1、第3章 广域数据网络 数据通信的基本概念 数据链路控制与协议 数据子网提供的服务 路由选择 拥塞控制 X.25分组交换网 帧中继网2022-6-212数字通信和数据通信 模拟通信与数字通信 模拟通信 用模拟信号传递信号的方式 数字通信 用数字信号传递信号的方式 数字通信与数据通信 数字通信 信源发出的是模拟信号 数据通信 信源发出的是数字信号2022-6-213DTE与DCE DTE (Data Terminal Equipment) 是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。 DCE (Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路
2、终接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。2022-6-214DTE 通过 DCE 与通信传输线路相连 DTEDCEDCE串行比特传输信号线与控制线用户环境通信环境用户设施通信设施DTE信号线与控制线用户设施用户环境2022-6-215两个 DTE 通过 DCE进行通信的例子 EIA-232/ V.24 接口调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-BEIA-232/ V.24 接口调制解调器网 络2022-6-216信道 模拟信道 允许通过取值连续的模拟信号。 数字信道 只允许通过取值离散的数字信号。 有线信道 以有形的线路
3、为传输媒质的信道。 无线信道 以自由空间为传输媒质的信道。2022-6-217信道技术指标 带宽 (bandwidth) 本来是指信号具有的频带宽度，即信道能传送的信号的频率范围，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。 更常用的带宽单位是 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）2022-6-218 带宽就像管道的宽度2022-6-219 带宽就像高速公路上车道的数
4、目2022-6-21102022-6-21112022-6-21122022-6-2113数字信号流随时间的变化 在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。 每秒 106 个比特时间1 0 1 0 1 11 s带宽为1 Mb/s 时间每秒 4 106 个比特0.25 s带宽为4 Mb/s 2022-6-2114信道技术指标 信道容量 信道上能够传送信息的最大速率。 模拟信道 香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。 信道的极限信息传输速率 C C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S
5、为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。2022-6-2115信道技术指标 信道容量 数字信道 奈奎斯特准则：带宽为B的信道，所能传送的信号最高码元速率为2B波特。 数据传输速率 波特率 每秒传送的码元数。 吞吐量 单位时间内信道上成功传输的信息量。 信道利用率 吞吐量/最大数据传输速率2022-6-2116信道技术指标 时延 抖动 时延之间的差值 差错率 比特差错率 码元差错率 分组差错率2022-6-21172022-6-2118时延(delay 或 latency) 发送时延（传输时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。即从数据块的第一个比特开始
6、发送算起，到最后一个比特发完所需时间。 信道带宽 数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。 发送时延 = 数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）2022-6-2119时延(delay 或 latency)传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 电磁波在自由空间的传播速率是光速，在光纤中的传播速率约为2.0105 km/s,如1000km长的光纤产生的传播时延约为5ms。 比特从链路的起点到链路终点所需要的时间。信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。 传播时延 = 信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）2022-6-2120时
7、延(delay 或 latency) 处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。 处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。 有时可用排队时延作为处理时延。 2022-6-2121时延(delay 或 latency) 数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和： 总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延2022-6-2122三种时延所产生的地方 1 0 1 1 0 0 1发送器队列在链路上产生传播时延结点 B结点 A在发送器产生发送时延(即传输时延)在队列中产生处理时延数据从结点 A 向结
8、点 B 发送数据链路2022-6-2123容易产生的错误概念 对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。 提高链路带宽减小了数据的发送时延。 2022-6-2124信道技术指标 有一条带宽是3000HZ的信道，最大传输速率可达30kbit/s，实际使用的数据传输速率为28.8kbit/s,传输信号的波特率为2400baud，它的吞吐量为14kbit/s，所以信道利用率约等于50，时延约为100ms，由于环境稳定，所以抖动很小，可以忽略不计。2022-6-2125通信方向 单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 双向交替通信（半双工通信）
9、通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。 双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。 2022-6-2126串行传输与并行传输2022-6-2127基带传输与频带传输 基带传输 直接传输未经载波调制的数字基带信号。 频带传输 利用给定线路中的频带进行传输。2022-6-2128同步传输与异步传输异步传输：基于字符同步异步传输：基于字符同步 特点：特点： 字符内部的各个比特采用固定的时间模式，字符内部的各个比特采用固定的时间模式， 每个字符独立传输，每个字符独立传输， 字符之间间隔任意，字符之间间隔任意， 用独特的起始位和终止位来限定每个字符。用独
10、特的起始位和终止位来限定每个字符。 传输效率较低。传输效率较低。 起起 终终 始始 止止 位位 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 位位 线路空闲线路空闲 线路空闲线路空闲起起始始位位一个字符一个字符下一字符下一字符2022-6-2129同步传输与异步传输同步传输同步传输：基于数据块同步：基于数据块同步 以多个字符或者多个比特组合成的数据块（帧）为单位进行传输，以多个字符或者多个比特组合成的数据块（帧）为单位进行传输，利用独特的同步模式来限定数据块，达到同步接收的目的利用独特的同步模式来限定数据块，达到同步接收的目的发送发送：同步符号（起始字符）数据块同步符号（结束
11、字符）：同步符号（起始字符）数据块同步符号（结束字符）接收接收：遇到同步符号，开始接收数据，直到结束符号为止。：遇到同步符号，开始接收数据，直到结束符号为止。同步符号同步符号：标识数据块的开始和结束：标识数据块的开始和结束可能问题可能问题：假同步现象：假同步现象数据块中含有与同步符号相同的内容数据块中含有与同步符号相同的内容解决方法解决方法：增加匹配同步符号的难度：增加匹配同步符号的难度SYN,SYN,G,H, ,B,A,SYN,D,E,SYN,SYN 传输方向传输方向2022-6-2130信道复用方式 频分复用 所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。 时分复用 所有用户在不同的时间占用同样
12、的频带宽度。 码分复用 不同的用户用不同的地址码区分。 波分复用 在一根光纤上同时传送多个波长的光信号。2022-6-2131频分复用 频率时间频率 1频率 2频率 3频率 4频率 52022-6-2132时分复用 频率时间B C DB C DB C DB C DAAAA在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧2022-6-2133时分复用 频率时间C DC DC DAAAABBBB C D在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧2022-6-2134时分复用 频率时间BDBDBDAAAA BCCCC D在 TDM 帧中的
13、位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧2022-6-2135时分复用 频率时间B CB CB CAAAA B CDDDD在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧2022-6-2136时分复用可能会造成线路资源的浪费 ABCDaabbcdb cattttt4 个时分复用帧#1acbcd时分复用#2#3#4用户2022-6-2137统计时分复用 STDM 用户ABCDabcdttttt3 个 STDM 帧#1acbab bcacd#2#3统计时分复用2022-6-2138 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553
14、nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 波分复用 WDM 波分复用就是光的频分复用。 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s复用器分用器EDFA120 km2022-6-2139码分复用 CDM 常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。 这种系统发送的信号有很强的抗干
15、扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。 2022-6-2140数据交换方式电路交换 电路交换必定是面向连接的。 电路交换的三个阶段： 建立连接 通信 释放连接报文交换 基本的报文交换动作是存储报文、分析报文中的收报人地址和报文转发。 有多个报文送往同一地点时，要排队按顺序发送。 报文传送中有检错和纠错措施。分组交换 把报文分解成统一长度的分组，进行交换和传输。2022-6-2141报文分组交换的原理（一） 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 11010001101010101101010111000100
16、11010010假定这个报文较长不便于传输2022-6-2142数 据数 据数 据报文分组交换的原理（二） 每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组 1分组 2分组 3请注意：现在左边是“前面”2022-6-2143分组交换的原理（三） 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 32022-6-2144三种交换的比较 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放2022-6-
17、2145三种交换方式的比较电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换连续数据传输报文传输分组传输实时通信非实时通信接近实时通信不存储信息存储报文以备重发分组存储到传送完毕有呼叫建立延迟可忽略传输延迟有报文传输延迟传输延迟较大有分组传输延迟传输延迟较小无码速和码型转换可进行码速和码型转换可进行码速和码型转换过载时阻塞呼叫过载时增加报文延迟过载时增加分组延迟2022-6-2146第3章 广域数据网络 数据通信的基本概念 数据链路控制与协议 数据子网提供的服务 路由选择 拥塞控制 X.25分组交换网 帧中继网2022-6-2147数据链路控制与协议 数据链路的基本功能 数据链路层协议2022-
18、6-2148数据链路层的基本概念 链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段。 数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。 现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。 一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。 2022-6-2149 数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念物理层: -物理链路-比特流传输-有差错的物理链路数据链路层:-数据链路-帧传输-无差错的数据链路Computer电话交换网ModemModemComputer物理线路数据链路物理链路
19、：无源的点到点的物理线路段数据链路：物理链路通信协议2022-6-2150数据链路层像个数字管道 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。 结点结点帧帧2022-6-2151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2022-6-2152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
20、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仅从数据链路层观察帧的流动2022-6-2153数据链路层要完成的功能 向网络层提供一个定义良好的服务接口； 处理传输错误； 调节数据流，确保慢速的接收方不会被快速的发送方淹没。2022-6-2154数据链路的基本功能 为网络层提供服务 成帧 差错控制 流量控制2022-6-2155为网络层提供的服务无确认的无连接服务 源向目的主机发送独立的帧，目的主机不对这些帧进行确认。这种服务事先并不建立逻辑
21、连接，事后也不释放逻辑连接。 适用于实时通信。绝大多数的LAN在数据链路层上都使用无确认的无连接服务。有确认的无连接服务 没有使用逻辑连接，但所发送的每一帧都需要单独确认。如果有一帧在指定的时间间隔内未到达，则重发该帧。适用于不可靠的信道。有确认的面向连接服务 是数据链路层能够提供的最复杂的服务。 源和目的主机在传输数据之前首先建立一个连接。该连接上发送的每一帧都被编号，数据链路层保证每一帧都会真正被接收到。2022-6-2156成帧 对于数据链路层，一般的做法是将位流分解成离散的帧，并计算每一帧的校验和。当一帧到达目标机器的时候，重新计算校验和。在实际应用中，通常采用比特填充的分界标志法。
22、比特填充的分界标志法的做法是：每一帧的开始和结束都有一个特殊的位模式，即01111110作为帧的分界符。当发送方的数据链路层碰到数据中5个连续的位“1”的时候，它自动在输出位流中填充一个位“0”。2022-6-2157如何实现透明传输？如何实现透明传输？数据中某一段比特组合恰好出现和 F 字段一样的情况0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0会被误认为是 F 字段发送端在 5 个连 1 之后填入 0 比特再发送出去填入 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0在接收端将 5 个连 1 之后的 0 比特删除，恢复原样在此位置删除填入
23、的 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0零比特填充解决办法：零比特填充法解决办法：零比特填充法2022-6-2158零比特插入零比特插入/ /删除工作过删除工作过程：程：2022-6-2159完全理想化的数据传输数据链路层主机 A缓存主机 B数据链路AP2AP1缓存发送方接收方帧高层帧2022-6-2160差错控制 确保可靠递交的常用方法是向发送方提供一些有关线路另一端状况的反馈信息。通常情况下，协议要求接收方送回一些特殊的控制帧，在这些控制帧中，对于它所接收到的帧进行肯定的或者否定的确认。 引入定时器解决帧丢失后发送方无限制等待的问题。2022-6-
24、2161差错控制协议 停止等待ARQ 发送站每次只发送一帧，以后就处于等待对方应答状态。 适合于半双工传输。 返回N连续ARQ 发送站在窗口控制的允许范围内连续发出一系列帧，如果收到针对某一帧的一个NAK信号，错误帧及后续所有已发的帧均需重发。 选择重发ARQ 发送站仅重发出现错误的帧，而不涉及后续的其它帧。2022-6-2162连续ARQ的原理原理发送端在收到确认帧前可连续发送若干个帧。发送端发送完一个帧后都要设置超时计时器，若超时仍未收到确认帧，就要重传该帧及其后续N个帧。接收端只按序接收数据帧。特点连续发送数据提高效率已正确接收的数据有时需重新传输降低效率2022-6-2163连续 AR
25、Q 协议的工作原理 DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重传 DATA2重传 DATA3ACK1ACK2ACK1 确认 DATA0ACK2 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?ACK2ACK2ACK22022-6-2164选择重发ARQ原理发送端在收到确认帧前可连续发送若干个帧。发送端发送完一个帧后都要设置超时
26、计时器，若超时仍未收到确认帧，只需重传该帧。接收端可接收序号落在接收窗口内的任一数据帧。特点避免重发已正确接收的帧提高效率在接收端要设置具有相当容量的缓存空间。2022-6-2165选择重发ARQ2022-6-2166流量控制 在数据链路层中另一个重要的设计问题是，如果发送方发送帧的速度超过了接收方能够接收这些帧的速度，则发送方该如何处理呢？常用的办法基于反馈的流控制，接收方给发送方送回信息，允许它发送更多的数据，或者至少也要告诉发送方它的情况怎么样，如滑动窗口法。2022-6-2167滑动窗口协议 流量控制方法 停止等待：用于半双工链路 滑动窗口：用于全双工链路 发送端和接收端分别设定发送窗
27、口和接收窗口 。 窗口控制的主要作用是在数据链路上限制发送帧的最大数目，通过设窗口 的宽度值来实现。 发送窗口用来对发送端进行流量控制。2022-6-2168滑动窗口协议 窗口宽度W 在未收到确认之前，发送端一次允许发送的最大帧数。 发送序号N(S) 发送第N(S)帧 接收序号N(R) 希望接收N(R)帧 对N(R)以前帧的确认 W= 2n 1 帧的序号长nbit2022-6-216901234567012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)01234
28、567012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)2022-6-2170接收端设置接收窗口 接收窗口宽度为接收端未发送确认前，可允许接收的最大帧数目。在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下。 若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律将其丢弃。 在连续 ARQ 协议中，接收窗口的大小 WR = 1。 只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。否则，就丢弃它。 每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前（即向右方）滑动一个帧的位置。同时发送对该帧的确认。 2022-6-2171不允许接收这些帧01234567012WR准备接收
29、0 号帧(a)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收 1 号帧已收到(b)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收 4 号帧已收到(c)2022-6-2172滑动窗口的重要特性 只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。 收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议又称为滑动窗口协议。 当发送窗口和接收窗口的大小都等于 1时，就是停止等待协议。 2022-6-2173发送窗口的最大值 当用 n 个比特进行编号时，若接收窗口的大小为 1，则只有在发送窗口的大小 WT 2n 1时，连续 ARQ 协议才能正确运行。 例如，当采用 3
30、bit 编码时，发送窗口的最大值是 7 而不是 8。 2022-6-2174数据链路控制与协议 数据链路的基本功能 数据链路层协议2022-6-2175数据链路控制协议的发展 1974年，IBM 公司推出了面向比特的规程SDLC (Synchronous Data Link Control)。 后来 ISO 把 SDLC 修改后称为 HDLC (High-level Data Link Control)，译为高级数据链路控制，作为国际标准ISO 3309。 CCITT 则将 HDLC 再修改后称为链路接入规程 LAP (Link Access Procedure)。不久，HDLC 的新版本又把
31、 LAP 修改为 LAPB，“B”表示平衡型(Balanced)，所以 LAPB 叫做链路接入规程(平衡型)。 2022-6-2176HDLC协议中通信站的类型 主站(Primary station) 控制整个数据链路的工作，主站能发出命令来确定和改变链路的状态。 次站(Secondary station) 在主站的控制下工作，只能做出响应，主站与数据链路上每一次站保持一条独立的逻辑链路。 复合站(Combined Station) 兼有主站和次站的功能。2022-6-2177 不平衡结构：由主不平衡结构：由主、次站组成的链路、次站组成的链路* * 点点式点点式主站主站从站从站* * 多点式多
32、点式主站主站从站从站从站从站从站从站* * 适于把智能或半智能的终端连到计算机适于把智能或半智能的终端连到计算机链路结构2022-6-2178 平衡结构：由两个复合站组成的链路。平衡结构：由两个复合站组成的链路。主站主站从站从站复合站复合站复合站复合站主站主站从站从站逻辑通道链路结构2022-6-2179数据传送模式 正常响应模式(Normal Response Mode) 主站可以发起对次站的数据传送，而次站只有在主站询问时才能传送数据，它适用于不平衡链路结构。 异步响应模式(Asynchronous Response Mode) 同样适用于不平衡结构，次站可以主动地传送数据。主站还保留链路
33、的初始化、差错校正和逻辑拆线功能。 异步平衡模式(Asynchronous Balanced Mode) 这是适用于平衡结构的模式，任一复合站均可以主动传送数据。2022-6-2180HDLC 的帧结构 标志字段 F (Flag) ：帧的开始和结束标志，用于帧同步控制。为 6 个连续 1 加上两边各一个 0 共 8 bit。在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置。 比特888可变168信息 Info标志 F标志 F地址 A控制 C帧检验序列 FCS透明传输区间FCS 检验区间2022-6-2181地址字段 地址字段 A 是 8 bit。 不平衡结构：次站地址 平衡结构：应答站地址 特殊地
34、址 全1：广播方式 全0：无效地址2022-6-2182控制字段的结构控制字段的结构2022-6-2183信息帧、监控帧和无编号帧 信息帧：C字段第1位为0，用于完成数据传送和捎带确认信息。 监控帧： C字段第1，2位为“10”，用于链路的流量控制和差错控制，只有接收序号，无发送序号。 无编号帧： C字段第1，2位为“11”，用于链路的管理，无发送和接收序号。2022-6-2184信息帧信息帧123456780N(S)P/FN(R)比特序号N(S)：发送帧序号，3bit N(R)：期望接收帧序号，3bitW=7P/F：查询/结束比特，在命令帧中，以P位出现，即查询位；在响应 帧中，以F位出现，
35、即结束位。NRM：P置1，对次站询问；F置1，数据传送结束。ARM和ABM： P置1，迫使对方作响应； F置1，对命令帧中P置1的应答。传送用户数据，捎带确认。2022-6-2185监控帧监控帧1234567810SP/FN(R)比特序号N(R)：期望接收帧序号P/F：探询/终止比特表表4-1 四四 种种 监监 督督 帧帧 的的 名名 称称 和和 功功 能能第第3 4 比比 特特帧帧 名名功功 能能0 0RR ( Re ce ive Re ady)接接 收收 准准 备备 就就 绪绪准准 备备 收收 下下 一一 帧帧确确 认认 序序 号号 为为N (R) 1 及及 其其 以以 前前 的的 各各
36、帧帧1 0RN R ( Re ce ive N ot Re ady)接接 收收 未未 就就 绪绪暂暂 停停 接接 收收 下下 一一 帧帧确确 认认 序序 号号 为为N (R) 1 及及 其其 以以 前前 的的 各各 帧帧0 1R EJ(Re je ct)拒拒 绝绝从从N (R)起起 的的 所所 有有 帧帧 都都 被被 否否 认认但但 确确 认认 序序 号号 为为N (R) 1 及及 其其 以以 前前 的的 各各 帧帧1 1S REJ (S e le ctive Re je ct)选选 择择 拒拒 绝绝只只 否否 认认 序序 号号 为为N (R)的的 帧帧但但 确确 认认 序序 号号 为为N (
37、R) 1 及及 其其 以以 前前 的的 各各 帧帧2022-6-2186无编号帧 不带序号，不会改变有序号帧的交互次序。无编号帧在HDLC中主要起控制作用，可以分为命令帧和响应帧。 SABM：置异步平衡模式 SNRM：置正常响应模式 SARM：置异步响应模式 DISC：拆链 UA：无编号帧确认2022-6-2187其他字段 数据字段 链路所要传送的实际信息。 帧检验序列 FCS 字段 共 16 bit。 所检验的范围是从地址字段的第一个比特起，到信息字段的最末一个比特为止。 2022-6-2188HDLC的运行 链路建立阶段 数据传送阶段 链路拆除阶段2022-6-2189HDLC的运行202
38、2-6-2190HDLC的运行2022-6-2191HDLC在电信网中的应用LAPB平衡链路接入程序，是X.25网络数据链路层协议。LAPDD通道链路接入程序，是ISDN用户-网络接口第二层协议。LAPF帧中继数据链路层接入协议。LAPV5接入网V5接口数据链路层协议。PPP点到点协议，是为在点到点的物理网络承载IP业务而增加的数据链路层协议。LLC/MAC局域网的逻辑链路控制/媒体访问控制协议，是局域网中的数据链路层协议。2022-6-2192因特网的点对点协议 PPP PPP (Point-to-Point Protocol) 协议是为在点到点的物理网络承载IP业务而增加的数据链路层协议。
39、 点到点的物理网络只提供物理层承载业务，但没有第二层协议的支持，物理链路无法传送数据。 PPP协议提供了一种在点到点的链路上封装多种网络层协议的数据报的方法。2022-6-2193用户拨号入网的示意图 路由器调制解调器调制解调器因特网服务提供者(ISP)用户家庭拨号电话线 使用 TCP/IP 的 PPP 连接使用 TCP/IP 的 客户进程路由选择 进程至因特网PC 机2022-6-2194PPP 协议 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。（简化的HDLC，帧头、帧尾、链路层校验） 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)：数据链路的
40、建立、配置和测试。 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)：建立、配置不同网络协议。 2022-6-2195PPP 协议的帧格式 标志字段 F 仍为 0 x7E 。 地址字段 A 只置为 0 xFF。 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。 2022-6-2196PPP 协议的帧格式 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
41、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2022-6-2197PPP 协议的工作过程 当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。 发起方发LCP帧建数据链路。 数据链路建好，LCP有链路验证阶段。然后发起方用NCP帧选网络协议。 通信，链路一直保持到用LCP或NCP帧关闭。 通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。 2022-6-2198 公用网(电话网/ISDN)网络接入服务器拨
42、号线路拨号客户InternetIPIP通信开始通信开始发呼，线路连接利用LCP建立链路及确定参数利用认证协议进行用户认证利用NCP进行协商用户拨号上网过程用户拨号上网过程2022-6-2199第3章 广域数据网络 数据通信的基本概念 数据链路控制与协议 数据子网提供的服务 路由选择 拥塞控制 X.25分组交换网 帧中继网2022-6-21100数据子网提供的服务 数据子网的概念 数据报与虚电路2022-6-21101数据子网的分类 数据子网根据其数据链路类型不同，可以分为广播类型的数据子网，即局域网，以及交换式数据子网，即广域网。2022-6-21102局域网 由计算机网络发展而来，应用在有限
43、地理范围之内的网络技术。 它提供的是一种不可靠的数据服务，数据的传送采用无确认，无连接的方式。2022-6-21103广域网 当主机间距离较远时，使用广域网进行通信。 广域网由一些节点交换机以及连接这些交换机的链路组成。节点交换机执行将分组存储转发的功能，连接广域网各节点交换机的链路都是高速链路。 异地局域网通过路由器与广域网相连，组成一个覆盖范围很广的互联网。2022-6-21104局域网和广域网 局域网使用的协议主要在数据链路层。 广域网的协议除了数据链路层以外，还要完成子网络内部的路由选择和分组转发。2022-6-21105由不同类型子网组成的互联网2022-6-21106互联网和广域网
44、 互联网的最主要特征是不同网络的“互连”，互联网必须用路由器来连接。 广域网指的是单个的网络，它使用节点交换机连接各主机而不是用路由器来连接各网络。 节点交换机和路由器 二者都是用来转发分组，工作原理相似，区别是节点交换机是在单个网络中转发分组，而路由器是在多个网络构成的互联网中转发分组。2022-6-21107数据子网提供的服务 数据子网的概念 数据报与虚电路2022-6-21108数据报与虚电路广域数据子网的最高层就是网络层，网络层为接在网络上的主机所提供的服务可以有两大类，即无连接的网络服务和面向连接的网络服务。这两种服务的具体实现就是通常所说的数据报服务和虚电路服务。数据报 网络随时都
45、可接收主机发送的分组，网络为每个分组独立地选择路由，网络只是尽最大努力地将分组交付给目的主机，对源主机没有任何承诺，不保证所传送的分组不丢失，也不保证按源主机发送分组的先后顺序以及在多长时间内必须将分组交付给目的主机。虚电路 数据通信过程同样需要电路建立、数据传送、电路拆除三个阶段，但和电路交换不同之处在于呼叫后在两个数据站之间建立起来的是一条虚拟电路。分组在虚电路上传输时，在每个节点上同样要经历存储转发的过程。2022-6-21109312312A124356CB分组分组121212123333数据报数据报A124356CB分组分组虚电路虚电路数据报与虚电路2022-6-21110表表6-1
46、虚虚电电路路服服务务与与数数 据据报报服服务务 的的对对比比对对比比的的方方面面虚虚电电路路服服务务数数据据报报服服务务思思路路可可靠靠通通信信应应当当由由网网络络来来保保证证可可靠靠通通信信应应当当由由用用户户主主机机来来保保证证连连接接的的建建立立必必须须有有不不要要目目的的站站地地址址仅仅在在连连接接建建立立阶阶段段使使用用，每每个个分分组组使使用用短短的的虚虚电电路路号号每每个个分分组组都都有有目目的的站站的的全全地地址址路路由由选选择择在在虚虚电电路路建建立立时时进进行行，所所有有分分组组均均按按同同一一路路由由每每个个分分组组独独立立选选择择路路由由当当结结点点出出故故障障时时所所
47、有有通通过过出出故故障障的的结结点点的的虚虚电电路路均均不不能能工工作作出出故故障障的的结结点点可可能能会会丢丢失失分分组组，一一些些路路由由可可能能会会发发生生变变化化分分组组的的顺顺序序总总是是按按发发送送顺顺序序到到达达目目的的站站到到达达目目的的站站时时不不一一定定按按发发送送顺顺序序端端到到端端的的差差错错处处理理和和流流量量控控制制由由分分组组交交换换网网负负责责由由用用户户主主机机负负责责2022-6-21111第3章 广域数据网络 数据通信的基本概念 数据链路控制与协议 数据子网提供的服务 路由选择 拥塞控制 X.25分组交换网 帧中继网2022-6-21112路由选择 路由优
48、化原则 路由选择策略2022-6-21113路由选择功能 路由选择是依据某种算法，选择最佳传输路由将分组送达目的地的过程。 子网内部使用了数据报，节点必须针对每一个到达的数据分组重新选择路径；如子网内部使用了虚电路，则只有当一个新的虚电路被建立起来的时候，才需要确定路由路径。 分组网中的路由选择是网络层协议的主要功能之一，它是由网络层的软件来完成的。 路由选择算法必须要做到:正确性、简单性、健壮性、稳定性、公平性和最优性。2022-6-21114路由选择标准 最小跳数路由 通常路由选择是基于某些性能评估标准的。最简单的标准是选择经过网络的最小跳数路由（途经节点的数量最少）。这是一种很容易测量的
49、标准，并且能够使网络资源的消耗最少。 最小费用路由 将最小跳数标准推广到一般情况即是最小费用的路由选择。在这种情况下，每条链路都具有一个相应的费用，所寻找的是任意一对相连节点之间的费用最小的路由。 2022-6-21115路由选择示例从节点从节点1到节点到节点6的最短路径的最短路径（最少跳数）是（最少跳数）是1-3-6（费（费用用 = 5 + 5 = 10），但是），但是最小费用路径是最小费用路径是1-4-5-6（费（费用用 = 1 + 1 + 2 = 4）。）。2022-6-21116路由选择 路由优化原则 路由选择策略2022-6-21117路由选择方法 固定式路由选择 洪泛路由选择 随机
50、路由选择 自适应路由选择 独立适应型 分布适应型 集中适应型2022-6-21118固定式路由选择 固定式路由选择为网络中的每一对源和目的节点选择一条永久的路由。这些路由是固定的，只有网络拓扑结构发生变化时，它们才有可能改变。 固定式路由选择需要创建一个中心路由选择矩阵，它可能保存在网络的控制中心。该矩阵指出每一对源和目的节点的路由途中的下一个节点标识。从这张完整的矩阵中，可以产生许多路由表，并保存在各个节点中。 使用固定式路由选择，数据报和虚电路在路由选择时没有区别。 2022-6-21119固定路由选择2136452022-6-21120路由表的生成 节点获得所在域的拓扑图。 计算任意两个
