1、吳紅義主編，計算機網(wǎng)絡(luò)(第二版)，第4章數(shù)據(jù)鏈路層，第4章計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層，第3章本章學習要求：了解：數(shù)據(jù)傳輸中錯誤的原因和性質(zhì)；誤碼率的定義和差錯控制方法；數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念；面向字符的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議示例；面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議示例HDLC；互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，4.4.1錯誤生成和錯誤控制方法，4.1.1為什么設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層在有錯誤的原始物理傳輸線上傳輸數(shù)據(jù)信號；設(shè)計數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的是將有錯誤的物理線路改進成無錯誤的數(shù)據(jù)鏈路；方法差錯檢測差錯控制流控制功能：提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，為網(wǎng)絡(luò)層提供高質(zhì)量的服務(wù)。計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，5，4.1.2錯誤

2、原因和錯誤類型，傳輸錯誤通過通信信道后收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象；錯誤控制檢查是否有錯誤以及如何糾正它們；通信信道的噪聲可分為兩類：熱噪聲和脈沖噪聲；熱噪聲引起的誤差是隨機誤差，或隨機誤差；脈沖噪聲引起的誤差是突然誤差或突然誤差；導致突發(fā)錯誤的位長度稱為突發(fā)長度。通信過程中的傳輸錯誤由隨機錯誤和突發(fā)錯誤組成。計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，6，傳輸錯誤產(chǎn)生過程，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，7，4.1.3誤碼率定義，誤碼率定義：二進制位在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中傳輸不正確的概率，它在數(shù)值上近似等于Pe=Ne/N，其中N是傳輸?shù)亩M制位的總數(shù)，Ne是傳輸不正確的位數(shù)， 和計算機網(wǎng)絡(luò)第四章數(shù)據(jù)對于一個實際

3、的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來說，一般不能說誤碼率越低越好，而誤碼率應(yīng)該根據(jù)實際的傳輸要求提出； 對于實際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，如果傳輸不是二進制位，就應(yīng)該轉(zhuǎn)換成二進制位進行計算；錯誤的發(fā)生是隨機的。當實際測量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時，測量的傳輸二進制位數(shù)越大，就越接近真實的誤碼率。計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，9，4.1.4檢錯碼和糾錯碼，糾錯碼：每個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包攜帶足夠的冗余信息；接收端可以發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸錯誤。檢錯碼：包只包含足夠接收端發(fā)現(xiàn)錯誤的冗余信息；接收器可以發(fā)現(xiàn)錯誤，但不能確定哪個位是錯誤的，也不能自己糾正傳輸錯誤。，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，10，常見檢錯碼，奇偶校驗垂直奇偶校驗水平奇偶校驗水平奇偶校驗循

4、環(huán)冗余碼循環(huán)冗余碼是目前使用最廣泛的檢錯碼編碼方法之一，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，11，4.1.5循環(huán)冗余碼的工作原理，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)示例：計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，13，標準循環(huán)冗余碼生成器多項式G(x)， 第4章計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層：CRC-12g(x)=x12x2x2x1x 1crc-16g(x)=x16x 15x 21 cc-CCITT g(x)=x16x 12x 51 cc-32g(x)=x32x 26x 23 x22x 16x 12x 11x 10x 8x 7x 5x 4x 2x 1。 CRC校驗碼可以檢查所有離散的兩個位錯；CRC校驗碼可以檢查所有的奇數(shù)錯誤；CRC校

5、驗碼可以檢查長度小于或等于k比特的所有突發(fā)錯誤；循環(huán)冗余校驗碼可以檢測長度為(K 1)比特的突發(fā)錯誤，概率為1-(1/2)k1；如果K=16，所有小于或等于16位的突發(fā)錯誤都可以通過該循環(huán)冗余校驗碼檢測到，長度為17位的突發(fā)錯誤可以以1-(1/2)16-1=99.997的概率檢測到，漏檢概率為0.003%。計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，15，4.1.6錯誤控制機制，反饋重傳機制，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，16，反饋重傳機制的分類，停止等待模式，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，17，連續(xù)操作模式，回拉模式，選擇重傳模式，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，18，4.2數(shù)據(jù)4.2.1物理線路和數(shù)據(jù)鏈路物理線路

6、數(shù)據(jù)鏈路，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，19.4.2.2數(shù)據(jù)鏈路控制， 鏈路管理幀同步流控制錯誤控制幀透明傳輸尋址數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議為實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能而制定的程序或協(xié)議。 計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，20、4.2.3數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，而數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層；建立數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的是將原始的無錯誤的物理線路變?yōu)榈骄W(wǎng)絡(luò)層的無錯誤的數(shù)據(jù)鏈路。為了實現(xiàn)這個目標，數(shù)據(jù)鏈路層必須實現(xiàn)鏈路管理、幀傳輸、流量控制和差錯控制等功能。數(shù)據(jù)鏈路層為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)如下：正確傳輸網(wǎng)絡(luò)層的用戶數(shù)據(jù)，屏蔽網(wǎng)絡(luò)層與物理層采用的傳輸技術(shù)的差異。計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，21，4.3面向字符的協(xié)議示例

7、，什么是面向字符的協(xié)議？以字符為基本單位的控制傳輸信息的專用集成電路代碼：格式字符：soh(標題開頭)stx(文本開頭)etb(傳輸塊結(jié)尾)ETX(文本結(jié)尾)控制字符：ACK(確認)NAK(否定確認)查詢(查詢)eot(傳輸結(jié)束)syn(數(shù)據(jù)鏈路轉(zhuǎn)義)，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，22，字符BSC協(xié)議的數(shù)據(jù)報文格式：計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，23，建立、維護和釋放數(shù)據(jù)鏈路的流程圖， 計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，24.4典型的面向比特類型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分析，4.4.1背景面向字符類型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議產(chǎn)生于HDLC缺點：報文格式不同； 傳輸透明度不好；等待發(fā)送模式，傳輸效率低。面向比特協(xié)議的設(shè)

8、計目標是以比特為基本單位傳輸控制信息；數(shù)據(jù)幀的格式與控制幀的格式相同。良好的傳輸透明度；高傳動效率的連續(xù)傳動。計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，25，4.4.2數(shù)據(jù)鏈路配置和數(shù)據(jù)傳輸模式，數(shù)據(jù)鏈路配置不平衡配置平衡配置主站和不平衡配置從站：控制數(shù)據(jù)鏈路的工作過程。主站向從站發(fā)送命令：接收命令，發(fā)送響應(yīng)，配合非平衡配置主站的結(jié)構(gòu)特點：點對點模式和多點模式，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，26，數(shù)據(jù)鏈路非平衡配置模式，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，27，非平衡配置模式，正常響應(yīng)模式(NRM)，主站可以隨時向從站發(fā)送數(shù)據(jù)幀；只有在主站向從站發(fā)送命令幀進行輪詢并且從站做出響應(yīng)后，從站才能向主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀。異步響應(yīng)

9、模式(ARM)主站和從站可以在任何時候互相發(fā)送數(shù)據(jù)幀。從站可以發(fā)送數(shù)據(jù)，而無需等待主站發(fā)送查詢。主站負責數(shù)據(jù)鏈路初始化、鏈路建立、釋放和錯誤恢復(fù)。計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，28、平衡配置模式(鏈路兩端的兩個站均為組合站)；復(fù)合站具有主站和從站的功能。每個復(fù)合站都可以發(fā)出命令和響應(yīng)。平衡配置結(jié)構(gòu)中只有異步平衡模式。異步平衡模式下的每個復(fù)合站都可以平等地發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，無需另一個復(fù)合站的許可。計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，29，數(shù)據(jù)鏈路的平衡配置模式，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，30，4.4.3 HDLC幀結(jié)構(gòu)，F(xiàn)(標志):固定格式01111110在幀同步傳輸數(shù)據(jù)的透明性中起作用(零比特插入和刪除)

10、A(地址):地址C(控制):幀類型、幀號、命令和控制信息I(信息):網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)，Nmax=256B CRC(校驗和):檢查A、C和I字段G(X)=X16 X12的數(shù)據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，31，零比特插入/刪除工作過程，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，32，幀類型和控制字段的含義，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，33 I幀：發(fā)送幀的序號N(R)接收幀的序號P/F=輪詢/最終，P=1查詢，F(xiàn)=1響應(yīng)P和F成對出現(xiàn)S幀：監(jiān)控功能比特S=00，RR(接收就緒)S=01，RNR(接收未就緒)S=10， RJE(拒絕)S=11，SREJ(選擇拒絕)U幀：用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路控制功能，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層

11、，34，U幀的格式和鏈路控制功能，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，35，4.4.4，信息幀結(jié)構(gòu)的簡化表示方法，信息幀的表示，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，36，未編號幀SNRM幀和UA幀結(jié)構(gòu)的表示方法，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，37， 正常響應(yīng)模式數(shù)據(jù)鏈路操作、計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層、38、討論：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層之間的關(guān)系、計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層、39、4.5互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層、互聯(lián)網(wǎng)中的主要數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、SLIP(串行線路協(xié)議)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、PPP(點對點協(xié)議)和PPP用于串行通信的撥號線路，這是目前家庭計算機或公司用戶通過互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商連接到互聯(lián)網(wǎng)的主要協(xié)議。計算機網(wǎng)

12、絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，40，PPP協(xié)議的基本特征，PPP協(xié)議是一個互聯(lián)網(wǎng)標準，RFC 1660和RFC 1661定義了PPP協(xié)議和幀結(jié)構(gòu)；PPP處理錯誤檢測，支持面向字符的協(xié)議和面向比特的協(xié)議，并且可以支持IP協(xié)議和其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議(如IPX協(xié)議)；PPP協(xié)議不僅廣泛應(yīng)用于撥號電話線路，也廣泛應(yīng)用于路由器之間的專用線路。PPP是大多數(shù)家庭個人計算機和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商之間使用的協(xié)議，可作為高速廣域網(wǎng)和社區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)協(xié)議家族的一部分。，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，41，PPP信息幀格式，標志):011111110地址：值為“FF”(1111111)，表示網(wǎng)絡(luò)中的所有站都接收幀控制：值為“03”(0000011)協(xié)議常用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議類型主要有：0021HTCP/IP 0023HOSI 0027HDEC數(shù)據(jù)字段：可變長度，計算機網(wǎng)絡(luò)第4章數(shù)據(jù)鏈路層，42，鏈路控制幀(LCP)和數(shù)據(jù)鏈路層是將原來有錯誤的物理線路改為無錯