第五章数据链路控制及其协议

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1、第五章数据链路控制及其协议主要内容5.1定义和功能5.1.1定义5.1.2为网络层提供服务5.1.3成帧5.1.4差错控制5.1.5流量控制5.2错误检测和纠正5.2.1纠错码5.2.2检错码5.3基本的数据链路层协议5.3.1无约束单工协议5.3.2单工停等协议5.3.3有噪声信道的单工协议5.4滑动窗口协议5.4.1一比特滑动窗口协议5.4.2退后n帧协议5.4.3选择重传协议5.5协议说明与验证5.5.1通信协议中的形式化描述技术5.5.2有限状态机模型5.5.3Petri网模型5.6常用的数据链路层协议5.6.1高级数据链路控制规程HDLC5.6.2X.25的链路层协

2、议LAPB5.6.3Internet数据链路层协议5.6.4ATM数据链路层协议5.1定义和功能（1）5.1.1定义要解决的问题如何在有差错的线路上，进行无差错传输。ISO关于数据链路层的定义数据链路层的目的是为了提供功能上和规程上的方法，以便建立、维护和释放网络实体间的数据链路。结点（node）：网络中的主机（host）和路由器（router）称为结点链路（link）：通信路径上连接相邻结点的通信信道称为链路。数据链路层协议定义了一条链路的两个结点间交换的数据单元格式，以及结点发送和接收数据单元的动作。5.1定义和功能（2）端到端（endtoend）与点到点（pointtop

3、oint）从源结点（sourcenode）到目的结点（destinationnode）的通信称为端到端通信，通信路径（path）可能由多个链路组成。在相邻结点间的一条链路上的通信称为点到点通信。虚拟数据通路，实际数据通路Fig.3-15.1定义和功能（2）数据链路控制规程为使数据能迅速、正确、有效地从发送点到达接收点所采用的控制方式。数据链路层协议应提供的最基本功能数据在数据链路上的正常传输（建立、维护和释放）定界与同步，也处理透明性问题差错控制顺序控制流量控制5.1定义和功能（3）5.1.2为网络层提供服务为网络层提供三种合理的服务无确认无连接服务，适用于误码率很低的线路，错

4、误恢复留给高层；实时业务大部分局域网有确认无连接服务，适用于不可靠的信道，如无线网。有确认有连接服务5.1定义和功能（4）5.1.3成帧（Framing）将比特流分成离散的帧，并计算每个帧的校验和。成帧方法：字符计数法在帧头中用一个域来表示整个帧的字符个数缺点：若计数出错，对本帧和后面的帧有影响。Fig.3-3带字符填充的首尾字符定界法起始字符DLESTX，结束字符DLEETX字符填充Fig.3-4缺点：局限于8位字符和ASCII字符传送。5.1定义和功能（5）带位填充的首尾标记定界法帧的起始和结束都用一个特殊的位串“01111110”，称为标记(flag)“0”比特插入删除技

5、术Fig.3-5物理层编码违例法只适用于物理层编码有冗余的网络802LAN：ManchesterencodingorDifferentialManchesterencoding用high-lowpair/low-highpair表示1/0，high-high/low-low不表示数据，可以用来做定界符。注意：在很多数据链路协议中，使用字符计数法和一种其它方法的组合。5.1定义和功能（6）5.1.4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

6、要功能。5.1.5流量控制基于反馈机制流量控制主要在传输层实现5.2错误检测和纠正（1）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。5.2.1纠错码码字（codeword）：一个帧包括m个数据位，r个校验位，n=m+r，则此n比特单元称为n位码字。海明距离（Hammingdistance）：两个码字之间不同的比特位数目。5.2错误检测和纠正（

7、2）例：0000000000与0000011111的海明距离为5如果两个码字的海明距离为d，则需要d个单比特错就可以把一个码字转换成另一个码字；为了检查出d个错（单比特错），需要使用海明距离为d+1的编码；为了纠正d个错，需要使用海明距离为2d+1的编码；最简单的例子是奇偶校验，在数据后填加一个奇偶位（paritybit）例：使用偶校验（“1”的个数为偶数）10110101——>10110101110110001——>101100010奇偶校验可以用来检查单个错误。5.2错误检测和纠正（3）