1、4/11/40 page 1Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL主機主機A主機主機A結點結點1結點結點1結點結點1傳輸層協議傳輸層協議數據鏈路層協議數據鏈路層協議數據鏈路層協議數據鏈路層協議數據虛通路數據虛通路數據虛通路數據虛通路數據實通路數據實通路數據實通路數據實通路數據鏈路數據鏈路/邏輯鏈路邏輯鏈路 = （物理）鏈路（物理）鏈路 + 通信規程通信規程數據鏈路層提供的數據鏈路層提供的數字

2、信道數字信道物理層提供的無源物理層提供的無源點到點物理線路段點到點物理線路段數據鏈路層協議數據鏈路層協議4/11/40 page 2Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL數據鏈路層向網絡層提供的服務數據鏈路層向網絡層提供的服務 基本服務：基本服務： 將源結點的網絡層數據可靠地傳輸到相鄰的將源結點的網絡層數據可靠地傳輸到相鄰的 目的結點的網絡層目的結點的網絡層 三種服務：三種服務： 1. 無確

3、認的無連接服務：目的結點不作確認，差錯由上層負責無確認的無連接服務：目的結點不作確認，差錯由上層負責 2. 有確認的無連接服務：目的結點對收到的幀要作確認，發送有確認的無連接服務：目的結點對收到的幀要作確認，發送 結點可以知道已發出的幀是否安全到達目的結點；誤幀重傳結點可以知道已發出的幀是否安全到達目的結點；誤幀重傳 3. 面向連接服務：可靠地傳送數據的服務，即提供在網絡實體間面向連接服務：可靠地傳送數據的服務，即提供在網絡實體間 建立、維持和釋放數據鏈路的功能建立、維持和釋放數據鏈路的功能服務原語：服務原語：連接建立階段：連接建立階段： DL-CONNECT.request, DL-CONN

4、ECT.indication, DL-CONNECT.response, DL-CONNECT.confirm 維持階段：維持階段： DL-DATA.request, DL-DATA.indication 釋放階段：釋放階段： DL-DISCONNECT.request, DL-DISCONNECT.indication,4/11/40 page 3Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL網絡

5、層實體的通信過程示例網絡層實體的通信過程示例數據鏈路層數據鏈路層實體實體數據鏈路層數據鏈路層實體實體網絡層網絡層實體實體網絡層網絡層實體實體系統系統A系統系統BDL-C.reqDL-C.conDL-C.resDL-C.ind響應幀響應幀DL-DC.indDL-D.reqDL-DC.indDL-D.ind連接請求幀連接請求幀DL-DC.req釋放連接請求幀釋放連接請求幀響應幀響應幀確認幀確認幀數據幀數據幀DL-D.ind連接建立連接建立階段階段數據傳送數據傳送階段階段連接釋放連接釋放階段階段4/11/40 page 4Department of Computer Engineering, Kas

6、etsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL數據鏈路層的功能數據鏈路層的功能 數據鏈路管理數據鏈路管理 成幀：同步、定界及透明傳輸成幀：同步、定界及透明傳輸 流量控制流量控制 差錯控制差錯控制 尋址尋址4/11/40 page 5Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL控制

7、信息的形成方法（成幀）控制信息的形成方法（成幀） 字符計數法：字符計數法：幀頭中使用一個字符來表示幀內的字符數缺點：計數字段一旦出錯，將無法再同步 帶填充字符的首尾界符法：帶填充字符的首尾界符法：以特定的字符序列為控制字段缺點：依賴于字符集，不通用，也無法擴展 帶填充位的首尾標志法帶填充位的首尾標志法 ：采用統一的幀格式，以特定的 位序列進行幀同步和定界 物理層編碼違例法：物理層編碼違例法：IEEE802協議只適用于在物理媒體的編碼策略中采用了冗余技術的網絡，優點：無需填充4/11/40 page 6Department of Computer Engineering, Kasetsart U

8、niversity 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL幀首幀首同步字符同步字符幀尾幀尾數據數據Bisync 傳輸幀填充字符填充字符SYN SYN DLE STX A DLE DLE B DLE DLE C DLE ETX幀首幀首011111100111110110111110001111110幀尾幀尾數據數據帶填充位的首尾標志法（面向位）帶填充位的首尾標志法（面向位） ：HDLC填充位填充位 4/11/40 page 7Department of Computer Engineering, Kase

9、tsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL差錯控制差錯控制 目的：目的：確保幀可靠地交付接收方 基本方法：基本方法：接收方向發送方應答，告知是否正確收到幀 差錯檢測和糾正差錯檢測和糾正 檢錯碼、糾錯碼檢錯碼、糾錯碼 漢明距離：漢明距離：兩個碼字中不同位的個數 糾正單比特差錯所需的最少校驗位數公式：糾正單比特差錯所需的最少校驗位數公式： （m+r+1） 2 r n位碼元，其中m位數據，r位校驗 漢明糾錯法：漢明糾錯法：糾正單比特錯 CRC碼：可碼：可檢測出所有奇數位錯及長度r

10、的并發錯誤 4/11/40 page 8Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYLCRC（循環冗余碼（循環冗余碼/多項式編碼）多項式編碼） 編碼思想：編碼思想：將位串看成系數為0或1的多項式 檢錯思想：檢錯思想：收發雙方約定一個生成多項式G(x)（其最高階和最低階系數必須為1），發送方在幀的末尾加上校驗和，使帶校驗和的幀的多項式能被G(x)整除；接收方收到后，用G(x)除多項式，若有余數，則傳輸

11、有錯。 校驗和計算算法校驗和計算算法 若G(x)為r階，原幀為m位，其多項式為M(x)，則在原幀后面添加r個0，幀成為n+r位，相應多項式xr M(x) 按模2除法用對應于G(x)的位串去除對應于xr M(x) 的位串 按模2減法從對應于xr M(x) 的位串中減去余數，結果就是要傳送的帶校驗和的幀的多項式T(x)T(x) = xr M(x) + xr M(x) MOD2 G(x) 4/11/40 page 9Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Comm

12、unications and NetworksCONSYL發送方式（流控制技術）發送方式（流控制技術） 理想化的數據傳輸無需數據鏈路層協議理想化的數據傳輸無需數據鏈路層協議假定假定1：鏈路是理想的傳輸信道，數據既不會出錯也不會丟失：鏈路是理想的傳輸信道，數據既不會出錯也不會丟失假定假定2：不管發送方的速率多快，接收方總能接收到并上交：不管發送方的速率多快，接收方總能接收到并上交 等待發送（停止等待協議）等待發送（停止等待協議）發送方發出一幀后，要停下來等待接收方的應答，收到確認后發送方發出一幀后，要停下來等待接收方的應答，收到確認后才能發送下一幀才能發送下一幀連續發送（連續連續發送（連續ARQ

13、協議協議/流水線協議）流水線協議）發送方可以連續發送若干幀，如果在此過程中收到接收方的肯發送方可以連續發送若干幀，如果在此過程中收到接收方的肯定應答，可以繼續發送；若收到對其中某一幀的否認幀，則從定應答，可以繼續發送；若收到對其中某一幀的否認幀，則從該幀開始的后續幀全部重發該幀開始的后續幀全部重發4/11/40 page 10Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL從從主主機機取取數數據據上上

14、交交主主機機DATA1DATA4DATA3DATA2結點結點A結點結點B從從主主機機取取數數據據上上交交主主機機DATA1DATA2結點結點A結點結點B從從主主機機取取數數據據上上交交主主機機DATA1DATAnDATA2結點結點A結點結點BACKACKDATAn+3DATAn+2DATAn+1NAKn+1 ACK 理想信道理想信道 具有簡單流量控制具有簡單流量控制的數據鏈路層協議的數據鏈路層協議 流水線協議流水線協議4/11/40 page 11Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introducti

15、on to Computer Communications and NetworksCONSYLl 差錯控制技術差錯控制技術l 差錯控制差錯控制l 肯定應答（確認）肯定應答（確認）l 超時后重傳超時后重傳l 否認否認l標準標準l停止停止 ARQlGo-back-N ARQl選擇重傳選擇重傳 ARQ自動請求重傳自動請求重傳Automatic Repeat Request(ARQ)4/11/40 page 12Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Commun

16、ications and NetworksCONSYL實用的停止等待協議（有噪聲信道的單工協議）實用的停止等待協議（有噪聲信道的單工協議） 前提：實際信道不滿足理想化數據傳輸的假定前提：實際信道不滿足理想化數據傳輸的假定 流量控制方法：等待發送流量控制方法：等待發送 差錯控制：發送方數據幀中加入校驗碼（差錯控制：發送方數據幀中加入校驗碼（CRC），由接收方），由接收方檢查；若出錯，返回檢查；若出錯，返回NAK；發送方收到；發送方收到NAK后重發。后重發。 幀丟失處理：超時定時器；以序號標識數據幀幀丟失處理：超時定時器；以序號標識數據幀 優點：簡單優點：簡單 缺點：缺點： 信道利用率低信道利用率

17、低4/11/40 page 13Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYLdata iACKdata i+1發出對剛收到的發出對剛收到的數據幀的應答數據幀的應答發出一幀發出一幀等待，直到收到等待，直到收到ACK才發送下一幀才發送下一幀發送方發送方接收方接收方4/11/40 page 14Department of Computer Engineering, Kasetsart Universit

18、y 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYLframe iACK iframe I+1ACKi+1frame i+2frame i+2ACK i+2frame i+3ACK i+3frame i+3ACK i+3發送方發送方接收方接收方超時超時超時超時幀丟失幀丟失 重發重發ACK丟失丟失 重發，重發，丟失重復幀丟失重復幀4/11/40 page 15Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to

19、 Computer Communications and NetworksCONSYL停等協議的算法流程停等協議的算法流程SGet !st Data from Network LayerV(s) = 0N(s)= V(s)Save Date Frame to BufferSend Buffered Data Frame to Physical LayerStart TimerWait EventReceived ACKReceived NAKTime OutGet Next Data V(s) = 1-V(s)RV(r) = 0Wait Data FrameReceived Frame, an

20、d Test if Error occursCorrectErrorN(s) = V(r) ?Discard FramePass Data toNetwok Layer Send ACKSend NAKSend ACKV(r)= 1-V(r)4/11/40 page 16Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL連續連續ARQ協議協議 工作原理：工作原理：發送方發完一幀后，不必停下來等待對方的應

21、發送方發完一幀后，不必停下來等待對方的應答，可以連續發送若干幀；如果在發送過程中收到接收方答，可以連續發送若干幀；如果在發送過程中收到接收方的肯定應答，可以繼續發送；若收到對其中某一幀的否認的肯定應答，可以繼續發送；若收到對其中某一幀的否認幀，則從該幀開始的后續幀全部重發幀，則從該幀開始的后續幀全部重發 流量控制方法：連續發送流量控制方法：連續發送 差錯控制：同停等協議差錯控制：同停等協議 優點：連續發送提高了信道利用率優點：連續發送提高了信道利用率 缺點：缺點： 回走重傳（回走重傳（Go-back-N）,導致某些已正確接收的幀的導致某些已正確接收的幀的重傳，因此降低了發送效率重傳，因此降低了

22、發送效率 誤碼率較低時，連續誤碼率較低時，連續ARQ優于停等協議；反之則不一定優于停等協議；反之則不一定4/11/40 page 17Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYLframe 1senderreceiver出錯出錯7 ， 8幀幀 被丟棄被丟棄frame 2frame 3ACK 4frame 4frame 5ACK 6frame 6frame 7frame 8NACK 6ACK 9fr

23、ame 7frame 6frame 86, 7, 8幀幀 重傳重傳4/11/40 page 18Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL滑動窗口概念滑動窗口概念 前提：在連續前提：在連續ARQ協議中，必須對可以連續發出的最多幀協議中，必須對可以連續發出的最多幀數（以發出但未確認的幀）作限制數（以發出但未確認的幀）作限制 原則：循環重復使用有限的幀序號原則：循環重復使用有限的幀序號 流量控制：流

24、量控制： 發送窗口：其大小發送窗口：其大小WT表示在收到對方確認的信息之前，表示在收到對方確認的信息之前，可以連續發出的最多數據幀數（只有序號在窗口內的幀才可以連續發出的最多數據幀數（只有序號在窗口內的幀才可以發送）可以發送） 接收窗口：其大小接收窗口：其大小WR可以連續接收的最多數據幀數（只可以連續接收的最多數據幀數（只有序號在窗口內的幀才可以接收，否則丟棄）有序號在窗口內的幀才可以接收，否則丟棄） 接收窗口驅動發送窗口的轉動接收窗口驅動發送窗口的轉動 發送窗口的最值：發送窗口的最值：WT + WR 2n (n為序號的位數為序號的位數) WT 1，暫存接受窗口中序號在出錯幀之后的數據，暫存接

25、受窗口中序號在出錯幀之后的數據幀幀 優點：避免重傳已正確傳送的幀，提高了信道利用率優點：避免重傳已正確傳送的幀，提高了信道利用率 缺點：缺點： 在接收端需要占用一定容量的緩存在接收端需要占用一定容量的緩存 接收窗口的最值：接收窗口的最值： WR WT WR 0888校驗區間校驗區間透明傳輸區間透明傳輸區間 幀同步：標志幀同步：標志F“0111，1110”標記幀的首尾邊界標記幀的首尾邊界 透明傳輸：零比特填充透明傳輸：零比特填充 地址字段地址字段A：非平衡方式，填入從站地址：非平衡方式，填入從站地址 平衡方式，填入響應站地址平衡方式，填入響應站地址 幀檢驗序列幀檢驗序列FCS：采用：采用CRC-

26、CCITT16， G(x) = x16 + x12 + x5 + 1 控制字段控制字段C：標記幀類型，并附加控制信息：標記幀類型，并附加控制信息4/11/40 page 29Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYLHDLC幀類型幀類型信息幀信息幀監督幀監督幀無編號幀無編號幀12 3 45 6 7 800111FrametoSend N(S)FrameExpected N(R)P/FP/FP/F

27、N(R)M分類分類 S分類分類 M 序號序號N(S)和和N(R)以以3位表示，模位表示，模8循環，循環，N(R)表示準備接收的最低幀序號，表示準備接收的最低幀序號，確認序號在其前面的幀都已正確接收（捎帶應答）確認序號在其前面的幀都已正確接收（捎帶應答） 狀態變量狀態變量V(S)和和V(R)記錄記錄N(S)和和N(R)的值的值 擴展方式，擴展方式，序號序號N(S)和和N(R)以以7位表示，模位表示，模128循環，用于衛星鏈路，此循環，用于衛星鏈路，此時控制字段占時控制字段占16位位4/11/40 page 30Department of Computer Engineering, Kasetsa

28、rt University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL監督幀的類型監督幀的類型 S = 00 RR（Receive Ready）, 準備接收下一幀，準備接收下一幀， 確認確認N(R)-1及以前的各幀及以前的各幀 01 RNR（Receive Not Ready）, 暫停接收下一幀，暫停接收下一幀， 確認確認N(R)-1及以前的各幀及以前的各幀 10 REJ（Reject）, 否認自否認自N(R)開始的幀開始的幀 確認確認N(R)-1及以前的各幀及以前的各幀 11 SREJ (Selectiv

29、e Reject), 只否認只否認N(R)幀幀 確認確認N(R)-1及以前的各幀及以前的各幀連續連續ARQ選擇重傳選擇重傳ARQ4/11/40 page 31Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYLP/F位的意義（詢問位的意義（詢問/終止）終止）= 0 無意義無意義= 1 非平衡配置非平衡配置 正常響應方式正常響應方式 主站主站 S/I 幀幀 P=1 （命令）（命令） S/I 幀幀 （響應）（

30、響應）I中中F=1，表示最后一個數據幀，表示最后一個數據幀S中中F=1，表示此時沒有數據要發送，表示此時沒有數據要發送從站從站NRM異步響應方式異步響應方式ARM平衡配置平衡配置 異步平衡方式異步平衡方式 ABM P=1 （詢問）（詢問）F=1 （回答本站狀態）（回答本站狀態）命令方命令方響應方響應方4/11/40 page 32Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL非平衡配置的正常響應方式

31、（主從方式）非平衡配置的正常響應方式（主從方式）B,RR0,P FB10RRP=1000FCSFFACB,I10 FB0001 0000FCSFI主站主站A從站從站BB,RR0,PB,I00B,I10B,I20B,I30,FB,RR4C,RR0,PC,RR0,F P=1的詢問具有強制性，對方必須立即應答的詢問具有強制性，對方必須立即應答 4/11/40 page 33Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and Network

32、sCONSYL平衡配置的異步平衡方式（對等方式）：全雙工通信平衡配置的異步平衡方式（對等方式）：全雙工通信B,RR2,F FB10RRF=1010FCSFFACA,I10,P FA0001 P=1000FCSFI復合站復合站A復合站復合站BB,I00,PA,I00A,I22丟失丟失A,I34A,I45B,I42 P=1的詢問具有強制性，對方必須立即應答的詢問具有強制性，對方必須立即應答 B,I10B,I20B,I31A,I10,PB,RR2,FA,RR2,FB,I52B,I62B,I72A,I26,PB,I02B,I12A,I30A,RR3,F4/11/40 page 34Department

33、 of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYL無編號幀，定義了無編號幀，定義了15種，起控制作用種，起控制作用 建立數據鏈路：建立數據鏈路： 正常響應方式，置正常響應方式正常響應方式，置正常響應方式SNRM 異步平衡方式，置異步平衡方式異步平衡方式，置異步平衡方式SABM 拆除數據鏈路：斷連命令拆除數據鏈路：斷連命令DISC 對命令的確認：無編號確認對命令的確認：無編號確認UA 幀拒絕幀拒絕FRMR：表示通過重發仍不能

34、糾正的錯誤，如收到非法命令，幀：表示通過重發仍不能糾正的錯誤，如收到非法命令，幀中的控制字段無效，數據字段過長，中的控制字段無效，數據字段過長，N(R)無效，監督幀或無編號幀長度錯無效，監督幀或無編號幀長度錯誤等等誤等等 攜帶信息（攜帶信息（I字段）的無編號幀：無編號信息字段）的無編號幀：無編號信息UI，用于數據鏈路層管理的，用于數據鏈路層管理的數據數據 4/11/40 page 35Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications an

35、d NetworksCONSYL數據鏈路連接建立和拆除示例數據鏈路連接建立和拆除示例B,SNRM,PB,UA,F主站主站A從站從站B，CA與與B建建立連接立連接A與與C建建立連接立連接C,SNRM,PC,UA,F數據傳送階段數據傳送階段B,DISC,PB,UA,FC,DISC,PC,UA,FA與與B釋放釋放連接連接A與與C釋釋放連接放連接B,SABM,PB,UA,FA,DISC,PA,UA,F數據傳送階段數據傳送階段復合站復合站A復合站復合站BA與與B建建立連接立連接B與與A釋放釋放連接連接異步平衡方式異步平衡方式正常響應方式正常響應方式4/11/40 page 36Department of

36、 Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYLSLIP：串行線路：串行線路IP，RFC1055 成幀：原始成幀：原始IP包加上尾部標志包加上尾部標志C0h，字符填充，字符填充 DBh,DCh 優化：優化：RFC1144，TCP、IP首部壓縮，刪去相同的首部，以增量來表示不同首部壓縮，刪去相同的首部，以增量來表示不同部分部分 問題：問題： 無差錯檢測和校驗，由高層負責無差錯檢測和校驗，由高層負責 只支持只支持IP 不能動態分配

37、不能動態分配IP地址地址 不提供身份驗證，不適于撥號方式不提供身份驗證，不適于撥號方式 不是不是Internet標準，存在多個不兼容版本標準，存在多個不兼容版本4/11/40 page 37Department of Computer Engineering, Kasetsart University 204325 Introduction to Computer Communications and NetworksCONSYLPPP：點：點點協議，點協議，RFC1661,1662,1663F 凈荷凈荷CAF檢查和檢查和1 字節字節2/4 0 -最大長度最大長度111協議協議1/2F：首尾標

38、志：首尾標志7Eh，透明傳輸采用字符填充，透明傳輸采用字符填充A：地址字段，永遠為：地址字段，永遠為FFh，表示所有站點都可以接收，表示所有站點都可以接收C：控制字段，默認為：控制字段，默認為03h，表示無編號幀，表示無編號幀協議：指明凈荷字段的包類型，支持協議：指明凈荷字段的包類型，支持LCP、NCP、IP、IPX、AppleTalk. LCP（鏈路控制協議），用于建立（鏈路控制協議），用于建立/拆除數據鏈路連接、測試連接質拆除數據鏈路連接、測試連接質 量、協商參數量、協商參數. NCP（網絡控制協議），用于協商網絡層選項，如動態分配（網絡控制協議），用于協商網絡層選項，如動態分配IP地址物地址物理層：支持理層：支持MODEM撥號、撥號、HDLC位串行線、位串行線、SONET.對對SLIP的改進，的改進，Internet的正式標準，支持差錯檢測、多種協議、允許連接的正式標準，支持差錯檢測、多種協議、允許連接時協商時協商IP地址、允許身份驗證地址、允許身份驗證.4/11/40 page 38