ch3数据链路控制11-ARQppt课件

1、数据链路控制for WAN1.根本概念数据电路是一条通讯双方的物理电路段，中间不含任何交换节点;是在线路或信道上加信号变换设备之后所构成的二进制比特流通路,由传输信道加DCE组成。物理电路 物理链路 链路数据链路具备逻辑上的控制关系,=数据电路+规程一条物理链路可以构成多条数据链路(复用时)2物理链路的根本构造点到点链路:主站发信息或命令;从站发确认或呼应;复合站兼有主从站功能多点链路:一站为控制站,其他各站为受控站 数据网Modem分组交换机 DTEDCEDTEModem物理链路数据链路3数据链路控制的功能屏蔽物理层不同的通讯环境和条件，向高层提供可靠几乎无过失、透明的逻辑信道。主要功能成帧

2、控制用帧格式来分割和调理物理层比特流的传送，以便于数据的传送处置缓冲预备和过失控制。帧同步编址 点到点如X.25中标识DTE、DCE 90页；多点链接须保证每一帧都能送到正确的地址。4流量控制是一种使目的端实体可以调理源端实体发出PDU流量的协议机制。限制数据发送的数量或速率。经过采用应对机制来调理通讯双方在处置才干上的差别。通常是运用窗口技术来控制数据的传输节拍，以调理通讯双方的缓冲区的运用。过失控制用途:处置PDU丧失或损坏情况经过过失检测(经过检错编码发现传输中出现的过失)和PDU重传(检错重发),重发分为应对重发(被动纠错)和超时重发(自动纠错)过失恢复：假设采用纠错编码那么自动矫正,

3、开销大5过失控制和流量控制通常在一个单一的机制中一同实现,也可以在多种协议级别上实现数据和控制信息的识别在同一帧中，在同一信道中传送。帧格式透明传输不论所传数据是什么样的比特组合,即使与某一控制信息完全一样也可以,都能在物理链路上传送.且保证收方不会误判.链路管理数据链路的建立、维持和释放过程.6链路控制机制三种常用的流量及过失控制技术停等协议Go-back-N(延续ARQ) 选择重传ARQ Selective Repeat后两种是滑动窗口技术的两个特例7最理想的数据传输假定1:链路是理想的传输信道(不会出错和丧失)假定2:不论发方以多快的速率发送数据,收方总来得及收下,并及时上交主机(接纳缓

4、冲区容量无限大永不会溢出或收发速率准确相等)那么:此数据传输不需求2层协议!停等协议(stop and wait)8具有最简单流量控制的L2协议假定1:链路是理想的传输信道(不会出错和丧失)假定2:不成立那么:为使收方的接纳缓冲区不会溢出,在最简单情况下,发方每发一数据帧停等收方发来ACK帧,之后再发下一数据帧.使收发双方可以同步(广义).*由收方控制发方的数据流量是计算机网络中流量控制的一个根本方法.9具有最简单流量控制的L2协议算法发方算法从主机取一个数据帧送入L2的发送缓存将缓存中的数据帧发出去等待直至收到接纳结点发过来的信息从主机取一个新的数据帧转2.收方算法等待直至收到发来的数据帧放

5、入L2的接纳缓存向发方发信息转1.10ABtFtFData frameACK frametltAtAtproctP停等协议通讯过程11tprop = l / v传播时延(propagation time)lA和B的间隔v传播速度(propagation speed) 2 or 3105 km/stF 传送一帧的时间= F / C = (H+D)/C tA传送一确认帧的时间(transmission time)Fframe length = H + D 控制信息和数据信息C数据发送速度(data transmission speed)tproc每个站对一个到来的时间做出反映的处置时间 12信道利

6、用率U = tD /TT= (tF + tA + 2tprop + 2tproc) tF + 2tprop T是发送一个帧和收到一个确认并预备好发送下一帧的时间吞吐量(每秒帧数)=1/T归一化吞吐量S=(1/(tF + 2tprop)/(1/ tF) = tF / (tF + 2tprop)=1/(1+2)=tprop/tF13适用的停等协议现状1:传输数据的信道不可靠(有过失)数据帧损坏、丧失确认帧损坏、丧失现状2:需求对数据的发端进展流量控制14确认帧ACK否认帧NAK帧有错:CRC检错超时定时器设重发时间(帧丧失时防死锁)发送序号N(S) 在数据帧中设置,防反复帧发送序号由发方设置,收方

7、查询编号方案V(S) V(R)发送、接纳形状变量,0、1交替变化15发送结点:从主机取一个数据帧(网络层交付),令V(S)=0;令N(S)=V(S)(即将V(S)写入数据帧的发送序号),并将数据帧送交发送缓冲区;将发送缓存中的数据帧发送出去,设置超时定时器(选择适当的重发时间tout),等待以下3个事件中最先出现的一个:假设收到ACK,那么从主机取一新帧,令V(S)=1-V(S)(更新,预备发下一数据帧),转假设超时定时器时间到,或收到NAK,那么转(可见重发时N(S)未变!)停等协议(5)16留意：tout tA + 2tprop + 2tproc 2tprop发送端在发完数据帧时,须保管发

8、送缓存中的此数据帧的副本,等收到对方发来的ACK时方可去除.协议中发方等到一个一定确实认之后才进展到下一个数据.常称为带重发的一定确认(PAR)或ARQ(自动反复恳求)17接纳结点:令V(R)=0(V(R)初始化,其值等于欲接纳的数据帧的发送序号);等待;直到收到一个数据帧;检查有无产生传输过失(如用CRC).假设有,那么转;否那么假设N(S)V(R),那么丢弃此数据帧,并转;否那么将收到的数据帧中的数据部分送交网络层,令V(R)=1-V(R)(预备接纳下一数据帧);发送确认帧ACK,转发送否认帧NAK,转18留意: N(S)V(R)阐明收到的是反复的数据帧,该帧应丢弃但收方仍发ACK.发方的

9、数据帧丧失或收方确实认帧丧失都会导致重发.N(S)=V(R)阐明收到的是新的(非反复)且非被损坏的数据帧.19吞吐量 1/T假设超时时间值等于2倍的传播时延值发送胜利一个帧所需的平均时间T=Nx(tF + 2tprop)设P1为丧失数据帧的概率,P2为丧失ACK帧的概率,那么帧发送胜利的概率为 (1-P1) (1-P2), 有缺点的概率为P=1 - (1-P1) (1-P2)每帧传送的平均次数 Nx =(1-P)+2P(1-P)+3P2(1-P)+ P(1-P) =1/(1-P)归一化吞吐量(1/T)/(1/ tF)=(1-P)/(1+2)20=传播时间/传输时间 = (l / v)/ (F/

10、C) = l C/ v F归一化吞吐量随帧长添加而添加,随间隔添加而减小,随发送速度(数据率)添加而减小。21一切滑动窗口协议中,每个外出帧包含一个序号:0某一最大值,序号字段为n比特时编号最大值通常为2n-1.停等滑动窗口协议n=1,序号为0或1.一切滑动窗口协议的精华在于:在任何时辰发方维持一张允许发送的帧的序号表.这些帧落于发送窗口sending window内.类似还有接纳窗口对应一组允许接受的帧的序号表.发方的和收方的窗口不器具有一样的上下限(lower and upper limits),及一样的大小.Sliding Window protocols22发送窗口：发送端维护的一个允

11、许并已被发出但尚未被确认的帧的序号表，其中的序号延续.发送窗口的上界表示要发送的下一个帧的序号，下界表示未得到确认的帧的最小编号。发送窗口大小 = 上界 - 下界，大小可变；最大发送窗口尺寸WT：发送端可以不等待收方应对而延续发送的最大帧数。由于当前在发送窗口内的帧能够最终在运送中丧失或损坏,所以发方必需在内存中保管一切这些帧以备能够的重发，故须设置最大窗口尺寸(缓存大小):在没有收到对方确认的条件下发方可延续发送的帧数.23发送窗口滑动机制有新分组从网络层到来且窗口未增到最大尺寸时,窗口上沿增1;确认来到时, 检查确认序号，落在发送窗口内那么顺时针滑动发送窗口，否那么不做处置.在延续ARQ中

12、为使协议正确,1WT 2n-1,n为序号的比特数.(WT=2n时假设ACK全部丧失,发方会误判0号反复帧为新的数据帧.)滑动窗口协议(2)24V(S)=0 1 2 3 0例1:WT=2n,n=2,ACK全部丧失不断没收到确认,窗口已至最大尺寸,封锁网络层01230N(S)toutV(R)=0 1 2 3 0 1超时重发帧0!V(R)=0=N(S),故收下“新帧(实为反复帧!)错!25V(S)=0 1 2 3 例2:WT=2n-1,n=2,ACK全部丧失不断没收到确认,窗口已至最大尺寸,封锁网络层0120N(S)toutV(R)=0 1 2 3超时重发帧0!V(R)N(S),故不收下0号帧,但发

13、ACK! OK3tout12ACK0新数据帧26接纳L2窗口对应可以(允许)接受的帧.任何落于窗口外的帧一概丢弃.当一个序号等于窗口下沿的帧收到时,被传送给网络层,并产生一个确认(呼应帧),窗口还要旋转一格.大小固定：与发送窗口不同,收方的窗口总是坚持其最初的大小.窗口尺寸为1指数据链路层只顺序接受帧,但对于较大窗口不这样.与之对比,网络层总是按正确的顺序纳入数据,不论L2的窗口尺寸. 在延续ARQ中,WR=1.滑动窗口协议(3)271比特的滑动窗口协议A Protocol Using Go Back nA Protocol Using Selective Repeat滑动窗口协议(4)28滑

14、动窗口协议(5)1比特的滑动窗口协议A One Bit Sliding Window Protocol协议特点：窗口大小：N = 1，发送序号和接纳序号的取值范围：0，1；可进展数据双向传输，信息帧中可含有确认信息piggybacking技术；信息帧中包括两个序号域：发送序号和接纳序号曾经正确收到的帧的序号29为提高传输效率而设计,处理方法: 延续发送多帧后再等待确认，称为流水线技术(pipelining).A Protocol Using Go Back n协议特点：接纳方从出错帧起丢弃一切后继帧；接纳窗口为1；对于出错率较高的信道，浪费带宽。滑动窗口协议(6)30退后n帧协议(续)发送方有

15、流量控制，为重传设缓冲；发送窗口未满，EnableNetworkLayer发送窗口满，DisableNetworkLayer发送窗口大小 序号个数MaxSeq + 1；退后n帧重发；由于有多个未确认帧，设多个计时器。31A Protocol Using Selective Repeat协议特点接纳窗口大于1，先暂存出错帧的后继帧；只重传坏帧；对最高序号的帧进展确认；接纳窗口较大时，需较大缓冲区。滑动窗口协议(7)32滑动窗口协议(8)33A Protocol Using Selective Repeat(cont.)目的在不可靠信道上有效传输时，不会因重传而浪费信道资源，采用选择重传技术。根本原理发送窗口大小：MaxSeq，接纳窗口大小：(MaxSeq+1)/2保证接纳窗口前移后与原窗口没有重叠；设 MaxSeq = 7, 假设接纳窗口 = 7，发方发帧 0 6，