1、数据链路层第1页，共70页。本章内容本章内容 掌握链路、数据数据链路的概念，理解掌握链路、数据数据链路的概念，理解数据链路层的功能数据链路层的功能 理解停止等待协议的工作原理与过程理解停止等待协议的工作原理与过程 理解数据链路层差错控制原理理解数据链路层差错控制原理 理解数据链路层流量控制的意义与方法理解数据链路层流量控制的意义与方法 掌握面向比特数据链路层协议掌握面向比特数据链路层协议HDLC的的帧结构与帧分类帧结构与帧分类 理解理解PPP链路协议的工作过程链路协议的工作过程第2页，共70页。难点与重点难点与重点 数据链路层基本概念与功能数据链路层基本概念与功能 ARQ协议原理协议原理 链路
2、层差错控制原理链路层差错控制原理 HDLC协议与帧结构协议与帧结构第3页，共70页。4.1 数据链路层功能数据链路层功能 链路概念（链路概念（Link）：是一条无源的点到是一条无源的点到点的物理线段，中间没有任何其他节点，点的物理线段，中间没有任何其他节点，进行通信的两台计算机的通路往往由许进行通信的两台计算机的通路往往由许多链路组成。多链路组成。数据链路（数据链路（Data Link）：在不可靠的物在不可靠的物理链路上添加一些由硬件及软件实现的理链路上添加一些由硬件及软件实现的控制规程，构成数据链路，以保证准确控制规程，构成数据链路，以保证准确传输数据帧。传输数据帧。第4页，共70页。数据链
3、路层功能数据链路层功能 链路管理链路管理 链路的建立、维持与释放。链路的建立、维持与释放。帧同步帧同步 保证接收方能从比特流中分离出数据帧保证接收方能从比特流中分离出数据帧 流量控制流量控制 协调发送方与接收方同步工作协调发送方与接收方同步工作 差错控制差错控制 接收方能检验出有错误的帧，并采取相接收方能检验出有错误的帧，并采取相应措施。应措施。第5页，共70页。数据链路层功能数据链路层功能 透明传输透明传输 数据链路层并不关心所传数据内容，按数据链路层并不关心所传数据内容，按一定规则能从帧中区分数据与控制信息。一定规则能从帧中区分数据与控制信息。寻址寻址 在多点连接时保证帧被准确送达目的节在
4、多点连接时保证帧被准确送达目的节点。点。第6页，共70页。4.2 停止等待协议停止等待协议 理想的链路：理想的链路：链路很可靠，数据帧不会出错与丢失；链路很可靠，数据帧不会出错与丢失；不管发送方以多快的速率发送，接收方都能来不管发送方以多快的速率发送，接收方都能来得及接收而保证不丢失数据帧。得及接收而保证不丢失数据帧。此时不需要链路层协议。此时不需要链路层协议。主机主机链路层链路层主机主机链路层链路层节点节点A节点节点B帧帧第7页，共70页。停止等待协议停止等待协议不可靠的链路导致可能出现的情况：不可靠的链路导致可能出现的情况：数据帧出错数据帧出错（噪声干扰）（噪声干扰）数据帧不能到达数据帧不
5、能到达（链路错误）（链路错误）接收溢出接收溢出（结点差异）（结点差异）数据帧重复数据帧重复（链路阻塞）（链路阻塞）第8页，共70页。数据链路层差错控制数据链路层差错控制解决解决“数据帧出错数据帧出错”方法：方法：可对欲发送的帧进行可对欲发送的帧进行差错编码差错编码，接收方，接收方通过通过差错校验差错校验，可判断出接收的数据帧，可判断出接收的数据帧是否发生错误。如果是否发生错误。如果接收错误接收错误，就向发，就向发送方发送一出错标识帧送方发送一出错标识帧，称为称为否认帧否认帧NAK，通知发送方重新传送原数据帧。通知发送方重新传送原数据帧。第9页，共70页。数据链路层差错控制示意图数据链路层差错控
6、制示意图DATA0校验出错校验出错NAKDATA0确认出错确认出错重新传送重新传送节点节点A节点节点B校验正确校验正确提交主机提交主机第10页，共70页。数据链路层简单流量控制数据链路层简单流量控制解决解决“接收溢出接收溢出”方法：方法：可以采用发送方每发送一帧，就可以采用发送方每发送一帧，就停止发停止发送送，等待接收方的确认信息。接收方每，等待接收方的确认信息。接收方每收到一个正确的数据帧就向发送方发送收到一个正确的数据帧就向发送方发送一确认标识帧，称为一确认标识帧，称为确认帧确认帧ACK。发送发送方接收到确认帧，则继续发送下一帧。方接收到确认帧，则继续发送下一帧。第11页，共70页。数据链
7、路层简单流量控制示意图数据链路层简单流量控制示意图节点节点A节点节点BDATA0校验正确校验正确提交主机提交主机发确认帧发确认帧ACKDATA1收到确认收到确认发送新帧发送新帧停止发送停止发送等待确认等待确认ACKDATA2第12页，共70页。超时自动重新传送超时自动重新传送解决解决“数据帧丢失数据帧丢失”方法：方法：可在发送方每发送完一个数据帧就启动可在发送方每发送完一个数据帧就启动一个一个超时计时器超时计时器，其时间可设为略大于，其时间可设为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间均时间”。如果超时，发送方还没有收。如果超时，发送方还没有收到到ACK，
8、则认为帧丢失，自动将数据帧，则认为帧丢失，自动将数据帧重新发送重新发送。第13页，共70页。超时重新传送示意图超时重新传送示意图节点节点A节点节点BACKDATA0DATA1DATA0数据帧丢失数据帧丢失超时超时确认丢失确认丢失重新传送重新传送校验正确发校验正确发送确认帧送确认帧收到确认收到确认发送新帧发送新帧第14页，共70页。重复帧处理重复帧处理 当接收方正确接收数据帧并发出确认帧，当接收方正确接收数据帧并发出确认帧，但确认帧丢失。发送方在规定时限内没但确认帧丢失。发送方在规定时限内没有接收到确认信息，认为数据帧丢失，有接收到确认信息，认为数据帧丢失，自动重新传送原数据帧。这样接收方又自动
9、重新传送原数据帧。这样接收方又收到一个同样的数据帧，称为收到一个同样的数据帧，称为重复帧重复帧。可通过对可通过对数据帧编号数据帧编号的方法解决。发送的方法解决。发送方将欲发送的数据帧编好序号，如接收方将欲发送的数据帧编好序号，如接收方收到序号相同的帧，则将重复帧丢弃，方收到序号相同的帧，则将重复帧丢弃，并向发送方并向发送方重新发送确认帧重新发送确认帧。第15页，共70页。重复帧处理示意图重复帧处理示意图节点节点A节点节点BACKDATA100确认帧丢失确认帧丢失超时超时DATA100ACKDATA101接收正确接收正确保留副本保留副本发送确认发送确认收到重复收到重复帧，帧，丢弃丢弃发送确认发送
10、确认认为丢失认为丢失重新传送重新传送收到确认收到确认发送新帧发送新帧第16页，共70页。停止等待协议停止等待协议 发送方每发送完一帧就要等待接收方的发送方每发送完一帧就要等待接收方的确认信息。如果出错可由发送方自动重确认信息。如果出错可由发送方自动重传。因此称为自动请求重传，即传。因此称为自动请求重传，即ARQ（Automatic Repeat reQuest）。）。因为每因为每次只发送一帧，可用次只发送一帧，可用1个比特为帧序号个比特为帧序号编码，来区分重复帧。编码，来区分重复帧。第17页，共70页。停止等待协议停止等待协议 数据帧出错或丢失（数据帧出错或丢失（发送确认与否认帧发送确认与否认
11、帧）确认帧出错或丢失（确认帧出错或丢失（超时重传超时重传）否认帧出错或丢失（否认帧出错或丢失（超时重传超时重传）溢出（溢出（停止等待停止等待）重复数据（重复数据（帧编号帧编号）上层数据 检错序号标志地址数据帧数据帧接收序号 检错标志 地址确认帧确认帧第18页，共70页。停止等待协议发送算法停止等待协议发送算法 vs0 发送序号初始化发送序号初始化 dataget_host()从主机取数据从主机取数据 data_s(data，vs，CRC)数据帧编码数据帧编码 send(data_s)发送数据帧发送数据帧 time_out()启动超时计时器启动超时计时器 data_rrecive()接收数据帧接
12、收数据帧 if(data_r=null)and(time_out()=0)goto if(data_r=ACK)vs=1-vs,goto 正确正确 if(data_r=NAK)goto 出错重传出错重传 if(time_out()=1)goto 超时重传超时重传 第19页，共70页。停止等待协议接收算法停止等待协议接收算法 vr0 接收序号初始化接收序号初始化 data_r=recive()if(data_r=null)goto 等待接收等待接收 if CRC(data_r)send(NAK),data_r=null,goto 帧错误，发送否认帧帧错误，发送否认帧 if(ns!=vs)data
13、_r=null，goto 丢弃重复丢弃重复 if(data_r!=null)send_host(data_r)vr=1-vr 变接收序号，准备接收下一帧变接收序号，准备接收下一帧 send(ACK)，goto 第20页，共70页。ARQ算法总结算法总结 在发送方只有收到在发送方只有收到ACK后后，才改变发送序号；接收，才改变发送序号；接收方只有接收到无误的且与方只有接收到无误的且与发送序号相同的帧发送序号相同的帧，才改，才改变接收序号，如果序号不同，则丢弃帧并发送变接收序号，如果序号不同，则丢弃帧并发送ACK。数据000AC 数据000AC01ACC11A1AC1C 数据110AC 数据110
14、1AC0A上层数据 检错序号标志地址第21页，共70页。差错控制方法差错控制方法 在所发送的数据块上附加一定的冗余位，在所发送的数据块上附加一定的冗余位，使接收方能够推导出已发送数据应该是使接收方能够推导出已发送数据应该是什么，如果发现错误，可以自动纠正错什么，如果发现错误，可以自动纠正错误。附加的冗余位，称为误。附加的冗余位，称为自动纠错编码自动纠错编码。在数据块上附加冗余位，使接收方能检在数据块上附加冗余位，使接收方能检测出是否有差错，但并不知道差错在哪测出是否有差错，但并不知道差错在哪里，也不会自动纠正错误，而是里，也不会自动纠正错误，而是请求发请求发送方重新传送数据送方重新传送数据，以
15、消除错误。，以消除错误。第22页，共70页。CRC校验技术校验技术 计算机网络数据链路层广泛采用循环冗计算机网络数据链路层广泛采用循环冗余码作为差错编码，有较强的检错能力。余码作为差错编码，有较强的检错能力。要求双方事先约定一个生成多项式要求双方事先约定一个生成多项式G（X），其高位与低位必须是），其高位与低位必须是1。编码时。编码时将检验和附加在传输帧后，形成特定的将检验和附加在传输帧后，形成特定的数据帧，使其能被数据帧，使其能被G（X）除尽。当接）除尽。当接收方收到此帧后，用收方收到此帧后，用G（X）去除它，）去除它，若有余数，则有传输错误，请求发送方若有余数，则有传输错误，请求发送方重传
16、该帧。重传该帧。第23页，共70页。常用的国际标准生成多项式常用的国际标准生成多项式CRC-12 G（X）=X12+X11+X3+X2+X+1CRC-16 G（X）=X16+X15+X2+1CRC-CCITT G（X）=X16+X15+X5+1 CRC-32 =X23+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1 第24页，共70页。4.3 连续连续ARQ协议协议 ARQ协议是一个实用的链路层协议。每发送完一协议是一个实用的链路层协议。每发送完一帧都要等待确认帧，通信双方不需要太多的帧缓帧都要等待确认帧，通信双方不需要太多的帧缓存，且算法简单易实
17、现。但信道利用率并不高。存，且算法简单易实现。但信道利用率并不高。可采用连续自动请求重传方案，即连续可采用连续自动请求重传方案，即连续ARQ协议。协议。不用等待前一帧被确认便可发送下一帧。这就不用等待前一帧被确认便可发送下一帧。这就需要在发送方设置一个较大的缓冲存储空间，需要在发送方设置一个较大的缓冲存储空间，用以存放若干待确认的信息帧。当发送方收到用以存放若干待确认的信息帧。当发送方收到对某信息帧的确认帧后便可从帧缓存中将该信对某信息帧的确认帧后便可从帧缓存中将该信息帧删除，并继续发送数据帧。所以，连续息帧删除，并继续发送数据帧。所以，连续ARQ协议使得信道利用率大大提高。协议使得信道利用率
18、大大提高。第25页，共70页。连续连续ARQ协议原理协议原理123465发送完第一发送完第一帧后并不等帧后并不等待，继续发待，继续发送后续几帧送后续几帧每个确认帧每个确认帧都要有编号，都要有编号，说明对相应说明对相应的帧确认的帧确认节点节点A节点节点B第26页，共70页。Go-BACK-N 超时超时重传重传发送方发送方接收方接收方01XDDD2345023452345出错出错丢弃丢弃1012345第27页，共70页。连续连续ARQ协议协议 发送方将待发送的帧编好序号。发送完发送方将待发送的帧编好序号。发送完第第0号帧后，不是停止等待确认帧，而号帧后，不是停止等待确认帧，而是继续发送第是继续发送
19、第1号帧、第号帧、第2号帧等。由于号帧等。由于连续发送了很多帧，所以接收方应对确连续发送了很多帧，所以接收方应对确认帧或否认帧编号，以通知发送方是对认帧或否认帧编号，以通知发送方是对哪一帧进行的确认或否认。哪一帧进行的确认或否认。由此可见连续由此可见连续ARQ协议可大大提高信道协议可大大提高信道的利用率，但重传时造成的利用率，但重传时造成数据重复传送，数据重复传送，又会降低通信效率。又会降低通信效率。第28页，共70页。选择重传选择重传 为了进一步提高信道的利用率，接收方为了进一步提高信道的利用率，接收方只将出错的帧丢弃，接收正确的帧保存只将出错的帧丢弃，接收正确的帧保存在接收缓存中，设法要求
20、发送方只传送在接收缓存中，设法要求发送方只传送出现差错的那一帧，一旦收到重新传来出现差错的那一帧，一旦收到重新传来的帧后，就可以将原已存于缓冲区中的的帧后，就可以将原已存于缓冲区中的其余帧一并按正确的顺序上交主机。这其余帧一并按正确的顺序上交主机。这种方法称为种方法称为选择重传选择重传(Select Repeat)，显然，选择重传减少了浪费，但要求接显然，选择重传减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲区空间。收方有足够大的缓冲区空间。第29页，共70页。4.4流量控制流量控制 链路层的流量控制是通信双方能协调工链路层的流量控制是通信双方能协调工作的保障，如果没有合理的流量控制手作的保障，如果没
21、有合理的流量控制手段，可能造成数据丢失。段，可能造成数据丢失。增加缓冲存储空间在某种程度上可以缓增加缓冲存储空间在某种程度上可以缓解收、发双方在传输速率上的差异，但解收、发双方在传输速率上的差异，但并不能完全解决这一矛盾。并不能完全解决这一矛盾。经常使用的流量控制方法有经常使用的流量控制方法有XON/XOFF与窗口机制。与窗口机制。第30页，共70页。XON/XOFF XON/XOFF主要应用于面向字符通信中，主要应用于面向字符通信中，使用一对控制字符来实现流量控制。其使用一对控制字符来实现流量控制。其中中XON采用采用ASCII字符集中的控制字符字符集中的控制字符DC1，XOFF采用采用AS
22、CII字符集中的控字符集中的控制字符制字符DC3。当通信路上的接收方发生。当通信路上的接收方发生过载时，便向发送方发送一个过载时，便向发送方发送一个XOFF字字符，发送方接收符，发送方接收XOFF字字 第31页，共70页。XON/XOFF工作原理工作原理节点节点A节点节点BXOFFXON连续发送字符连续发送字符继续发送字符继续发送字符接收缓存将满接收缓存将满接收完毕接收完毕第32页，共70页。窗口机制窗口机制 在在ARQ协议中，因为每发送完一帧都要协议中，因为每发送完一帧都要停止等待确认信息，流量控制简单。只停止等待确认信息，流量控制简单。只要求通信双方拥有一帧的缓存空间，只要求通信双方拥有一
23、帧的缓存空间，只要超时时限选择合理，不需要额外的流要超时时限选择合理，不需要额外的流量控制机制。量控制机制。对于连续对于连续ARQ协议如果发送方没有收到协议如果发送方没有收到任何来自收方的确认信息，发送方是不任何来自收方的确认信息，发送方是不能无限制地发送数据帧的。能无限制地发送数据帧的。第33页，共70页。窗口机制窗口机制 发送方缓存中需保留未被确认的帧副本，发送方缓存中需保留未被确认的帧副本，以备重传。计算机的硬件资源是有限的，以备重传。计算机的硬件资源是有限的，缓存容量不能无限制增加。缓存容量不能无限制增加。发送数据帧过多，一旦有一帧出现错误，发送数据帧过多，一旦有一帧出现错误，可能有很
24、多帧需要重传，造成很大的浪可能有很多帧需要重传，造成很大的浪费，增加了很多不必要的开销。费，增加了很多不必要的开销。为了对连续发送的大量数据帧进行编号，为了对连续发送的大量数据帧进行编号，每帧的发送序号也要占用较多的比特，每帧的发送序号也要占用较多的比特，又增加了一定的开销。又增加了一定的开销。第34页，共70页。滑动窗口的概念滑动窗口的概念 需要对连续需要对连续ARQ协议中连续发送的未被确认的帧协议中连续发送的未被确认的帧数做一定的限制。数做一定的限制。在发送方设置发送窗口，用来对发送方进行流在发送方设置发送窗口，用来对发送方进行流量控制，其大小量控制，其大小WT代表在发送方还没有收到对方代
25、表在发送方还没有收到对方确认信息情况下最多可以连续发送的数据帧数。确认信息情况下最多可以连续发送的数据帧数。在接收方设置接收窗口。接收窗口用来控制接收方在接收方设置接收窗口。接收窗口用来控制接收方应该接收哪些帧，只有收到的数据帧的发送序号落应该接收哪些帧，只有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。入接收窗口内才允许将该数据帧收下。第35页，共70页。104237560 1已收到已收到0号帧号帧，准备接收准备接收1号帧号帧ab接收方接收方0 14237560 1接收窗口接收窗口Wr=1，准备接收准备接收0号帧号帧接收方接收方0 14237560 1发送窗口发送窗口Wt=5，允
26、许发送允许发送0号到号到4号帧号帧发送方发送方0 14237560 1已收到确认已收到确认，允许发送允许发送1号到号到4号帧号帧发送方发送方第36页，共70页。104237560 1已收到已收到0-3号帧号帧，准备接收准备接收4号帧号帧接收方接收方0 123457601已收到确认已收到确认，允许发送允许发送4号到号到0号帧号帧发送方发送方0 1234 5670 1230 1234 5670 123第37页，共70页。不难看出，只有接收窗口向前滑动时，不难看出，只有接收窗口向前滑动时，发送窗口才能移动。发送窗口才能移动。收发两端的窗口按收发两端的窗口按以上规律不断向前滑动，称为滑动窗口以上规律不
27、断向前滑动，称为滑动窗口协议。协议。显然显然ARQ协议发送与接收窗口均协议发送与接收窗口均为为1。另外，接收方并不需要对每一个。另外，接收方并不需要对每一个数据帧都发回确认信息，可以在接收若数据帧都发回确认信息，可以在接收若干正确数据帧后，才对最后一个数据帧干正确数据帧后，才对最后一个数据帧发送确认信息。发送确认信息。第38页，共70页。窗口总结窗口总结 综上所述，对于三种不同的综上所述，对于三种不同的ARQ协议的协议的窗口大小的设置是不同的。窗口大小的设置是不同的。ARQ协议（停止等待）：发送窗口协议（停止等待）：发送窗口=1，接受窗口接受窗口=1。连续连续ARQ协议（后退协议（后退N步法）
28、：发送窗步法）：发送窗口口1，接收窗口，接收窗口=1。选择重传选择重传ARQ：发送窗口：发送窗口1，接收窗，接收窗口口1 第39页，共70页。4.5面向比特的链路控制规程面向比特的链路控制规程 比较通用的协议可分为两类，这就是面比较通用的协议可分为两类，这就是面向字符的链路控制协议与面向比特的链向字符的链路控制协议与面向比特的链路控制协议。所谓面向字符就是说在链路控制协议。所谓面向字符就是说在链路上所传送的数据必须是由规定字符集路上所传送的数据必须是由规定字符集（例如（例如ASCII码）中的字符所组成。同码）中的字符所组成。同时在链路上传送的控制信息也必须由同时在链路上传送的控制信息也必须由同
29、一个字符集中的若干规定的控制字符构一个字符集中的若干规定的控制字符构成。成。第40页，共70页。面向字符与面向比特协议面向字符与面向比特协议 面向字符的控制协议有许多弱点，例如，面向字符的控制协议有许多弱点，例如，通信线路利用率低，可靠性差，通用性通信线路利用率低，可靠性差，通用性不强，扩展能力弱等。不强，扩展能力弱等。面向比特的链路控制规程，是采用带填面向比特的链路控制规程，是采用带填充位的首尾标志将一组比特封装成帧，充位的首尾标志将一组比特封装成帧，通过定义不同类型的帧格式，实现链路通过定义不同类型的帧格式，实现链路层的功能。它成为链路层的主要协议，层的功能。它成为链路层的主要协议，是世界
30、上广泛采用的协议。是世界上广泛采用的协议。第41页，共70页。HDLC基本配置基本配置复合站复合站复合站复合站命令/响应命令/响应主站从站从站从站从站第42页，共70页。HDLC基本配置基本配置 非平衡配置的特点是由一个主站控制整非平衡配置的特点是由一个主站控制整个链路的工作。主站发出的帧叫做命令。个链路的工作。主站发出的帧叫做命令。受控的各站叫做次站或从站（）。次站受控的各站叫做次站或从站（）。次站发出的帧叫做响应（发出的帧叫做响应（response）。）。平衡配置的特点是链路两端的两个站都平衡配置的特点是链路两端的两个站都是复合站（是复合站（combined station）。复合站）。复
31、合站同时具有主站与次站的功能。因此每个同时具有主站与次站的功能。因此每个复合站都可以发出命令和响应。复合站都可以发出命令和响应。第43页，共70页。HDLC帧结构帧结构 HDLC帧由标志字段、地址字段、控制帧由标志字段、地址字段、控制字段、信息字段和帧校验字段组成。字段、信息字段和帧校验字段组成。HDLC定义了三种类型的帧，即信息帧、定义了三种类型的帧，即信息帧、监控帧与无编号帧。每类帧又包含若干监控帧与无编号帧。每类帧又包含若干命令与响应，常习惯上称为命令帧与响命令与响应，常习惯上称为命令帧与响应帧。应帧。第44页，共70页。HDLC帧结构帧结构标志标志字段字段F地址地址字段字段A控制控制字
32、段字段C信息信息字段字段infoFCS校验校验标志标志字段字段F校验区间校验区间透明区间透明区间第45页，共70页。标志字段标志字段 数据链路层要解决帧同步的问题，即要数据链路层要解决帧同步的问题，即要从收到的比特流中正确地区分出一个帧从收到的比特流中正确地区分出一个帧的开始比特与结束比特。为此的开始比特与结束比特。为此HDLC规规定了在一个帧的开头和结尾各放入一个定了在一个帧的开头和结尾各放入一个特殊的标记，作为一个帧的边界。这个特殊的标记，作为一个帧的边界。这个标志称为标志字段标志称为标志字段F（Flag）。）。标志字标志字段为段为6个连续的个连续的1加上两边各一个加上两边各一个0共共8位
33、位（7EH）。）。在接收端，只要找到标志字在接收端，只要找到标志字段段F，就可以很容易地确定一个帧的位就可以很容易地确定一个帧的位置。置。第46页，共70页。零比特填充法零比特填充法 在发送端，当一串比特流尚未加上标志字段时，在发送端，当一串比特流尚未加上标志字段时，先用硬件扫描全部比特（用软件也能实现，但要先用硬件扫描全部比特（用软件也能实现，但要慢些）。只要发现有慢些）。只要发现有5个连续个连续1，则立即填入一个，则立即填入一个0。经过这种零比特填充后的数据，就可以保证。经过这种零比特填充后的数据，就可以保证不会出现不会出现6个连续个连续1。在接收一个帧时，先找到标志字段以确定帧的在接收一
34、个帧时，先找到标志字段以确定帧的边界。接着再用硬件对其中的比特流进行扫描。边界。接着再用硬件对其中的比特流进行扫描。每当发现每当发现5个连续个连续1时，就将这时，就将这5个连续个连续1后的一后的一个个0删除，以还原成原来的比特流。删除，以还原成原来的比特流。第47页，共70页。零比特填充法零比特填充法 010011111010001010 填人填人0比特比特 01001111110001010 会误认为是会误认为是F字段字段数据中某一段比特组合恰好数据中某一段比特组合恰好出现和出现和F F字段一样的情况字段一样的情况发送端在发送端在5 5个连个连1 1之后填之后填入入0 0比特比特在接收端将在
35、接收端将5 5个连个连1 1后的后的0 0比特删除，恢复原样比特删除，恢复原样 01001111110001010 删除0比特第48页，共70页。零比特填充法举例零比特填充法举例传送数据为传送数据为7C7D7E7F01111100 01111101 01111110 011111117C7D7E7F011111000 011111001 011111010 011110111填充填充原始原始数据数据填充后填充后数据数据01111100,00111110,01011111,01001111,01117C3E5F4F70第49页，共70页。地址字段地址字段 地址字段地址字段A也是也是8个比特。在使
36、用非平衡个比特。在使用非平衡方式传送数据时，地址字段总是写入次方式传送数据时，地址字段总是写入次站的地址。但在平衡方式时，地址字段站的地址。但在平衡方式时，地址字段总是填入应答站的地址。总是填入应答站的地址。全全1地址是广播方式，而全地址是广播方式，而全0地址是无效地址是无效地址。因此，有效的地址共有地址。因此，有效的地址共有254个之个之多。多。地址字段可以扩充地址字段可以扩充第50页，共70页。信息字段与校验序列信息字段与校验序列 从网络层交下来的分组，变成为数据链从网络层交下来的分组，变成为数据链路层的数据。信息字段的长度没有具体路层的数据。信息字段的长度没有具体规定。规定。帧校验序列帧
37、校验序列FCS字段共占字段共占16bit。它采用。它采用的生成多项式是的生成多项式是CRC-CCITT。所校验。所校验的范围是从地址字段的第的范围是从地址字段的第1个比特起，个比特起，到信息字段的最末到信息字段的最末1个比特为止。个比特为止。第51页，共70页。控制字段控制字段 控制字段控制字段C共共8bit，是最复杂的字段。，是最复杂的字段。HDLC的许多重要功能都要靠控制字段的许多重要功能都要靠控制字段来实现。来实现。根据其最前面两个比特的取值，可将根据其最前面两个比特的取值，可将HDLC帧划分为三大类，即信息帧、监帧划分为三大类，即信息帧、监督帧和无编号帧，它们的简称分别是督帧和无编号帧
38、，它们的简称分别是I（Information），），S（Supervisory）和）和U（Unnumbered）第52页，共70页。控制字段格式控制字段格式 P/F：询问终止（：询问终止（PollFinal）比特）比特比特序号01234567信息帧0N（S）P/FN（R）监督帧10SP/FN（R）无编号帧11MP/FM第53页，共70页。信息帧信息帧 N（S）表示当前发送的信息帧的序号，）表示当前发送的信息帧的序号，而而N（R）表示该站所期望收到的帧的）表示该站所期望收到的帧的发送序号。即在该帧发送之前，接收方发送序号。即在该帧发送之前，接收方已正确接收到已正确接收到N（R）之前的所有帧。）之
39、前的所有帧。N（R）带有确认的意思，不必专门为）带有确认的意思，不必专门为收到的信息帧发送确认应答帧。可以在收到的信息帧发送确认应答帧。可以在本站有信息帧发送时，将确认信息放在本站有信息帧发送时，将确认信息放在其接收序号其接收序号N（R）中让本站发送信息）中让本站发送信息帧时将确认信息捎带走。帧时将确认信息捎带走。第54页，共70页。监督帧格式监督帧格式2-3位帧名功能00RR接收准备好准备接收下一帧确认N(R)以前的帧 01RNR接收未准备好暂停接收下一帧确认N(R)以前的帧10REJ拒绝 从N(R)起的所有帧都被否认 11SREJ选择拒绝 只否认序号为N(R)的帧 第55页，共70页。监督
40、帧监督帧 所有的监督帧都不包含要传送的数据信所有的监督帧都不包含要传送的数据信息，因此它只有息，因此它只有48bit长。长。四种监督帧中，前三种用在连续四种监督帧中，前三种用在连续ARQ协协议中，而最后一种只用于选择重传议中，而最后一种只用于选择重传ARQ协议中。协议中。01111110 00000010 100101110111111000000111 00000111标志标志标志标志地址地址CRC控制控制暂停接收，确认暂停接收，确认7号以前的帧（期望接收号以前的帧（期望接收7号帧）号帧）第56页，共70页。无编号帧无编号帧 无编号帧本身不带编号，即无无编号帧本身不带编号，即无N（S）和）和
41、N（R）字段，而是用）字段，而是用5bit来表示不同功来表示不同功能的无编号帧。能的无编号帧。虽然总共可以有虽然总共可以有32个不同组合，但实际个不同组合，但实际上目前只定义了上目前只定义了15种无编号帧。无编号种无编号帧。无编号帧主要起控制作用，可在需要时随时发帧主要起控制作用，可在需要时随时发出。出。第57页，共70页。无编号帧举例无编号帧举例命令名称MN编码功能SNRM00001置正常响应模式 SABM 11100置异步平衡模式DISC/RD00010拆除链路/请求拆除RESET11001复位FRMR10001收到非定义帧1100X010DISC/RD第58页，共70页。无编号帧举例无编
42、号帧举例 SNRM等帧等帧：用于链路的建立，为链路选择不同的：用于链路的建立，为链路选择不同的工作模式，并把所有计数器的初始状态置为零。工作模式，并把所有计数器的初始状态置为零。DISC帧帧：此命令用来终止以前建立的操作模式，通：此命令用来终止以前建立的操作模式，通知对方停止通信，并拆除链路。知对方停止通信，并拆除链路。RD帧帧：当双方通信结束，由一方提出通信结束要：当双方通信结束，由一方提出通信结束要求，请求拆除链路。求，请求拆除链路。FRMR（帧拒绝响应）帧：当收到一个错误的帧，帧拒绝响应）帧：当收到一个错误的帧，并且无法通过重传此帧恢复错误时，则发出并且无法通过重传此帧恢复错误时，则发出
43、FRMR帧，由主站或复合站负责处理这种情况。帧，由主站或复合站负责处理这种情况。第59页，共70页。PPP协议协议 全世界范围内使用最多的拨号接入全世界范围内使用最多的拨号接入Internet协议为协议为非常简单的点对点协议非常简单的点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）。）。用户要拨号上网，首先到因特网服务提供者用户要拨号上网，首先到因特网服务提供者ISP处注册。处注册。ISP拥有高速链路与拥有高速链路与Internet相连。用户可相连。用户可使用调制解调器，通过电话线拨号到使用调制解调器，通过电话线拨号到ISP。ISP在在接到用户的呼入后，进行身份验证。如果是合
44、法用接到用户的呼入后，进行身份验证。如果是合法用户，将一个临时的户，将一个临时的IP地址分配给用户，使用户的地址分配给用户，使用户的计算机成为接入计算机成为接入Internet的主机，可使用的主机，可使用Internet所提供的各种服务所提供的各种服务 第60页，共70页。PC机拨号接入机拨号接入Internet 高速链高速链路路用户用户PC用户用户调制解调调制解调器器ISP调调制制解解调调器器ISP路由器路由器因因特特网网用户电话线用户电话线使用使用TCP/IP的的PPP链路链路TCP/IP客户进客户进程程路由进路由进程程第61页，共70页。PPP协议协议 PPP由三部分组成由三部分组成：将
45、将IP数据报封装到串行链路的方法。数据报封装到串行链路的方法。PPP既既支持异步链路，也支持面向比特支持异步链路，也支持面向比特的同步链路。的同步链路。链路控制协议链路控制协议LCP主要完成数据链路的主要完成数据链路的建立、配置和测试等任务。通信的双方建立、配置和测试等任务。通信的双方可协商一些选项。可协商一些选项。一套网络控制协议一套网络控制协议NCP，可支持不同网可支持不同网络层的协议。络层的协议。第62页，共70页。PPP协议帧格式协议帧格式信息信息字段字段infoFCS校验校验标志标志字段字段F小于小于1500字字节节标志标志字段字段7E地址地址字段字段FF控制控制字段字段03协议协议
46、字段字段第63页，共70页。PPP协议帧格式协议帧格式 标志字段为标志字段为0 x7E，地址字段为地址字段为0 xFF，控控制字段为制字段为0 x03。这三各字段是这三各字段是固定不变固定不变的的，所有，所有PPP帧都应以帧都应以07EFF03开始。开始。协议字段占两个字节，当协议字段为协议字段占两个字节，当协议字段为0 x0021时，时，PPP帧的信息就是帧的信息就是IP数据报。数据报。若为若为0 xC021，则信息字段是则信息字段是PPP链路控链路控制数据。而制数据。而0 x8021表示这是网络控制数表示这是网络控制数据。帧校验序列据。帧校验序列FCS与与HDLC的相同。的相同。第64页，
47、共70页。PPP的透明传输的透明传输 当当PPP工作在同步传输链路中时，使用工作在同步传输链路中时，使用零比特填充法（与零比特填充法（与HDLC相同），保证相同），保证透明传输。透明传输。当当PPP工作于异步传输链路时，使用一工作于异步传输链路时，使用一种特殊的字符填充方法。种特殊的字符填充方法。第65页，共70页。字符填充法字符填充法 将信息字段中出现的每一个将信息字段中出现的每一个0 x7E字节转字节转变成变成2个字节序列个字节序列0 x7D与与0 x5E。若信息。若信息字段中出现字段中出现0 x7D字节，则将其转换为字节，则将其转换为2字节序列字节序列0 x7D与与0 x5D。若信息字段
48、中。若信息字段中出现出现ASCII控制字符（小于控制字符（小于0 x20的字的字符），则在该字符前要加入一个符），则在该字符前要加入一个0 x7D字字节。节。第66页，共70页。字符填充法举例字符填充法举例原始数据原始数据填充数据填充数据6E7D5E7D5D507D196E7E7D5019在恢复数据时如果在恢复数据时如果0 x7D后的数据为后的数据为0 x5E，则恢则恢复为复为0 x7E。若为若为0 x5D，则保留则保留0 x7D，去掉去掉0 x5D。若为小于若为小于0 x20的字节则去掉的字节则去掉0 x7D。这样可保证这样可保证PPP帧能透明传输。帧能透明传输。第67页，共70页。PPP协
49、议工作过程协议工作过程 当用户拨号呼叫当用户拨号呼叫ISP时，由时，由ISP的调制解调器对呼叫的调制解调器对呼叫作出确认，并建立一条物理连接。作出确认，并建立一条物理连接。这时用户这时用户PC机向机向ISP路由器发送一系列的路由器发送一系列的LCP分组分组（封装成多个（封装成多个PPP帧），双方协商一些帧），双方协商一些PPP参数。参数。接着进行网络层配置，由接着进行网络层配置，由NCP给新接入的给新接入的PC机机分配一个临时分配一个临时IP地址。这样，用户的地址。这样，用户的PC机成为了机成为了Internet上的一台主机。上的一台主机。当用户通信结束时，当用户通信结束时，NCP释放网络层连
50、接，回收释放网络层连接，回收原来分配的原来分配的IP地址。接着地址。接着LCP释放链路层连接。最释放链路层连接。最后释放物理层连接。后释放物理层连接。第68页，共70页。PPP链路工作状态链路工作状态静止静止建立建立鉴别鉴别网络网络通信通信终止终止检测到载波检测到载波失败失败通信结束通信结束载波停止载波停止协商选项协商选项失败失败鉴别成功鉴别成功NCP配置配置第69页，共70页。作业作业 绘制停止等待协议发送与接收算法流程绘制停止等待协议发送与接收算法流程图。图。HDLC帧如何组成？是如何保证透明传帧如何组成？是如何保证透明传输的？输的？何为何为PPP协议？画图说明其工作过程。协议？画图说明其
