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数据透明传输技术 转义字符填充法零比特填充法采用特殊的信号与编码法确定数据长度法 1 概念 数据透明传输就是用户不受协议中的任何限制 可随机地传输任意比特编码的信息 用户可以完全不必知道协议中所规定的结束段的比特编码或者其他的控制字符 透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合 都应当能够在链路上传送 当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时 就必须采取适当的措施 使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息 这样才能保证数据链路层的传输是透明的 2 转义字符填充法 SLIP协议串行线路互联网络协议SLIP SerialLineInternetProtocol 是在串行通信线路上支持TCP IP协议的一种点对点 Point to Point 式的链路层通信协议 不但能够发送和接收IPdatagram 还提供了TCP IP的各种网络应用服务 如rlogin telnet ftp rtp等 个人用户可利用SLIP协议拨号上网 行业用户则可通过租用SLIP专线远程传输业务数据 3 转义字符填充法 SLIP协议缺点 SLIP不支持在连接过程中的动态IP地址分配 通信双方必须事先告诉对方IP地址 这给没有固定IP地址的个人用户上Internet网带来了很大的不便 SLIP帧中无协议类型字段 因此他只能支持Ip协议 SLIP帧中无校验字段 因此链路层上无法检测出传输差错 必须由上层实体或具有纠错能力的MODEM来解决差错问题 4 转义字符填充法 SLIP协议帧格式IP数据报以END 0 xc0 的特殊字符结束 同时 为了防止数据报到来之前的线路噪声被当成数据报内容 在数据报的开始处也传一个END字符 如果有线路噪声 那么END字符将结束这份错误的报文 这样当前的报文得以正确地传输 而前一个错误报文交给上层后 会发现其内容毫无意义而被丢弃 如果IP报文中某个字符为END 那么就要连续传输两个字节0 xdb和0 xdc来取代它0 xdb这个特殊字符被称作SLIP的ESC字符 但是它的值与ASCII码的ESC字符 0 x1b 不同 如果IP报文中某个字符为SLIP的ESC字符 那么就要连续传输两个字节0 xdb和0 xdd来取代它 5 转义字符填充法 SLIP协议帧格式 6 转义字符填充法 点对点协议 PPP PPP为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法 最初设计是为两个对等节点之间的IP流量传输提供一种封装协议 在TCP IP协议集中它是一种用来同步调制连接的数据链路层协议 OSI模式中的第二层 替代了原来非标准的第二层协议 即SLIP 除了IP以外PPP还可以携带其它协议 包括DECnet和Novell的Internet网包交换 IPX PPP具有处理错误检测 支持多个协议 允许在连接时刻协商IP地址 允许身份认证等功能 还有其他 PPP提供了3类功能 成帧 链路控制协议LCP 网络控制协议NCP PPP是面向字符类型的协议 7 转义字符填充法 PPP帧 PPP协议的帧格式 8 转义字符填充法 标志 标识帧的开头或结尾 使用二进制序列01111110表示PPP帧 将该字段设置为0 x7E 二进制序列011111110 用于标识PPP帧的开头和结尾 在后续PPP帧中 只使用一个标志字符 地址 标准广播地址 即二进制序列11111111 PPP不分配地址 控制 由二进制序列00000011构成的一个字节 请求使用不排序的帧传输用户数据 这提供了一种无连接链路服务 不要求建立数据链路或链路站 linkstation 在HDLC环境中 地址字段用于给帧提供目标节点的地址 在点到点链路中 无需指定目标节点的地址 因此在PPP中 将地址字段设置为广播地址0 xFF 如果PPP对等体在LCP协商期间就执行地址和控制字段压缩达成一致 将不包含地址字段 协议 该字段长2字节 用于标识数据字段中封装的协议 这个2字节的 协议 字段指出了PPP有效负载使用的协议 如果PPP对等体在LCP协商期间就执行协议字段压缩达成一致 则 协议 字段长1字节 它表示协议ID 取值范围为0 x0000 0 x00FF PPP协议的帧格式 9 转义字符填充法 数据 零或多个字节 包含协议字段中指定协议的数据报 结束标志字段前面的2字节帧校验序列 FCS 用于标记数据字段的结束 数据字段的默认最大长度为1500字节 帧校验序列 FCS 16位的校验和 用于检查PPP帧的比特级错误 如果接收方计算得到的FCS与PPP帧中的FCS不同 PPP帧将被默默地丢弃 如果通过协商达成了一致 PPP实现可使用32位 4个字节 的FCS改进错误检测功能 PPP协议的帧格式 10 转义字符填充法 PPP每一帧都以标志字符0 x7e开始和结束 紧接着是地址字节 值始终是0 xff 然后是值为0 x03的控制字节 接下来是协议字段 CRC字段 或FCS 帧检验序列 是个循环冗余检验码 以检测数据帧中的错误 由于标志字符的值是0 x7e 因此当该字符出目前信息字段中时 PPP需要对他进行转义 在同步链路中 该过程是通过一种称作比特填充的硬件技术来完成的 在异步链路中 特别字符0 x7d用作转义字符 当它出现目前PPP数据帧中时 那么紧接着的字符的第6个比特要取其补码 具体实现过程如下 0 x7e被0 x7d和0 x5e两个字节替代 字节0 x7d被0 x7d 0 x5d2个字节替代一个值低于0 x20的字节 ASCII控制字符 也要转义 例如 字节0 x01被2个字节0 x7d和0 x21替代 这时 第6个比特取补码后变为1 而前面两种情况均把它变为0 PPP协议的帧格式 11 零比特填充法 HDLC协议高级数据链路控制 High LevelDataLinkControl HDLC是一个在同步网上传输数据 面向比特的数据链路层协议 12 HDLC的帧结构 零比特填充法 校验区间 透明传输区间 数据中某一段的比特组合010111110011111100111111100发送端遇到5个1插0后再发送010111110001111101001111101100接收端将5个1后的0删除 恢复原样010111110011111100111111100 13 每个帧前 后均有一标志码01111110 用作帧的起始 终止指示及帧的同步 标志码不允许在帧的内部出现 为保证标志码的唯一性但又兼顾帧内数据的透明性 可以采用 0比特插入法 来解决 该法在发送端监视除标志码以外的所有字段 当发现有连续5个 1 出现时 便在其后添插一个 0 然后继续发后继的比特流 在接收端 同样监视除起始标志码以外的所有字段 当连续发现5个 1 出现后 若其后一个比特 0 则自动删除它 以恢复原来的比特流 若发现连续6个 1 则可能是插入的 0 发生差错变成的 1 也可能是收到了帧的终止标志码 后两种情况 可以进一步通过帧中的帧检验序列来加以区分 零比特填充法 14 采用特殊的信号与编码法 IEEE802 3标准描述了从1MB S 10MB S局域网解决方案 标准每帧以7个字节的前导字段开头 每个字节的内容为10101010 该字段经过曼彻斯特编码会产生10MHZ 持续5 6us的方波 从而使接收方与发送方的时钟同步 随后是帧