數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議及技術(shù)資料PPT課件

1、5.1 數(shù)據(jù)鏈路層基本概念 鏈路：一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段 數(shù)據(jù)鏈路：鏈路規(guī)程（控制數(shù)據(jù)傳輸）。一條物理連接加上為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠傳輸所配置的硬件和相關(guān)的通信協(xié)議） 數(shù)據(jù)鏈路層的作用：通過一些數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議（鏈路控制規(guī)程），在不太可靠的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?頁/共79頁數(shù)據(jù)鏈路層功能和提供的服務(wù) 數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU:幀幀 任務(wù)是將網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)組合成幀，加上一定的校驗(yàn)，然后交物理層用某種信號表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)位送到目的計(jì)算機(jī)，并通過目的計(jì)算機(jī)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層送到網(wǎng)絡(luò)層，為網(wǎng)絡(luò)層提供了一條可靠可靠的數(shù)據(jù)鏈路提供服務(wù)（通過有無連接，有無確認(rèn)區(qū)分）： 無確認(rèn)無連接服務(wù)例如：局域網(wǎng)

2、1）共享信道無需連接2）傳輸出錯或丟失由上層恢復(fù)3）信道比較好，數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率比較低無確認(rèn)并非不可靠，其可靠性由上層負(fù)責(zé)第2頁/共79頁 有確認(rèn)無連接：使用前不建立連接，但每幀傳輸必須得到確認(rèn)適合信號傳播時(shí)延比較大，線路狀態(tài)不一定很可靠的情況例如：無線通信：建立連接降低了利用率(540ms)；誤碼率相對高，需確認(rèn)）：用于不可靠的通道傳輸； 有確認(rèn)有連接（電話，大多數(shù)廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)的DLL）第3頁/共79頁數(shù)據(jù)鏈路層可靠傳輸保證直接相連的兩臺主機(jī)的可靠性傳輸1）將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組合成同一的格式：幀2）數(shù)據(jù)校驗(yàn)和反饋重發(fā)機(jī)制3）流量控制第4頁/共79頁5.2 成幀（framing)幀的組成必須保證

3、能識別一個(gè)完整的幀，并保證一旦出現(xiàn)傳輸差錯導(dǎo)致前一個(gè)幀丟失，也必須能識別下一個(gè)幀(錯誤發(fā)生之后重新同步)。成幀方法：字符計(jì)數(shù)法帶字符填充的首尾字符定界法帶位填充的首尾標(biāo)記定界法物理層編碼違例法第5頁/共79頁字符計(jì)數(shù)法 幀頭中用一個(gè)字節(jié)來表示整個(gè)幀的字符個(gè)數(shù) 若計(jì)數(shù)出錯，對本幀和后面的幀有影響。（錯誤沒有辦法恢復(fù)）第6頁/共79頁帶字符填充的首尾字符定界法 比如以ASCII字符DLE和STX作為幀的頭部，DLE和ETX作為幀的尾部（DLE=10H,STX=02H,ETX=03H）（DLE:data link escape表轉(zhuǎn)義字符，STX:start of text,ETX:end of te

4、xt) 技術(shù)：如何避免字符數(shù)據(jù)可能與幀的頭尾標(biāo)志相同？ 發(fā)送方在數(shù)據(jù)中遇到DLE時(shí)，自動在其前后插入一個(gè)DLE 接收方在數(shù)據(jù)中遇到單個(gè)DLE時(shí)，可確定幀界，遇到2個(gè) DLE時(shí)，自動刪除一個(gè)DLE第7頁/共79頁帶字符填充的首尾字符定界法 用途：幀同步用于面向字符型協(xié)議，比如PPP，IBM的二進(jìn)制同步通信協(xié)議BSC 不足：依靠字節(jié)模式，但不是所有的字符編碼都是采用8位模式，unicode采用16位編碼，如何允許任意長度的字符編碼的幀同步技術(shù)呢？第8頁/共79頁帶位填充的首尾字符定界法 幀的起始和結(jié)束都用一個(gè)特殊的位串“01111110”，稱為標(biāo)記（flag）如果由于干擾，一個(gè)幀標(biāo)志沒有正確接收，

5、則繼續(xù)掃描接收串，一旦掃描到01111110，表示新的一幀的開始，具有再同步能力 “0”比特插入刪除技術(shù)（透明傳輸）：發(fā)送方5個(gè)“1”后插入“0”,接收方刪除第5個(gè)“1”后的“0”第9頁/共79頁物理層編碼違例法 Manchester encoding or Differential Manchester encoding 用high-low pair/low-high pair 表示1/0，high-high/low-low不表示數(shù)據(jù)，可以用來做定界符。 令牌環(huán)網(wǎng)中使用編碼違例格式第10頁/共79頁5.3 差錯產(chǎn)生與差錯控制方差錯產(chǎn)生與差錯控制方法法為什么要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層 在原始物理傳輸線路

6、上傳輸數(shù)據(jù)信號是有差錯的； 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的： 將有差錯的物理線路改進(jìn)成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路； 方法 差錯檢測 差錯控制（重發(fā)和編序號） 流量控制（滑動窗口協(xié)議） 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)。第11頁/共79頁差錯產(chǎn)生的原因和差錯類差錯產(chǎn)生的原因和差錯類型型 傳輸差錯 通過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; 差錯控制 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：熱噪聲熱噪聲（傳輸介質(zhì)導(dǎo)體的電子熱運(yùn)動形成）和沖擊噪聲沖擊噪聲（外界電磁干擾形成）； 由熱噪聲引起的差錯是隨機(jī)差錯隨機(jī)差錯，或隨機(jī)錯，一般出錯數(shù)據(jù)位不相鄰 ； 沖擊噪聲引起的差錯是突

7、發(fā)差錯突發(fā)差錯，或突發(fā)錯，一般會引起相鄰多個(gè)數(shù)據(jù)位出錯 ； 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(jī)差錯與突發(fā)差錯共同構(gòu)成的。第12頁/共79頁差錯評價(jià)指標(biāo)及差錯控制方法評價(jià)指標(biāo)： 誤碼率：錯傳的碼元數(shù)與所傳輸碼元總數(shù)之比 誤比特率：錯傳的比特?cái)?shù)與所傳輸總比特?cái)?shù)之比。在二進(jìn)制碼元時(shí)，誤比特流誤碼率差錯控制基本方式： 反饋糾錯：在接收端能發(fā)現(xiàn)差錯，但不能確定錯碼的位置，通過反饋信息請求發(fā)送端重發(fā)，直到接收端肯定確認(rèn)為止。適合雙工通信和非實(shí)時(shí)通信系統(tǒng) 前向糾錯：在接收端不但能發(fā)現(xiàn)錯碼，還能確定錯碼位置，并糾正錯碼。適合單工通信和實(shí)時(shí)通信系統(tǒng) 混合糾錯：少量差錯在接收端

8、自動糾正，超出自糾正能力，通過反饋請求重發(fā)第13頁/共79頁誤碼控制基本原理 為了能判斷傳送的信息數(shù)據(jù)是否有誤，在傳送時(shí)增加必要的附加判斷數(shù)據(jù)，在不發(fā)生誤碼的情況之下，附加判斷數(shù)據(jù)是完全多余的，但如果發(fā)生誤碼，即可利用信息數(shù)據(jù)與附加數(shù)據(jù)之間的特定關(guān)系來實(shí)現(xiàn)檢錯和糾錯 為了使數(shù)據(jù)碼有一定的檢錯和糾錯能力，應(yīng)當(dāng)按一定的規(guī)則在數(shù)據(jù)碼的基礎(chǔ)上增加一些冗余碼第14頁/共79頁碼字的檢錯與糾錯能力 碼字（n位）數(shù)據(jù)碼（m位）冗余碼（r位） 海明距離：兩個(gè)碼字之間對應(yīng)碼元位的不同碼元的個(gè)數(shù)。 比如：10001001與10100011，有3位不同，海明距離3 碼字編碼的海明距離碼字編碼的海明距離：對于一種碼字

9、編碼，在這個(gè)碼字集合中，可得到所有任意兩個(gè)碼字的海明距離，其中最小的海明距離稱為該碼字編碼的海明距離d第15頁/共79頁檢錯編碼和糾錯編碼檢錯編碼和糾錯編碼使用3位二進(jìn)制來對8個(gè)碼字進(jìn)行編碼不能檢測出錯使用4位二進(jìn)制來對8個(gè)碼字進(jìn)行編碼能檢測奇數(shù)位出錯，但不能糾錯海明距離（碼距）為海明距離（碼距）為3 3及以上，才能夠進(jìn)行糾錯及以上，才能夠進(jìn)行糾錯第16頁/共79頁碼距與糾錯檢錯位的關(guān)系碼距與糾錯檢錯位的關(guān)系一般情況下，冗余位越多，檢錯糾錯能力越強(qiáng)，但相應(yīng)編碼效率也隨之降低了L-1=C+D L為碼距，D為可以檢測出的錯誤位數(shù)，C為可以糾正的錯誤位數(shù)，并且有DC。第17頁/共79頁常用檢錯碼和糾

10、錯碼檢錯碼：校驗(yàn)和奇偶校驗(yàn)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糾錯碼：海明碼第18頁/共79頁校驗(yàn)和 算法簡單，容易實(shí)現(xiàn)，但檢錯率不高 將發(fā)送的數(shù)據(jù)看成是二進(jìn)制整數(shù)序列，并劃分成一段段規(guī)定的長度（8bbit,16bit,32bit）計(jì)算他們的和，若校驗(yàn)和大于規(guī)定的長度，則將進(jìn)位加到最后的校驗(yàn)和中。將校驗(yàn)和和數(shù)據(jù)一起發(fā)送。在接收端，重新計(jì)算校驗(yàn)和與原校驗(yàn)和比較。比如傳輸“HELLO WORLD.”以16bit為例4865H+6C6CH+6F20H+776FH+726CH+642EH+進(jìn)位71FCH第19頁/共79頁奇偶檢驗(yàn) 通過增加冗余位使得碼字中“1”的個(gè)數(shù)恒為奇數(shù)或偶數(shù)的編

11、碼方法.例：發(fā)送端發(fā)送ASCII碼0110000，在傳輸?shù)倪^程中由于干擾，接收端接收的是0110001。那么系統(tǒng)能不能知道出現(xiàn)出錯了呢？如果發(fā)送端發(fā)送的是ASCII碼數(shù)據(jù)奇校驗(yàn)位，即01100001，那么接收端接收的是01100011，那么系統(tǒng)能不能知道出錯了呢？若接收到的數(shù)據(jù)是01100111，那么系統(tǒng)如何判斷？第20頁/共79頁循環(huán)冗余碼CRC碼 特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)容易，檢錯能力強(qiáng)，廣泛使用。常結(jié)合反饋重發(fā)法來保證信息的可靠傳輸。 碼字組成： 編碼和解碼的計(jì)算采用二進(jìn)制比特序列多項(xiàng)式 二進(jìn)制比特序列多項(xiàng)式第21頁/共79頁 例：若數(shù)據(jù)碼110011，可以表示為：M(X)=X5+X4+X+1 生成多

12、項(xiàng)式G(X): G(X)被通信雙方事先共同選定使用：發(fā)送端：通過G(X)生成校驗(yàn)碼接收端：通過G(X)校驗(yàn)接收的碼字 對于多項(xiàng)式的運(yùn)算：采用模2計(jì)算（加法不進(jìn)，減法不借位）；加減法是一樣的模2計(jì)算即是異或運(yùn)算第22頁/共79頁 發(fā)送端：1、生成校驗(yàn)碼R(X):把要發(fā)送的數(shù)據(jù)碼去除G(X)，所得的余數(shù)值T(X)就是循環(huán)冗余碼2、發(fā)送 ：實(shí)際上，把CRC校驗(yàn)碼R(X)附加到數(shù)據(jù)碼M(X)的后面，然后發(fā)送傳輸 接收端：第23頁/共79頁CRCCRC舉例 數(shù)據(jù)碼M(X)=110011,利用生成多項(xiàng)式G(X)=X4+X3+1,求CRC校驗(yàn)碼為多少？第24頁/共79頁 流行的生成多項(xiàng)式有：CRC-12 G

13、（x）= x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16 G（x）= x16+x15+x2+1CRC-CCITT G（x）= x16+x12+x5+1CRC-32 G（x）= x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10 +x8+x7+x5+x4 + x2+x+1 檢測能力： 所有單個(gè)錯、奇數(shù)個(gè)錯和離散的二位錯 所有長度r位的突發(fā)差錯 CRC實(shí)現(xiàn)：硬件：采用多段移位寄存器或異或門組成CRC校驗(yàn)電路來實(shí)現(xiàn)軟件：通過快速的CRC檢驗(yàn)軟件來實(shí)現(xiàn)第25頁/共79頁5.4 差錯控制和流量控制 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議主要考慮的問題：1、避免所傳送的數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)差錯和丟失2、使發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率適

14、應(yīng)收方的接收能力第26頁/共79頁理想化的數(shù)據(jù)傳輸 假設(shè)1：所傳送的數(shù)據(jù)既不會出現(xiàn)差錯和也不會丟失（不考慮差錯控制問題） 假設(shè)2：接收端的數(shù)據(jù)接收速率足夠快，有能力接收發(fā)送端的數(shù)據(jù)發(fā)送率（不考慮流量控制問題） 在理想化的條件下，數(shù)據(jù)鏈路層不需要：1、差錯控制協(xié)議2、流量控制協(xié)議 就可保證數(shù)據(jù)的正確傳輸?shù)?7頁/共79頁最簡單流量控制的停止等待協(xié)議 保留假設(shè)1，去掉假設(shè)2。考慮流量控制問題流量控制協(xié)議 使發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率適應(yīng)接收端的接收能力 最簡單流量控制協(xié)議（發(fā)送方和接收方各有一個(gè)幀的緩沖空間）發(fā)送節(jié)點(diǎn)：1、從數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送緩存中取一個(gè)數(shù)據(jù)幀2、發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)幀3、等待4、若收到由接收端的

15、應(yīng)答信息，轉(zhuǎn)1接收節(jié)點(diǎn)：1、等待2、接收由發(fā)送端發(fā)來的數(shù)據(jù)幀3、將其存入數(shù)據(jù)鏈路層的接收緩存4、發(fā)送應(yīng)答信息，表示數(shù)據(jù)幀已接收，轉(zhuǎn)到1第28頁/共79頁實(shí)用的停止等待協(xié)議ARQ 去掉假設(shè)1，去掉假設(shè)2考慮差錯控制問題差錯控制協(xié)議考慮流量控制問題流量控制協(xié)議初步協(xié)議：1、發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)幀后，等待接收端的應(yīng)答幀2、接收端收到數(shù)據(jù)幀后，通過CRC校驗(yàn)，如果無差錯，回送一個(gè)確認(rèn)幀ACK，否則，回送一個(gè)否認(rèn)幀NAK3、發(fā)送端收到應(yīng)答幀，如果是ACK，發(fā)送下一數(shù)據(jù)幀，如果是NAK，重發(fā)數(shù)據(jù)幀 協(xié)議有什么缺陷呢？協(xié)議有什么缺陷呢？第29頁/共79頁死鎖現(xiàn)象缺陷1：數(shù)據(jù)幀丟失 當(dāng)出現(xiàn)幀丟失時(shí)，發(fā)送端永遠(yuǎn)等待下

16、去，如何解決？ 解決方法：發(fā)送端設(shè)立一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器，發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，就啟動它，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得不到應(yīng)答幀，判定為超時(shí)，重傳數(shù)據(jù) tout稱為重傳時(shí)間第30頁/共79頁重復(fù)幀差錯缺陷2：應(yīng)答幀丟失，產(chǎn)生重復(fù)幀 若應(yīng)答幀丟失，按照超時(shí)重發(fā)方法，接收端將接收到重復(fù)幀，如何解決？ 解決方法：給每個(gè)數(shù)據(jù)幀附加不同的發(fā)送序號Ns,如果接收端收到相同序號的數(shù)據(jù)幀，則丟棄，并回送一個(gè)ACK 發(fā)送序號需要多少位？對于ARQ協(xié)議，發(fā)送序號有1和0即可（只需1bit)，每發(fā)一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送序號和上次發(fā)送不一樣第31頁/共79頁停止等待協(xié)議的信道利用率 單程傳輸時(shí)延Td,數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí)間Tf,數(shù)據(jù)傳輸率C，數(shù)

17、據(jù)幀長度L，信道利用率Cr(總時(shí)間等待時(shí)間)/傳輸一幀的總時(shí)間 忽略應(yīng)答幀長度和處理時(shí)間： Cr=Tf/(Tf+2Td)=1/(1+2TdC/L)第32頁/共79頁 衛(wèi)星信道傳輸速率50kbps,往返傳輸延遲500ms，若傳1000bit的幀，使用停止等待協(xié)議，則傳輸一個(gè)幀所需時(shí)間為： 發(fā)送時(shí)間信息信道延遲確認(rèn)信道延遲1000bit/50kbps+250ms+250ms=520ms 信道利用率20/520約為4% 一般情況：信道速率b比特/秒，幀長度L比特，往返傳輸延遲R秒，則信道利用率為 （L/b）/（L/b+R）=l/(l+Rb/L) 結(jié)論：傳輸延遲大（R)、信道帶寬高、幀短時(shí) 信道利用率

18、低第33頁/共79頁連續(xù)ARQ 目的：提高信道利用率 方法：發(fā)送端發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不停下來等待應(yīng)答幀，而是連續(xù)再發(fā)送數(shù)據(jù)幀，當(dāng)收到否認(rèn)幀NAK時(shí)，再控制重發(fā) 實(shí)現(xiàn)要求： 數(shù)據(jù)幀需附加發(fā)送序號信息。否認(rèn)幀附加出錯的數(shù)據(jù)幀發(fā)送序號 常用協(xié)議 回退N幀ARQ協(xié)議 選擇重發(fā)ARQ協(xié)議第34頁/共79頁回退N幀ARQ協(xié)議 方式1：反饋否認(rèn)幀NAK（含出錯的數(shù)據(jù)幀發(fā)送序號）。再從出錯的數(shù)據(jù)幀開始重傳 要求：發(fā)送端要求有一個(gè)能存儲N個(gè)數(shù)據(jù)幀的緩沖區(qū)，接收端只需能存儲一個(gè)數(shù)據(jù)幀的緩沖（接收端的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議要求將分組按次序遞交給網(wǎng)絡(luò)層）第35頁/共79頁方式2： 不反饋否認(rèn)幀NAK。發(fā)送端采用超時(shí)機(jī)制。

19、發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀就啟動該幀計(jì)時(shí)器，當(dāng)收到確認(rèn)幀后，計(jì)時(shí)器復(fù)位；如果知道超時(shí)還沒有收到確認(rèn)幀，則重發(fā)該數(shù)據(jù)幀及后續(xù)的幀第36頁/共79頁選擇重傳ARQ協(xié)議 回退N幀協(xié)議，當(dāng)信道誤碼率較高時(shí)，對損壞幀和非損壞幀的重傳非常的多，浪費(fèi)帶寬 目的：進(jìn)一步提高信道利用率 方法：只重傳出現(xiàn)差錯的數(shù)據(jù)幀或者超時(shí)的數(shù)據(jù)幀 要求：在接收端要設(shè)置具有相當(dāng)容量的緩存空間第37頁/共79頁選擇重發(fā)ARQ協(xié)議工作原理示意圖 多個(gè)數(shù)據(jù)幀出錯情況第38頁/共79頁5.5 滑動窗口協(xié)議對于連續(xù)ARQ協(xié)議，采用了發(fā)送端不等待確認(rèn)幀返回就可以連續(xù)發(fā)送幀，存在問題：1、當(dāng)未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀數(shù)目太多時(shí)，只要有一幀出錯，就有很多數(shù)據(jù)

20、幀需要重傳，增大了開銷2、為了對發(fā)送出去的大量未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行編號，每個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送需要也要占用較多的比特?cái)?shù)，又增大了開銷滑動窗口協(xié)議：對發(fā)送端已發(fā)送出去但未被確認(rèn)的幀的數(shù)目加以限制，在發(fā)送端和接收端分別設(shè)置發(fā)送窗口和接收窗口第39頁/共79頁發(fā)送窗口（發(fā)送端） 目的：對發(fā)送端進(jìn)行流量控制 發(fā)送窗口大小Ws：在還沒有收到應(yīng)答幀的情況下，發(fā)送端最多可以連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的個(gè)數(shù) 發(fā)送序號：一般采用n位bit進(jìn)行編號，若n=3，則編號為（07）第40頁/共79頁 發(fā)送端只能連續(xù)發(fā)送窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)幀 每收到一個(gè)確認(rèn)幀后，發(fā)送窗口的前后沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)號，并可以發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀 若未應(yīng)答幀的數(shù)目等于發(fā)送

21、窗口大小時(shí)，便停止發(fā)送新的數(shù)據(jù)幀第41頁/共79頁接收窗口（接收端） 目的：用來控制可以接收哪些數(shù)據(jù)幀而不可以接收哪些幀 接收窗口Wr: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，否則，丟棄 若Wr1，意味著只能按順序接收數(shù)據(jù)幀 若Wr較大，有可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的失序第42頁/共79頁應(yīng)答幀丟失情況 第43頁/共79頁應(yīng)答幀被“篡改”情況：ACK-NAK 第44頁/共79頁應(yīng)答幀被“篡改”情況：NAK-ACK 第45頁/共79頁重疊問題 在接收前后，接收窗口范圍內(nèi)的有效序號出現(xiàn)重疊第46頁/共79頁避免重疊問題 為了避免重疊問題，接收窗口大小Wr=2n/2第47頁/共79頁

22、發(fā)送窗口的最大尺寸值 發(fā)送窗口大小Wr=2Td+Tf時(shí)：Cr約為100 當(dāng)Ws*Tf1,接收窗口Wr=1 2、選擇重發(fā)連續(xù)ARQ協(xié)議 發(fā)送窗口Ws1,接收窗口Wr1,且Wr=Ws第53頁/共79頁5.6 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議(廣域網(wǎng)) 按所傳輸信息的基本單位分：面向字符(BSC,ARPA,DLC，PPP， DDCMP)面向比特（HDLC,SDLC,ADCCP,LAPB,) 發(fā)展IBM：最早數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議SDLC（synchronous data link control同步數(shù)據(jù)鏈路控制）協(xié)議美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ANSI對其作了修改成為高級數(shù)據(jù)通信控制規(guī)程ADCCPISO將其修改成高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC

23、CCITT在HDLC基礎(chǔ)上修改，作為鏈路訪問規(guī)程LAP，后來又修改為LAPB作為X.25網(wǎng)的第二層協(xié)議IEEE將SDLC修改成LAN的LLC子層標(biāo)準(zhǔn)稱為IEEE802.2 所有面向位的協(xié)議基本原理相同，相互之間所有面向位的協(xié)議基本原理相同，相互之間只是實(shí)現(xiàn)方法不同只是實(shí)現(xiàn)方法不同第54頁/共79頁高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC 協(xié)議的目的是提供一種通信準(zhǔn)則，滿足計(jì)算機(jī)、終端之間數(shù)據(jù)通信以及計(jì)算機(jī)通信子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通信。 適用范圍：計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)終端、終端終端 三種類型的通信站：主站：主要功能是發(fā)送命令（包括數(shù)據(jù)），接收響應(yīng)，負(fù)責(zé)整個(gè)鏈路的控制（如系統(tǒng)的初始、流控、差錯恢復(fù)等）次站：主要功能是

24、接收命令，發(fā)送響應(yīng)，配合主站完成鏈路的控制復(fù)合站：同時(shí)具有主、次站功能，既發(fā)送又接收命令和響應(yīng)，并負(fù)責(zé)整個(gè)鏈路的控制第55頁/共79頁的鏈路構(gòu)型 非平衡配置（主從配置）主站控制整個(gè)鏈路工作，主站發(fā)出的幀叫命令；從站發(fā)出的幀叫響應(yīng)。適合把智能和半智能的終端連接到計(jì)算機(jī)第56頁/共79頁HDLC的鏈路構(gòu)型 平衡配置復(fù)合站具有主站和從站的功能。地位平等。適合于計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的連接 不支持多點(diǎn)平衡配置第57頁/共79頁的基本操作模式 正常響應(yīng)模式NRM適合于非平衡構(gòu)型。只有當(dāng)從站得到主站的許可（主站向從站發(fā)出探詢）后，從站才能發(fā)起一次一幀或多幀數(shù)據(jù)的傳輸響應(yīng) 異步響應(yīng)模式ARM適用于點(diǎn)點(diǎn)式非平衡構(gòu)

25、型。從站不必等待主站的許可，就可發(fā)起一次傳輸。但主站和從站的地位不變 異步平衡模式ABM適合于復(fù)合站的平衡構(gòu)型。雙方具有同等能力，任何一個(gè)復(fù)合站可隨時(shí)傳輸幀第58頁/共79頁的幀的類型 信息幀（I幀）用來傳輸用戶數(shù)據(jù) 監(jiān)控幀（S幀）用來傳輸控制信息（如流量和差錯控制信息） 無序號幀（U幀）用來傳輸網(wǎng)絡(luò)管理信息第59頁/共79頁HDLC的幀結(jié)構(gòu) 幀標(biāo)志（flag） 定界符為011111107EH（零比特填充法） 地址域（address）1)使用不平衡方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)（采用NRM和ARM），地址字段總是寫入從站的地址；2)使用平衡方式時(shí)（采用ABM），地址字段總是寫入應(yīng)答站的地址。3)有效地址為25

26、4個(gè)（通常為8位，可擴(kuò)展到16位） 全1的8位地址表示廣播（所有次站接收） 全0的8位地址是無效地址 數(shù)據(jù)域：任意比特串或字符串（有上限）I幀和U幀第60頁/共79頁HDLC的幀結(jié)構(gòu) 校驗(yàn)和（checksum） 循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC，生成多項(xiàng)式，為透明傳輸插入的“0”不在校驗(yàn)范圍內(nèi)第61頁/共79頁HDLC幀的控制域 控制域：標(biāo)識幀的類型和功能，使對方站執(zhí)行特定的操作，是HDLC的關(guān)鍵字段，許多重要功能由此字段實(shí)現(xiàn)第62頁/共79頁HDLC幀的控制域(信息幀) N(s)-發(fā)送序號 表示當(dāng)前發(fā)送的信息幀的序號，使用滑動窗口技術(shù)，3位序號 N（r）-接收序號（確認(rèn)序號） 約定：表示本站期望收到的幀的

27、發(fā)送序號，而不是最后一個(gè)已收到的幀序號 它具有捎帶確認(rèn)功能第63頁/共79頁 第64頁/共79頁HDLC幀的控制域監(jiān)控幀(48bit) 第65頁/共79頁HDLC進(jìn)行詢問示例：從站數(shù)據(jù)主站 第66頁/共79頁HDLC進(jìn)行詢問示例：主站數(shù)據(jù)從站 第67頁/共79頁HDLC幀的控制域無序號幀 第68頁/共79頁 第69頁/共79頁5.7 因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 因特網(wǎng)模型1：因特網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（路由器之間是通過點(diǎn)到點(diǎn)來進(jìn)行連接的） 因特網(wǎng)模型2：因特網(wǎng)中家庭用戶入網(wǎng)：用戶通過撥號與ISP連接后，采用點(diǎn)到點(diǎn)方式連接第70頁/共79頁第71頁/共79頁因特網(wǎng)的點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議PPP 1992年，PPP：point-to-point protocol，RFC1661、RFC1662、RFC1663 1）PPP協(xié)議可以在同一條鏈路上同時(shí)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（IP,IPX)2）PPP協(xié)議能夠在多種不同類型的鏈路上傳輸,并且對每中類型的點(diǎn)對點(diǎn)鏈路設(shè)置了最大傳輸單元MTU)支持遠(yuǎn)程分配地址)支持驗(yàn)證3）PPP協(xié)議不提供糾錯，只進(jìn)行檢錯，無序號，無流量控制，所以是不可靠的傳輸協(xié)議4）不支持多點(diǎn)傳輸，只支持全雙工鏈路第72頁/共79頁協(xié)議的三個(gè)組成部分協(xié)議的三個(gè)組成部分PPP提供了串行點(diǎn)對點(diǎn)鏈路上傳輸數(shù)據(jù)報(bào)的方法，包含了以下幾個(gè)部分：1、封裝方法一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封到串行鏈路的方法。PPP既支持異