《計(jì)算機(jī)通信技術(shù)》課件 第6章 通信控制規(guī)程

《計(jì)算機(jī)通信技術(shù)》第6章通信控制規(guī)程DataCommunicationControlProcedure1本章內(nèi)容通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路

流量控制

數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程

2通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DTE和DCE電路和鏈路3通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DTE數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DataTerminalEquipment）如終端、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、前端處理機(jī)DCEDataCircuit-TerminalEquipment在DTE與通信線路之間提供建立、維持和結(jié)束連接所需之功能，并執(zhí)行信號(hào)變換和編碼的設(shè)備如MODEM、多路復(fù)用器、DSU等4數(shù)據(jù)電路和數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)電路：通道和信號(hào)變換裝置數(shù)據(jù)鏈路：加上傳輸控制功能以后的數(shù)據(jù)電路5通信系統(tǒng)術(shù)語節(jié)點(diǎn)（node）：網(wǎng)絡(luò)中通信線路連接的計(jì)算機(jī)和交換機(jī)線路（line）：節(jié)點(diǎn)間通信的物理連接鏈路（link）：建立在相鄰節(jié)點(diǎn)物理連接上的邏輯信道電路（circuit）：源站點(diǎn)與目的站點(diǎn)之間建立的傳輸通路信道（channel）：?jiǎn)蜗騻鬏數(shù)耐?電路電路是通過已有媒介建立的發(fā)送端與接收端之間、或者網(wǎng)絡(luò)中任兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的端到端的信息傳輸通路。電路一般指一條物理線路上的一個(gè)邏輯連接。電路這一術(shù)語在不同的特定場(chǎng)合，可以與通路、鏈路、線路和信道等術(shù)語互換使用。7電路的類型接入電路：是從用戶到電信公司網(wǎng)絡(luò)的電路。傳輸電路:用于網(wǎng)絡(luò)中或網(wǎng)絡(luò)之間的長(zhǎng)途傳輸。單工電路:單向傳輸雙工電路:雙向傳輸。雙向不能同時(shí)傳輸——半雙工雙向可以同時(shí)傳輸——全雙工二線電路:通過相同物理線路雙向傳輸四線電路:通過獨(dú)立的物理線路雙向傳輸8交換電路交換電路:在電路交換網(wǎng)絡(luò)中靈活地通過一臺(tái)或多臺(tái)中間交換設(shè)備臨時(shí)建立的電路連接虛電路:在分組交換網(wǎng)絡(luò)中由軟件路由表定義的端到端的數(shù)據(jù)分組傳輸通路，它是邏輯上而非物理上的電路永久虛電路:（PVC）長(zhǎng)期定義在路由表中的邏輯電路交換虛電路:（SVC）在要求通信時(shí)據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況選擇最佳路徑而臨時(shí)建立在路由表中的邏輯電路9鏈路鏈路是通過已有的媒介建立的直接相連的兩點(diǎn)間的點(diǎn)到點(diǎn)信息傳輸通路，是端到端電路的組成部分。一條電路既可能包含著多段鏈路，也可能只包含單段鏈路。如計(jì)算機(jī)與打印機(jī)之間的電路就只含有一段鏈路，圖中數(shù)據(jù)終端到主計(jì)算機(jī)之間的這條電路就包含著多條鏈路。鏈路這一術(shù)語有時(shí)也可和線路或電路互換使用如計(jì)算機(jī)與打印機(jī)之間的點(diǎn)到點(diǎn)連接就可互換這些術(shù)語。10線路線路是通過已有媒介建立的網(wǎng)絡(luò)中任意兩點(diǎn)或多點(diǎn)間的物理連接，包括傳輸媒介及通信裝置與接口。這種物理連接可以是端到端或點(diǎn)到點(diǎn)的連接。接入線:連接用戶設(shè)備到網(wǎng)絡(luò)的這段線路中繼線:是指能提供匯接和多路復(fù)接能力、實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶共享的一段線路接入中繼:終端到交換點(diǎn)的中繼線傳輸中繼:交換點(diǎn)到交換點(diǎn)之間的中繼線中繼線是有方向的，可以是單向出中繼、單向入中繼或雙向中繼。11信道在正式標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語中，信道是指發(fā)送器與接收器之間的單向連接，即單向電路或信息傳輸通路。在一般用法中，信道是在物理電路上用于支持單一會(huì)話的邏輯連接。可以用某種方式構(gòu)成物理電路，以支持一個(gè)或多個(gè)邏輯對(duì)話。12交換線路交換線路是通過交換網(wǎng)來連接的一般為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接交換交換設(shè)備建立、保持和改變物理電路上的邏輯連接。用戶小交換機(jī)（PBX）和中心交換機(jī)（CO或COE）提供電路交換功能，電路交換按要求在可用狀態(tài)下建立電路之間或鏈路之間的連接。端局交換機(jī)位于網(wǎng)絡(luò)邊緣，用戶通過接入鏈路接入到端局交換機(jī)中心交換機(jī)也稱匯接交換機(jī)，是一種高容量的交換機(jī)，位于網(wǎng)絡(luò)中心，用于互聯(lián)端局交換機(jī)。13數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和雙重性數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程的功能數(shù)據(jù)鏈路的控制過程14數(shù)據(jù)鏈路的定義按照信息的特定方式進(jìn)行操作的兩個(gè)或兩個(gè)以上的終端裝置與互連線路的一種組合體15數(shù)據(jù)鏈路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)環(huán)形鏈路屬于一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的派生結(jié)構(gòu)16數(shù)據(jù)鏈路的雙重性單向型雙向交替型雙向同時(shí)型17數(shù)據(jù)站的類型DTE和DCE合在一起構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)站（用戶）主站對(duì)鏈路負(fù)有全面管理職責(zé)的站次站受主站控制的站組合站兩站地位平等，都能負(fù)責(zé)整個(gè)鏈路的控制18數(shù)據(jù)站的工作狀態(tài)控制站輔助站中性站19數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程的功能幀同步：將比特封裝成幀并實(shí)現(xiàn)幀同步；尋址：在多點(diǎn)連接設(shè)備中識(shí)別和查找源與目標(biāo)；差錯(cuò)控制：采用校驗(yàn)技術(shù)，識(shí)別幀的正確與否；流量控制：能對(duì)鏈路上的信息流量進(jìn)行調(diào)節(jié)；透明傳輸：把任何比特組合在不被錯(cuò)認(rèn)是控制字符的前提下當(dāng)作數(shù)據(jù)傳送；鏈路管理：控制傳送的方向，建立和結(jié)束鏈路鏈接等；異常狀態(tài)恢復(fù)：當(dāng)鏈路發(fā)生異常時(shí)，能夠自動(dòng)重新啟動(dòng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)；20鏈路控制的過程在一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路上進(jìn)行通信過程通常分為五個(gè)階段：1在公用交換網(wǎng)絡(luò)上建立連接2建立數(shù)據(jù)鏈路，包括交換、探詢和選擇三個(gè)階段3傳送數(shù)據(jù)信息4結(jié)束，包括返回中性狀態(tài)、返回控制狀態(tài)和斷開三個(gè)子階段5公用交換網(wǎng)絡(luò)拆線；其中階段（1）和（5）是公用交換網(wǎng)絡(luò)上完成的操作，故數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程通常包括對(duì)中間三個(gè)階段的控制與管理。21鏈路控制的過程階段1：建立物理連接（由公用交換網(wǎng)絡(luò)完成）所謂物理連接就是物理層的若干數(shù)據(jù)電路的互連；數(shù)據(jù)電路可以是交換型的，也可以是專用線路；對(duì)于專用線路，一般稱為租用線路，在通信雙方之間提供永久性的固定連接，本階段沒有操作；對(duì)交互型數(shù)據(jù)電路，必須按照交互網(wǎng)絡(luò)的要求進(jìn)行呼叫連接。

22鏈路控制的過程階段2：建立數(shù)據(jù)鏈路在這個(gè)階段為了能可靠而有效地傳輸數(shù)據(jù)信息，收發(fā)雙方也要交換一些特別信息，包括呼叫對(duì)方是否是所要通信的對(duì)象；確定接收和發(fā)送狀態(tài)；指定雙方的I/O設(shè)備等。階段3：數(shù)據(jù)傳輸在這個(gè)階段按照規(guī)定的格式組織數(shù)據(jù)信息，并按規(guī)定的順序向新建立的數(shù)據(jù)鏈路的對(duì)方發(fā)送，同時(shí)進(jìn)行差錯(cuò)控制、流量控制等，以保證透明和無差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)信息。23鏈路控制的過程階段4：鏈路結(jié)束（拆除數(shù)據(jù)鏈路）通過規(guī)定的結(jié)束字符來拆除數(shù)據(jù)鏈路。需要注意的是拆除數(shù)據(jù)鏈路并不是拆除物理連接，該階段結(jié)束后可以再次建立新的數(shù)據(jù)鏈路（一個(gè)數(shù)據(jù)通信可以建立一個(gè)/多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路）階段5：拆除物理鏈接（由公用交換網(wǎng)絡(luò)完成）在數(shù)據(jù)通信中，當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路的物理連接是交換型電路時(shí)，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，只要任何一方發(fā)出拆除信號(hào)便可拆除通信線路，雙方數(shù)據(jù)端恢復(fù)到初始狀態(tài)。24數(shù)據(jù)鏈路的控制過程數(shù)據(jù)鏈路建立階段輪詢：依次查詢次站是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送；選擇：依次查詢次站能否接收主站發(fā)來的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸階段數(shù)據(jù)鏈路結(jié)束階段25數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程的類型面向字符的鏈路控制規(guī)程國際標(biāo)準(zhǔn)組織的ISO1745美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的ANSIX.3.28IBM公司的BSC中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB3543-82面向比特的數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程ISO的HDLCITU-T的X.25建議中的LAPB（平衡鏈路存取協(xié)議）美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的ADCCP（高級(jí)數(shù)據(jù)通信控制規(guī)程）26流量控制流量控制和擁塞控制流量控制方法27流量控制和擁塞控制擁塞控制從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā)對(duì)數(shù)據(jù)流量加以控制流量控制只考慮點(diǎn)到點(diǎn)或端到端的數(shù)據(jù)流量28流量控制的層次通信子網(wǎng)內(nèi)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的點(diǎn)到點(diǎn)流量控制；源通信處理機(jī)與目的通信處理機(jī)之間的端到端流量控制；計(jì)算機(jī)與通信處理機(jī)的點(diǎn)到點(diǎn)流量控制；源計(jì)算機(jī)與目的計(jì)算機(jī)之間的端到端流量控制；源計(jì)算機(jī)中的進(jìn)程與目的計(jì)算機(jī)中的進(jìn)程之間的端到端流量控制29流量控制方法許可證法發(fā)送等待法滑動(dòng)窗口法預(yù)約緩沖區(qū)法限制管道容量法其它流量控制方法30許可證法在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一定數(shù)量的許可證，每個(gè)許可證可以攜帶一個(gè)分組。目的是限制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流動(dòng)的分組數(shù)量；31發(fā)送等待法發(fā)送方在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，就處于等待接收方應(yīng)答狀態(tài)收到確認(rèn)后，發(fā)送方才能發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)幀。傳輸效率比較低下32滑動(dòng)窗口法在等待確認(rèn)之前，可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)幀。發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送窗口和接收窗口，用來控制發(fā)送和接收的流量。發(fā)送窗口的大小代表在還沒有收到對(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。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。333401234567012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)35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)預(yù)約緩沖區(qū)法預(yù)先約定存儲(chǔ)器防止死鎖36限制管道容量法事先規(guī)定每條邏輯管道可容納的信息量缺乏靈活性可有效地避免阻塞和死鎖現(xiàn)象37其它流量控制方法RTS/CTS硬件流量控制采用RS-232-C的RTS（請(qǐng)求發(fā)送）線和CTS（允許發(fā)送）線XON/XOFF流量控制協(xié)議ASCII碼的DC3為XOFFDC1分配給XON字符間延遲行間延遲38面向字符鏈路控制規(guī)程控制字符和幀格式基本型控制規(guī)程的通信過程系統(tǒng)的恢復(fù)規(guī)程39控制字符10個(gè)控制字符4個(gè)作為幀格式字符，有6個(gè)用作操作控制字符雙字符序列由DLE字符開始

4010個(gè)控制字符（1）SOH：標(biāo)題開始（2）STX：正文開始（3）ETB：碼組傳輸結(jié)束（4）ETX：正文結(jié)束（5）SYN：同步（6）ENQ：詢問（7）ACK：確認(rèn)（8）NAK：否認(rèn)（9）EOT：傳輸結(jié)束（10）DLE：數(shù)據(jù)鏈路轉(zhuǎn)義41幀格式由標(biāo)題和正文組成透明傳輸時(shí)的幀格式42SOH標(biāo)題STX正文ETB或ETXBCSDLESOH標(biāo)題DLESTX正文DLEETB/ETXBCS基本型控制規(guī)程的通信過程數(shù)據(jù)鏈路建立信息傳送鏈路結(jié)束43系統(tǒng)的恢復(fù)規(guī)程計(jì)時(shí)器時(shí)間由最大幀長(zhǎng)度、傳輸速率、數(shù)據(jù)源/宿的類型等因素決定計(jì)數(shù)器用來決定何時(shí)換用別的恢復(fù)方法44ISO1747-75的計(jì)時(shí)器無應(yīng)答計(jì)時(shí)器接收計(jì)時(shí)器交換線路不工作計(jì)時(shí)器非交換線路不工作計(jì)時(shí)器45面向比特鏈路控制規(guī)程HDLC的基本特征HDLC幀結(jié)構(gòu)HDLC幀類型HDLC的操作過程46HDLC高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制HighLevelDataLinkControlISO33009,ISO4335HDLC家族X.25分組交換網(wǎng)中的鏈路接入?yún)f(xié)議LAPB幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)鏈路層幀方式接入?yún)f(xié)議LAPF調(diào)制解調(diào)器中的差錯(cuò)控制協(xié)議LAPM在SDH傳輸網(wǎng)中支持因特網(wǎng)IP協(xié)議的LAPS等47HDLC的基本特征三種類型的站主站、次站、混合站兩種鏈路結(jié)構(gòu)非平衡型、平衡型三種操作模式正常響應(yīng)方式、異步響應(yīng)方式、異步平衡方式48HDLC站點(diǎn)類型主站控制鏈路操作主站發(fā)出的幀稱為命令維持通往每個(gè)次站的單獨(dú)的邏輯鏈路次站在主站的控制下操作次站發(fā)出的幀稱為響應(yīng)混合站發(fā)出的幀可能是命令，也可能是響應(yīng)49HDLC鏈路設(shè)置不平衡設(shè)置一個(gè)主站及一個(gè)或多個(gè)從站支持全雙工或半雙工平衡設(shè)置兩個(gè)混合站組成支持全雙工或半雙工傳輸只能工作在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式50HDLC正常響應(yīng)方式(NRM)NormalResponseMode(NRM)非平衡設(shè)置主站能夠初始化到從站的數(shù)據(jù)傳送從站只通過傳輸數(shù)據(jù)來響應(yīng)主站的命令在多點(diǎn)線路上使用主機(jī)做主站終端做從站51HDLC異步響應(yīng)模式(ARM)非平衡設(shè)置從站可以初始化數(shù)據(jù)傳輸，不需要得到主站的許可主站對(duì)線路全權(quán)負(fù)責(zé)很少使用52HDLC異步平衡模式(ABM)平衡設(shè)置兩個(gè)混合站都能夠初始化數(shù)據(jù)傳輸，不需要得到對(duì)方的許可使用最廣泛沒有用于輪詢的額外開銷探詢：主站輪詢從站有無數(shù)據(jù)發(fā)送選擇：主站向從站發(fā)送數(shù)據(jù)53HDLC的數(shù)據(jù)傳輸操作方式正常響應(yīng)方式(NRM)非平衡結(jié)構(gòu)中采用主站優(yōu)先發(fā)起數(shù)據(jù)傳送，次站在主站向其探尋時(shí)，傳輸響應(yīng)幀異步響應(yīng)模式(ARM)非平衡結(jié)構(gòu)中采用允許次站不經(jīng)探尋而發(fā)送響應(yīng)幀異步平衡模式(ABM)平衡結(jié)構(gòu)中采用每個(gè)混合站都可以發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸54HDLC的數(shù)據(jù)傳輸操作方式55NRMARMABM站點(diǎn)類型

主站點(diǎn)和從站點(diǎn)主站點(diǎn)和從站點(diǎn)復(fù)合站點(diǎn)發(fā)起者主站點(diǎn)兩者之一任何一個(gè)幀結(jié)構(gòu)同步傳輸所有傳輸均為幀的格式一個(gè)獨(dú)立的幀的格式就能夠完全滿足各種類型的數(shù)據(jù)和控制交換56幀結(jié)構(gòu)的字段標(biāo)志字段（F）地址字段（A）控制字段（C）信息字段（I）幀校驗(yàn)字段（FCS）57標(biāo)志F地址A控制C信息I幀校驗(yàn)FCS標(biāo)志F標(biāo)志字段F標(biāo)志字段在幀的兩端起定界作用01111110F可以是一個(gè)幀的結(jié)束，同時(shí)也可能是下一個(gè)幀的開始接收方搜索標(biāo)志字段用于一個(gè)幀起始時(shí)的同步數(shù)據(jù)透明傳輸采用“0”插入刪除技術(shù)，即用比特填充來避免01111110出現(xiàn)在幀中間某個(gè)地方引起的沖突每當(dāng)出現(xiàn)5個(gè)1后，插入1個(gè)附加的0一旦接收器檢測(cè)到5個(gè)1，則它檢測(cè)下一個(gè)比特如果是0，則刪除如果是1，并且第7個(gè)比特是0，被認(rèn)為是標(biāo)志字段如果第6個(gè)和第7個(gè)都是1，發(fā)送方指明為丟棄狀態(tài)58“0”插入刪除技術(shù)比特填充59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地址字段A通常為8位可以使用擴(kuò)展格式，地址的實(shí)際長(zhǎng)度是7bits的倍數(shù)每個(gè)字節(jié)中的最低位是0表示下一個(gè)字節(jié)仍然是地址字段，最后一個(gè)字節(jié)的最低位是1全1地址(11111111)是廣播格式60地址字段A非平衡模式次站地址平衡模式應(yīng)答站地址61控制字段C定義了三種類型的幀信息幀（I幀）傳輸用戶數(shù)據(jù)(上面的邏輯層)捎帶技術(shù)：包含流量和差錯(cuò)控制數(shù)據(jù)監(jiān)控幀（S幀）流量控制和差錯(cuò)控制無編號(hào)幀（U幀）鏈路控制和鏈路管理控制字段的前一位或兩位用于幀類型的標(biāo)志62控制字段圖通常為8位，可擴(kuò)展至16位U幀控制字段永遠(yuǎn)是8位63N(S)/N(R)N(S)：發(fā)送序號(hào)N(R)：接收序號(hào)帶有確認(rèn)的意思，它表示序號(hào)為N(R)-1以及在這以前的各幀都已經(jīng)正確無誤地收妥了可以滿足全雙工通信稱為“捎帶”技術(shù)64輪詢/結(jié)束比特P/FPoll/Final，與命令或響應(yīng)有關(guān)命令幀P位置1表明希望從對(duì)方得到響應(yīng)信息幀/響應(yīng)幀F(xiàn)位置1,表示該幀是最后一個(gè)信息幀置1,對(duì)命令幀請(qǐng)求的響應(yīng)65監(jiān)控幀（S幀）符號(hào)名稱比特位

功能RR接收就緒00確認(rèn)，準(zhǔn)備接受下一幀，已收妥N(R)前的幀RNR接收未就緒10確認(rèn)，暫停接收下一幀，N(R)含義同上REJ拒絕接收01否認(rèn)，否認(rèn)N(R)起的幀，N(R)以前的幀已收妥SREJ選擇拒絕接收11否認(rèn)，只否認(rèn)序號(hào)為N(R)的幀66無編號(hào)幀（U幀）用于數(shù)據(jù)鏈路的控制，本身不帶編號(hào)，可以在任何需要的時(shí)刻發(fā)出，而不影響帶編號(hào)的信息幀的交換順序。分為命令幀和響應(yīng)幀13種命令幀8種響應(yīng)幀用5個(gè)比特位來表示不同功能67U幀分類初始化SIM、RIM設(shè)置操作方式SNRM、SARM、SABM等控制信息交換UP、UI、XID恢復(fù)命令和響應(yīng)REST、FRMR其他命令和響應(yīng)UA、DISC、DM、RD、TEST68信息字段I只在信息幀和一些無編號(hào)幀中存在S幀中不存在必須是字節(jié)的整數(shù)倍長(zhǎng)度可變，它不受格