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1、数据链路层数据链路层及其协议n链路与数据链路链路与数据链路 链路就是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换节点。数据链路则是另一个概念。这是因为当需要在一条线路上传输数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的规程来控制这些数据的传输。把实现这些规程的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。数据链路层要解决的问题q如何在有差错的线路上，进行无差错传输。ISO关于数据链路层的定义q数据链路层的目的是为了提供功能上和规程上的方法，以便建立、维护和释放网络实体间的数据链路。数据链路q从数据发送点到数据接收点（点到点 point to point）所经过的传输途径。n虚拟数据通路
2、，实际数据通路数据链路层提供的服务 n为网络层提供三种合理的服务q无确认无连接服务，适用于n误码率很低的线路，错误恢复留给高层；n实时业务n大部分局域网q有确认无连接服务，适用于不可靠的信道，如无线网。q有确认有连接服务数据链路层的功能数据链路层的功能数据链路层提供相邻设备间的无差错数据传输。它要完成如下功能：q链路管理链路管理 q帧同步帧同步 q流量控制流量控制 q差错控制差错控制 q帧的透明传输帧的透明传输 q寻址寻址 数据链路层协议数据链路层协议 为实现数据链路控制功能而为实现数据链路控制功能而 制定的规程或协议。制定的规程或协议。数据链路层协议的类型数据链路层协议的类型n面向字符型数据
3、链路层协议：BSCn面向比特型数据链路层协议：HDLC面向字符型数据链路层协议：BSC以字符为控制传输信息的基本单元。常见的通信控制字符：以字符为控制传输信息的基本单元。常见的通信控制字符：格式字符：格式字符：SOH（start of heading）STX（start of text）ETB（end of transmission block）ETX（end of text）控制字符：控制字符：ACK（acknowledge）NAK（negative acknowledge）ENQ（enquire）EOT（end of transmission）SYN（synchrous）DLE（data
4、link escape）面向字符型面向字符型BSC协议的协议的帧帧格式格式面向比特型数据链路层协议：HDLCn以比特作为传输控制信息的基本单元；以比特作为传输控制信息的基本单元；n数据帧与控制数据帧与控制 帧格式相同；帧格式相同；n传输透明性好；传输透明性好；n连续发送，传输效率高。连续发送，传输效率高。n面向比特型面向比特型HDLC协议的协议的帧帧格式格式n将比特流分成离散的帧，并计算每个帧的校验和。n物理层以比特为单位进行数据传输，数据链路层以帧为单位进行数据传输。n帧是具有一定长度和格式的信息块，一般由一些字段和标志组成。不同网络其帧格式或长度可以不同，但将比特流分成帧的方法基本相同。四
5、种常用的方法为：字符计数法；带填充字符的首尾界符法；带填充位的首尾标志法；物理层编码违例法。n把比特流分成帧，标定帧的起始和结束，以利于进行差错控制。在数据链路层，数据的传送单位是帧。数据一帧一帧地传送，就可以在出现差错时，将有差错的帧重传一次，而避免将所有数据重传，从而实现差错控制。成帧（Framing）n成帧方法：q字符计数法（Fig.3-3）n在帧头中用一个域来表示整个帧的字符个数n缺点：若计数出错，对本帧和后面的帧有影响。q带字符填充的首尾字符定界法（Fig.3-4）n起始字符 DLE STX，结束字符DLE ETXn字符填充n缺点：局限于8位字符和ASCII字符传送。q带位填充的首尾
6、标记定界法（Fig.3-5）n帧的起始和结束都用一个特殊的位串“01111110”，称为标记(flag)n“0”比特插入删除技术q物理层编码违例法n只适用于物理层编码有冗余的网络n802 LAN：Manchester encoding or Differential Manchester encoding 用high-low pair/low-high pair表示1/0，high-high/low-low不表示数据，可以用来做定界符。采用0插入删除的方法来使得收发双发同步。零比特插入/删除工作过程流量控制n流量控制q 数据链路层必须控制链路上的数据流量，保证发送与接收速度匹配，防止出现发送速
7、度超过接收能力的现象，以免丢失数据。大多数流量控制方法的基本原理都是相同的，都需要启用反馈机制，使发方直接或是间接地获得收方指示的发送时机。在未得到允许前，禁止发出帧。如单工停等协议、滑动窗口协议等。q发方的发送速率必须小于等于收方的接收速率，否则会浪费网络资源，增加网络负担。流量控制就是对发方的发送速率进行控制。n基本流量控制方法p基于反馈的流控制 接收方给发送方送回消息,告诉发送方它的状态p 基于速率的流控制 限制了发送方传输数据的速率,无需利用接收方的反馈信息差错控制n差错控制q一般方法：接收方给发送方一个反馈（响应）。比如自动重复请求（ARQ）q出错情况n帧（包括发送帧和响应帧）出错；
8、n帧（包括发送帧和响应帧）丢失q通过计时器和序号保证每帧最终交给目的网络层仅一次是数据链路层的一个主要功能。n差错出现的特点：随机，连续突发（burst）差错控制方法差错控制方法 从差错控制的角度，对于传输的信号，利用检纠错基本原理进行编码来降低差错的发生，利用差错控制编码方法进行差错控制的常用方式主要有如下几种：n 自动请求重发（ARQ）方式n 反馈校验方式n 前向纠错（FEC）方式n 混合纠错（HEC）方式自动请求重发（自动请求重发（ARQARQ）方式）方式 发送端发送出可以发现错误的码字，接收端译码若检测到错误，则主动向发送端发出请求，要求重发以便纠错。这种系统要求有反馈信道且发送端和接
9、收端都有缓存器。反馈校验方式 这种方式是发送端一边发送码字一边存贮发出的码字到缓冲区中。在接收端收到码字后，马上返回到发送端去与原发送码进行比较。如发现与发送码不同，就重发上一次的码字，直到发送端校验正确为止。这种方式进行差错控制的原理和设备都简单，但要求双向信道，且传输效率较低。前向纠错（FEC）方式 发送端发出的码字是具有一定纠错能力的码字。在接收端译码后不仅可以发现错码，而且能够判断错码所在的位置并自动纠正。这种方法不需反馈信道，实时性好，传输效率较高，但纠错编码方法和设备较复杂。混合纠错（HEC）方式 实际应用中，可以结合使用ARQ方式和FEC方式。即在传输错码较少且接收端能纠正时，自
10、动纠正错误；在错码较多、超出纠正能力但尚能检测时，采用自动请求重发方式，请求发送端重传，直到正确接收为止。该方式大大提高了通信的可靠性。n差错控制方法q处理差错的两种基本策略n使用纠错码：发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到的数据是否有错，并能纠正错误。n使用检错码：发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到的数据是否有错，但不能判断哪里有错奇偶校验码奇偶校验码 垂直奇（偶）校验垂直奇（偶）校验 水平奇（偶）校验水平水平奇（偶）校验水平 垂直奇（偶）校验（方阵码）垂直奇（偶）校验（方阵码）循环冗余编码循环冗余编码CRC：目前应用最广的检错码编码
11、方目前应用最广的检错码编码方法之一法之一海明码：是一种纠错码。海明码：是一种纠错码。纠错码纠错码码字码字（codeword）：一个帧包括m个数据位，r个校验位，n=m+r，则此n比特单元称为n位码字。n海明距离海明距离（Hamming distance）：两个码字之间不同的比特位数目。q例：0000000000 与0000011111的海明距离为5q如果两个码字的海明距离为d，则需要d个单比特错就可以把一个码字转换成另一个码字；q为了检查出d个错（单比特错），需要使用海明距离为 d+1 的编码；q为了纠正d个错，需要使用海明距离为 2d+1 的编码；n最简单的例子是奇偶校验，在数据后填加一个奇
12、偶位（parity bit）q例：使用偶校验（“1”的个数为偶数）1011010110110101110110001101100010q奇偶校验可以用来检查单个错误。海明码n设计纠错码q要求：m个信息位，r个校验位，纠正单比特错；利用 n=m+r，得到(m+r+1)2r 给定m，利用该式可以得出校正单比特误码的校验位数目的下界n海明码q码位从左边开始编号，从“1”开始；q位号为2的幂的位是校验位，其余是信息位；q每个校验位使得包括自己在内的一些位的奇偶值为偶数（或奇数）。q为看清数据位k对哪些校验位有影响，将k写成2的幂的和。例：11=1+2+8n海明码工作过程q每个码字到来前，接收方计数器清
13、零；q接收方检查每个校验位k(k=1,2,4)的奇偶值是否正确；q若第 k 位奇偶值不对，计数器加 k；q所有校验位检查完后，若计数器值为0，则码字有效；若计数器值为m，则第m位出错。q若校验位1、2、8出错，则第11位变反。qFig.3-6n使用海明码纠正突发错误q可采用k个码字（n=m+r）组成 k n 矩阵，按列发送，接收方恢复成 k n 矩阵qkr个校验位，km个数据位，可纠正最多为k个的突发性连续比特错。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 4 4 4 8 8 8使用纠错码传数据，效率低，适用于不可能重传的场合；大多数情况采用检错码加
14、重传。n循环冗余码（CRC码，多项式编码）q110001，表示成多项式 x5+x4+1n生成多项式G(x)q发方、收方事前商定；q生成多项式的高位和低位必须为1q生成多项式必须比传输信息对应的多项式短。nCRC码基本思想q校验和（checksum）加在帧尾，使带校验和的帧的多项式能被G(x)除尽；收方接收时，用G(x)去除它，若有余数，则传输出错。检错码循环码的编码 n第一步若生成多项式G(x)的阶是r,将信息位左移r位，得xrM(x)；n第二步，作模2除法，求余数r(x)；余数由下式获得：n第三步，根据T(x)=xrM(x)+r(x)，求出码字。nCRC的检错能力q发送：T(x)；接收：T(
15、x)+E(x)；q余数(T(x)+E(x)/G(x)=0+余数(E(x)/G(x)q若 余数(E(x)/G(x)=0，则差错不能发现；否则，可以发现。q如果只有单比特错，即E(x)=xi，而G(x)中至少有两项，余数(E(x)/G(x)0，所以可以查出单比特错；q如果发生两个孤立单比特错，即E(x)=xi+xj=xj(xi-j+1)，假定G(x)不能被x整除，那么能够发现两个比特错的充分条件是：xk+1不能被G(x)整除(k i-j)；q如果有奇数个比特错，即E(x)包括奇数个项，G(x)选(x+1)的倍数就能查出奇数个比特错；q具有r个校验位的多项式能检查出所有长度 r 的突发性差错。长度为
16、k的突发性连续差错（并不表示有k个单比特错）可表示为 xi(xk-1+1)，若G(x)包括x0项，且 k-1小于G(x)的阶，则 余数(E(x)/G(x)0;q如果突发差错长度为 r+1，当且仅当突发差错和G(x)一样时，余数(E(x)/G(x)=0，概率为1/2r-1;q长度大于 r+1的突发差错或几个较短的突发差错发生后，坏帧被接收的概率为 1/2r。错误检测和纠正（8）n四个多项式已成为国际标准qCRC-12=x12+x11+x3+x2+x+1qCRC-16=x16+x15+x2+1qCRC-CCITT=x16+x12+x5+1qCRC-32n硬件实现CRC校验。CRC校验码的检错能力n
17、CRC校验码能检查出全部单个错；校验码能检查出全部单个错；nCRC校验码能检查出全部离散的二位错；校验码能检查出全部离散的二位错；nCRC校验码能检查出全部奇数个错；校验码能检查出全部奇数个错；nCRC校验码能检查出全部长度小于或等于校验码能检查出全部长度小于或等于K位的突发错；位的突发错；nCRC校校验验码码能能以以1-（1/2）K-1的的概概率率检检查查出出长长度度为为（K+1）位位的突发错；的突发错；n如果如果K=16，则该则该CRC校验码能全部检查出小于或等于校验码能全部检查出小于或等于16 位的位的所有的突发差错，并能以所有的突发差错，并能以1-（1/2）16-1=99.997的概率
18、检查出的概率检查出长度为长度为17位的突发错，漏检概率为位的突发错，漏检概率为0.003%；基本的数据链路层协议无约束单工协议（An Unrestricted Simplex Protocol）n工作在理想情况，几个前提：q单工传输q发送方无休止工作（要发送的信息无限多）q接收方无休止工作（缓冲区无限大）q通信线路（信道）不损坏或丢失信息帧n工作过程q发送程序:取数据，构成帧，发送帧；q接收程序：等待，接收帧，送数据给高层qFig.3-9单工停等协议（A Simplex Stop-and-Wait Protocol）n增加约束条件：接收方不能无休止接收。n解决办法：接收方每收到一个帧后，给发送
19、方回送一个响应。n工作过程q发送程序：取数据，成帧，发送帧，等待响应帧；q接收程序：等待，接收帧，送数据给高层，回送响应帧。qFig.3-10有噪声信道的单工协议（A Simplex Protocol for a Noisy Channel）增加约束条件：信道（线路）有差错，信息帧可能损坏或丢失。n解决办法：出错重传。n带来的问题：q什么时候重传 定时q响应帧损坏怎么办（重复帧）发送帧头中放入序号q为了使帧头精简，序号取多少位 1位n发方在发下一个帧之前等待一个肯定确认的协议叫做PAR（Positive Acknowledgement with Retransmission）或ARQ（Auto
20、matic Repeat reQuest）自动重复请求（自动重复请求（ARQARQ）自动重复请求（ARQ）是应用最广泛的一种差错控制技术，包括:无错接收的PDU的肯定确认、对未确认PDU的自动重传和丢弃。接收方监测到数据中存在差错：发否认帧，立即启动重发；不理会，发送方超时重发停止等待式ARQA方方B方方DATA(0，0)时时间间DATA(0，1)DATA(1，1)DATA(1，0)停等式停等式ARQ 捎带确认捎带确认协议简单 效率低效率是多少？滑动窗口大小发送窗口大小SWS=1 接收窗口大小RWS=1 n注意协议的漏洞q由于确认帧中没有序号，超时时间不能太短，否则协议失败。因此假设协议的发送
21、和接收严格交替进行。qFig.3-11的实现是正确的，确认帧有序号发送接收001ACKACK滑动窗口协议n单工 全双工n捎带/载答（piggybacking）：暂时延迟待发确认，以便附加在下一个待发数据帧的技术。q优点：充分利用信道带宽，减少帧的数目意味着减少“帧到达”中断；q带来的问题：复杂。n本节的三个协议统称滑动窗口协议，都能在实际（非理想）环境下正常工作，区别仅在于效率、复杂性和对缓冲区的要求。滑动窗口协议（2）n滑动窗口协议（Sliding Window Protocol）工作原理：q发送的信息帧都有一个序号，从0到某个最大值，0 2n-1，一般用n个二进制位表示；q发送端始终保持一
22、个已发送但尚未确认的帧的序号表，称为发送窗口。发送窗口的上界表示要发送的下一个帧的序号，下界表示未得到确认的帧的最小编号。发送窗口大小=上界（前指针）-下界（后指针），大小可变；q发送端每发送一个帧，序号取上界值，上界加1；每接收到一个正确响应帧，下界加1；q接收端有一个接收窗口，大小固定，但不一定与发送窗口相同。接收窗口的上界表示允许接收的序号最大的帧，下界表示希望接收的帧；q接收窗口容纳允许接收的信息帧，落在窗口外的帧均被丢弃。序号等于下界的帧被正确接收，并产生一个响应帧，上界、下界都加1。接收窗口大小不变。前指针前指针后指针后指针发送窗口接收窗口窗口尺寸1时的滑动窗口协议运行一比特滑动窗
23、口协议（A One Bit Sliding Window Protocol）n协议特点q窗口大小：N=1，发送序号和接收序号的取值范围：0，1；q可进行数据双向传输，信息帧中可含有确认信息（piggybacking技术）；q信息帧中包括两个序号域：发送序号和接收序号（已经正确收到的帧的序号）q工作过程：Fig.3-13n存在问题q能保证无差错传输，但是基于停等方式；q若双方同时开始发送，则会有一半重复帧；nFig.3-14q效率低，传输时间长。退后n帧协议（A Protocol Using Go Back n）n为提高传输效率而设计q例：n卫星信道传输速率50kbps，往返传输延迟500ms，
24、若传1000bit的帧，使用上面的协议，则传输一个帧所需时间为：发送时间+信息信道延迟+确认信道延迟（确认帧很短，忽略发送时间）=1000bit/50kbps+250ms+250ms=520msn信道利用率=20/520 4%q一般情况n信道带宽b比特/秒，帧长度L比特，往返传输延迟R秒，则信道利用率为(L/b)/(L/b+R)=L/(L+Rb)q结论n传输延迟大，信道带宽高，帧短时，信道利用率低。q解决办法n连续发送多帧后再等待确认，称为流水线技术（pipelining）。q带来的问题n信道误码率高时，对损坏帧和非损坏帧的重传非常多n两种基本方法q退后n帧（go back n）n接收方从出错
25、帧起丢弃所有后继帧；n接收窗口为1；n对于出错率较高的信道，浪费带宽。nFig.3-15(a)q选择重传（selective repeat）n接收窗口大于1，先暂存出错帧的后继帧；n只重传坏帧；n对最高序号的帧进行确认；n接收窗口较大时，需较大缓冲区。nFig.3-15(b)滑动窗口协议n退后n帧协议q发送方有流量控制，为重传设缓冲；n发送窗口未满，EnableNetworkLayern发送窗口满，DisableNetworkLayerq发送窗口大小 序号个数（MaxSeq+1）；n考虑MaxSeq=7的情况1 发送方发送帧 0 7；2 序号为 7 的帧的确认被捎带回发送方；3 发送方发送另外
26、 8 个帧，序号为 0 7；4 另一个对帧 7 的捎带确认返回。问题：第二次发送的 8 个帧成功了还是丢失了？q退后n帧重发；q由于有多个未确认帧，设多个计时器。滑动窗口协议q工作过程nFig.3-16q计时器实现nFig.3-17滑动窗口协议n协议实现分析q事件驱动nNetwork_layer_ready（内部事件）q发送帧（帧序号，确认序号，数据）nFrame_arrival（外部事件）q检查帧序号，落在接收窗口内则接收，否则丢弃；q检查确认序号，落在发送窗口内则移动发送窗口，否则不做处理。nCksum_err（外部事件）q丢弃ntimeout（内部事件）q退后n帧重传q计时器处理n启动，
27、发送帧时启动n停止，收到正确确认时停止n超时则产生timeout事件滑动窗口协议选择重传协议（A Protocol Using Selective Repeat）n目的q在不可靠信道上有效传输时，不会因重传而浪费信道资源，采用选择重传技术。n基本原理q发送窗口大小：MaxSeq，接收窗口大小：(MaxSeq+1)/2n保证接收窗口前移后与原窗口没有重叠；n设 MaxSeq=7,若接收窗口=7，发方发帧 0 6，收方全部收到，接收窗口前移（7 5），确认帧丢失，发方重传帧0，收方作为新帧接收，并对帧6确认，发方发新帧 7 5，收方已收过帧 0，丢弃新帧 0，协议出错。nFig.3-19滑动窗口协
28、议q发送窗口下界：AckExpected，上界：NextFrameToSend接收窗口下界：FrameExpected，上界：TooFarq缓冲区设置n发送方和接收方的缓冲区大小应等于各自窗口大小；q增加确认计时器，解决两个方向负载不平衡带来的阻塞问题；q可随时发送否定性确认帧NAK。n工作过程qFig.3-18滑动窗口协议n协议实现分析q事件驱动nNetwork_layer_ready（内部事件）q发送帧（帧类型，帧序号，确认序号，数据）nFrame_arrival（外部事件）q若是数据帧，则检查帧序号，落在接收窗口内则接收，否则丢弃；不等于接收窗口下界还要发NAKq若是NAK，则选择重传；
29、q检查确认序号，落在发送窗口内则移动发送窗口，否则不做处理。nCksum_err（外部事件）q发送NAKntimeout（内部事件）q选择重传nAck_timeout（内部事件）q发送确认帧ACK滑动窗口协议q计时器处理n启动，发送数据帧时启动n停止，收到正确确认时停止n超时则产生timeout事件qAck计时器处理n启动，收到帧的序号等于接收窗口下界或已经发过NAK时启动n停止，发送帧时停止n超时则产生ack_timeout事件常用的数据链路层协议nISO和CCITT在数据链路层协议的标准制定方面做了大量工作，各大公司也形成了自己的标准。n数据链路层协议分类q面向字符的链路层协议nISO的I
30、S1745，基本型传输控制规程及其扩充部分（BM和XBM）nIBM的二进制同步通信规程（BSC）nDEC的数字数据通信报文协议（DDCMP）nPPPq面向比特的链路层协议nIBM的SNA使用的数据链路协议SDLC（Synchronous Data Link Control protocol）；nANSI修改SDLC，提出ADCCP（Advanced Data Communication Control Procedure）；nISO修改SDLC，提出HDLC（High-level Data Link Control）；nCCITT修改HDLC，提出LAP（Link Access Procedu
31、re）作为X.25网络接口标准的一部分，后来改为LAPB。高级数据链路控制规程HDLC1976年，ISO提出HDLC（High-level Data Link Control）nHDLC的组成q帧结构q规程元素q规程类型 q使用HDLC的语法可以定义多种具有不同操作特点的链路层协议。nHDLC的适用范围q计算机 计算机q计算机 终端q终端 终端n数据站（简称站 station），由计算机和终端组成，负责发送和接收帧。HDLC涉及三种类型的站：q主站（primary station）：主要功能是发送命令（包括数据），接收响应，负责整个链路的控制（如系统的初始、流控、差错恢复等）；q次站（seco
32、ndary station）：主要功能是接收命令，发送响应，配合主站完成链路的控制；q组合站（combined station）：同时具有主、次站功能，既发送又接收命令和响应，并负责整个链路的控制。nHDLC适用的链路构型q非平衡型n点 点式主站次站n多点式n适合把智能和半智能的终端连接到计算机。q平衡型n主站 次站式n组合式 适合于计算机和计算机之间的连接主站次站次站次站.主站主站次站次站逻辑通道组合站组合站nHDLC的基本操作模式q正规响应模式 NRM（Normal Response Mode）n适用于点 点式和多点式两种非平衡构型。只有当主站向次站发出探询后，次站才能获得传输帧的许可。q
33、异步响应模式 ARM（Asynchronous Response Mode）n适用于点 点式非平衡构型和主站 次站式平衡构型。次站可以随时传输帧，不必等待主站的探询。q异步平衡模式 ABM（Asynchronous Balanced Mode）n适用于通信双方都是组合站的平衡构型，也采用异步响应，双方具有同等能力。HDLC的帧结构 nF（flag）：固定格式固定格式 01111110 作用作用 帧同步帧同步 传输数据的透明性（传输数据的透明性（零零比特插入与删除）比特插入与删除）nA（address）：地址地址n多终端线路，用来区分终端；n点到点线路，有时用来区分命令和响应。q若帧中的地址是接
34、收该帧的站的地址，则该帧是命令帧；q若帧中的地址是发送该帧的站的地址，则该帧是响应帧。nC（control）：帧的类型、帧的编号、命令与控制信息帧的类型、帧的编号、命令与控制信息nI（information）：网络层数据网络层数据nCRC（checksum）：校验校验A、C、I字段的数据字段的数据 G(X)=X16+X12+X5+1帧类型及控制字段的意义帧类型nI帧帧：N（S）和和N（S）为帧的序号：使用滑动窗口技术，为帧的序号：使用滑动窗口技术，3位序位序 号，发送窗口大小为号，发送窗口大小为7 N（S）发送发送帧的顺序号帧的顺序号 N（R）接收帧的顺序号：捎带确认，捎带第一个未收到接收帧的
35、顺序号：捎带确认，捎带第一个未收到 的帧序号，而不是最后一个已收到的帧序号的帧序号，而不是最后一个已收到的帧序号q探询/结束 P/F位（Poll/Final）n命令帧置“P”，响应帧置“F”。有些协议，P/F位用来强迫对方机器立刻发控制帧；n多终端系统中，计算机置“P”，允许终端发送数据；终端发向计算机的帧中，最后一个帧置为“F”，其它置为“P”。nS帧帧：监控功能位监控功能位 S=00，RR（receive ready）S=01，RNR（receive not ready）S=10，RJE（reject）S=11，SREJ（select reject）nU帧帧：用于实现数据链路控制功能用于实
36、现数据链路控制功能U帧的格式与链路控制功能数据链路层的工作过程n简化的信息帧结构的表示方法简化的信息帧结构的表示方法n一个信息帧的表示一个信息帧的表示 n无编号帧的表示方法无编号帧的表示方法 nSNRM帧与帧与UA帧结构的表示方法帧结构的表示方法 正常响应正常响应模式数据模式数据链路工作链路工作X.25的链路层协议LAPBn“X.25协议规程使用HDLC规程的原理和术语”nX.25 LAP：HDLC非平衡模式，也可组成主站 次站式平衡模式。nX.25 LAPB：HDLC组合站平衡模式。n因此，X.25 LAP、LAPB是HDLC的子集。nX.25的帧格式与HDLC完全相同nX.25链路级的命令
37、和响应nX.25 LAPB的各种检错和纠错措施a 帧格式上采用CRC校验，只检错，不纠错，丢弃出错帧；b 设立超时机制，计时器超时重传，重传N次，则向上层协议报告。超时机制用来检错，重传用来纠错。c 帧序号若接收方发现帧序号错，就发拒绝帧给发送方，发送方重传，既检错也纠错。d 采用P/F位来进行校验指示发送置为 P 的命令帧，等待置为 F 的响应帧，能及时发现远程数据站是否收到命令帧。规程规定：a 必须使用；b,c,d 组合使用。Internet的数据链路层协议n点到点通信的两种主要情形q路由器到路由器（router-router leased line connection）q通过modem
38、拨号上网，连到路由器或接入服务器（Access Server）（dial-up host-router connection）Internet中主要的数据链路层协议nSLIP（Serial Line IP）串行线路的串行线路的Internet数据链路层协议数据链路层协议nPPP（Point-to-Point Protocol）点点-点协议点协议nSLIP与与PPP用于串行通信的拨号线路上，是目前家庭计算机用于串行通信的拨号线路上，是目前家庭计算机或公司用户通过或公司用户通过ISP接到接到Internet主要的协议。主要的协议。SLIP协议nSLIP出现于出现于20世纪世纪80年代初，最早是在年
39、代初，最早是在BSD UNIX 4.2版操作版操作系统上实现的系统上实现的;nSLIP协议支持协议支持TCP/IP协议协议;n对数据报进行了简单的封装，然后来用对数据报进行了简单的封装，然后来用RS-232接口串行线路接口串行线路进行传输进行传输;nSLIP通常也用来将远程终端连接到通常也用来将远程终端连接到UNIX主机，也可通过租用主机，也可通过租用或拨号串行线路进行主机到路由器，以及路由器到路由器的通或拨号串行线路进行主机到路由器，以及路由器到路由器的通信。信。典型的SLIP接入方式nInternet的家庭或小型公司用户通过调制解调器、电话网络连接的家庭或小型公司用户通过调制解调器、电话网
40、络连接到到ISP的调制解调器；的调制解调器；nISP的调制解调器再通过它的路由器接入的调制解调器再通过它的路由器接入Internet；nSLIP系统一般可以发送和接收系统一般可以发送和接收1006B的的IP数据报。数据报。SLIP协议的帧结构nRFC 1055文件对文件对SLIP帧格式进行了讨论帧格式进行了讨论;nSLIP帧头与帧尾的帧头与帧尾的“CO”，是协议使用的惟一的一个控制字是协议使用的惟一的一个控制字符符;nCO的二进制编码比特序列是的二进制编码比特序列是1000011 0000000;nCO的使用将影响的使用将影响SLIP帧数据的透明性帧数据的透明性;SLIP协议的缺点n使使用用S
41、LIP协协议议时时，通通信信的的双双方方都都必必须须知知道道对对方方的的IP地地址址，因因为为SLIP协议没有为它们提供相互交换地址信息的方法；协议没有为它们提供相互交换地址信息的方法；n没没有有设设置置协协议议类类型型字字段段，不不具具备备同同时时处处理理多多种种网网络络层层协协议议的的能能力；力；n没有校验和字段，差错控制功能由高层的协议承担；没有校验和字段，差错控制功能由高层的协议承担；nSLIP协协议议并并不不是是Internet的的协协议议标标准准，因因此此不不同同版版本本的的之之间间就就会存在着差别，使得互连变得困难。会存在着差别，使得互连变得困难。CSLIP协议nSLIP协议通常
42、运行于传输速率相对较低的串行线路上协议通常运行于传输速率相对较低的串行线路上;n在常用于在常用于Telnet之类的应用程序中，人们提出了一种压缩的之类的应用程序中，人们提出了一种压缩的SLIP（CSLIP）协议协议;nRFC 1144对对CSLIP进行了定义进行了定义;nTelnet是一种交互式的应用程序，每次常常只传送几个字节的是一种交互式的应用程序，每次常常只传送几个字节的信息，通信效率低。信息，通信效率低。PPP协议基本特点nPPP协议是协议是Internet标准，标准，RFC 1660、RFC 1661定义了定义了PPP协议与帧结构；协议与帧结构；nPPP协议处理了差错检测，支持面向字
43、符型协议与面向比特型协议处理了差错检测，支持面向字符型协议与面向比特型协议协议,可以支持可以支持IP协议及其他一些网络层协议（例如协议及其他一些网络层协议（例如IPX协议）；协议）；nPPP协议不仅在拨号电话线，并且在路由器协议不仅在拨号电话线，并且在路由器路由器之间的专路由器之间的专用线上广泛应用用线上广泛应用;nPPP协议是在大多数家庭个人计算机和协议是在大多数家庭个人计算机和ISP之间使用的协议，之间使用的协议，它可以作为在高速广域网和社区宽带网协议族的一部分。它可以作为在高速广域网和社区宽带网协议族的一部分。PPP信息帧格式n 标志（标志（flag）：）：01111110n 地地址址（
44、address）：值值为为“FF”（11111111），表表示示网网中中所所有有的站的站 都接收该帧都接收该帧n 控制控制（control）：值为值为“03”（00000011）n 协协议议（protocol）：长长度度为为2字字节节，它它标标识识出出网网络络层层协协议议数数据据域的域的 类型。常用的网络层协议的类型主要有：类型。常用的网络层协议的类型主要有：0021HTCP/IP 0023HOSI 0027HDECn数据字段：数据字段：长度可变长度可变链路控制帧（LCP）与网络控制帧（NCP）n链路控制帧（链路控制帧（LCP）n网络控制帧（网络控制帧（NCP）小结n物理传输线路上传输数据信号
45、是有差错的；物理传输线路上传输数据信号是有差错的；n数数据据链链路路层层是是将将一一条条原原始始的的、有有差差错错的的物物理理线线路路变变为为对对网网络络层层无差错的数据链路；无差错的数据链路；n数数据据链链路路层层完完成成链链路路管管理理、帧帧传传输输、流流量量控控制制、差差错错控控制制等等功功能；能；n数据链路层协议基本可以分为两类：面向字符型与面向比特型；数据链路层协议基本可以分为两类：面向字符型与面向比特型；n数据链路层的数据传送单位是帧，帧具有固定的结构；数据链路层的数据传送单位是帧，帧具有固定的结构；nHDLC的的帧帧分分为为信信息息帧帧（I帧帧）、无无编编号号帧帧（U帧帧）与与监监控控帧帧（S帧）；帧）；nInternet数据链路层主要的协议是数据链路层主要的协议是SLIP与与PPP协议；协议；nPPP协协议议不不仅仅用用于于拨拨号号电电话话线线，并并且且可可以以用用于于路路由由器器路路由由器器之间的专用线路上。之间的专用线路上。