第十一讲数据链路层

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,数据,链路层,PART III,数据链路层的地位,数据链路层,数据传输控制规程,从本地,DCE/DTE,接口点到远地,DCE/DTE,接口点的连接。它形成了二进制比特流通路，是数据通信的传输通道。,此外，还需要制定一套传输规则，设定一套控制程序，使计算机严格按照所制定的规则和设定的程序来完成通信过程。,数据通信过程,一个完整的数据通信过程，从开始到结束，可以分为5个阶段：,接通线路,确认通信对象，确定接收、发送的状态,进行数据传送（信息交换）,确认通信结束,切断通信电路,对比,打电话,数据通信过程,第二阶段,询问“你是谁？”,“询问字符“和应答字符“,第三阶段,电话的通信阶段（通常在讲话中作适当停顿，以等待对方的回答，派段对方确实听清楚了，然后再往下将）,以报文“的形式为单位传送数据（将数据划分成组，在传送完一组后，要等收到对方发来的应答字符之后，方可送下一组，一般还要进行差错控制）,由人的参与来完成,由终端设备来实现,数据链路层,线路规程,在对等式通信中使用,在主从式通信中使用,询问/应答模式,ENQ/ACK,线路规程,多点线路规程,多点选择,多点轮询,流量控制分类,停止等待,滑动窗口,发送方滑动窗口,接收方滑动窗口,控制变量,发送方滑动窗口,接收方滑动窗口,差错控制,检错重发系统的三种形式,检错重发系统的三种形式,差错控制,ARQ正常情况,停等：实现重传,发送方在接收到最近帧的应答信息前必须保留该帧的备份。直到该帧被正确接收；,为识别各帧，数据帧和应答帧都必须交替地标识为0和1；,如果在数据帧中发现一个错误，就会返回一个,NAK，,否定应答帧是不编号的。,发送设备安装一个定时器；,ARQ损坏帧,ARQ数据帧丢失,ARQ确认帧丢失,ARQ确认帧延迟,差错控制,滑动窗口：实现重传,发送方在接收到最近帧的应答信息前必须保留该帧的备份。直到该帧被正确接收；,如果在数据出错误，就会返回一个,NAK，,否定应答帧和,ACK,都必须编号。,发送设备安装一个定时器；,在回退,n,帧 中, 发送方窗口的大小必须小于 2,m;,接收方窗口的大小必须 1.,Note,:,回退n帧协议，正常操作,回退n帧协议，损坏的数据帧,回退n帧协议，丢失数据帧,回退n帧协议，丢失数据帧,回退n帧协议，丢失确认帧,选择拒绝,在选择拒绝方式中，只有特定的丢失帧或损坏的帧被重传；,如果在传输一帧中被损坏，就返回一个,NAK,帧并且该帧不按照顺序重发。,接收设备必须对能够对已经接收的帧进行排序并能够将重传的帧插入到序列中的正确位置。,选择拒绝与回退n帧的不同,接收设备必须有排序的逻辑功能，以便于对扰乱接收的帧进行排序；,发送设备必须有查找机制来发现和选择只需要重传的帧；,接收方的缓冲器必须保留以前接收的所有帧，直到所有重传的帧都被排序并且所有重复的帧都被识别出来并删除；,ACK,帧的编号和,NAK,帧的编号一样；,这种复杂性要求窗口大小是小于或等于（,n+1）/2；,选择拒绝：发送、接收窗口,选择拒绝，损坏的数据帧,选择拒绝，丢失的数据帧,丢失确认帧,传输控制规程的主要功能,数据链路的建立和解除。包括传输控制步骤、呼叫应答方式、收发关系的确立、通信方式的选择（如单工、半双工、双工等）、传输速率和同步方式的确定等,信息传输。包括信息的代码、报文的格式、顺序编号、接收认可及流量调节等。,传输差错控制。确定防止信息重复、丢失和差错控制方式,异常情况的处理。规定对某些异常情况的发现和处理的方法步骤。,数据链路层协议,异步协议,同步协议,数据链路层协议是实现数据链路层的一组规范；,它们包含了关于线路规程、流量控制、差错控制等规则，以及其它一些规范。,数据链路层协议,异步协议,阻塞异步传输,ZMODEM,YMODEM,XMODEM,XMODEM,XMODEM,异步协议主要用在调制解调器中，它引入了起始位和停止位以及字符之间变长的空隙。,异步传输不需要在收发双方之间进行时序协调；接收方不需要知道数据单元什么时候发送的，它只需要识别一个数据单元的起始和结束。,异步协议,XMODEM,SO,H,CR,C,头部,数据：128字节,帧编号,校验序列号,每个字符都包含起始位和停止位，字符通过空隙分隔开；,头部包含那个字节：序列号和它的反码；,固定的数据字段包含有128个字节；,校验位仅校验数据字段的差错；,半双工的停等协议,同步协议,同步协议,面向字符协议,面向比特协议,面向字符协议：,将传输帧或包看作是,连续的字符,，每个字符通常包含一个字节，所有看做信息以现有字符编码系统的形式出现。,面向比特协议,将传输帧或包看作是单个,比特的连续流,，通过它们在帧中的位置和与其它比特的组合模式来表达意义。有字符编码系统的形式出现。,二进制同步通信BSC,二进制同步通信是常见的面向字符的数据链路层协议；,可以在点到点和多点线路配置中使用；,支持停等,ARQ,流量看做和差错控制的半双工传输；,不支持全双工或滑动窗口协议。,由,IBM,公司1964年开发,控制字符,BSC帧,控制帧：该帧严格只用于控制目的,即被用来在通信设备之间交换信息，例如：,建立初始连接，控制传输流；,进行请求纠错；,在会话结束时在设备之间断开连接,数据帧：,除了包含以上的控制信息外,还包含有报文数据自身的部分或全部信息,一个简单的BSC数据帧,SNY,同步字符通知接收方有新的帧到来，同时提供比特同步信息；,SNY,字符是00010110,头部数据字段,头部字段：,接收设备的地址,发送设备的地址,停等,ARQ,的帧（0或1）的识别号；,多块帧,多帧传输,控制帧,控制帧：,建立连接,在数据传输过程中维护流量控制和差错控制,终止连接,传输透明性：字节填充,面向比特协议：,HDLC,高级数据链路控制规程（,high-level data link control,HDLC,）,是面向比特的控制规程，它以某些比特组合作控制信息，并且采用帧格式来传送数据和控制信息，使控制简单，传输高效和可靠，从而得到广泛应用。,在,HDLC,规程中，所有的传输都是以帧为单位进行的。即帧是面向比特规程进行信息交换的基本单位,通信方式,正常响应方式（,NRM,）,不平衡结构操作,按该方式，次站只有在确切地接收到来自主站的允许传输命令后，才可以开始响应帧的传输。该响应帧可以由一帧或多帧组成，同时保持占线状态，次站必须明确地表示哪一帧是最后的响应帧，次站在发出最后的响应帧之后，将停止发送直到再次收到来自主站的允许传输命令后才能重新开始传输。,异步响应方式（,ARM,）,不平衡结构操作,按该方式，次站不需接收到主站允许传输的命令就可以开始传输。这样的异步传输可以是一帧也可以是多帧，用于传递数据或表示次站状态变化。,异步平衡方式（,SABM,）,平衡结构操作,在该方式中，一个复合站不需得到另一个复合的站允许就可以开始传输。这样的异步传输可以是一帧也可以是多帧，,配置,配置是指链路上硬件设备的关系。,根据对站的类型和线路连接方式的不同，可分为非均衡和均衡两种。,非均衡型,是由一个主站和若干个次站组成。按次站的数量多少又分为：即由一个主站和一个次站组成；多点式，由一个主站和多个次站组成。,均衡型,也可以分为两种：,对称结构,：指链路两端的站均由主站和次站迭合而成，因而，对称结构中的站既具有主站功能，又有次站功能。,平衡结构,：指通信双方的站均由组合站构成。下图给出了,HDLC,链路结构的各种形式。,HDLC,的,配置,站点类型,HDLC,规定了,3,种类型的数据站：,主站,的主要功能是传送命令（包括数据信息）帧、接收应答帧、负责对整个链路实行管理（如系统的初始化、控制数据流、差错检测恢复等）；,次站,的主要功能是接收主站发来的命令帧，并配合主站参与对链路的控制，,组合站,既能发送命令帧和应答帧，又能接收命令帧和应答帧，并负责对整个链路的控制。,HDLC,的,方式,正常响应方式（,NRM,）,异步响应方式（,ARM,）,异步平衡方式（,SABM,）,HDLC,帧,HDLC,帧,格式,监管帧：只传输控制信息；,流量和错误控制信息,信息帧：传输用户数据以及与用户数据有关的控制信息,无序号帧：为系统链路管理服务,HDLC,信息帧,P/F,查询/结束位,N(S),发送帧的序列号,N(R),期待的下一帧序号,监管帧,P/F,查询/结束位,N(S),发送帧的序列号,N(R),期待的下一帧序号,Code,监管或无序号帧的编码,P/F,表示探询,/,终止位，,当主站传输时，若此位为,1,，表示探询，用来授权次站传输，,次站传输时，若此位为,1,，表示次站应答的最后一帧,无序号帧,Table 11.1 U-frame control command and response,命令/响应,意义,SNRM,设置正常响应方式,SNRME,设置扩充的正常响应方式,SARM,设置异步响应方式,SARME,设置扩充的异步响应方式,SABM,设置异步平衡方式,SABME,设置扩充的异步平衡方式,UP,无序号轮询,UI,无序号信息,UA,无序号确认,RD,请求断开连接,DISC,断开连接,DM,断开连接方式,RIM,请求信息方式,SIM,设置期待方式,RSET,重启,XID,交换标识,FRMR,帧拒绝,