計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 第三章數(shù)據(jù)鏈路層

1、第三章 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路層的功能 組幀組幀 差錯(cuò)檢測(cè)和糾正差錯(cuò)檢測(cè)和糾正 基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 滑動(dòng)窗口協(xié)議滑動(dòng)窗口協(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 3.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能 物理層只負(fù)責(zé)在通過傳輸介質(zhì)相連的機(jī)器之間傳輸無結(jié)構(gòu)物理層只負(fù)責(zé)在通過傳輸介質(zhì)相連的機(jī)器之間傳輸無結(jié)構(gòu) 的原始比特流，是不可靠的。的原始比特流，是不可靠的。 數(shù)據(jù)鏈路層將相鄰節(jié)點(diǎn)間不可靠的物理連接的數(shù)據(jù)電路轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)鏈路層將相鄰節(jié)點(diǎn)間不可靠的物理連接的數(shù)據(jù)電路轉(zhuǎn) 換成為可靠的數(shù)據(jù)鏈路，為網(wǎng)絡(luò)層提供透明的服務(wù)。換成為可靠的數(shù)據(jù)鏈路，為網(wǎng)絡(luò)層提供透明的服務(wù)。 為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換：為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換： 將物

2、理層的無結(jié)構(gòu)原始比特流劃分成一定長度的結(jié)構(gòu)數(shù)將物理層的無結(jié)構(gòu)原始比特流劃分成一定長度的結(jié)構(gòu)數(shù) 據(jù)單元據(jù)單元幀（幀（frame），即），即組幀組幀（framing）。）。 對(duì)幀進(jìn)行對(duì)幀進(jìn)行差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制（error control），實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)），實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)/糾錯(cuò)功糾錯(cuò)功 能。能。 通過合適的通過合適的流量控制流量控制（flow control）協(xié)議保證收發(fā)雙方）協(xié)議保證收發(fā)雙方 的傳輸同步。的傳輸同步。 3.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能 relationship between packets and frames. 3.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能 虛擬通信和實(shí)際通信虛擬通信和實(shí)際通信 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的位置和作

3、用 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的位置和作用 數(shù)據(jù)鏈路層為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 3種基本的服務(wù)：種基本的服務(wù)： l 無確認(rèn)的無連接服務(wù)：無確認(rèn)的無連接服務(wù)： 源機(jī)器向目的機(jī)器發(fā)送獨(dú)立的幀，而目的機(jī)器不需作出確源機(jī)器向目的機(jī)器發(fā)送獨(dú)立的幀，而目的機(jī)器不需作出確 認(rèn)。事先沒有建立連接，事后也不存在釋放。對(duì)于丟失和認(rèn)。事先沒有建立連接，事后也不存在釋放。對(duì)于丟失和 錯(cuò)誤的幀也不試圖去恢復(fù)。恢復(fù)工作留給上層完成。錯(cuò)誤的幀也不試圖去恢復(fù)。恢復(fù)工作留給上層完成。 適用于誤碼率很低或音視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)那闆r，如適用于誤碼率很低或音視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)那闆r，如lan。 l 有確認(rèn)的無連接服務(wù)：有確認(rèn)的無連接服務(wù)： 仍然不建立連接，但每一個(gè)

4、幀都單獨(dú)確認(rèn)。發(fā)送方會(huì)重發(fā)仍然不建立連接，但每一個(gè)幀都單獨(dú)確認(rèn)。發(fā)送方會(huì)重發(fā) 丟失和出錯(cuò)的幀。丟失和出錯(cuò)的幀。 適用于無線系統(tǒng)（適用于無線系統(tǒng)（wireless systems）之類的不可靠信道。）之類的不可靠信道。 l 有確認(rèn)的面向連接服務(wù)：有確認(rèn)的面向連接服務(wù)： 傳輸分為建立、傳輸和拆除三個(gè)階段，且每一個(gè)幀都單獨(dú)傳輸分為建立、傳輸和拆除三個(gè)階段，且每一個(gè)幀都單獨(dú) 確認(rèn)。主要用于確認(rèn)。主要用于wan。 3.2 組幀 將物理層的比特流劃分成幀的將物理層的比特流劃分成幀的4種方法：種方法： 字符計(jì)數(shù)法字符計(jì)數(shù)法（character count） 帶字符填充的首尾定界符法帶字符填充的首尾定界符法（

5、starting and ending characters with character stuffing） 帶位填充的首尾標(biāo)志法帶位填充的首尾標(biāo)志法（starting and ending flags with bit stuffing） 物理編碼的違例碼法物理編碼的違例碼法（physical layer coding violations） 字符計(jì)數(shù)法 在幀頭中使用一個(gè)字段來標(biāo)明幀內(nèi)的字符數(shù)。在幀頭中使用一個(gè)字段來標(biāo)明幀內(nèi)的字符數(shù)。 一旦計(jì)數(shù)值出錯(cuò)，將再也無法同步。一旦計(jì)數(shù)值出錯(cuò)，將再也無法同步。 很少單獨(dú)用，一般與其它方法結(jié)合使用。很少單獨(dú)用，一般與其它方法結(jié)合使用。 帶字符填充的首位

6、定界符法 每一幀以每一幀以ascii字符序列字符序列dle stx（data link escape start of text）開頭，以）開頭，以dle etx（data link escape end of text ）結(jié)束。）結(jié)束。 若幀的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)若幀的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)dle字符，發(fā)送方則插入一個(gè)字符，發(fā)送方則插入一個(gè)dle 字符，接收方會(huì)刪除這個(gè)字符，接收方會(huì)刪除這個(gè)dle字符。字符。 只能用于已被淘汰的面向字符型協(xié)議。只能用于已被淘汰的面向字符型協(xié)議。 stxdle 帶位填充的首位標(biāo)志法 每一幀使用一個(gè)特殊的位模式（如每一幀使用一個(gè)特殊的位模式（如01111110）作為開）作為開 始和結(jié)

7、束的標(biāo)志字節(jié)。始和結(jié)束的標(biāo)志字節(jié)。 當(dāng)發(fā)送方在幀的數(shù)據(jù)中遇到當(dāng)發(fā)送方在幀的數(shù)據(jù)中遇到5個(gè)連續(xù)的個(gè)連續(xù)的1時(shí)，自動(dòng)在其時(shí)，自動(dòng)在其 后插入一個(gè)后插入一個(gè)0，接收方會(huì)自動(dòng)刪除，接收方會(huì)自動(dòng)刪除5個(gè)連續(xù)的個(gè)連續(xù)的1后面跟后面跟 著的一個(gè)著的一個(gè)0。 用于流行的面向比特型協(xié)議，如用于流行的面向比特型協(xié)議，如hdlc。 物理編碼的違例碼法 只能用于當(dāng)物理信號(hào)的編碼具有冗余碼字時(shí)，利用這只能用于當(dāng)物理信號(hào)的編碼具有冗余碼字時(shí)，利用這 些冗余的碼字來作為幀的邊界。些冗余的碼字來作為幀的邊界。 例如采用曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼中例如采用曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼中1/2位周位周 期處不跳變的違例碼來

8、標(biāo)示幀邊界。使用差分曼徹斯期處不跳變的違例碼來標(biāo)示幀邊界。使用差分曼徹斯 特編碼的特編碼的ieee 802.5令牌環(huán)網(wǎng)中：令牌環(huán)網(wǎng)中： 幀的起始符：幀的起始符：jk0jk000 幀的結(jié)束符：幀的結(jié)束符：jk1jk1ie 其中其中j為為“1”的違例碼；的違例碼；k為為“0”的違例碼；的違例碼； i表示后表示后 繼幀位；繼幀位； e為差錯(cuò)檢測(cè)位。為差錯(cuò)檢測(cè)位。 幀的其它地方絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的邊界碼字。幀的其它地方絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的邊界碼字。 3.3 差錯(cuò)的檢測(cè)和糾正 涉及兩方面理論與技術(shù)：涉及兩方面理論與技術(shù)： 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè) 差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制編碼 差錯(cuò)糾正差錯(cuò)糾正 前項(xiàng)糾錯(cuò)前項(xiàng)糾錯(cuò) 重發(fā)出

9、錯(cuò)幀（可與流量控制一起實(shí)現(xiàn)）重發(fā)出錯(cuò)幀（可與流量控制一起實(shí)現(xiàn)） 差錯(cuò)控制編碼 發(fā)送端在發(fā)送的數(shù)據(jù)塊中加入一定的冗余信息，使數(shù)發(fā)送端在發(fā)送的數(shù)據(jù)塊中加入一定的冗余信息，使數(shù) 據(jù)塊與冗余信息之間建立某種關(guān)聯(lián)的關(guān)系，接收端通據(jù)塊與冗余信息之間建立某種關(guān)聯(lián)的關(guān)系，接收端通 過驗(yàn)證這種關(guān)系是否存在，來判定數(shù)據(jù)在傳輸過程中過驗(yàn)證這種關(guān)系是否存在，來判定數(shù)據(jù)在傳輸過程中 是否出錯(cuò)。是否出錯(cuò)。 在數(shù)據(jù)塊中加入冗余信息的過程叫差錯(cuò)編碼，有兩種在數(shù)據(jù)塊中加入冗余信息的過程叫差錯(cuò)編碼，有兩種 基本的差錯(cuò)編碼策略：基本的差錯(cuò)編碼策略： 檢錯(cuò)碼檢錯(cuò)碼（error-detecting code）：只能檢查是否有）：只能檢

10、查是否有 錯(cuò)，但不知錯(cuò)在何處的編碼。錯(cuò)，但不知錯(cuò)在何處的編碼。 糾錯(cuò)碼糾錯(cuò)碼（error-correcting code）：不但能檢查出錯(cuò)）：不但能檢查出錯(cuò) 誤，且能確定錯(cuò)誤之處并予以糾正的編碼。誤，且能確定錯(cuò)誤之處并予以糾正的編碼。 任何一種差錯(cuò)編碼都不能保證百分之百的準(zhǔn)確。任何一種差錯(cuò)編碼都不能保證百分之百的準(zhǔn)確。 檢錯(cuò)與糾錯(cuò)能力的分析 設(shè)一幀包含設(shè)一幀包含m個(gè)數(shù)據(jù)（報(bào)文）位和個(gè)數(shù)據(jù)（報(bào)文）位和r個(gè)冗余位，則總長度為個(gè)冗余位，則總長度為n = m + r。把長度為。把長度為n位的單元稱作位的單元稱作n位碼字（位碼字（codeword）。）。 在在n位碼字的編碼集中，有效碼字?jǐn)?shù)為位碼字的編碼

11、集中，有效碼字?jǐn)?shù)為2m個(gè)，總碼字?jǐn)?shù)為個(gè)，總碼字?jǐn)?shù)為2n個(gè)，個(gè)， 顯然存在顯然存在2n - 2m個(gè)碼字是無效的碼字。個(gè)碼字是無效的碼字。 若一個(gè)有效碼字由于差錯(cuò)變成一個(gè)無效碼字，就能判斷出有若一個(gè)有效碼字由于差錯(cuò)變成一個(gè)無效碼字，就能判斷出有 錯(cuò)。錯(cuò)。 若一個(gè)有效碼字錯(cuò)成了另一個(gè)有效碼字，則錯(cuò)誤就檢測(cè)不出若一個(gè)有效碼字錯(cuò)成了另一個(gè)有效碼字，則錯(cuò)誤就檢測(cè)不出 來了。來了。 兩個(gè)碼字中對(duì)應(yīng)比特位取值不同的位的個(gè)數(shù)稱作兩個(gè)碼字中對(duì)應(yīng)比特位取值不同的位的個(gè)數(shù)稱作海明距離海明距離 （hamming distance）。如）。如10001001和和10110001的海明距離為的海明距離為3。 在一個(gè)編碼集中

12、，任意兩個(gè)有效碼字的海明距離的最小值稱作該在一個(gè)編碼集中，任意兩個(gè)有效碼字的海明距離的最小值稱作該 編碼集的海明距離編碼集的海明距離。檢錯(cuò)與糾錯(cuò)的能力取決于海明距離。檢錯(cuò)與糾錯(cuò)的能力取決于海明距離。 有關(guān)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的兩個(gè)重要結(jié)論 如果要檢測(cè)出如果要檢測(cè)出d個(gè)比特錯(cuò)誤，則編碼集的海明距離至少應(yīng)為個(gè)比特錯(cuò)誤，則編碼集的海明距離至少應(yīng)為d+1。 說（證）明：若一個(gè)有效碼字只出錯(cuò)說（證）明：若一個(gè)有效碼字只出錯(cuò) r+1。發(fā)送。發(fā)送 方在方在m(x)后面增加一個(gè)冗余多項(xiàng)式后面增加一個(gè)冗余多項(xiàng)式r(x)構(gòu)成帶校驗(yàn)信息構(gòu)成帶校驗(yàn)信息 的傳輸幀多項(xiàng)式的傳輸幀多項(xiàng)式t(x)，t(x)必須能被必須能被g(x)整除

13、。當(dāng)接收整除。當(dāng)接收 方收到方收到t(x)后，只要檢查后，只要檢查t(x)和和g(x)的整除關(guān)系是否存的整除關(guān)系是否存 在即可判定傳輸是否出錯(cuò)。具體算法：在即可判定傳輸是否出錯(cuò)。具體算法： 對(duì)對(duì)m(x)左移左移r位，得到多項(xiàng)式位，得到多項(xiàng)式xrm(x)，幀長為，幀長為m+r位。位。 按模按模2除法將除法將xrm(x)除以除以g(x)。 按模按模2減法將減法將xrm(x)減去減去中所得余數(shù)，即得到多項(xiàng)式中所得余數(shù)，即得到多項(xiàng)式 t(x)。 crc檢錯(cuò)碼舉例 幀為幀為1101011011，g(x)=x4+x+1 （其位串為（其位串為10011） xrm(x)的位串為的位串為 11010110110

14、000 xrm(x)除以除以g(x)的余數(shù)位串為的余數(shù)位串為 1110 最終最終t(x)的位串為的位串為 11010110111110 三個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)的生成多項(xiàng)式 crc-12= x12+x11+x3+x2+x1+1 crc-16= x16+x15+x2+1 crc-ccitt= x16+x12+x5+1 crc-16和和crc-ccitt這種這種16位校驗(yàn)碼可檢測(cè)位校驗(yàn)碼可檢測(cè) 出所有的單位錯(cuò)、兩位錯(cuò)、奇數(shù)位錯(cuò)、突發(fā)長出所有的單位錯(cuò)、兩位錯(cuò)、奇數(shù)位錯(cuò)、突發(fā)長 度小于或等于度小于或等于16的突發(fā)錯(cuò)、的突發(fā)錯(cuò)、17位突發(fā)錯(cuò)的位突發(fā)錯(cuò)的 99.997%、18位或更長突發(fā)錯(cuò)的位或更長突發(fā)錯(cuò)的99.99

15、8%。 差錯(cuò)控制策略 檢檢/糾錯(cuò)碼的檢糾錯(cuò)碼的檢/糾錯(cuò)能力與編碼集的海明距離有關(guān)，海糾錯(cuò)能力與編碼集的海明距離有關(guān)，海 明距離越大，檢明距離越大，檢/糾錯(cuò)能力就越強(qiáng)，但所需的冗余信息糾錯(cuò)能力就越強(qiáng)，但所需的冗余信息 就越多，編碼效率就越低。就越多，編碼效率就越低。 由于糾錯(cuò)碼比檢錯(cuò)碼要求更大的海明距離，且技術(shù)復(fù)由于糾錯(cuò)碼比檢錯(cuò)碼要求更大的海明距離，且技術(shù)復(fù) 雜，糾正可靠性不高，所以一般很少使用，只有在沒雜，糾正可靠性不高，所以一般很少使用，只有在沒 有反饋信道的單工通信中，為了確?？煽坎艜?huì)采用。有反饋信道的單工通信中，為了確保可靠才會(huì)采用。 在大多數(shù)通信中采用的是檢錯(cuò)編碼。接收方收到幀后，在大

16、多數(shù)通信中采用的是檢錯(cuò)編碼。接收方收到幀后， 對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)檢查，并發(fā)回相應(yīng)的反饋信息。發(fā)送方對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)檢查，并發(fā)回相應(yīng)的反饋信息。發(fā)送方 根據(jù)反饋信息來決定是繼續(xù)發(fā)送新幀（肯定應(yīng)答），根據(jù)反饋信息來決定是繼續(xù)發(fā)送新幀（肯定應(yīng)答）， 還是重發(fā)出錯(cuò)的舊幀（否定應(yīng)答）。還是重發(fā)出錯(cuò)的舊幀（否定應(yīng)答）。 3.4 基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 一種無限制的單工協(xié)議（一種無限制的單工協(xié)議（an unrestricted simplex protocol） 停停-等協(xié)議（等協(xié)議（stop-and-wait protocol） 有噪音信道的停有噪音信道的停-等協(xié)議（等協(xié)議（stop-and-wait protocol

17、for a noisy channel） 協(xié)議1：一種無限制的單工協(xié)議（烏托邦） 完全理想的條件：數(shù)據(jù)單向傳輸，收發(fā)雙方的網(wǎng)絡(luò)層一直處于就完全理想的條件：數(shù)據(jù)單向傳輸，收發(fā)雙方的網(wǎng)絡(luò)層一直處于就 緒狀態(tài)，處理時(shí)間可忽略不計(jì)，接收緩沖空間無限大，信道不會(huì)緒狀態(tài)，處理時(shí)間可忽略不計(jì)，接收緩沖空間無限大，信道不會(huì) 損壞或丟失幀。損壞或丟失幀。 發(fā)送端無限循環(huán)地重復(fù)三個(gè)動(dòng)作：發(fā)送端無限循環(huán)地重復(fù)三個(gè)動(dòng)作： 從網(wǎng)絡(luò)層取分組。從網(wǎng)絡(luò)層取分組。 構(gòu)造幀。構(gòu)造幀。 發(fā)出幀。發(fā)出幀。 無需任何差錯(cuò)控制和流量控制。無需任何差錯(cuò)控制和流量控制。 接收端也是無限循環(huán)地重復(fù)三個(gè)動(dòng)作：接收端也是無限循環(huán)地重復(fù)三個(gè)動(dòng)作：

18、等待事件（唯一的未損壞幀的到達(dá)）發(fā)生。等待事件（唯一的未損壞幀的到達(dá)）發(fā)生。 幀到達(dá)后，從硬件緩沖中取出新到的幀。幀到達(dá)后，從硬件緩沖中取出新到的幀。 將幀的數(shù)據(jù)部分傳給網(wǎng)絡(luò)層。將幀的數(shù)據(jù)部分傳給網(wǎng)絡(luò)層。 無需做其它任何處理。無需做其它任何處理。 協(xié)議2：停-等協(xié)議 條件基本同協(xié)議條件基本同協(xié)議1，只是接收緩沖只能存放一個(gè)幀且接，只是接收緩沖只能存放一個(gè)幀且接 收端需要一定的接收處理時(shí)間。收端需要一定的接收處理時(shí)間。 為了防止發(fā)送快于接收而造成數(shù)據(jù)丟失，發(fā)送端在發(fā)為了防止發(fā)送快于接收而造成數(shù)據(jù)丟失，發(fā)送端在發(fā) 送一幀后必須停止發(fā)送，等待接收端發(fā)回的送一幀后必須停止發(fā)送，等待接收端發(fā)回的反饋確認(rèn)

19、反饋確認(rèn) 短幀；接收端在收到一個(gè)幀并傳送網(wǎng)絡(luò)層后，需向發(fā)短幀；接收端在收到一個(gè)幀并傳送網(wǎng)絡(luò)層后，需向發(fā) 送端發(fā)一反饋確認(rèn)短幀（不需包含任何信息，因?yàn)樾潘投税l(fā)一反饋確認(rèn)短幀（不需包含任何信息，因?yàn)樾?道是無差錯(cuò)的），表示可發(fā)新幀。道是無差錯(cuò)的），表示可發(fā)新幀。 由于需要反饋，且?guī)陌l(fā)送和反饋是嚴(yán)格交替進(jìn)行的，由于需要反饋，且?guī)陌l(fā)送和反饋是嚴(yán)格交替進(jìn)行的， 所以一般采用半雙工信道。所以一般采用半雙工信道。 有噪音信道的停-等協(xié)議所涉及的問題 進(jìn)一步考慮實(shí)際的會(huì)出錯(cuò)的信道，幀既可能損壞（接進(jìn)一步考慮實(shí)際的會(huì)出錯(cuò)的信道，幀既可能損壞（接 收端可通過校驗(yàn)檢查出錯(cuò)誤），也可能完全丟失。收端可通過校驗(yàn)檢查

20、出錯(cuò)誤），也可能完全丟失。 發(fā)送端仍通過接收端的反饋來決定怎么做。但由于幀發(fā)送端仍通過接收端的反饋來決定怎么做。但由于幀 會(huì)丟失，發(fā)送端可能收不到反饋的確認(rèn)幀，因此發(fā)送會(huì)丟失，發(fā)送端可能收不到反饋的確認(rèn)幀，因此發(fā)送 端必須引入端必須引入超時(shí)機(jī)制超時(shí)機(jī)制（time out），即增加一個(gè)定時(shí)計(jì)），即增加一個(gè)定時(shí)計(jì) 數(shù)器，在一定時(shí)間后對(duì)沒有確認(rèn)的幀進(jìn)行重發(fā)，也稱數(shù)器，在一定時(shí)間后對(duì)沒有確認(rèn)的幀進(jìn)行重發(fā)，也稱 作作arq（automatic retransmit request）。）。 時(shí)間值應(yīng)選擇稍大于兩倍端到端的信號(hào)傳輸時(shí)間和時(shí)間值應(yīng)選擇稍大于兩倍端到端的信號(hào)傳輸時(shí)間和 接收端的接收處理時(shí)間之和。

21、接收端的接收處理時(shí)間之和。 有噪音信道的停-等協(xié)議所涉及的問題 當(dāng)接收端的反饋確認(rèn)幀丟失時(shí)，必須通過為幀編制當(dāng)接收端的反饋確認(rèn)幀丟失時(shí)，必須通過為幀編制序序 號(hào)號(hào)來解決重復(fù)幀的問題。來解決重復(fù)幀的問題。 幀的序號(hào)位數(shù)應(yīng)盡量的短從而少占用幀頭的空間，幀的序號(hào)位數(shù)應(yīng)盡量的短從而少占用幀頭的空間， 這里只需這里只需1個(gè)比特位（個(gè)比特位（“0”“1”，“1”“0”）即）即 可。這是由于在本協(xié)議中，發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)幀都可。這是由于在本協(xié)議中，發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)幀都 是建立在此幀之前的所有幀都已正確發(fā)送的基礎(chǔ)上，是建立在此幀之前的所有幀都已正確發(fā)送的基礎(chǔ)上， 只需區(qū)分相鄰的兩個(gè)連續(xù)幀即可避免重復(fù)的可能。只需

22、區(qū)分相鄰的兩個(gè)連續(xù)幀即可避免重復(fù)的可能。 協(xié)議3：有噪音信道的停-等協(xié)議 收發(fā)雙方都需維護(hù)各自的幀序號(hào)（收發(fā)雙方都需維護(hù)各自的幀序號(hào)（sequence number，初始都為，初始都為 0）。發(fā)送端維護(hù)的幀序號(hào)）。發(fā)送端維護(hù)的幀序號(hào)n(s)表示當(dāng)前所發(fā)幀的序號(hào)，接收端表示當(dāng)前所發(fā)幀的序號(hào)，接收端 維護(hù)的幀序號(hào)維護(hù)的幀序號(hào)n(r)表示接收端當(dāng)前所期待接收的幀序號(hào)。發(fā)送端表示接收端當(dāng)前所期待接收的幀序號(hào)。發(fā)送端 從網(wǎng)絡(luò)層取得第一個(gè)分組進(jìn)行組幀，將從網(wǎng)絡(luò)層取得第一個(gè)分組進(jìn)行組幀，將n(s)=0的序號(hào)放入幀頭中的序號(hào)放入幀頭中 作為第一個(gè)幀，通過物理層的發(fā)送緩存器發(fā)送出去，并啟動(dòng)定時(shí)作為第一個(gè)幀，通過

23、物理層的發(fā)送緩存器發(fā)送出去，并啟動(dòng)定時(shí) 計(jì)數(shù)器，然后停下來等待其響應(yīng)幀。計(jì)數(shù)器，然后停下來等待其響應(yīng)幀。 接收端收到一個(gè)幀后，對(duì)其序號(hào)和接收端收到一個(gè)幀后，對(duì)其序號(hào)和n(r)進(jìn)行比較：進(jìn)行比較： 若不等，則將其作為重復(fù)幀而丟棄；若不等，則將其作為重復(fù)幀而丟棄； 若相等則對(duì)其接收，經(jīng)校驗(yàn)正確并送交網(wǎng)絡(luò)層后，將若相等則對(duì)其接收，經(jīng)校驗(yàn)正確并送交網(wǎng)絡(luò)層后，將n(r)加加 1（模（模2運(yùn)算）并放入確認(rèn)幀中反饋回發(fā)送端；若校驗(yàn)出錯(cuò)，運(yùn)算）并放入確認(rèn)幀中反饋回發(fā)送端；若校驗(yàn)出錯(cuò)， 則丟棄出錯(cuò)的幀，保持則丟棄出錯(cuò)的幀，保持n(r)的值不變并放入確認(rèn)幀中反饋回的值不變并放入確認(rèn)幀中反饋回 發(fā)送端。發(fā)送端。 協(xié)

24、議3：有噪音信道的停-等協(xié)議 發(fā)送端若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到接收端的反饋確認(rèn)幀（超時(shí)），發(fā)送端若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到接收端的反饋確認(rèn)幀（超時(shí)）， 就認(rèn)為數(shù)據(jù)幀丟失，在保持就認(rèn)為數(shù)據(jù)幀丟失，在保持n(s)不變的情況下重新發(fā)送緩沖器中不變的情況下重新發(fā)送緩沖器中 的（舊）幀；若接收到確認(rèn)幀后，比較確認(rèn)幀中的序號(hào)和的（舊）幀；若接收到確認(rèn)幀后，比較確認(rèn)幀中的序號(hào)和n(s)： 若相等，則保持若相等，則保持n(s)不變，重新發(fā)送緩沖器中的（舊）幀；不變，重新發(fā)送緩沖器中的（舊）幀； 若不等，則將確認(rèn)幀中的序號(hào)賦予若不等，則將確認(rèn)幀中的序號(hào)賦予n(s)，從網(wǎng)絡(luò)層獲取新的，從網(wǎng)絡(luò)層獲取新的 分組并組成新幀

25、（分組并組成新幀（n(s)作為序號(hào)放入幀頭中）交由物理層發(fā)作為序號(hào)放入幀頭中）交由物理層發(fā) 送出去。送出去。 發(fā)送端每發(fā)送一幀，都會(huì)重新啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器，然后停下來等待發(fā)送端每發(fā)送一幀，都會(huì)重新啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器，然后停下來等待 其響應(yīng)幀。其響應(yīng)幀。 停-等協(xié)議對(duì)信道利用率的影響 在時(shí)延大的信道（如衛(wèi)星通信）中，停在時(shí)延大的信道（如衛(wèi)星通信）中，停-等協(xié)議的效率是很低的。等協(xié)議的效率是很低的。 考慮兩個(gè)地面站通過衛(wèi)星通信，典型的傳輸時(shí)間約為考慮兩個(gè)地面站通過衛(wèi)星通信，典型的傳輸時(shí)間約為270ms。假。假 設(shè)一個(gè)幀的發(fā)送時(shí)間為設(shè)一個(gè)幀的發(fā)送時(shí)間為20ms，則從發(fā)送站開始發(fā)送算起，經(jīng)，則從發(fā)送站開始發(fā)送

26、算起，經(jīng) 20ms+ 270ms=290ms，數(shù)據(jù)幀才能到達(dá)目的站。假設(shè)不考慮目的，數(shù)據(jù)幀才能到達(dá)目的站。假設(shè)不考慮目的 站的處理時(shí)間，且認(rèn)為確認(rèn)幀非常短，其發(fā)送時(shí)間可忽略不計(jì)，站的處理時(shí)間，且認(rèn)為確認(rèn)幀非常短，其發(fā)送時(shí)間可忽略不計(jì)， 則又需則又需270ms確認(rèn)幀才能被發(fā)送站收到。因此信道的利用率為：確認(rèn)幀才能被發(fā)送站收到。因此信道的利用率為： 20ms/(290ms+270ms)=1/28，非常低。這是由于每發(fā)一個(gè)幀之前，非常低。這是由于每發(fā)一個(gè)幀之前 都必須等待前一個(gè)幀的確認(rèn)幀所造成的。都必須等待前一個(gè)幀的確認(rèn)幀所造成的。 停-等協(xié)議對(duì)信道利用率的影響 為了提高傳輸效率，可以設(shè)想讓發(fā)送站連

27、續(xù)不斷地發(fā)為了提高傳輸效率，可以設(shè)想讓發(fā)送站連續(xù)不斷地發(fā) 送數(shù)據(jù)幀，當(dāng)發(fā)完第送數(shù)據(jù)幀，當(dāng)發(fā)完第28個(gè)幀數(shù)據(jù)后，恰好第個(gè)幀數(shù)據(jù)后，恰好第1幀的確認(rèn)幀的確認(rèn) 幀到達(dá)，根據(jù)確認(rèn)可緊接著發(fā)第幀到達(dá)，根據(jù)確認(rèn)可緊接著發(fā)第29幀或重發(fā)第幀或重發(fā)第1幀。以幀。以 后，每過后，每過20ms（發(fā)一個(gè)幀）就有一個(gè)確認(rèn)幀到達(dá)，這（發(fā)一個(gè)幀）就有一個(gè)確認(rèn)幀到達(dá)，這 樣信道的利用率就大大地提高了。樣信道的利用率就大大地提高了。 允許發(fā)送站連續(xù)發(fā)送多個(gè)幀而不需等待確認(rèn)的做法稱允許發(fā)送站連續(xù)發(fā)送多個(gè)幀而不需等待確認(rèn)的做法稱 作作管道化管道化（pipelining），屬于一種），屬于一種窗口窗口（windows） 機(jī)制。機(jī)制

28、。 3.5 滑動(dòng)窗口協(xié)議 滑動(dòng)窗口（滑動(dòng)窗口（slide windows）協(xié)議是一種非?？煽?、適）協(xié)議是一種非?？煽?、適 用于各種條件的通用流量控制協(xié)議，特別是在效率、用于各種條件的通用流量控制協(xié)議，特別是在效率、 復(fù)雜性及對(duì)緩沖區(qū)的需求等方面可作靈活調(diào)配。復(fù)雜性及對(duì)緩沖區(qū)的需求等方面可作靈活調(diào)配。 主要的滑動(dòng)窗口協(xié)議有出錯(cuò)全部重發(fā)協(xié)議和選擇重發(fā)主要的滑動(dòng)窗口協(xié)議有出錯(cuò)全部重發(fā)協(xié)議和選擇重發(fā) 協(xié)議兩種。協(xié)議兩種。 實(shí)際上，有噪音信道的停實(shí)際上，有噪音信道的停-等協(xié)議就是滑動(dòng)窗口協(xié)議的等協(xié)議就是滑動(dòng)窗口協(xié)議的 一個(gè)特例，將停一個(gè)特例，將停-等協(xié)議中的幀序號(hào)從等協(xié)議中的幀序號(hào)從1位擴(kuò)展到位擴(kuò)展到n

29、位位 （范圍為（范圍為02n-1），收發(fā)雙方維護(hù)的序號(hào)也變?yōu)橐唤M），收發(fā)雙方維護(hù)的序號(hào)也變?yōu)橐唤M 序號(hào)表，分別稱作序號(hào)表，分別稱作發(fā)送窗口發(fā)送窗口（sending window）和）和接接 收窗口收窗口（receiving window）。）。 發(fā)送窗口 發(fā)送窗口就是發(fā)送端允許不等確認(rèn)而連續(xù)發(fā)送的幀的序號(hào)發(fā)送窗口就是發(fā)送端允許不等確認(rèn)而連續(xù)發(fā)送的幀的序號(hào) 表。表。 允許連續(xù)發(fā)送的幀的數(shù)量稱為發(fā)送窗口尺寸，表示為允許連續(xù)發(fā)送的幀的數(shù)量稱為發(fā)送窗口尺寸，表示為w。 發(fā)送端必須有發(fā)送端必須有w個(gè)輸出緩沖區(qū)來存放個(gè)輸出緩沖區(qū)來存放w個(gè)數(shù)據(jù)幀的副本以個(gè)數(shù)據(jù)幀的副本以 備數(shù)據(jù)幀的重發(fā)。備數(shù)據(jù)幀的重發(fā)。 發(fā)

30、送端最早發(fā)送但還未收到確認(rèn)的幀的序號(hào)稱為發(fā)送窗口發(fā)送端最早發(fā)送但還未收到確認(rèn)的幀的序號(hào)稱為發(fā)送窗口 的下沿，表示為的下沿，表示為ln(r) 。 而而 (ln(r)+w-1) 為發(fā)送窗口的上為發(fā)送窗口的上 沿。沿。 發(fā)送端將來自網(wǎng)絡(luò)層的分組按順序編號(hào)組幀，只有幀序號(hào)發(fā)送端將來自網(wǎng)絡(luò)層的分組按順序編號(hào)組幀，只有幀序號(hào) 落在發(fā)送窗口內(nèi)的幀才可不等確認(rèn)直接通過輸出緩沖區(qū)發(fā)落在發(fā)送窗口內(nèi)的幀才可不等確認(rèn)直接通過輸出緩沖區(qū)發(fā) 送出去。送出去。 當(dāng)發(fā)送端收到發(fā)送窗口下沿幀的肯定確認(rèn)時(shí)，將發(fā)送窗口當(dāng)發(fā)送端收到發(fā)送窗口下沿幀的肯定確認(rèn)時(shí)，將發(fā)送窗口 整體向前滑動(dòng)一個(gè)序號(hào)，并從輸出緩沖區(qū)中將相應(yīng)的數(shù)據(jù)整體向前滑動(dòng)

31、一個(gè)序號(hào)，并從輸出緩沖區(qū)中將相應(yīng)的數(shù)據(jù) 幀副本刪除。幀副本刪除。 接收窗口 接收窗口是接收端允許接收的幀的序號(hào)表。接收窗口是接收端允許接收的幀的序號(hào)表。 允許接收的幀的數(shù)量稱為接收窗口尺寸。同樣接收端允許接收的幀的數(shù)量稱為接收窗口尺寸。同樣接收端 也必須設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的輸入緩沖區(qū)來支持接收窗口。也必須設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的輸入緩沖區(qū)來支持接收窗口。 對(duì)接收端收到的幀的序號(hào)落在接收窗口外的幀被直接對(duì)接收端收到的幀的序號(hào)落在接收窗口外的幀被直接 丟棄。只有落在接收窗口內(nèi)的幀才會(huì)被接收端進(jìn)行校丟棄。只有落在接收窗口內(nèi)的幀才會(huì)被接收端進(jìn)行校 驗(yàn)處理，若校驗(yàn)正確：驗(yàn)處理，若校驗(yàn)正確： 當(dāng)接收的幀不是接收窗口下沿幀

32、時(shí)，必須暫存在輸當(dāng)接收的幀不是接收窗口下沿幀時(shí)，必須暫存在輸 入緩沖區(qū)，不能交給網(wǎng)絡(luò)層。入緩沖區(qū)，不能交給網(wǎng)絡(luò)層。 當(dāng)接收到接收窗口下沿幀時(shí)，會(huì)將其連同后面連續(xù)當(dāng)接收到接收窗口下沿幀時(shí)，會(huì)將其連同后面連續(xù) 的若干個(gè)檢驗(yàn)過的正確幀按順序交給網(wǎng)絡(luò)層，在發(fā)的若干個(gè)檢驗(yàn)過的正確幀按順序交給網(wǎng)絡(luò)層，在發(fā) 回確認(rèn)幀的同時(shí)將接收窗口向前滑動(dòng)相應(yīng)的數(shù)量?；卮_認(rèn)幀的同時(shí)將接收窗口向前滑動(dòng)相應(yīng)的數(shù)量。 滑動(dòng)窗口示意圖 幀的序號(hào)由幀的序號(hào)由3位組成（位組成（07），發(fā)送窗口和接收窗口的），發(fā)送窗口和接收窗口的 尺寸都為尺寸都為3。 0 1 2 34 5 6 70 1 2 34 5 6 70 1 2 34 5 6 7

33、 0 1 2 34 5 6 70 1 2 34 5 6 70 1 2 34 5 6 70 1 2 34 5 6 7 0 1 2 34 5 6 70 1 2 34 5 6 7 0 1 2 34 5 6 7 0 1 2 34 5 6 7 0 1 2 34 5 6 7 發(fā)送端發(fā)送端 接收端接收端 停-等協(xié)議的窗口機(jī)制 幀的序號(hào)由幀的序號(hào)由1位組成（位組成（01），發(fā)送窗口和接收窗口的），發(fā)送窗口和接收窗口的 尺寸都為尺寸都為1。 01 01 01 0101 01 01 0101 01 01 01 發(fā)送端發(fā)送端 接收端接收端 數(shù)據(jù)的全雙工傳輸 在實(shí)際通信中，通常收發(fā)雙方都相互發(fā)送數(shù)據(jù)。在實(shí)際通信中，通

34、常收發(fā)雙方都相互發(fā)送數(shù)據(jù)。 為了提高效率，可以將確認(rèn)信息放在數(shù)據(jù)幀中作為一個(gè)控制字段為了提高效率，可以將確認(rèn)信息放在數(shù)據(jù)幀中作為一個(gè)控制字段 連同數(shù)據(jù)一起發(fā)送給對(duì)方，這種方式稱為捎帶應(yīng)答連同數(shù)據(jù)一起發(fā)送給對(duì)方，這種方式稱為捎帶應(yīng)答 （piggybacking）。）。 當(dāng)一方收到對(duì)方的數(shù)據(jù)幀后：當(dāng)一方收到對(duì)方的數(shù)據(jù)幀后： 若正好也有數(shù)據(jù)需發(fā)給對(duì)方，則立即可使用捎帶應(yīng)答。若正好也有數(shù)據(jù)需發(fā)給對(duì)方，則立即可使用捎帶應(yīng)答。 若暫時(shí)沒有數(shù)據(jù)需發(fā)給對(duì)方或數(shù)據(jù)還未準(zhǔn)備好，則等待一定若暫時(shí)沒有數(shù)據(jù)需發(fā)給對(duì)方或數(shù)據(jù)還未準(zhǔn)備好，則等待一定 的時(shí)間，如果在該時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)，則可以使用捎帶應(yīng)的時(shí)間，如果在該時(shí)間內(nèi)

35、準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)，則可以使用捎帶應(yīng) 答。如果未準(zhǔn)備好，為了防止對(duì)方等待時(shí)間過長而超時(shí)重發(fā)，答。如果未準(zhǔn)備好，為了防止對(duì)方等待時(shí)間過長而超時(shí)重發(fā)， 必須立即發(fā)送一個(gè)單獨(dú)的確認(rèn)幀。必須立即發(fā)送一個(gè)單獨(dú)的確認(rèn)幀。 使用捎帶應(yīng)答就不可能對(duì)每一個(gè)幀都作確認(rèn)，可以用對(duì)某一個(gè)幀使用捎帶應(yīng)答就不可能對(duì)每一個(gè)幀都作確認(rèn)，可以用對(duì)某一個(gè)幀 的確認(rèn)來代替對(duì)該幀之前的所有幀的確認(rèn)。的確認(rèn)來代替對(duì)該幀之前的所有幀的確認(rèn)。 協(xié)議4：出錯(cuò)全部重發(fā)協(xié)議（go-back-n） 出錯(cuò)全部重發(fā)協(xié)議中，發(fā)送窗口的尺寸是大于出錯(cuò)全部重發(fā)協(xié)議中，發(fā)送窗口的尺寸是大于1，而接收窗口的，而接收窗口的 尺寸則等于尺寸則等于1。 由于接收窗口的尺寸

36、為由于接收窗口的尺寸為1，接收端只能按順序地接受數(shù)據(jù)幀，一，接收端只能按順序地接受數(shù)據(jù)幀，一 旦某個(gè)幀出錯(cuò)或丟失，只能簡單地丟棄該幀及其所有的后續(xù)幀旦某個(gè)幀出錯(cuò)或丟失，只能簡單地丟棄該幀及其所有的后續(xù)幀 （因?yàn)榘l(fā)送窗口的尺寸是大于（因?yàn)榘l(fā)送窗口的尺寸是大于1的），不作任何確認(rèn)。發(fā)送端超的），不作任何確認(rèn)。發(fā)送端超 時(shí)后需重發(fā)出錯(cuò)或丟失的幀及其后續(xù)所有的幀。時(shí)后需重發(fā)出錯(cuò)或丟失的幀及其后續(xù)所有的幀。 發(fā)送端需要為每個(gè)待確認(rèn)的幀都各自設(shè)置一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器。發(fā)送端需要為每個(gè)待確認(rèn)的幀都各自設(shè)置一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器。 發(fā)送窗口的尺寸不能超過發(fā)送窗口的尺寸不能超過2n-1，否則會(huì)造成接收端無法分辨新、，否則會(huì)造

37、成接收端無法分辨新、 舊數(shù)據(jù)幀。舊數(shù)據(jù)幀。 出錯(cuò)全部重發(fā)協(xié)議只要求發(fā)送端保持一定數(shù)量的緩存來保存沒有出錯(cuò)全部重發(fā)協(xié)議只要求發(fā)送端保持一定數(shù)量的緩存來保存沒有 確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀，對(duì)接收端沒有緩存的要求。但在誤碼率高的情況確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀，對(duì)接收端沒有緩存的要求。但在誤碼率高的情況 下，會(huì)大大降低信道的利用率。下，會(huì)大大降低信道的利用率。 出錯(cuò)全部重發(fā)協(xié)議和選擇重發(fā)協(xié)議 協(xié)議5：選擇重發(fā)協(xié)議（selective repeat） 選擇重發(fā)協(xié)議中，發(fā)送和接收窗口的尺寸都大于選擇重發(fā)協(xié)議中，發(fā)送和接收窗口的尺寸都大于1。 由于接收窗口的尺寸大于由于接收窗口的尺寸大于1，接收端可存儲(chǔ)壞幀之后的其它數(shù)據(jù)，接收端可存

38、儲(chǔ)壞幀之后的其它數(shù)據(jù) 幀（落在接收窗口），接收端對(duì)錯(cuò)幀發(fā)否定確認(rèn)幀，因此發(fā)送端幀（落在接收窗口），接收端對(duì)錯(cuò)幀發(fā)否定確認(rèn)幀，因此發(fā)送端 只需重發(fā)出錯(cuò)的幀，而不需重發(fā)其后的所有后續(xù)幀。只需重發(fā)出錯(cuò)的幀，而不需重發(fā)其后的所有后續(xù)幀。 接收端正確收到重發(fā)的幀后，可對(duì)其后連續(xù)的已接收的正確幀作接收端正確收到重發(fā)的幀后，可對(duì)其后連續(xù)的已接收的正確幀作 一次總體確認(rèn)（最大序號(hào)的確認(rèn)），并交送網(wǎng)絡(luò)層。大大提高了一次總體確認(rèn)（最大序號(hào)的確認(rèn)），并交送網(wǎng)絡(luò)層。大大提高了 信道的利用率。信道的利用率。 接收窗口的尺寸不能超過接收窗口的尺寸不能超過2n-1（即序號(hào)范圍的（即序號(hào)范圍的1/2），否則可能造），否則可能

39、造 成幀的重疊。成幀的重疊。 發(fā)送窗口的尺寸一般和接收窗口的尺寸相同，發(fā)送端為每一個(gè)輸發(fā)送窗口的尺寸一般和接收窗口的尺寸相同，發(fā)送端為每一個(gè)輸 出緩存區(qū)設(shè)置一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，定時(shí)器一旦超時(shí)，相應(yīng)輸出緩存出緩存區(qū)設(shè)置一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，定時(shí)器一旦超時(shí)，相應(yīng)輸出緩存 區(qū)中的幀就被重發(fā)。區(qū)中的幀就被重發(fā)。 接收窗口的尺寸超過2n-1造成幀的重疊 3.5 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)議也稱作鏈路控制規(guī)程，通常分為異步數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議也稱作鏈路控制規(guī)程，通常分為異步 和同步兩大類協(xié)議：和同步兩大類協(xié)議： 異步協(xié)議以異步協(xié)議以字符字符為獨(dú)立的傳輸單位，實(shí)現(xiàn)字符間的為獨(dú)立的傳輸單位，實(shí)現(xiàn)字符間

40、的 異步和字符內(nèi)的同步傳輸。簡單，但效率低。異步和字符內(nèi)的同步傳輸。簡單，但效率低。 同步協(xié)議以許多字符（同步協(xié)議以許多字符（面向字符型協(xié)議面向字符型協(xié)議）或比特）或比特 （面向比特型協(xié)議面向比特型協(xié)議）組成的數(shù)據(jù)塊（幀）為傳輸單）組成的數(shù)據(jù)塊（幀）為傳輸單 位，收發(fā)雙方使用相同的時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的長數(shù)據(jù)塊位，收發(fā)雙方使用相同的時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的長數(shù)據(jù)塊 的同步傳輸。速度快，效率高，但復(fù)雜且成本高。的同步傳輸。速度快，效率高，但復(fù)雜且成本高。 面向字符的同步控制協(xié)議面向字符的同步控制協(xié)議 面向字符的同步控制協(xié)議面向字符的同步控制協(xié)議 面向字符的同步協(xié)議是最早提出的同步協(xié)議，其典面向字符的同步協(xié)議是最早

41、提出的同步協(xié)議，其典 型代表是型代表是ibm的二進(jìn)制同步通信的二進(jìn)制同步通信bsc(binary synchronous communication)協(xié)議。隨后協(xié)議。隨后ansi和和 iso都提出了類似的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。都提出了類似的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 用用ascii和和ebcdic字符集定義的傳輸控制字符來字符集定義的傳輸控制字符來 實(shí)現(xiàn)建鏈、拆鏈等鏈路管理以及同步等各種功能。實(shí)現(xiàn)建鏈、拆鏈等鏈路管理以及同步等各種功能。 面向字符的同步控制協(xié)議面向字符的同步控制協(xié)議 標(biāo)記標(biāo)記sohstxetxeotenqackdelnaksynetb 名稱名稱序始序始文始文始文終文終送畢送畢詢問詢問確認(rèn)確認(rèn)轉(zhuǎn)義轉(zhuǎn)義否認(rèn)否

42、認(rèn)同步同步塊終塊終 ascii碼值碼值01h02h03h04h05h06h10h15h16h17h ebcdic碼碼 值值 01h02h03h37h2dh2eh10h3dh32h26h 傳輸控制字符傳輸控制字符 數(shù)據(jù)幀格式數(shù)據(jù)幀格式 synsynstx報(bào)文報(bào)文etxbcc synsynsoh報(bào)頭報(bào)頭stx報(bào)文報(bào)文etxbcc synsynsoh報(bào)頭報(bào)頭stx報(bào)文報(bào)文etbbcc synsynstx報(bào)文報(bào)文etbbcc 不帶報(bào)頭的單塊報(bào)文或分塊傳不帶報(bào)頭的單塊報(bào)文或分塊傳 輸中的最后一塊報(bào)文輸中的最后一塊報(bào)文 帶報(bào)頭的單塊報(bào)文帶報(bào)頭的單塊報(bào)文 分塊傳輸中的第分塊傳輸中的第 一塊報(bào)文一塊報(bào)文 分塊

43、傳輸中的中間報(bào)文分塊傳輸中的中間報(bào)文 監(jiān)控幀格式監(jiān)控幀格式 synsynack synsynnak synsyn /s前前 綴綴 站地址站地址enq synsyneot 肯定確認(rèn)和選擇響應(yīng)肯定確認(rèn)和選擇響應(yīng) 否定確認(rèn)和選擇響應(yīng)否定確認(rèn)和選擇響應(yīng) 輪詢輪詢/選擇請(qǐng)求選擇請(qǐng)求 拆鏈拆鏈 高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程hdlc hdlc（high-level data link control）是一個(gè)用于點(diǎn)到點(diǎn)連接）是一個(gè)用于點(diǎn)到點(diǎn)連接 的廣泛使用的面向比特型的同步數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。的廣泛使用的面向比特型的同步數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。 20世紀(jì)世紀(jì)70年代，年代，ibm的的sna中提出中提出sdlc

44、（synchronous data link control）。）。 隨后，隨后，ansi和和iso采納并發(fā)展成各自的標(biāo)準(zhǔn)：采納并發(fā)展成各自的標(biāo)準(zhǔn)： ansi：adccp（advanced data communication control procedure） iso：hdlc 之后，之后，ccitt采納修改了采納修改了hdlc，成為，成為lap（link access procedure），作為），作為x.25網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)的一部分。后來又修改成網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)的一部分。后來又修改成 lapb（link access procedure balanced），使之與后來的），使之與后來的 hdl

45、c版本更加兼容。版本更加兼容。 hdlc的工作模式 三種站：三種站： 主站（主站（primary station）：負(fù)責(zé)鏈路的控制。）：負(fù)責(zé)鏈路的控制。 次站（次站（secondary station）：僅完成主站指示的工作。）：僅完成主站指示的工作。 復(fù)合站（復(fù)合站（combined station）：主站和次站組合成的站。）：主站和次站組合成的站。 四種工作模式：四種工作模式： 正常響應(yīng)模式正常響應(yīng)模式nrm（normal response mode）：一種非平）：一種非平 衡數(shù)據(jù)鏈路操作方式，適用于面向終端的點(diǎn)衡數(shù)據(jù)鏈路操作方式，適用于面向終端的點(diǎn)-點(diǎn)或點(diǎn)點(diǎn)或點(diǎn)-多點(diǎn)鏈多點(diǎn)鏈 路。路。

46、非平衡非平衡 ss p s r c hdlc的工作模式 異步平衡模式異步平衡模式abm（asynchronous balanced mode）：一種）：一種 平衡的數(shù)據(jù)鏈路操作方式，通信雙方都為復(fù)合站，具有相同平衡的數(shù)據(jù)鏈路操作方式，通信雙方都為復(fù)合站，具有相同 的功能且相互作用。的功能且相互作用。 分別將上兩種工作模式中的幀序號(hào)位從分別將上兩種工作模式中的幀序號(hào)位從3位擴(kuò)展到位擴(kuò)展到7位就構(gòu)成位就構(gòu)成 了兩種擴(kuò)展的（了兩種擴(kuò)展的（extended）工作模式：）工作模式：nrme和和abme。 平衡平衡 cscs c/r r/c hdlc的幀結(jié)構(gòu) 標(biāo)志（標(biāo)志（flag）字段：）字段：比特模式為

47、比特模式為01111110，用于標(biāo)識(shí)一幀的開始和，用于標(biāo)識(shí)一幀的開始和 結(jié)束。采用比特結(jié)束。采用比特 “0” 填充技術(shù)。填充技術(shù)。 地址（地址（address）字段）字段： 在點(diǎn)在點(diǎn)-多點(diǎn)線路中，用于指明通信的端址。地址的種類有單地多點(diǎn)線路中，用于指明通信的端址。地址的種類有單地 址、組地址（高位為址、組地址（高位為“1”）、廣播地址（全）、廣播地址（全“1”）及用于測(cè)）及用于測(cè) 試的無站地址（全試的無站地址（全“0”）四種。）四種。 在點(diǎn)在點(diǎn)-點(diǎn)線路中，有時(shí)用來區(qū)分命令幀點(diǎn)線路中，有時(shí)用來區(qū)分命令幀（c）和響應(yīng)幀和響應(yīng)幀（r）。 控制（控制（control）字段）字段：用于構(gòu)成各種命令和響應(yīng)

48、，對(duì)鏈路監(jiān)視和：用于構(gòu)成各種命令和響應(yīng)，對(duì)鏈路監(jiān)視和 控制。是控制。是hdlc的關(guān)鍵部分。的關(guān)鍵部分。 數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（data）字段）字段：數(shù)據(jù)內(nèi)容，長度不限，一般為：數(shù)據(jù)內(nèi)容，長度不限，一般為10002000比比 特。特。 校驗(yàn)和（校驗(yàn)和（checksum）字段）字段：使用：使用16位的位的crc對(duì)兩個(gè)標(biāo)志間的內(nèi)容對(duì)兩個(gè)標(biāo)志間的內(nèi)容 進(jìn)行校驗(yàn)。進(jìn)行校驗(yàn)。 在空閑的線路上，不斷傳輸標(biāo)志序列。最小幀只有在空閑的線路上，不斷傳輸標(biāo)志序列。最小幀只有3個(gè)字段，共個(gè)字段，共 32比特。小于比特。小于32比特的幀是無效幀。比特的幀是無效幀。 hdlc的幀類型 hdlc使用具有使用具有3位序號(hào)（位序號(hào)（07

49、）的滑動(dòng)窗口協(xié)議。通過控制字段）的滑動(dòng)窗口協(xié)議。通過控制字段 中的第中的第1或或2位可將幀標(biāo)識(shí)成三種類型：位可將幀標(biāo)識(shí)成三種類型： 信息（信息（information）幀）幀 監(jiān)控（監(jiān)控（supervisory）幀）幀 無序號(hào)（無序號(hào)（unnumbered）幀）幀 標(biāo)志標(biāo)志 01111110 校驗(yàn)和校驗(yàn)和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制地址地址 標(biāo)志標(biāo)志 01111110 8160888比特?cái)?shù)比特?cái)?shù) m5m4m3 p/f m2m1 11unnumbered n(r)p/f s2s1 01supervisory n(r)p/fn(s)0information 87654321控制字段比特控制字段比特 hdlc的

50、信息幀 信息幀用于傳輸數(shù)據(jù)，簡稱信息幀用于傳輸數(shù)據(jù)，簡稱 i 幀。幀。 n(s)是發(fā)送幀的序號(hào)。是發(fā)送幀的序號(hào)。 n(r)用于捎帶應(yīng)答，表示下一個(gè)期待接收的幀。用于捎帶應(yīng)答，表示下一個(gè)期待接收的幀。 p/f為探詢?yōu)樘皆?終止（終止（poll/final）比特：）比特： 當(dāng)主站輪詢各個(gè)從站時(shí)，將其置為當(dāng)主站輪詢各個(gè)從站時(shí)，將其置為“p”，表示允許從站發(fā)送，表示允許從站發(fā)送 數(shù)據(jù)；從站可連續(xù)發(fā)送多幀數(shù)據(jù)，最后一幀該位必須為數(shù)據(jù)；從站可連續(xù)發(fā)送多幀數(shù)據(jù)，最后一幀該位必須為“f ”， 表示數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。表示數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。 在命令幀中將其置為在命令幀中將其置為“p ”還表示向?qū)Ψ皆儐枲顟B(tài)，收到該位還表示

51、向?qū)Ψ皆儐枲顟B(tài)，收到該位 為為“p”的命令幀的站必須立即以置的命令幀的站必須立即以置“f”的響應(yīng)幀進(jìn)行響應(yīng)。的響應(yīng)幀進(jìn)行響應(yīng)。 hdlc的監(jiān)控幀 監(jiān)控幀用于差錯(cuò)和流量控制，簡稱監(jiān)控幀用于差錯(cuò)和流量控制，簡稱 s 幀，不攜帶數(shù)據(jù)字段，幀長幀，不攜帶數(shù)據(jù)字段，幀長 只有只有32比特。比特。 s1和和s2是是s幀的類型編碼，四種組合：幀的類型編碼，四種組合： 類型類型0（00）：）：肯定確認(rèn)幀肯定確認(rèn)幀rr（receive ready），表示準(zhǔn)備），表示準(zhǔn)備 好接收序號(hào)為好接收序號(hào)為n(r)的幀。的幀。 類型類型1（01）：）：否定確認(rèn)幀否定確認(rèn)幀rej（reject），表示檢測(cè)到一個(gè)），表示檢測(cè)到

52、一個(gè) 傳輸錯(cuò)誤，要求傳輸錯(cuò)誤，要求重發(fā)從序號(hào)重發(fā)從序號(hào)n(r)開始的所有幀開始的所有幀。 類型類型2（10）：）：rnr（receive not ready），表示小于序號(hào)），表示小于序號(hào) n(r)的幀已全部正確收到，但還未準(zhǔn)備好接收下一個(gè)幀（如的幀已全部正確收到，但還未準(zhǔn)備好接收下一個(gè)幀（如 緩存區(qū)不空），要求對(duì)方停止發(fā)送。緩存區(qū)不空），要求對(duì)方停止發(fā)送。 類型類型3（11）：）：srej（selective reject），表示），表示只重發(fā)序號(hào)只重發(fā)序號(hào) 為為n(r)的幀的幀。 監(jiān)控幀都可用作命令幀，通過將監(jiān)控幀都可用作命令幀，通過將p/f置為置為“p”表示向?qū)Ψ皆儐枲畋硎鞠驅(qū)Ψ皆儐枲?

53、態(tài)，態(tài)， p/f=f的的rr幀用來響應(yīng)已收到的幀用來響應(yīng)已收到的p/f=p的命令幀。的命令幀。 hdlc的無序號(hào)幀 無序號(hào)幀因其控制字段中不包含序號(hào)（無序號(hào)幀因其控制字段中不包含序號(hào)（n(s)和和n(r)）而得名，簡稱）而得名，簡稱 u 幀。主要用于各種控制功能。幀。主要用于各種控制功能。 各類面向比特型鏈路協(xié)議的差別主要就體現(xiàn)在各類面向比特型鏈路協(xié)議的差別主要就體現(xiàn)在u幀中。幀中。 u幀的類型由幀的類型由m1m5（修正位）的不同編碼來表示，主要的命令和（修正位）的不同編碼來表示，主要的命令和 響應(yīng)有：響應(yīng)有： 置模式命令置模式命令： snrm：set nrm sabm：set abm snrme：set nrme sabme：set abme disc（disconnect）：斷開連接（命令）。）：斷開連接（命令）。 dm（disconnect mode）