第4章 数据链路层

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1、第4章数据链路层4.1数据链路层概述4.2停止等待协议4.3连续ARQ协议4.4流量控制4.5面向比特的链路控制规程HDLC4.6Internet的链路层协议4.1数据链路层概述数据链路层是OSI参考模型中的第二层，介于物理层和网络层之间。数据链路层在物理层提供的服务基础上向网络层提供服务。数据链路层协议使得在不太可靠的物理链路上进行可靠的数据传输成为可能。4.1数据链路层概述4.1.1基本概念4.1.2数据链路层的服务及功能4.1.1基本概念1．链路与数据链路2．报文、报文段、数据报和帧1．链路与数据链路图

2、4-1数据链路与链路2．报文、报文段、数据报和帧图4-2实际通信过程及虚拟通信过程4.1.2数据链路层的服务及功能1．为网络层提供的服务无确认的无连接服务有确认的无连接服务有确认的面向连接服务4.1.2数据链路层的服务及功能2．数据链路层的功能链路管理定界与同步流量控制差错控制透明传输寻址4.2停止等待协议如果通信双方满足以下两种条件，称为理想链路。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。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。此时不需要任何链路层协议就可以保证数据传输的正确性

3、。4.2停止等待协议由于网络节点的差异，通信双方的处理器速率、缓存大小、系统等不可能完全一样，发送端与接收端不能保证协调工作。解决方法：ARQ（AutomaticRepeatreQuest）停止等待协议原理：发送端每发送完一帧就要等待接收端的确认信息。如果出错可由发送端自动重传，因此称为自动请求重传，即ARQ。因为每次只发送一帧，可用1个比特为帧序号编码，来区分重复帧。4.2停止等待协议图4-5停止等待协议工作原理示意图4.3连续ARQ协议ARQ协议是一个实用的链路层协议。规定每发送完一帧都要等待确认帧，通信

4、双方不需要太多的帧缓存，且算法简单易实现。但信道利用率并不高。可采用连续自动请求重传方案，即连续ARQ协议。发送端可以连续发送一系列信息帧，即不用等待前一帧被确认便可发送下一帧。这就需要在发送端设置一个较大的缓冲存储空间，用以存放若干待确认的信息帧。当发送端收到对某信息帧的确认帧后便可从帧缓存中将该信息帧删除，并继续发送数据帧。所以，连续ARQ协议使得信道利用率大大提高。4.3连续ARQ协议回退N帧ARQ协议选择重传ARQ协议回退N帧ARQ协议发送端将待发送的帧编好序号。发送完第0号帧后，不是停止等待确认帧，

5、而是继续发送第1号帧、第2号帧等。由于连续发送了很多帧，所以接收端应对确认帧或否认帧编号，以通知发送端是对哪一帧进行的确认或否认。图4-6回退N帧ARQ协议工作原理选择重传ARQ协议如果链路的质量较差，回退N帧ARQ协议会重传出错帧及以后的所有帧，造成链路带宽的大量浪费。为了进一步提高信道的利用率，出现了选择重传ARQ协议。选择重传ARQ协议中，发送方只需重传出现差错的数据帧或者超时的数据帧，从而避免不必要的重传。图4-7选择重传ARQ协议工作原理4.4流量控制链路层的流量控制是通信双方能协调工作的保障，如果

6、没有合理的流量控制手段，可能会造成数据丢失。常用的流量控制方法有：XON/XOFF方案窗口机制XON/XOFF方案XON/XOFF主要应用于面向字符通信中，使用一对控制字符来实现流量控制。其中XON采用ASCII字符集中的控制字符DC1，XOFF采用ASCII字符集中的控制字符DC3。当通路上的接收端发生过载时，便向发送端发送一个XOFF字符，发送端接收XOFF字符后便暂停发送数据。等接收端处理完缓冲区中的数据，过载恢复后，再向发送端发送一个XON字符，以通知发送端恢复数据发送。窗口机制在ARQ协议中，因为每

7、发送完一帧都要停止等待确认信息，流量控制简单。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ARQ协议中连续发送的未被确认的帧数做一定的限制，这就是滑动窗口协议所研究的内容。需要在发送端设置发送窗口，而在接收端设置接收窗口。窗口机制（1）发送窗口目的：用来对发送方进行流量控制。发送窗口WT：其大小代表在发送方还没有收到对方确认信息的情况下最多可以连续发送

8、的数据帧数。（2）接收窗口目的：用来控制接收方应该接收哪些帧。接收窗口WR：只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下，否则丢弃。窗口机制图4-8利用窗口机制进行流量控制窗口机制发送窗口和接收窗口的关系：对于3种不同的ARQ协议的窗口大小的设置是不同的。ARQ协议（停止等待）：发送窗口=1，接收窗口=1。连续ARQ协议（后退N步法）：发送窗口＞1，接收窗口=1。选择重传ARQ：发