第4章数据链路层.ppt

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1、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仅从数据链路层观察帧的流动IP 数据报1010 0110帧取出数据链路层网络层链路结点 A

2、结点 B物理层数据链路层结点 A结点 B帧(a)(b)发送帧接收链路IP 数据报1010 0110帧装入数据链路层传送的是帧帧结束帧首部IP 数据报帧的数据部分帧尾部 MTU数据链路层的帧长开始发送帧开始SOH装在帧中的数据部分帧帧开始符帧结束符发送在前EOTSOHEOT出现了“EOT”被接收端当作无效帧而丢弃被接收端误认为是一个帧数据部分EOT完整的帧发送在前SOHSOHEOTSOHESCESCEOTESCSOHESCESCESCSOH原始数据EOTEOT经过字节填充后发送的数据字节填充字节填充字节填充字节填充发送在前帧开始符帧结束符SOHCRC CRC 码的基本思想：码的基本思想： 在信息

3、报文上加上在信息报文上加上一些一些检查位检查位，构成一个，构成一个特定的待传报文，使它特定的待传报文，使它能被一个事先约定的多能被一个事先约定的多项式（生成多项式）除项式（生成多项式）除尽。尽。 接收方收到报文后，接收方收到报文后，再用同样的生成多项式再用同样的生成多项式去除收到的报文多项式，去除收到的报文多项式，可以除尽表示传输无误，可以除尽表示传输无误，否则不正确。否则不正确。 G(x)f(x) . xk=Q(x）+G(x)R(x)f(x) . xk= Q(x)G(x) + R(x)=1 1 0 0 1 1发送数据比特序列CRC校验码比特序列1 0 0 1带CRC校验码的发送数据比特序列1

4、 1 0 0 1 1 1 0 0 11 1 0 0 11 1 0 0 11 1 0 0 11 1 0 0 101 0 0 0 0 11 1 0 0 1 1 0 0 0 01 1 0 0 1G(x)1 1 0 0 11 0 0 0 01 1 0 0 11 0 0 1R(x)1 0 0 0 0 1Q(x)f(x).xk接收端：接收端：发送端发送端：标准标准CRCCRC生成多项式生成多项式G G（x x）CRC-4CRC-4： G G（x x）= x4 + x + 1= x4 + x + 1CRC-12CRC-12： G G（x x）= x= x1212+x+x1111+x+x3 3+x+x2 2+

5、x+1+x+1CRC- CRC- ANSI ： G G（x x）= x= x1616+x+x1515+x+x2 2+1+1CRC-CCITT CRC-CCITT V.41：G G（x x）= x= x1616+x+x1212+x+x5 5+1+1CRC-32CRC-32： G G（x x）= = x x3232+x+x2626+x+x2323+x+x2222+x+x1616+x+x1212+x+x1111+x+x1010+x+x8 8+x+x7 7+x+x5 5+x+x4 4+x+x2 2+x+1 +x+1 vSLIP SLIP （Serial Line IPSerial Line IP） 串

6、行线路的串行线路的InternetInternet数据链路层协议，面向字符，数据链路层协议，面向字符，RFC1055RFC1055vPPP PPP （ Point-to-Point ProtocolPoint-to-Point Protocol） 点点- -点协议，面向点协议，面向字节字节，RFC1661RFC1661 n通信线路质量较差的年代：通信线路质量较差的年代：HDLCHDLC（高级数据链路控制）（高级数据链路控制）用户至因特网已向因特网管理机构申请到一批 IP 地址ISP接入网PPP 协议（1 1）一个将）一个将IPIP数据报封装到串行链路的方法。数据报封装到串行链路的方法。PPPP

7、PP既支持既支持异步链路异步链路( (无奇偶检验的无奇偶检验的8 8比特数据比特数据) )，也支持面向比特的同，也支持面向比特的同步链路。步链路。IPIP数据报在数据报在PPPPPP帧中就是其信息部分。这个信息部帧中就是其信息部分。这个信息部分的长度受分的长度受MRU (Maximum Receive Unit)MRU (Maximum Receive Unit)的的限制。限制。MRUMRU的默认值是的默认值是15001500字节。字节。（2 2）一个用来建立、配置和测试数据链路连接的）一个用来建立、配置和测试数据链路连接的LCP (Link Control Protocol)LCP (Lin

8、k Control Protocol)。通信的双方可协商一。通信的双方可协商一些选项。在些选项。在RFC 1661RFC 1661中定义了中定义了1111种类型的种类型的LCPLCP分组。分组。（3 3）一套）一套NCP (Network Control Protocol)NCP (Network Control Protocol)，其中的每一个协议支持不同的网络层协议，如其中的每一个协议支持不同的网络层协议，如IPIP、OSIOSI的网的网络层、络层、DECnetDECnet以及以及AppleTalkAppleTalk等。等。 PPP PPP的帧格式和的帧格式和HDLCHDLC的相似，的相似

9、，PPPPPP不是面向比特而是不是面向比特而是面向面向字节字节的，因而的，因而所有的所有的PPPPPP帧的长度都是整数个字节帧的长度都是整数个字节。IP 数据报1211字节12不超过 1500 字节PPP 帧先发送7EFF03FACFCSF7E协议信 息 部 分首部尾部协议字段协议字段定义参见定义参见RFC1700， e.g.0021：信息字段内容为：信息字段内容为IP数据报数据报C021：信息字段内容为：信息字段内容为PPP链路控制数据链路控制数据8021：信息字段内容为网络控制数据：信息字段内容为网络控制数据数据中某一段比特组合恰好出现和 F 字段一样的情况0 1 0 0 1 1 1 1

10、1 1 0 0 0 1 0 1 0会被误认为是 F 字段发送端在 5 个连 1 之后填入 0 比特再发送出去填入 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0在接收端将 5 个连 1 之后的 0 比特删除，恢复原样在此位置删除填入的 0 比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1）LCP协商协商PPP参数，建立数据连接参数，建立数据连接 2）用户验证，客户端会将自己的身份发送给远端的用户验证，客户端会将自己的身份发送给远端的接入服务器。在认证完成之前，禁止从认证阶段前进接入服务器。在认证完成之前，禁止从认证阶段前进到网络层协

11、议阶段。如果认证失败，认证者应该跃迁到网络层协议阶段。如果认证失败，认证者应该跃迁到链路终止阶段。到链路终止阶段。3）调用网络层协议调用网络层协议 ，认证阶段完成之后，认证阶段完成之后，PPP将调将调用在链路创建阶段（阶段用在链路创建阶段（阶段1）选定的各种网络控制协）选定的各种网络控制协议（议（NCP）。选定的）。选定的NCP解决解决PPP链路之上的高层协链路之上的高层协议问题，例如，在该阶段议问题，例如，在该阶段IP控制协议（控制协议（IPCP）可以）可以向拨入用户分配动态地址。向拨入用户分配动态地址。 建立失败失败NCP 配置鉴别成功通信结束载波停止检测到 载波双方协商一些选项鉴别网络打

12、开终止静止 HDLC HDLC协议中定义了协议中定义了三种类型的站、两种链路结构三种类型的站、两种链路结构和和三种数据传送操作方式三种数据传送操作方式q站类型站类型: : - 主站主站在通信过程中负责对数据链路实行全面的管理在通信过程中负责对数据链路实行全面的管理. .包括包括发起传输发起传输, ,组织数据流组织数据流, ,执行链路级差错控制与恢复等执行链路级差错控制与恢复等, ,主主动发出的帧称为命令动发出的帧称为命令(Command).(Command). - 次站次站则受控于主站则受控于主站, ,它只能按照主站的命令招待相应的操它只能按照主站的命令招待相应的操作作, ,次站发出的帧称为响

13、应次站发出的帧称为响应(Response).(Response).接受命令，发出响接受命令，发出响应，配合主站工作应，配合主站工作 - 复合站复合站是指具有主站和次站双重功能的站是指具有主站和次站双重功能的站. .两个复合站之两个复合站之间可以完全对等地进行通信间可以完全对等地进行通信, ,即即: :复合站具有平衡的链路控复合站具有平衡的链路控制能力制能力. .主站主站次站次站次站次站命令命令响应响应复合站复合站复合站复合站命令命令/响应响应非平衡式链路结构非平衡式链路结构异步平衡式链路结构异步平衡式链路结构q两种链路结构：两种链路结构： 1）非平衡配置非平衡配置 点点 - 点或点点或点- 多

14、点线路，支持全双工和半双工多点线路，支持全双工和半双工 2）平衡配置平衡配置 仅点仅点 - 点线路，支持全双工和半双工点线路，支持全双工和半双工q三种数据传送方式：三种数据传送方式： 1）正常响应方式正常响应方式NRM：用于非平衡配置，数据传输用于非平衡配置，数据传输由主站发起，从站只能响应主站的轮询由主站发起，从站只能响应主站的轮询 2）异步响应方式异步响应方式ARM：用于非平衡配置，从站可以用于非平衡配置，从站可以主动发送响应帧，主站负责线路管理主动发送响应帧，主站负责线路管理 3）异步平衡方式异步平衡方式ABM：用于平衡配置，任一复合站用于平衡配置，任一复合站都可以发起数据传输（都可以发

15、起数据传输（）标识字段标识字段F（flag） ：固定格式固定格式 0111111001111110 作用作用 帧同步帧同步数据传输的透明性：数据传输的透明性：0 0 比特插入与删除比特插入与删除地址字段地址字段A（address）：非平衡方式，从站地址；平衡方式，响应站地址非平衡方式，从站地址；平衡方式，响应站地址全全1 1广播，全广播，全0 0无效，可以扩展无效，可以扩展信息字段信息字段I（information）：）：网络层数据，网络层数据，N Nmaxmax = 256B = 256B帧检验序列帧检验序列FCS ：校验校验A A、C C、I I字段的数据，字段的数据，采用采用CRC-CC

16、ITTG(X)= XG(X)= X1616+X+X1212+X+X5 5+1+1控制字段控制字段C（control） ：帧的类型、帧的编号、命令与控制信息帧的类型、帧的编号、命令与控制信息比特888可变168信息 Info标志 F标志 F地址 A控制 C帧检验序列 FCS透明传输区间FCS 检验区间v 序号序号N(S)N(S)和和N(R)N(R)以以3 3位表示，模位表示，模8 8循环，循环，N(R)N(R)表示准备接收的最低帧序号，确认序表示准备接收的最低帧序号，确认序号在其前面的帧都已正确接收（捎带应答）号在其前面的帧都已正确接收（捎带应答）v 扩展方式，扩展方式，序号序号N(S)N(S)

17、和和N(R)N(R)以以7 7位表示，模位表示，模128128循环，用于卫星链路，此时控制字循环，用于卫星链路，此时控制字段占段占1616位位第第3,4比特比特 帧帧 名名 功功 能能0 0 RR(Receive Ready) 准备接收下一帧准备接收下一帧 接收准备就绪接收准备就绪 确认序号为确认序号为N(R)-1及其以前各帧及其以前各帧 1 0 RNR(Receive Not Ready) 暂停接收下一帧暂停接收下一帧 接收未就绪接收未就绪 确认序号为确认序号为N(R)-1及其以前各帧及其以前各帧 0 1 REJ(Reject) 从从N(R)起所有帧都被否认起所有帧都被否认.但确认但确认 拒

18、绝拒绝 序号为序号为N(R)-1及其以前各帧及其以前各帧 1 1 SREJ(Selective Reject) 只否认序号为只否认序号为N(R)的帧的帧.但确认但确认 选择拒绝选择拒绝 序号为序号为N(R)-1及其以前各帧及其以前各帧 用于连续用于连续ARQ协议协议用于选择用于选择重传重传ARQ协议协议不含信息字段，长不含信息字段，长48bit，无，无N(S) 用于提供无连接数据传输的链路控制功能。如用于提供无连接数据传输的链路控制功能。如设置工作方式，拆除链路。它无设置工作方式，拆除链路。它无N(S)N(S)和和N(R)N(R)字段字段, ,而是用而是用5bit(5bit(第第3,4,6,7,83,4,6,7,8比特比特) )来表示不同功能来表示不同功能的无编号帧的无编号帧. .理论上应有理论上应有2 25 5=32=32种种U U帧，但实际上只帧，但实际上只定义了定义了1515种无编号帧种无编号帧. .如如DISCDISC表示断开连接等表示断开连接等. .S/I 帧帧 P=1 （命令）（命令） S/I 帧帧 （响应）（响应）I中中F=1，表示最后一个数据帧，表示最后一个数据帧S中中F=1，表示此时没有数据要发送，表示此时没有数据要发送NRMARM平衡配置平衡配置 异步平衡方式异步平衡方式 ABM