第4章數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議4.1數(shù)據(jù)鏈路層的功能與協(xié)議4.2流量控制方法

4.3差錯(cuò)控制方法

4.4高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）協(xié)議4.5因特網(wǎng)中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP）4.1數(shù)據(jù)鏈路層的功能與協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層基于物理層的服務(wù)，為網(wǎng)絡(luò)層提供透明的、正確有效的傳輸鏈路。鏈路層有四大功能：1．成幀和傳輸 物理層以比特為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層則把數(shù)據(jù)組織成一定大小的數(shù)據(jù)幀，以幀為單位發(fā)送、接收、校驗(yàn)和應(yīng)答。不同網(wǎng)絡(luò)其幀的格式或長(zhǎng)度不同，將比特流分為幀的方法基本相同，常用的方法有： 帶填充字符的首尾界符法、帶填充位的首尾標(biāo)志法。（1）帶填充字符的首尾界符法圖4.1帶填充字符的首尾界符法（2）帶填充位的首尾標(biāo)志法 發(fā)送方數(shù)據(jù)鏈路層若在數(shù)據(jù)中遇到5個(gè)連續(xù)的1時(shí)，自動(dòng)在其后填充一個(gè)0到輸出位流中。圖4.2帶填充位的首尾標(biāo)志法 2．流量控制：發(fā)送速率和接收速率進(jìn)行控制，使收發(fā)一致 3．差錯(cuò)控制：接收端對(duì)幀進(jìn)行校驗(yàn)；發(fā)送端設(shè)置定時(shí)器，超過時(shí)間則重發(fā)幀 4．鏈路管理 發(fā)送端和接收端之間通過交換控制信息，來建立、維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路，這就是鏈路管理。圖4.3服務(wù)原語(yǔ)的表示方式4.2流量控制方法 網(wǎng)絡(luò)輸入增大，輸出減小稱為擁塞。輸出為0稱為死鎖。 流量控制的作用就是防止擁塞狀態(tài)的出現(xiàn)、避免死鎖、合理分配網(wǎng)絡(luò)資源。

為了實(shí)現(xiàn)流量控制，網(wǎng)絡(luò)中間結(jié)點(diǎn)和接收站要設(shè)置緩沖區(qū)。把數(shù)據(jù)分幀可以減少重傳的數(shù)據(jù)量1．停止等待協(xié)議（StopandWait）圖4.4停止等待協(xié)議前提為傳輸沒有錯(cuò)誤。發(fā)送數(shù)據(jù)的流量由接收方控制。鏈路的幀計(jì)數(shù)長(zhǎng)度越小，鏈路的利用率越高，反之則低，不宜使用停等協(xié)議。2．滑動(dòng)窗口協(xié)議 采用滑動(dòng)窗口協(xié)議則可以無需等待應(yīng)答而允許連續(xù)發(fā)送多個(gè)幀，大大提高了鏈路利用率。幀編號(hào)即為窗口，發(fā)送方的叫發(fā)送窗口，表示可以連續(xù)發(fā)送多少幀。接收方的叫接收窗口。圖4.5滑動(dòng)窗口4.3差錯(cuò)控制方法4.3.1自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）協(xié)議3種ARQ技術(shù)：1．停止等待ARQ協(xié)議差錯(cuò)控制是檢測(cè)和糾正傳輸錯(cuò)誤i的機(jī)制，鏈路層采用3種協(xié)議來實(shí)現(xiàn)可靠傳輸：肯定應(yīng)答（ACK），否定應(yīng)答（NCK），超時(shí)重傳圖4.6停等ARQ協(xié)議發(fā)送站必須要有記時(shí)器，時(shí)間長(zhǎng)度大于傳輸時(shí)延2．后退N幀ARQ協(xié)議圖4.7后退N幀與選擇性

3．選擇性ARQ協(xié)議后退N幀ARQ協(xié)議的接收窗口為1，選擇性ARQ協(xié)議的接收窗口大于1，允許不按順序接收。只選擇性重發(fā)錯(cuò)誤幀和丟失幀4.3.2差錯(cuò)控制方法——循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）差錯(cuò)控制的兩種方法：

每一幀數(shù)據(jù)上附加冗余位，使接收方能自動(dòng)糾錯(cuò)。

每一幀數(shù)據(jù)上附加冗余位，接收方知道有差錯(cuò)，通過請(qǐng)求重發(fā)消除差錯(cuò)。 1．CRC中的多項(xiàng)式

ＣＲＣ方法又稱為多項(xiàng)式編碼。 2．CRC的工作原理圖4.8CRC的結(jié)構(gòu)3．舉例驗(yàn)證圖4.9CRC計(jì)算過程4.4高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）協(xié)議4.4.1面向字符和面向位的鏈路控制協(xié)議圖4.10IBM公司的二進(jìn)制同步通信控制（BSC）協(xié)議4.4.2HDLC協(xié)議的基本概念1．3種類型的站：主站，次站，復(fù)合站。主站負(fù)責(zé)控制整個(gè)數(shù)據(jù)鏈路圖4.11三種類型的站和兩種結(jié)構(gòu)2．兩種鏈路結(jié)構(gòu)：平衡型和非平衡型下圖為主站和次站疊合組成圖4.12對(duì)稱結(jié)構(gòu) 3．3種操作模式

（1）NRM：正常響應(yīng) 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn) （2）ARM：異步響應(yīng) 對(duì)稱結(jié)構(gòu)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路 （3）ABM：異步平衡復(fù)合站結(jié)構(gòu)4.4.3HDLC協(xié)議的幀格式圖4.13HDLC的幀格式1．標(biāo)志字段（F）

幀的開始和結(jié)束2．地址字段（A） 地址字段用來表示命令幀或響應(yīng)幀的地址。命令幀的地址為對(duì)方地址；響應(yīng)幀的地址為自己的地址3．信息字段（I） 信息字段用于傳輸用戶數(shù)據(jù)。長(zhǎng)度有限制4．幀校驗(yàn)字段（FCS） 幀校驗(yàn)字段（FCS）共16位，采用循環(huán)冗余校驗(yàn)方法，用來檢查所接收的信息是否在傳輸過程中發(fā)生了差錯(cuò)。5．控制字段（C） 控制字段（C）共占8位，可構(gòu)成各種命令和響應(yīng)用來完成傳輸控制功能。4.4.4HDLC協(xié)議的主要內(nèi)容 1．信息幀

發(fā)送數(shù)據(jù),控制字段的1為”0”。 2．監(jiān)控幀

控制字段的1,2為”10”,監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)鏈路傳送應(yīng)答信息 3．無編號(hào)幀

控制字段的1,2為”11”,傳送命令和其他控制信息，控制鏈路的建立，拆除并處理系統(tǒng)錯(cuò)誤等。與用戶無關(guān)，并優(yōu)先傳送表4.1無編號(hào)幀命令編碼表續(xù)表（1）SARM/SABM幀（2）DISC（拆除鏈路）幀（3）UA（無序號(hào)確認(rèn)響應(yīng)）幀（4）FRMR（幀拒絕響應(yīng)）幀/CMDR（命令拒絕響應(yīng)）幀4．鏈路操作過程（1）鏈路建立（2）數(shù)據(jù)傳輸（3）鏈路拆除圖4.14無編號(hào)幀使用舉例4.5因特網(wǎng)中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP）圖4.15用戶撥號(hào)上網(wǎng)示意圖4.5.1PPP的工作原理1．PPP的內(nèi)容PPP本身是一個(gè)協(xié)議族（1）鏈路控制協(xié)議（LinkControlProtocol，LCP）圖4.16PPP的工作過程①配置確認(rèn)幀（Configure_Ack）②配置否認(rèn)幀（Configure-Nac）③配置拒絕幀（Configure-Reject）（2）網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NetworkControlProtocol，NCP）和高層協(xié)商鏈路的數(shù)據(jù)格式與類型，對(duì)IP報(bào)頭進(jìn)行壓縮。2．PPP的幀格式圖4.17PPP幀格式（1）PPP增加了2字節(jié)的協(xié)議字段，表4.2所示是協(xié)議字段的取值。表4.2協(xié)議字段的取值（2）PPP可以把IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路上去，PPP既能夠支持異步鏈路，也能夠支持面向位的同步鏈路，而且規(guī)定最大接收單元為1500字節(jié)。（3）PPP的鏈路控制協(xié)議（LCP）在RFC1661中規(guī)定了11種具體代碼，使通信雙方可以采用一致的代碼進(jìn)行通信。（4）PPP的首尾標(biāo)志與HDLC協(xié)議相同，都是01111110。（5）PPP的地址段實(shí)際是無用的，被設(shè)置為11111111，這是因?yàn)閺挠脩酎c(diǎn)到ISP的路由器使用的是臨時(shí)地址，不用物理地址。（6）PPP的控制段（C）設(shè)置為00000011，注意這里說明最低兩位是11，與HDLC協(xié)議比較，說明發(fā)送和接收窗口N(S)、N(R)都沒有使用，恰恰相當(dāng)于HDLC協(xié)議的無編號(hào)幀，但是，“不能保證”并不等于很不可靠，這是由于以下原因。①現(xiàn)代的線纜特別是寬帶接入線纜，技術(shù)質(zhì)量大大提高，出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率很小，若采用HDLC協(xié)議反而增大開銷，降低效率。②即使在鏈路層使用了高級(jí)鏈路控制協(xié)議，也不能保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)層不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)擁塞而被丟棄，更不能排除因其他原因而發(fā)生差錯(cuò)，最