第3講數(shù)據(jù)鏈路層 3 1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 一 鏈路與數(shù)據(jù)鏈路 鏈路 link 就是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段 中間沒(méi)有任何其他的交換結(jié)點(diǎn) 數(shù)據(jù)鏈路 datalink 則是另一個(gè)概念 這是因?yàn)楫?dāng)需要在一條線路上傳送數(shù)據(jù)時(shí) 除了必須有一條物理線路外 還必須有一些必要通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸 一 鏈路與數(shù)據(jù)鏈路 虛通路和實(shí)通路 主機(jī)A 主機(jī)A 節(jié)點(diǎn)1 節(jié)點(diǎn)2 節(jié)點(diǎn)3 傳輸層協(xié)議 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 數(shù)據(jù)虛通路 數(shù)據(jù)虛通路 數(shù)據(jù)實(shí)通路 數(shù)據(jù)實(shí)通路 數(shù)據(jù)鏈路 邏輯鏈路 物理 鏈路 通信規(guī)程 數(shù)據(jù)鏈路層提供的數(shù)字信道 物理層提供的無(wú)源點(diǎn)到點(diǎn)物理線路段 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 一 鏈路與數(shù)據(jù)鏈路 兩個(gè)路由器的數(shù)據(jù)鏈路 二 幀與報(bào)文 二 幀與報(bào)文 三 數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能 在物理連接上建立數(shù)據(jù)鏈路連接 檢測(cè)和校正物理層出現(xiàn)的錯(cuò)誤 為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)鏈路 三 數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能 鏈路管理數(shù)據(jù)鏈路的建立 維持和釋放就叫做鏈路管理 幀同步流量控制 flowcontrol 差錯(cuò)控制將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開(kāi)透明傳輸尋址 3 2停止等待協(xié)議 3 2 1不需要數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸 網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行通信的模型 3 2 2具有最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 由接收方控制發(fā)送方的數(shù)據(jù)流 乃是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中流量控制的一個(gè)基本方法 3 2 3實(shí)用的停止等待協(xié)議 確保以上協(xié)議實(shí)用的方法 循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC 超時(shí)計(jì)時(shí)器 timeouttimer 幀序號(hào) 3 2 4循環(huán)冗余校驗(yàn) 什么是模2運(yùn)算 加法無(wú)進(jìn)位 減法無(wú)借位 發(fā)送時(shí)K位數(shù)據(jù)代碼在前 N位校驗(yàn)代碼在后 共 K N 位傳送碼 K位數(shù)據(jù)代碼用M x 的K 1階多項(xiàng)式表示 生成多項(xiàng)式P x 為N階多項(xiàng)式 n 1位 M x XN P x 的余數(shù)R x 就是校驗(yàn)代碼CRC碼 M x XN R x P x 的商Q是傳送碼 接收碼 P x 的余數(shù)R x 為0 傳輸正確 CRC碼的原理 收發(fā)雙方約定一個(gè)生成多項(xiàng)式P x 其最高階和最低階系數(shù)必須為1 發(fā)送方在信息幀的末尾加上校驗(yàn)和R x 使帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式能被P x 整除 接收方收到后 用P x 除多項(xiàng)式 若有余數(shù) 則傳輸過(guò)程有錯(cuò) 無(wú)法確定錯(cuò)誤位置和數(shù)量 若余數(shù)為零 有錯(cuò)的可能性很小 常用的生成多項(xiàng)式 CRC 16 X16 X15 X2 1CRC CCITT X16 X12 X5 1CRC 32 X32 X26 X23 X16 X12 X11 X10 X8 X7 X5 X4 X2 X 1 檢錯(cuò)思想 若P x 為n階 信息幀為k位 其多項(xiàng)式為M x 則在原幀后面添加n個(gè)0 幀成為k n位 相應(yīng)多項(xiàng)式xn M x R x 按模2除法用對(duì)應(yīng)于P x 的位串去除對(duì)應(yīng)于2nM x 的位串 余數(shù)為R x n位 接收端也用P x 去除收到的碼多項(xiàng)式 余式為0無(wú)錯(cuò) 否則出錯(cuò) 校驗(yàn)和計(jì)算算法 例題 若要傳輸?shù)男畔⑿蛄袨?010001101 生成多項(xiàng)式為P x X5 X4 X2 1 求CRC校驗(yàn)碼R x 解 生成多項(xiàng)式為P x X5 X4 X2 1 即110101 n 5 M x 向左移5位Xn M x 101000110100000所以CRC校驗(yàn)碼R x 為01110 傳輸?shù)拇a字為101000110101110 例題 3 2 5停止等待協(xié)議的算法一 發(fā)送結(jié)點(diǎn) 1 從主機(jī)取一個(gè)數(shù)據(jù)幀 2 V S 03 N S V S 4 將發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去 5 設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器6 等待7 收到ACKn 判斷n 1 V S 決定轉(zhuǎn)到3或68 若收到否認(rèn)幀NAK 轉(zhuǎn)到4重傳9 超時(shí)轉(zhuǎn)4重傳 二 接收結(jié)點(diǎn) 1 V R 02 等待3 當(dāng)收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀 就檢查有無(wú)產(chǎn)生傳輸差錯(cuò) 如用CRC 有錯(cuò)則發(fā)NAK 若N S V R 則執(zhí)行后續(xù)算法 否則丟棄此數(shù)據(jù)幀 然后轉(zhuǎn)到64 將收到的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)部分送交主機(jī)5 V R 1 V R 6 發(fā)送卻ACK 轉(zhuǎn)到2 3 2 6停止等待協(xié)議中的幾個(gè)重要時(shí)間關(guān)系 停止等待協(xié)議ARQ的優(yōu)缺點(diǎn) 停止等待協(xié)議ARQ的優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)是通信信道的利用率不高 尤其是傳播時(shí)延很大時(shí) 3 3連續(xù)ARQ協(xié)議 3 3 1連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理 應(yīng)答式停止等待流控方式是半雙工方式 如傳輸延時(shí)TC 15mS 數(shù)據(jù)幀L 1000bit 數(shù)據(jù)傳輸速率C 1Mb s 發(fā)一幀數(shù)據(jù)的時(shí)間為1000bit 1000000bit s 即1mS 從發(fā)一幀到有應(yīng)答幀的時(shí)間為 1 15 15 31mS 停止等待協(xié)議通道利用率低 等待時(shí)間為30mS 可以發(fā)30幀數(shù)據(jù) 所以可以連續(xù)發(fā)31幀數(shù)據(jù)后應(yīng)答幀才來(lái) 所以可以31個(gè)數(shù)據(jù)幀組成1個(gè)窗口 采用全雙工方式傳輸數(shù)據(jù) 連續(xù)ARQ的發(fā)送方式 Go back NARQ 返回到出錯(cuò)幀重發(fā) 發(fā)送窗口 其大小WT表示在收到對(duì)方確認(rèn)的信息之前 可以連續(xù)發(fā)出的最多數(shù)據(jù)幀數(shù) 只有序號(hào)在窗口內(nèi)的幀才可以發(fā)送 接收窗口 其大小WR可以連續(xù)接收的最多數(shù)據(jù)幀數(shù) 只有序號(hào)在窗口內(nèi)的幀才可以接收 否則丟棄 接收窗口驅(qū)動(dòng)發(fā)送窗口的轉(zhuǎn)動(dòng)捎帶應(yīng)答 在數(shù)據(jù)幀中增加一個(gè)字段 專(zhuān)門(mén)用來(lái)攜帶給對(duì)方的應(yīng)答信息 滑動(dòng)窗口的概念 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 發(fā)送窗口 接收窗口 初始狀態(tài) 接收0號(hào)幀后 確認(rèn)0號(hào)幀后 接收1號(hào)幀后 發(fā)送0號(hào)幀后 發(fā)送1號(hào)幀后 發(fā)送2號(hào)幀后 確認(rèn)1號(hào)幀后 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 接收到幀后 接收窗口滑動(dòng) 收到確認(rèn)幀后 發(fā)送窗口滑動(dòng) 滑動(dòng)窗口WT 2 信道利用率 ld 每幀中的數(shù)據(jù)部分 bit lh 每幀中的控制信息 幀頭幀尾 bit 4 6Internet的鏈路層協(xié)議 3 4Internet的鏈路層協(xié)議 用戶(hù)接入Internet的一般方法有兩種 一種是利用電話線撥號(hào)接入 另一種是使用專(zhuān)線接入 不管使用哪一種方法 在傳送數(shù)據(jù)時(shí)都需要有數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 全世界范圍內(nèi)使用最多的協(xié)議為非常簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP Point to PointProtocol PPP的幀格式與HDLC幀格式很相似 PPP幀都應(yīng)以07EFF03開(kāi)始 協(xié)議字段占2個(gè)字節(jié) 0 x0021表示是IP數(shù)據(jù)報(bào) 0 xC021表示是PPP鏈路控制數(shù)據(jù) 而0 x8021表示是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù) 由于PPP不是面向比特的 因此幀的長(zhǎng)度應(yīng)為整數(shù)個(gè)字節(jié) PPP的工作過(guò)程可通過(guò)PPP狀態(tài)圖來(lái)描述 作業(yè) P68 3 5 6 11 16

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總結(jié)

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