第4章数据链路层.ppt课件

1、第4章 数据链路层2019年8月计算机系网络教研室田华学习目的n 了解了解n1数据链路层概述数据链路层概述n帧的定界方法帧的定界方法n2 HDLCnHDLC的中英文称号的中英文称号n链路非平衡、平衡任务链路非平衡、平衡任务控制方式控制方式n主站、从站、复合站的主站、从站、复合站的概念概念nHDLC帧的组成部分帧的组成部分,各各组成部分的功能和运用组成部分的功能和运用n3 PPPnPPP的中英文称号的中英文称号nPPP的功能和运用的功能和运用nPPP的帧格式和任务过的帧格式和任务过程程n4 网桥的概念网桥的概念n了解了解n1 数据链路层概述数据链路层概述n数据链路层功能数据链路层功能n数据链路的

2、概念数据链路的概念n帧的概念帧的概念n2 过失控制实现过失控制实现n停顿等待协议停顿等待协议n延续延续ARQ协议任务原协议任务原理理n3 流量控制流量控制 n窗口技术任务原理窗口技术任务原理nHDLCnHDLC通讯过程通讯过程 数据链路层概述n物理层n链路n任何相邻节点间 点到点的物理线路n节点间没有其他任何节点存在因此数据一定是顺序发送和接纳的n数据链路n物理线路+通讯控制规程过失/流量等链路链路过失控制过失控制等处置电路等处置电路过失控制过失控制等处置电路等处置电路数据链路数据链路帧与报文n报文n用户传输的数据。n帧n发送端和接纳端之间经过链路传送的一个完好的信息组的信息单位。帧帧起始标志

3、 接纳站标识控制段帧校验序列数据数据帧帧数据链路层的目的n在网络实体间提供功能和手段：n建立n维持n释放n传输数据链路效力数据单元n在物理衔接上建立数据链路衔接数据链路衔接数据链路衔接链路层为网络层提供的效力n数据链路衔接n无应对、无衔接效力n有应对、无衔接效力n正向应对n双向应对n负向应对n面向衔接效力n有链路建立、数据帧传送、撤除链路的阶段n也就是双方在通讯前后要进展协商，都预备好的情况下才进展通讯。n和网络层交换数据n接纳本地网络层递交的数据n将接纳的数据提交给网络层n提供数据链路端点标识符，即地址n在将报文分帧的情况下保证帧的顺序n过失检测、纠正、报告n流量控制n发送/接纳端数据速率一

4、样n效力质量参数商定链路层的功能n链路管理n发送/接纳能否预备好n定界与同步n帧何处起始、何处中止n字符计数n首尾分界字符n首尾分界标志序列n物理编码违例n流量控制n发送和接纳之间协调。n*不是保证物理层的通讯线路速率一样，而是发送/接纳端链路层处置才干协调。n过失控制n过失控制编码n透明传输n能正确区分控制信息和数据n寻址n多点衔接时如何确定发送/接纳端数据链路控制规程种类n面向字符n数据和控制信息都被编码成字符例如ASCII，运用特定的字符表示控制信息来和数据区分。n面向比特面向字符的链路控制规程4.2停等协议重传丢失DATA0ACKDATA1ACKABDATA0NAKDATA0ABDAT

5、A0DATA0AB超时ACKACKDATA0DATA0ABACKACK出错丢弃(1)正常情况(2)帧校验错误(3)数据帧丢失(4)确认帧丢失时间丢失重传超时重传4.2停等协议算法发送方 vs=0data=get_host() data_s= vs+data+CRCSend(data_s)Call time_out()data_r=receive()(data_r=null) and (time_out()=0)(data_r=ACK)发送序号初始化获得上层数据data数据帧编码发送数据帧启动超时计数器接纳数据帧判别数据帧否为空并且超时计数能否还未溢出vs=vs+1yesnoyesyesno(d

6、ata_r= NAK)判别能否收到确认信息判别对方能否要求重发time_out=1yes判别能否曾经超时no4.2停等协议算法接纳方 vr=0data_r=receive()(data_r=null)yesCRC(data_r)send(ACK)send(NAK)data_r=nullns!=vrdata_r=null(data_r!=null)send_host(data_r),vr=vr+1yesyesyesnonono4.2停等协议特点n优点：简单n在数据帧当中只需设置一个序号，表示当前帧的序号n在发送/接纳端只需求1个计数器n发送缓冲区中只需求保管1帧数据n缺陷：等待时间长n只需收到确

7、认信息后才干发送下一帧4.3延续ARQ协议0123456723456701DDDDD出错丢弃ACK1ACK0ACK2ACK3计时器超时重传发送方接收方2345674.3延续ARQ算法 vs_n=0,vs_buff=8,vs_c=5buff_s()=0,vs_ack=0发送序号初始化发送序号初始化,发送缓冲区大小初始化，发送窗口初始化发送缓冲区大小初始化，发送窗口初始化发送缓冲区初始化，发送缓冲区初始化，应对序号初始化。应对序号初始化。buff_s(vs_n)=get_host()从上层获取数据，从上层获取数据，写入发送缓冲区当前位置写入发送缓冲区当前位置data_s=vs+buff_s(vs_

8、n)+CRC组装发送帧编码组装发送帧编码send(data_s)vs_n=(vs_n+1) mod 8(vs_nvs_c) and (vs_ack(vs_n-1)判别能否发送缓冲区已满，判别能否发送缓冲区已满，而还未收到应对帧而还未收到应对帧发送帧，并将发送帧，并将发送序号加发送序号加1vs_n = vs_ackCall time_out()time_out=1data_r=receive()vs_ack=data_r(ACKm)data_r=receive()vs_ack=data_r(ACKm)yesnonoyes发送方接纳帧，接纳帧，获得接纳获得接纳方希望接方希望接纳的帧编纳的帧编号号4

9、.3延续ARQ算法 vr=0data_r=receive()(data_r=null)yesCRC(data_r)send(ACK，vr+1)send(NAK)data_r=nullns!=vrdata_r=null(data_r!=null)send_host(data_r)vr=(vr+1) mod 8yesyesyesnonono延续ARQ的特点n优点：n不需求等待每一帧确实认信息n缺陷：n需求在发送方保管多帧信息，所需缓存大。n重传的方式n回退N步重传n出错帧后一切帧也需求重传。n网络开销大。n选择重传n只重传出错帧。n需求接纳端保管多帧，等待出错帧重传后组装。4.4流量控制n窗口机制

10、n延续ARQnARQnWt =1nWr =1n回退n步ARQn1 Wt =2n-1nWr =1n选择重传ARQn1 Wt =2n-1n1 Wr Wr 数据链路控制规程举例n局域网内常用的链路层规程nIEEE802n广域网上的数据链路层协议nHDLC nPPP拨号衔接网络nPPPOEADSL网络层网络层PPPRS-232CRS-232C网通讯规范RS-232C网通讯规范PPPRS-232C拨号上网modemmodem路由器路由器以太网物理层IEEE802/以太网物理层IEEE802/RS-232C/V.35/HDLC/PPP/网络层网络层网络层路由器路由器以太网物理层IEEE802/以太网物理层

11、IEEE802/RS-232C/V.35等HDLC/PPP/网络层DCE局域网连入广域网DCE数据链路规程 链路种类n非平衡型n主站发送命令控制整个链路通讯，从站只能接授命令，对其呼应。n异步平衡相应方式n各站都可以发起命令n平衡型n链路两端的节点都可以发出命令n正常呼应方式n主站发起命令，从站呼应n异步呼应方式n从站也可以发起传送数据的命令4.5 HDLCn标志：帧定界标志n地址：次站/应对站地址n帧校验：CRC校验标志F地址A控制C信息Info标志F帧校验序列FCS校验区间透明传输区间比特 888可变168HDLC控制字段标志F地址A控制C信息Info标志F帧校验序列FCS比特 888可变

12、1681 2 3 4 5 6 7 8 0 N（S） P/F N（R） 1 0 S P/F N（R） 1 2 M P/F M 比特序号信息帧I监督帧S无编号帧U比特比特序号序号12345678信息信息帧帧0N(S)P/FN(R)监控监控帧帧10SP/FN(R)无编无编号帧号帧11MP/FM监控帧 Sn用于信息帧的过失控制、流量控制FLAGAddressControl FCS FLAG8位8位8位16位 8位32位0000001100000001N(R) P/F SS8 7 6 5 4 32 1010111111001111110控制编码监控帧标志探询呼应位监控帧 S-SSn由SS两位编码定义了三

13、个监控帧nSS帧称号n00 RR接纳预备好n01 RNR接纳未预备好n10 REJ 回绝帧RR-接纳预备好n初始好n不忙n以前正确n对方能否也好？RNR-接纳未预备好n用于流量控制n忙REJ-回绝帧n用于过失控制n编号不正确时，要求重发n用于忙形状解除无编号帧 Un用于链路的建立、撤除及多种控制功能FLAGAddressControl FCS FLAG8位8位8位16位 8位32位0000001100000001MMM P/F MM8 7 6 5 4 32 1010111111001111110帧编码MM-帧编码n8 7 654 3nMMMP/FMM帧称号n0 0 1P=1 1 1 SABM置

14、异步平衡方式n0 1 1P=1 1 1 SABME置扩展异步平衡方式(模128)n0 1 1F=10 0UA无编号确认n0 0 0F=11 1DM已断开方式n0 1 0P=1 0 0DISC断开衔接n1 0 0F=10 1FRMR帧回绝SABM/SABME置异步平衡方式(扩展)nSABM使对方建立异步平衡的通讯方式,根据接受并确认的此命令,把发送V(S)和接纳V(R)形状变量置成0。nSABME使对方建立扩展异步平衡的通讯方式,根据接受并确认的此命令,把发送V(S)和接纳V(R)形状变量置成0。UA无编号确认应对n用来确认置方式、初始化、复位、断开命令的接纳和执行。DM断开方式应对n对置方式命

15、令SABM/SABME是一种恳求。假设反复运用置方式命令，那么DM应对表示此时置方式命令无作用。DISC断开命令n用在逻辑上终了以前所建立的操作方式。FRMR帧拒收应对n用来标明所收到的命令帧或应对帧存在错误，而且在一定程度上重发同一帧也不能得到恢复。n例如：n所接遭到的控制字段非法或不能实现n所接受帧附有信息字段的信息超越了已确定的最大长度。n所接受的NR不是指已被发送和确认的I帧，就是指并未被发送的I帧和不适等待发送的一个顺序好的I帧。LAPB链路操作规程n链路的建立n数据传送阶段n链路撤除阶段LAPB链路操作规程A方B方S=0 R=0 P=1F B 0100 FCS FF A 0000

16、FCS FS=0 R=0S=1 R=0F B 0010 FCS FF B 1020 FCS FS=2 R=1 F A 0110 FCS FS=1 R=0 P=1F ARR2,FFCS FS=3 R=2 F BRR2,FFCS FS=2 R=2F B SABM,PFCS FF BUA,FFCS FF B RR3 FCS FS=2 R=3LAPB链路操作规程A方B方F B DISC,P FCS FF BUA,FFCS FS=3 R=2 S=2 R=3 P=1F B 2030 FCS FF A 3120 FCS FF ARNR4,FFCS FS=3 R=4F A 4030 FCS FS=4 R=4

17、4.6 Internet链路层协议-PPPnPPPPoint-to-Point Protocol点到点协议是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。n提供全双工操作，并按照顺序传送数据包。n设计PPP的目的主要是用来经过拨号或专线方式建立点对点衔接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单衔接的一种共通的处理方案。PPPnPPP由3部分协议构成。包括：n链路控制协议LCPLink Control ProtocolnLCP担任创建，维护或终止一次物理衔接。n网络控制协议NCPNetwork Control ProtocolnNCP是一族协议，担任处理物理衔接上运转什么网络协议，以及处理上层网络协议发生的问题。n认证协议n口令验证协议PAPPassword Authentication Protocoln发送用户名和口令明文传输n挑战握手验证协议CHAPChallenge-Handshake Authentication Protocol。n发送用户名和口令摘要，经过比对口令摘用进展用户认证PPP帧格式n标志字段：7E01111110n地址字段：FF11111111n控制字段：0300000011n协议字段n两个字节n协议字段值：n0021，PPP帧的信息是IP数据报。nC021，信息字段是PPP链