计算机网络和数据通信11数据链路控制

第十一章 数据链路控制
• 数据链路层需要解决的问题
1）为网络层提供的服务 ） 2）成帧 ） 3）差错控制 ） 4）流量控制 ）
2.1
1）为网络层提供的服务 ）
• 将源端网络层的数据传输给宿端网络层
应用层 传输层 网络层
源
宿
应用层 传输层 网络层
保证数据流的顺序
数据链路层 物理层 数据链路层 物理层
回退N帧自动重发请求（流水线操作Pipeline）
Figure 11.12 Send window for Go-Back-N ARQ
提高传输效率
Figure 11.13 Receive window for Go-Back-N ARQ
Figure 11.14 Design of Go-Back-N ARQ
停止等待协议
ACK=Acknowledge=确认
Figure 11.8 Design of Stop-and-Wait Protocol
发送方每发完一帧后要等待接收方的确认，收到确 认后才能发下一帧，如果没有收到确认，发送方必 须一直等待。
引 入 流 量 控 制 的 概 念
Algorithm 11.3 Sender-site algorithm for Stop-and-Wait Protocol
Figure 11.1 A frame in a character-oriented protocol
Figure 11.2 Byte stuffing and unstuffing
ESC: escape character 换义字符
面向位协议
• 特点
– 帧以 为单位，不以 帧以bit为单位 不以byte为单位 为单位， 为单位 – 定义特殊的帧头和帧尾标识位模式01111110 定义特殊的帧头和帧尾标识位模式
流水线操作Pipeline
Figure 11.15 Window size for Go-Back-N ARQ
窗口为什么必须是 2
m
−1
Figure 11.16 Flow diagram for Example 11.6
个别ACK的丢失并不会影响数据的传输
Figure 11.17 Flow diagram for Example 11.7
成帧Framing 阶段转换Transition Phases 多路复用Multiplexing 多链路Mult此结束 • THANK YOU VERY MUCH ！
谢谢大家
37
引 入 差 错 控 制 的 概 念
Figure 11.11 Flow diagram for Example 11.3
停止等待自动重复请求的不足 • 传输效率过低 如例11.4所示：在一个停止等待自动重复请求 系统中，带宽是1Mbps，一个位往返一次是20 微秒，如果帧长是1000bit，链路利用率？ 答：如果只考虑传播时延，那么从发送到返回 的时间里，系统能够发送， 而实际只发送了1000bit，利用率只有 1000/20000=5%。如果能在确认之前发送15帧， 那么效率是15000/20000=75%
数据帧丢失必须要回退N帧
选择性重复ARQ
Figure 11.23 Flow diagram for Example 11.8
只需重传丢失的帧
捎带
Figure 11.24 Design of piggybacking in Go-Back-N ARQ
只需重传丢失的帧
高级数据链路控制
• HDLC英文全称High level Data Link Control， 高级数据链路控制，HDLC是一个在同步网 上传输数据、面向位的数据链路层协议， 它是个由1970年代IBM所提出的对称式数据 连结控制(Synchronous Data Link Control, SDLC)所研发出来的ISO标准。
正常响应方式
Figure 11.25 Normal response mode
异步平衡方式
Figure 11.26 Asynchronous balanced mode
Figure 11.27 HDLC frames
Figure 11.28 Control field format for the different frame types
• 需要解决的问题
– 数据中包含定义的标识位模式 数据中包含定义的标识位模式01111110 解决：发送方在连续5个 之后插入一个“ 解决：发送方在连续 个“1”之后插入一个“0” 之后插入一个
Figure 11.3 A frame in a bit-oriented protocol
Figure 11.4 Bit stuffing and unstuffing
比特流
为网络层提供服务的分类
• 无确认的无连接服务
– 从源到宿发送独立帧，不确认帧的到达 从源到宿发送独立帧， – 不提供纠错重传服务 – 适用于误码率较低的可靠通信
• 有确认的无连接服务
– 对发送的每一帧独立确认其接收情况 – 在一定时间间隔内未收到确认则重发这一帧 – 适用于不可靠的通信
11-1 成帧 11-
1111-7 点到点协议
尽管高级数据链路控制HDLC 协议可以实现点到点 和点到多点的配置， 和点到多点的配置 ，但是点到点访问最常用的还是 点到点协议Point-to-Point Protocol (PPP). PPP 是面 Point-to(PPP). byte向字节的协议byte-oriented protocol 本节有兴趣的同学可以自己学习
信息帧
管理帧
无编号帧
11.32
Table 11.1 U-frame control command and response
11.33
Figure 11.29 Example of connection and disconnection
使用无编号方式来建立连接和断开连接
请求设为异步平衡方式进行连接
通过无编号确认给出一个肯定响应
请求断开连接
确认断开连接
课后题选讲
• 13： • 14：
000111111100111110100011111111111000011111 00011111011001111100100011111011111010000111110 • 17：101 除 32求余数，5
最简单的协议
Figure 11.6 The design of the simplest protocol with no flow or error control
Algorithm 11.1 Sender-site algorithm for the simplest protocol
Algorithm 11.2 Receiver-site algorithm for the simplest protocol
11.15
Algorithm 11.4 Receiver-site algorithm for Stop-and-Wait Protocol
11.16
停止等待自动重复请求（Stop-and-Wait Automatic Repeat-reQuest）
Figure 11.10 Design of the Stop-and-Wait ARQ Protocol
• 成帧的方法
– – – – 标识帧的首尾 标识帧的首尾 字符计数法 字符填充的首尾标识法 位填充的首尾标识法
面向字符协议
• 特点
– 帧不定长 – 用帧头一个控制字符区分帧的首尾 – 按照控制字符说明的长度计数，确定帧边界 按照控制字符说明的长度计数，
• 问题
– 控制字符的数值错误造成发送与接收不同步