数据链路协议PPT课件.pptVIP

3 5滑动窗口协议 对于连续ARQ协议 采用了发送端不等待确认帧返回就可以连续发送帧 存在问题 1 当未被确认的数据帧数目太多时 只要有一帧出错 就有很多数据帧需要重传 增大了开销2 为了对发送出去的大量未被确认的数据帧进行编号 每个数据帧的发送需要也要占用较多的比特数 又增大了开销滑动窗口协议 对发送端已发送出去但未被确认的帧的数目加以限制 在发送端和接收端分别设置发送窗口和接收窗口 1 3 5 1发送窗口 发送端 目的 对发送端进行流量控制发送窗口大小Ws 在还没有收到应答帧的情况下 发送端最多可以连续发送数据帧的个数发送序号 一般采用n位bit进行编号 若n 3 则编号为 0 7 2 发送端只能连续发送窗口内的数据帧每收到一个确认帧后 发送窗口的前后沿顺时针旋转一个号 并可以发送一个新的数据帧若未应答帧的数目等于发送窗口大小时 便停止发送新的数据帧 3 3 5 2接收窗口 接收端 目的 用来控制可以接收哪些数据帧而不可以接收哪些帧接收窗口Wr 只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内 才允许将该数据帧收下 否则 丢弃若Wr 1 意味着只能按顺序接收数据帧若Wr较大 有可能会出现数据帧的失序 4 应答帧丢失情况 5 应答帧被 篡改 情况 ACK NAK 6 应答帧被 篡改 情况 NAK ACK 7 3 5 3重叠问题 在接收前后 接收窗口范围内的有效序号出现重叠 8 避免重叠问题 为了避免重叠问题 接收窗口大小Wr 2n 2 9 发送窗口的最大尺寸值 发送窗口大小Wr 2n 1 10 3 5 4累积确认方法 接收端在连续接收若干个正确的数据帧以后 对最后一个数据帧发回确认帧 11 3 5 5捎带确认 实现全双工的通信方式有几种策略1 物理上两条线路2 物理上一条线路 数据帧和确认帧混合 通过一定的域识别 捎带确认捎带确认 当一个数据帧到达时 接收方不是立即发送一个单独的确认帧 而是抑制自己等待网络层传递给它下一个分组 确认的信息被附在往外发送的数据帧上 也就是将确认暂时延迟以便可以和下一个往外发送的数据帧一起发送出去 捎带确认提高了信道的利用率 12 3 5 6窗口控制协议信道的利用率 两类情形 13 窗口控制协议的信道利用率 设 单程传输时延Td 数据帧发送时间Tf 数据传输率C 数据帧长度L 窗口尺寸Ws1 在正常传输情况下 忽略应答帧长度和处理时间当Ws Tf 2Td Tf时 Cr约为100 当Ws Tf 2Td Tf时 Cr Ws Tf Tf 2Td Ws 1 2TdC L 得到 Ws越大 信道的利用率越高 14 依据信道利用率进行窗口大小的选择 优化原则 发送端收到窗口中第一个已发数据帧的确认时 正好发完窗口中的最后一个数据帧由 Cr Ws Tf Tf 2Td 若令Cr 100 Ws 1 2TdC L得到 Ws大于上述选择 虽然Cr 100 但浪费缓冲区Ws小于上述选择 则Cr 100 发送端需要等待应答而使发送停顿 15 停止等待ARQ协议 连续ARQ协议的窗口大小 停止等待ARQ协议 发送窗口Ws 1 接收窗口Wr 1连续ARQ协议1 回退N帧ARQ协议 发送窗口Ws 1 接收窗口Wr 12 选择重发连续ARQ协议发送窗口Ws 1 接收窗口Wr 1 且Wr Ws 16 例题1 用户A与用户B通过卫星链路通信时 传播延迟为270ms 假设数据速率是64Kb s 帧长4000bit 若采用停等流控协议通信 则最大链路利用率为 1 若采用后退N帧ARQ协议通信 发送窗口为8 则最大链路利用率可以达到 2 1 A 0 104B 0 116C 0 188D 0 231 2 A 0 416B 0 464C 0 752D 0 832 17 解法1 1 若采用停等流控协议通信 L b L b R L L bR 在一个T时间内 两倍的端到端的延时时间之和 满负荷的数据传输应该为64K Tbit 而实际的有效数据为4000bit 所以链路的最大利用率为 4000 4000 64000 0 54 0 104 2 对于后退N帧的ARQ 其发送窗口为8 而8 4000 64000 数据帧发送的时延 2 0 270 2倍的传播时延 即可以发送8 4000 所以最大利用率为 0 104 8 0 832 18 解法2 1 停等协议的效率公式为E 1 2a 1 a为传播延迟 发送每帧时间公式 a d v L r rd v L其中rd v表示线路上能容纳的最大比特数d v表示传播延时270ms r表示数据速率 64Kb s l为帧长 a 270 64 4000 4 32E 1 2 4 32 1 0 1042 后退N帧ARQ使用的滑动窗口协议的最大效率公式为E W 2a 1 W为发送窗口E 0 832 19 3 6数据链路层协议 广域网 按所传输信息的基本单位分 面向字符 BSC ARPA DLC PPP DDCMP 面向比特 HDLC SDLC ADCCP LAPB 发展IBM 最早数据链路层协议SDLC synchronousdatalinkcontrol同步数据链路控制 协议美国国家标准协会ANSI对其作了修改成为高级数据通信控制规程ADCCPISO将其修改成高级数据链路控制HDLCCCITT在HDLC基础上修改 作为链路访问规程LAP 后来又修改为LAPB作为X 25网的第二层协议IEEE将SDLC修改成LAN的LLC子层标准称为IEEE802 2所有面向位的协议基本原理相同 相互之间只是实现方法不同 20 高级数据链路控制HDLC 协议的目的是提供一种通信准则 满足计算机 终端之间数据通信以及计算机通信子网节点间的数据通信 适用范围 计算机 计算机 计算机 终端 终端 终端三种类型的通信站 主站 主要功能是发送命令 包括数据 接收响应 负责整个链路的控制 如系统的初始 流控 差错恢复等 次站 主要功能是接收命令 发送响应 配合主站完成链路的控制复合站 同时具有主 次站功能 既发送又接收命令和响应 并负责整个链路的控制 21 3 6 1HDLC的链路构型 非平衡配置 主从配置 主站控制整个链路工作 主站发出的帧叫命令 从站发出的帧叫响应 适合把智能和半智能的终端连接到计算机 22 HDLC的链路构型 平衡配置复合站具有主站和从站的功能 地位平等 适合于计算机和计算机之间的连接不支持多点平衡配置 23 3 6 2HDLC的基本操作模式 正常响应模式NRM适合于非平衡构型 只有当从站得到主站的许可 主站向从站发出探询 后 从站才能发起一次一帧或多帧数据的传输响应异步响应模式ARM适用于点 点式非平衡构型 从站不必等待主站的许可 就可发起一次传输 但主站和从站的地位不变异步平衡模式ABM适合于复合站的平衡构型 双方具有同等能力 任何一个复合站可随时传输帧 24 3 6 3HDLC的帧的类型 信息帧 I帧 用来传输用户数据监控帧 S帧 用来传输控制信息 如流量和差错控制信息 无序号帧 U帧 用来传输网络管理信息 25 HDLC的帧结构 帧标志 flag 定界符为01111110 7EH 零比特填充法 地址域 address 1 使用不平衡方式传送数据时 采用NRM和ARM 地址字段总是写入从站的地址 2 使用平衡方式时 采用ABM 地址字段总是写入应答站的地址 3 有效地址为254个 通常为8位 可扩展到16位 全1的8位地址表示广播 所有次站接收 全0的8位地址是无效地址数据域 任意比特串或字符串 有上限 I帧和U帧 26 HDLC的帧结构 校验和 checksum 循环冗余校验CRC 生成多项式 为透明传输插入的 0 不在校验范围内 27 HDLC帧的控制域 控制域 标识帧的类型和功能 使对方站执行特定的操作 是HDLC的关键字段 许多重要功能由此字段实现 28 HDLC帧的控制域 信息帧 N s 发送序号表示当前发送的信息帧的序号 使用滑动窗口技术 3位序号N r 接收序号 确认序号 约定 表示本站期望收到的帧的发送序号 而不是最后一个已收到的帧序号它具有捎带确认功能 29 30 HDLC帧的控制域 监控帧 48bit 31 HDLC帧的控制域 P F poll final 位 1 使用NRM模式 P F 询问 终止命令帧使用P 响应帧使用F P和F为1时才有意义询问功能 命令帧置P位 表示要求对方发送响应 P 1终止功能 响应帧置F位 表示要发送的数据已经发送完毕主站通过带P 1的I帧或S帧要求从站作出传输数据响应 然后 从站可以连续传输响应帧 最后