第3章 數(shù)據(jù)鏈路控制

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理

（第2版）第三章3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念3.2幀和幀同步技術(shù)3.3差錯檢測和糾錯技術(shù)3.4數(shù)據(jù)鏈路控制機(jī)制3.5高級數(shù)據(jù)鏈路控制機(jī)制3.6PPP協(xié)議數(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從層次上來看數(shù)據(jù)的流動數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型(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IP數(shù)據(jù)報1010……0110幀取出數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路結(jié)點A結(jié)點B物理層數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點A結(jié)點B幀(a)(b)發(fā)送幀接收鏈路IP數(shù)據(jù)報1010……0110幀裝入數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀

封裝成幀封裝成幀(framing)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，然后就構(gòu)成了一個幀。確定幀的界限。首部和尾部的一個重要作用就是進(jìn)行幀定界。

幀結(jié)束幀首部IP數(shù)據(jù)報幀的數(shù)據(jù)部分幀尾部

MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長開始發(fā)送幀開始3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念1物理線路與數(shù)據(jù)鏈路：物理線路是由傳輸介質(zhì)與通信設(shè)備構(gòu)成的，以頻帶傳輸為例，圖中所示連接收發(fā)雙方的傳輸介質(zhì)是電話線。收發(fā)雙方的物理層通過電話線與Modem完成比特流的傳輸3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念數(shù)據(jù)鏈路由實現(xiàn)協(xié)議的硬件，軟件與物理線路構(gòu)成沒有采取差錯控制的物理線路傳輸比特流會出錯，因此設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層的目的就是為了發(fā)現(xiàn)和糾正物理線路傳輸過程中的差錯問題，使有差錯的物理線路變成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。

82數(shù)據(jù)鏈路層的功能幀控制（幀同步）

幀同步是指接收端應(yīng)該能夠從收到的比特流中正確地判斷出一幀的開始位與結(jié)束位透明傳輸

在傳輸過程中，如果出現(xiàn)了與幀開始，幀結(jié)束和控制信息相同的字符序列，需要采取一定的措施改變序列，形成明顯的區(qū)別例如，一個幀的開始和結(jié)束是用固定的幀定界符“01111110”標(biāo)識，那么在開始與結(jié)束的幀界定符“01111110”之間就不能出現(xiàn)與“01111110”相同的比特序列。如果出現(xiàn)這個比特序列，就可能出現(xiàn)提前結(jié)束幀接收的的判斷錯誤透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前如何解決透明傳輸問題？差錯控制

為了發(fā)現(xiàn)和糾正物理線路傳輸差錯，使有差錯的物理線路變?yōu)闊o差錯的數(shù)據(jù)鏈路。流量控制

發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)必須使接收端來得及接收，為了防止鏈路擁塞，鏈路層必須具有流量控制4.2.2數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能鏈路管理

當(dāng)鏈路兩端結(jié)點進(jìn)行通信時，必須首先建立一條數(shù)據(jù)鏈路，傳輸數(shù)據(jù)時必須要維持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路，在通信結(jié)束后要釋放數(shù)據(jù)鏈路尋址

一條點到點直達(dá)的鏈路上不存在尋址問題，在多點連接情況下，發(fā)送端必須保證數(shù)據(jù)信息能準(zhǔn)確的送到接收端，而接收端應(yīng)知道發(fā)送端是哪個節(jié)點123.1.2數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)面向連接確認(rèn)服務(wù)無連接確認(rèn)服務(wù)無連接不確認(rèn)服務(wù)差錯產(chǎn)生的原因和差錯類型通過物理線路傳輸之后接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象稱為傳輸差錯差錯產(chǎn)生的原因和差錯類型數(shù)據(jù)通過通信信道的過程數(shù)據(jù)傳輸過程中噪聲的影響總結(jié)：通信過程中產(chǎn)生的傳輸差錯是由隨機(jī)差錯與突發(fā)差錯（主要原因）共同組成的隨機(jī)差錯：隨機(jī)噪聲引起的差錯突發(fā)差錯：脈沖噪聲引起的差錯3.2幀和幀同步技術(shù)3.2.1幀的基本格式幀開始地址長度/類型/控制數(shù)據(jù)FCS幀結(jié)束幀開始和幀結(jié)束用來指示幀或數(shù)據(jù)流的開始與結(jié)束地址字段用來給出結(jié)點的物理地址信息，用于設(shè)備或機(jī)器的物理尋址長度/類型/控制字段提供幀長度或類型信息數(shù)據(jù)字段承載網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)分組FCS提供與差錯檢測有關(guān)的信息幀頭幀尾3.2.3幀同步方法幀同步指的是接收端從接收到的比特流中區(qū)分出幀的起始與結(jié)束1字節(jié)計數(shù)法這種方法首先用一個特殊字段(SOH)來表示一幀的開始，然后使用一個字段來標(biāo)明本幀內(nèi)的字節(jié)數(shù)。接收端根據(jù)這些字符區(qū)分幀的開始，從專門字段中獲知隨后跟隨的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，從而確定幀的終止位置2字符填充法這種方法用一些特定的字符來定界一幀的開始和結(jié)束。為了不將信息位中出現(xiàn)的特殊字符被誤碼判為幀的首尾定界符，可以在前面填充一個轉(zhuǎn)義符（DLE）來區(qū)分。特定字符依賴于字符編碼集，通用性差用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例SOH裝在幀中的數(shù)據(jù)部分幀幀開始符幀結(jié)束符發(fā)送在前EOT透明傳輸SOHEOT出現(xiàn)了“EOT”被接收端當(dāng)作無效幀而丟棄被接收端誤認(rèn)為是一個幀數(shù)據(jù)部分EOT完整的幀發(fā)送在前解決透明傳輸問題發(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”的前面插入一個轉(zhuǎn)義字符“ESC”(其十六進(jìn)制編碼是1B)。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。SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始數(shù)據(jù)EOTEOT經(jīng)過字節(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)送在前幀開始符幀結(jié)束符用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯栴}SOH3比特填充法這種方法用一組特定的比特模式（如，01111110）來標(biāo)志一幀的開頭和結(jié)束。為了不使信息位中出現(xiàn)的該特定模式被誤判為幀的首尾標(biāo)志，可以采用比特填充的方法來解決。

0110111111011111001在網(wǎng)絡(luò)中傳送時表示為：01111110011011111010111110001011111104違法編碼法這在物理層采用特定的比特編碼方法時采用。比如說，采用曼徹斯特編碼方法時，將數(shù)據(jù)比特1編碼成高——低電平對，而將數(shù)據(jù)比特0編碼成低——高電平對。高——高或低——低電平對在數(shù)據(jù)比特的編碼中都是違例的，可以借用這些違例編碼的序列來定界幀的開始和結(jié)束。3.3差錯檢測和糾錯技術(shù)3.3.1奇偶校驗3.3.2漢明碼3.3.3循環(huán)冗余校驗一、差錯控制概述郵政服務(wù)系統(tǒng)并不可靠，如何在不可靠的郵政服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，保證寄信人至收信人之間的可靠通信：寄信人收信人郵政服務(wù)系統(tǒng)信件中途丟失。信件損壞。收信人檢驗確認(rèn)。寄信人定時重發(fā)。檢錯、糾錯碼?？煽總鬏敊C(jī)制。差錯控制技術(shù)兩種控制編碼檢錯碼

檢錯碼是指在發(fā)送每一組信息時發(fā)送一些附加位，接收端通過這些附加位判斷接收數(shù)據(jù)是否正確糾錯碼

糾錯碼是在數(shù)據(jù)塊后面加入更多的冗余位，使它不僅能判斷數(shù)據(jù)出錯，而且還可以糾正錯誤檢錯碼與數(shù)據(jù)檢錯常見檢錯碼奇偶效驗碼：奇數(shù)位錯。檢驗和：連續(xù)多位錯。循環(huán)冗余碼：多處偶發(fā)性連續(xù)多位錯常見的糾錯碼漢明糾錯碼一、碼距一個編碼系統(tǒng)中任意兩個合法編碼（碼字）之間不同的二進(jìn)數(shù)位（bit）數(shù)叫這兩個碼字的碼距，而整個編碼系統(tǒng)中任意兩個碼字的的最小距離就是該編碼系統(tǒng)的碼距。碼距為多少？如圖1所示的一個編碼系統(tǒng)，用三個bit來表示八個不同信息中。在這個系統(tǒng)中，兩個碼字之間不同的bit數(shù)從1到3不等，但最小值為1，故這個系統(tǒng)的碼距為1。如果任何碼字中一位或多位被顛倒了，結(jié)果這個碼字就不能與其它有效信息區(qū)分開。例如，如果傳送信息001，而被誤收為011，因011仍是表中的合法碼字，接收機(jī)仍將認(rèn)為011是正確的信息。碼距為2如果用四個二進(jìn)數(shù)字來編8個碼字，那么在碼字間的最小距離可以增加到2，如圖2的表中所示。8個碼字相互間最少有兩bit的差異。因此，如果任何信息的一個數(shù)位被顛倒，就成為一個不用的碼字，接收機(jī)能檢查出來。例如信息是1001，誤收為1011，接收機(jī)知道發(fā)生了一個差錯，因為1011不是一個碼字（表中沒有）。然而，差錯不能被糾正。假定只有一個數(shù)位是錯的，正確碼字可以是1001，1111，0011或1010。接收者不能確定原來到底是這4個碼字中的那一個。也可看到，在這個系統(tǒng)中，偶數(shù)個（2或4）差錯也無法發(fā)現(xiàn)。為了使一個系統(tǒng)能檢查和糾正一個差錯，碼間最小距離必須至少是“3”。最小距離為3時，或能糾正一個錯，或能檢二個錯，但不能同時糾一個錯和檢二個錯。編碼信息糾錯和檢錯能力的進(jìn)一步提高需要進(jìn)一步增加碼字間的最小距離。圖8-3的表概括了最小距離為1至7的碼的糾錯和檢錯能力。碼距越大，糾錯能力越強(qiáng)，但數(shù)據(jù)冗余也越大，即編碼效率低了。所以，選擇碼距要取決于特定系統(tǒng)的參數(shù)。數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計者必須考慮信息發(fā)生差錯的概率和該系統(tǒng)能容許的最小差錯率等因素。要有專門的研究來解決這些問題。2.8.2差錯檢驗與校正1．奇偶校驗

奇偶校驗又叫垂直冗余校驗（VRC），其原理：如果采用奇校驗，發(fā)送端發(fā)送一個字符編碼（含校驗位共8位），“1”的個數(shù)一定為奇數(shù)個，接收端對8個二進(jìn)位中“1”的個數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，若為偶數(shù)個則表明發(fā)生差錯。如右圖所示。奇偶校驗碼檢錯碼與數(shù)據(jù)檢錯11010011數(shù)據(jù)0檢錯碼奇校驗保證數(shù)據(jù)和檢錯碼中1的位數(shù)為奇數(shù)11010011數(shù)據(jù)1檢錯碼偶校驗保證數(shù)據(jù)和檢錯碼中1的位數(shù)為偶數(shù)2.8.2差錯檢驗與校正2.方塊校驗（水平垂直冗余校驗LRC）

在VRC的基礎(chǔ)上，在一批字符傳送之后，另增加一個“方塊校驗字符”，方塊校驗字符的編碼方式是使所傳輸字符代碼的每一縱向位代碼中“1”的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。如下圖所示。奇偶校驗位字符110011000字符210000101字符310100100字符410010001字符510100001字符610000011方塊校驗字符（LRC）11110100最后一列由行的校驗位組成最后一行由列的校驗位組成在初級程序員試題中，經(jīng)常有縱橫奇偶校驗的題目。一般解法應(yīng)該是這樣：先找一行或一列已知數(shù)據(jù)完整的，確定出該行（或列）是奇校驗還是偶校驗。并假設(shè)行與列都采用同一種校驗（這個假設(shè)是否正確，在全部做完后可以得到驗證）。然后找只有一個未知數(shù)的行或列，根據(jù)校驗性質(zhì)確定該未知數(shù)，這樣不斷做下去，就能求出所有未知數(shù)。例題由6個字符的7位ASCII編碼排列，再加上水平垂直奇偶校驗位構(gòu)成下列矩陣（最后一列為水平奇偶校驗位，最后一行為垂直奇偶校驗位）:字符7位ASCII碼HP30X1X200110Y1100100X31+X41010110Y201X5X61111D100X710X80=0X9111X1011VP00111X111X12則X1X2X3X4處的比特分別為__(36)__；X5X6X7X8處的比特分別為____；X9X10XI1X12處的比特分別為__(38)__；Y1和Y2處的字符分別為__(39)__和__(40)__。從ASCII碼左起第5列可知垂直為偶校驗。則：從第1列可知X4=0；從第3行可知水平也是偶校驗。從第2行可知X3=1；從第7列可知X8=0；從第8列可知X12=1；從第7行可知X11=1；從第6列可知X10=0；從第6行可知X9=1；從第2列可知X1=1；從第1行可知X2=1；從第3列可知X5=1；從第4行可知X6=0；從第4列（或第5行）可知X7=0；整理一下：(36)X1X2X3X4=1110(37)X5X6X7X8=1000(38)X9X10X11X12=1011(39)由字符Y1的ASCII碼1001001=49H知道，Y1即是“I”（由“D”的ASCII碼是1000100=44H推得）(40)由字符Y2的ASCII碼0110111=37H知道，Y2即是“7”（由“3”的ASCII碼是0110011=33H推得）漢明碼海明碼是一種可以糾正一位差錯的編碼。下面舉例說明海明碼編碼的方法。假設(shè)傳送的信息為“1101001”，將各個數(shù)據(jù)一次放在3、5、7、9、10、11等位置上，1、2、4、8為留作校驗位。3.2.3漢明碼漢明碼編碼步驟根據(jù)信息位的位數(shù)，確定校驗位數(shù)，其中，k為信息位數(shù)，r為校驗位數(shù)，求滿足不等式的最小r，即為校驗位數(shù)計算校驗位公式表1可以當(dāng)成一個公式來套用，如已經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)110000010111，如何區(qū)分校驗位和信息位位數(shù)信息位校驗位123456789101112r0r1r2r3I1I2I3I4I5I6I7I8已編碼的數(shù)據(jù)110010010111位數(shù)345679101112信息位

位數(shù)信息位校驗位123456789101112111010000011將數(shù)據(jù)填充到校驗位和信息位I8對應(yīng)的第12位，12=23+22,I7對應(yīng)的第11位，11=23+2+20，I6對應(yīng)的第10位，10=23+21I5對應(yīng)的第9位，9=23+20

一直寫到I1對應(yīng)的第3位

Rn由前面位數(shù)寫成2的冪之和中包含2n

的位數(shù)對應(yīng)的信息位之和構(gòu)成:注意：校驗位rn所在的位數(shù)為2n，其余由信息位填充；信息位下標(biāo)從1開始，校驗位下標(biāo)從0開始求信息1011的海明碼求信息1011的海明碼步驟：，確定校驗碼為3位，列出表格：位數(shù)信息位校驗位1234567r0r1r2I1I2I3I4海明碼為：1010101校驗位由哪些信息位組成：3.3.3循環(huán)冗余校驗CRC

把整個數(shù)據(jù)塊當(dāng)成一個連續(xù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，從代數(shù)上看是一個報文碼多項式。在發(fā)送時將報文碼多項式用另一個多項式來除，余數(shù)作為校驗碼附在報文之后一起發(fā)送。接收方對傳送過來的碼用同一生成多項式去除，能除盡則說明傳輸正確。如有余數(shù)意味著數(shù)據(jù)單元在傳輸中有差錯，因此拒絕接受該數(shù)據(jù)單元。工作原理如下圖所示。下面給出計算CRC檢驗碼的步驟（按模2計算）：（1）選定生成多項式，記為G(x)，假設(shè)其最高次冪為n（2）在數(shù)據(jù)單元的末尾加上n個0（3）采用二進(jìn)制除法將新的加長的數(shù)據(jù)單元除以生成多項式所對應(yīng)的字符串。有此除法產(chǎn)生的余數(shù)就是CRC檢驗碼。圖2.30表示以“100100”作為數(shù)據(jù)單元，通過生成多項式“1101”，得到CRC檢驗碼的過程。

圖2.30R(余數(shù))，作為幀檢驗序列FCS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這種方法得出接收端對收到的每一幀進(jìn)行CRC檢驗(1)若得出的余數(shù)R=0，則判定這個幀沒有差錯，就接受(accept)。(2)若余數(shù)R

0，則判定這個幀有差錯，就丟棄。但這種檢測方法并不能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現(xiàn)了差錯。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)?！盁o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。模二算法模2除做法與算術(shù)除法類似，但每一位除（減）的結(jié)果不影響其它位，即不向上一位借位。所以實際上就是異或。然后再移位移位做下一位的模2減。步驟如下：a、用除數(shù)對被除數(shù)最高幾位做模2減，沒有借位。b、除數(shù)右移一位，若余數(shù)最高位為1，商為1，并對余數(shù)做模2減。若余數(shù)最高位為0，商為0，除數(shù)繼續(xù)右移一位。c、一直做到余數(shù)的位數(shù)小于除數(shù)時，該余數(shù)就是最終余數(shù)。減法不借位，加法不進(jìn)位練習(xí)：1111000除以11011011———商111————余數(shù)【例】假設(shè)使用的生成多項式是G(x)=x3+x+1。4位的原始報文為1010，求編碼后的報文1、將生成多項式G(x)=x3+x+1轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進(jìn)制除數(shù)1011。2、此題生成多項式有4位（R+1），要把原始報文C(x)左移3（R）位變成10100003、用生成多項式對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)對左移4位后的原始報文進(jìn)行模2除:(1001-------商,

011-------余數(shù)（校驗位）)編碼后的報文（CRC碼）：1010000+011------------------1010011供選擇的答案

A：①lllll00 ②1111101 ③1111110 ④1111111

B：①1100100 ②1100101 ③1100110 ④1100111

某循環(huán)冗余碼（CRC）的生成多項式G(x)＝x3+x2+1，用此生成多項式產(chǎn)生的冗余位，加在信息位后形成CRC碼。若發(fā)送信息位1111和1100則它的CRC碼分別為＿A＿和＿B＿。A：G(x)＝1101，C(x)＝1111C(x)*23÷G(x)＝1111000÷1101＝1011余111得到的CRC碼為1111111B：G(x)＝1101，C(x)＝1100C(x)*23÷G(x)＝1100000÷1101＝1001余101得到的CRC碼為1100101練習(xí)如果數(shù)據(jù)字段為11100011，生成多項式為寫出發(fā)送的比特序列，并畫出曼徹斯特編碼序號的波形圖發(fā)送的比特序列：1110001111010復(fù)習(xí)某個通信系統(tǒng)采用CRC校驗方式，生成多項式G(x)的二進(jìn)制比特序列為11001，主機(jī)接收到的二進(jìn)制比特序列為

110111001，請判斷傳輸過程是否出錯，為什么？3.4數(shù)據(jù)鏈路控制機(jī)制3.4.1滑動窗口機(jī)制3.4.2停止等待ARQ協(xié)議3.4.3后退N幀式ARQ協(xié)議3.4.4選擇重傳式ARQ協(xié)議3.4.1滑動窗口機(jī)制1.流量控制的含義所謂流量控制就是調(diào)整發(fā)送信息的速率，接收結(jié)點能夠及時處理它們的一個過程。2.流量控制的目的流量控制是為了防止網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁擠而采取的一種措施。當(dāng)發(fā)至某一接收結(jié)點的信息速率超出該結(jié)點的處理或轉(zhuǎn)換報文的能力時，就會出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象。因此，防止擁擠的問題就簡化為各結(jié)點提供一種能控制來自其他結(jié)點的信息速率的方法問題。3.4.1滑動窗口機(jī)制發(fā)送窗口和接收窗口發(fā)送窗口。發(fā)送窗口是指發(fā)送方允許連續(xù)發(fā)送幀的序號表。發(fā)送方在不等待應(yīng)答而連續(xù)發(fā)送的最大幀數(shù)稱為發(fā)送窗口的尺寸。接收窗口。接收窗口是指接收方允許接收幀的序號表。凡是發(fā)送到接收窗口內(nèi)的幀，才能被接收方所接收，在窗口外的其它幀將被丟棄。窗口滑動。發(fā)送方每發(fā)送一幀，窗口便向前滑動一個格，直到發(fā)送幀數(shù)等于最大窗口數(shù)目時便停止發(fā)送。

3.4.1

滑動窗口機(jī)制2窗口滑動過程分析發(fā)送窗口的大?。▽挾龋┮?guī)定了發(fā)送方在未接到應(yīng)答的情況下，允許發(fā)送的數(shù)據(jù)單元數(shù)。也就是說，窗口中能容納的邏輯數(shù)據(jù)單元數(shù)，就是該窗口的大小。2滑動窗口過程分析在滑動窗口機(jī)制中，每一個要發(fā)送的幀都要賦予一個序列號，范圍從0到某一值。如果幀的字段長度為n，則序列號的最大值為2n-1，比如，幀的字段長度為3，n=3,則編號可以在0-7中進(jìn)行選擇。2滑動窗口過程分析假設(shè)發(fā)送窗口尺寸為2，接收窗口尺寸為1練習(xí)3.4.2流量控制技術(shù)1.停止-等待控制

停止-等待控制方法是最簡單的一種流量控制技術(shù)，它采用單工或半雙工通信方式。當(dāng)發(fā)送方發(fā)送完一數(shù)據(jù)幀后，便等待接收方發(fā)回的反饋信號。若收到的是肯定（ACK，Acknowledgement

）信息，則接著發(fā)送下一幀；若收到的是否定（NAK,NegativeAcKnowledgement

）信息超時而沒有受到反饋信號，則重發(fā)剛剛發(fā)過的數(shù)據(jù)幀。3.4.2流量控制技術(shù)下面我們以下圖為例，討論停止-等待控制方法的傳輸過程。初始時，發(fā)送方當(dāng)前發(fā)送的幀序號N(s)=1，接收方將要接收的幀序號N(R)=1。當(dāng)發(fā)送方開始發(fā)送時，首先從緩沖區(qū)取出0號幀發(fā)送出去。當(dāng)接收方收到發(fā)送方送來的0號幀時，首先進(jìn)行幀校驗，如果校驗正確且?guī)蛱栆恢拢瑒t向發(fā)送方返回一個肯定應(yīng)答信號（ACK），然后準(zhǔn)備接收下一幀；如果幀校驗有誤或幀序號不一致，則向發(fā)送方返回一個否定應(yīng)答信號（NAK），要求發(fā)送方重新發(fā)送該數(shù)據(jù)幀。發(fā)送方收到應(yīng)答信號后，根據(jù)接收方返回的肯定或否定信號，確定是發(fā)送下一數(shù)據(jù)還是重發(fā)原數(shù)據(jù)幀。超時重發(fā)是指原數(shù)據(jù)幀，超時時間的設(shè)置要適當(dāng)，避免造成不必要的浪費。3.4.2流量控制技術(shù)

停止-等待流量控制的優(yōu)點是控制簡單，但也造成傳輸過程中吞吐量的降低，從而使得傳輸線路的使用率不高。

圖2.26停止-等待方式三、停止等待算法檢錯和確認(rèn)。定時重發(fā)。序號防止重復(fù)接收。效率問題！單幀停止等待協(xié)議效率的分析停止等待協(xié)議效率分析傳播延時tp：指電信號通過傳輸介質(zhì)從發(fā)送端到接收端的傳播時間發(fā)送延時：指主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀比特序列所需要的時間。數(shù)據(jù)幀的

發(fā)送延時用tf表示，確認(rèn)幀Ack的發(fā)送延時用ta表示。處理延時tpr：接收端接收偵和處理幀所需要的時間理想狀態(tài)下，幀傳輸?shù)目傃訒rtT為：處理時延tpr和確認(rèn)幀發(fā)送時延ta很小可以忽略理想狀態(tài)下：停止等待協(xié)議的幀傳輸效率為：討論假設(shè)：兩個主機(jī)的距離一定，則傳播延時tp值一定假設(shè)主機(jī)發(fā)送速率一定1)如果收發(fā)雙方的傳輸介質(zhì)長度為1000m，傳播速度為2*108m/s，則傳輸延時tp為5.0*10-6s2)如果一個數(shù)據(jù)幀的長度為100比特,主機(jī)的發(fā)送速率為10Mbps,則發(fā)送延時tf=1*10-5s3)如果數(shù)據(jù)幀的長度為1000比特，其他參數(shù)不變，發(fā)送時延tf=1*10-4s

3.4.3連續(xù)ARQ協(xié)議后退N幀式ARQ重發(fā)方式(GBR)

發(fā)送端可以連續(xù)向接收端發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接收端對接收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校驗，然后向發(fā)送端返回相應(yīng)的應(yīng)答幀。如果發(fā)送端在連續(xù)發(fā)送編號為0-5幀后，從應(yīng)答幀得知2號幀傳輸錯誤，發(fā)送端將停止發(fā)送當(dāng)前幀，并且重新發(fā)送2,3,4,5號幀，然后繼續(xù)發(fā)送6號幀3.4.4選擇重發(fā)ARQ協(xié)議選擇重發(fā)方式(SR)

如果發(fā)送端在發(fā)送5號幀時，接收到2號幀傳輸出錯的應(yīng)答幀，發(fā)送端在發(fā)送完5號幀后，只是重新發(fā)送出錯的2號幀。選擇重發(fā)結(jié)束后，在繼續(xù)發(fā)送6號幀。選擇重發(fā)的效率要高于后退N幀方式練習(xí)1在后退重傳方式中，發(fā)送方已經(jīng)發(fā)送了編號為0-6的幀，當(dāng)計時器超時時，只收到了編號為0,2,4,5,6的幀，那么發(fā)送方需要重發(fā)哪些幀？發(fā)送編號為1-6的6個幀2在選擇重傳方式中，發(fā)送方已經(jīng)發(fā)送了編號為0-6的幀，當(dāng)計時器超時時，只接收到編號0,2,4,5,6的幀，那么發(fā)送方需要重發(fā)哪些幀？重發(fā)編號為1,3的兩個幀3.5高級數(shù)據(jù)鏈路控制3.5.1HDLC基本概念1974年IBM公司提出了面向比特型的SDLC協(xié)議。ISO將SDLC修改后的高級數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）協(xié)議作為國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO3309）。目前很多流行的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，如Ethernet幀結(jié)構(gòu)與PPP協(xié)議，都是在HDLC基礎(chǔ)上修改，或者是取其子集形成的。1

數(shù)據(jù)鏈路的配置方式和工作模式基本配置方式：非平衡配置與平衡配置。3個類型的站點：主站：用于發(fā)送命令幀和接收響應(yīng)幀，負(fù)責(zé)整個鏈路的管理次站：接收來自主站的命令幀，向主站發(fā)送響應(yīng)幀，參與對鏈路的控制組合站：即發(fā)送命令幀和接收響應(yīng)幀，又發(fā)送響應(yīng)幀和接收命令幀，負(fù)責(zé)整個鏈路的控制非平衡配置結(jié)構(gòu)分為：點—點連接和點—多點連接。非平衡配置可以有兩種數(shù)據(jù)傳送方式：正常響應(yīng)模式（NRM）與異步響應(yīng)模式（ARM）。正常響應(yīng)模式（NRM）

只有主站才能發(fā)起向次站的數(shù)據(jù)傳輸，如果次站有數(shù)據(jù)傳送時，只能以響應(yīng)幀的形式回答主站異步響應(yīng)模式（ARM）

允許次站主動向主站發(fā)送響應(yīng)幀，發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸2鏈路類型非平衡點對點式鏈路特點：鏈路兩端的兩個站有固定的主站和次站若次站有數(shù)據(jù)要發(fā)送，只能等待主站向其發(fā)出請求，次站才允許進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸階段非平衡點對點式鏈路在正常相應(yīng)模式下，數(shù)據(jù)傳輸只能在主站與某一次站之間進(jìn)行，次站之間不能傳輸數(shù)據(jù)，主站采用輪詢的控制方式，向各次站請求數(shù)據(jù)3.5.2HDLC幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志字段F為特定的“01111110”比特序列。HDLC幀數(shù)據(jù)存在“透明傳輸”問題。為了避免出現(xiàn)這種錯誤，HDLC協(xié)議規(guī)定采用“0比特插入/刪除方法”0比特插入/刪除方法地址字段A在命令幀中，表示執(zhí)行該命令的次站地址，響應(yīng)幀中，表示響應(yīng)

的次站地址有效地址為254個HDLC控制字段結(jié)構(gòu)根據(jù)控制字段將HDLC幀劃分為信息幀，監(jiān)督幀，無編號幀信息字段I信息字段為網(wǎng)絡(luò)層傳下來的分組FCS：幀校驗序列使用16位的循環(huán)冗余碼，采用的生成多項式為G(x)=x16+x12+x5+1，為了增強(qiáng)檢錯能力，又提出了32位CRC碼3.5.3HDLC幀的類型和功能1信息幀當(dāng)控制字段的b0位為0時，表示該幀為信息幀，b1-b3為N(S)，存放發(fā)送序號b5-b7為N(R)，存放接收序號P/F功能：P功能：查詢功能，只有主站發(fā)送的響應(yīng)幀才有P功能F功能：終止功能，只有次站發(fā)送的響應(yīng)幀才有F功能2監(jiān)督幀監(jiān)督幀稱為S幀，監(jiān)督幀的類型有四種：4種監(jiān)控幀的功能3無編號幀（U幀）無編號幀用于提供鏈路的建立和拆除以及各種控制功能無編號幀格式與鏈路控制功能4.3.4HDLC協(xié)議工作原理信息幀的簡化表示方法信息幀的例子無編號幀的表示方法正常響應(yīng)模式的工作過程分析（1）數(shù)據(jù)鏈路建立階段主站使用置正常響應(yīng)模式幀向從站請求建立數(shù)據(jù)鏈路鏈接。如果從站同意建立數(shù)據(jù)鏈路鏈接，使用無編號確認(rèn)幀UA向主站應(yīng)答，如果主站接收到UA幀，表示數(shù)據(jù)鏈路建立完成（2）數(shù)據(jù)幀傳輸階段

在第2階段的傳輸過程中，主站首先發(fā)送一個N(s)=1，N(r)=0的信息幀，如果在發(fā)送第2個I幀時，同時詢問從站是否有幀要發(fā)送。則第2個幀的N(s)=2N(r)=0,P=1（2）數(shù)據(jù)幀傳輸階段如果從站有三個幀需要發(fā)送，可以連續(xù)發(fā)送N(s)=1,N(r)=3的第1個信息幀，N(s)=2,N(r)=3的第2個信息幀，N(s)=3,N(r)=3的第3個信息幀，并將第3個信息幀中F設(shè)為1（2）數(shù)據(jù)幀傳輸階段如果主站此時有一個數(shù)據(jù)幀要發(fā)送，同時詢問從站是否有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送，則主站發(fā)送第3個信息幀，N(s)=3,N(r)=4,P=1。N(r)=4表示主站已正確接收從站發(fā)送序號為1-3的數(shù)據(jù)幀，需要從站發(fā)送第四個幀（2）數(shù)據(jù)幀傳輸階段當(dāng)從站只有兩個數(shù)據(jù)幀發(fā)送時，第4個數(shù)據(jù)幀的N(s)=4,N(r)=4，第5個數(shù)據(jù)幀的N(s)=5,N(r)=4，F(xiàn)=1（3）數(shù)據(jù)鏈路釋放階段雙方?jīng)]有數(shù)據(jù)幀需要發(fā)送時，進(jìn)入釋放鏈路階段，主站發(fā)送拆鏈命令幀DISC，用U，DISC，P=1表示，如果從站同意釋放鏈路，用無編號確認(rèn)幀做應(yīng)答用U，UA，F(xiàn)=1表示4.3.5數(shù)據(jù)鏈路層與物理層的關(guān)系（1）主機(jī)A和主機(jī)B之間要傳輸數(shù)據(jù)，首先要建立物理線路連接（2）建立物理線路連接才能傳輸比特流，通過傳輸HDLC協(xié)議規(guī)定的無編號幀，在建立物理連接之上，建立數(shù)據(jù)鏈路（3）建立數(shù)據(jù)鏈路之后，進(jìn)入數(shù)據(jù)幀傳輸階段（4）數(shù)據(jù)幀傳輸結(jié)束時，HDLC協(xié)議通

過無編號幀DISC和無編號確認(rèn)幀UA釋放數(shù)據(jù)鏈路（5）數(shù)據(jù)鏈路釋放完，最后釋放物理線路練習(xí)解釋零比特填充法。

正常響應(yīng)模式的特點是什么？

只有主站才能發(fā)起向次站的數(shù)據(jù)傳輸，而次站只有在主站向它發(fā)送命令幀進(jìn)行輪詢時，才能以響應(yīng)幀的形式回答主站。簡述HDLC幀各字段的意義。如果該控制字段的內(nèi)容為01011101，說明該幀的作用3.6點對點協(xié)議PPP

3.6.1PPP協(xié)議概述現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點對點協(xié)議

PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶使用撥號電話線接入因特網(wǎng)時，一般都是使用PPP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)申請到一批

IP地址ISP接入網(wǎng)PPP

協(xié)議1PPP協(xié)議的組成PPP協(xié)議有三個組成部分一個將IP數(shù)據(jù)報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)。

通過PPP鏈路進(jìn)行通信時，主機(jī)首先發(fā)送LCP幀，用來建立，配置和測試PPP數(shù)據(jù)鏈路，PPP鏈路建立完成后，主機(jī)發(fā)送NCP幀，用來選擇和配置網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議發(fā)送好后，網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)就可以通過PPP幀傳輸3.6.2PPP協(xié)議的幀格式PPP有一個2個字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報。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1211字節(jié)12不超過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)議的幀格式標(biāo)志字段

F

=0x7E（符號“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