7第七章 数据链路控制规程

1．“窗口”的概念
滑动窗口协议中的“窗口”是指发送方和接收方都要创建 的一个额外缓冲区。窗口大小以帧作为单位，协议中一般用一 个字
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表示，例如3位字段的窗口大小为7，序号为0~7,如图7-8所示
2．发送窗口
发送窗口 大小表示可以 发送的最大数 据帧数。
(n2 M n1 ) modM
在面向行的计算机系统中，所接收到的字符先被汇集到一个缓冲区中。直到遇到 一个行结束符(如CR或LF)，系统才一次吞入缓冲区内的全部数据。发送方必须保证 数据包含有足够的行结束符，以便接收方在输入缓冲区填满前便能被清空缓冲区，当 系统负载过量时，一些系统在收到行结束符之后要花很长时间完成缓冲区清空。这段 时间内。系统会丢失前一行到来的字符。以前，发送方用几个NUL字符加在每行的后 面，以便给接收方一段时间来清空缓冲区。通过在发送行结束符之后加上一定量的时 间延迟，可以更有效地达到同样的效果。
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二、停止等待流量控制和差错控制协议
1、理想链路与实际链路
理想链路： 链路很可靠，在其上进行通信时数据既不会出错也不会丢 失。另外，发送端不管以多快的速率发送数据，接收端都能及 时准确地接收，如图7-5a所示。 实际链路： 在实际际网络环境中，通信链路并不能保证数据通信完全 准确，由于噪声干扰等原因，发送端发送的数据到达接受端到 后有错，或数据在发送过程中发生丢失，如图7-5b所示。另外， 发送端无节制的发送数据，接受端来不及接受数据也会产生数 据丢失。因此，必须进行流量和差错控制
(2)争用方式 争用就是争夺做主站，是建立数据链路的另一种方式。其
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(2)争用
基本的方法是按照“先来先服务”的原则分配线路。每个站当 它已准备好要发送信息或处于中性状态时，都可以发出选择序 列，对方站被选择就变成从站，而本站即为主站，于是建立起 数据链路，建链的主站就可以向从站发送信息报文。
在停止等待ARQ协议中，每发送完一帧都要停止等持确认 信息，流量控制较简单，只要求通信双方拥有一帧的缓存空间， 只要超时时限选择合理，不需要额外的流量控制机制。但对于 连续ARQ协议就不同了，如果发送端没有收到任何来自接收端 的确认信息，发送端是不能无限制地发送数据帧的。因此需要 对连续AQR协议中连续发送的未被确认的帧数做一定限制，这 就是滑动窗口协议研究的内容。
三、数据链路控制规程的种类
数据链路协议可以分为异步数据链路协议(异步协议)和同
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步数据链路协议(同步协议)。异步协议对于比特流中的单个字 符都单独处理；同步协议则将整个比特流当成一个整体，并根 据规则将其分成一定大小(相等或不等)的一个个”字符”串处 理。
1．异步协议
异步协议主要在调制解调器(Modem)中采用，它引入了起 始位和结束位以及字符之间的可变长空隙。有XMode、 YModem和ZModem等异步数据链路协议。异步协议并不复杂， 但要通过采用额外的起始位和结束位构成数据单元的方式实现， 其传输速率受到限制。
2、差错与流量控制
使用停止等待ARQ、连续ARQ(发送区有较大的缓冲区)和 选择ARQ(接受端也要较大的缓冲区)完成差错和流量控制。
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1、理想链路与实际链路
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2、差错与流量控制
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2、差错与流量控制
另一种方法使用选择重发SRQ(接受端有较大的缓冲区)。
二、滑动窗口协议
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DTE (Digital Terminal Equipment)数据终端设备：与网络 端口相连的设备，如终端、计算机、打印机、前端处理机(FEP) 等。DTE可以是产生数据的数据源．也可以是接受数据的数据 源，或者是两者的结合； DCE (Data Communication Equipment，Data Circuit Equipment)数据通信设备或数据电路设备：为DTE和通信线 路之间提供建立、维护和结束连接功能的设备，主要完成信号 的转换和编码等任务，如调制解调器(Modem)、多路复用器、 线路驱动器、数字线路的DSU(数据服务单元)等； DLP (Data Link Protocol)数据链路层的协议或数据链路传输 控制规程：完成数据传输的控制和管理功能的原则； 数据站：DTE+DTC； 物理链路的建立和拆除过程是用一连串的脉冲信号来表示 的。对于数据通信系统，要完成一次通信，首先要建立物理链 路，然后建立数据链路。在一次物理链路连接上可以进行多个 通信，即可以建立多条数据链路。物理链路只有在拆除数据链
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4．数据链路的建立方式
由于数据链路的结构不同，传输控制的方式也不同。对于 点-点结构使用争用方式；对于点-多点结构，使用探询/选择 方式。在集中控制的点-多点结构中，由控制站发送探询序列 或选择序列，引导辅助站发送或接收信息报文；对于非集中控 制方式，由控制站向辅助站发送探询序列之后，被探询的辅助 站成为主站，再由主站向控制站或其他辅助站发送选择序列， 执行选择过程。 (1)探询选择方式(注意集中控制与非集中控制的区别) 探询过程(邀请发送)：探询只能由控制站执行，用于确定辅助 站有没有数据要发送，分为轮流探询(Roll Polling)和传递探询 (Hub Polling)。控制站在发出探询序列之前必须作好接受数 直接发送数据给从站 据的准备。 选择过程(请求接收)：选择是主站用选择序列引导一个或多个 从站接收信息报文的过程，只能也主站来执行。选择过程分为 选择保持式和快速选择式。 8 共55页 在发送数据之前确定从站是否可以接受数据
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第七章 通信控制规程
7.1 数据链路的基本概念 7.2 流量控制与差错控制协议 7.3 二进制同步通信规程 7.4 高级数据链路控制 7.5 Internet中的数据链路控制协议
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7.1 数据链路的基本概念
一、数据链路的基本结构
同一数据链路控制规程
1．数据链路(逻辑链路)的概念
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路到建立数据链路这段时间是空闲的。数据链路与物理链路一 样，都受时间限制，具有生存期
2．数据链路的结构
数据链路的结构：数据链路上通信站(数据站)的实际排列或 配置的结构。如果数据链路只有两个通信站，则就是点对点的结 构；如果数据链路上存在两个以上的通信站，就是点对多点的结 构，如图5-2所示。环形链路属于点对多点的派生结构。
五、许可证流量控制法
在分组交换网中可以采用许可证法限制流量。许可证法也称为固定数 目法。为了避免网络出现阻塞，在网络内设置一定数量的许可证，每个许可 证可携带一个分组。许可证不带分组时为空载，带分组时为满载。满载的许 可证到达终点时卸下分组后变为空载。许可证的格式如图7-11’所示。许可 证在网络内部巡游，分组在节点拾到“空许可证”之后才可以在网内流动。 为了减少许可证引起的等待延时，可以给各节点预留1~2个空许可证。
三、预约缓冲区法流量控制(分组交换网络)
在源计算机向目的计算 机发送数据之前，由目的计 算机向源计算机报告自己缓 冲器容量的大小，然后源计 算机再决定向目的计算机发 送多少数据的控制方法。
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四、限制管道容量法流量控制
限制管道容量法就是事先规定每条逻辑管道(两点之间)可 容纳的信息量，使数据流保持在与全部有效资源相容的限度内， 从而保证发送端的发送数据速率与接收端能够接收的数据速率 相容。 限制管道容量法缺乏一定的灵活性，但它可有效地避免阻 塞和死锁现象。为了防止援冲器溢出造成阻塞和死锁，通常把 最后一个缓冲区专门留做接收确认信号(ACK)之用。
2．同步协议
同步协议包含面向字符的协议和面向比特的协议。面向字 符的协议(面向字节的协议)是将传输帧看成是一系列字符，每 个字符通常包含一个8bit的字节，所有控制信息是以码的编码 形式出现，面向比特的协议是将传输帧看成是一系列比特，通 过比待流在帧中的位置和其他比特的组合模式来表达其含义。
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五、其它流量控制法
2、RTS和CTS法 使用RS232串行通信接口进行通信可以使用RTS和CTS控 制流量。 2、XON(DC1=Control+Q)和XOFF(DC3=Control+S)法 必须对字符DC1和DC2进行透明处理!!! 3、字符间延时 键盘与计算机之间的通信等。 4、行间延时
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3．数据站的类型
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3．数据站的类型
主站：发送命令的站，在通信过程中，对链路负有全面管理职
责的站。不论是专线还是交换线，在一条线路上，信息的收发、 差错控制和异常恢复，都是在主站的控制下进行的； 次站：接受命令的站，即受主站控制的站； 组合站：既能发送命令又能接收命令的站；在点对点链路中， 如果两站地位平等，都能负责整个链路的控制，既能发送命令 又能接收命令，则这样的站称为组合站。 控制站：在点-多点结构中，具有链路控制权的站； 辅助站：在点-多点结构中，除了控制站的其它站； 中性站：在点-多点结构中，暂时不参加数据交换的站； 集中控制：在点-多点结构中，数据只能在控制站和次站之间进 行交换的控制； 非集中控制：在点-多点结构中，数据可以在任意两个站之间进 行交换的控制；
第七章 数据链路控制规程
物理层是通过通信介质实体之间链路的建立、维护和 拆除，形成物理连接，形成物理链路(数据电路)。在物理 层只能接收和发送一串比特信号，不考虑信息的意义和信 息的结构，也就不能解决真正的数据传输与控制，如异常 情况处理、差错控制与恢复、信息格式、协调通信等。为 了进行真正有效、可靠的数据传输，就需要对传输操作进 行严格的控制和管理，这就是数据链路传输控制规程的任 务，也就是数据链路层协议的任务。数据链路层协议是建 立在物理层基础之上的，通过一些数据链路层协议，可以 在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。
3．接收窗口
接受窗口Hale Waihona Puke Baidu大小表示可以 接受的最大数 据帧数，即空 间大小。
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需要注意的是，上面讨论的滑动窗口协议都假设数据帧无 差错到达。若接收的帧发现错误，或者在传输中丢失了一帧或 多帧，或者应答丢失，那么传输过程将变得更加复杂。因此， 流量控制通常是与差错控制结合在一起的。在数据链路层的差 错控制是基于ARQ方式的，通常在数据帧出错、数据帧丢失以 及应答帧丢失这三种情况下要重传数据。ARQ方式的差错控制 在数据链路协议中是以流量控制的附属形式实现的。
7.2 流量控制与差错控制协议
一、流量控制的层次
流量控制就是用于确保发送方发送的数据不会超出接收方 接收能力的一种技术，用于点到点或端到端流量控制。一般来 说，在分组报文交换网络中，流量受到多重控制，一般有以下 几种： 1. 通信子网内相邻节点(交换机或路由器)之间的点到点流量 控制； 2. 源通信处理机与目的通信处理机之间的端到端流量控制； 3. 计算机与通信处理机的点到点流量控制； 4. 源计算机与目的计算机之间的端到端流量控制； 5. 源计算机中的进程与目的的计算机中的进程之间的端到端 流量控制；
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二、数据链路的控制功能
速率必须使接收端来得及接收。当接收端来不及接收时，就必 须及时控制发送端发送数据的速率； 差错控制：在计算机通信中，接受端可以通过帧中用来校验帧 的差错编码(奇偶校验码或CRC码)来判断接收到的帧是否有差 错，如果有差错就通知发送端重新发送这一帧，直到接收端正 确地接收到这一帧为止； 透明传输：不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在 链路上进行传送。由于数据和控制信息都是在同一信道中传送， 而在许多情况下，数据和控制信息处于同一帧中，一定要有相 应的规则使接收端能够将它们区分开来； 寻址：在多点连接的情况下，必须保证每一帧都能传到正确的 目的站，接收端也应当知道发送端是哪一个节点；
二、数据链路的控制功能
数据链路的控制主要有链路管理、定界与同步、流量控制、 差错控制、透明传输和寻址等功能。 链路管理：数据链路的建立、维持和释放； 定界与同步：定界就是发送端把要发送的数据打包成帧，变成 物理层的位流发送出去；同步就是接受端要能从物理层的位流 中确定帧的开始位和结束位；一般帧包含帧头、信息和帧尾等 三部分；帧头包含各种控制信息，信息包含要传输的数据，帧 尾包含校验信息； 流量控制：发送端与接收端必须协调工作，发送端发送数据的