第6 计算机网络数据链路层(2).ppt

1 29 平顶山学院软件学院 第6讲数据链路层 2 2 29 平顶山学院软件学院 知识回顾 数据链路层的基本概念使用点对点信道的数据链路层数据链路和帧三个基本问题 3 29 平顶山学院软件学院 本讲内容 点对点协议PPP高级链路控制协议HDLC 4 29 平顶山学院软件学院 点对点协议PPP 现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议PPP Point to PointProtocol 用户使用拨号电话线接入因特网时 一般都是使用PPP协议 当用户使用宽带方式接入因特网时 通常使用PPPoE方式 1992年制订了PPP协议 经过1993年和1994年的修订 现在的PPP协议已成为因特网的正式标准 RFC1661 5 29 平顶山学院软件学院 用户到ISP的链路使用PPP协议 用户 至因特网 已向因特网管理机构申请到一批IP地址 ISP 接入网 PPP协议 6 29 平顶山学院软件学院 用户拨号入网的示意图 路由器 调制解调器 调制解调器 因特网服务提供者 ISP 用户家庭 拨号电话线 使用TCP IP的PPP连接 路由选择进程 至因特网 PC机 7 29 平顶山学院软件学院 PPP协议应满足的需求 简单 这是首要的要求封装成帧透明性多种网络层协议多种类型链路差错检测检测连接状态最大传送单元网络层地址协商数据压缩协商 8 29 平顶山学院软件学院 PPP协议不需要的功能 纠错流量控制序号多点线路半双工或单工链路 9 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的组成 PPP协议有三个组成部分将IP数据报封装到串行链路的方法 链路控制协议LCP LinkControlProtocol 用于建立 配置和测试数据链路连接 网络控制协议NCP NetworkControlProtocol 用于支持不同的网络层协议 10 29 平顶山学院软件学院 PPP协议结构 EIA TIA 232 V 24 V 35 ISDN LCP 连接控制协议 NCP 网络控制协议 OSI 2 1 IP IPX AppleTalk 3 11 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的帧格式 PPP有一个2个字节的协议字段 当协议字段为0 x0021时 PPP帧的信息字段就是IP数据报 若为0 xC021 则信息字段是PPP链路控制数据 若为0 x8021 则表示这是网络控制数据 IP数据报 1 2 1 1 字节 1 2 不超过1500字节 PPP帧 先发送 7E FF 03 F A C FCS F 7E 协议 信息部分 首部 尾部 12 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的帧格式 标志字段F 01111110 0 x7E 即帧定界符地址字段A只置为0 xFF 控制字段C通常置为0 x03 注 地址字段与控制字段留做扩展用 实际上并没起作用 控制字段C通常置为0 x03 信息部分是IP数据报 受MTU限制 一般不超过1500字节 PPP是面向字节的 所有的PPP帧的长度都是整数字节 帧校验序列FCS协议字段指明信息部分的内容的类型 13 29 平顶山学院软件学院 透明传输问题 当PPP用在同步传输链路时 协议规定采用硬件来完成零比特填充法 当PPP用在异步传输时 就使用一种特殊的字符 节 填充法 14 29 平顶山学院软件学院 零比特填充法 问题 当帧的两个标志字段之间的比特串中碰巧出现了与标志字段一样的数据时 接收端会误认为找到了一帧的边界 解决方法 PPP采用零比特填充法使一帧中两个F字段之间不会出现6个连续1 即在发送端 当一串比特流数据中有5个连续1时 就立即填入一个0 在接收帧时 先找到F字段以确定帧的边界 接着再对比特流进行扫描 每当发现5个连续1时 就将其后的一个0删除 以还原成原来的比特流 15 29 平顶山学院软件学院 零比特的填充与删除举例 数据中某一段比特组合恰好出现和F字段一样的情况 01001111110001010 会被误认为是F字段 16 29 平顶山学院软件学院 字符填充法 将信息字段中出现的每一个0 x7E字节转变成为2字节序列 0 x7D 0 x5E 若信息字段中出现一个0 x7D的字节 则将其转变成为2字节序列 0 x7D 0 x5D 若信息字段中出现ASCII码的控制字符 即数值小于0 x20的字符 则在该字符前面要加入一个0 x7D字节 同时将该字符的编码加以改变 17 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的工作状态 当用户拨号接入ISP时 路由器的调制解调器对拨号做出确认 并建立一条物理连接 PC机向路由器发送一系列的LCP分组 封装成多个PPP帧 这些分组及其响应选择一些PPP参数 和进行网络层配置 NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址 使PC机成为因特网上的一个主机 通信完毕时 NCP释放网络层连接 收回原来分配出去的IP地址 接着 LCP释放数据链路层连接 最后释放的是物理层的连接 18 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的状态图 链路建立 鉴别失败 协商失败 NCP配置协商 鉴别成功或无需鉴别 通信结束或链路故障 载波停止 检测到载波 双方协商一些选项 鉴别 网络 链路打开 链路终止 链路静止 19 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的工作状态切换 PPP链路的起始和终止状态永远是 静止状态 当检测到调制解调器的载波信号 并建立物理层连接后 PPP就进入链路的 建立状态 这时LCP开始协商一些配置选项 即发送LCP的配置请求帧 configure request 20 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的工作状态切换 链路的另一端可以发送以下几种响应 1 配置确认帧 configure ack 所有选项都接受 2 配置否认帧 configure nac 所有选项都理解但不能接受 3 配置拒绝帧 configure reject 选项有的无法识别或不能接受 需要协商 21 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的工作状态切换 LCP配置选项包括链路上的最大帧长 所使用的鉴别协议 authenticationprotocol 的规约 如果有的话 以及不使用PPP帧中的地址和控制字段 22 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的工作状态切换 协商结束后就进入 鉴别状态 若通信的双方鉴别身份成功 则进入 网络状态 如果在PPP链路上运行的是IP 则使用IP控制协议IPCP IPControlProtocol 来对PPP链路的每一端配置IP模块 如分配IP地址 23 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的工作状态切换 当网络层配置完毕后 链路就进入可进行数据通信的 打开状态 两个PPP端点还可发送回送请求LCP分组 echo request 和回送回答LCP分组 echo reply 以检查链路的状态 24 29 平顶山学院软件学院 PPP协议的工作状态切换 数据传输结束后 链路的一端发出终止请求LCP分组 terminate request 请求终止链路连接 而当收到对方发来的终止确认LCP分组 terminate ack 后 就转到 终止状态 当载波停止后则回到 静止状态 25 29 平顶山学院软件学院 HDLC协议概述 HDLC是一个面向比特的链路控制规程 1974年 IBM公司推出了面向比特的规程SDLC SynchronousDataLinkControl 后来ISO把SDLC修改后称为HDLC High levelDataLinkControl 译为高级数据链路控制 作为国际标准ISO3309 CCITT则将HDLC再修改后称为链路接入规程LAP LinkAccessProcedure 不久 HDLC的新版本又把LAP修改为LAPB B 表示平衡型 Balanced 所以LAPB叫做链路接入规程 平衡型 26 29 平顶山学院软件学院 HDLC的帧结构 标志字段F Flag 为6个连续1加上两边各一个0共8bit 在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置 比特 8 8 8 可变 16 8 信息Info 标志F 标志F 地址A 控制C 帧检验序列FCS 透明传输区间 FCS检验区间 27 29 平顶山学院软件学院 透明传输 HDLC采用零