11第 4 4 章 数据链路层数据链路层数据数据链路路层的基本概念的基本概念差差错控制方法控制方法数据数据链路路层协议数据数据链路路层控制控制规程程2数据链路层数据链路层数据数据链路路层使用的信道主要有以下两种使用的信道主要有以下两种类型：型：v点点对点信道点信道。这种信道使用一种信道使用一对一的点一的点对点通点通信方式。信方式。v广播信道广播信道。这种信道使用一种信道使用一对多的广播通信方多的广播通信方式，因此式，因此过程比程比较复复杂。广播信道上。广播信道上连接的主接的主机很多，因此必机很多，因此必须使用使用专用的共享信道用的共享信道协议来来协调这些主机的数据些主机的数据发 34.1 4.1 数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念4.1.1 4.1.1 数据链路层的简单模型数据链路层的简单模型局域网局域网广域网广域网主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1路由器路由器 R2路由器路由器 R3电话网电话网局域网局域网主机主机 H1 向向 H2 发送数据发送数据链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动从层次上来看数据的流动4数据链路层的简单模型数据链路层的简单模型( ( 续）续）局域网局域网广域网广域网主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1路由器路由器 R2路由器路由器 R3电话网电话网局域网局域网主机主机 H1 向向 H2 发送数据发送数据链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动仅从数据链路层观察帧的流动5IP 数据报数据报1010 0110帧帧取出取出数据数据链路层链路层网络层网络层链路链路结点结点 A结点结点 B物理层物理层数据数据链路层链路层结点结点 A结点结点 B帧帧(a)(b)发送发送帧帧接收接收链路链路IP 数据报数据报1010 0110帧帧装入装入数据链路层传送的是数据链路层传送的是帧帧64.1.2 4.1.2 链路和数据链路链路和数据链路 v链路路(link)是一条无源的点到点的物理是一条无源的点到点的物理线路段，路段，中中间没有任何其他的交没有任何其他的交换结点。点。一条链路只是一条通路的一个组成部分。一条链路只是一条通路的一个组成部分。v数据数据链路路(data link) 除了物理除了物理线路外，路外，还必必须有通信有通信协议来控制来控制这些数据的些数据的传输。若把。若把实现这些些协议的硬件和的硬件和软件加到件加到链路上，就构成了路上，就构成了数据数据链路。路。现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。这些协议的硬件和软件。一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。的功能。 7数据链路层像个数字管道数据链路层像个数字管道 v常常在两个常常在两个对等的数据等的数据链路路层之之间画出一个数画出一个数字管道，而在字管道，而在这条数字管道上条数字管道上传输的数据的数据单位位是是帧。v采用复用技采用复用技术，一条物理，一条物理链路可以构成多条数路可以构成多条数据据链路路v早期的数据通信早期的数据通信协议曾叫作曾叫作通信通信规程程(procedure)。因此在数据。因此在数据链路路层，规程和程和协议是同是同义语。结点结点结点结点帧帧帧帧84.2 4.2 三个基本问题三个基本问题 (1) 帧定界定界(2) 透明透明传输(3) 差差错控制控制 94.2.1 4.2.1 帧定界帧定界v帧定界定界(framing)就是确定就是确定帧的界限。的界限。 帧结束帧结束帧首部帧首部IP 数据报数据报帧的数据部分帧的数据部分帧尾部帧尾部 MTU数据链路层的帧长数据链路层的帧长从这里开始发送从这里开始发送帧开始帧开始10用控制字符进行帧定界的方法举例用控制字符进行帧定界的方法举例 SOH装在帧中的数据部分装在帧中的数据部分帧帧帧开始符帧开始符帧结束符帧结束符发送在前发送在前EOT114.2.2 4.2.2 透明传输透明传输SOHEOT出现了出现了“EOT”被接收端当作无效帧而丢弃被接收端当作无效帧而丢弃被接收端被接收端误认为是一个帧误认为是一个帧数据部分数据部分EOT完整的帧完整的帧发送在前发送在前12解决透明传输问题解决透明传输问题v发送端的数据送端的数据链路路层在数据中出在数据中出现控制字符控制字符“SOH”或或“EOT”的前面插入一个的前面插入一个转义字符字符“ESC”(其十六其十六进制制编码是是 1B)。v字字节填充填充(byte stuffing)或字符填充或字符填充(character stuffing)接收端的数据接收端的数据链路路层在将数据送往在将数据送往网网络层之前之前删除插入的除插入的转义字符。字符。v如果如果转义字符也出字符也出现数据当中，那么数据当中，那么应在在转义字符字符前面插入一个前面插入一个转义字符。当接收端收到字符。当接收端收到连续的两个的两个转义字符字符时，就，就删除其中前面的一个。除其中前面的一个。 13SOHSOHESCSOHEOTESCESCzESCyESCzESCx原始数据原始数据EOTEOT经过字节填充后发送的数据经过字节填充后发送的数据字节填充字节填充字节填充字节填充字节填充字节填充字节填充字节填充发送发送在前在前帧开始符帧开始符帧结束符帧结束符用字节填充法解决透明传输的问题用字节填充法解决透明传输的问题 14144.2.34.2.3 差错控制差错控制1 1、差、差错错的的产产生生在数据通信在数据通信过程中，由于信号的衰减、噪音的干程中，由于信号的衰减、噪音的干扰，通信，通信线路上的数据信号与干路上的数据信号与干扰信号叠加在一起，会造成接收端接信号叠加在一起，会造成接收端接收到收到发生差生差错的数据。我的数据。我们把通把通过通信信道后接收的数据与通信信道后接收的数据与发送数据不一致的送数据不一致的现象称象称为传输差差错，通常，通常简称称为差差错。(b) (b) 实际环境实际环境( (a) a) 理想状态理想状态01011010010信信 源源信信 宿宿0101101001001011010010信信 源源信信 宿宿噪音干扰噪音干扰01010010110出错出错随机性错误随机性错误 前后出错位没有一定的关系前后出错位没有一定的关系突发性错误突发性错误 前后出错位有一定的相关性前后出错位有一定的相关性15152.2.差错控制的方式差错控制的方式v 反反馈纠错v前向前向纠错v混合混合纠错v反反馈检验16图图 反馈重发纠错的实现机制反馈重发纠错的实现机制2.2.差错控制的方式差错控制的方式 1 1 1 1、反馈重发检错方法、反馈重发检错方法、反馈重发检错方法、反馈重发检错方法 反馈重发检错方法又称自动请求重发（反馈重发检错方法又称自动请求重发（ARQ）方法方法, ,它是由它是由发送端发出能够检测错误的编码，接收端依据检错码的编码规发送端发出能够检测错误的编码，接收端依据检错码的编码规则进行判断。检测出差错后通过反馈信道告诉发送端重新发送则进行判断。检测出差错后通过反馈信道告诉发送端重新发送数据，直到无差错为止。数据，直到无差错为止。信源信源校验码校验码编辑器编辑器发送装置发送装置存储器存储器反馈信号反馈信号控制器控制器接收装置接收装置信宿信宿传传输输信信道道发送端发送端接收端接收端反馈信号反馈信号控制器控制器校验码校验码编辑器编辑器172 2、前向纠错、前向纠错、前向纠错、前向纠错前向纠错方法前向纠错方法(FEC)(FEC)是由发送数据端发出能纠错的编码，是由发送数据端发出能纠错的编码，接收端收到这些编码后便进行检测，当检测出差错后自动纠正接收端收到这些编码后便进行检测，当检测出差错后自动纠正差错。差错。图图 FEC方法原理图方法原理图信信源源纠错码纠错码编码器编码器发发送送器器接接收收器器纠错码纠错码编码器编码器信信宿宿噪音源噪音源前向信道前向信道优点：优点：不需要反馈信道，也不存在由于反复重发而延误时间，不需要反馈信道，也不存在由于反复重发而延误时间，实时性好。实时性好。 缺点缺点：附加的监督码较多，传输效率低，纠错设备比检错设附加的监督码较多，传输效率低，纠错设备比检错设备复杂。备复杂。2.2.差错控制的方式差错控制的方式18182.2.差错控制的方式差错控制的方式3、混合混合纠错它它是是反反馈纠错和前向和前向纠错两种方式的两种方式的结合。合。发送送端的端的码字不字不仅有有检错能力，而且能力，而且还具有一定的具有一定的纠错能力。接收端收到能力。接收端收到码字后，字后，译码器首先器首先检验错误情况，如果在情况，如果在码的的纠错能力以内能力以内，则自自动纠错；如果超如果超过了了码的的纠错能力，接收端通能力，接收端通过反反馈信道信道命令命令发送端重送端重发来来纠正正错误。q 在数据通信和计算机网络中，几乎都采用在数据通信和计算机网络中，几乎都采用ARQARQ差错控制差错控制技术。在采用无线电信道的通信系统中，由于信道误技术。在采用无线电信道的通信系统中，由于信道误码率较高，大多采用码率较高，大多采用HECHEC方式的差错控制技术。方式的差错控制技术。1919差错控制的基本方式差错控制的基本方式差错控制的基本方式差错控制的基本方式q反馈校验方式又称回程校验。反馈校验方式又称回程校验。 接收端把收到的数据序列原封不动地转发回发送端，发接收端把收到的数据序列原封不动地转发回发送端，发端将原发送的数据序列与返送回的数据序列比较。如果发现端将原发送的数据序列与返送回的数据序列比较。如果发现错误，则发送端进行重发，直到发端没有发现错误为止。错误，则发送端进行重发，直到发端没有发现错误为止。 优点：优点：不需要纠错、检错的编解码器，设备简单。不需要纠错、检错的编解码器，设备简单。 缺点：缺点：需要有双向信道，实时性差，且每一信码都相当需要有双向信道，实时性差，且每一信码都相当于至少传送了两次，所以传输效率低。于至少传送了两次，所以传输效率低。4.反馈检验反馈检验202021214.2.44.2.4差错控制编码差错控制编码q原理：原理：q编码：在向信道：在向信道发送数据前，先按照某种关系将信息位加送数据前，先按照某种关系将信息位加上一定的冗余位（上一定的冗余位（r位），构成一个位），构成一个码字再字再发送。送。q校校验：接收端收到：接收端收到码字后字后查看信息位和冗余位，并看信息位和冗余位，并检查它它们之之间的关系，以的关系，以发现传输过程是否有差程是否有差错发生。生。q检错码：能自：能自动发现差差错的的编码。q纠错码：不仅能发现差错，且能自动纠错。q编码效率效率R：码字中信息位字中信息位(k位）所占的比例。位）所占的比例。R=k/n=k/(k+r)是衡量是衡量编码性能好坏的一个重要参数性能好坏的一个重要参数编码效率越高，效率越高，则信道中用来信道中用来传送信息送信息码元的有效利元的有效利用率越高。用率越高。22224.2.4 4.2.4 检错码与纠错码检错码与纠错码 v纠错码：每个每个传输的分的分组带上足上足够的冗余信息；的冗余信息；接收端能接收端能发现并自并自动纠正正传输差差错。v检错码: 分分组仅包含足以使接收端包含足以使接收端发现差差错的冗余信息；的冗余信息；接收端能接收端能发现出出错，但不能确定哪一比特是，但不能确定哪一比特是错的，并且的，并且自己不能自己不能纠正正传输差差错。 2323常用的检错码常用的检错码v奇偶校奇偶校验码垂直奇（偶）校垂直奇（偶）校验水平奇（偶）校水平奇（偶）校验水平垂直奇（偶）校水平垂直奇（偶）校验（方（方阵码） v循循环冗余冗余编码CRC 目前目前应用最广的用最广的检错码编码方法之一方法之一2424 循循环冗余冗余码一般一般说来，来，纠错码的的编码效率效率总不及不及检错码的的编码效率，因而在通信中用得效率，因而在通信中用得较多的多的还是是检错码和和ARQ方式。奇偶校方式。奇偶校验码作作为一种一种检错码虽然然简单，但是漏，但是漏检率太高。率太高。在在计算机网算机网络和数据通信中，用得最广泛和数据通信中，用得最广泛的的检错码是一种漏是一种漏检率低也便于率低也便于实现的的循循环冗余冗余码CRC(Cyclic Redundancy Code)。循环冗余检验的原理循环冗余检验的原理 2525v循循环冗余冗余码 CRC码又称又称为多多项式式码。任何一个由二任何一个由二进制数位串制数位串组成的代成的代码都可都可由一个只含有由一个只含有0和和1两个系数的多两个系数的多项式建立一式建立一一一对应的关系。的关系。 110001，表示成多，表示成多项式式 x5 + x4 + 12626循环冗余码循环冗余码 (CRC)(CRC)v循循环冗余冗余码（CRC码，多，多项式式编码）110001，表示成多，表示成多项式式 x5 + x4 + 1v生成多生成多项式式P(x)发方、收方事前商定；方、收方事前商定； n次(n+1位)生成多生成多项式的高位和低位必式的高位和低位必须为1生成多生成多项式必式必须比比传输信息信息对应的多的多项式短式短模模2运算：加法不运算：加法不进位，减法不去位，除法中的减法仍位，减法不去位，除法中的减法仍然采用模然采用模2运算运算2727循环冗余检验的原理循环冗余检验的原理 v在数据在数据链路路层传送的送的帧中，广泛使用了循中，广泛使用了循环冗冗余余检验 CRC 的的检错技技术。v假假设待待传送的数据送的数据 M = 1010001101（共（共k bit）。我）。我们在在M的后面再添加供差的后面再添加供差错检测用的用的 n bit 冗余冗余码一起一起发送。送。2828冗余码的计算冗余码的计算 v用二用二进制的模制的模 2 运算运算进行行 2n 乘乘 M 的运算，的运算，这相当于在相当于在 M 后面添加后面添加 n 个个 0。v得到的得到的 (k + n) bit 的数除以事先的数除以事先选定好的定好的长度度为 (n + 1) bit 的数的数 P，得出商是，得出商是 Q 而余数是而余数是 R，余数，余数 R 比除数比除数 P 至少要少至少要少1 个比特。个比特。 2929冗余码的计算举例冗余码的计算举例 v设 n = 5, P = 110101，模，模 2 运算的运算的结果是：果是：商商 Q = 1101010110，余数余数R = 01110。v将余数将余数 R 作作为冗余冗余码添加在数据添加在数据 M 的后面的后面发送出去，即送出去，即发送的数据是送的数据是101000110101110，或或 2nM + R。 3030 1101010110 Q 商商 除数除数 P 110101 101000110100000 2nM 被除数被除数 110101 111011 110101 111010 110101 111110 110101 101100 110101 110010 110101 01110 R 余数余数循环冗余检验的原理说明循环冗余检验的原理说明 3131 举例举例：发送方发送方接收方接收方3232vCRC码基本思想校校验和（和（checksum）加在）加在帧尾，使尾，使带校校验和的和的帧的多的多项式能被式能被P(x)除尽；收方接收除尽；收方接收时，用用P(x)去除它，去除它，若有余数，若有余数，则检测传输出出错。v是否得出的余数为0，就一定没有差错？33帧检验序列帧检验序列 FCS FCS v在数据后面添加上的冗余在数据后面添加上的冗余码称称为帧检验序列序列 FCS (Frame Check Sequence)。v循循环冗余冗余检验 CRC 和和帧检验序列序列 FCS并不并不等同。等同。CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。34接收端对收到的每一帧进行接收端对收到的每一帧进行 CRC CRC 检验检验 v若若得得出出的的余余数数 R = 0，则判判定定这个个帧没没有有差差错，就就接受接受(accept)。v若余数若余数 R 0，则判定判定这个个帧有差有差错，就，就丢弃。弃。v但但这种种检测方方法法并并不不能能确确定定究究竟竟是是哪哪一一个个或或哪哪几几个比特出个比特出现了差了差错。v只只要要经过严格格的的挑挑选，并并使使用用位位数数足足够多多的的除除数数 P，那么出，那么出现检测不到的差不到的差错的概率就很小很小。的概率就很小很小。 35应当注意应当注意 v仅用用循循环冗冗余余检验 CRC 差差错检测技技术只只能能做做到到无无差差错接受接受(accept)。v“无无差差错接接受受”是是指指：“凡凡是是接接受受的的帧（即即不不包包括括丢弃弃的的帧），我我们都都能能以以非非常常接接近近于于 1 的的概概率率认为这些些帧在在传输过程中没有程中没有产生差生差错”。v也也就就是是说：“凡凡是是接接收收端端数数据据链路路层接接受受的的帧都都没没有有传输差差错”（有差（有差错的的帧就就丢弃而不接受）。弃而不接受）。v要要做做到到“可可靠靠传输”（即即发送送什什么么就就收收到到什什么么）就就必必须再加上再加上确确认和和重重传机制。机制。3636标准标准CRCCRC生成多项式生成多项式G G（x x）vCRC-12 G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1vCRC-16 G（x）= x16+x15+x2+1vCRC-CCITT G（x）= x16+x12+x5+1vCRC-32 G（x）= x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10+x8+x7+x5+x4 + x2+x+1 严严格格挑挑选选，使使用用位位数数较较多多的的除除数数，出出现现检检测测不不到到的的差差错的概率几乎为错的概率几乎为03737vStop-and-Wait Protocol(SWP)vGO BACK N(GBN)vSelective Repeat Protocol(SRP)4.3 4.3 数据链路层协议数据链路层协议384.3.1 Stop-and-Wait Protocol(SWP)4.3.1 Stop-and-Wait Protocol(SWP)数据链路层的简单模型数据链路层的简单模型局域网局域网广域网广域网主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1路由器路由器 R2路由器路由器 R3电话网电话网局域网局域网主机主机 H1 向向 H2 发送数据发送数据链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动从层次上来看数据的流动v完全理想化的数据完全理想化的数据传输3939数据链路层的简单模型数据链路层的简单模型( ( 续）续）局域网局域网广域网广域网主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1路由器路由器 R2路由器路由器 R3电话网电话网局域网局域网主机主机 H1 向向 H2 发送数据发送数据链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动仅从数据链路层观察帧的流动40401.1.完全理想化的数据传输完全理想化的数据传输数据链路层数据链路层主主机机 A缓存缓存主主机机 B数据链路数据链路AP2AP1缓存缓存发送方发送方接收方接收方帧帧高层高层帧帧4.3.1 Stop-and-Wait Protocol(SWP)4141完全理想化的数据传输所基于的两个假定完全理想化的数据传输所基于的两个假定 v假定假定 1： 链路是理想的路是理想的传输信道，所信道，所传送的送的任何数据既不会出差任何数据既不会出差错也不会也不会丢失。失。v假定假定 2： 不管不管发方以多快的速率方以多快的速率发送数据，送数据，收方收方总是来得及收下，并及是来得及收下，并及时上交主机。上交主机。这个假定就相当于认为：接收端向主机交付数据的速率永远不会低于发送端发送数据的速率。4242 理想的数据传输理想的数据传输Data0Data1Data2送给主机送给主机B B送给主机送给主机B送给主机送给主机B BAB时间时间43432 .2 .具有最简单流量控制的数据链路层协议具有最简单流量控制的数据链路层协议v现在去掉上述的第二个假定。但是，仍然保留第一个在去掉上述的第二个假定。但是，仍然保留第一个假定，即主机假定，即主机 A 向主机向主机 B传输数据的信道仍然是无数据的信道仍然是无差差错的理想信道。然而的理想信道。然而现在不能保在不能保证接收端向主机交接收端向主机交付数据的速率永付数据的速率永远不低于不低于发送端送端发送数据的速率。送数据的速率。v由收方控制发方的数据流，乃是乃是计算机网算机网络中流量控中流量控制的一个基本方法。制的一个基本方法。4444具有最简单具有最简单流量控制流量控制的数据链路层协议的数据链路层协议v基本思想基本思想v发送方送方发送一送一帧就就暂停停下来，接收方收到数据下来，接收方收到数据帧后就交付后就交付给主机，然后主机，然后发一一信息信息给发送方，送方，表示接收任表示接收任务已已经完成，完成，这时发送方再送方再继续发送下一送下一帧。v流量控制的基本方法流量控制的基本方法：接收方控制：接收方控制发送方的数送方的数据流量。据流量。v接收方的接收接收方的接收缓存大小存大小：一个数据：一个数据帧大小大小4545两种情况的对比（传输均无差错）两种情况的对比（传输均无差错）ABDATADATADATADATA送主机送主机 B送主机送主机 B送主机送主机 B送主机送主机 BABDATA送主机送主机 BDATA送主机送主机 B时时间间不需要流量控制不需要流量控制需要流量控制需要流量控制4646 3. 3.实用的停止等待协议实用的停止等待协议v基本原理基本原理v接收方接收方B在收到在收到发来的一个数据来的一个数据帧后，利用循后，利用循环冗余校冗余校验码CRC来来检查帧的正确性。若正确，的正确性。若正确，即交付即交付给主机主机B，同，同时向主机向主机A发送一个确送一个确认帧ACK，发送方送方A收到收到ACK后后继续发送；若出送；若出错，向向A发送否送否认帧NAK，A收到收到NAK后重后重传出出错的数据的数据帧，若重，若重传超超过一定次数后，即不再重一定次数后，即不再重传，而向上一，而向上一层报告。告。4747 示意图示意图ABABData0ACK送主机送主机B送主机送主机BData1ACKData0NAKData0重发重发ACKData1送主机送主机B正常情况正常情况数据帧出错数据帧出错4848实际出现的问题及解决方法实际出现的问题及解决方法第一个出现的问题：第一个出现的问题：死锁死锁出现的原因：出现的原因：1. 数据帧丢失数据帧丢失2. 确认帧丢失确认帧丢失解决的方法解决的方法：超时重传：超时重传4949解决方法示意图解决方法示意图v ToutTout丢失丢失丢失丢失Data0Data0重传重传ACK重传重传Data0Data0ACK数据帧丢失数据帧丢失确认帧丢失确认帧丢失ACK5050 重传时间的选取重传时间的选取v重重传时间太短太短：导致在正常情况下，接收方的确致在正常情况下，接收方的确认信信息到息到发送方之前，送方之前，发送方送方过早地重早地重发数据数据v重重传时间太太长：导致双方都等待致双方都等待过长的的时间v适合的大小适合的大小：略大于：略大于“从从发完数据完数据帧到收到确到收到确认帧所所需的平均需的平均时间”5151 出现的问题出现的问题2：重复帧：重复帧v重复重复帧的含的含义：接收方：接收方连续收到两个完全一收到两个完全一样的数的数据据帧v产生的原因生的原因：确确认帧丢失，超失，超时重重传v解决的方法解决的方法：为每一个数据每一个数据帧编一个序号一个序号编号系号系统的二的二进制位数制位数停止等待停止等待协议的的编号系号系统的二的二进制位数制位数v接收方收到重复接收方收到重复帧后采取的措施后采取的措施：丢弃重复弃重复帧并且并且重重发确确认帧给发送方送方52523 3 实用的停止等待协议实用的停止等待协议时时间间ABDATA0送送主主机机ACKDATA1送送主主机机ACK(a) 正常情况正常情况ABDATA0DATA0送送主主机机ACK(c) 数据帧丢失数据帧丢失重重传传tout丢丢失失 ！ABDATA0送送主主机机ACKDATA0丢丢弃弃ACK(d) 确认帧丢失确认帧丢失重重传传tout丢丢失失 ！ABDATA0NAKDATA0送送主主机机ACK(b) 数据帧出错数据帧出错重重传传出错出错四种情况四种情况5353可靠传输可靠传输 v虽然物理然物理层在在传输比特比特时会出会出现差差错，但由于，但由于数据数据链路路层的停止等待的停止等待协议采用了有效的采用了有效的检错重传机制，数据数据链路路层对上面的网上面的网络层就可以就可以提供提供可靠传输的服的服务。5454帧检验序列帧检验序列 FCS FCS v在数据后面添加上的冗余在数据后面添加上的冗余码称称为帧检验序列序列 FCS (Frame Check Sequence)。v循循环冗余冗余检验 CRC 和和帧检验序列序列 FCS并不等同。并不等同。CRC 是一种常用的是一种常用的检错方法检错方法，而，而 FCS 是添加在数是添加在数据后面的据后面的冗余码冗余码。FCS 可以用可以用 CRC 这种方法得出，但这种方法得出，但 CRC 并非用并非用来获得来获得 FCS 的惟一方法。的惟一方法。v仅用用循循环冗冗余余检验 CRC 差差错检测技技术只只能能做做到无差到无差错接受接受(accept)。v要要做做到到“可可靠靠传输”（即即发送送什什么么就就收收到到什什么么）就必就必须再加上再加上确确认和和重重传机制。机制。5555 4.3.2 连续连续ARQ协议协议vARQ：(Automatic Repeat Request，自，自动请求重求重传)v工作原理工作原理：在：在发送方送方发送完一个数据送完一个数据帧后，后，不是不是停下来停下来等待确等待确认帧，而是可以，而是可以连续再再发送送若干个数据若干个数据帧。如果。如果收到了接收端的确收到了接收端的确认帧，还可以接着可以接着发送数据送数据帧；若；若帧出出错，则重重传出出错的数据的数据帧以及以及在其后在其后发送的所有的数送的所有的数据据帧。v由于减少了等待由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。，整个通信的吞吐量就提高了。 5656连续连续 ARQ ARQ 协议的工作原理协议的工作原理 DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重传重传 DATA2重传重传 DATA3ACK1ACK2ACK1 确认确认 DATA0ACK2 确认确认 DATA1DATA2 出错，出错，丢弃丢弃DATA3 不按序，不按序，丢弃，重传丢弃，重传 ACK2DATA4 不按序，不按序，丢弃，重传丢弃，重传 ACK2DATA5 不按序，不按序，丢弃，重传丢弃，重传 ACK2ACK3ACK3 确认确认 DATA2ACK4 确认确认 DATA3ACK4重传重传 DATA5重传重传 DATA4超超时时重重传传时时间间ABtout送交主机送交主机送交主机送交主机?ACK2ACK2ACK25757需要注意：需要注意： (1) 接收端接收端只按序接收只按序接收数据数据帧。虽然在有差然在有差错的的 2号号帧之之后接着又收到了正确的后接着又收到了正确的 3 个数据个数据帧，但接收端都必，但接收端都必须将将这些些帧丢弃，因弃，因为在在这些些帧前面有一个前面有一个 2 号号帧还没没有收到。有收到。虽然然丢弃了弃了这些不按序的无差些不按序的无差错帧，但，但应重重复复发送已送已发送送过的最后一个确的最后一个确认帧（防止确（防止确认帧丢失）。失）。(2) ACK1 表示确表示确认 0 号号帧 DATA0，并期望下次收到，并期望下次收到 1 号号帧；ACK2 表示确表示确认 1 号号帧 DATA1，并期望下次，并期望下次收到收到 2 号号帧。依此。依此类推。推。5858需要注意：需要注意： (3) 结点点 A 在每在每发送完一个数据送完一个数据帧时都要都要设置置该帧的的超超时计时器器。如果在所。如果在所设置的超置的超时时间内收到确内收到确认帧，就立即将超就立即将超时计时器清零。但若在所器清零。但若在所设置的超置的超时时间到了而未收到确到了而未收到确认帧，就要重，就要重传相相应的数据的数据帧（仍需（仍需重新重新设置超置超时计时器）。器）。在等不到在等不到 2 号号帧的确的确认而重而重传 2 号数据号数据帧时，虽然然结点点 A 已已经发完了完了 5 号号帧，但仍必，但仍必须向回走，将向回走，将 2号号帧及其以后的各及其以后的各帧全部全部进行重行重传。连续 ARQ 又称又称为Go-back-N ARQ，意思是当出，意思是当出现差差错必必须重重传时，要向回走要向回走 N 个个帧，然后再开始重，然后再开始重传。 5959 注意事项、效率分析注意事项、效率分析v注意事注意事项：v接收端只接收端只顺序序接收数据接收数据帧v发送方在送方在发送完一个数据送完一个数据帧时都要都要设置超置超时计时器器。v效率：效率：v一方面一方面因因连续发送数据送数据帧而而提高提高了效率了效率v另一方面在重另一方面在重传时必必须把原来已正确把原来已正确传送送过的数据的数据帧进行重行重传，因此又，因此又降低降低了了传送效率。送效率。v结论：连续ARQ协议不一定不一定优于停止等待于停止等待协议6060 2 2 滑动窗口的概念滑动窗口的概念v考考虑：在使用在使用连续ARQ协议时，如果，如果发送端一送端一直没有收到直没有收到对方的确方的确认信息，那么信息，那么发送端能否送端能否无限制地无限制地发送送数据数据帧呢？呢？v在在连续ARQ协议中，中，应当将已当将已发送出去但未被送出去但未被确确认的数据的数据帧的数目加以限制，的数目加以限制，这就是就是滑滑动窗窗口口所要研究的内容。所要研究的内容。v滑滑动窗口分窗口分为发送窗口送窗口和和接收窗口接收窗口。61612 2 滑动窗口的概念滑动窗口的概念v发送端和接收端分送端和接收端分别设定定发送窗口和接收窗口送窗口和接收窗口 。v发送窗口用来送窗口用来对发送端送端进行行流量控制流量控制。v发送窗口的大小送窗口的大小 WT 代表在代表在还没有收到没有收到对方确方确认信息的情况下信息的情况下发送端最多可以送端最多可以发送多少个数据送多少个数据帧。626201234567012发送窗口发送窗口WT不允许发送这些帧不允许发送这些帧允许发送允许发送 5 个帧个帧(a)01234567012不允许发送这些帧不允许发送这些帧还允许发送还允许发送 4 个帧个帧WT已发送已发送(b)01234567012不允许发送这些帧不允许发送这些帧WT已发送已发送(c)01234567012不允许发送这些帧不允许发送这些帧还允许发送还允许发送 3 个帧个帧WT已发送已发送 已发送已发送并已收到确认并已收到确认(d)6363接收端设置接收窗口接收端设置接收窗口 v在接收端只有当收到的数据在接收端只有当收到的数据帧的的发送序号落入接收送序号落入接收窗口内才允窗口内才允许将将该数据数据帧收下。收下。 v若接收到的数据若接收到的数据帧落在接收窗口之外，落在接收窗口之外，则一律将其一律将其丢弃。弃。 v在在连续 ARQ 协议中，接收窗口的大小中，接收窗口的大小 WR = 1。只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。否则，就丢弃它。每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前（即向右方）滑动一个帧的位置。同时发送对该帧的确认。6464不允许接收这些帧不允许接收这些帧01234567012WR准备接收准备接收 0 号帧号帧(a)不允许接收这些帧不允许接收这些帧01234567012WR准备接收准备接收 1 号帧号帧已收到已收到(b)不允许接收这些帧不允许接收这些帧01234567012WR准备接收准备接收 4 号帧号帧已收到已收到(c)6565滑动窗口的重要特性滑动窗口的重要特性v只有在接收窗口向前滑只有在接收窗口向前滑动时（与此同（与此同时也也发送送了确了确认），），发送窗口才有可能向前滑送窗口才有可能向前滑动。v收收发两端的窗口按照以上两端的窗口按照以上规律不断地向前滑律不断地向前滑动，因此因此这种种协议又称又称为滑滑动窗口窗口协议。v当当发送窗口和接收窗口的大小都等于送窗口和接收窗口的大小都等于 1时，就，就是停止等待是停止等待协议。6666 发送窗口的最大值发送窗口的最大值v考考虑：设n为发送序号所占的比特数，送序号所占的比特数，发送窗送窗口的最大口的最大值能否是能否是2n？v结论：当用当用n个比特个比特进行行编号号时，若接收窗口，若接收窗口的大小的大小为1，则只有在只有在发送窗口大小送窗口大小WT2n-1时，连续ARQ协议才能正确运行。才能正确运行。67674.3.3 Selective Repeat Protocol(SRP)4.3.3 Selective Repeat Protocol(SRP)v为进一步提高信道的利用率，可一步提高信道的利用率，可设法只重法只重传出出现差差错的数据的数据帧或或计时器超器超时的数据的数据帧。但。但这时必必须加大接收窗口大小，以便先收下加大接收窗口大小，以便先收下发送序送序号不号不连续但仍但仍处在接收窗口之内的那些数据在接收窗口之内的那些数据帧。等到所缺序号的数据等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交收到后再一并送交给主主机。机。v选择重重传ARQ协议可以避免重复可以避免重复传送那些本来送那些本来已已经正确到达接收端的数据正确到达接收端的数据帧；付出的代价是；付出的代价是在接收端要在接收端要设置相当容量的置相当容量的缓存空存空间。v对于于选择重重传 ARQ 协议，若用，若用 n 比特比特进行行编号，号，则接收窗口的最大接收窗口的最大值受下式的受下式的约束束 WR 2n/268684.4 4.4 数据链路层的控制规程数据链路层的控制规程v数据同步：在数据数据同步：在数据传输过程中，程中，为了使接收方了使接收方能能够准确接收数据，接收方必准确接收数据，接收方必须知道知道发送方送方发送数据的起始位置和送数据的起始位置和结束位置。束位置。v实现方法：异步方法：异步规程和同步程和同步规程（面向字符和程（面向字符和面向比特）面向比特）69694.4.1 4.4.1 面向字符型协议实例面向字符型协议实例v什么是面向字符型什么是面向字符型协议? 以字符以字符为控制控制传输信息的基本信息的基本单元元v ASIIC码：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 link escape）7070v面向字符型面向字符型BSC协议的数据的数据报文格式：文格式：71714.44.4 典型数据链路层协议分析典型数据链路层协议分析 面向比特型面向比特型4.4.1 HDLC产生的背景生的背景 面向字符型数据面向字符型数据链路路层协议的缺点的缺点：v报文格式不一文格式不一样；过多依多依赖字符字符编码集，不利于兼容。集，不利于兼容。v传输透明性不好；透明性不好；v等待等待发送方式，送方式，传输效率低。效率低。面向比特型面向比特型协议的的设计目目标：v以比特作以比特作为传输控制信息的基本控制信息的基本单元；元；v数据数据帧与控制与控制帧格式相同；格式相同；v传输透明性好；透明性好；v连续发送，送，传输效率高。效率高。7272HDLCHDLCvHDLC是支持在点到点和多点是支持在点到点和多点链路上的半双工路上的半双工和全双工通信而和全双工通信而设计的的,它是它是面向比特面向比特的数据的数据链路路协议。v面向比特面向比特的的协议：则将将传输帧或包看作是或包看作是单个比特的个比特的连续流，通流，通过它它们在在帧的位置和与的位置和与其他比特的其他比特的组合模式来表达意合模式来表达意义。根据内嵌。根据内嵌在比特模式中的信息的不同，面向比特的在比特模式中的信息的不同，面向比特的协议中的控制信息可以是一个或多个比特。中的控制信息可以是一个或多个比特。734.4.2 HDLC4.4.2 HDLC的基本特点的基本特点v三种三种类型的站型的站v两种配置两种配置v三种数据操作模式三种数据操作模式737474两个两个 DTE DTE 通过通过 DCEDCE进行通信的例子进行通信的例子 vData terminal equipment(DTE):Data terminal equipment(DTE):数据终端设备数据终端设备vData circuit-terminating equipment(DCE):Data circuit-terminating equipment(DCE):数据电路端接设备数据电路端接设备vDTEDTE产生数据产生数据, ,并连同必要的控制字符一起传送给并连同必要的控制字符一起传送给DCEDCE。DCEDCE将信号转化成适将信号转化成适合于传输介质的形式并将它发送到网络中。当信号到达另一端时合于传输介质的形式并将它发送到网络中。当信号到达另一端时, ,将发生将发生相反的过程。相反的过程。EIA-232/ V.24 接口接口调制解调器调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-BEIA-232/ V.24 接口接口调制解调器调制解调器网网 络络7575station(station(站）站）v数据数据链路中不同路中不同类型的型的DTE统称称为“站站”(station)由由计算机和算机和终端端组成，成，负责发送和接收送和接收帧。涉及三种。涉及三种类型的站：型的站：vPrimary station(主站）：主站）：send information or command主要功能是主要功能是发送命令（包括数据），接收响送命令（包括数据），接收响应，负责整个整个链路的控制（如系路的控制（如系统的初始、流控、差的初始、流控、差错恢复等）；恢复等）；vSecondary station(从站）：从站）：receive information or send response主要功能是接收命令，主要功能是接收命令，发送响送响应，配合主站完成，配合主站完成链路的控制；路的控制；vCompound station（组合站）：合站）：同同时具有主、次站功能，既具有主、次站功能，既发送又接收命令和响送又接收命令和响应，并，并负责整个整个链路的控制路的控制。76764.5.2 4.5.2 数据链路的配置和数据传送方式数据链路的配置和数据传送方式数据数据链路的配置路的配置v非平衡配置非平衡配置v平衡配置平衡配置非平衡配置中的主站与从站非平衡配置中的主站与从站v主站：控制数据主站：控制数据链路的工作路的工作过程。主站程。主站发出命令出命令 v从站：接受命令，从站：接受命令，发出响出响应，配合主站工作，配合主站工作非平衡配置中的非平衡配置中的结构特点构特点v点点-点方式点方式v多点方式多点方式7777HDLCHDLC适用的链路配置适用的链路配置v非平衡型适合把智能和半智能的终端连接到计算机。点 点式多点式主站主站次站次站主站主站次站次站次站次站次站次站.7878非平衡配置方式非平衡配置方式正常响正常响应模式（模式（normal response mode，NRM）v主站可以随主站可以随时向从站向从站传输数据数据帧；v从站只有在主站向它从站只有在主站向它发送命令送命令帧进行探行探询（poll），从），从站响站响应后才可以向主站后才可以向主站发送数据送数据帧。异步响异步响应模式（模式（asynchronous response mode，ARM）v主站和从站可以随主站和从站可以随时相互相互传输数据数据帧；v从站可以不需要等待主站从站可以不需要等待主站发出探出探询就可以就可以发送数据；送数据；v主站主站负责数据数据链路的初始化、路的初始化、链路的建立、路的建立、释放与差放与差错恢复等功能。恢复等功能。7979数据链路的非平衡配置方式数据链路的非平衡配置方式8080平衡配置方式平衡配置方式 v链路两端的两个站都是复合站（路两端的两个站都是复合站（combined station）；）；v复合站同复合站同时具有主站与从站的功能；具有主站与从站的功能；v每个复合站都可以每个复合站都可以发出命令与响出命令与响应；v平衡配置平衡配置结构中只有异步平衡模式构中只有异步平衡模式（asynchronous balanced mode，ABM）；）；v异步平衡模式的每个复合站都可以平等地异步平衡模式的每个复合站都可以平等地发起起数据数据传输，而不需要得到，而不需要得到对方复合站的方复合站的许可。可。组合站组合站组合站组合站适合于计算机和计算机之间的连接适合于计算机和计算机之间的连接8181数据链路的平衡配置方式数据链路的平衡配置方式82824.4.3 HDLC 4.4.3 HDLC 的帧结构的帧结构v标志字段志字段 F (Flag) 为 6 个个连续 1 加上两加上两边各各一个一个 0 共共 8 bit。在接收端只要找到。在接收端只要找到标志字段志字段就可确定一个就可确定一个帧的位置。的位置。 比特比特888可变可变168信息信息 Info标志标志 F标志标志 F地址地址 A控制控制 C帧检验序列帧检验序列 FCS透明传输区间透明传输区间FCS 检验区间检验区间8383Frame(HDLC)Frame(HDLC)vFLAG :Bit pattern 01111110 帧同步vTo prevent the flag from occurring inside the packet,the sender and the receiver modify the bit stream as follows. 一帧内两个F之间的字段不能出现类似标志序列的比特组合The sender inserts a 0 bit any time five consecutive 1 bit are transmitted. 检查两个两个F之之间各字段，若有各字段，若有5个个连“1”就在第就在第5个个“1”之后插入一个之后插入一个“0”The receiver discards every arriving 0 bit that five consecutive 1 bits.8484零比特的填充与删除零比特的填充与删除 数据中某一段比特组合恰好数据中某一段比特组合恰好出现和出现和 F 字段一样的情况字段一样的情况0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0会被误认为是会被误认为是 F 字段字段发送端在发送端在 5 个连个连 1 之后之后填入填入 0 比特再发送出去比特再发送出去填入填入 0 比特比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0在接收端将在接收端将 5 个连个连 1 之后之后的的 0 比特删除，恢复原样比特删除，恢复原样在此位置删除填入的在此位置删除填入的 0 比特比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 08585零比特插入零比特插入/ /删除工作过程删除工作过程8686透明传输透明传输 v采用零比特填充法就可采用零比特填充法就可传送任意送任意组合的比特流，或合的比特流，或者者说，就可，就可实现数据数据链路路层的的透明透明传输。v当当连续传输两个两个帧时，前一个，前一个帧的的结束束标志字段志字段 F 可以兼作后一可以兼作后一帧的起始的起始标志字段。志字段。v当当暂时没有信息没有信息传送送时，可以，可以连续发送送标志字段，志字段，使收端可以一直和使收端可以一直和发端保持同步。端保持同步。8787其他字段其他字段 v地址字段地址字段 A 是是 8 bit。 v帧检验序列序列 FCS 字段共字段共 16 bit。所。所检验的范的范围是从地址字段的第一个比特起，到信息字段是从地址字段的第一个比特起，到信息字段的最末一个比特的最末一个比特为止。止。 v控制字段控制字段 C 共共 8 bit，是最复，是最复杂的字段。的字段。HDLC 的的许多重要功能都靠控制字段来多重要功能都靠控制字段来实现。8888帧类型及控制字段的意义帧类型及控制字段的意义8989Three types of framesThree types of framesvInformation transfer(I):信息信息帧vN(S)表示当前表示当前发送数据送数据帧的的顺序号序号vN(R)表示表示该站所期望接收站所期望接收帧的的顺序号。有捎序号。有捎带确确认作用，它表示作用，它表示该站已正确接收序号站已正确接收序号为N(R )-1帧及及以前各以前各帧，下一次，下一次应接收接收帧序号序号为N(R)值的的帧u全双工通信，通信的每一方都各有一个全双工通信，通信的每一方都各有一个N(S)和和N(R)0N(S)P/FN(R)1313Control:P/F:探询探询/终止位终止位9090P/F bit P/F bit 轮询轮询/ /结束位结束位vP/F字段是具有字段是具有双重功能的双重功能的单个比特位个比特位。仅当当该位被位被设置（比特置（比特值为1）时才有意才有意义，并意味着，并意味着轮询或或结束。当束。当帧是从主站点是从主站点发送到从站点送到从站点时（当地址字段含有接收方地址（当地址字段含有接收方地址时），它意味着），它意味着轮询。当。当帧是从从站点是从从站点发送到主站点送到主站点时（当地址字段含有（当地址字段含有发送方送方地址地址时），它意味着），它意味着结束。束。A(sender)I,P=1B(receiver)S,F=1A(sender)S,RR,P=1B(receiver)S,F=19191监控帧监控帧vSupervisory(S) frames:Supervisory(S) frames:监控帧，实现对数据链路的监控。该监控帧，实现对数据链路的监控。该帧内没有信息字段。帧内没有信息字段。S S帧类型由帧类型由S S（2bit2bit）表示，分为四种：）表示，分为四种：RRRR、RNRRNR、REJREJ、SREJSREJvRR(ready to receive):RR(ready to receive):主站或从站已准备好接收主站或从站已准备好接收I I 帧，并确认帧，并确认前面收到的至前面收到的至N N（R R）-1-1为止的所有为止的所有I I 帧。帧。vRNR(not ready to receive)RNR(not ready to receive)：忙状态，不能接收后续的：忙状态，不能接收后续的I I 帧，帧，而对而对N N（R R）-1-1及以前的及以前的I I 帧予以确认。帧予以确认。vREJ(rejects)REJ(rejects)：请求重发编号为：请求重发编号为N N（R R）开始的）开始的I I 帧，而对帧，而对N N（R R）-1-1及以前的及以前的I I 帧予以确认。帧予以确认。vSREJ(selective reject)SREJ(selective reject)：用于选择重发策略。请求重发编号：用于选择重发策略。请求重发编号为为N N（R R）的单个）的单个I I 帧，而对帧，而对N N（R R）-1-1及以前的及以前的I I 帧予以确认帧予以确认。10SP/FN(R)2213 Control:9292U frameU frame（无编号帧）（无编号帧）vAre used to connect and disconnect.v用来提供用来提供链路的建立和拆除等多种附加的数据路的建立和拆除等多种附加的数据链路控制功能，不包含任何确路控制功能，不包含任何确认信息，由于信息，由于帧中无中无顺序号，故称序号，故称为无无编号号帧vA和和B（5 bits）定）定义了了32种附加控制功能。种附加控制功能。11 AP/F B2213-BitsU frame9393帧类型帧类型vI帧 ： N（S） 发送送帧的的顺序号序号 N（R） 接收接收帧的的顺序号序号 P/F= Poll / Final， P=1 询问， F=1 响响应P与与F成成对出出现vS帧 ：监控功能位控功能位 S = 00，RR（receive ready） S = 01，RNR（receive not ready） S = 10，RJE（reject） S = 11，SREJ（select reject）vU帧 ：用于用于实现数据数据链路控制功能路控制功能9494vHDLC的功能的功能组合合三种站，两种构型，三种操作模式，以及三种站，两种构型，三种操作模式，以及规程程元素中定元素中定义的各种的各种帧的各种的各种组合合产生生多种多种链路路层协议。vCCITT 则将将 HDLC 再修改后称再修改后称为链路接入路接入规程程 LAP (Link Access Procedure)。不久，。不久，HDLC 的的新版本又把新版本又把 LAP 修改修改为 LAPB，“B”表示平衡表示平衡型型(Balanced)，所以，所以 LAPB 叫做叫做链路接入路接入规程程(平平衡型衡型)。954.5 4.5 点对点协议点对点协议 PPPPPP（自学）（自学） 4.5.1 4.5.1 点对点协议的特点点对点协议的特点 v现在全世界使用得最多的数据在全世界使用得最多的数据链路路层协议是是点点对点点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。v用用户使用使用拨号号电话线接入因特网接入因特网时，一般都是，一般都是使用使用 PPP 协议。96用户到用户到 ISP ISP 的链路使用的链路使用 PPP PPP 协议协议 用用户户至因特网至因特网已向因特网管理机构已向因特网管理机构申请到一批申请到一批 IP 地址地址ISP接入网接入网PPP 协议协议971. PPP 1. PPP 协议应满足的需求协议应满足的需求 v简单v封装成封装成帧 v透明性透明性 v多种网多种网络层协议 v多种多种类型型链路路 v差差错检测 v最大最大传送送单元元 982. PPP 2. PPP 协议不需要的功能协议不需要的功能v纠错 v流量控制流量控制 v序号序号 v多点多点线路路 v半双工或半双工或单工工链路路 993. PPP 3. PPP 协议的组成协议的组成 v1992 年制年制订了了 PPP 协议。经过 1993 年和年和 1994 年的修年的修订，现在的在的 PPP 协议已成已成为因特因特网的正式网的正式标准准RFC 1661。 vPPP 协议有三个有三个组成部分成部分 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。1004.5.2 PPP 4.5.2 PPP 协议的帧格式协议的帧格式v标志字段志字段 F = 0x7E （符号（符号“0x”表示后面的表示后面的字符是用十六字符是用十六进制表示。十六制表示。十六进制的制的 7E 的二的二进制表示是制表示是 01111110）。）。v地址字段地址字段 A 只置只置为 0xFF。地址字段。地址字段实际上并上并不起作用。不起作用。v控制字段控制字段 C 通常置通常置为 0x03。vPPP 是面向字是面向字节的，所有的的，所有的 PPP 帧的的长度都度都是整数字是整数字节。101PPP PPP 协议的帧格式协议的帧格式vPPP 有一个2 个字节的协议字段。当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。IP 数据报数据报1211字节字节12不超过不超过 1500 字节字节PPP 帧帧先发送先发送7EFF03FACFCSF7E协议协议信信 息息 部部 分分首部首部尾部尾部102v在数据传输过程中,采用循环冗余检验码,生成多项式为P(x)= x3+x+1,发送方要送方要发送的信息送的信息为1101,求出求出实际发送的送的码元元.103本章小结数据通信技术是依照数据通信技术是依照通信协议，利用数据通信协议，利用数据传输技术在两个功能传输技术在两个功能单元间传递数据信息，单元间传递数据信息，实现计算机与计算机、实现计算机与计算机、计算机与终端以及终计算机与终端以及终端间端间通信通信。数据通信数据通信按信号传送方向与时按信号传送方向与时间的关系可分为间的关系可分为3种：种：单工、半双工与全双单工、半双工与全双工通信。工通信。常用的传输介质有：常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、双绞线、同轴电缆、光纤电缆，以及无线光纤电缆，以及无线与卫星通信信道。与卫星通信信道。为为了便于信息在通信传了便于信息在通信传输介质上进行传输，输介质上进行传输，必须对信息进行调制必须对信息进行调制或编码，常用的调制或编码，常用的调制与编码方法有与编码方法有4种。种。21104本章小结在实际通信系统中，在实际通信系统中，由于信道中存在干扰由于信道中存在干扰噪音，所以在信息传噪音，所以在信息传输过程中往往由于受输过程中往往由于受到干扰的影响而出错。到干扰的影响而出错。误码率指二进制码元误码率指二进制码元在数据传输系统中被在数据传输系统中被传错的概率。循环冗传错的概率。循环冗余编码余编码CRC是目前应是目前应用最广、检错能力较用最广、检错能力较强的一种检错码编码强的一种检错码编码方法。方法。4多路复用一般可以有多路复用一般可以有以下以下3种基本形式：种基本形式：频分多路复用频分多路复用FDM、波分多路复用波分多路复用WDM与与时分多路复用时分多路复用TDM。数据交换方式有电路数据交换方式有电路交换、报文交换、分交换、报文交换、分组交换等。组交换等。3