計算機硬件及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈1

數(shù)據(jù)鏈路層

課程內(nèi)容

e差錯控制方法

數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念

數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的工作原理

BSC與HDLC的原理與結(jié)構(gòu)

Intemet中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

4.1差錯產(chǎn)生與差錯控制方法

為什么要設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層？

?在原始物理傳輸線路上傳輸數(shù)據(jù)信號是有差錯的；

?設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的：

將有差錯的物理線路改進成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路；

無法一差錯檢測（如CRC）

差錯控制（如ARQ）

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)。

3

――差錯產(chǎn)生的原因和差錯類型

?傳輸差錯一通過通信道后接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一致；

?差錯控制一檢查是否出現(xiàn)差錯以及如何糾正差錯；

?通信信道的噪聲分為兩類：熱噪聲和沖擊噪聲；

由熱噪聲引起的差錯是隨機差錯，或隨機錯；

沖擊噪聲引起的差錯是突發(fā)差錯，或突發(fā)錯；

?引起突發(fā)差錯的位長稱為突發(fā)長度；

?在通信過程中產(chǎn)生的傳輸差錯，是由隨機差錯與突發(fā)差錯共

同構(gòu)成的。

4

--誤碼率的定義

誤碼率定義:二進制比特在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯的

概率，它在數(shù)值上近似等于：

Pe=Ne/N

其中：N為傳輸?shù)亩M制比特總數(shù);

Ne為被傳錯的比特數(shù)。

5

---討論

?誤碼率應(yīng)該是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可

靠性的參數(shù)；

?未必誤碼率越低越好，要根據(jù)實際傳輸要求；

?差錯的出現(xiàn)具有隨機性，只有被測量的傳輸二進制比特

數(shù)越多，才會越接近于真正的誤碼率值。

6

--檢錯碼與糾錯碼

?糾錯碼:

每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息；

接收端能發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸差錯。

?檢錯碼:

分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息；

接收端能發(fā)現(xiàn)出錯，但不能確定哪一比特是錯的，并且

自己不能糾正傳輸差錯。

7

--常用的檢錯碼

?奇偶校驗碼

垂直奇（偶）校驗

水平奇（偶）校驗

垂直奇（偶）校驗（方陣碼）

?循環(huán)冗余編碼CRC

目前應(yīng)用最廣的檢錯碼編碼方法之一

8

——CRC的原理

i.將要發(fā)送的數(shù)據(jù)比特序列當(dāng)成一個多項式f(x)的系數(shù),

在發(fā)端用雙方約定的生成多項式G(x)去除，得到一個

余數(shù)多項式；

2.將余數(shù)(冗余)加在數(shù)據(jù)后面一起發(fā)送到接收端；

3.收方將收到的數(shù)據(jù)除以G(x),其余數(shù)與發(fā)方的比較

4.若一致，則傳送正確。否則錯誤，由發(fā)方重發(fā)數(shù)據(jù)直

到正確為止。

9

--生成多項式的選擇有國際標(biāo)準(zhǔn)

?CRC-12G(x)=x12+xn+x3+x2+x+l

?CRC-16G(x)=x16+x15+x2+l

?CRC-CCITTG(x)=x16+x12+x5+l

?CRC-32G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+xn+x10

+x8+x7+x5+x4+x2+x+l

10

11

一一冗余碼的計算

?假設(shè)待傳送的數(shù)據(jù)M=1010001101(共kbit)o

在M的后面再添加供差錯檢測用的nbit冗余碼一

起發(fā)送。

?用二進制的模2運算，進行2n乘M的運算，這

相當(dāng)于在M后面添加n個0。

?得到的(k+n)bit的數(shù)除以事先選定好的長度為

(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個比特。

12

冗余碼的計算舉例

設(shè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)I=1010001101,n=5,P=

110101,模2運算的結(jié)果是：

商Q=1101010110,余數(shù)R=OlllOo

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，或20M+R,即發(fā)送的數(shù)據(jù)是：

101000110101110

13

循環(huán)冗余檢驗的原理說明

1101010110-Q商

除數(shù)P—110101Loiooonoiooooo-2拓賽除數(shù)

110101II

111011

1101011

-111010

110101|I

111110

11010111

101100

1101011

110010

110101

。但余數(shù)

發(fā)送的數(shù)據(jù)：101000110101110

14

--差錯控制機制

反饋重發(fā)機制

檢錯重發(fā)（CRC）

超時重發(fā)（Timeout）

15

反饋重發(fā)機制的分類

?停止等待方式

發(fā)送端

接收端12

16

”0%

?連續(xù)工作方式

---拉回重發(fā)方式

――選擇重發(fā)方式

4.2數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念

發(fā)送方接收方

層

主I'.-'d

主I君層

機

數(shù)機

A由數(shù)

據(jù)B

V排；

V

I

緩

緩

沖

沖

區(qū)

區(qū)數(shù)據(jù)鏈路層：

物理線路+通信協(xié)議

幀

11111—?

18

基本概念

?鏈路(link)是一條無源的點到點的物理線路段，中間沒有

任何其他的交換結(jié)點。

“一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。

?數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)

議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實現(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。

“現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器(即網(wǎng)卡)來實現(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。

19

數(shù)據(jù)鏈路層像個數(shù)字管道

?常常在兩個對等的數(shù)據(jù)鏈路層之間畫出一個數(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。

?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。

20

在數(shù)據(jù)鏈路層上傳輸數(shù)據(jù)幀I-I

kirf送M以多快的速度發(fā)送數(shù)據(jù)幀，即每幀之間相隔多長

??時間？如何確認(rèn)對方是否收到數(shù)據(jù)？

是否接收到正確的數(shù)據(jù)幀？如何告訴發(fā)送方？

能及時處理接收到的數(shù)據(jù)幀嗎？

?傳輸過程：會出錯嗎？會丟失數(shù)據(jù)幀嗎？

!解決這些問題，是鏈路層的主要任務(wù)。

!針對這些問題所制定的通信規(guī)程就是數(shù)據(jù)鏈路層的

通信協(xié)議。

21

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能

數(shù)據(jù)鏈路層最重要的作用就是：通過一些數(shù)據(jù)鏈

路層協(xié)議(即鏈路控制規(guī)程)，在不太可靠的物理鏈

路上實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。其主要功能可歸納如下:

(1)鏈路管理

(2)幀定界

(3)流量控制

(4)差錯控制

(5)透明傳輸

(6)尋址

22

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能

⑴鏈路管理

通信前先建立一條數(shù)據(jù)鏈路，傳輸數(shù)據(jù)時要維持?jǐn)?shù)據(jù)鏈

路，而在通信完畢時要釋放數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路的建立、

維持和釋放就叫做鏈路管理。

⑵幀同步

幀同步是指收方應(yīng)當(dāng)能從收到的比特流中準(zhǔn)確地區(qū)分出

一幀的開始和結(jié)束。

23

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能

⑶流量控制

當(dāng)收方來不及接收發(fā)方發(fā)送的數(shù)據(jù)時，就必須及時控

制發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。

⑷差錯控制

收方可以檢測出收到的幀中是否有差錯，以決定發(fā)方

是否重發(fā)該幀，直到收方正確收到為止。

24

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能

(5)透明傳輸

收方必須能自動區(qū)分所傳送的是數(shù)據(jù)信息還是控制信

息，從而使鏈路上可傳送任意比特組合的信息，這就

是“透明傳輸”。

(6)尋址

在多點連接的情況下，必須保證每一幀都能送到正確

的地址。雙方也應(yīng)當(dāng)知道發(fā)方是哪一個站。

25

數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型

口口

26

數(shù)據(jù)鏈路層的簡單模型（續(xù)）

路由器Ri路由器R3

主機兒路由器R2一審主機心

電話網(wǎng)局域網(wǎng)一力一廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)」口

僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動

應(yīng)用層,應(yīng)用層

運輸層,運輸層

網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層

物理層勿理層

主機H1向H2發(fā)送數(shù)據(jù)

27

4.3停止等待ARQ協(xié)議

完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸

?1：在鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀不會出錯，也不會丟失。

?2：接收方的速度永遠(yuǎn)不會低于發(fā)送方的速度。

這時數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議非常簡單:

只要控制發(fā)送方把數(shù)據(jù)幀從緩沖區(qū)發(fā)送到數(shù)

據(jù)鏈路上；接收方把數(shù)據(jù)幀從鏈路上接收到緩

沖區(qū)，并上交給主機。

28

完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸

發(fā)送方接收方

高層

數(shù)據(jù)鏈路層

29

完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸所基于的兩個假定

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。

這個假定就相當(dāng)于認(rèn)為：接收端向主機交付數(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

30

問題的產(chǎn)生、基本解決辦法

分析：去掉假定2保留假定1。

即主機A向主機B傳輸數(shù)據(jù)的信道仍然是無差錯的

理想信道，但不能保證接收端向主機交付數(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。

假設(shè)：鏈路是理想化的，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會出錯

也不會丟失。

協(xié)議思想：協(xié)調(diào)、控制接收方、發(fā)送方的速度。

友情提醒：由收方控制發(fā)方的數(shù)據(jù)流，是計算機網(wǎng)

絡(luò)中流量控制的一個基本方法。

31

具有簡單的流量控制

發(fā)送方接收方

協(xié)

議

算

法

發(fā)出一幀；等待；

等待；將收到的數(shù)據(jù)幀

直到收到ACK上交主機；

發(fā)送應(yīng)答信息；

才發(fā)送下一幀

轉(zhuǎn)到第一步

32

具有最簡單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議算法

在發(fā)送結(jié)點：

(1)從主機取一個數(shù)據(jù)幀；

在接收結(jié)點：

⑵將數(shù)據(jù)幀送到數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送

緩存；(1)等待；

⑵若收到由發(fā)送結(jié)點發(fā)過來的數(shù)

⑶從發(fā)送緩存中將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出；

據(jù)幀，則將其放入數(shù)據(jù)鏈路層的

(4)等待；

接收緩存；

⑸若收到由接收結(jié)點發(fā)過來的應(yīng)答

⑶將該數(shù)據(jù)幀上交主機；

信息(其格式與內(nèi)容可由雙方事先商

定好)，則從主機取一個新的數(shù)據(jù)幀,(4)向發(fā)送結(jié)點發(fā)一應(yīng)答信息，

然后轉(zhuǎn)到(2)。表示數(shù)據(jù)幀已經(jīng)上交給主機；

⑸轉(zhuǎn)到⑴。

33

34

停止等待ARQ協(xié)議

(1)接近實際情形的假設(shè):

1)在信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可能會出錯，也可能會丟失。

2)雙方的速度不一致，需要對發(fā)送端進行流量控制。

35

停止等待ARQ協(xié)議

AB

-*-^J）ATAO

」—送主機鏈路不可靠，

CRC校驗出差

錯，為此，收

方發(fā)出否認(rèn)幀

NAK,要求發(fā)

方重發(fā)

a）正常情況

b）數(shù)據(jù)幀出錯

36

AB

應(yīng)答幀丟失，

發(fā)方重發(fā)，出

現(xiàn)重復(fù)幀。為

每一幀加上發(fā)

送序號

c）數(shù)據(jù)幀丟失d）應(yīng)答幀丟失

37

超時計時器的作用

?結(jié)點A發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀時，就啟動一個超時計時器

(timeouttimer)。

“計時器又稱為定時器。

?若到了超時計時器所設(shè)置的重傳時間力戊而仍收不到結(jié)

點B的任何確認(rèn)幀，則結(jié)點A就重傳前面所發(fā)送的這

一數(shù)據(jù)幀。

?一般可將重傳時間選為略大于“從發(fā)完數(shù)據(jù)幀到收到

確認(rèn)幀所需的平均時間”。

38

解決重復(fù)幀的問題

?使每一個數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號。每發(fā)送一個

新的數(shù)據(jù)幀就把它的發(fā)送序號加lo

?若結(jié)點B收到發(fā)送序號相同的數(shù)據(jù)幀，就表明出

現(xiàn)了重復(fù)幀。這時應(yīng)丟棄重復(fù)幀，因為已經(jīng)收到過

同樣的數(shù)據(jù)幀并且也交給了主機Bo

?但此時結(jié)點B還必須向A發(fā)送確認(rèn)幀ACK,因為

B已經(jīng)知道A還沒有收到上一次發(fā)過去的確認(rèn)幀

ACKo

39

幀的編號問題

?任何一個編號系統(tǒng)的序號所占用的比特數(shù)一定是有

限的。經(jīng)過一段時間后，發(fā)送序號就會重復(fù)！

?序號占用的位數(shù)越少，數(shù)據(jù)傳輸?shù)念~外開銷就越小。

?對于停止等待協(xié)議，由于每發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀就停止

等待,因此用二仝位來編號就夠了。

40

幀的發(fā)送序號

?數(shù)據(jù)幀中的發(fā)送序號N(S)以。和1交替的方

式出現(xiàn)在數(shù)據(jù)幀中。

?每發(fā)一個新的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送序號就和上次發(fā)送

的不一樣。用這樣的方法就可以使收方能夠區(qū)

分開新的數(shù)據(jù)幀和重傳的數(shù)據(jù)幀了。

41

幀檢驗序歹?。軫CS

?在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列FCS

(FrameCheckSequence)o

?循環(huán)冗余檢驗CRC和幀檢驗序列FCS并不等同。

今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。

今FCS可以用CRC這種方法得出，但CRC

并非用來獲得FCS的惟一方法。

42

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)和重傳機制。

43

檢測出差錯

?只要得出的余數(shù)火不為0,就表示檢測到了差錯。

?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。

?一旦檢測出差錯，就丟棄這個出現(xiàn)差錯的幀。

?只要經(jīng)過嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù)R

那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小很小。

44

悲。0七

停等協(xié)議的算法

?這里不使用否認(rèn)幀，而且確認(rèn)幀帶有序號1

?ACK12表示“第刀-1號幀已經(jīng)收到，現(xiàn)在期望接收

第n號幀"。

今ACK1表示“0號幀已收到，現(xiàn)在期望接收的下

一幀是1號幀"；

今ACK0表示“1號幀已收到，現(xiàn)在期望接收的下

一幀是0號幀"。

45

停止等待協(xié)議ARQ的優(yōu)缺點

?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。

?產(chǎn)生了另外兩種協(xié)議，即連續(xù)ARQ和選擇重

傳ARQo

46

4.4連續(xù)ARQ協(xié)議

停止等待ARQ協(xié)議的信道利用率不高。

解決允許發(fā)送方不等確認(rèn)幀返回就連續(xù)發(fā)送多個

思路數(shù)據(jù)幀——連續(xù)ARQ協(xié)議的基本思想。

連續(xù)ARQ協(xié)議的基本原理

?允許發(fā)送方不等確認(rèn)幀返回就連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)幀。

?接收端只按序接收數(shù)據(jù)幀，不按序號到來的幀被丟棄。

?確認(rèn)幀中包含著期望下次收到的幀的序號。

?在發(fā)送端發(fā)送完一幀后都要設(shè)置該幀的超時計時器。

47

連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理

?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。

?如果這時收到了接收端發(fā)來的確認(rèn)幀，那么還可以

接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

?由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提高了。

48

連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理

B

A

DATAOJJZ>確認(rèn)

ACK1DATAO送交主機

ACK1ACK2確認(rèn)DATA1

超P^rzi^

DA7A22?^

時DATA2出錯，

重DA7^3DATA3不按序，

傳,out

DA7A4

時DATA4不按序，

間DA7A5DATA5不按序，

重伐DAZA2

rHACK3確認(rèn)DATA2

重伐DA7^3

ACK4確認(rèn)DATA3》送交主機

trZJ

Lfi^DA77\5

49

回退N式ARQ協(xié)議

連續(xù)ARQ協(xié)議允許發(fā)送方不等確認(rèn)幀返回就連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)幀，這

些被發(fā)出去而尚未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀在發(fā)送緩沖區(qū)有保留副本，當(dāng)發(fā)送

方發(fā)現(xiàn)前面某一數(shù)據(jù)幀未收到確認(rèn)信息而計時器已經(jīng)超時后，就會重

發(fā)該幀以及隨后的N個數(shù)據(jù)幀，這種ARQ稱作回退N式ARQ協(xié)議(go-

back-NARQ)。

0123452345

50

4.5滑動窗口

發(fā)送方和接收方通過滑動窗口機制實現(xiàn)流量控制。

發(fā)送窗口：用來對發(fā)送端進行流量控制，它的大

概小代表在沒有收到對方的確認(rèn)幀的情況下發(fā)送端

最多可以發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)。

念

心接收窗口：用來控制接收端可以接收哪些數(shù)據(jù)幀。

只有發(fā)送序號落入接收窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)幀才可接收。

51

滑動窗口的概念

?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)送窗口用來對發(fā)送端進行流量控制。

?發(fā)送窗口的大小心代表在還沒有收到對方確認(rèn)信

息的情況下發(fā)送端最多可以發(fā)送多少個數(shù)據(jù)幀。

52

(a)

允許發(fā)送5個幀不允許發(fā)送這些幀

(b)IqI1I.IaI415I-I71nliI.I

已發(fā)送還允許發(fā)送4個幀不允許發(fā)送這些幀

??.7叱?■■

(d)Joi,12J314I5I0I710I1I2I二

已發(fā)送已發(fā)送還允許發(fā)送不允許發(fā)送這些幀

并已收到確認(rèn)3個幀

53

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，接收窗口的大小心=1。

“只有當(dāng)收到的幀的序號與接收窗口一致時才能接

收該幀。否則，就丟棄它。

“每收到一個序號正確的幀，接收窗口就向前（即

向右方）滑動一個幀的位置。同時發(fā)送對該幀的

確認(rèn)。

54

—

1號幀

(c)012345I6I7IQI11-2

i—_

已收到江二匚/口小上不允許接收這些幀

準(zhǔn)備接收4號幀

55

滑動窗口的重要特性

?只有在接收窗口向前滑動時（與此同時也發(fā)送了

確認(rèn)），發(fā)送窗口才有可能向前滑動。

?收發(fā)兩端的窗口按照以上規(guī)律不斷地向前滑動，

因此這種協(xié)議又稱為滑動窗口協(xié)議。

?當(dāng)發(fā)送窗口和接收窗口的大小都等于1時，就是

停止等待協(xié)議。

56

發(fā)送窗口的最大值

?當(dāng)用力個比特進行編號時，若接收窗口的大

小為1,則只有在發(fā)送窗口的大小叫《2廠

1時，連續(xù)ARQ協(xié)議才能正確運行。

?例如，當(dāng)采用3bit編碼時，發(fā)送窗口的最大

值是7而不是8O

57

4.6選擇重傳ARQ協(xié)議

當(dāng)接收方發(fā)現(xiàn)某幀出錯后，其后繼續(xù)送來的正確的幀

雖然不能立即遞交給接收方的高層，但接收方仍可收

下來，存放在緩沖區(qū)中，同時要求發(fā)送方重新傳送出

錯的那一幀。一旦收到重新傳來的幀后，就可以和已

存于緩沖區(qū)中的其余幀一并按正確的順序遞交高層。

這種方法稱為選擇重發(fā)，選擇重發(fā)減少了浪費，但要

求接收方有足夠大的緩沖區(qū)空間。

58

選擇重發(fā)ARQ原理

發(fā)送幀

接收岫

liv

將2??.6依;仁遞交商加

中環(huán)7、跡支

選擇重發(fā)ARQ原理示意

59

4.7數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

鏈路控制規(guī)程有“面向字符”和“面向比特”兩種控制規(guī)程。

面向字符的控制規(guī)程把數(shù)據(jù)和控制信息都看作是字符，

面向比特的控制規(guī)程把數(shù)據(jù)及控制信息都看作是位的組合。

60

面向字符的控制規(guī)程一BSC

以字符為控制傳輸信息的基本單元o

(1)控制字符

BISYNC(BinarySynchronousCommunication)o

BSC中規(guī)定了下列控制字符：

ACK確認(rèn)響應(yīng)(ACKnowledgement)

NAK否定回答(NegativeAcKnowledge);

EOT傳輸結(jié)束(EndOfTransmission);

SYN同步字符(Synchronous);

DLE轉(zhuǎn)義字符(DataLinkEscape)

61

面向字符的控制規(guī)程一BSC?

ENQ查詢(enquiry)；

格式字符：

SOH報頭開始(StartOfHeader);

STX報文開始(StartOfText)

ETB塊(組)發(fā)送結(jié)束(ndofransmissionBlock)

ETX文本結(jié)束(EndofTeXt)

62

BSC（續(xù)1）

(2)透明與非透明數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)和控制字符在同一條鏈路中傳送，因此一般

要求被傳送的數(shù)據(jù)中不包含控制字符，不包含控制字

符的數(shù)據(jù)稱為非透明數(shù)據(jù)。如果采用特殊的措施允許

數(shù)據(jù)中包含所有的字符，即也包括控制字符在內(nèi)，這

種數(shù)據(jù)稱為透明數(shù)據(jù)。傳輸透明數(shù)據(jù)的方式稱為透明

傳輸方式。

63

BSC（續(xù)2）

(3)面向字符型BSC協(xié)議的數(shù)據(jù)報文格式

SYNSYNSOH報頭STX正文ETB/ETXBCC

4444AA

4111111

111111

1

111111

1

111111

1

111111

111

同步字符1用戶定義1正文字段1校驗字段

111

111

報文開始報頭結(jié)束分組結(jié)束

報文結(jié)束

64

一一BSC（續(xù)3）

字符的轉(zhuǎn)義:在控制字符之前增加一個轉(zhuǎn)義字符

(DLE),形成控制序列。

DELSOH>DELSTX等

生會填充法：數(shù)據(jù)中若出現(xiàn)轉(zhuǎn)義字符，再增加一個

DEL,避免二義性。

例如：DELDELSOH

65

4.8面向比特的控制規(guī)程一HDLC

?面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的缺點：

“報文格式不一樣；

“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)計目標(biāo)：

“以比特作為傳輸控制信息的基本單元;

”數(shù)據(jù)幀馬控制幀格式漏同；

“傳輸透明性好；

“連續(xù)發(fā)送，傳輸效率高。

66

面向比特的控制規(guī)程一HDLC

?1974年，IBM公司推出了面向比特的規(guī)程

(SynchronousDataLinkControl);

?后來ISO把SDLC修改后稱為JLC(High-level

DataLinkControl),譯為高級數(shù)據(jù)鏈路控制，作為國

際標(biāo)準(zhǔn)ISO3309;

?CCITT則將HDLC再修改后稱為鏈路接入規(guī)程-AP

(LinkAccessProcedure)o不久，HDLC的新版本又

把LAP修改為，“B”表示平衡型(Balanced),

所以LAPB叫做鏈路接入規(guī)程(平衡型)。

67

--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：發(fā)送命令（數(shù)據(jù)）幀，接收響應(yīng)幀，并負(fù)責(zé)數(shù)

據(jù)鏈路的全面管理

從站：接收主站命令幀，發(fā)送響應(yīng)幀，并配合主站

參與差錯恢復(fù)等鏈路控制

非平衡配置中的結(jié)構(gòu)特點

點一點方式

多點方式

68

數(shù)據(jù)鏈路的非平衡配置方式

——,命令___

以二S

響應(yīng)—

命令

69

非平衡配置方式

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)送命令幀進行探詢(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)；

?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

恢復(fù)等功能。

70

平衡配置方式

?鏈路兩端的兩個站都是復(fù)合站(combinedstation);

?復(fù)合站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)；

?平衡配置結(jié)構(gòu)中只有異步平衡模式(Asynchronous

BalancedMode,ABN)；

?異步平衡模式的每個復(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。

71

數(shù)據(jù)鏈路的平衡配置方式

命令/響應(yīng)

命令/響應(yīng)

72

HDLC的幀結(jié)構(gòu)

比特888168

標(biāo)志地址控制信息幀檢驗序列標(biāo)志I

FACInfoFCSFI

FCS檢驗區(qū)間一d

--------透明傳輸區(qū)間

?F(flag)：固定格式一01111110

作用一幀同步

傳輸數(shù)據(jù)的透明性(零比特插入與刪除)

?A(address)：地址

?C(control):幀的類型、幀的編號、命令與控制信息

?I(information):網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)，Nmax=256B

?CRC(checksum)：校驗A、C、I字段的數(shù)據(jù)

G(X)=X16+X12+X5+l

HDLC中零比特填充法

1.零比特填充法使一幀中兩個F字段之間不會出現(xiàn)6個連續(xù)1;

2.在發(fā)送端，當(dāng)一串比特流數(shù)據(jù)中有5個連續(xù)1時，就填入一個0;

3.在接收幀時，先找到F字段以確定幀的邊界。接著再對比特流進行

掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個連續(xù)1時，就將其后的一個。刪除，以還原

成原來的比特流。

透明傳輸：

1.采用零比特填充法就可傳送任意組合的比特流，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈

路層的透明傳輸；

2.當(dāng)連續(xù)傳輸兩個幀時，前一個幀的結(jié)束標(biāo)志字段F可以兼作后一

幀的起始標(biāo)志字段。

3.當(dāng)暫時沒有信息傳送時，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。

74

零比特的填充與刪除

數(shù)據(jù)中某一段比特組合恰好01001111110001010

出現(xiàn)和F字段一樣的情況

會被誤認(rèn)為是F字段

O

發(fā)送端在連續(xù)5個1之后A

填入0比特再發(fā)送出去V

O

在接收端將5個連1之后010011111010001010

的0比特刪除，恢復(fù)原樣0

在此位置刪除填入的0比特

75

幀類型及控制字段的意義

也0次，F(xiàn)0SA0MC應(yīng)方國，I0B國國，F(xiàn)CS也0伙，F(xiàn)

￡,8%⑥￡-8/16$粵￡,8$t（O?E法）￡16/32,曾(86)

XOblb2b3b4b5b6、、b（

?、

0O(D￡0N(S)P/FN(R)

W00(S)￡10H0P/FN(R)

5<±A0

11i(>AP/F1"

(U)￡

76

幀

?I幀：N(S)-發(fā)送幀的順序號

N(R)-接收幀的順序號

P/F=Poll/Final,P=1詢問，F(xiàn)=1響應(yīng)

P與F成對出現(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：用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能

77

U幀的格式與鏈路控制功能

01111110A11MP/FMFCS01111110

\\X

\X\\

\\\\

\XXX

\\\\

\XXX

\\\\

X\\\

命令響應(yīng)X\\X

\X\、

置異步響應(yīng)SARM11000建立主從的點一點結(jié)構(gòu)

置正常響應(yīng)SNRM00001建立主從的多點結(jié)構(gòu)

置異步平衡響應(yīng)SABM11100建立復(fù)合站的平衡結(jié)構(gòu)

拆鏈DISC00010結(jié)束已建立的數(shù)據(jù)鏈路

無編號確認(rèn)UA00110從站響應(yīng)主站的命令

命令拒絕CMAD10001從站報告幀傳輸異常

78

數(shù)據(jù)鏈路層的工作過程

I,N(S)=3,N(R)=4,P=1

79

—

?無編號幀的表示方法

置異步響應(yīng)模式：U,SNRM,P=1

無編號確認(rèn)：U,UA,F=1

?SNRM幀與UA幀結(jié)構(gòu)的表示方法

置異步響應(yīng)模式：01111110A11001001FCS01111110

無編號確認(rèn)：01111110A11001110FCS01111110

80

正常響應(yīng)模式

數(shù)據(jù)鏈路工作

數(shù)據(jù)鏈路層與物理層的關(guān)系

主站從站

4.9Internet中的數(shù)據(jù)鏈路層

用戶接入Internet的方法

使用TCP/IP

的客戶進程

A.撥號電話線接入方法

B.專線接入方法：如xDSL、DDN、X.25

83

通過ISP接到Internet主要的協(xié)議

?SLIP(SerialLineIP)

一串行線路的Intemet數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

?PPP(Point-to-PointProtocol)

一點-點協(xié)議

注意：TCP/IP體系結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)接口層包含了OSI體系中的

數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，該層包含了網(wǎng)絡(luò)的各種邏輯鏈路控制

和媒體接入?yún)f(xié)議，可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的物理連接。

因此，Internet中沒有分別定義數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)

議，只是將它們集成到物理網(wǎng)卡上.

84

SLIP協(xié)議

?SLIP出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代初，最早是在BSDUNIX

4.2版操作系統(tǒng)上實現(xiàn)的；

?SLIP協(xié)議支持TCP/IP協(xié)議；

?對數(shù)據(jù)報進行了簡單的封裝，然后來用RS-232接口串

行線路進行傳輸；

?SLIP通常也用來將遠(yuǎn)程終端連接到UNIX主機，也可通