1、第第4章數據鏈路層章數據鏈路層2課程內容課程內容差錯控制方法差錯控制方法數據鏈路層的基本概念數據鏈路層的基本概念數據鏈路層協議的工作原理數據鏈路層協議的工作原理BSC與與HDLC的原理與結構的原理與結構Internet中的數據鏈路層協議中的數據鏈路層協議3為什么要設計數據鏈路層？為什么要設計數據鏈路層？l在原始物理傳輸線路上傳輸數據信號是有差錯的；在原始物理傳輸線路上傳輸數據信號是有差錯的；l設計數據鏈路層的主要目的：設計數據鏈路層的主要目的： 將有差錯的物理線路改進成無差錯的數據鏈路；將有差錯的物理線路改進成無差錯的數據鏈路； 方法方法 差錯檢測（如差錯檢測（如CRCCRC） 差錯控制（如差

2、錯控制（如ARQARQ） 流量控制流量控制l作用：改善數據傳輸質量，向網絡層提供高質量的服務。作用：改善數據傳輸質量，向網絡層提供高質量的服務。4.1 4.1 差錯產生與差錯控制方法差錯產生與差錯控制方法4差錯產生的原因和差錯類型差錯產生的原因和差錯類型 l傳輸差錯 通過通信道后接收的數據與發送數據不一致象;l差錯控制 檢查是否出現差錯以及如何糾正差錯；l通信信道的噪聲分為兩類：熱噪聲和沖擊噪聲；由熱噪聲引起的差錯是隨機差錯，或隨機錯；沖擊噪聲引起的差錯是突發差錯，或突發錯；l引起突發差錯的位長稱為突發長度；l在通信過程中產生的傳輸差錯，是由隨機差錯與突發差錯共同構成的。5 誤碼率的定義誤碼率

3、的定義誤碼率定義誤碼率定義：二進制比特在數據傳輸系統中被傳錯的概率，它在數值上近似等于： Pe = NePe = Ne/N/N其中：N為傳輸的二進制比特總數； Ne為被傳錯的比特數。6討論討論l誤碼率應該是衡量數據傳輸系統正常工作狀態下傳輸可靠性的參數；l未必誤碼率越低越好，要根據實際傳輸要求；l差錯的出現具有隨機性，只有被測量的傳輸二進制比特數越多，才會越接近于真正的誤碼率值。7檢錯碼與糾錯碼檢錯碼與糾錯碼 l糾錯碼糾錯碼： 每個傳輸的分組帶上足夠的冗余信息；每個傳輸的分組帶上足夠的冗余信息； 接收端能發現并自動糾正傳輸差錯。接收端能發現并自動糾正傳輸差錯。l檢錯碼檢錯碼: : 分組僅包含足

4、以使接收端發現差錯的冗余信息；分組僅包含足以使接收端發現差錯的冗余信息； 接收端能發現出錯，但不能確定哪一比特是錯的，并且接收端能發現出錯，但不能確定哪一比特是錯的，并且自己不能糾正傳輸差錯。自己不能糾正傳輸差錯。 8常用的檢錯碼常用的檢錯碼l奇偶校驗碼 垂直奇（偶）校驗 水平奇（偶）校驗 垂直奇（偶）校驗（方陣碼） l循環冗余編碼CRC 目前應用最廣應用最廣的檢錯碼編碼方法之一91. 將要發送的數據比特序列當成一個多項式f(x)的系數,在發端用雙方約定的生成多項式G(x)去除，得到一個余數多項式；2. 將余數（冗余）加在數據后面一起發送到接收端；3. 收方將收到的數據除以G(x)，其余數與發

5、方的比較4. 若一致，則傳送正確。否則錯誤，由發方重發數據直到正確為止。CRC的原理的原理10生成多項式的選擇有國際標生成多項式的選擇有國際標準準lCRC-12 G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1lCRC-16 G（x）= x16+x15+x2+1lCRC-CCITT G（x）= x16+x12+x5+1lCRC-32 G（x）= x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10 +x8+x7+x5+x4 + x2+x+1 11CRCCRC的原理的原理 發送方接收方發送數據 f(x)生成多項式 G(x)f(x)xk.G(x)=Q(x)+R(x)G(x)實際發送: f

6、(x)xk.+R(x)數據字段校驗字段f(x)xk.R(x)發送數據 f (x)生成多項式 G(x)R(x)=R(x) 接收正確R(x)=R(x) 接收出錯發送f(x)xk.G(x)=Q(x)+R(x)G(x)12冗余碼的計算冗余碼的計算 l 假設待傳送的數據 M = 10100011011010001101（共k bit）。在M的后面再添加供差錯檢測用的 n bit 冗余碼一起發送。l 用二進制的模 2 運算，進行 2n 乘 M 的運算，這相當于在 M 后面添加 n 個 0。l 得到的 (k + n) bit 的數除以事先選定好的長度為 (n + 1) bit 的數 P，得出商是 Q， 而余

7、數是 R，余數 R 比除數 P 至少要少1 個比特。 13冗余碼的計算舉例設要發送的數據 I = 10100011011010001101 ,n = 5, P = 110101，模 2 運算的結果是： 商 Q = 1101010110， 余數R = 01110。將余數 R 作為冗余碼添加在數據 M 的后面發送出去，或 2nM + R，即發送的數據是：10100011010111014 1101010110 Q 商 除數 P 110101 101000110100000 2nM 被除數 110101 111011 110101 111010 110101 111110 110101 101100

8、 110101 110010 110101 01110 R 余數循環冗余檢驗的原理說明循環冗余檢驗的原理說明 發送的數據發送的數據：10100011010111015差錯控制機制差錯控制機制 信源校驗碼編碼器存儲器發送裝置傳輸信道接收裝置發送端發送端校驗碼譯碼器接收端接收端信宿反饋信號控制器反饋信號控制器反饋重發機制反饋重發機制檢錯重發 （CRC）超時重發 （Timeout）16反饋重發機制的分類反饋重發機制的分類 l 停止等待方式停止等待方式 接接收收端端發發送送端端ACKNAKACK1223122317l連續工作方式連續工作方式 拉回方式選擇重發方式 發發送送端端接接收收端端ACK0ACK

9、1NAKACK2ACK3(a)ACK0ACK1NAKACK2ACK6(b)ACK3ACK4ACK5丟丟棄棄重重傳傳重重傳傳01234523456012345234560123452678901234526789發發送送端端接接收收端端丟丟棄棄18 4.2數據鏈路層的基本概念數據鏈路層的基本概念主主機機A數數據據緩緩沖沖區區主主機機B高層高層緩緩沖沖區區高層高層數數據據幀幀幀幀發送方發送方接收方接收方數據鏈路層：數據鏈路層：物理線路通信協議物理線路通信協議19基本概念基本概念 l鏈路(link)是一條無源的點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結點。一條鏈路只是一條通路的一個組成部分。l數據

10、鏈路(data link) 除了物理線路外，還必須有通信協議來控制這些數據的傳輸。若把實現這些協議的硬件和軟件加到鏈路上，就構成了數據鏈路?，F在最常用的方法是使用適配器（即網卡）來實現這些協議的硬件和軟件。一般的適配器都包括了數據鏈路層和物理層這兩層的功能。 20數據鏈路層像個數字管道數據鏈路層像個數字管道 l常常在兩個對等的數據鏈路層之間畫出一個數字管道，而在這條數字管道上傳輸的數據單位是幀。l早期的數據通信協議曾叫作通信規程(procedure)。因此在數據鏈路層，規程和協議是同義語。 結點結點幀幀21 ？發送方：？發送方：？接收方：？接收方：？傳輸過程：？傳輸過程：！解決這些問題，是鏈路

11、層的主要任務。！解決這些問題，是鏈路層的主要任務。！針對這些問題所制定的通信規程就是數據鏈路層的！針對這些問題所制定的通信規程就是數據鏈路層的通信協議。通信協議。以多快的速度發送數據幀，即每幀之間相隔多長以多快的速度發送數據幀，即每幀之間相隔多長時間？如何確認對方是否收到數據？時間？如何確認對方是否收到數據？是否接收到正確的數據幀？如何告訴發送方？是否接收到正確的數據幀？如何告訴發送方？能及時處理接收到的數據幀嗎？能及時處理接收到的數據幀嗎？在數據鏈路層上傳輸數據幀在數據鏈路層上傳輸數據幀會出錯嗎？會丟失數據幀嗎？會出錯嗎？會丟失數據幀嗎？22數據鏈路層的主要功能數據鏈路層的主要功能23數據鏈

12、路層的主要功能數據鏈路層的主要功能(1) (1) 鏈路管理鏈路管理 通信前先建立一條數據鏈路,傳輸數據時要維持數據鏈路，而在通信完畢時要釋放數據鏈路。數據鏈路的建立、維持和釋放就叫做鏈路管理。 (2) (2)幀同步幀同步 幀同步是指收方應當能從收到的比特流中準確地區分出一幀的開始和結束。24數據鏈路層的主要功能數據鏈路層的主要功能 (3)(3)流量控制流量控制 當收方來不及接收發方發送的數據時，就必須及時控制發方發送數據的速率。(4)(4)差錯控制差錯控制 收方可以檢測出收到的幀中是否有差錯，以決定發方是否重發該幀，直到收方正確收到為止。25數據鏈路層的主要功能數據鏈路層的主要功能(5)(5)

13、透明傳輸透明傳輸 收方必須能自動區分所傳送的是數據信息還是控制信息，從而使鏈路上可傳送任意比特組合的信息，這就是“透明傳輸”。(6)(6)尋址尋址 在多點連接的情況下，必須保證每一幀都能送到正確的地址。雙方也應當知道發方是哪一個站。 26數據鏈路層的簡單模型數據鏈路層的簡單模型局域網廣域網主機 H1主機 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3電話網局域網主機 H1 向 H2 發送數據鏈路層應用層運輸層網絡層物理層鏈路層應用層運輸層網絡層物理層鏈路層網絡層物理層鏈路層網絡層物理層鏈路層網絡層物理層R1R2R3H1H2從層次上來看數據的流動27數據鏈路層的簡單模型數據鏈路層的簡單模型( ( 續）

14、續）局域網廣域網主機 H1主機 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3電話網局域網主機 H1 向 H2 發送數據鏈路層應用層運輸層網絡層物理層鏈路層應用層運輸層網絡層物理層鏈路層網絡層物理層鏈路層網絡層物理層鏈路層網絡層物理層R1R2R3H1H2僅從數據鏈路層觀察幀的流動284.3 4.3 停止等待停止等待ARQARQ協議協議完全理想化的數據傳輸完全理想化的數據傳輸1 1：在鏈路上傳送數據幀不會出錯，也不會丟失。：在鏈路上傳送數據幀不會出錯，也不會丟失。 2 2：接收方的速度永遠不會低于發送方的速度。：接收方的速度永遠不會低于發送方的速度。這時數據鏈路層協議非常簡單： 只要控制發送方把數據幀

15、從緩沖區發送到數據鏈路上；接收方把數據幀從鏈路上接收到緩沖區，并上交給主機。假假設設協協議議29完全理想化的數據傳輸完全理想化的數據傳輸數據鏈路層主機 A緩存主機 B數據鏈路AP2AP1緩存發送方接收方幀高層幀30完全理想化的數據傳輸所基于的兩個假定完全理想化的數據傳輸所基于的兩個假定 假定假定1 1： 鏈路是理想的傳輸信道，所傳送的任何數 據既不會出差錯也不會丟失。假定假定2 2： 不管發方以多快的速率發送數據，收方總是來得及收下，并及時上交主機。 這個假定就相當于認為：接收端向主機交付數這個假定就相當于認為：接收端向主機交付數據的速率永遠不會低于發送端發送數據的速率據的速率永遠不會低于發送

16、端發送數據的速率31問題的產生、基本解決辦法問題的產生、基本解決辦法分析分析：去掉假定2 保留假定1 。 即主機 A 向主機 B傳輸數據的信道仍然是無差錯的理想信道，但不能保證接收端向主機交付數據的速率永遠不低于發送端發送數據的速率。假設：假設：鏈路是理想化的，所傳輸的數據不會出錯鏈路是理想化的，所傳輸的數據不會出錯也不會丟失。也不會丟失。協議思想：協議思想：協調、控制接收方、發送方的速度。協調、控制接收方、發送方的速度。友情提醒友情提醒：由收方控制發方的數據流，是計算機網絡中流量控制的一個基本方法。 32具有簡單的流量控制具有簡單的流量控制DATA0DATA0ACKACKACKACKACKA

17、CKDATA2DATA2DATA1DATA1協協議議算算法法等待；等待；將收到的數據幀將收到的數據幀上交主機；上交主機；發送應答信息；發送應答信息；轉到第一步轉到第一步發出一幀；發出一幀；等待；等待；直到收到直到收到ACKACK才發送下一幀才發送下一幀發送方發送方接收方接收方33具有最簡單流量控制的數據鏈路層協議算法具有最簡單流量控制的數據鏈路層協議算法在發送結點：在發送結點：在接收結點：在接收結點：34兩種情況的對比（傳輸均無差錯）兩種情況的對比（傳輸均無差錯）ABDATADATADATADATA送主機 B送主機 B送主機 B送主機 BABDATA送主機 BDATA送主機 B時間不需要流量控

18、制需要流量控制35停止等待停止等待ARQARQ協議協議（1 1）接近實際情形的假設：）接近實際情形的假設：1）在信道傳輸的數據可能會出錯，也可能會丟失。2）雙方的速度不一致，需要對發送端進行流量控制。36停止等待停止等待ARQARQ協議協議DATA0DATA0ACKACKACKACKACKACKDATA2DATA2DATA1DATA1a) 正常情況送主機送主機A AB B送主機送主機送主機送主機出錯出錯b) 數據幀出錯DATA0DATA0ACKACKNAKNAKACKACKDATA1DATA1DATA1DATA1送主機送主機A AB B送主機送主機重傳重傳鏈路無差鏈路無差錯，用錯，用ACK進行

19、進行流量控制流量控制鏈路不可靠，鏈路不可靠，CRC校驗出差校驗出差錯，為此，收錯，為此，收方發出否認幀方發出否認幀NAK，要求發，要求發方重發方重發37A AB BDATA0DATA0ACKACKACKACKDATA1DATA1DATA1DATA1丟失丟失c) 數據幀丟失送主機送主機送主機送主機toutDATA0DATA0ACKACKACKACKACKACKDATA1DATA1DATA1DATA1丟失丟失d) 應答幀丟失送主機送主機丟棄丟棄送主機送主機A AB Btout鏈路干擾嚴鏈路干擾嚴重，數據幀重，數據幀丟失，雙方丟失，雙方互等，死鎖互等，死鎖出現。引入出現。引入超時定時器超時定時器應答

20、幀丟失，應答幀丟失，發方重發，出發方重發，出現重復幀。為現重復幀。為每一幀加上發每一幀加上發送序號送序號38超時計時器的作用超時計時器的作用39解決重復幀的問題解決重復幀的問題 l 使每一個數據幀帶上不同的發送序號。每發送一個新的數據幀就把它的發送序號加 1。 l 若結點 B 收到發送序號相同的數據幀，就表明出現了重復幀。這時應丟棄重復幀，因為已經收到過同樣的數據幀并且也交給了主機 B。l 但此時結點 B 還必須向 A 發送確認幀 ACK，因為 B 已經知道 A 還沒有收到上一次發過去的確認幀 ACK。 40幀的編號問題幀的編號問題 l 任何一個編號系統的序號所占用的比特數一定是有限的。經過一

21、段時間后，發送序號就會重復！ l 序號占用的位數越少，數據傳輸的額外開銷就越小。 l 對于停止等待協議，由于每發送一個數據幀就停止等待，因此用一個位一個位來編號就夠了。41幀的發送序號幀的發送序號 l 數據幀中的發送序號 N(S) 以 0 和 1 交替的方式出現在數據幀中。l 每發一個新的數據幀，發送序號就和上次發送的不一樣。用這樣的方法就可以使收方能夠區分開新的數據幀和重傳的數據幀了。 42幀檢驗序列幀檢驗序列 FCS FCS l在數據后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗序列 FCS (Frame Check Sequence)。l循環冗余檢驗 CRC 和幀檢驗序列 FCS并不等同。CRC 是一種常

22、用的檢錯方法，而 FCS 是添加在數據后面的冗余碼。FCS 可以用 CRC 這種方法得出，但 CRC 并非用來獲得 FCS 的惟一方法。 43注意注意 l僅用循環冗余檢驗 CRC 差錯檢測技術只能做到無差錯接受(accept)。l“無差錯接受”是指：“凡是接受的幀（即不包括丟棄的幀），我們都能以非常接近于 1 的概率認為這些幀在傳輸過程中沒有產生差錯”。l也就是說：“凡是接受的幀都沒有傳輸差錯”（有差錯的幀就丟棄而不接受）。l要做到“可靠傳輸”（即發送什么就收到什么）就必須再加上確認和重傳機制。 44檢測出差錯檢測出差錯 l只要得出的余數 R 不為 0，就表示檢測到了差錯。l但這種檢測方法并不

23、能確定究竟是哪一個或哪幾個比特出現了差錯。l一旦檢測出差錯，就丟棄這個出現差錯的幀。l只要經過嚴格的挑選，并使用位數足夠多的除數 P，那么出現檢測不到的差錯的概率就很小很小。 45停等協議的算法停等協議的算法l這里不使用否認幀，而且確認幀帶有序號 n。lACKn 表示“第 n 1 號幀已經收到，現在期望接收第 n 號幀”。ACK1 表示“0 號幀已收到，現在期望接收的下一幀是 1 號幀”；ACK0 表示“1 號幀已收到，現在期望接收的下一幀是 0 號幀”。 46停止等待協議停止等待協議 ARQ ARQ 的優缺點的優缺點 l優點：比較簡單 。l缺點：通信信道的利用率不高，也就是說，信道還遠遠沒有

24、被數據比特填滿。l產生了另外兩種協議，即產生了另外兩種協議，即連續連續 ARQARQ 和和選擇重選擇重傳傳 ARQARQ。474.4 4.4 連續連續ARQARQ協議協議提示提示停止等待ARQ協議的信道利用率不高。解決解決思路思路允許發送方不等確認幀返回就連續發送多個數據幀連續ARQ協議的基本思想。連續連續ARQARQ協議的基本原理協議的基本原理 允許發送方不等確認幀返回就連續發送多個數據幀。 接收端只按序接收數據幀，不按序號到來的幀被丟棄。 確認幀中包含著期望下次收到的幀的序號。 在發送端發送完一幀后都要設置該幀的超時計時器。48連續連續 ARQ ARQ 協議的工作原理協議的工作原理 l在發

25、送完一個數據幀后，不是停下來等待確認幀，而是可以連續再發送若干個數據幀。l如果這時收到了接收端發來的確認幀，那么還可以接著發送數據幀。l由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提高了。 49連續連續 ARQ ARQ 協議的工作原理協議的工作原理 DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重傳 DATA2重傳 DATA3ACK1ACK2ACK1 確認 DATA0ACK2 確認 DATA1DATA2 出錯，丟棄DATA3 不按序，丟棄，重傳 ACK2DATA4 不按序，丟棄，重傳 ACK2DATA5 不按序，丟棄，重傳 ACK2ACK3ACK3 確認 DATA2ACK4 確認 DA

26、TA3ACK4重傳 DATA5重傳 DATA4超時重傳時間ABtout送交主機送交主機?ACK2ACK2ACK250回退回退N N式式ARQARQ協議協議連續ARQ協議允許發送方不等確認幀返回就連續發送多個數據幀，這些被發出去而尚未被確認的數據幀在發送緩沖區有保留副本，當發送方發現前面某一數據幀未收到確認信息而計時器已經超時后，就會重發該幀以及隨后的N個數據幀，這種ARQ稱作回退N式ARQ協議（go-back-N ARQ）。0123452345ACK0 ACK1 NAK2ACK2ACK3丟棄丟棄ItItouttTt514.54.5滑動窗口滑動窗口發送方和接收方通過發送方和接收方通過滑動窗口機制

27、滑動窗口機制實現流量控制。實現流量控制。發送窗口發送窗口：用來對發送端進行流量控制，它的大小代表在沒有收到對方的確認幀的情況下發送端最多可以發送的數據幀數。 概概 念念 接收窗口接收窗口：用來控制接收端可以接收哪些數據幀。只有發送序號落入接收窗口內的數據幀才可接收。52滑動窗口的概念滑動窗口的概念l發送端和接收端分別設定發送窗口和接收窗口 。l發送窗口用來對發送端進行流量控制。l發送窗口的大小 WT 代表在還沒有收到對方確認信息的情況下發送端最多可以發送多少個數據幀。 5301234567012發送窗口WT不允許發送這些幀允許發送 5 個幀(a)01234567012不允許發送這些幀還允許發送

28、 4 個幀WT已發送(b)01234567012不允許發送這些幀WT已發送(c)01234567012不允許發送這些幀還允許發送 3 個幀WT已發送 已發送并已收到確認(d)54接收端設置接收窗口接收端設置接收窗口 55不允許接收這些幀01234567012WR準備接收 0 號幀(a)不允許接收這些幀01234567012WR準備接收 1 號幀已收到(b)不允許接收這些幀01234567012WR準備接收 4 號幀已收到(c)56滑動窗口的重要特性滑動窗口的重要特性57發送窗口的最大值發送窗口的最大值 l當用 n 個比特進行編號時，若接收窗口的大小為 1，則只有在發送窗口的大小 WT 2n 1

29、時，連續 ARQ 協議才能正確運行。l例如，當采用 3 bit 編碼時，發送窗口的最大值是 7 而不是 8。 584.6 4.6 選擇重傳選擇重傳ARQARQ協議協議當接收方發現某幀出錯后，其后繼續送來的正確的幀雖然不能立即遞交給接收方的高層，但接收方仍可收下來，存放在緩沖區中，同時要求發送方重新傳送出錯的那一幀。一旦收到重新傳來的幀后，就可以和已存于緩沖區中的其余幀一并按正確的順序遞交高層。這種方法稱為選擇重發，選擇重發減少了浪費，但要求接收方有足夠大的緩沖區空間。 59選擇重發選擇重發ARQARQ原理原理選擇重發選擇重發ARQ原理示意原理示意604.7 4.7 數據鏈路層協議數據鏈路層協議

30、 數據鏈路層協議點-點線路廣播線路面向字符型面向比特型邏輯鏈路子層邏輯鏈路子層IBM BSCISO BMIBM SDLCANSI ADLCISO HDLCIEEE 802.2IEEE 802.3IEEE 802.4IEEE 802.5類型子層鏈路控制規程有“面向字符面向字符”和“面向比特面向比特”兩種控制規程。面向字符面向字符的控制規程把數據和控制信息都看作是字符，面向比特面向比特的控制規程把數據及控制信息都看作是位的組合。61面向字符的控制規程面向字符的控制規程- BSC- BSC以字符字符為控制傳輸信息的基本單元。（1）控制字符BISYNC(B Binary S Synchronous C

31、 Communication)。BSC中規定了下列控制字符： ACK 確認響應(ACKnowledgement) NAK 否定回答 (Negative AcKnowledge)； EOT傳輸結束(End Of Transmission)； SYN 同步字符(Synchronous )； DLE 轉義字符(Start of Text) 62面向字符的控制規程面向字符的控制規程- BSC- BSC ENQ 查詢(enquire); 格式字符： SOH 報頭開始(S Start OOf HHeader); STX 報文開始(S Start OOf T Text) ETB塊(組)發送結束(E End

32、of T Transmission B Block) ETX 文本結束(E End of T TeX Xt) 63（2 2）透明與非透明數據）透明與非透明數據 數據和控制字符在同一條鏈路中傳送，因此一般要求被傳送的數據中不包含控制字符，不包含控制字符的數據稱為非透明數據。如果采用特殊的措施允許數據中包含所有的字符，即也包括控制字符在內，這種數據稱為透明數據。傳輸透明數據的方式稱為透明傳輸方式。 BSC(BSC(續續1)1)64BSC(BSC(續續2)2)（3 3）面向字符型）面向字符型BSCBSC協議的數據報文格式協議的數據報文格式SYNSYNSOH報頭STX正文ETB/ETXBCC報文開始同

33、步字符用戶定義報頭結束分組結束報文結束校驗字段正文字段65 BSC(BSC(續續3)3)字符的轉義字符的轉義：在控制字符之前增加一個轉義字符：在控制字符之前增加一個轉義字符（DLEDLE），形成控制序列。），形成控制序列。 DEL SOHDEL SOH、DEL STXDEL STX等等字符填充法字符填充法：數據中若出現轉義字符，再增加一個：數據中若出現轉義字符，再增加一個DELDEL，避免二義性。，避免二義性。 例如：例如： DEL DEL SOHDEL DEL SOH664.8 4.8 面向比特的控制規程面向比特的控制規程- HDLC- HDLC67面向比特的控制規程面向比特的控制規程- H

34、DLC- HDLCl1974年，IBM 公司推出了面向比特的規程SDLCSDLC (Synchronous Data Link Control)；l后來 ISO 把 SDLC 修改后稱為 HDLCHDLC (High-level Data Link Control)，譯為高級數據鏈路控制，作為國際標準ISO 3309；lCCITT 則將 HDLC 再修改后稱為鏈路接入規程 LAPLAP (Link Access Procedure)。不久，HDLC 的新版本又把 LAP 修改為 LAPBLAPB，“B”表示平衡型(Balanced)，所以 LAPB 叫做鏈路接入規程(平衡型)。 68 數據鏈路

35、的配置和數據傳送方式數據鏈路的配置和數據傳送方式數據鏈路的配置非平衡配置平衡配置非平衡配置中的主站與從站主站：發送命令(數據)幀，接收響應幀，并負責數據鏈路的全面管理從站：接收主站命令幀，發送響應幀，并配合主站參與差錯恢復等鏈路控制非平衡配置中的結構特點點-點方式多點方式69數據鏈路的非平衡配置方式數據鏈路的非平衡配置方式PS命令響應PSSS命令響應70非平衡配置方式非平衡配置方式正常響應模式(Normal Response Mode, NRMNRM)l主站可以隨時向從站傳輸數據幀；l從站只有在主站向它發送命令幀進行探詢(poll)，從站響應后才可以向主站發送數據幀。 異步響應模式(Async

36、hronous Response Mode, ARMARM)l主站和從站可以隨時相互傳輸數據幀；l從站可以不需要等待主站發出探詢就可以發送數據；l主站負責數據鏈路的初始化、鏈路的建立、釋放與差錯恢復等功能。71平衡配置方式平衡配置方式 l鏈路兩端的兩個站都是復合站(combined station)；l復合站同時具有主站與從站的功能；l每個復合站都可以發出命令與響應；l平衡配置結構中只有異步平衡模式(Asynchronous Balanced Mode，ABMABM)；l異步平衡模式的每個復合站都可以平等地發起數據傳輸，而不需要得到對方復合站的許可。72數據鏈路的平衡配置方式數據鏈路的平衡配置

37、方式PS命令響應PS命令響應SP發送發送發送發送SP命令/響應命令/響應73HDLC HDLC 的幀結構的幀結構比特 888可變168信息 Info標志 F標志 F地址 A控制 C幀檢驗序列 FCS透明傳輸區間FCS 檢驗區間lF（flag） ：固定格式 01111110 作用 幀同步 傳輸數據的透明性（零比特插入與刪除） lA（address） ：地址lC（control） ：幀的類型、幀的編號、命令與控制信息lI（information） ：網絡層數據，Nmax = 256BlCRC（checksum） ：校驗A、C、I字段的數據 G(X)= X16+X12+X5+174HDLCHDLC中

38、零比特填充法中零比特填充法 1. 采用零比特填充法就可傳送任意組合的比特流，即可實現數據鏈路層的透明傳輸；2. 當連續傳輸兩個幀時，前一個幀的結束標志字段 F 可以兼作后一幀的起始標志字段。3. 當暫時沒有信息傳送時，可以連續發送標志字段，使收端可以一直和發端保持同步。透明傳輸：透明傳輸：75零比特的填充與刪除零比特的填充與刪除 數據中某一段比特組合恰好出現和 F 字段一樣的情況0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0會被誤認為是 F 字段發送端在連續 5 個1 之后填入 0 比特再發送出去填入 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0

39、1 0在接收端將 5 個連 1 之后的 0 比特刪除，恢復原樣在此位置刪除填入的 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 076幀類型及控制字段的意義幀類型及控制字段的意義標志字段F（8 位 ）地址字段A（8 /16位 ）控制字段C（8 位 ）信息字段I(長度可變)幀校驗字段F C S（1 6/32位 ）標志字段F(8位)0N(S)P/FN(R)1 0監控P/FN(R)1 1未分配P/F未分配信息幀( I ) ：信息幀( I ) ：監控幀( S ) ：監控幀( S ) ：無編號幀無編號幀(U)：(U)：b0b4b7b1b2b3b5b677幀類型幀類型lI幀

40、： N(S) 發送幀的順序號 N(R) 接收幀的順序號 P/F= Poll / Final， P=1 詢問，F=1 響應 P與F成對出現lS幀 ：監控功能位 S = 00，RR（receive ready） S = 01，RNR（receive not ready） S = 10，RJE（reject） S = 11，SREJ（select reject）lU幀 ：用于實現數據鏈路控制功能78U U幀的格式與鏈路控制功能幀的格式與鏈路控制功能MP/FM1 1A01111110FCS01111110110000000111100000100011010001UACMADSARMSNRMSABMD

41、ISC命令響應置異步響應置正常響應置異步平衡響應拆鏈無編號確認命令拒絕建立主從的點-點結構建立主從的多點結構建立復合站的平衡結構結束已建立的數據鏈路從站響應主站的命令從站報告幀傳輸異常79數據鏈路層的工作過程數據鏈路層的工作過程l簡化的信息幀結構的表示方法簡化的信息幀結構的表示方法l一個信息幀的表示一個信息幀的表示 80l無編號幀的表示方法無編號幀的表示方法lSNRMSNRM幀與幀與UAUA幀結構的表示方法幀結構的表示方法 81正常響應模式數據鏈路工作82數據鏈路層與物理層的關系834.9 Internet4.9 Internet中的數據鏈路層中的數據鏈路層用戶接入Internet 的方法PC

42、PC機機ModemPSTNInternetA.A.撥號電話線接入方法撥號電話線接入方法Modem Pool使用使用TCP/IP的客戶進程的客戶進程 路由選路由選擇進程擇進程PCPC機機專線設備專線設備InternetB.B.專線接入方法：如專線接入方法：如xDSLxDSL、DDNDDN、X.25X.25專線設備專線設備ISP網絡網絡專線專線84lSLIP （Serial Line IP） 串行線路的Internet數據鏈路層協議lPPP （ Point-to-Point Protocol） 點-點協議通過通過ISPISP接到接到InternetInternet主要的協議主要的協議注意注意：TCP/IP體系結構中的網絡接口層網絡接口層包含了OSI體系中的數據鏈路層數據鏈路層和物理層物理層，該層包含了網絡的各種邏輯鏈路控制和媒體接入協議，可以實現不同網絡間的物理連接。因此，Internet中沒有分別定義數據鏈路層和物理層的協議，只是將它們集成到物理網卡上.85SLIPSLIP協議協議lSLIP出現于20世紀80年代初，最早是在BSD UNIX 4.2版操作系統上實現的;lSLIP協議支持TCP/IP協議;l對