計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理-2013ch3數(shù)據(jù)鏈路層

本講內(nèi)容面向比特的鏈路層協(xié)議HDLCHDLC協(xié)議概述HDLC的幀結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議

PPPPPP

協(xié)議的工作原理PPP

協(xié)議的幀格式PPP

協(xié)議的工作狀態(tài)22013-09-2632013-09-26引言IEEE

802制訂了系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),IEEE802涵蓋了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層IEEE802.3：以太網(wǎng)IEEE802.4：令牌總線IEEE802.5：令牌環(huán)IEEE802.11

無(wú)線局域網(wǎng)WAN數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)HDLCPPPX.25Frame

Relay廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸方式廣域網(wǎng)分組交換電路交換點(diǎn)到點(diǎn)型X.25幀中繼ISDNPPPHDLC42013-09-26數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供的三中可能的服務(wù)：1.無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)※

不建立邏輯

，接收方不確認(rèn)，對(duì)丟失的幀測(cè)※適合于線路錯(cuò)誤率很低，丟失幀檢測(cè)可交由上層完成，就大多數(shù)LAN在數(shù)據(jù)鏈路層上都使用該服務(wù)。有確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)※

不建立邏輯

，接收方確認(rèn)，對(duì)丟失的幀可檢測(cè)并要求發(fā)送方重發(fā)，適合不可靠的信道，比如無(wú)線系統(tǒng)。有確認(rèn)的面向連接服務(wù)※建立邏輯鏈路，接收方確認(rèn)，對(duì)丟失的幀可檢測(cè)并要求發(fā)送方重發(fā)，并對(duì)幀進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)和糾正。52013-09-26數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例：HDLC

協(xié)議概述1974年，IBM

公司推出了面向比特的規(guī)程SDLC(Synchronous

Data

Link

Control)。后來(lái)ISO

把SDLC

修改后稱為HDLC(High-levelDataLinkControl)，譯為高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制，作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO

3309。CCITT

則將

HDLC

再修改后稱為鏈路接入規(guī)程LAP(Link

Access

Procedure)。 ，HDLC

的新版本又把

LAP

修改為

LAPB，“B”表示平衡型

(Balanced)，所以LAPB

叫做鏈路接入規(guī)程(平衡型)。62013-09-2672013-09-26HDLC產(chǎn)生背景面向字符的通信規(guī)程報(bào)文格式不一樣傳輸透明性不好停止等待發(fā)送方式，傳輸效率低面向比特的通信規(guī)程以比特作為傳輸控制信息的基本單元數(shù)據(jù)幀與控制幀格式相同傳輸透明性好連續(xù)發(fā)送，傳輸效率高基本概念三種站類型主站：發(fā)送命令幀、數(shù)據(jù)信息幀和應(yīng)答幀，并負(fù)責(zé)控制鏈路次站（從站）：接收命令幀，向主站發(fā)送響應(yīng)幀，并配合主站進(jìn)行鏈路控制復(fù)合站（組合站）：同時(shí)具有主站和從站功能兩種數(shù)據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)配置非平衡配置：點(diǎn)---點(diǎn)工作，點(diǎn)---多點(diǎn)工作平衡配置：點(diǎn)---點(diǎn)工作(a)不平衡式鏈路結(jié)構(gòu)82013-09-26(b)平衡式鏈路結(jié)構(gòu)92013-09-26基本概念三種數(shù)據(jù)傳送方式正常響應(yīng)方式NRM

(Normal

ResponseMode)：數(shù)據(jù)傳輸由主站發(fā)起，從站只能響應(yīng)主站的輪詢(poll)異步響應(yīng)方式ARM

(AsynchronousResponse

Mode)：從站可以主動(dòng)發(fā)送響應(yīng)幀異步平衡方式ABM

(Asynchronous

BalanceMode)：任一復(fù)合站都可以發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸HDLC

工作方式102013-09-26112013-09-26HDLC

的幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志F地址A控制C信息Info幀檢驗(yàn)序列FCS標(biāo)志F比特80111111088可變168FLAG

在接收端只要找到標(biāo)志字段就可確定一個(gè)幀的位置ADDRESS

FIELD命令幀：對(duì)方站地址；響應(yīng)幀：本站地址FCS

檢驗(yàn)區(qū)間透明傳輸區(qū)間FRAME

CHECKCRCINFORMATION

FIELD數(shù)據(jù)，0或者多位需要傳輸?shù)男畔ONTROL

FIELD最復(fù)雜，用來(lái)包含幀序列號(hào)以及協(xié)議信息等控制信息，實(shí)現(xiàn)HDLC

的許多重要功能122013-09-26透明傳輸采用零比特填充法

就可傳送任意組合的比特流，或者說(shuō)，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的透明傳輸。當(dāng)連續(xù)傳輸兩個(gè)幀時(shí)，前一個(gè)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。當(dāng)暫時(shí)沒(méi)有信息傳送時(shí)，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。HDLC

幀的控制字段標(biāo)志F地址A控制C信息Info幀檢驗(yàn)序列FCS標(biāo)志F比特888可變1680N(S)P/FN(R)10SP/FN(R)11MP/FM1

2

3

4

5

6

7

8I

幀：S幀：U幀：132013-09-26I（Information）幀信息幀（I幀）用于提供面向連接的數(shù)據(jù)傳輸。協(xié)議使用了滑動(dòng)窗口協(xié)議，序列號(hào)的長(zhǎng)度是3位，在任何時(shí)刻允許7個(gè)（231）未被確認(rèn)的幀處于等待狀態(tài)。發(fā)送站用N(S)來(lái)所發(fā)送的幀序號(hào)。接收站用N(R)給出確認(rèn)，表示已正確接收N(R)1個(gè)幀，下一個(gè)要接收的幀序號(hào)為N(R)。0N(S)P/FN(R)142013-09-260Send

countPoll/fina

bitReceive

countHDLC:

Sliding

WindowAcknowledgement234561123456Send

count Receive

count7070123456Send

count7

0123456Receive

count7

001010152013-09-26frame.sendCount

:=

sendCountframe.receiveCount

:=

receiveCountframe.Data

:=

data…frame.sendsendCount++If

checksOutOK(frame.CRC)

thenIfframe.sendCount

=

receiveCount

thenbeginFrame.acceptsendCount

:=frame.receiveCountreceiveCount++end16120S(Supervisory)幀

幀（S幀）用于在面向連接的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中執(zhí)行數(shù)據(jù)鏈路的

功能,

如確認(rèn)、要求重發(fā)和請(qǐng)求暫停等。S字段用于定義S幀的類型,共有4種S幀，S幀不含信息字段，故不設(shè)發(fā)送序號(hào)。10SP/FN(R)ACKNAKU(Unnumbered)幀11MP/FM1

2

3

4

5

6

7

8無(wú)

幀(U幀):用于提供無(wú)連接的數(shù)據(jù)傳輸和鏈路控制功能,如設(shè)置工作方式、拆除鏈路等。其中,M字段（第3、4、6、7、8

比特）用于定義U幀的類型,共有19種U幀。無(wú)編號(hào)幀主要起控制作用，可在需要時(shí)隨時(shí)發(fā)出。172013-09-26182013-09-26P/F位若P/F值為零，則該比特并沒(méi)有任何意義。只有當(dāng)

P/F

值為

1時(shí)才具有意義。注意：在不同的數(shù)據(jù)傳送方式中，P/F

比特的用法是不一樣的。在說(shuō)明幀的傳送過(guò)程中，為了更清楚地表示P/F比特的作用，往往將它寫為P

比特或F

比特。探詢位P是主站用來(lái)請(qǐng)求(探詢)次站發(fā)送信息或作出響應(yīng)的。終結(jié)位F是次站用來(lái)響應(yīng)主站探詢的。數(shù)據(jù)鏈路連接建立和拆除示例192013-09-26HDLC三種控制幀小結(jié)202013-09-26212013-09-26本講內(nèi)容面向比特的鏈路層協(xié)議HDLCHDLC協(xié)議概述HDLC的幀結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議

PPPPPP

協(xié)議的工作原理PPP

協(xié)議的幀格式PPP

協(xié)議的工作狀態(tài)因特網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPPPPP

協(xié)議的工作原理現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP(Point-to-PointProtocol)。用戶使用撥號(hào)

線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用

PPP

協(xié)議。222013-09-26用戶撥號(hào)入網(wǎng)的示意圖路由器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器因特網(wǎng)服務(wù)提供者(ISP)用戶家庭撥號(hào)

線使用

TCP/IP

的PPP

連接使用

TCP/IP

的客戶進(jìn)程路由選擇進(jìn)程至因特網(wǎng)…PC

機(jī)232013-09-26242013-09-26PPP

協(xié)議1992

年制訂了PPP

協(xié)議。經(jīng)過(guò)

1993

年和1994

年的修訂，現(xiàn)在的PPP

協(xié)議已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)[RFC

1661]。PPP協(xié)議有三個(gè)組成部分一個(gè)將IP

數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。鏈路控制協(xié)議LCP(Link

Control

Protocol)。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(Network

ControlProtocol)。PPP協(xié)議組成PPP協(xié)議主要由鏈路控制協(xié)議（LCP）、網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議族（NCPs）和用于

方面的驗(yàn)證協(xié)議族（PAP和CHAP）組成。PPP

EncapsulationTCP/IPNovell

IPXAppleTalkMultiple

protocolencapsulations

usingNCPs

in

PPPLink

setup

and

controlusing

LCP

in

PPP252013-09-26PPP協(xié)議棧IP

IPX

其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議NCP網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議驗(yàn)證；其他選項(xiàng)LCP物理介質(zhì)（同步/異步）物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層262013-09-26272013-09-26PPP

協(xié)議的幀格式PPP

的幀格式和HDLC

的相似。標(biāo)志字段F

仍為

0x7E（符號(hào)“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A

只置為

0xFF。地址字段實(shí)際上并不起作用?？刂谱侄蜟

通常置為

0x03。PPP

是面向字節(jié)的，所有的PPP幀的長(zhǎng)度都是整數(shù)字節(jié)。PPP

協(xié)議的幀格式21字節(jié)1

1

12PPP

幀PPP

有一個(gè)

2

個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0x0021

時(shí)，PPP

幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報(bào)。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)。先發(fā)送首部IP

數(shù)據(jù)報(bào)尾部F7EAFFC03協(xié)議信

息

部

分不超過(guò)1500

字節(jié)FCSF7E282013-09-26292013-09-26透明傳輸問(wèn)題當(dāng)PPP

用在同步傳輸鏈路時(shí)，協(xié)議規(guī)定采用硬件來(lái)完成比特填充（和HDLC

的做法一樣）。當(dāng)PPP

用在異步傳輸時(shí)，就使用一種特殊的字符填充法。302013-09-26字符填充法將信息字段中出現(xiàn)的每一個(gè)0x7E字節(jié)轉(zhuǎn)變成為

2

字節(jié)序列(0x7D,0x5E)。若信息字段中出現(xiàn)一個(gè)0x7D

的字節(jié),則將其轉(zhuǎn)變成為

2

字節(jié)序列(0x7D,0x5D)。若信息字段中出現(xiàn)ASCII

碼的控制字符（即數(shù)值小于0x20的字符），則在該字符前面要加入一個(gè)0x7D

字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。312013-09-26不提供使用序號(hào)和確認(rèn)的可靠傳輸PPP協(xié)議之所以不使用序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制是出于以下的考慮：在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯(cuò)的概率不大時(shí)，使用比較簡(jiǎn)單的P