第七章-数据链路控制.ppt

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1、数据与计算机通信数据与计算机通信 第七章第七章: :数据链路控制数据链路控制第一页，编辑于星期五：十七点 四十八分。数据链路控制的要求数据链路控制的要求z帧同步z流量控制z差错控制z寻址z控制信息和数据在同一链路上z链路管理第二页，编辑于星期五：十七点 四十八分。流量控制流量控制z确保发送实体发送的数据没有超过接收实体接收数据的能力y防止缓存溢出z传输时间（Transmission time）y将一帧数据发送到媒体所需要的时间z传播时间（Propagation time）y指一个比特在链路上从源点到终点所需要的时间第三页，编辑于星期五：十七点 四十八分。帧传输的模型帧传输的模型第四页，编辑于星

2、期五：十七点 四十八分。停止等待流量控制停止等待流量控制z源实体传输帧z目的实体接收帧并返回帧的确认z源实体在发送下一帧之前等待确认z目的实体可以通过不发送确认暂停数据传输z适合少量但比较长的帧第五页，编辑于星期五：十七点 四十八分。分块分块z大块的数据可能需要分割成较小的数据块y有限的缓存空间y差错检测更快 (当接收整个帧时)y一旦错误产生，仅需要重传比较小的帧y防止某个站点长时间占用传输媒体z停止等待变得不合适y一个报文可能包含多个帧y一次只能传输一个帧z链路的比特长度 帧长度z传输时间: 1 (归一化值)z传播时间: a第六页，编辑于星期五：十七点 四十八分。停止等待的链路利用率停止等待

3、的链路利用率第七页，编辑于星期五：十七点 四十八分。滑动窗口流量控制滑动窗口流量控制z允许多个帧同时传送y一次只传送一个帧,a1,导致严重浪费y即使a1,线路也没有得到充分利用z接收者有W个帧的缓存z发送者能够发送W个帧而无需确认z每一帧都被编号z确认（ACK）包含下一个期待帧的编号第八页，编辑于星期五：十七点 四十八分。滑动窗口流量控制滑动窗口流量控制zA 维护一张允许发送的序号列表zB 维护一张准备要接收的序号列表z每个列表都可以被认为帧的”窗口”y滑动窗口流量控制z序号限定在区域为k的边界内y序号取值: 0 . 2k1(k比特长的字段)y3比特字段: 帧从07编号第九页，编辑于星期五：十

4、七点 四十八分。滑动窗口图解滑动窗口图解第十页，编辑于星期五：十七点 四十八分。滑动窗口举例滑动窗口举例第十一页，编辑于星期五：十七点 四十八分。滑动窗口功能增强滑动窗口功能增强z接收方发送确认帧但不允许数据进一步传输(Receive Not Ready, RNR)z通过发送正常的确认帧重新开始数据传输z如果全双工,使用捎带y数据帧有存放帧序号字段，还有存放确认序号的字段y如果没有数据发送,使用确认帧,如RR或者RNRy如果有数据，但没有新的确认要发送，再次发送上一次已经发送过的确认第十二页，编辑于星期五：十七点 四十八分。差错控制差错控制z差错的检测和纠正z丢失的帧z损坏的帧z自动重传请求

5、(ARQ)y差错检测（同第六章的讨论）y肯定确认（没有差错的帧）y超时重传（丢失的帧）y否认与重传（损坏的帧）第十三页，编辑于星期五：十七点 四十八分。自动重传请求自动重传请求- -( (标准标准) )z停止等待（Stop and wait）z返回N（Go back N）z选择拒绝(Selective reject )第十四页，编辑于星期五：十七点 四十八分。停止等待停止等待z源发送一个帧z等待确认（ACK）z如果收到损坏的帧，丢弃它y发送方有计时器y如果超时，没有收到确认，重传z如果确认帧损坏，发送方不能辨别它y发送方重传y接收到帧的两个副本y使用 ACK0 和 ACK1 确认y使用 0 或

6、者 1 标记帧第十五页，编辑于星期五：十七点 四十八分。停止等待图解停止等待图解第十六页，编辑于星期五：十七点 四十八分。停止等待停止等待 - - 利与弊利与弊z简单z效率不高第十七页，编辑于星期五：十七点 四十八分。返回返回N -N -( (Go Back N ) )z基于滑动窗口z如果没有差错,肯定确认(期待帧编号)z使用滑动窗口控制超出部分的帧z如果发生差错，返回一个拒绝帧y丢弃这个帧及所有后来接收到的帧y发送方必须返回N，重传有差错的帧，及随后所有被传输过的帧第十八页，编辑于星期五：十七点 四十八分。返回返回N N 丢失的帧丢失的帧(1)(1)z帧i丢失z发送方发送帧i+1z接收方得到

7、超出顺序的帧i+1z接收方发送拒绝帧i（reject i）z发送方退回到帧i，并且重传第十九页，编辑于星期五：十七点 四十八分。返回返回N N 丢失的帧丢失的帧(2)(2)z帧i丢失，随后没有其它的帧发送z接收方没有得到任何信息（没有返回确认或者拒绝）z发送方超时：发送P比特位置1的RR帧z接收方解释此为一个命令：发回确认（期望下一个收到帧的序号为i）z发送方开始重传帧i第二十页，编辑于星期五：十七点 四十八分。返回返回N N 损坏的确认帧损坏的确认帧z接收方得到帧i，并且发送确认帧(i+1)，但这个帧丢失z确认帧可以累积：在帧i的定时器超时前确认帧(i+ n)到来z若发送方超时,发送P比特置

8、位的RR帧z在启动复位前，这个过程将重复数次第二十一页，编辑于星期五：十七点 四十八分。返回返回N N 损坏的拒绝帧损坏的拒绝帧z同 “返回N 帧的丢失(2)”第二十二页，编辑于星期五：十七点 四十八分。返回返回N - N - 图解图解第二十三页，编辑于星期五：十七点 四十八分。选择拒绝（选择拒绝（Selective Reject）z也称为选择重传z只有被拒绝的帧被重传z随后的帧被缓存、并保存z重传最小化z接收方必须维持足够大的缓存z在发送方需要更复杂的逻辑第二十四页，编辑于星期五：十七点 四十八分。选择重传选择重传 图解图解第二十五页，编辑于星期五：十七点 四十八分。高级数据链路控制高级数据

9、链路控制 High Level Data Link ControlzHDLCzISO 3009, ISO 4335z支持半双工或全双工滑动窗口z最重要的数据链路控制协议y使用最广泛y其它数据链路控制协议的基础y使用的格式和机制相似（其它协议）第二十六页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 站点类型站点类型z主站y控制链路操作y由主站发出的帧称为命令y为每个从站维护不同的逻辑链路z从站y在主站的控制之下y由从站发出的帧称为响应z混合站y发出的帧可能是命令，也可能是响应第二十七页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 链路配置链路配置z非平衡设置y一个主站及一个或多个从站y支持全双工和半

10、双工传输z平衡设置y两个混合站y支持全双工和半双工传输第二十八页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 链路配置链路配置第二十九页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 链路配置链路配置第三十页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 数据传送方式数据传送方式(1)(1)z正常响应方式(NRM)y用于非平衡设置y主站发起到从站的数据传送y从站在接收到主站命令后方可传输数据y用于点到多点通信线路y主机作为主站y终端设备作为从站第三十一页，编辑于星期五：十七点 四十八分。z异步平衡方式 (ABM)y用于平衡设置y两个站都能发起数据传输，不需要收到对方站的认可y应用广泛y没有轮询的开销HD

11、LC 数据传送方式数据传送方式(2)(2)第三十二页，编辑于星期五：十七点 四十八分。z异步响应方式 (ARM)y用于非平衡设置y从站能在没有收到主站许可的情况下发起数据传送y主站对线路负责y很少使用HDLC 数据传送方式数据传送方式(3)(3)第三十三页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 模型模型l正常响应方式正常响应方式 (NRM)(NRM)l异步平衡方式异步平衡方式 (ARM) (ARM)l异步响应方式异步响应方式 (ABM) (ABM)第三十四页，编辑于星期五：十七点 四十八分。帧结构帧结构z同步传输z采用帧的形式传输z帧格式同时满足数据和控制交换第三十五页，编辑于星期五：十七

12、点 四十八分。帧结构图帧结构图第三十六页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 帧类型帧类型信息（数据）帧, I-frames (Information)FCS： 帧检验序列，CRC第三十七页，编辑于星期五：十七点 四十八分。z 管理（控制）帧,S-frames (Supervisory)z 没有数据 HDLC 帧类型帧类型第三十八页，编辑于星期五：十七点 四十八分。z无编号(链路管理)帧,U-frames (Unnumbered)HDLC 帧类型帧类型第三十九页，编辑于星期五：十七点 四十八分。标志字段标志字段z在帧两端进行界定z01111110z可以结束一帧，或开始另一帧z接收方搜索（

13、hunt）标志字段用于同步z使用比特填充避免数据中包含 01111110y在每连续5个比特是 1 的序列后插入0y如果接收方收到5个1，它将检查下一比特y如果为0，0将被删除y如果为1并且第8个比特是0，作为标志字段y如果第8比特及随后比特为1，发送方处于异常中止状态，或信道空闲状态第四十页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 标志字段标志字段第四十一页，编辑于星期五：十七点 四十八分。比特填充比特填充z可能的错误第四十二页，编辑于星期五：十七点 四十八分。比特填充比特填充第四十三页，编辑于星期五：十七点 四十八分。数据流中比特填充数据流中比特填充inserted 0inserted 0

14、deleted 0deleted 0original packetStuffingDestuffingFlag similar dataFlag dissimilar data sent packet第四十四页，编辑于星期五：十七点 四十八分。地址字段地址字段z标识发送或者接收帧帧的从站z通常采用8个比特z可以扩展到7个比特的倍数y每个八位组中最左边的比特指出它是最后一个八位组（1）或不是（0）z全(11111111)解释为所有站点地址(广播)第四十五页，编辑于星期五：十七点 四十八分。控制字段控制字段z不同类型的帧帧有不同的控制字段y信息帧 携带的是向用户传输的数据x信息帧中还捎带了流量控制

15、和差错控制数据y监控帧 提供了ARQ机制y无编号帧 提供了增补的链路控制功能z控制字段的第一个比特，或者两个比特用以标识帧的类型z剩下的比特后面再介绍第四十六页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC HDLC 控制字段控制字段第四十七页，编辑于星期五：十七点 四十八分。控制字段图解控制字段图解第四十八页，编辑于星期五：十七点 四十八分。N（ （S） ）N（ （R） ）01234567 0 P/F信息帧控制字段信息帧控制字段l比特 0: 标识信息帧l比特 1-3: 发送帧的序列号N(S)l位 4: 轮询/结束比特l位 5-7: 下一个期望帧的序列号N(R) (用于捎带确认) 第四十九页，编辑

16、于星期五：十七点 四十八分。第五十页，编辑于星期五：十七点 四十八分。无编号帧无编号帧(U)(U)l比特位 0-1: 标识无编号帧l比特位 4: 轮询/结束位l比特位 2-3,5-7: 5比特32个命令或者响应功能比特功能比特功能比特功能比特01234567 1 1P/F第五十一页，编辑于星期五：十七点 四十八分。轮询轮询/ /结束位结束位（ Poll/Final Bit ）z命令帧yP：比特位y1：表示请求其它站点发送响应z响应帧yF：比特位y1：表示对请求命令的响应第五十二页，编辑于星期五：十七点 四十八分。轮询轮询/ /结束位结束位（ Poll/Final Bit ）第五十三页，编辑于星

17、期五：十七点 四十八分。P/F 比特的使用比特的使用z主站询问从站是否有数据要发送主站询问从站是否有数据要发送zP/F 域域P, (RR)表示表示主站准备接收数据主站准备接收数据第五十四页，编辑于星期五：十七点 四十八分。I-Framesz从站发送数据，在最后一帧从站发送数据，在最后一帧 F比特位比特位置为置为1P/F 比特的使用比特的使用第五十五页，编辑于星期五：十七点 四十八分。S-FramezRRRR表示从站告诉主站没有数据要发送。如果表示从站告诉主站没有数据要发送。如果他有数据发送，可以用一个信息帧响应他有数据发送，可以用一个信息帧响应P/F 比特的使用比特的使用第五十六页，编辑于星期

18、五：十七点 四十八分。z主站希望能给从站发送数据主站希望能给从站发送数据z用用RNRRNR表示主站不愿意接受数据表示主站不愿意接受数据P/F 比特的使用比特的使用第五十七页，编辑于星期五：十七点 四十八分。 如果被选择的从站已经准备好接收数据，如果被选择的从站已经准备好接收数据，可以用可以用F=1F=1的的RRRR帧进行响应帧进行响应P/F 比特的使用比特的使用第五十八页，编辑于星期五：十七点 四十八分。如果被选择的从站没有准备好接收数据，可以如果被选择的从站没有准备好接收数据，可以用用F=1F=1的的RNRRNR进行响应进行响应P/F 比特的使用比特的使用第五十九页，编辑于星期五：十七点 四

19、十八分。HDLC 信息字段信息字段第六十页，编辑于星期五：十七点 四十八分。z在I帧中，信息字段包含用户数据z在U帧中，信息字段包含网络管理信息z必须由整数个八位组（Octet）组成z信息字段的长度不固定HDLC 信息字段信息字段第六十一页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 检验序列字段检验序列字段第六十二页，编辑于星期五：十七点 四十八分。zFCSz差错检测z16比特CRCz或32比特CRCHDLC 检验序列字段检验序列字段第六十三页，编辑于星期五：十七点 四十八分。无编号帧控制字段无编号帧控制字段第六十四页，编辑于星期五：十七点 四十八分。无编号帧控制字段无编号帧控制字段第六十五页

20、，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC 操作操作z操作包含两个站点之间交换I帧、S帧和U帧z操作涉及三个阶段y初始化y数据传输y断开连接第六十六页，编辑于星期五：十七点 四十八分。轮询举例轮询举例第六十七页，编辑于星期五：十七点 四十八分。P/F比特选择比特选择/ /响应举例响应举例第六十八页，编辑于星期五：十七点 四十八分。对等站点帧交换举例对等站点帧交换举例Set asynchronous balanced modeUnnumbered Acknowledgement第六十九页，编辑于星期五：十七点 四十八分。对等站点帧交换举例对等站点帧交换举例第七十页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC操作举例操作举例(1)(1)第七十一页，编辑于星期五：十七点 四十八分。HDLC操作举例操作举例(2)(2)第七十二页，编辑于星期五：十七点 四十八分。