第03章 数据链路控制

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1、第3章数据链路控制计算机网络与通信(第2版)第3章数据链路控制在数据链路层中，比特流被组织成协议数据单元（帧），帧中包含地址、控制、数据、校验等信息。数据链路层的主要功能是通过校验、确认、重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说是无差错的数据链路。还要进行流量控制，协调双方的数据率。3.1流量控制3.2差错检测3.3差错控制3.4高级数据链路控制(HDLC)协议3.5其他数据链路控制协议第3章数据链路控制为了理解数据链路控制的必要性，我们针对两个直接相连的发送站和接收站之间的高效率的数据通信，在下面列出一些要求和目标：帧同步：数据以数据块的形式发送，这

2、些数据块简称为帧。每个帧的开始和结束必须可以辨别。流量控制：发送站点发送帧的速度不得超出接收站点接纳这些帧的速度。差错控制：由传输系统引起的比特差错必须被校正。第3章数据链路控制寻址：在类似局域网这样的多站点线路上，必须对传输时涉及的两个站点的身份有所定义。在同一链路上既有控制信息，又有数据。通常人们不希望为控制信息另外设立一条物理上独立的通信路径。因此，接收器必须能够从传输的数据中辨认出控制信息。链路管理：持续的数据交换的初始化、维护以及终止等工作需要站点之间大量的协同和合作。因而需要具有管理这些交换的过程。3.1流量控制3.1.1停止等待流量控制3.1.2

3、滑动窗口流量控制3.1流量控制帧传输模型3.1.1停止等待流量控制流量控制中最简单的形式，其工作过程如下：源实体传送一个帧，目的实体在接收到它之后，返回一个对刚刚接收到的帧的确认，以表明自己愿意接收另一个帧。源站点在发送下一个帧之前必须等待，直到接收到这个确认。因此，目的站点可以不发送确认，从而简单地中止了传输流量。3.1.1停止等待流量控制将一个长的报文分成多个数据块（分组）来发送（用多个帧来传送）。这样做的原因如下：接收方的缓存空间或数据交换站点的缓存空间有限。传输时间越长，产生差错的可能性也越高，重传整个帧的可能性也越大。使用较小的帧，就能更快地检测到差

4、错，而且需要重新传输的数据量也较小。在类似局域网这样的共享媒质上，通常不希望让一个站点长时间地占用传输媒质，因为这样会导致其他发送站点的时延过长。停止等待的链路利用率(传输时间=1；传播时间=a)3.1.1停止等待流量控制在图中，传输时间(站点传输一个帧所需要的时间)取归一化值1，并且传播时间(一个比特从发送方到达接收方所需的时间)用变量a表示。a=(l/k)/(s/v)l帧长(bit)，k数据率（bps),s传输距离（m)，v传输速度(m/s)当a大于1时（传播时间大于传输时间），此时，在这个帧的前几比特到达接收方之前，发送方已完成了整个帧的发送。当a小于1

5、时（传播时间小于传输时间），在这种情况下，帧的长度足以使源站点在把这个帧完全发送出去之前，帧的前几位已经到达了目的站点。数据率越高或距离越远，a值越大。3.1.1停止等待流量控制当a＞1时，线路总是没有被完全利用，并且即使a＜1，线路也没有得到充分利用（主要是确认帧很小）。总体上来说，当数据率非常高时，或发送方与接收方之间的距离非常远时，停止等待流量控制所提供的路线利用效率不高。3.1.2滑动窗口流量控制站点B为n个帧分配了缓冲区，因此，B能够接收n个帧，且允许A在不等待任何确认帧的情况下发送n个帧。B通过发送一个确认帧来肯定某个帧已经被接收，在这个确认帧中包

6、含有下一个希望接收到的帧序号。这种机制也可用于一次确认多个帧(累计确认)。A维护了一张允许发送的序号列表，而B维护的是它准备接收的序号的列表。这两张列表都可以被认为是帧的窗口(window)。滑动窗口的描述kbit长的字段，序号范围为0～2k-1，并且是以2k为模的数值，当k=3时，滑动窗口最大为7个帧编号滑动窗口的例子滑动窗口的例子假设该例中的序号字段为3 bit，且最大窗口尺寸为7个帧。起初，A和B上的滑动都表明A可以发送以帧0(F0)为首的以下7个帧。在发送了3个帧(F0、F1和F2)且没有收到确认的情况下，A将自己的滑动窗口缩小为4个帧。此时的滑动窗口

7、表明A可以发送以3号帧为首的后4个帧。接着B发送一个RR(接收就绪)3，RR3的含义是“我已经接收到第2号帧以前的所有帧，并且准备接收第3号帧，事实上，我已经准备接收以3号帧为首的后7个帧。”有了这个确认帧，A再次允许发送7个帧，并且仍然以帧3为首。A接着发送出帧3、帧4、帧5和帧6。B返回一个RR4，以允许A继续发送，直到帧F2。接收未就绪帧（RNR帧）我们所描述的机制实际提供了流量控制的一种形式：接收方必须只能容纳紧跟在最后一次确认帧之后的7个帧。为了弥补这一点，大多数协议允许站点通过发送一个接收未就绪(RNR)的报文来完全切断对方的帧流量，这个报文确认了

8、前几个帧，但禁止继续发送后面的帧。例R