第四章 數(shù)據(jù)鏈路層(1)

1、04.1數(shù)據(jù)鏈路層需要解決的問(wèn)題數(shù)據(jù)鏈路層需要解決的問(wèn)題4.2基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議4.3數(shù)據(jù)鏈路的連接方式數(shù)據(jù)鏈路的連接方式4.4點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路訪(fǎng)問(wèn)4.5廣播網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制廣播網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制4.6用網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連用網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連第四章第四章 數(shù)據(jù)鏈路層和媒體訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)鏈路層和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制子層（控制子層（1）14.1 數(shù)據(jù)鏈路層需要解決的問(wèn)題數(shù)據(jù)鏈路層需要解決的問(wèn)題1）為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)）為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)2）成幀）成幀3）差錯(cuò)控制）差錯(cuò)控制4）流量控制）流量控制21）為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)）為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 將源端網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸給宿端網(wǎng)絡(luò)層。將源端網(wǎng)

2、絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸給宿端網(wǎng)絡(luò)層。物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層比特流比特流物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層保證數(shù)據(jù)流的順序保證數(shù)據(jù)流的順序傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層源源宿宿3為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)的分類(lèi)為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)的分類(lèi) 無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù) 從源到宿發(fā)送獨(dú)立幀，不確認(rèn)幀的到達(dá)從源到宿發(fā)送獨(dú)立幀，不確認(rèn)幀的到達(dá) 不提供糾錯(cuò)重傳服務(wù)不提供糾錯(cuò)重傳服務(wù) 適用于誤碼率較低的可靠通信適用于誤碼率較低的可靠通信 有確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)有確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù) 對(duì)發(fā)送的每一幀獨(dú)立確認(rèn)其接收情況對(duì)發(fā)送的每一幀獨(dú)立確認(rèn)其接收情況 在一定時(shí)間間隔內(nèi)未收到確認(rèn)則重發(fā)

3、這一幀在一定時(shí)間間隔內(nèi)未收到確認(rèn)則重發(fā)這一幀 適用于不可靠的通信適用于不可靠的通信 有確認(rèn)的面向連接服務(wù)有確認(rèn)的面向連接服務(wù)4有確認(rèn)的面向連接服務(wù)有確認(rèn)的面向連接服務(wù) 從源到宿建立連接（占用資源）從源到宿建立連接（占用資源） 在連接上傳輸賦予編號(hào)的幀在連接上傳輸賦予編號(hào)的幀 保證幀的正確順序，且每幀只接收一次保證幀的正確順序，且每幀只接收一次 對(duì)每一幀都確認(rèn)對(duì)每一幀都確認(rèn) 斷開(kāi)連接（釋放占用的資源）斷開(kāi)連接（釋放占用的資源）52）成幀）成幀 為了給網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，需要使用物理為了給網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，需要使用物理層提供的服務(wù)（比特流的透明傳輸）層提供的服務(wù)（比特流的透明傳輸） 使用物理層服務(wù)的方法

4、：使用物理層服務(wù)的方法： 把比特流分成離散的幀把比特流分成離散的幀 通過(guò)幀的校驗(yàn)和檢錯(cuò)，采取相應(yīng)措施通過(guò)幀的校驗(yàn)和檢錯(cuò)，采取相應(yīng)措施 成幀的方法成幀的方法 標(biāo)識(shí)幀的首尾標(biāo)識(shí)幀的首尾6成幀的方法成幀的方法 字符計(jì)數(shù)法字符計(jì)數(shù)法 字符填充的首尾標(biāo)識(shí)法字符填充的首尾標(biāo)識(shí)法 位填充的首尾標(biāo)識(shí)法位填充的首尾標(biāo)識(shí)法 物理層編碼違例法物理層編碼違例法7 特點(diǎn)特點(diǎn) 幀不定長(zhǎng)幀不定長(zhǎng) 用幀頭一個(gè)控制字符區(qū)分幀的首尾用幀頭一個(gè)控制字符區(qū)分幀的首尾 按照控制字符說(shuō)明的長(zhǎng)度計(jì)數(shù)，確定幀邊界按照控制字符說(shuō)明的長(zhǎng)度計(jì)數(shù)，確定幀邊界 問(wèn)題問(wèn)題 控制字符的數(shù)值錯(cuò)誤造成發(fā)送與接收不同步控制字符的數(shù)值錯(cuò)誤造成發(fā)送與接收不同步字符

5、計(jì)數(shù)法字符計(jì)數(shù)法8字符流舉例字符流舉例5 1 2 3 4 5 0 1 2 3 8 0 1 2 3 4 5 6 5 0 1 2 35 1 2 3 4 7 0 1 2 3 8 0 1 2 3 4 5 6 5 0 1 2 3幀頭：說(shuō)明幀的字符數(shù)幀頭：說(shuō)明幀的字符數(shù)控制字符傳輸錯(cuò)誤控制字符傳輸錯(cuò)誤出現(xiàn)差錯(cuò)帶來(lái)的問(wèn)題出現(xiàn)差錯(cuò)帶來(lái)的問(wèn)題 無(wú)法確定下一幀的幀頭位置無(wú)法確定下一幀的幀頭位置 無(wú)法確定重傳幀的幀頭位置無(wú)法確定重傳幀的幀頭位置9 特點(diǎn)特點(diǎn) 用用8位位ASCII碼定義幀頭和幀尾的標(biāo)識(shí)符碼定義幀頭和幀尾的標(biāo)識(shí)符 DLE STX（Data Link Escape; Start of Text） DLE

6、ETX（Data Link Escape; End of Text ） 出現(xiàn)差錯(cuò)后無(wú)需解決再同步問(wèn)題出現(xiàn)差錯(cuò)后無(wú)需解決再同步問(wèn)題 需要解決的問(wèn)題需要解決的問(wèn)題 數(shù)據(jù)中包含定義的標(biāo)識(shí)符數(shù)據(jù)中包含定義的標(biāo)識(shí)符DLE、STX和和ETX 發(fā)送方插入一個(gè)相同的標(biāo)識(shí)符發(fā)送方插入一個(gè)相同的標(biāo)識(shí)符字符填充的首尾標(biāo)識(shí)法字符填充的首尾標(biāo)識(shí)法1044332211字符填充的首尾標(biāo)識(shí)法舉例字符填充的首尾標(biāo)識(shí)法舉例DLESTXADLEBDLEETXDLESTXADLEDLEBDLEETXDLESTXADLEBDLEETXDLESTXADLEDLEBDLEETXASCII字符字符幀頭：幀頭：DLE STX幀尾：幀尾：DLE

7、 ETX內(nèi)容為內(nèi)容為“DLE”填充填充“DLE”丟掉丟掉“DLE”11位填充的首尾標(biāo)識(shí)法位填充的首尾標(biāo)識(shí)法 特點(diǎn)特點(diǎn) 幀以幀以bit為單位，不以為單位，不以byte為單位為單位 定義特殊的幀頭和幀尾標(biāo)識(shí)位模式定義特殊的幀頭和幀尾標(biāo)識(shí)位模式01111110 需要解決的問(wèn)題需要解決的問(wèn)題 數(shù)據(jù)中包含定義的標(biāo)識(shí)位模式數(shù)據(jù)中包含定義的標(biāo)識(shí)位模式01111110 發(fā)送方在連續(xù)發(fā)送方在連續(xù)5個(gè)個(gè)“1”之后插入之后插入1個(gè)個(gè)“0”12位填充的首尾標(biāo)識(shí)法舉例位填充的首尾標(biāo)識(shí)法舉例0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 01 2 3

8、 4 5 61 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 60 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 01 2 3 4 56 7 8幀頭幀頭幀尾幀尾在在L2插入插入/去除填充位去除填充位“0”1300110有有跳跳變變有有跳跳變變無(wú)無(wú)跳跳變變無(wú)無(wú)跳跳變變有有跳跳變變 高高低低物理層編碼違例法物理層編碼違例法例：差分曼徹斯特編碼例：差分曼徹斯特編碼 打破常規(guī)，采用冗余技術(shù)，打破常規(guī)，采用冗余技術(shù)，2個(gè)物理位表示個(gè)物理位表示1個(gè)數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)據(jù)位 用電平在兩個(gè)物理位中間的一次變換區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)位邊界用電平在兩個(gè)物理位中間的

9、一次變換區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)位邊界143）差錯(cuò)控制）差錯(cuò)控制 差錯(cuò)控制的基本概念差錯(cuò)控制的基本概念 與差錯(cuò)控制有關(guān)的術(shù)語(yǔ)與差錯(cuò)控制有關(guān)的術(shù)語(yǔ) 差錯(cuò)控制的評(píng)價(jià)尺度：差錯(cuò)控制的評(píng)價(jià)尺度：hamming距離距離 檢錯(cuò)碼能力檢錯(cuò)碼能力 糾錯(cuò)碼能力糾錯(cuò)碼能力 檢錯(cuò)碼舉例：循環(huán)冗余碼檢錯(cuò)碼舉例：循環(huán)冗余碼CRC15差錯(cuò)控制的基本概念差錯(cuò)控制的基本概念 出現(xiàn)差錯(cuò)的原因出現(xiàn)差錯(cuò)的原因 1、單個(gè)錯(cuò)：由隨機(jī)的信道熱噪聲引起，一次只影響一比特，且錯(cuò)誤之間、單個(gè)錯(cuò)：由隨機(jī)的信道熱噪聲引起，一次只影響一比特，且錯(cuò)誤之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)。沒(méi)有關(guān)聯(lián)。 2、突發(fā)錯(cuò)：由瞬間的脈沖噪聲引起，產(chǎn)生連串錯(cuò)碼，錯(cuò)碼前后有關(guān)聯(lián)。、突發(fā)錯(cuò)：由瞬間的脈沖噪聲引

10、起，產(chǎn)生連串錯(cuò)碼，錯(cuò)碼前后有關(guān)聯(lián)。突發(fā)錯(cuò)所影響的最大連續(xù)數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)稱(chēng)為突發(fā)長(zhǎng)度。突發(fā)錯(cuò)所影響的最大連續(xù)數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)稱(chēng)為突發(fā)長(zhǎng)度。 差錯(cuò)控制需要解決的問(wèn)題差錯(cuò)控制需要解決的問(wèn)題 保證不錯(cuò)幀保證不錯(cuò)幀 保證不丟幀保證不丟幀 保證不亂序保證不亂序 差錯(cuò)控制手段差錯(cuò)控制手段 接收方回送確認(rèn)控制幀接收方回送確認(rèn)控制幀 用計(jì)時(shí)器確定幀丟失情況用計(jì)時(shí)器確定幀丟失情況 用幀的編號(hào)識(shí)別重復(fù)幀情況用幀的編號(hào)識(shí)別重復(fù)幀情況 差錯(cuò)處理方法差錯(cuò)處理方法16差錯(cuò)的檢測(cè)和糾正差錯(cuò)的檢測(cè)和糾正 糾錯(cuò)碼糾錯(cuò)碼 在發(fā)送的數(shù)據(jù)塊中附加充足的冗余信息在發(fā)送的數(shù)據(jù)塊中附加充足的冗余信息 接收方根據(jù)冗余信息糾正錯(cuò)誤接收方根據(jù)冗余信息糾正錯(cuò)

11、誤 檢錯(cuò)碼檢錯(cuò)碼 在發(fā)送的數(shù)據(jù)塊中附加適當(dāng)?shù)娜哂嘈畔ⅲ乖诎l(fā)送的數(shù)據(jù)塊中附加適當(dāng)?shù)娜哂嘈畔?，使接收方有足夠的信息檢測(cè)是否有差錯(cuò)接收方有足夠的信息檢測(cè)是否有差錯(cuò) 當(dāng)有差錯(cuò)時(shí)，對(duì)發(fā)送方請(qǐng)求重傳當(dāng)有差錯(cuò)時(shí)，對(duì)發(fā)送方請(qǐng)求重傳17有關(guān)差錯(cuò)的術(shù)語(yǔ)有關(guān)差錯(cuò)的術(shù)語(yǔ) 碼字（碼字（codeword） 差錯(cuò)的度量：差錯(cuò)的度量：Hamming距離距離0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0m位位r位位n位碼字（位碼字（ n = m + r ）數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位冗余（校驗(yàn)）位冗余（校驗(yàn)）位18 舉例舉例 碼字碼字11 0 0 0 1 0 0 1

12、 碼字碼字21 0 1 1 0 0 0 1 異或運(yùn)算異或運(yùn)算0 0 1 1 1 0 0 0 定義定義一個(gè)有效編碼集中，任意兩個(gè)碼字的海明距一個(gè)有效編碼集中，任意兩個(gè)碼字的海明距離的最小值稱(chēng)為該編碼集的海明距離。離的最小值稱(chēng)為該編碼集的海明距離。Hamming距離距離碼位相同碼位相同碼位不同碼位不同Hamming距離距離 等于等于319檢錯(cuò)碼的能力檢錯(cuò)碼的能力 最小最小Hamming距離為距離為d+1的檢錯(cuò)編碼只的檢錯(cuò)編碼只能檢測(cè)出能檢測(cè)出d位數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。位數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。 例：奇偶位檢測(cè)編碼（例：奇偶位檢測(cè)編碼（d=1）偶校驗(yàn)）偶校驗(yàn)1 0 0 0 1 0 1 1 0 發(fā)送發(fā)送1 0 0 1 1 0

13、1 1 11 0 0 1 1 0 1 1 0 接收接收1 1 1 1 1 0 1 1 1數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位檢驗(yàn)位檢驗(yàn)位檢驗(yàn)位檢驗(yàn)位傳輸差錯(cuò)傳輸差錯(cuò)傳輸差錯(cuò)傳輸差錯(cuò)20糾錯(cuò)碼的能力糾錯(cuò)碼的能力 最小最小Hamming距離為距離為2d+1的糾錯(cuò)編碼只能糾的糾錯(cuò)編碼只能糾正正d位數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。位數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。 糾錯(cuò)方式：將無(wú)效碼字恢復(fù)成距離它最近的有糾錯(cuò)方式：將無(wú)效碼字恢復(fù)成距離它最近的有效碼字，但不是效碼字，但不是100%正確。正確。 例：例：d=2定義定義 “0”-00000 “1”-11111 采用大數(shù)判決：采用大數(shù)判決：5個(gè)比特中個(gè)比特中0的個(gè)數(shù)大于的個(gè)數(shù)大于1的個(gè)數(shù)則譯碼成的個(gè)數(shù)則譯碼成0，

14、 反之譯碼成反之譯碼成1； 4個(gè)有效碼字個(gè)有效碼字 接收碼接收碼差錯(cuò)碼位差錯(cuò)碼位糾錯(cuò)結(jié)果糾錯(cuò)結(jié)果 0000000000 0000000111 00000001110000011111 X 0000011111 000000011100000001110000011111 1111100000 111111111121用循環(huán)冗余碼用循環(huán)冗余碼CRC檢錯(cuò)檢錯(cuò)0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0m位位r位位選擇選擇r階生成多項(xiàng)式階生成多項(xiàng)式 G(x) 在數(shù)據(jù)幀末尾加在數(shù)據(jù)幀末尾加r個(gè)個(gè)0，形成多項(xiàng)式，形成多項(xiàng)式xr

15、M(x)發(fā)送校驗(yàn)和發(fā)送校驗(yàn)和T(x) = xrM(x) - 余數(shù)余數(shù)xrM(x)/ G(x)檢錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)：余數(shù)檢錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)：余數(shù)T(x) / G(x)是否為零是否為零數(shù)據(jù)位（數(shù)據(jù)位（m階多項(xiàng)式階多項(xiàng)式 M(x)）冗余（校驗(yàn)）位冗余（校驗(yàn)）位例如：余數(shù)例如：余數(shù)（39 - 余數(shù)余數(shù)39/9）/ 9 = 022CRC檢錯(cuò)舉例檢錯(cuò)舉例 數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀1101011011（m=10, M(x)） 生成多項(xiàng)式生成多項(xiàng)式G(x) = x4 + x + 1（r=4） 以以2為模的除法：為模的除法：11010110110000 /10011 = 1110 發(fā)送幀發(fā)送幀11010110111110（以（以2為模的減法）為

16、模的減法） 接收端檢測(cè)：接收端檢測(cè)：11010110111110 /10011 = 0T(x)23以以2為模的除法和減法為模的除法和減法 110000101010011 ）1101011011000011010110110000 10011 1110 1001111010110111110 10011 10110 100111010010011 1110余數(shù)余數(shù)G(x)T(x) =xrM(x) - 余數(shù)余數(shù)xrM(x)244）流量控制）流量控制 為什么要進(jìn)行流量控制為什么要進(jìn)行流量控制 發(fā)送方的傳送能力大于接收方的接收能力會(huì)發(fā)送方的傳送能力大于接收方的接收能力會(huì)造成數(shù)據(jù)幀的丟失造成數(shù)據(jù)幀的丟失

17、 如何進(jìn)行流量控制如何進(jìn)行流量控制 通過(guò)接收方的反饋機(jī)制限制發(fā)送方的數(shù)據(jù)發(fā)通過(guò)接收方的反饋機(jī)制限制發(fā)送方的數(shù)據(jù)發(fā)送流量，使其適應(yīng)接收方的處理速度送流量，使其適應(yīng)接收方的處理速度 制定規(guī)則：何時(shí)發(fā)送下一幀；未經(jīng)允許則禁制定規(guī)則：何時(shí)發(fā)送下一幀；未經(jīng)允許則禁止發(fā)送。止發(fā)送。254.2 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議概述數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議概述1）基本數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議）基本數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議2）滑動(dòng)窗口協(xié)議滑動(dòng)窗口協(xié)議3）協(xié)議描述和驗(yàn)證協(xié)議描述和驗(yàn)證261）基本數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議）基本數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本概念 三個(gè)協(xié)議實(shí)例三個(gè)協(xié)議實(shí)例 無(wú)限制的單工協(xié)議無(wú)限制的單工協(xié)議

18、單工的停單工的停-等協(xié)議等協(xié)議 有躁聲信道的單工協(xié)議有躁聲信道的單工協(xié)議 協(xié)議比較協(xié)議比較 需要改進(jìn)的問(wèn)題需要改進(jìn)的問(wèn)題27數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式 單工單工 數(shù)據(jù)在介質(zhì)中僅在一個(gè)方向傳輸。數(shù)據(jù)在介質(zhì)中僅在一個(gè)方向傳輸。 半雙工半雙工 數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，在特定時(shí)刻只能向一個(gè)數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，在特定時(shí)刻只能向一個(gè)方向傳輸。方向傳輸。 全雙工全雙工 在任意時(shí)刻都可以實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。在任意時(shí)刻都可以實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。28數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本概念 使用物理層的服務(wù)（發(fā)送使用物理層的服務(wù)（發(fā)送/接收比特流）接收比特流） 為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù) 實(shí)現(xiàn)的基本功能實(shí)現(xiàn)的基本功能 數(shù)

19、據(jù)幀的一般格式數(shù)據(jù)幀的一般格式29為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù) 對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的分組對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的分組packet封裝成幀封裝成幀frame（或解封裝，從幀中抽取分組）（或解封裝，從幀中抽取分組） 實(shí)現(xiàn)從發(fā)送方到接收方數(shù)據(jù)鏈路層之間實(shí)現(xiàn)從發(fā)送方到接收方數(shù)據(jù)鏈路層之間透明的、無(wú)差錯(cuò)的幀傳輸透明的、無(wú)差錯(cuò)的幀傳輸 流量控制流量控制 檢錯(cuò)重傳檢錯(cuò)重傳30數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本功能數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本功能物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層比特流比特流物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送方發(fā)送方A接收方接收方Bfrom_network_layerfrom_physical_layerto_

20、network_layerto_physical_layerframe物理傳輸通道物理傳輸通道packet arrivalframe arrival31幀的一般格式幀的一般格式類(lèi)類(lèi)型型kind序序號(hào)號(hào)seq確確認(rèn)認(rèn)ack數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)info幀頭幀頭來(lái)自發(fā)送方網(wǎng)絡(luò)層來(lái)自發(fā)送方網(wǎng)絡(luò)層from_network_layer幀幀frame: s區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀/控制幀控制幀分組分組packet32協(xié)議協(xié)議1：A的發(fā)送進(jìn)程的發(fā)送進(jìn)程packet_arrivalfrom_network-layer(&buffer)to_physical-layer(&s) = bufferpac

21、ketpacketpacketheadbuffer&s來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層送往物理層送往物理層yes33協(xié)議協(xié)議1：B的接收進(jìn)程的接收進(jìn)程frame_arrivalto_network-layer(&)from_physical-layer(&r)packetpackethead&r送往網(wǎng)絡(luò)層送往網(wǎng)絡(luò)層來(lái)自物理層來(lái)自物理層yeswait_for_event(&event)循環(huán)等待循環(huán)等待no&34無(wú)限制的單工協(xié)議（協(xié)議無(wú)限制的單工協(xié)議（協(xié)議1）物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層比特流比特流物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)

22、據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送方發(fā)送方A接收方接收方Bframe單工物理信道單工物理信道packet_ arrivalframe_arrival如果如果B的接收能力小于的接收能力小于A的發(fā)送能力怎么辦？的發(fā)送能力怎么辦？35packet_arrivalfrom_network-layer(&buffer)to_physical-layer(&s) = bufferpacketpacketpacketheadbuffer&s來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層送往物理層送往物理層yes協(xié)議協(xié)議2：A的發(fā)送進(jìn)程（流控）的發(fā)送進(jìn)程（流控）wait_for_event(&even

23、t)frame_arrival來(lái)自物理層來(lái)自物理層yes接收方的確認(rèn)幀到達(dá)接收方的確認(rèn)幀到達(dá)head36協(xié)議協(xié)議2：B的接收進(jìn)程（流控）的接收進(jìn)程（流控）frame_arrivalto_network-layer(&)from_physical-layer(&r)packetpackethead&r送往網(wǎng)絡(luò)層送往網(wǎng)絡(luò)層來(lái)自物理層來(lái)自物理層yeswait_for_event(&event)循環(huán)等待循環(huán)等待no&to_physical-layer(&s)head&s（確認(rèn)幀）（確認(rèn)幀）送往物理層送往物理層37單工的停單

24、工的停-等協(xié)議（協(xié)議等協(xié)議（協(xié)議2）物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層比特流比特流物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送方發(fā)送方A接收方接收方Bframe半雙工物理信道半雙工物理信道packet_ arrivalframe_arrival如果幀在傳輸中被損壞如果幀在傳輸中被損壞或丟失怎么辦？或丟失怎么辦？head收到確認(rèn)方可發(fā)送下一幀收到確認(rèn)方可發(fā)送下一幀38有躁聲信道的單工協(xié)議（協(xié)議有躁聲信道的單工協(xié)議（協(xié)議3） 信道不可靠的解決辦法信道不可靠的解決辦法 檢錯(cuò)檢錯(cuò)/重傳重傳 重傳需要解決的問(wèn)題：重傳需要解決的問(wèn)題： 發(fā)送方如何得知哪個(gè)幀出錯(cuò)、需要重發(fā)發(fā)送方如何得知哪個(gè)幀出

25、錯(cuò)、需要重發(fā) 接收方如何區(qū)分首次收到的幀和已經(jīng)收到的接收方如何區(qū)分首次收到的幀和已經(jīng)收到的重傳幀重傳幀39發(fā)送方正確得知差錯(cuò)幀發(fā)送方正確得知差錯(cuò)幀 出錯(cuò)情況出錯(cuò)情況 幀丟失幀丟失 幀損壞，在接收方校驗(yàn)出錯(cuò)，將幀丟棄幀損壞，在接收方校驗(yàn)出錯(cuò)，將幀丟棄 發(fā)送方的解決辦法發(fā)送方的解決辦法 對(duì)每次發(fā)送的幀都啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器對(duì)每次發(fā)送的幀都啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未收到對(duì)方的確認(rèn)幀，則認(rèn)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未收到對(duì)方的確認(rèn)幀，則認(rèn)為該幀丟失，重新發(fā)送該幀。為該幀丟失，重新發(fā)送該幀。 重復(fù)重傳過(guò)程，直至收到確認(rèn)幀為止。重復(fù)重傳過(guò)程，直至收到確認(rèn)幀為止。40接收方正確區(qū)分重傳幀接收方正確區(qū)分重傳幀 情況分析情

26、況分析 當(dāng)確認(rèn)幀在途中時(shí)，發(fā)送方計(jì)時(shí)器超時(shí)有可能造成當(dāng)確認(rèn)幀在途中時(shí)，發(fā)送方計(jì)時(shí)器超時(shí)有可能造成某幀的多次重傳；某幀的多次重傳； 接收方必須將包含發(fā)送方網(wǎng)絡(luò)層分組的每個(gè)數(shù)據(jù)幀接收方必須將包含發(fā)送方網(wǎng)絡(luò)層分組的每個(gè)數(shù)據(jù)幀提交接收方的網(wǎng)絡(luò)層，且只能提交一次。提交接收方的網(wǎng)絡(luò)層，且只能提交一次。 解決辦法解決辦法 在發(fā)送方定義幀的序列號(hào)，在接收方定義幀序列號(hào)在發(fā)送方定義幀的序列號(hào)，在接收方定義幀序列號(hào)期望值；期望值； 根據(jù)接收幀序列號(hào)與期望值的比較結(jié)果區(qū)分首次接根據(jù)接收幀序列號(hào)與期望值的比較結(jié)果區(qū)分首次接收幀和重復(fù)接收幀。收幀和重復(fù)接收幀。41重復(fù)接收幀的識(shí)別重復(fù)接收幀的識(shí)別發(fā)送幀發(fā)送幀m 丟失丟失

27、超時(shí)重傳超時(shí)重傳超時(shí)重傳超時(shí)重傳期望接收期望接收seq=0期望接收期望接收seq=0接收幀接收幀m，回送確認(rèn)，回送確認(rèn)期望接收期望接收seq=1確認(rèn)幀確認(rèn)幀m收到收到幀幀m, seq=0幀幀m, seq=0幀幀m, seq=0期望接收期望接收seq=1接收幀接收幀m的的seq=0，丟棄丟棄回送確認(rèn)回送確認(rèn)收到確認(rèn)收到確認(rèn)發(fā)送幀發(fā)送幀 m+1幀幀m+1, seq=1期望接收期望接收seq=1接收幀接收幀m+1，回送確認(rèn)，回送確認(rèn)期望接收期望接收seq=0確認(rèn)幀確認(rèn)幀m+1收到收到收到確認(rèn)收到確認(rèn)發(fā)送幀發(fā)送幀 m+2 丟失丟失確認(rèn)幀確認(rèn)幀m收到收到42簡(jiǎn)單單工協(xié)議比較簡(jiǎn)單單工協(xié)議比較 協(xié)議協(xié)議1完

28、成數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本功能完成數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本功能 發(fā)送方將網(wǎng)絡(luò)層的分組封裝成幀，交物理層發(fā)送；發(fā)送方將網(wǎng)絡(luò)層的分組封裝成幀，交物理層發(fā)送； 接收方從物理層的接收幀抽取分組，交網(wǎng)絡(luò)層。接收方從物理層的接收幀抽取分組，交網(wǎng)絡(luò)層。 協(xié)議協(xié)議2增添流量控制功能增添流量控制功能 發(fā)送方收到確認(rèn)幀后才允許發(fā)送下一幀；發(fā)送方收到確認(rèn)幀后才允許發(fā)送下一幀； 接收方收到數(shù)據(jù)幀后回送確認(rèn)幀。接收方收到數(shù)據(jù)幀后回送確認(rèn)幀。 協(xié)議協(xié)議3增添檢錯(cuò)重傳功能增添檢錯(cuò)重傳功能 發(fā)送方定義幀序列號(hào)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，超時(shí)重傳發(fā)送方定義幀序列號(hào)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，超時(shí)重傳 接收方定義幀序列號(hào)期望值，將匹配幀交網(wǎng)絡(luò)層接收方定義幀序列號(hào)期

29、望值，將匹配幀交網(wǎng)絡(luò)層43改進(jìn)簡(jiǎn)單單工協(xié)議改進(jìn)簡(jiǎn)單單工協(xié)議 數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)男枨螅〝?shù)據(jù)雙向傳輸?shù)男枨螅ˋB） 兩條單工信道：反向傳輸流量小，浪費(fèi)兩條單工信道：反向傳輸流量小，浪費(fèi) 一條雙工信道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸一條雙工信道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸 確認(rèn)方式確認(rèn)方式 AB，B回送確認(rèn)幀（回送確認(rèn)幀（AB），造成控制幀的流），造成控制幀的流量量 AB，B將確認(rèn)信息寫(xiě)入它將向?qū)⒋_認(rèn)信息寫(xiě)入它將向A發(fā)送幀的發(fā)送幀的ack字段，字段，在在BA中夾帶確認(rèn)信息中夾帶確認(rèn)信息A B 發(fā)送方式發(fā)送方式 發(fā)送一幀，等待確認(rèn)，再發(fā)送下一幀，效率低發(fā)送一幀，等待確認(rèn)，再發(fā)送下一幀，效率低 一次連續(xù)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)幀一次連續(xù)發(fā)送多

30、個(gè)數(shù)據(jù)幀442）滑動(dòng)窗口協(xié)議）滑動(dòng)窗口協(xié)議 一位滑動(dòng)窗口協(xié)議（協(xié)議一位滑動(dòng)窗口協(xié)議（協(xié)議4） 雙向傳輸和夾帶確認(rèn)雙向傳輸和夾帶確認(rèn) 提高線(xiàn)路利用率提高線(xiàn)路利用率 滑動(dòng)窗口的概念滑動(dòng)窗口的概念 引入差錯(cuò)控制的滑動(dòng)窗口協(xié)議引入差錯(cuò)控制的滑動(dòng)窗口協(xié)議45一位滑動(dòng)窗口協(xié)議（協(xié)議一位滑動(dòng)窗口協(xié)議（協(xié)議4）發(fā)送發(fā)送A0收到收到A0，發(fā)送，發(fā)送B0seq=0, ack=1, A0 seq=0, ack=0, B0 收到收到B0，發(fā)送，發(fā)送A1收到收到B1，發(fā)送，發(fā)送A2收到收到A1，發(fā)送，發(fā)送B1收到收到A0，發(fā)送，發(fā)送B0seq=0, ack=1 A2seq=1, ack=0, A1 seq=1, ack

31、=1, B1 AB 雙向傳輸雙向傳輸夾帶確認(rèn)夾帶確認(rèn)46協(xié)議協(xié)議4的信道利用率的信道利用率設(shè)：設(shè)：信道容量信道容量 b = 50 kbps傳輸延遲傳輸延遲 R = 500 ms幀的長(zhǎng)度幀的長(zhǎng)度 n = 1000 bit 發(fā)送一幀需要的時(shí)間發(fā)送一幀需要的時(shí)間 Tf = n/b = 20 ms 等待確認(rèn)需要的時(shí)間等待確認(rèn)需要的時(shí)間 R = 500 ms 線(xiàn)路的利用率線(xiàn)路的利用率 Tf /(Tf +R) = 20/520 = 3.85% 改進(jìn)辦法改進(jìn)辦法 使線(xiàn)路利用率達(dá)到使線(xiàn)路利用率達(dá)到100%，滑動(dòng)窗口長(zhǎng)，滑動(dòng)窗口長(zhǎng)w=2647滑動(dòng)窗口的概念滑動(dòng)窗口的概念 每個(gè)待發(fā)送幀被賦予一個(gè)序列號(hào)每個(gè)待發(fā)送幀

32、被賦予一個(gè)序列號(hào)seq seq的取值范圍是的取值范圍是 0 2n-1（n位字段）位字段） 建立緩沖區(qū)建立緩沖區(qū) 發(fā)送窗口：允許發(fā)送的幀發(fā)送窗口：允許發(fā)送的幀 順序接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層的分組順序接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層的分組 最多保存最多保存2n-1個(gè)待確認(rèn)的幀個(gè)待確認(rèn)的幀 窗口達(dá)到最大值窗口達(dá)到最大值2n-1時(shí)強(qiáng)制關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)層時(shí)強(qiáng)制關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)層 接收窗口：允許接收的幀接收窗口：允許接收的幀 對(duì)進(jìn)入窗口的幀順序提交網(wǎng)絡(luò)層，產(chǎn)生確認(rèn)對(duì)進(jìn)入窗口的幀順序提交網(wǎng)絡(luò)層，產(chǎn)生確認(rèn) 落在窗口外的幀被丟棄落在窗口外的幀被丟棄48引入滑動(dòng)窗口后的差錯(cuò)控制引入滑動(dòng)窗口后的差錯(cuò)控制 退后退后n幀（幀（go back n） 發(fā)送方連續(xù)發(fā)送

33、至發(fā)送窗口滿(mǎn)發(fā)送方連續(xù)發(fā)送至發(fā)送窗口滿(mǎn) 接收窗口為接收窗口為1，對(duì)丟棄幀不確認(rèn)，對(duì)丟棄幀不確認(rèn) 發(fā)送方超時(shí)重傳，從未被確認(rèn)幀開(kāi)始發(fā)送方超時(shí)重傳，從未被確認(rèn)幀開(kāi)始 選擇重傳（選擇重傳（selective repeat） 接收窗口存儲(chǔ)差錯(cuò)幀后繼的所有正確幀接收窗口存儲(chǔ)差錯(cuò)幀后繼的所有正確幀 發(fā)送方只重傳差錯(cuò)幀；接收方接收重傳幀，按正確發(fā)送方只重傳差錯(cuò)幀；接收方接收重傳幀，按正確順序?qū)⒎纸M提交網(wǎng)絡(luò)層順序?qū)⒎纸M提交網(wǎng)絡(luò)層 控制策略比較控制策略比較49退后退后n幀協(xié)議概念幀協(xié)議概念01234567823456789101101EDDDDDD23456789出錯(cuò)出錯(cuò)丟棄丟棄超時(shí)間隔超時(shí)間隔確認(rèn)確認(rèn)發(fā)送發(fā)送接收重傳接收重傳重傳重傳50選擇重傳協(xié)議概念選擇重傳協(xié)議概念01234567829101112131415161701E34567829101112131415出錯(cuò)出錯(cuò)接收緩存接收緩存超時(shí)間隔超時(shí)間隔確認(rèn)確認(rèn)發(fā)送發(fā)送接收重傳接收重傳重傳重傳51差錯(cuò)控制策略比較差錯(cuò)控制策略比較 退后退后n幀幀 發(fā)送方需要較大的緩沖區(qū)，以便重傳發(fā)送方需要較大的緩沖區(qū)，以便重傳 適于信道出錯(cuò)率較少的情況適于信道出錯(cuò)率較少的情況 選擇重傳選擇重傳 接