数据通信原理第5章

第5章 数据通信协议
Flag域：固定位组合值：01111110，作为帧的开始 和结束标志。零比特填充方法：发送方：每连续5 个“1”插入一个“0”；接收方：每连续5个“1”去 掉一个“0”。
第5章 数据通信协议
Address域： 全“1”和全“0”地址均为保留地址/无站地址。 地址扩展： 1Byte 0 1 1 1
第5章 数据通信协议
（2）. PPP 协议不需要的功能

纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路
第5章 数据通信协议
（3）. PPP 协议的组成
1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已成为因特 网的正式标准[RFC 1661]。 PPP 协议有三个组成部分
第5章 数据通信协议
（1）.面向比特流的控制规程（HDLC）格式
Flag Address Control Information CheckSum Flag
01111110
流控、差控
CRC校验
01111110
特点：（1）Information域可以传输任意位数据。 （2）同步控制域不是特定字符。 （3）适合于计算机网络通信。
RR(Receive Ready)
01 10 11
RNR(Receive Not Ready) REJ(Reject) SREJ(Selective Reject)
第5章 数据通信协议
（2）高级数据链路控制(HDLC)的操作方式
(1) 正常响应方式NRM（Norma Responses Model） 命令帧 从站 主站 响应帧
可变
Information
16/32bit
CheckSum
8bit
Flag
FCS校验区域
Information域 由Control域决定：信息帧(I帧)和无编号帧(U帧)
第5章 数据通信协议
Control域 控制 域位 I帧 S帧
1 0 1
2
3 N(S)
4
5 P/ F
6
7 N(R) N(R)
8
0
S1 M 1
表明后一个字节不是 地址域的值
表明后一个字节仍然 是地址域的值 保证每个站点有唯一地址
Ethernet的MAC地址：6Byte TCP/IP协议的IP地址：4Byte
第5章 数据通信协议
Frame Check Sum (FCS)域 8bit 8/16bit 8/16bit
Flag Address Control
第5章 数据通信协议
零比特填充
PPP 协议用在 SONET/SDH 链路时，是使用 同步传输（一连串的比特连续传送）。这时 PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输。 在发送端，只要发现有 5 个连续 1，则立即填 入一个 0。接收端对帧中的比特流进行扫描。 每当发现 5 个连续1时，就把这 5 个连续 1 后 的一个 0 删除，
第5章 数据通信协议
X.25分组交换网络: （LAPB） 8bit 8/16bit 8/16bit 可变
Flag Address Control
8 7 6
16/32bit
CheckSum
2 1 （位）
分 组 头
8bit
Flag
Information
5 4 3
1 2 3 4 . . .
通用格式标识
逻辑信道组号
第5章 数据通信协议
PPP 协议的帧格式
先发送 IP 数据报 首部 尾部
F A C 7E FF 03
字节 1 1 1
协议
2
信
息
部
分
FCS
2
F 7E 1
不超过 1500 字节 PPP 帧
PPP 有一个 2 个字节的协议字段。
当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP 数据报。 若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
链路静止 LCP 配置 LCP 链路 协商失败 终止
设备之间无链路
物理层连接建立
链路建立 LCP 配置协商 物理链路
链路终止
链路故障或 关闭请求
鉴别失败
鉴别
LCP 链路
鉴别成功或无需鉴别 网络层协议 已鉴别的 LCP 链路
NCP 配置协商 链路打开 已鉴别的 LCP 链路 和 NCP 链路
第5章 数据通信协议
2.面向比特的数据通信控制规程（HDLC)： 高级数据链路控制HDLC（High-level Data Link Control）就是 一种面向比特流的协议。其特点是以位的位置来定位各个字段， 而不用控制字符。各字段内均由位的各种组合组成。它的最早 版本是IBM公司研制的SDLC协议，用作IBM SNA网的数据链路层 协议。后来几个国际标准化组织做了少量修改，发展为多个版 本的面向比特流的协议。如ANSI的版本是ADDCP协议，ISO的版 本就是HDLC协议，CCITT的版本是LAP协议，并作为建议书X.25 的一部分。
第5章 数据通信协议
信息字段中出现了和 标志字段 F 完全一样 的 8 比特组合
01001111110001010
会被误认为是标志字段 F
发送端在 5 个连 1 之后 填入 0 比特再发送出去
010011111010001010
发送端填入 0 比特 010011111010001010 接收端删除填入的 0 比特
(2) 异步响应方式ARM Asynchronous Responses Mode） 主站 命令帧 响应帧
从站
(3) 异步平衡方式ABM（Asynchronous Balanced Mode）
主站
命令/响应帧
命令/响应帧
从站
19
第5章 数据通信协议
3. X.25建议 X．25协议(也叫X．25建议)就是ISO和CCITT共同制定的分组交换 网的接口规程。X．25建议是为公用数据网上以分组方式工 作的终端规定了数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备 (DCE)之间的接口规程。
1
第5章 数据通信协议
1.面向字符的数据通信控制规程（IBM的BSC规程） 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（例如ASCII码）中的字符所组成。在链路上传送的控制 信息也必须由同一字符集中的若干指定的控制字符构成。这 种面向字符的链路控制规程在计算机网络的发展过程中曾起 了重要的作用，但它存在通信线路的利用率低、可靠性较差、 不易扩展等缺点，所以具有更大的灵活性和更高的效率的面 向比特型协议逐渐成为数据链路层的主要协议。
逻辑信道号 分组类型标识 与分组类型有关的信息（可为空）
数据（可变长、可为空）
数 据
第5章 数据通信协议
4.点对点协议 PPP 现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。用户使用拨号电话 线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。
S2 M 2
P/ F
P/ F M 3
U帧
1
1
M 4
M 5
第5章 数据通信协议
S位编码表
S位 00 帧 名 功 能 用途 准备接收N(R)帧 确认N (R) -1及前续帧 暂停接收N(R)帧 确认N (R) -1及前续帧 否认N (R)及后续帧 确认N (R) -1及前续帧 否认N(R)帧 确认N (R) -1及前续帧 选择 重发 ARQ 退后N 帧 ARQ
已向因特网管理机构 申请到一批 IP 地址 用 户 接入网 ISP 至因特网
PFra Baidu bibliotekP 协议
第5章 数据通信协议
（1）. PPP 协议应满足的需求 简单——这是首要的要求 封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址协商 数据压缩协商
一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
第5章 数据通信协议
（4） PPP 协议的帧格式
标志字段 F = 0x7E （符号“0x”表示后面的字符 是用十六进制表示。十六进制的 7E 的二进制表 示是 01111110）。 地址字段 A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不 起作用。 控制字段 C 通常置为 0x03。 PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是 整数字节。
第5章 数据通信协议
透明传输问题
当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用 硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一样）。 当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的 字符填充法。
第5章 数据通信协议
字符填充 将信息字段中出现的每一个 0x7E 字节转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5E)。 若信息字段中出现一个 0x7D 的字节, 则将其转 变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5D)。 若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值 小于 0x20 的字符），则在该字符前面要加入一 个 0x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变。
在接收端把 5 个连 1 之后的 0 比特删除
第5章 数据通信协议
（5）PPP 协议的工作状态
PPP初始化过程： 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。 PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。 这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，和进行网络层配 置，NCP 给新接入的 PC机分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。 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。
第5章 数据通信协议
IBM的BSC规程：
第5章 数据通信协议
特殊格式字符定义：
SYN：同步字符(Synchronous character)，每帧可加1 个(单同步)或2个(双同步)同步字符。 SOH：标题开始(Start of Header)。 标题：Header，包含源地址、目的地址、路由指示。 STX：正文开始(Start of Text)。 数据块：正文(Text)，由多个字符组成。 ETB:块传输结束(end of transmission block)， 标识 数据块结束。 ETX：全文结束(end of text)，(全文分为若干块传输)。 块校验：对从SOH开始，直到ETB/ETX字段的检验码。