第三次课-数据链路层协议PPT课件.ppt

控制网络与现场总线 陈青林 1 各层功能总结 2 主要内容 物理层功能物理层的特性数据链路层功能数据链路协议停止等待协议滑动窗口协议高级数据链路控制规程HDLC 3 第三章局域网技术与协议 物理层数据电路端接设备DCE DataCircuit terminatingEquipment 数据终端设备DTE DataTerminalEquipment 4 数据电路端接设备 两个物理实体之间用OSI的传输媒体连接的通信路径 以及在该路径上传输比特所需要的设备称为数据电路端接设备 机械特性 详细说明连接器尺寸 插头数目 排列方式 插头与插座的尺寸 连接器的位置 电缆的长度及其所含导线的数目等 5 物理层 电气特性 说明数据交换信号及有关电路的特性 一般包括最大数据传输率 表示信号状态 逻辑电平 通断 传号 空号 的电压或电流电平的识别 以及接收器和发送器电路特性的说明 并给出与互连电缆相关的规则等 功能特性 指接口的信号来源 作用及与其它信号的关系 规程特性 说明了交换电路进行数据交换的一组操作序列 由这些规程可完成位传输的功能 6 其任务需要考虑以下一系列问题 线路配置两个或两个以上的设备如何能实际地连接起来 传输线路是被共享还是由两个设备专用 线路可用与否 数据通信模式在两个设备间的传输流向是单向还是双向 或者会不会变向 拓扑结构网络设备是如何安置的 它们相互直接传输数据还是通过一个中继设备 信号在信息传输中何种信号是有用的 编码在可用的信号系统中0 1比特分别如何表示 数据如何通过信号表示 接口为实现和便利通信过程 在两个紧密相连的设备间需要共享何种数据 共享这类数据的最有效方法是什么 媒介数据传输的物理环境是什么 7 2 7传输媒介 一 有线媒介1 双绞线电缆5类2 同轴电缆RG 8用于粗缆以太网 RG 9用于粗缆以太网 RG 11用于粗缆以太网 RG 58用于细缆以太网 RG 75用于电视 8 3 光纤多模传播单模传播 9 二 无线媒介 10 传输媒介性能比较 11 3 1数据链路控制和协议 数据链路控制的考虑 谁能发送 俺也要发数据 我有数据要发 解决共用介质中 谁能发送的问题 控制传输中的流量检测差错和重传 老哥 您悠着点 我吃不了 收了一堆数据 不知道对不对 12 数据链路层协议 该层协议的主要功能是 在相邻两个结点之间建立 维持和释放一条或多条数据链路 将数据按一定的格式 帧格式 组织起来进行传输 保证数据传输无差错 按顺序到达目的地 目前 数据链路层协议主要有两类 面向字符型协议面向位协议 13 数据链路层的具体责任是 点到点传递数据链路层负责点到点的传递 寻址在本层加入的报文头和尾部信息包含了最近节点和下一个节点的物理地址 访问控制当两个以上的设备连接到同一条链路上时 数据链路协议必须能决定在任意时刻由哪个设备来获取对链路的控制权 流控为防止接收方过载 数据链路协议约束了一次可以发送的数据量 它同时加上了序号标识 使得接收节点可以控制数据帧的顺序 错误处理数据链路协议通常通过重发机制来实现错误恢复 同步数据帧头部含有特殊的比特位来提示接收方有数据帧到达 同时 这些控制比特还具有一种特定的模式 使接收方在知道了每个比特持续时间后 可以与发送方实现时序同步 尾部包含有错误控制比特位和指示一帧结束的帧终止比特 帧终止比特意味着接着的信号是新的一帧或是空信道 14 一 停止等待协议 理想的停止等待协议 发数据 收数据 15 一 停止等待协议 实用的停止等待协议 我要发数据 可以吗 我已准备好 可以 发一包数据 收到了 传输结束 16 几种情况 数据幀出错数据幀丢失应答幀丢失停止等待的时间重复幀 17 二 连续ARQ协议 流量控制的必要性任何接收设备都有处理输入数据的速率限制 并且存储器容量也是有限的 流量控制的目的告诉发送方在等待接收方的应答信号之前最多可以传送多少数据 流量控制常用的方法停等协议滑动窗口协议 连续ARQ协议 18 流量控制 滑动窗口协议 滑动窗口协议 发送方在收到应答消息前可以发送若干帧 接收方只对其中一些帧进行应答 使用一个ACK帧来对多个数据帧的接收进行确认 窗口 指一个发送方和接收方都要创建的额外缓冲区 对收到应答之前可以传输的数据帧的数目进行了限制 可以不等待窗口被填满而在任何一点对数据帧进行应答 只要窗口未满就可以继续传输 19 流量控制 滑动窗口协议 窗口的表示 以模n方式标号 窗口的大小是n 1 窗口的应用 接收方发出一个应答帧 ACK 它就在其中包含了预期接收的下一帧编号 例如 对以帧4结尾的一串数据帧进行应答 接收方就发送一个包含有编号5的应答帧 当发送方收到含有编号5的应答帧 ACK 时 它就知道了直到编号4为止的所有数据帧均己经被正确地接收了 20 发送窗口 21 接收窗口 22 例 图表示了一个采用七帧窗口以及滑动窗口协议进行传输的例子 在该例中 所有帧都无差错到达 如果在接收的帧发现错误 或者在传输中丢失了一帧或多帧 那么传输过程将变得更为复杂 23 三 面向比特链路控制规程HDLC 高级数据链路控制协议 HDLC协议支持点到点和多点配置下的半双工和全双工模式 24 帧格式 信息帧 I 帧 监管帧 S 帧 无序号帧 U 帧 25 面向比特链路控制规程HDLC 标志域01111110八比特序列 指示一帧的开始和结束 地址域包含了帧的来源或终点的从站点地址 如果主站点产生了一个帧 它包含一个去向地址 如果从站点产生一帧则包含一个来源地址 26 控制域 进行流量管理 错误控制或网络监管 以一字节为例 27 信息域在I 帧中 信息域包含了用户数据 在U 帧中则包含了网络管理信息 长度可以因网络而不同 但在具体网络中是固定的 一个S 帧没有信息域 帧校验序列 FCS 域帧校验序列 FCS 是HDLC协议的错误检测域 它含有一个两字节或四字节的循环冗余校验码 CRC码 28 面向比特链路控制规程HDLC 几个问题 数据透明性 接收方发现一个标志后 就等待帧结束的下一个标志 有可能在控制信息和数据中存在一个比特序列 可能含有比特模式01111110 这时接收方会发现这个标志并认为是帧未尾 这会产生灾难性后果 HDLC协议采用了一种称为比特填充的过程 每次发送方要发送一个含有五个以上连续的1的比特序列时 它总是在第五个1后面插入 填充 一个冗余的0 01111110 011111010 011111010 01111110 加0 删0 发送方 标志除外 接收方 29 流量控制问题 双方都有数据要发送时双方使用信息帧 N S 表示发送帧的序号 N R 表示希望接收的下一帧序号 一方有数据要发送 另一方无数据发送时一方使用信息帧 N S 表示发送帧的序号 另一方使用监管帧 N R 表示希望接收的下一帧序号 30 S 帧的使用问题 S 帧的使用用来进行应答 流量控制 以及错误控制 四种S 帧接收就绪 RR 应答 查询 对查询的否定响应 对选择的肯定响应 接收未就绪 RNR 应答 选择 对选择的否定响应 拒绝 REJ N R 含有损坏帧的序号来指明该帧以及所有后续帧必须重发 选择拒绝 SREJ 指明一个具体帧 在N R 中有该帧序号 接收时已损坏 必须重发 31 U 帧的使用问题 U 帧的使用 用于会话管理和控制信息 32 采用HDLC协议进行查询的例子 大型设备 设备A 设备B 设备C 33 采用HDLC协议进行选择的例子 大型设备 设备A 设备B 设备C 34 采用HDLC协议进行对等通信的例子 设备A 设备B 35 采用HDLC协议进行对等通信的例子 设备A 设备B 续上页 36 第三章局域网技术与协议 3 1差错控制技术 37 38 39 40 41 42 1 奇偶校验 43 1