制(1)停等協(xié)議ARQ(AutomaticRequestRepeat)
前提a.物理信道不可靠b.收端能力不足處理:數(shù)據(jù)幀內(nèi)加校驗(yàn)碼,供收方判斷是否正確接收一幀。收方根據(jù)接收是否錯(cuò)發(fā)送確認(rèn)幀ACK和否認(rèn)幀NAK(NegativeAcknowledgement)。收到重復(fù)幀要發(fā)確認(rèn)幀特點(diǎn):接收緩沖區(qū)一個(gè)幀大小,發(fā)送緩沖區(qū)一個(gè)幀大小,每發(fā)送一幀設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器,幀編號(hào)使用1個(gè)比特。幀中包含發(fā)送序號(hào)N(S)。半雙工方式。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議停止等待協(xié)議
(a)無(wú)差錯(cuò)情況A發(fā)送M1確認(rèn)M1B發(fā)送M2發(fā)送M3確認(rèn)M2確認(rèn)M3A發(fā)送M1B超時(shí)重傳M1發(fā)送M2確認(rèn)M1丟棄有差錯(cuò)的報(bào)文(b)數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)、丟失超時(shí)重傳ttttA發(fā)送M1B超時(shí)重傳M1發(fā)送M2丟棄重復(fù)的M1重傳確認(rèn)M1(a)確認(rèn)丟失確認(rèn)M1A發(fā)送M1B超時(shí)重傳M1發(fā)送M2丟棄重復(fù)的M1重傳確認(rèn)M1(b)確認(rèn)遲到確認(rèn)M1收下遲到的確認(rèn)但什么也不做tttt停止等待協(xié)議
請(qǐng)注意在發(fā)送完一個(gè)分組后,必須暫時(shí)保留已發(fā)送的分組的副本。分組和確認(rèn)分組都必須進(jìn)行編號(hào)。超時(shí)計(jì)時(shí)器的重傳時(shí)間應(yīng)當(dāng)比數(shù)據(jù)在分組傳輸?shù)钠骄禃r(shí)間更長(zhǎng)一些。重復(fù)幀要發(fā)確認(rèn)停止等待協(xié)議
可靠通信的實(shí)現(xiàn)使用上述的確認(rèn)和重傳機(jī)制,我們就可以在不可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)可靠的通信。這種可靠傳輸協(xié)議常稱(chēng)為自動(dòng)重傳請(qǐng)求ARQ(AutomaticRepeatreQuest)。ARQ表明重傳的請(qǐng)求是自動(dòng)進(jìn)行的。接收方不需要請(qǐng)求發(fā)送方重傳某個(gè)出錯(cuò)的分組。停止等待協(xié)議
信道利用率停止等待協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,但缺點(diǎn)是信道利用率太低。TDRTTATD+RTT+TAB分組確認(rèn)tt分組確認(rèn)停止等待協(xié)議
信道的利用率U
停止等待協(xié)議
(2)連續(xù)ARQ協(xié)議(后退ARQ協(xié)議、拉回)停等ARQ協(xié)議信道利用率低,雙工信道也只能用半雙工方式通信,發(fā)送方發(fā)送一幀后總要停下來(lái)等待確認(rèn)幀。第一種改進(jìn)考慮增加發(fā)送方的發(fā)送緩存,連續(xù)發(fā)送多幀??刂铺攸c(diǎn):發(fā)方發(fā)完一幀后不停止,連續(xù)發(fā)送后續(xù)幀收方按順序接收數(shù)據(jù)幀,對(duì)每一幀發(fā)確認(rèn)幀或否認(rèn)幀數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)或超時(shí),發(fā)方從出錯(cuò)幀開(kāi)始重發(fā),收方收到重復(fù)幀,丟棄,發(fā)確認(rèn)幀收方收到失序幀,丟棄,引起發(fā)方超時(shí)重發(fā)分析:連續(xù)發(fā)送,效率提高;出錯(cuò)重傳,降低效率;發(fā)送端增加緩存開(kāi)銷(xiāo);適用質(zhì)量好的信道。質(zhì)量差的信道不一定優(yōu)于ARQ協(xié)議。適用衛(wèi)星通信(傳播時(shí)延很大,等待時(shí)間很長(zhǎng))。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(3)選擇ARQ協(xié)議連續(xù)ARQ收方失序,會(huì)丟棄很多正確的幀,發(fā)送方卻把它們反復(fù)地重新傳送。第二種改進(jìn)再考慮增加接收方的接收緩存,暫存失序但正確的數(shù)據(jù)幀,只重傳出錯(cuò)或超時(shí)的數(shù)據(jù)幀。等所缺的幀收到后再上交??刂铺攸c(diǎn):連續(xù)發(fā)送,出錯(cuò)或超時(shí)只重傳相關(guān)幀。收方丟棄重復(fù)幀,發(fā)確認(rèn);緩存失序幀。分析:效率高,協(xié)議復(fù)雜,空間開(kāi)銷(xiāo)增大。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議連續(xù)工作方式
后退方式選擇重發(fā)方式(4)滑動(dòng)窗口機(jī)制:對(duì)ARQ協(xié)議進(jìn)行量化、實(shí)現(xiàn)。協(xié)議中可連續(xù)發(fā)送和暫時(shí)接收,但能力有限原因:幀編號(hào)占用幀格式的空間,通常是有限比特循環(huán)編號(hào)重傳幀數(shù)受緩存能力的限制(重傳幀數(shù)×幀長(zhǎng)=緩存開(kāi)銷(xiāo))一幀出錯(cuò),重傳幀數(shù)太多會(huì)增加開(kāi)銷(xiāo)(時(shí)間和空間)引入滑動(dòng)窗口,將差錯(cuò)控制和流量控制合二為一數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議發(fā)送窗口:是發(fā)送方保持的連續(xù)序號(hào)表,發(fā)送窗口大小WT表示在沒(méi)有收到確認(rèn)信息的情況下,發(fā)送端最多可以連續(xù)發(fā)送多少個(gè)幀。發(fā)送窗口控制那些幀允許發(fā)送。接收窗口:是接收方保持的連續(xù)序號(hào)表,對(duì)應(yīng)于允許接收的幀。窗口大小WR表示可以接收多少幀。收到窗口以外的幀全部丟棄。發(fā)送窗口控制:設(shè)發(fā)送窗口上界表示窗口后沿,下界表示窗口前沿,則前沿到后沿之間是已經(jīng)發(fā)送但還沒(méi)有收到確認(rèn)的幀。規(guī)則:新幀產(chǎn)生(N層)到達(dá),窗口上界加1(<WT)確認(rèn)幀到達(dá),窗口下界加1(移動(dòng)窗口)窗口已達(dá)最大值WT(上界-下界)發(fā)送端進(jìn)入等待狀態(tài),直到有緩沖區(qū)可用(收到確認(rèn)為止)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議ARQ協(xié)議窗口示意
123456789101112(a)發(fā)送方維持發(fā)送窗口(發(fā)送窗口是5)發(fā)送窗口(b)收到一個(gè)確認(rèn)后發(fā)送窗口向前滑動(dòng)向前123456789101112發(fā)送窗口接收窗口控制:每一個(gè)接收的幀設(shè)一個(gè)緩沖區(qū),數(shù)目=WR規(guī)則:收到幀在窗口內(nèi),收下,如果序號(hào)=窗口下界,發(fā)確認(rèn),移動(dòng)窗口,直到應(yīng)該收到的幀編號(hào)成為窗口下界收到幀在窗口外,丟棄。協(xié)議與WT和WR的關(guān)系數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議滑窗協(xié)議工作示意——ARQ關(guān)于滑窗協(xié)議的重要結(jié)論:(1)對(duì)于后退N協(xié)議,必須使發(fā)送窗口WT<=2n-1n為幀序號(hào)的比特?cái)?shù)(2)對(duì)于選擇重發(fā)協(xié)議,必須使發(fā)送窗口WT<=2n-1n為幀序號(hào)的比特?cái)?shù)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層基本概念成幀差錯(cuò)控制流量控制數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的分類(lèi)(1)面向字符型協(xié)議實(shí)例:BSC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)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例面向字符型BSC協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文格式建立、維護(hù)與釋放數(shù)據(jù)鏈路流程圖(2)面向比特型協(xié)議實(shí)例:HDLC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;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。HDLC(HighLevelDataLinkControl)高級(jí)數(shù)字鏈路控制協(xié)議,由IBMSNA體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議SDLC(同步數(shù)據(jù)鏈路控制)而來(lái),大而全,實(shí)際數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)都是HDLC的一個(gè)子集。如:LAP(ARM異步響應(yīng)模式)X.25DL層協(xié)議LAPB平衡型x.25DL層協(xié)議LAP-D(FR鏈路規(guī)程)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例①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)方式數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例數(shù)據(jù)鏈路的非平衡配置方式數(shù)據(jù)鏈路的平衡配置方式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。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例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。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例②HDLC規(guī)程特點(diǎn)面向比特:傳輸?shù)幕締挝皇潜忍赝该鳎禾畛浔忍胤绞酵ㄐ欧绞剑篈BM、ARM、NRM差錯(cuò)校驗(yàn):CRC協(xié)議:連續(xù)ARQ、選擇ARQ(多次連續(xù)發(fā)送,一次響應(yīng),幀格式使額外開(kāi)銷(xiāo)的比特最少)多種鏈路:點(diǎn)-點(diǎn)、點(diǎn)-多點(diǎn)主次站、同等站傳輸方式:全雙工、半雙工數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例③幀格式
特點(diǎn):信息幀和控制幀格式統(tǒng)一F(flag):固定格式—01111110作用—幀同步傳輸數(shù)據(jù)的透明性(零比特插入與刪除)A(address):地址C(control):幀的類(lèi)型、幀的編號(hào)、命令與控制信息I(information):網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù),Nmax=256BCRC(checksum):校驗(yàn)A、C、I字段的數(shù)據(jù)G(X)=X16+X12+X5+1數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例幀類(lèi)型及控制字段的意義數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例幀類(lèi)型信息幀Information
N(S):發(fā)送序號(hào)N(R):接收序號(hào),希望收到的幀編號(hào)N(R)-1之前的幀已收到(捎帶、集中確認(rèn))P/F:詢(xún)問(wèn)終止位Poll/Final,P與F成對(duì)出現(xiàn)P=1詢(xún)問(wèn),要求盡快響應(yīng)F=1響應(yīng),表示響應(yīng)完成(最后、結(jié)束幀)表示:I,N(S),N(R),P/F數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例幀類(lèi)型監(jiān)督幀SupervisoryN(R):接收序號(hào),希望收到的幀編號(hào),N(R)-1之前的幀已收到S:監(jiān)督幀分類(lèi)
00,RR(receiveready)接收就緒01,RNR(receivenotready)接收未就緒10,RJE(reject)拒絕11,SREJ(selectreject)選擇拒絕P/F:0:沒(méi)意義1:NRM中主站P=1,次站可發(fā)送信息,并用F=1表示最后一幀ARM和ABM中,發(fā)站P=1,要求盡快響應(yīng),對(duì)方回答時(shí)F置1表示例:RR,N(R),P/F數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例幀類(lèi)型無(wú)編號(hào)幀Unnumbered命令幀,鏈路控制和管理修飾位M:5比特,共32種編碼,HDLC目前只定義了15種編碼,表示命令。P/F:1:命令0:應(yīng)答表示:SNRM,P/F命令集:SNRM建立NRM方式SABM建立ABM方式SARM建立ARM方式UA無(wú)編號(hào)認(rèn)可(命令應(yīng)答、響應(yīng),控制幀響應(yīng))DISC斷鏈命令DIN拒絕建鏈(DM)SNRME建立擴(kuò)充N(xiāo)RM方式(7位幀編碼,C段2字節(jié))SABMESARME數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例④規(guī)程正常響應(yīng)模式NRM數(shù)據(jù)鏈路工作討論:數(shù)據(jù)鏈路層
與物理層的關(guān)系(3)Internet中主要的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議SLIP(SerialLineIP)—串行線(xiàn)路的Internet數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議PPP(Point-to-PointProtocol)—點(diǎn)-點(diǎn)協(xié)議SLIP與PPP用于串行通信的撥號(hào)線(xiàn)路上,是目前家庭計(jì)算機(jī)或公司用戶(hù)通過(guò)ISP接到Internet主要的協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例連接Internet的家庭個(gè)人計(jì)算機(jī)PPP協(xié)議基本特點(diǎn)PPP協(xié)議是Internet標(biāo)準(zhǔn),RFC1660、RFC1661定義了PPP協(xié)議與幀結(jié)構(gòu);PPP協(xié)議處理了差錯(cuò)檢測(cè),支持面向字符型協(xié)議與面向比特型協(xié)議,可以支持IP協(xié)議及其他一些網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議(例如IPX協(xié)議);PPP協(xié)議不僅在撥號(hào)電話(huà)線(xiàn),并且在路由器─路由器之間的專(zhuān)用線(xiàn)上廣泛應(yīng)用;PPP協(xié)議是在大多數(shù)家庭個(gè)人計(jì)算機(jī)和ISP之間使用的協(xié)議,它可以作為在高速?gòu)V域網(wǎng)和社區(qū)寬帶網(wǎng)協(xié)議族的一部分。
數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例PPP協(xié)議應(yīng)滿(mǎn)足的需求
簡(jiǎn)單——這是首要的要求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)檢測(cè)連接狀態(tài)最大傳送單元網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例PPP協(xié)議不需要的功能糾錯(cuò)流量控制序號(hào)多點(diǎn)線(xiàn)路半雙工或單工鏈路數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例PPP功能封裝:
成幀的方法可清楚地區(qū)分幀的結(jié)束和下一幀的起始,幀格式還處理差錯(cuò)檢測(cè)。鏈路控制協(xié)議(LCP):
用于啟動(dòng)線(xiàn)路、測(cè)試、任選功能的協(xié)商以及關(guān)閉連接。鏈路管理、認(rèn)證。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(NCP):
一族網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(NCP)來(lái)處理點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接可能產(chǎn)生的問(wèn)題。如基于電路交換的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接(比如撥號(hào)模式服務(wù)),分配和管理IP地址。每一個(gè)協(xié)議管理著各自的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的特殊需求。
配置:
PPP鏈路很容易配置。標(biāo)準(zhǔn)的默認(rèn)值處理全部的配置。執(zhí)行者可以對(duì)默認(rèn)配置進(jìn)行改進(jìn),它被自動(dòng)的通知給其對(duì)等單元而無(wú)需操作員的干涉。操作員可以明確的為鏈路設(shè)定選項(xiàng),以便其正常工作。
數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例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。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)。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7EFF03FACFCSF
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