计算机网络与通信3网络体系结构

1、1第3章 网络体系结构本章要点： 1.应用层的功能及实现模式 2.传输层的功能及实现策略 3.网络层的功能及实现模式、路由算法、拥塞控制算法 4.数据链路层的差错控制方法、协议 5.物理层的功能、协议 23.1 应用层3.1.1 应用层功能为网络应用访问网络环境提供各种应用服务。 网络应用：满足用户需要的各种具体应用，通常是各种应用程序（AP）应用服务：为支持各种网络应用而实现的公共服务，通常体现为各种应用协议。 具体功能：1.应用管理 参数初始化 应用进程创建、维护 资源分配、回收 安全控制2. 系统管理【监督、报告、统计等】33.1.2 应用对服务的要求(1)可靠的数据传输(2)足够的带宽

2、(3)定时43.1.3 应用层抽象模型应用层由应用实体（AE）组成 AE 由UE(用户元素)、 ASE（应用服务元素）组成UE：AP与AE之间的接口 ASE：可重复使用的功能模块，提供应用网络的能力（API形式提供）公共应用服务元素CASE：所有实体的共用部分特定应用服务元素SASE：与具体应用相关的部分应用特定服务元素A-SASE：通信功能用户特定服务元素U-SASE：与具体应用相关的功能CASESASE1SASE2SASE3UECASESASE应用实体53.1.4 应用层的服务模式：C/S vs P2P1. C/S 模式组成：服务器+客户机(1)服务器处于接收请求的状态。(2)客户机发出服

3、务请求，并等待接收结果。(3)服务器接收、分析请求，进行必要的处理，得到结果并发送给客户机；继续处于接收请求的状态。(4)客户机接收到结果后显示结果或作其它处理。服务器需要较高的性能，客户机可以比较简单。-瘦客户，NC63.1.4 应用层的服务模式：C/S vs P2P2. P2P应用模型没有一个固定的服务器所有主机的地位是对等的，都从其它主机获取服务，又可以向其它主机提供服务典型：BT73.2 传输层3.2.0传输层的目的在两个应用实体之间实现可靠的、透明的、有效的数据传输，使高层用户在相互通信时不必关心通信子网的细节。可靠：传输层处理并隔离低层的错误透明：高层用户不涉及点对点间通信的任何细

4、节有效：全双工、尽量高效83.2.1 主要功能(1)连接管理：端到端连接的建立、维持和释放。(2)优化网络层提供的服务质量：检查低层未发现的错误，纠正低层检测出来的错误，对接收到的数据包重新排序。(3)提供端到端的透明数据传输：屏蔽低层网络的细节操作。(4)多路复用和分流：将多个传输连接映射到一个网络连接上。93.2.1 主要功能（cont)(5)状态报告：连接的性能特征（如吞吐量、平均延迟等）、地址、使用的协议类别、当前计时器值、所请求的服务质量等。(6)安全性：接入控制（发送方的本地证实，接收方的远程证实）；数据加密/解密。 (7)加速交付：接收端收到紧急数据，不需要等待后继数据到达就立即

5、提交。103.2.2 服务质量（QoS） 连接建立延迟 连接建立失败概率 吞吐率 ： 单位时间传送的用户数据的总量 传输延迟：从发送报文开始到收到报文为止所经历时间 残余误码率：丢失或错、乱报文数占发送的全部报文数的百分比。 安全保护 ： 保护数据不被窃取或修改的方法 优先级 恢复功能： 出现问题或拥塞时，自动终止连接的可能性 113.2.3 传输层基本策略1. 寻址传输地址：用传输服务访问点（TSAP）描述 (1)层次地址由一系列域组合而成。例如：地址=国家网络主机端口优点：路由选择方便缺点：进程移动不方便例子：Internet：表示TSAP。(2)平面地址空间用一个号码表示地址 123.2

6、.3 传输层基本策略2. 建立连接传输层的两类传输服务：面向连接和无连接二次握手三次握手：(1)发送方发送一个连接请求报文到接收方(2)接收方回送一个接受请求报文到发送方(3)发送方再回送一个确认报文到接收方133.2.3 传输层基本策略3. 传输数据使用发送（SEND）和接收（RECIVE）原语交换数据分段：用户数据超过最大报文尺寸时，发送方对数据分段，每一个分段都有一个序列号，接收方按照正确的顺序还原数据。143.2.3 传输层基本策略4. 释放连接正常释放和非正常释放（突发性终止）对称释放和非对称释放对称释放：在两个方向上分别释放连接，一方释放连接后，不能发送数据，可以继续接收数据非对称

7、释放：单方面终止连接153.2.3 传输层基本策略5. 流量控制与缓冲策略 流量控制：控制发送端的发送速度（1）拒绝接收 （2）滑动窗口协议 （3）信用滑动窗口协议 ：发送方每发送一个报文，就把窗口推进一格，窗口大小减少1；每当收到一个信用值，就把窗口增加该值 缓存：发送方缓存16 3.2.4传输服务原语 1.ISO定义的抽象原语T-CONNECT.requestT-CONNECT.indicationT-CONNECT.responseT-CONNECT.confirmT-DATA.requestT-DATA.indicationT-EXPEDITED-DATA.requestT-EXPED

8、ITED-DATA.indicationT-DISCONNECT.requestT-DISCONNECT.indication建立连接传输数据释放连接17 3.2.4传输服务原语 2. 概念传输原语 LISTEN 监听连接请求，直到某个连接请求到达。 CONNECT 请求建立连接。 SEND 发送数据。 RECEIVE 接收数据。 DISCONNECT 释放连接。18 3.2.4传输服务原语 3. 实际传输原语API函数Windows操作系统：在winsock.h文件中有定义，共100多个SOCKET（创建一个新的套接字)BIND（往套接字中附加本地地址）LISTEN（进入接收连接请求状态）C

9、ONNECT（试图建立连接）ACCEPT（接受连接请求）SEND（发送数据）RECEIVE（接收数据）CLOSE（释放连接） 193.3 网络层3.3.1 主要功能（1）网络连接管理：连接的建立、维护和拆除（2）路由选择（3）流量与拥塞控制（4）数据传输：面向连接的虚电路方式和无连接的数据报方式（5）差错检测和恢复（6）计费（7）协议转换（8）网络连接复用：多个传输连接复用到一个网络连接上。 203.3.2 网络层的实现方法-数据报与虚电路虚电路：面向连接的服务数据报：无连接一、数据报1. 原理从传输层接收报文，分成较小的数据块，填上源地址、目的地址、长度等信息，组成一个分组发送前不需要与接收

10、者建立连接每个分组作为一个独立的信息单元传送，不考虑与前面已发出的分组，以及与后面将要发出的分组之间的顺序关系中继节点根据当时当地情况并按照一定的算法为分组选择一条最佳的传输路由 212.数据报的实现节点收到分组，根据分组中的目的地址，查找本节点的输出线选择表，找出一条输出线将分组转发出去。输出线选择表由路由选择算法来建立和维护 目的节点 输出线 A 线1 B 线2 C 线122二、虚电路1.原理在源主机与目标主机之间，建立一个网络连接，即为虚电路（简称VC）所有发往该目的主机的数据都将沿着所建立的虚电路按顺序传送当通信结束时，拆除虚电路虚电路与电路交换的区别：虚电路非独占电路，在一条物理电路

11、上可以建立许多虚电路永久虚电路PVC与交换虚电路SVC（临时虚电路）23二、虚电路ADED-3D-2D-1D-0D-0D-1D-2D-3Host-BHost-AHost-DHost-CD-4D-5节点交换机CB242. 虚电路的实现入口出口输入线VC号输出线VC号A0B0A1C0252. 虚电路的实现 发送节点 接收节点呼叫请求包呼叫接受包数据包呼叫清除包清除确认包中间节点262. 虚电路的实现 发送节点发送呼叫请求包（VC号、源节点、目的节点等），根据输出线选择表发送出去。 呼叫请求包经过的每个节点，登记该虚电路 目的节点收到后发送呼叫接受包给源节点，源节点收到后即认为虚电路已经建立，可开始

12、传送数据 源节点装配数据包时，在每个数据包上填上VC号，并从VC入口、出口表发送 每个中间节点根据数据包来自哪条输入线及其中的VC号查找VC入口、出口表，修改数据包中的VC号，并转发至下一节点 数据发送完后，源节点发送呼叫清除包给目的节点，目的节点回送一个确认包，释放连接 272. 虚电路的实现选择当前未用的最小号码作为输出VC号28三、 虚电路与数据报的比较 特点虚电路数据报目的地址开始建立时需要每个包都需要错误处理网络负责主机负责流量控制网络负责主机负责拥塞控制子网实现难路由选择只需在建立时进行一次每个包都需独立进行包顺序按发送顺序到达到达顺序不确定建立与释放连接需要不需要服务方式面向连接

13、无连接 应用领域数据量大、实时性要求稍低、可靠性高的系统数据少(多为一个短包的情况)、实时性高、可靠性低的系统293.3.3 路由选择算法Routing 功能: 在通信子网内选择从源节点到目的节点的路径。要求: 正确、简单、健壮、可靠、公平优劣标准：最短（时间、成本、链路数)最优化原则：如果节点X是从节点I到节点J 的最优路径上的一个节点，那么该路径上从X到J的那段路径也必然是从X到J的最优路径。分类：静态与动态（自适应）30一、静态路由选择算法条件：不考虑网络的状态(1)随机路由选择算法 随机地选择输出链路转发。 计程法消除包。(2) 扩散路由选择算法 （Flooding，洪泛、泛洪） 从输

14、入线之外的所有输出线转发 解决包泛滥问题：计程法首次登录法31扩散法的改进：选择性扩散：方向用途：广播高可靠性环境、拓扑不稳定分布式数据库并行更新评价其它路由算法无线网辅助路由信息的传送32(3) 固定路由选择算法 每个节点保存一张从本节点到其它所有节点的输出线选择表。由网络管理人员指定 表中可以规定多条输出线 用途：PVC33二、动态路由选择算法（自适应）条件：需要考虑网络当前的状态要求： 测量 测量并感知网络状态，主要包括拓扑结构、流量及通信延迟。 报告 向有关进程或节点报告测量结果。 更新 根据测量结果更新路由表。 决策 根据新路由表重选合适路径转发数据包。34I. 孤立自适应路由选择算

15、法 (1) 热土豆算法每收到一个数据包，总是选择队列最短的输出线转发数据包，以求最快输出。 问题：没有考虑网络的带宽及全网的负载状况 (2) 反向探知算法 根据反向路由推测正向路由问题：路由信息是间接的，不可靠的； 当没有反向路由信息时，正常的路由选择就难以完成；35II.分布式自适应路由选择算法(1)距离向量算法【分布式BellmanFord算法，分布式算法】原理每个节点保存一张距离向量表 表中每行表示一个目的节点，代表从本节点到该节点的最短距离及其对应的下一跳节点通过与相邻节点交换距离信息更新距离向量表转发数据包时根据包中的目的地址查找到该节点的输出节点并转发目的节点最短距离下一节点36距

16、离信息传播每个节点定时测量到相邻节点的距离，并把结果广播到邻节点（Internet：30秒，超过180秒为不可达）。每个节点收到距离信息包后更新距离向量表更新方法节点J经相邻节点到达目的节点YJ的邻节点为X1，X2，XnJ需要选择输出线(X1，X2，Xn )之一进行转发计算延迟TJYmin = mintJX1+TX1Y，tJX2+TX2Y，tJXn+TXnYtJX1，tJX2，tJXn是当前已知数值；TX1Y，TX2Y，TXnY是各邻节点到目的节点的延迟，通过交换信息后得到的值。找出TJY 最小的一条路径。37距离向量法举例 AB目的节点距离下一节点A0AB1BC2DD1DE2DFGH目的节点

17、距离下一节点A1AB0BCD2AEFG2HH1H38距离向量法举例(cont)ABAHDECBGDFFGHCEF39距离向量法举例(cont) 目的节点距离输出节点A0AB1BC2DD1DE2DFG3BH2BAB目的节点距离输出节点A1AB0BC3AD2AE3AFG2HH1H40距离向量法举例(cont)ABAHDECBGDHGECFF41问题.爱听好消息对好消息反应快，对坏消息反应慢 。如BA在某时刻接通后断开. 无穷计算【对策？】. 开销大 （存储、通信）.可能造成阻塞 .未考虑各链路带宽42(2)链路状态路由算法原理每个节点保存一张链路状态表(矩阵） 节点 1 2 3 1 2 矩阵表中每

18、个元素(i,j)表示节点i与节点j之间的状态（距离、成本、带宽)链路状态表通过接收其余节点广播的链路信息更新转发数据包时利用Dijkstra算法计算到目的节点的最短路径并转发43测量距离发回声消息到邻节点（Internet：10秒）传送链路状态包的格式：源节点顺序号年龄 n基本方法：扩散收到链路状态包后，查看该序号的包是否收到（旧包）： 新包：转发、更新本地链路状态表； 旧包：丢弃44问题序号重复问题路由器重启问题序号出错问题改进 缓存一段时间后转发45三、层次路由选择算法分级网络分成区域，将区域分成簇，再将簇分成区，区分为组，直到最后每个单位内节点数较少为止。 N个节点：最优层数为lnN，每

19、个节点需要的表项总数为elnN 46四、广播路由选择算法 独立发送方法 扩散方法 多目的路由选择：每个包都包含目的地址清单。中间节点根据地址清单确定输出链路集合，并复制包，制作新的目的地址清单。 生成树方法 逆向转发方法 47五、组播路由选择算法建立组播树-Steiner树(1)最短路径树方法（SPT） (2)核心树方法（CBT）483.3.4 拥塞控制算法一、概念理发师的例子含义：指在通信子网中有太多的包存在，使得网络的性能降低，甚至不能工作的状况现象：包丢失（是拥塞的征兆，是判断拥塞的标准之一）49拥塞的原因 处理器速度太慢 线路容量限制 节点输出包的能力小于输入包的能力 网络流量分布不均

20、衡 对资源需求的总和 可用资源 资源不足【CPU、缓冲区、线路等有时，正是拥塞控制本身成为引起网络性能恶化甚至发生死锁的原因50拥塞控制与流量控制流量控制：一条路径抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收拥塞控制：通信子网假定网络能够承受现有的网络负荷51拥塞控制的目标防止由于过载而使吞吐量下降，损失效率合理分配网络资源匹配传输速度避免死锁52拥塞控制所起的作用 提供的负载吞吐量理想的拥塞控制实际的拥塞控制0死锁（吞吐量 = 0）无拥塞控制拥塞轻度拥塞53二、拥塞控制原理开环与闭环原理开环原理：通过良好的设计，避免拥塞问题的出现，确保拥塞问题在开始时就不会发生。包括：接受新的通信的时机

21、(Admission Control)丢弃包的时机丢弃哪些包等特点：在作出决定时，不考虑网络当前的状况 54闭环原理通过反馈控制，在工作过程中动态控制拥塞 。监测：监测网络系统以便检测到拥塞在何时、何处发生报告：将拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方决策：调整网络系统的运行以解决出现的问题效果：没有拥塞时，对网络的运行几乎没有影响，只有在拥塞出现后，才起作用，且负面影响尽量小 55三、拥塞控制一般方法拥塞预防方法 (2) 拥塞抑制方法56(1)拥塞预防方法 【开环方法，主要用于虚电路子网】 预定缓冲区法 ：建立虚电路时，同时预定缓冲区。优点：基本可避免拥塞缺点：缓冲区和通信线路利用率低57 合

22、理分配缓冲区法 K个缓冲区、N条输出线，缓冲区的分配方法：平分法（固定法）。每根输出线分配的缓冲区数是m=K/N，每个输出队列的长度nim 最大分配法。设输出队列最大长度为bmax,则有0nibmax,niK。 经验表明bmax =K/SQRT(N)时有较好的性能 c. 最小分配法。设每根输出线的最小缓冲区数为bminK/N，则有 max(0,nibmin)KN bmin d. 最大最小分配法。ni须同时满足 nibmax 与 max(0,ni bmin)KN bmin58 通信量整形法 许可证算法 基本思想：通过限制网内包的总数来避免拥塞。办法：发放许可证，只有得到许可证的节点才能发送包 经

23、验数据：对于N个节点的网络，许可证数为3N时性能最好。问题：不能消除局部拥塞 59 原理：保证包流往通信子网的速率是恒定的对于输入来的包，当队列没有空位置时，丢弃。b. 漏桶算法 60c. 令牌桶算法 当突发通信量到来时，相应增大输出速率，以保证输入数据不会丢失。 61 令牌桶算法与漏桶算法的区别令牌算法允许空闲主机保留发送权，而漏桶算法却不允许。允许最多n个包的突发通信量同时传送，对输入的突然增长提供更快的反应。令牌桶算法在桶满时丢失的是令牌，而漏桶算法在桶满时丢失的是数据包。 62(2) 拥塞抑制方法 【闭环方法，在拥塞出现或即将出现时进行】 阻塞包算法 每条输出线有两个变量和f，为近期利

24、用率，01，f为瞬时利用率，值为0或1。定义新=旧+(1)f取01之间的常数值，反映输出线利用率修改的周期(忘记近期历史的速度)。为定义一个阈值，当大于此值时，进入报警状态，否则算法不起作用。63阻塞包算法接收包，计算值是否报警态？转发包触发过阻塞包？发阻塞包，并记录YYNN中间节点测量判断报警64阻塞包算法源节点收到阻塞包，发送速度降低X%间隔内没有收到新的阻塞包，将发送速度提高Y%(YX)抑制X:50, Y:2565阻塞包算法 （测量）节点收到包时，计算值。 （判断）根据值判断是否为报警状态? 若不是，则转发包，转 处理下一个包。 若是，则转。 （报警）判断该包在其它节点上是否触发发送过阻

25、塞包？若没有，则向源节点发送一个阻塞包，同时在收到的数据包上填入已发阻塞包标志。转发包，转。 （抑制）源节点在收到阻塞包后，将发送包的速度降低X%。当在规定的时间间隔内如果没有收到新的阻塞包，就将发送速度提高Y%(YX)。66缺点阻塞包可能不起作用 改进：沿途每个节点降低发送速度可能不公平 改进：每个节点的每条输出线为每个源端设置一个队列，在输出时轮流选择各队列中的包转发 。67 负载丢弃法问题：丢弃策略丢弃包的时机无条件丢弃？负载大于一定值（=？）时丢弃？丢弃哪些包接受新的通信的时机683.4 数据链路层数据链路：实现通信规程的硬件和软件加到物理链路上所构成的链路亦称逻辑链路，类似于数字管道

26、当采用多路复用技术时，一条物理链路上可以有多条数据链路信道类型：点点信道、广播信道目的：把不可靠的传输线变为可靠的传输线方法：成帧传送69数据链路层的简单模型局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动70数据链路层的简单模型( 续）局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路

27、层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动713.4.1数据链路层功能1. 成帧（帧同步）字符界定法：特定标志字符字符计数法：开始字符、长度字段位串界定法： 01111110，位填充帧长度： 例： Lh=48b, p=4*10-5, Ld1000b722. 帧的透明传输3. 流量控制 限制发送方的数据流量，使其发送的速率不要超过接收方的接收速度。4. 差错控制错误类型 位错 帧错：丢失、重复、顺序错控制方法 CRC检错，ARQ纠错735. 数据链路管理 建立、维持、释放数据链路（连接）6. 寻址743.4.3

28、数据链路层差错控制方法错误类型：位错帧错：丢失，重复，顺序错方法：前向纠错：纠错码检错重发：检错码 同时实现流量控制和差错控制753.4.4 基本链路控制规程一、停等机制 发送一帧后，启动计时器，等待应答： 肯定应答：发新帧 否定应答或超时：重传76停止等待机制时间ABDATA0送主机ACKDATA1送主机ACK(a) 正常情况ABDATA0DATA0送主机ACK(c) 数据帧丢失重传tout丢失 ！ABDATA0送主机ACKDATA0丢弃ACK(d) 应答帧丢失重传tout丢失 ！ABDATA0NAKDATA0送主机ACK(b) 数据帧出错重传出错四种情况77停止等待机制的算法不使用否认帧，

29、且确认帧带有序号 n按惯例，ACKn 表示“第 n 1 号帧已经收到，现在期望接收第 n 号帧”。ACK1 表示“0 号帧已收到，现在期望接收的下一帧是 1 号帧”；ACK0 表示“1 号帧已收到，现在期望接收的下一帧是 0 号帧”。 78在发送节点 (1) 从主机取一个数据帧，送交发送缓存。(2) V(S)0。 (3) N(S)V(S)。(4) 将发送缓存中的数据帧发送出去。 (5) 设置超时计时器。(6) 等待。 等待以下(7)和(8)这两个事件中最先出现的一个(7) 收到确认帧 ACKn， 若 n = 1 V(s)，则： 从主机取一个新的数据帧，放入发送缓存； V(S)1 V(S)，转到

30、 (3)。 否则，丢弃这个确认帧，转到(6)。 (8) 若超时计时器时间到，则转到(4)。79在接收节点 (1) V(R)0。(2) 等待。(3) 收到一个数据帧； 若 N(S) = V(R)，则执行(4)； 否则丢弃此数据帧，然后转到(6)。(4) 将收到的数据帧中的数据部分送交上层软件 （也就是数据链路层模型中的主机）。(5) V(R)1 V(R)。(6) nV(R)； 发送确认帧 ACKn，转到(2)。 80停止等待机制时间关系 ABDATADATAACK传播时延 tp处理时间 tpr应答帧发送时间 ta传播时延 tp处理时间 tprtT时间两个成功发送的数据帧之间的最小时间间隔数据帧的

31、发送时间tf设置的重传时间touttout = tp + tpr+ ta + tp + tpr81重传时间 超时重传：数据帧发送完毕后若经过了一段时间还没有收到应答帧，就重传这个数据帧。 超时时间为 tout = tp + tpr+ ta + tp + tpr 假定 tpr 和 ta 都远小于 tp，则 tout 2tp 两个发送成功的数据帧之间的最小时间间隔是 tT = tf + tout = tf + 2tp 82信道利用率没有传输错误，传输N帧所需要的时间为TD= N tT= N（tf+2tp）信道的利用率： = N tf / TD = N tf / (N tf + 2 N tp ) =

32、 tf / (tf+2tp) =1/(1+2) , = tp / tf 83吞吐量数据帧出错的概率为p，应答帧不出现错误，重传次数不受限制正确传送一帧所需的平均时间tav为 tav=tT（1+一个帧的平均重传次数）一帧的平均重传次数= 1P重传次数为1+2P重传次数为2 +3P重传次数为3+ =1P第1次发送出错P第2次发送成功 +2P第1，2次发送出错P第3次发送成功 =p(1-p)+2p2(1-p)+3p3(1-p)+tav=tT+(1-p)ipitT=tT/(1-p) i=1,2,3, 最大吞吐量max= 1/ tav =（1-p）/ tT 84停止等待机制特点优点：简单缺点：效率低同步

33、卫星：传播延迟是约为270ms=0.27s，假定数据率为64Kbps，帧长4000位。=64K0.27/4000=4.32，卫星链路的利用率为= 1/（1+2）=1/（1+24.32）=1/9.64=0.104。 85二、连续 ARQ 机制在发送完一个数据帧后，不是停下来等待应答帧，而是可以连续再发送若干个数据帧。接收端每次接收一个帧，且按顺序接收，收到正确帧后发送应答帧。如果此时收到了接收端发来的应答帧，还可以接着发送数据帧。86连续 ARQ 的工作原理 DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重传 DATA2重传 DATA3ACK1ACK2ACK1 确认 DATA0AC

34、K2 确认 DATA1DATA2 出错，丢弃DATA3 不按序，丢弃，重传 ACK2DATA4 不按序，丢弃，重传 ACK2DATA5 不按序，丢弃，重传 ACK2ACK3ACK3 确认 DATA2ACK4 确认 DATA3ACK4重传 DATA5重传 DATA4超时重传时间ABtout送交主机送交主机?ACK2ACK2ACK287连续ARQ： (1) 接收端只按序接收数据帧。收到错帧后丢弃，重复发送已发送过的最后一个确认帧（防止确认帧丢失）。(2) 发送节点 在每发送完一个数据帧时都要设置该帧的超时计时器。如果收到确认帧，就将计时器清零。若超时而未收到确认帧，就重传相应的数据帧及其后续帧。问

35、题：连续发送多少帧？ 重发哪些帧？88三、滑动窗口机制滑动窗口的含义：发送窗口在收到应答前允许发送的帧的编号集合 接收窗口当前允许接收的帧的编号集合全双工： 控制帧和数据帧一样单独传送 应答帧可以放在反向数据帧中传送捎带应答/背回应答8901234567012发送窗口WT不允许发送这些帧允许发送 5 个帧(a)01234567012不允许发送这些帧还允许发送 4 个帧WT已发送(b)01234567012不允许发送这些帧WT已发送(c)01234567012不允许发送这些帧还允许发送 3 个帧WT已发送 已发送并已收到确认(d)901.一位滑动窗口发送窗口、接收窗口大小都为12. 全部重传（返

36、回N）协议发送方：一次发送N帧，启动计时器，等待应答。若收到ACK，则窗口推进N，继续发送N个新帧，否则重新发送窗口中的N帧。接收方：对收到的帧进行检错、排序，对重复或不在窗口内的帧，丢弃；对错误帧，发NAK；若收到N个正确帧，发ACK，修改窗口。接收窗口：1或N913. 选择重传发、收窗口为N发送方：一次发送N帧，等待应答。对NAK帧重传，待N个帧都收到ACK后，窗口推进N。接收方：对收到的帧进行检错、排序，对每个帧给出应答（ACK/NAK)；N帧都应答ACK后窗口推进N。924. 部分重传（Go-Back N，GBN ） 发送窗口为N，接收窗口为N 发送方：每发送一帧，都启动超时计时器，连

37、续发送后续的帧，即使在发送过程中收到肯定应答也不停止发送；若收到ACK(i)，则登记；若收到NAK(i)，或超时未收到应答，则将发送指针调整为i，从帧i开始，按的方式开始发送。934. 部分重传（Go-Back N，GBN ）接收方：对收到的帧进行检错、排序；帧编号不在接收窗口中或重复，丢弃；收到错误帧（位错），发送NAK(i)；收到正确帧，保存到相应编号的缓冲区中（同时实现了排序），发送ACK(i)。对每个错帧都单独发送否定应答，对每个正确帧都单独发送肯定应答。94部分重传窗口的变化时机重传时只发送已发送的部分？95四、滑动窗口对效率的影响ABT0第2帧AB第1帧第帧第1帧第3帧AB第2帧第

38、+1帧第帧ACK1第+2帧AB第+1帧2+1帧第2帧ACK1T0+TpT0+Tp+TfT0+2Tp+Tf当N2+1时, =196四、滑动窗口对效率的影响T0T0+TpT0+Tp+TfT0+2Tp+TfAB第2帧AB第1帧第帧第1帧第3帧AB第2帧第+1帧第帧ACK1AB第+1帧第N帧ACK1当N2+1时，=N/(2+1)973.4.5 数据链路层协议字符界定型（BSC/BISYNC）字符计数型（ DDCMP ）位串界定型一、HDLC(IBM:SDLC-ISO:HDLC-CCITT:LAP-ISO:LAPB)HDLC的链路结构站类型主站：发出命令从站（次站）：响应主站命令，配合主站管理链路复合站

39、：兼具主站和从站的功能98链路结构非平衡式：主站控制一个或多个从站99平衡式链路两端都是复合站 100三种基本数据传送方式正常响应模式（NRM）：适于非平衡链路，主站向从站传输数据，从站进行响应、传输 异步响应模式（ARM）：适于非平衡链路，从站在没有接到主站的允许下就可以发送响应帧进行传输 异步平衡模式（ABM）：适于平衡链路，每一个复合站都可以平等地发起数据传输，而不需要得到对方的允许1012. HDLC的帧结构帧组成A：从站(非平衡链路)或应答站(平衡链路)的地址 全1:广播，全0:禁用第1位为0时表示后8位为扩展地址(可连续扩展)比特888可变168信息 I标志 F标志 F地址 A控制

40、 C帧检验序列 FCS透明传输区间FCS 检验区间07位07位17位. . .102字段含义I： 信息（用户数据）FCS：采用CCITTCRC16生成的校验和C：控制字段103C:控制字段I帧：传输数据S帧：传输命令和响应帧U帧：附加的链路控制命令和响应功能 N(S)当前发送帧的序号N(R)期望接收到的帧的序号，表示前面的帧已正确收到P/F(Poll/Final)询问/最后帧标志。如果主站作了询问(P=1)，从站作应答(F=0/1) P=1-F=1; P=1-F=0,F=0,F=1104S：监督帧类型，共四种 第3、4位帧名功能0，0RR(Receive Ready)确认N(R) -1 ，准备

41、接收下一帧N(R) 1，0RNR(Receive Not Ready)确认N(R) -1，但暂停接收下一帧0，1REJ(REJect)否认N(R)及其后的所有帧1，1SREJ(Selective REJect)只否认N(R)105MM：定义32种工作模式 目前只定义了18种 106HDLC例子-流量控制107HDLC例子-出错重传108二、点对点协议 PPP Point-to-Point Protocol使用得最多的数据链路层协议之一。远程孤立计算机接入的主要协议。 109用户使用PPP示意图 路由器调制解调器调制解调器因特网服务提供者(ISP)用户拨号电话线 使用 TCP/IP 的 PPP

42、连接使用 TCP/IP 的 客户进程路由选择 进程至因特网PC 机1101. PPP 协议应满足的需求 简单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 1112. PPP 协议不需要的功能纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路 1123. PPP 协议的组成 1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，成为Internet正式标准RFC 1661。 PPP 协议有三个组成部分 基于HDLC封装 IP 数据报到串行链路的方法链路控制协议 LCP (Link Control

43、Protocol)：建立、配置和测试数据链路。网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)：支持不同的网络层协议（在单个PPP链路上，可以支持同时运行多种网络协议）1134.PPP 协议的帧格式2 个字节的协议字段: 0 x0021，信息字段就是IP 数据报 0 xC021，信息字段是 PPP 链路控制数据 0 x8021，表示这是网络控制数据IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部1145. 透明传输问题 当 PPP 用在同步传输链路时（如SDH），协议规定采用硬件来实现位填充（和

44、 HDLC 的做法一样）。 当 PPP 用在异步传输时，就使用字符填充法。 115字符填充 0 x7E = 0 x7D, 0 x5E 0 x7D = 0 x7D, 0 x5D小于 0 x20 的字符=在该字符前面要加入一个 0 x7D 字节，并改变字符：0 x03（ETX） = 0 x7D, 0 x23 0 x11 （XON） = 0 x7D, 0 x31 0 x13 （XOFF）= 0 x7D, 0 x33116不提供使用序号和确认的可靠传输 在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的 PPP 协议较为合理。在Internet环境下，PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报。数据链路层的可靠传输并不能够保证网络层的传输也是可靠的。帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接受。 1176.PPP 协议的工作过程 当用户拨号接入 ISP 时，路由器端调制解调器响应，建立一条物理连接PC 机向路由器发送一系列的 LCP 帧，确定PPP参数（数据长度、有无A、C字段等）NCP 给 PC机分配一个临时的 IP 地址PC机成为合法主机，开始通信通信完毕时，NCP 释放网络连接，收回