数据与计算机通信第七章
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帧i丢失 发送器发送i 发送器发送i＋1 接收器收到i 接收器收到i＋1 发现次序不对 发送一个拒绝i 发送一个拒绝i 发送器重新回到 帧i并重传
Destn Frame RR Damaged REJ Retransmit
26
返回N －丢失的帧（2）
帧 i 丢失并且没有发送 接受器没接受到任何帧并且不返回RR或 接受器没接受到任何帧并且不返回RR或REJ 发送器超时，传输一个RR帧，包含一个被置为 发送器超时，传输一个RR帧，包含一个被置为 RR 1的P比特的比特 比特的比特 接收器将这个比特解释为命令 ，该命令要求接 收器发送一个RR响应，表明自己希望接受到下 收器发送一个RR响应，表明自己希望接受到下 个帧，即帧i 个帧，即帧i 发送器重传帧i 发送器重传帧i
46
HDLC的操作
交换信息帧、监控帧及无编号帧 3个阶段 初始化 数据传送 中止操作
47
操作举例（1）
重发
发送序号
接收序号
48
操作举例（2）
启动了计时器
49
归纳
流量控制
停止和等待 滑动窗口
差错检测
奇偶 循环冗余检测Cyclic 循环冗余检测Cyclic Redundancy Check
差错控制
当发送出数据时，滑动窗口从左边开始收缩； 当收到确认时，滑动窗口向右扩展
14
接收方滑动窗口
当接收到数据时，滑动窗口从左边开始收缩； 当发送确认时，滑动窗口向右扩展
15
滑动窗口实例
Window size is limited to 7(2k-1) See P.165
又一个滑动窗口实例
17
滑动窗口的改进
4
帧传输模型
传输时延
Propagation delay
5
传输时间与传播时间
Transmission time — tframe 将一帧所有比特发送到传输媒体所花的时间 与帧的长度成正比 传输时间 = L / R L=以比特为单位的帧长度 L=以比特为单位的帧长度 Propagation time (propagation delay) — tprop 一个比特通过链路的时间 传播时间 = d / V d=以米为单位的链路距离 d=以米为单位的链路距离 V=以m/s 为单位的传播速度 V=以
停止等待链路利用率(2)
a的另一个表达式
d /V Rd a= = = t frame L / R VL t prop
图7.2 当 a<1和 a>1时, 皆有: a<1和 a>1时 皆有: Total time=1+2a u=1/(1+2a) 例1: 求 ATM的链路利用率 ATM的链路利用率 P.179 L=424bits, d=1000km, R=155.52Mbps 例2:求LAN的链路利用率 2:求LAN的链路利用率 L=1000bits, d=0.1km~10km, R=10Mbps~1Gbps 例3:求拨号数据链路利用率 3:求拨号数据链路利用率 L=1000bits, d=5000km, R=56Kbps
27
返回N－损坏的RR
发送器收到 i 并发送 RR (i+1) 它在传输中 (i+1) 丢失 确认是累积的, 确认是累积的, 下一个 RR (i+n) 可能在帧 i超 (i+n) 时前到达 传送器超时传输一个 RR，并设置一个P比 RR，并设置一个P 特计时器 在启动复位过程 前这个过程将重复数 前这个过程将重复数 次
8
停止和等待
Src Frame Ack Destn Src Destn
Prop. Delay > Transmission delay
Trans. Delay > Propagation delay
9
停止等待链路利用率(1)
链路的比特长度 bit length = R×(d/v) R× R:bps; d:m unguided media: v=3x108 m/s guided media: v=2x108 m/s 传送数据的总时间 T=nTF =n(tframe+ 2tprop) TF=tprop+ tframe+ tproc+ tprop+ tack+ tproc 线路利用率或者效率 u=ntframe/n(tframe+2tprop)=tframe/(tframe+2tprop)=1/(1+2a) a= tprop/tframe transmission time归一化 time归一化 propagation time表示为变量 a time表示为变量 10
37
帧结构
同步传输 所有传输以帧的形式 独立的帧格式能够完全满足各种类型的数 据和控制交换 帧格式
38
标志字段
在帧的两端起定界作用 01111110模式 01111110模式 一个帧的结束标志，也是起始标志 接收方搜索标志序列用于帧起始同步 比特填充用于避免 和包含 011111（0）10的数据 011111（ 10的数据 混淆
3
流量控制
确保发送实体发送的数据不会超出接收实体接 收数据能力的一种技术 防止缓存溢出 传输时间－Transmission 传输时间－Transmission time 一个帧的所有比特送到媒体上所花的时间 传播时间－Propagation 传播时间－Propagation time 一个比特经过链路从源点到终点所花的时间
24
返回N －损坏的帧
接收器检测到第i 接收器检测到第i个 帧出错 发送否认i 发送否认i 发送器得到否认i 发送器得到否认i 发送器重传帧i 发送器重传帧i以及 后面所有的帧
Src Frame i RR Damaged REJ i Retransmit
i+3
Back
Destn
25
返回N －丢失的帧（1）
6
停止和等待
源实体传输一个帧 目的实体收到帧并发送确认 下个帧发送前等待确认 目的实体可以通过不发送确认而停止数 据流 适合发送比较长的帧
7
流控制－分割
大数据块分割成小数据块 缓存空间限制 及早发现传输错误 差错发生，重传的数据量也少 阻止一个站点长时间占用传输媒体 停止等待变得不合适 多个帧传送, 多个帧传送, 长的比特长度链路
出现5 出现5个1插入一个附加0 插入一个附加0 有5个1的模式出现，检查下个比特 如果是0 如果是0，则删除 如果是1且第7个比特是0 如果是1且第7个比特是0，组合被认为是标志字段 如果后面两个比特都是1, 如果后面两个比特都是1, 发送方指明异常中止
39
比特填充
一个帧被分 成两个帧
两 个 帧 合 并 成 一 个 帧
轮询/结束比特
应用与环境有关 命令帧
P 比特 1 是向对等实体请求（轮询）响应帧
响应帧
F 比特 1 表示发送的响应帧是一个请求命令的结果
44
信息字段
只有信息帧和无编号帧 必须有整数个八位组成 必须有整数个八位组成 长度可变 长度可变
45
FCS
帧检验序列 差错检测码 16比特的 CRC 16比特的 32比特的 CRC 32比特的
第二部分 数据通信
第七章 数据链路控制
要点
数据链路控制协议 流量控制 调整数据流，防止缓存溢出 差错检测 差错控制 对损坏帧重传
2
数据链路层功能
向网络层提供服务接口 组帧 纠正传输比特差错 调节数据流量 发送站的速度<=接受站接纳帧的速度 发送站的速度<=接受站接纳帧的速度 寻址 多点线路 链路支持自身的控制 链路管理
停止等待 ARQ 返回N 返回N ARQ 选择拒绝 ARQ
高级数据链路控制High高级数据链路控制High-Level Data Link Control
50
建议阅读内容
Stallings chapter 7 Web sites on HDLC
51
11
滑动窗口流量控制
允许多个帧传送 允许多个帧传送 接收器分配W 接收器分配W个帧的缓存 发送器可以在没有确认的情况下发送W 发送器可以在没有确认的情况下发送W个帧 每个帧都有序号标识 ACK 包括下个希望接收的帧序号 序号大小是受限的 K比特长的字段模编号为 2k
12
滑动窗口图表
13
发送方滑动窗口
35
数据传送方式（2）
异步平衡方式(ABM) 异步平衡方式(ABM) 平衡设置 两个混合站都能够初始化数据传输， 不需要得到许可 使用最广泛 没有用于轮询的额外开销
36
数据传送方式（3）
异步响应方式(ARM) 异步响应方式(ARM) 非平衡设置 主站没有明确允许，从站能够初始化 传输 主站对线路全权负责 ARM很少被使用 ARM很少被使用
33
链路设置
非平衡设置 一个主站和一个或多个从站 支持全双工或半双工传输 平衡设置 两个混合站组成 支持全双工或半双工传输
34
数据传送方式（1）
正常响应方式 (NRM) 非平衡设置 主站初始化到从站的数据传送 从站通过传输数据来响应主站的命令 用于多点线路 多个终端连接到一个主计算机上 终端作为从站
31
选择拒绝 ARQ（2）
接受窗口 滑动到可 接受帧7， 0，1，2， 3，4，5 B认为丢失 的是帧7，接 受到的是新 的帧0
接受者 缓存
累 计 确 认
32
高级数据链路控制－站点类型
主站 控制链路操作 发出的帧称为命令 为链路上的每个从站维护独立的逻辑链路 从站 主站的控制下操作 发出的帧称为响应 混合站 发出的帧可以是命令或者是响应
20
ARQ
停止等待 ARQ 返回 N ARQ 选择拒绝 ARQ
21
停止和等待ARQ
源点发送一个帧 等待 ACK 收到损坏的帧，丢弃它 收到 ，丢弃它 发送器超时 没有收到确认, 没有收到确认, 重传 确认损坏，发送器无法辨认 ，发送器无法辨认 重传 接收到两个互为副本的帧 使用 ACK0 和 ACK1
Βιβλιοθήκη Baidu
18
滑动窗口的控制
接收器能够发送确认帧不再接收更多帧 发送一个正常的确认帧重启滑动窗口 如果是双工，使用“捎带” 如果是双工，使用“捎带” 没有数据，发送一个独立“确认帧” 没有数据，发送一个独立“确认帧” 如果数据，没确认，则重新发送上次 的确认帧
19
差错控制
检测和纠正帧传输中的差错 丢失的帧 损坏的帧 ARQ 差错检测 肯定确认 超时重传 否认与重传
40
地址字段
标识了传输该帧或准备接收这个帧的从站 通常为8 通常为8比特 可以使用扩展格式，长度是7 可以使用扩展格式，长度是7比特的倍数 每个八位组的最低位是1 每个八位组的最低位是1或0取决于它是不是字段的 最后一个八位组 八位组地址11111111 八位组地址11111111，让主站广播帧，所有从站都能 11111111，让主站广播帧，所有从站都能 接收到
接收方可以通过不允许继续发送( 接收方可以通过不允许继续发送(Receive Not Ready) 来对帧进行确认 必须送一个正常确认给予恢复 如双向发送, 如双向发送, 使用 piggybacking (捎带确认) 捎带确认) 如无数据发送，使用确认帧，使用确认帧 如果只送数据而不需发送确认，则重送上一 个确认编号，或者设置ACK 个确认编号，或者设置ACK 有效标志 (TCP)
发送方保 留帧的副 本
22
停止和等待的优势和不足
简单 低效率
23
返回 N
基于滑动窗口 窗口控制帧的最大数目 窗口控制帧的最大数目 无差错，终点肯定确认接收到的帧 有差错，发送一个否认 放弃这个帧及之后的所有帧 放弃这个帧及之后的所有帧 发送器必须重传有差错的帧及后面所 发送器必须重传有差错的帧及后面所 有的帧
发送器发送新的RR， 发送器发送新的 ， 启动P比特计时器 启动 比特计时器
28
返回N－损坏的REJ
如同前面的损坏的帧 如同前面的损坏的帧
29
返回N ARQ
超时
30
选择拒绝 ARQ（1）
也叫选择重传 只有拒绝的帧被重传 顺序帧被接收并缓存它们 重传帧的数量降低到了最小 接收器必须维护一个足够大的缓存 发送方也需要具有能够发送时序帧的更 为复杂的逻辑
41
控制字段
不同帧类型的帧不同 帧类型有: 帧类型有: 信息帧 – 向用户传输的数据 在信息帧中捎带了流量控制和差错控制数 据 监控帧 – 未使用捎带时提供了ARQ机制 未使用捎带时提供了ARQ机制 无编号帧 – 提供增补的链路控制 字段中前一位或两位用做帧类型的标识
42
控制字段格式
BACK
43
Destn Frame RR Damaged REJ Retransmit
26
返回N －丢失的帧（2）
帧 i 丢失并且没有发送 接受器没接受到任何帧并且不返回RR或 接受器没接受到任何帧并且不返回RR或REJ 发送器超时，传输一个RR帧，包含一个被置为 发送器超时，传输一个RR帧，包含一个被置为 RR 1的P比特的比特 比特的比特 接收器将这个比特解释为命令 ，该命令要求接 收器发送一个RR响应，表明自己希望接受到下 收器发送一个RR响应，表明自己希望接受到下 个帧，即帧i 个帧，即帧i 发送器重传帧i 发送器重传帧i
46
HDLC的操作
交换信息帧、监控帧及无编号帧 3个阶段 初始化 数据传送 中止操作
47
操作举例（1）
重发
发送序号
接收序号
48
操作举例（2）
启动了计时器
49
归纳
流量控制
停止和等待 滑动窗口
差错检测
奇偶 循环冗余检测Cyclic 循环冗余检测Cyclic Redundancy Check
差错控制
当发送出数据时，滑动窗口从左边开始收缩； 当收到确认时，滑动窗口向右扩展
14
接收方滑动窗口
当接收到数据时，滑动窗口从左边开始收缩； 当发送确认时，滑动窗口向右扩展
15
滑动窗口实例
Window size is limited to 7(2k-1) See P.165
又一个滑动窗口实例
17
滑动窗口的改进
4
帧传输模型
传输时延
Propagation delay
5
传输时间与传播时间
Transmission time — tframe 将一帧所有比特发送到传输媒体所花的时间 与帧的长度成正比 传输时间 = L / R L=以比特为单位的帧长度 L=以比特为单位的帧长度 Propagation time (propagation delay) — tprop 一个比特通过链路的时间 传播时间 = d / V d=以米为单位的链路距离 d=以米为单位的链路距离 V=以m/s 为单位的传播速度 V=以
停止等待链路利用率(2)
a的另一个表达式
d /V Rd a= = = t frame L / R VL t prop
图7.2 当 a<1和 a>1时, 皆有: a<1和 a>1时 皆有: Total time=1+2a u=1/(1+2a) 例1: 求 ATM的链路利用率 ATM的链路利用率 P.179 L=424bits, d=1000km, R=155.52Mbps 例2:求LAN的链路利用率 2:求LAN的链路利用率 L=1000bits, d=0.1km~10km, R=10Mbps~1Gbps 例3:求拨号数据链路利用率 3:求拨号数据链路利用率 L=1000bits, d=5000km, R=56Kbps
27
返回N－损坏的RR
发送器收到 i 并发送 RR (i+1) 它在传输中 (i+1) 丢失 确认是累积的, 确认是累积的, 下一个 RR (i+n) 可能在帧 i超 (i+n) 时前到达 传送器超时传输一个 RR，并设置一个P比 RR，并设置一个P 特计时器 在启动复位过程 前这个过程将重复数 前这个过程将重复数 次
8
停止和等待
Src Frame Ack Destn Src Destn
Prop. Delay > Transmission delay
Trans. Delay > Propagation delay
9
停止等待链路利用率(1)
链路的比特长度 bit length = R×(d/v) R× R:bps; d:m unguided media: v=3x108 m/s guided media: v=2x108 m/s 传送数据的总时间 T=nTF =n(tframe+ 2tprop) TF=tprop+ tframe+ tproc+ tprop+ tack+ tproc 线路利用率或者效率 u=ntframe/n(tframe+2tprop)=tframe/(tframe+2tprop)=1/(1+2a) a= tprop/tframe transmission time归一化 time归一化 propagation time表示为变量 a time表示为变量 10
37
帧结构
同步传输 所有传输以帧的形式 独立的帧格式能够完全满足各种类型的数 据和控制交换 帧格式
38
标志字段
在帧的两端起定界作用 01111110模式 01111110模式 一个帧的结束标志，也是起始标志 接收方搜索标志序列用于帧起始同步 比特填充用于避免 和包含 011111（0）10的数据 011111（ 10的数据 混淆
3
流量控制
确保发送实体发送的数据不会超出接收实体接 收数据能力的一种技术 防止缓存溢出 传输时间－Transmission 传输时间－Transmission time 一个帧的所有比特送到媒体上所花的时间 传播时间－Propagation 传播时间－Propagation time 一个比特经过链路从源点到终点所花的时间
24
返回N －损坏的帧
接收器检测到第i 接收器检测到第i个 帧出错 发送否认i 发送否认i 发送器得到否认i 发送器得到否认i 发送器重传帧i 发送器重传帧i以及 后面所有的帧
Src Frame i RR Damaged REJ i Retransmit
i+3
Back
Destn
25
返回N －丢失的帧（1）
6
停止和等待
源实体传输一个帧 目的实体收到帧并发送确认 下个帧发送前等待确认 目的实体可以通过不发送确认而停止数 据流 适合发送比较长的帧
7
流控制－分割
大数据块分割成小数据块 缓存空间限制 及早发现传输错误 差错发生，重传的数据量也少 阻止一个站点长时间占用传输媒体 停止等待变得不合适 多个帧传送, 多个帧传送, 长的比特长度链路
出现5 出现5个1插入一个附加0 插入一个附加0 有5个1的模式出现，检查下个比特 如果是0 如果是0，则删除 如果是1且第7个比特是0 如果是1且第7个比特是0，组合被认为是标志字段 如果后面两个比特都是1, 如果后面两个比特都是1, 发送方指明异常中止
39
比特填充
一个帧被分 成两个帧
两 个 帧 合 并 成 一 个 帧
轮询/结束比特
应用与环境有关 命令帧
P 比特 1 是向对等实体请求（轮询）响应帧
响应帧
F 比特 1 表示发送的响应帧是一个请求命令的结果
44
信息字段
只有信息帧和无编号帧 必须有整数个八位组成 必须有整数个八位组成 长度可变 长度可变
45
FCS
帧检验序列 差错检测码 16比特的 CRC 16比特的 32比特的 CRC 32比特的
第二部分 数据通信
第七章 数据链路控制
要点
数据链路控制协议 流量控制 调整数据流，防止缓存溢出 差错检测 差错控制 对损坏帧重传
2
数据链路层功能
向网络层提供服务接口 组帧 纠正传输比特差错 调节数据流量 发送站的速度<=接受站接纳帧的速度 发送站的速度<=接受站接纳帧的速度 寻址 多点线路 链路支持自身的控制 链路管理
停止等待 ARQ 返回N 返回N ARQ 选择拒绝 ARQ
高级数据链路控制High高级数据链路控制High-Level Data Link Control
50
建议阅读内容
Stallings chapter 7 Web sites on HDLC
51
11
滑动窗口流量控制
允许多个帧传送 允许多个帧传送 接收器分配W 接收器分配W个帧的缓存 发送器可以在没有确认的情况下发送W 发送器可以在没有确认的情况下发送W个帧 每个帧都有序号标识 ACK 包括下个希望接收的帧序号 序号大小是受限的 K比特长的字段模编号为 2k
12
滑动窗口图表
13
发送方滑动窗口
35
数据传送方式（2）
异步平衡方式(ABM) 异步平衡方式(ABM) 平衡设置 两个混合站都能够初始化数据传输， 不需要得到许可 使用最广泛 没有用于轮询的额外开销
36
数据传送方式（3）
异步响应方式(ARM) 异步响应方式(ARM) 非平衡设置 主站没有明确允许，从站能够初始化 传输 主站对线路全权负责 ARM很少被使用 ARM很少被使用
33
链路设置
非平衡设置 一个主站和一个或多个从站 支持全双工或半双工传输 平衡设置 两个混合站组成 支持全双工或半双工传输
34
数据传送方式（1）
正常响应方式 (NRM) 非平衡设置 主站初始化到从站的数据传送 从站通过传输数据来响应主站的命令 用于多点线路 多个终端连接到一个主计算机上 终端作为从站
31
选择拒绝 ARQ（2）
接受窗口 滑动到可 接受帧7， 0，1，2， 3，4，5 B认为丢失 的是帧7，接 受到的是新 的帧0
接受者 缓存
累 计 确 认
32
高级数据链路控制－站点类型
主站 控制链路操作 发出的帧称为命令 为链路上的每个从站维护独立的逻辑链路 从站 主站的控制下操作 发出的帧称为响应 混合站 发出的帧可以是命令或者是响应
20
ARQ
停止等待 ARQ 返回 N ARQ 选择拒绝 ARQ
21
停止和等待ARQ
源点发送一个帧 等待 ACK 收到损坏的帧，丢弃它 收到 ，丢弃它 发送器超时 没有收到确认, 没有收到确认, 重传 确认损坏，发送器无法辨认 ，发送器无法辨认 重传 接收到两个互为副本的帧 使用 ACK0 和 ACK1
Βιβλιοθήκη Baidu
18
滑动窗口的控制
接收器能够发送确认帧不再接收更多帧 发送一个正常的确认帧重启滑动窗口 如果是双工，使用“捎带” 如果是双工，使用“捎带” 没有数据，发送一个独立“确认帧” 没有数据，发送一个独立“确认帧” 如果数据，没确认，则重新发送上次 的确认帧
19
差错控制
检测和纠正帧传输中的差错 丢失的帧 损坏的帧 ARQ 差错检测 肯定确认 超时重传 否认与重传
40
地址字段
标识了传输该帧或准备接收这个帧的从站 通常为8 通常为8比特 可以使用扩展格式，长度是7 可以使用扩展格式，长度是7比特的倍数 每个八位组的最低位是1 每个八位组的最低位是1或0取决于它是不是字段的 最后一个八位组 八位组地址11111111 八位组地址11111111，让主站广播帧，所有从站都能 11111111，让主站广播帧，所有从站都能 接收到
接收方可以通过不允许继续发送( 接收方可以通过不允许继续发送(Receive Not Ready) 来对帧进行确认 必须送一个正常确认给予恢复 如双向发送, 如双向发送, 使用 piggybacking (捎带确认) 捎带确认) 如无数据发送，使用确认帧，使用确认帧 如果只送数据而不需发送确认，则重送上一 个确认编号，或者设置ACK 个确认编号，或者设置ACK 有效标志 (TCP)
发送方保 留帧的副 本
22
停止和等待的优势和不足
简单 低效率
23
返回 N
基于滑动窗口 窗口控制帧的最大数目 窗口控制帧的最大数目 无差错，终点肯定确认接收到的帧 有差错，发送一个否认 放弃这个帧及之后的所有帧 放弃这个帧及之后的所有帧 发送器必须重传有差错的帧及后面所 发送器必须重传有差错的帧及后面所 有的帧
发送器发送新的RR， 发送器发送新的 ， 启动P比特计时器 启动 比特计时器
28
返回N－损坏的REJ
如同前面的损坏的帧 如同前面的损坏的帧
29
返回N ARQ
超时
30
选择拒绝 ARQ（1）
也叫选择重传 只有拒绝的帧被重传 顺序帧被接收并缓存它们 重传帧的数量降低到了最小 接收器必须维护一个足够大的缓存 发送方也需要具有能够发送时序帧的更 为复杂的逻辑
41
控制字段
不同帧类型的帧不同 帧类型有: 帧类型有: 信息帧 – 向用户传输的数据 在信息帧中捎带了流量控制和差错控制数 据 监控帧 – 未使用捎带时提供了ARQ机制 未使用捎带时提供了ARQ机制 无编号帧 – 提供增补的链路控制 字段中前一位或两位用做帧类型的标识
42
控制字段格式
BACK
43