数据链路层[001].ppt

网络体系结构 数据链路层 1 2020 3 20 数据链路层 数据链路层的基本概念数据链路层的主要功能帧同步协议举例 2 2020 3 20 数据链路层 数据链路层的基本概念链路 物理链路 就是一条无源的点到点的物理线路段数据链路 逻辑链路 把实现控制数据传输规程的软件 硬件加到链路上 就形成了数据链路 早期的数据通信协议曾叫作通信规程 procedure 因此在数据链路层 规程和协议是同义语 3 2020 3 20 数据链路层 数据链路层的主要功能链路管理帧同步差错控制 检错重发 计时 编号 流量控制透明传输寻址 4 2020 3 20 数据链路层 链路管理主要是发送数据前后的一些控制活动 链路建立在通信以前 通信双方要交换一些信息 确认对方已准备好链路维护通信过程中维持链路拆除链路通信结束后释放链路 5 2020 3 20 数据链路层 帧同步 透明传输 比特填充法采用一特定的比特组合来标志帧的开始与结束 非法编码法物理层采用特定的比特编码方法 字符填充法采用一特定字符定界一帧的开始和结束 字节计数法特定字符表示一帧的开始 随后用一字段说明长度 6 2020 3 20 帧定界的方法举例 SOH 装在帧中的数据部分 帧 帧开始符 帧结束符 发送在前 EOT 7 2020 3 20 如何实现透明传输 SOH EOT 出现了 EOT 被接收端当作无效帧而丢弃 被接收端误认为是一个帧 数据部分 EOT 完整的帧 发送在前 8 2020 3 20 解决透明传输问题 发送端的数据链路层在数据中出现控制字符 SOH 或 EOT 的前面插入一个转义字符 ESC 接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符 如果转义字符也出现数据当中 那么应在转义字符前面插入一个转义字符 当接收端收到连续的两个转义字符时 就删除其中前面的一个 9 2020 3 20 SOH SOH EOT SOH ESC ESC EOT ESC SOH ESC ESC ESC SOH 原始数据 EOT EOT 经过字节填充后发送的数据 字节填充 字节填充 字节填充 字节填充 发送在前 帧开始符 帧结束符 用填充法解决透明传输问题 SOH 10 2020 3 20 具有简单流量控制的数据链路层协议 流量控制 11 2020 3 20 XON XOFF方案 单纯的流量控制技术XON DC1 请继续发送XOFF DC3 请停止发送只能用在简单的近距离的异步传输中 12 2020 3 20 停等协议 StopandWait简单的差错控制与流量控制协议 特点 一次发送一帧后 等待响应帧由接收方控制发送方的数据流量确认帧ACKNAK超时定时器 一般将重传时间选为略大于 从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间 重复帧 序号的引入 13 2020 3 20 在发送结点 从主机取一个帧 将该帧送到发送缓存将缓存中的帧发送出去 等待 收到由接收结点发过来的确认信息后 从主机取下一个新的帧 转到2 在接收结点 等待 若收到由发送结点发过来的帧 将其放入接收缓存区将接收将缓存中的帧上交主机 向发送结点发一确认信息 转到1 停等协议 14 2020 3 20 停等协议 15 2020 3 20 停止等待协议的算法 在发送点 从主机取一个帧 放入缓存V S 0 N S V S 将缓存中的数据发出去设超时定时器等待若收到ACK 从主机取下一帧 V S 1 V S 转3 若收到NAK 转4 若超时计时器时间到 转4 在接收点 V R 0等待当收到一个帧 用CRC方法校验 如果正确 继续 如果错误 转8 若N S V R 则继续 否则转7 将数据部分送交主机V R 1 V R 发送ACK转2 发送NAK转2 16 2020 3 20 连续ARQ协议 连续ARQ协议的工作原理 结点B收到出错的帧时有两种选择 发NAK 不做响应接收端只按序接收数据帧结点A每发送完一个数据帧时都要设置超时计时器 17 2020 3 20 连续ARQ协议 滑动窗口的概念在连续ARQ协议中 应当将已发送出去但未被确认的数据帧的数目加以限制 这就是滑动窗口所要研究的内容 发送窗口的大小WT代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧 18 2020 3 20 连续ARQ协议 在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口WR内才允许将该数据帧收下 连续ARQ协议的WR 1 19 2020 3 20 选择重发ARQ协议 为进一步提高信道的利用率 可设法只重传出现差错或者是超时的数据帧 就必须加大接收窗口 设发送序号用n比特表示的发送窗口的大小为WT 接收窗口的大小为WR 且有如下条件 接收窗口的最大值WR 2n 2 20 2020 3 20 PPP 点对点协议PPP Point to PointProtocol 是使用得最多的数据链路层协议 用户使用拨号电话线接入因特网时 一般都是使用PPP协议 21 2020 3 20 PPP 22 2020 3 20 PPP功能 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 23 2020 3 20 PPP 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 PPP协议有三个组成部分一个将IP数据报封装到串行链路的方法 链路控制协议LCP LinkControlProtocol 网络控制协议NCP NetworkControlProtocol 24 2020 3 20 PPP帧格式 25 2020 3 20 PPP帧格式 标志字段F 0 x7E 符号 0 x 表示后面的字符是用十六进制表示 十六进制的7E的二进制表示是01111110 地址字段A只置为0 xFF 地址字段实际上并不起作用 控制字段C通常置为0 x03 PPP是面向字节的 所有的PPP帧的长度都是整数字节 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 26 2020 3 20 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比特填充 当PPP用在异步传输时 就使用一种特殊的字符填充法 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 27 2020 3 20 零比特填充 PPP协议用在SONET SDH链路时 是使用同步传输 一连串的比特连续传送 这时PPP协议采用零比特填充方法来实现透明传输 在发送端 只要发现有5个连续1 则立即填入一个0 接收端对帧中的比特流进行扫描 每当发现5个连续1时 就把这5个连续1后的一个0删除 28 2020 3 20 01001111101000101