计算机网络第三章数据链路层.ppt
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两个发送成功的数据帧间的最小时间间 隔tT为：
tT= tf+tout= tf+2tp
正确传送一个数据帧所需的平均时间tav 为：
tav=tT/(1-p)
最大吞吐量λmax=
(3-5)
(1-p)/ tT
(3-6)
3.3 连续ARQ协议
要点： 在发送完一个数据帧后，不是停下来等 待应答帧，而是可以连续再发送若干个 数据。 连续发送，提高了效率； 重传原来已正确传送过的数据帧。 不一定优于停止等待协议 (3-11) (3-12) (3-13)
错误检测和纠正
检错码 1. 使用纠错码传数据，效率低，适用于不可能重传的场合；大多数 情况采用检错码加重传。 2. 循环冗余码（CRC码，多项式编码） 110001，表示成多项式 x5 + x4 + 1 3. 生成多项式G(x) 发方、收方事前商定； 生成多项式的高位和低位必须为1 生成多项式必须比传输信息对应的多项式短。 4. CRC码基本思想 校验和（checksum）加在帧尾，使带校验和的帧的多项式能 被G(x)除尽；收方接收时，用G(x)去除它，若有余数，则传输 出错。
•
基于反馈机制 发送方每发送一帧就暂停下来 (图3-3)
算法 1.
错误检测和纠正
1. 2. 差错出现的特点：随机，连续突发（burst） 处理差错的两种基本策略 使用纠错码：发送方在每个数据块中加入足 够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到 的数据是否有错，并能纠正错误。 使用检错码：发送方在每个数据块中加入足 够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到 的数据是否有错，但不能判断哪里有错。
错误检测和纠正
1. 校验和计算算法 设G(x)为 r 阶，在帧的末尾加 r 个0，使帧为m + r位，相 应多项式为xrM(x)； 按模2除法用对应于G(x)的位串去除对应于xrM(x)的位串； 按模2减法从对应于xrM(x)的位串中减去余数（等于或小 于r位），结果就是要传送的带校验和的多项式T(x)。 Fig. 3-7 CRC的检错能力 发送：T(x)；接收：T(x) + E(x)； 余数((T(x) + E(x)) / G(x)) = 0 + 余数(E(x) / G(x)) 若 余数(E(x) / G(x)) = 0，则差错不能发现；否则，可以 发现。
实用的停止等待协议
1. 实际条件 1. 信道不可靠, 进行差错控制 2. 进行流量控制 差错控制 一般方法：接收方给发送方一个反馈（响应）。 出错情况 帧（包括发送帧和响应帧）出错； 帧（包括发送帧和响应帧）丢失，重复帧现象 通过计时器和序号保证每帧最终交给目的网络层仅一次是数 据链路层的一个主要功能。 流量控制
WT≤
n 2 -1
3.4 选择重传ARQ协议
可以避免重复传送已正确到达接收端的数 据帧。但要在接收端设置缓存空间。
WR≤ WR(max) WT= WR=2n/2 n=4 WT= WR=4
n 2 /2
3.5面向比特的链路控制规程HDLC
面向字符 在链路上所传送的数据是规定的字符集 （如ASCII码）中的字符所组成；并且， 传送的控制信息也是同一个字符集中的 若干控制字符构成。 缺点与发展
错误检测和纠正
1. 四个多项式已成为国际标准 CRC-12 = x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1 CRC-16 = x16 + x15 + x2 + 1 CRC-CCITT = x16 + x12 + x5 + 1 CRC-32 2. 硬件实现CRC校验。
停止等待协议的定量分析 (图3-5)
2.
错误检测和纠正
如果只有单比特错，即E(x) = xi，而G(x)中至少有两项，余数 (E(x) / G(x)) 0，所以可以查出单比特错； 如果发生两个孤立单比特错，即E(x) = xi + xj = xj (xi-j + 1)，假 定G(x)不能被x整除，那么能够发现两个比特错的充分条件是： xk + 1不能被G(x)整除 (k i - j)； 如果有奇数个比特错，即E(x)包括奇数个项，G(x)选(x + 1)的 倍数就能查出奇数个比特错； 具有r个校验位的多项式能检查出所有长度 r 的突发性差错。 长度为k的突发性连续差错（并不表示有k个单比特错）可表 示为 xi (xk-1 + … + 1)，若G(x)包括x0项，且 k - 1小于G(x)的阶， 则 余数(E(x) / G(x)) 0; 如果突发差错长度为 r + 1，当且仅当突发差错和G(x)一样时， 余数(E(x) / G(x)) = 0，概率为1/2r-1; 长度大于 r + 1的突发差错或几个较短的突发差错发生后，坏 帧被接收的概率为 1/2r。
3.2 停止等待协议
不需要数据链路层协议的数据传输 简化模型 发送和接收缓存的作用 完全理想化的数据传输： 假定1 (不出差错) 假定2 (无需流量控制) （图3-1）
具有最简单流量控制的数据链路层协议
• • • 无差错的理想信道，但需流量控制（去 掉假定2，保留假定1） 流量控制方法:基于反馈机制;发送方每发 送一帧就暂停下来 算法 (图3-2 b)
滑动窗口
发送窗口 对发送端进行流量控制。其大小WT表示 在还没有收到对方确认信息的情况下发 送端最多可以发送多少个数据帧。(图3-7) 接收窗口 控制接收哪些数据帧而不可以接收哪些 帧。 在接收端只有当收到的数据帧的发送序 号落入接收窗口内才允许接收。 (图3-8)
发送窗口
接收窗口
发送窗口的最大值
计算机网络
第三章 数据链路层
源自文库
3.1 基本概念
数据链路： 把实现用来控制数据传输的规程的硬件 和软件加到链路上，就构成了数据链路。 链路： 一条无源的点到点的物理线路段，中间 无交换结点。（物理链路）
数据链路层的功能
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 链路管理 帧同步 流量控制 差错控制 将数据和控制信息区分开 透明传输 寻址
tT= tf+tout= tf+2tp
正确传送一个数据帧所需的平均时间tav 为：
tav=tT/(1-p)
最大吞吐量λmax=
(3-5)
(1-p)/ tT
(3-6)
3.3 连续ARQ协议
要点： 在发送完一个数据帧后，不是停下来等 待应答帧，而是可以连续再发送若干个 数据。 连续发送，提高了效率； 重传原来已正确传送过的数据帧。 不一定优于停止等待协议 (3-11) (3-12) (3-13)
错误检测和纠正
检错码 1. 使用纠错码传数据，效率低，适用于不可能重传的场合；大多数 情况采用检错码加重传。 2. 循环冗余码（CRC码，多项式编码） 110001，表示成多项式 x5 + x4 + 1 3. 生成多项式G(x) 发方、收方事前商定； 生成多项式的高位和低位必须为1 生成多项式必须比传输信息对应的多项式短。 4. CRC码基本思想 校验和（checksum）加在帧尾，使带校验和的帧的多项式能 被G(x)除尽；收方接收时，用G(x)去除它，若有余数，则传输 出错。
•
基于反馈机制 发送方每发送一帧就暂停下来 (图3-3)
算法 1.
错误检测和纠正
1. 2. 差错出现的特点：随机，连续突发（burst） 处理差错的两种基本策略 使用纠错码：发送方在每个数据块中加入足 够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到 的数据是否有错，并能纠正错误。 使用检错码：发送方在每个数据块中加入足 够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到 的数据是否有错，但不能判断哪里有错。
错误检测和纠正
1. 校验和计算算法 设G(x)为 r 阶，在帧的末尾加 r 个0，使帧为m + r位，相 应多项式为xrM(x)； 按模2除法用对应于G(x)的位串去除对应于xrM(x)的位串； 按模2减法从对应于xrM(x)的位串中减去余数（等于或小 于r位），结果就是要传送的带校验和的多项式T(x)。 Fig. 3-7 CRC的检错能力 发送：T(x)；接收：T(x) + E(x)； 余数((T(x) + E(x)) / G(x)) = 0 + 余数(E(x) / G(x)) 若 余数(E(x) / G(x)) = 0，则差错不能发现；否则，可以 发现。
实用的停止等待协议
1. 实际条件 1. 信道不可靠, 进行差错控制 2. 进行流量控制 差错控制 一般方法：接收方给发送方一个反馈（响应）。 出错情况 帧（包括发送帧和响应帧）出错； 帧（包括发送帧和响应帧）丢失，重复帧现象 通过计时器和序号保证每帧最终交给目的网络层仅一次是数 据链路层的一个主要功能。 流量控制
WT≤
n 2 -1
3.4 选择重传ARQ协议
可以避免重复传送已正确到达接收端的数 据帧。但要在接收端设置缓存空间。
WR≤ WR(max) WT= WR=2n/2 n=4 WT= WR=4
n 2 /2
3.5面向比特的链路控制规程HDLC
面向字符 在链路上所传送的数据是规定的字符集 （如ASCII码）中的字符所组成；并且， 传送的控制信息也是同一个字符集中的 若干控制字符构成。 缺点与发展
错误检测和纠正
1. 四个多项式已成为国际标准 CRC-12 = x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1 CRC-16 = x16 + x15 + x2 + 1 CRC-CCITT = x16 + x12 + x5 + 1 CRC-32 2. 硬件实现CRC校验。
停止等待协议的定量分析 (图3-5)
2.
错误检测和纠正
如果只有单比特错，即E(x) = xi，而G(x)中至少有两项，余数 (E(x) / G(x)) 0，所以可以查出单比特错； 如果发生两个孤立单比特错，即E(x) = xi + xj = xj (xi-j + 1)，假 定G(x)不能被x整除，那么能够发现两个比特错的充分条件是： xk + 1不能被G(x)整除 (k i - j)； 如果有奇数个比特错，即E(x)包括奇数个项，G(x)选(x + 1)的 倍数就能查出奇数个比特错； 具有r个校验位的多项式能检查出所有长度 r 的突发性差错。 长度为k的突发性连续差错（并不表示有k个单比特错）可表 示为 xi (xk-1 + … + 1)，若G(x)包括x0项，且 k - 1小于G(x)的阶， 则 余数(E(x) / G(x)) 0; 如果突发差错长度为 r + 1，当且仅当突发差错和G(x)一样时， 余数(E(x) / G(x)) = 0，概率为1/2r-1; 长度大于 r + 1的突发差错或几个较短的突发差错发生后，坏 帧被接收的概率为 1/2r。
3.2 停止等待协议
不需要数据链路层协议的数据传输 简化模型 发送和接收缓存的作用 完全理想化的数据传输： 假定1 (不出差错) 假定2 (无需流量控制) （图3-1）
具有最简单流量控制的数据链路层协议
• • • 无差错的理想信道，但需流量控制（去 掉假定2，保留假定1） 流量控制方法:基于反馈机制;发送方每发 送一帧就暂停下来 算法 (图3-2 b)
滑动窗口
发送窗口 对发送端进行流量控制。其大小WT表示 在还没有收到对方确认信息的情况下发 送端最多可以发送多少个数据帧。(图3-7) 接收窗口 控制接收哪些数据帧而不可以接收哪些 帧。 在接收端只有当收到的数据帧的发送序 号落入接收窗口内才允许接收。 (图3-8)
发送窗口
接收窗口
发送窗口的最大值
计算机网络
第三章 数据链路层
源自文库
3.1 基本概念
数据链路： 把实现用来控制数据传输的规程的硬件 和软件加到链路上，就构成了数据链路。 链路： 一条无源的点到点的物理线路段，中间 无交换结点。（物理链路）
数据链路层的功能
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 链路管理 帧同步 流量控制 差错控制 将数据和控制信息区分开 透明传输 寻址