[工学]现代通信网技术 第3章数据链路层

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1、第3章数据链路层3.1数据链路层的基本概念3.2停止等待协议3.2.1完全理想化的数据传输3.2.2具有最简单流量控制的数据链路层协议3.2.3实用的停止等待协议3.2.4循环冗余检验的原理3.2.5停止等待协议的算法3.3连续ARQ协议3.3.1连续ARQ协议的工作原理3.3.2滑动窗口的概念3.4选择重传ARQ协议3.5面向比特的链路层协议HDLC3.5.1HDLC协议概述3.5.2HDLC的帧结构3.6因特网的点对点协议PPP3.6.1PPP协议的工作原理3.6.2PPP协议的帧格式3.6.3

2、PPP协议的工作状态3.1数据链路层的基本概念链路(link)－－是一条无源的点到点的物理线路段。数据链路(datalink)－－实现通信协议的软、硬件和链路的集合。现在最常用是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。早期的数据通信协议叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，规程和协议是同义语。结点结点帧帧数据链路层的主要功能(1)链路管理(

3、2)帧定界(3)流量控制(4)差错控制(5)将数据和控制信息区分开(6)透明传输(7)寻址3.2停止等待协议（StopandWait）3.2.1完全理想化的数据传输先研究一下数据链路层的模型。局域网广域网主机H1主机H2路由器R1路由器R2路由器R3电话网局域网主机H1向H2发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动数据链路层的简单模型局域网广域网主机H1主机H2路由器R1路由器

4、R2路由器R3电话网局域网主机H1向H2发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动完全理想化的数据传输数据链路层主机A缓存主机B数据链路AP2AP1缓存发送方接收方帧高层帧完全理想化的数据传输所基于的两个假定：假定1：链路是理想的传输信道，所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失。假定2：不管发方以多快的速率发送数据，收方总是来得及收下，并及时上交主机。这个假定就相当于认为：接

5、收端向主机交付数据的速率永远不会低于发送端发送数据的速率。3.2.2具有最简单流量控制的数据链路层协议条件：去掉第二个假定，但仍然保留第一个假定。计算机网络中流量控制的基本方法：由收方控制发方的数据流。具有最简单流量控制的数据链路层协议算法在发送结点：(1)从主机取一个数据帧。(2)将数据帧送到数据链路层的发送缓存。(3)将发送缓存中的数据帧发送出去。(4)等待。(5)若收到由接收结点发过来的信息，则从主机取一个新的数据帧，然后转到(2)。在接收结点：(1)等待。(2)若收到由发送结点发过来的数据帧

6、，则将其放入数据链路层的接收缓存。(3)将接收缓存中的数据帧上交主机。(4)向发送结点发一确认信息，表示数据帧已经上交给主机。(5)转到(1)。两种情况的对比（传输均无差错）ABDATADATADATADATA送主机B送主机B送主机B送主机BABDATA送主机BDATA送主机B时间不需要流量控制需要流量控制3.2.3实用的停止等待协议时间ABDATA0送主机ACKDATA1送主机ACK(a)正常情况ABDATA0DATA0送主机ACK(c)数据帧丢失重传tout丢失！ABDATA0送主机ACKDAT

7、A0丢弃ACK(d)确认帧丢失重传tout丢失！ABDATA0NAKDATA0送主机ACK(b)数据帧出错重传出错四种情况解决死锁现象：设置超时计时器结点A发送完一个数据帧时，就启动一个超时计时器(timeouttimer)。计时器又称为定时器。若到了超时计时器所设置的重传时间tout而仍收不到结点B的任何确认帧，则结点A就重传前面所发送的这一数据帧。一般可将重传时间tout选为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间”。解决重复帧的问题使每一个数据帧带上不同的发送序号。若结点B收到发送序号相

8、同的数据帧，就表明出现了重复帧。但此时结点B还必须向A发送确认帧ACK，因为B已经知道A还没有收到上一次发过去的确认帧ACK。帧的编号问题任何一个编号系统的序号所占用的比特数一定是有限的。序号占用的比特数越少，数据传输的额外开销就越小。对于停止等待协议，由于每发送一个数据帧就停止等待，因此用一个比特来编号。一个比特可表示0和1两种不同的序号帧的发送序号数据帧中的发送序号N(S)以0和1交替的方式出现在数据帧中。每发一个新的数据帧，发送序号和上次发送的不一样。因此，可以