計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)-ch03-數(shù)據(jù)鏈路層-賀ppt課件

1、計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)Computer Telecommunications & Networks,第3章 數(shù)據(jù)鏈路層,內(nèi)容綱要,數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 流量控制和差錯(cuò)控制 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層 多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,內(nèi)容綱要,數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 流量控制和差錯(cuò)控制 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層 多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,數(shù)據(jù)鏈路層: 基于物理層提供的比特流傳輸服務(wù) 構(gòu)成透明的、相對(duì)無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路 實(shí)現(xiàn)可靠、有效的數(shù)據(jù)傳送。 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議： 在物理網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)的協(xié)議組之間提供接口,數(shù)據(jù)電路,數(shù)據(jù)鏈路,數(shù)據(jù)電路：在傳輸信道兩端加上信號(hào)變換設(shè)備（如Modem）之后所形成的

2、二進(jìn)制比特流通路。即數(shù)據(jù)電路由傳輸信道加DCE組成。,數(shù)據(jù)鏈路：在數(shù)據(jù)電路建立的基礎(chǔ)上，在鏈路協(xié)議控制下，使通信雙方正確傳輸數(shù)據(jù)的終端設(shè)備與傳輸線路的組合體。,3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,數(shù)據(jù)鏈路與數(shù)據(jù)電路的區(qū)別 數(shù)據(jù)電路：物理鏈路或鏈路(physical) 數(shù)據(jù)鏈路：邏輯鏈路(logical) 數(shù)據(jù)鏈路：在數(shù)據(jù)電路上增加傳輸控制功能實(shí)現(xiàn)的。 數(shù)據(jù)通信：只有建立了數(shù)據(jù)鏈路，才能真正地實(shí)現(xiàn)。,3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,數(shù)據(jù)鏈路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 點(diǎn)到點(diǎn)鏈路 多點(diǎn)鏈路 數(shù)據(jù)鏈路的傳送方式： 單工通信 半雙工通信(Half Duplex) 全雙工通信(Full Duplex),3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,

3、鏈路所連接的節(jié)點(diǎn)稱為“站” 。 主站: 發(fā)送命令或信息，通信過(guò)程起控制作用 從站: 接收數(shù)據(jù)/命令并響應(yīng)，通信過(guò)程受控 復(fù)合站: 同時(shí)具有主站和從站功能,3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路中，兩端的站可能是主站、從站或復(fù)合站。鏈路可以是不平衡的，或平衡結(jié)構(gòu)。,3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,DTE,DTE,DTE,DTE,DTE,DTE,DTE,主從式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路,對(duì)等式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路,在主從式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路中，常常是不平衡的；在對(duì)等式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路中，常使用平衡型鏈路。,數(shù)據(jù)鏈路層的功能：,鏈路管理 幀同步（幀定界） 流量控制 數(shù)據(jù)和控制信息的識(shí)別 差錯(cuò)控制 透明傳輸

4、 尋址,3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸和處理的數(shù)據(jù)單位。即：協(xié)議數(shù)據(jù)服務(wù)單元PDU，幀(frame),3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,物理層實(shí)現(xiàn)比特流傳送，不能保證沒(méi)有錯(cuò)誤，需要數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)和糾正。 為便于實(shí)現(xiàn)流量控制和差錯(cuò)控制，數(shù)據(jù)鏈路層將“比特流”分解成離散的“幀”，獨(dú)立地計(jì)算校驗(yàn)和，發(fā)送和接收。 數(shù)據(jù)鏈路層幀的結(jié)構(gòu)，包括需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、相應(yīng)的控制信息、校驗(yàn)信息、幀之間的分隔標(biāo)志等。,幀的形成方法： 字符計(jì)數(shù)法 含字節(jié)填充的分界符法 含位填充的分界標(biāo)志法 物理層編碼違例法,3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念,內(nèi)容綱要,數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 流量控制和差錯(cuò)控制 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈

5、路層 多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,1、完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸,3.2流量控制和差錯(cuò)控制,數(shù)據(jù)鏈路層,主 機(jī) A,緩存,主 機(jī) B,數(shù)據(jù)鏈路,AP2,AP1,緩存,發(fā)送方,接收方,幀,高層,幀,假定1：鏈路是理想的傳輸信道，所傳送的任何數(shù)據(jù)既不會(huì)出差錯(cuò)也不會(huì)丟失。 假定2：不管發(fā)送方以多快的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方總是來(lái)得及收下，并及時(shí)上交主機(jī)。,處理單元,沒(méi)有緩沖空間了！ 后面分組丟棄,數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際問(wèn)題:,解決實(shí)際問(wèn)題的思路: 在數(shù)據(jù)通信中，要求發(fā)送方的發(fā)送數(shù)據(jù)速率必須不能超過(guò)接收方的接收和處理數(shù)據(jù)的速率。 當(dāng)接收方來(lái)不及接收和處理數(shù)據(jù)時(shí)，就必須采取相應(yīng)的措施（流量控制），來(lái)控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率

6、。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一般由接收方主動(dòng)控制發(fā)方的數(shù)據(jù)流，來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。,從主機(jī)取一個(gè)數(shù)據(jù)幀； 將數(shù)據(jù)幀送到數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送緩存； 將發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去； 等待； 若收到接收結(jié)點(diǎn)發(fā)的確認(rèn)應(yīng)答信息，則從主機(jī)取一新幀，轉(zhuǎn)(2)。,最簡(jiǎn)單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,在發(fā)送結(jié)點(diǎn),等待； 若收到數(shù)據(jù)幀，則將其放入數(shù)據(jù)鏈路層的接收緩存； 將接收緩存中的數(shù)據(jù)幀上交主機(jī)； 向發(fā)送結(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)信息，表示數(shù)據(jù)幀已上交主機(jī)； 轉(zhuǎn)到(1)。,在接收結(jié)點(diǎn),2、流量控制,A,B,DATA,DATA,DATA,DATA,送主機(jī) B,送主機(jī) B,送主機(jī) B,送主機(jī) B,A,B,DATA,送主機(jī) B,DATA,送主機(jī) B,時(shí)

7、 間,不需要流量控制,需要流量控制,2、流量控制,開(kāi)關(guān)式流量控制: XON/XOFF, 硬件 協(xié)議式流量控制: ARQ自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求,流量控制的分類：,停止等待ARQ協(xié)議 滑動(dòng)窗口ARQ協(xié)議,實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，由于信道不理想和外界存在干擾，不可避免出現(xiàn)傳輸差錯(cuò)。 傳輸差錯(cuò)：導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀接收錯(cuò)誤，接收方要求發(fā)送方重發(fā)數(shù)據(jù)幀。 嚴(yán)重的傳輸差錯(cuò)：還導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀丟失、應(yīng)答幀丟失，使發(fā)送操作不能繼續(xù)進(jìn)行，或接收方重復(fù)接收數(shù)據(jù)。,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議,時(shí) 間,A,B,送 主 機(jī),ACK,送 主 機(jī),ACK,(a) 正常情況,A,B,DATA0,送 主 機(jī),ACK,(c) 數(shù)據(jù)幀丟失,

8、重 傳,丟 失 ！,A,B,送 主 機(jī),ACK,丟 棄,ACK,(d) 確認(rèn)幀丟失,重 傳,丟 失 ！,A,B,NAK,送 主 機(jī),ACK,(b) 數(shù)據(jù)幀出錯(cuò),重 傳,重復(fù)幀問(wèn)題,結(jié)點(diǎn)A發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，就啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器（定時(shí)器）。 若超時(shí)計(jì)時(shí)器到達(dá)所設(shè)置的重傳時(shí)間 tout，仍未收到結(jié)點(diǎn) B 的確認(rèn)幀，則結(jié)點(diǎn) A 就重傳前面所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。 一般，重傳時(shí)間略大于“從發(fā)完數(shù)據(jù)幀到收到確認(rèn)幀所需的平均時(shí)間”。 重傳若干次后仍不能成功，則報(bào)告差錯(cuò)。,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議,超時(shí)重發(fā)技術(shù),如果是接收方的應(yīng)答幀丟失，會(huì)導(dǎo)致發(fā)送方重復(fù)發(fā)送，出現(xiàn)重復(fù)幀。 每個(gè)數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號(hào)。每發(fā)送一個(gè)新的

9、數(shù)據(jù)幀就把它的發(fā)送序號(hào)加 1。 若結(jié)點(diǎn) B 收到發(fā)送序號(hào)相同的數(shù)據(jù)幀，就表明出現(xiàn)了重復(fù)幀。這時(shí)應(yīng)丟棄重復(fù)幀，因?yàn)橐呀?jīng)收到過(guò)同樣的數(shù)據(jù)幀。 但此時(shí)結(jié)點(diǎn) B 還必須向 A 發(fā)送確認(rèn)幀ACK，以保證協(xié)議正常執(zhí)行。,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議,重復(fù)幀問(wèn)題,任何一個(gè)編號(hào)系統(tǒng)的序號(hào)所占用的比特?cái)?shù)一定是有限的。因此，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，發(fā)送序號(hào)就會(huì)重復(fù)。 序號(hào)占用的比特?cái)?shù)越少，數(shù)據(jù)傳輸?shù)念~外開(kāi)銷就越小。 對(duì)于停止等待協(xié)議，由于每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀就停止等待應(yīng)答，因此用一個(gè)比特來(lái)編號(hào)就夠了。 一個(gè)比特可表示0和1兩種不同的序號(hào)。數(shù)據(jù)幀中的發(fā)送序號(hào) N(S) 以 0 和 1 交替的方式出現(xiàn)在數(shù)據(jù)幀中。 每發(fā)一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，

10、發(fā)送序號(hào)就和上次發(fā)送的不一樣。用這樣的方法就可以使收方能夠區(qū)分開(kāi)新的數(shù)據(jù)幀和重傳的數(shù)據(jù)幀了。,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議,幀的編號(hào)問(wèn)題,由于發(fā)送端口或傳輸信道的速率限制，發(fā)送一幀需要一定的時(shí)間：“發(fā)送時(shí)延”。 接收一幀的時(shí)間和發(fā)送一幀的時(shí)間相同。發(fā)送應(yīng)答幀，也有“發(fā)送時(shí)延”。 由于電磁波自身的傳輸速率，幀在信道中傳送，具有“傳播時(shí)延”。 接收方收到幀后，差錯(cuò)檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)交處理；發(fā)送方收到應(yīng)答后，準(zhǔn)備發(fā)送下一幀，都需要“處理時(shí)延” 。,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議性能分析,時(shí)延問(wèn)題,傳輸一幀所需的數(shù)據(jù)時(shí)間分析,t1 t0 發(fā)送時(shí)延 t3 t2 接收時(shí)延 t2 t0 傳播時(shí)延 t3 t1 傳播時(shí)延 t4 - t

11、3 處理時(shí)延 t5 t4 應(yīng)答時(shí)延 t7 t6 接答時(shí)延,tP = t2 t0 = t3 t1 = L / v 傳播時(shí)延 tF = t1 t0 = t3 - t2 = F / C 發(fā)送時(shí)延 tA = t5 t4 = A / C 應(yīng)答幀發(fā)送時(shí)延 tproc= t4 - t3 處理時(shí)延 L 節(jié)點(diǎn)A 與 B 之間的距離 v 信號(hào)傳播速率 （3 108 m / s） F 數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度 = H + D （幀頭數(shù)據(jù)） A 應(yīng)答幀長(zhǎng)度 C 數(shù)據(jù)發(fā)送速率 bits/s,傳輸一幀所需的數(shù)據(jù)時(shí)間分析,正常情況信道利用率 U = tD / (tF + tA + 2tP + 2tproc) U = D /（FA2C（

12、tP + tproc ） tD = D/C 數(shù)據(jù)時(shí)延， tF = F/C 幀時(shí)延 tA = A/C 應(yīng)答時(shí)延， tP = L / v 傳播時(shí)延 t proc= 處理時(shí)延 若不考慮處理時(shí)延、傳播時(shí)延、應(yīng)答幀的開(kāi)銷，則 U 僅與幀結(jié)構(gòu)相關(guān)；,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議性能分析,忽略應(yīng)答時(shí)延、處理時(shí)延、幀開(kāi)銷, 信道利用率為 U = tD / (tF + tA + 2tP + 2tproc) U= tD / (tD + 2tP) 成功發(fā)送一幀的間隔為 tT = tD + 2tP,重傳：若考慮傳輸差錯(cuò)下進(jìn)行重傳，則成功傳送一 幀的平均時(shí)間為 tav = tT（1 平均重傳次數(shù)）,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議性能

13、分析,信道利用率為 U= t D / tav,例1 信道速率為8kb/s，采用停止等待協(xié)議，傳播時(shí)延tp為20ms，確認(rèn)幀長(zhǎng)度和處理時(shí)間均可忽略，問(wèn)幀長(zhǎng)為多少才能使信道利用率達(dá)到至少50%？ 解：設(shè)幀長(zhǎng)為D bit，則 tDD bit / 8Kbps 信道利用率 tD /（ tD 2 tp） 50% 因?yàn)?tp=20ms，所以 tD 40ms 故幀長(zhǎng) D (40*10-3)*(8*103)=320 bit,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議性能分析,例2 在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，兩個(gè)地面站之間進(jìn)行衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)通信，即信號(hào) 從一個(gè)地面站經(jīng)過(guò)衛(wèi)星傳到另一個(gè)地面站，若設(shè)其傳播時(shí)延為 tp=250ms，發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀的時(shí)間

14、為tD=20ms (相當(dāng)于幀長(zhǎng)1000 比特時(shí)，速率為50Kb/s)，試分析此系統(tǒng)的信道利用率。,3、實(shí)用的停止等待協(xié)議性能分析,解：信號(hào)從一個(gè)地面站經(jīng)衛(wèi)星傳到另一個(gè)地面站，其傳播時(shí)延 tp=250ms。 發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀的時(shí)間tD=20ms，則從發(fā)送站開(kāi)始發(fā)送到數(shù)據(jù)幀被目的站接收，一共需要時(shí)間 tD+tp = 20 + 250 = 270 ms 不考慮處理時(shí)延、應(yīng)答幀時(shí)延，則應(yīng)答幀也需要經(jīng)過(guò)tp =250ms才能被發(fā)送站接收到。 從發(fā)送一幀開(kāi)始，到發(fā)送站收到應(yīng)答所需要的時(shí)間為：tT=20+2*250520 ms 則此系統(tǒng)的信道利用率為： U = 20520 4,優(yōu)點(diǎn)：比較簡(jiǎn)單 。 缺點(diǎn)：信道利

15、用率不高。 可靠傳輸：物理層在傳輸比特時(shí)出現(xiàn)的差錯(cuò)，由數(shù)據(jù)鏈路層的停止等待協(xié)議，依靠檢錯(cuò)、重傳機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)可靠傳輸。,停止等待協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn),3、實(shí)用的停止等待協(xié)議,克服停止等待協(xié)議信道利用率低的方法,采用滑動(dòng)窗口控制方法。 當(dāng)發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不是停下來(lái)等待確認(rèn)幀，而是繼續(xù)發(fā)送若干數(shù)據(jù)幀。 由于在等待確認(rèn)時(shí)可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，減少了信道空閑時(shí)間，因而提高了整個(gè)通信過(guò)程的吞吐量。,后沿 L(W) 前沿H(W) 窗口尺寸 W6，H(W) = L(W) + (W1) mod 2n,4、滑動(dòng)窗口流量控制方法,滑動(dòng)窗口圖形表示方法,發(fā)送窗口尺寸WT ： 發(fā)端可以不等待應(yīng)答而連續(xù)發(fā)送的最大幀

16、數(shù)； 發(fā)送窗口后沿L(W)：發(fā)端最先發(fā)出而尚未收到應(yīng)答的幀序號(hào)； 發(fā)送窗口前沿H(W)：發(fā)端最后發(fā)出而尚未收到應(yīng)答的幀序號(hào)； 考慮出現(xiàn)差錯(cuò)的可能，WT不能過(guò)大。,4、滑動(dòng)窗口流量控制方法,發(fā)送窗口：發(fā)送端用于保存幀的序號(hào)表 （1）已發(fā)送但尚未被確認(rèn)的幀 （2）允許連續(xù)發(fā)送的幀的序號(hào)表,接收窗口尺寸 WR：接收端允許接收的幀數(shù)； 在接收端只有當(dāng)收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)落入接收窗口內(nèi)才允許將該數(shù)據(jù)幀收下。 若接收到的數(shù)據(jù)幀落在接收窗口之外，則一律將其丟棄。,接收窗口：接收端允許連續(xù)接收的幀的序號(hào)表,發(fā)送窗口： 每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，窗口后沿，移動(dòng)一格； 每接收一幀應(yīng)答，窗口前沿，移動(dòng)一格； 接收窗口： 每

17、接收一幀數(shù)據(jù)，窗口后沿，移動(dòng)一格； 每發(fā)送一幀應(yīng)答，窗口前沿，移動(dòng)一格；,4、滑動(dòng)窗口流量控制方法,窗口滑動(dòng)規(guī)則,滑動(dòng)窗口協(xié)議,只有接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)（與此同時(shí)也發(fā)送了確認(rèn)），發(fā)送窗口才有可能向前滑動(dòng)。 當(dāng)發(fā)送窗口和接收窗口的尺寸都等于 1時(shí)，就是停止等待協(xié)議。,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,發(fā)送窗口,WT,不允許發(fā)送這些幀,允許發(fā)送 5 個(gè)幀,(a),0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,不允許發(fā)送這些幀,還允許發(fā)送 4 個(gè)幀,WT,已發(fā)送,(b),0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,不允許發(fā)送這些幀,WT,已發(fā)送,(c),0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,

18、2,不允許發(fā)送這些幀,還允許發(fā)送 3 個(gè)幀,WT,已發(fā)送,已發(fā)送 并已收到確認(rèn),(d),發(fā)送窗口控制,不允許接收這些幀,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,WR,準(zhǔn)備接收 0 號(hào)幀,(a),不允許接收這些幀,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,WR,準(zhǔn)備接收 1 號(hào)幀,已收到,(b),不允許接收這些幀,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,WR,準(zhǔn)備接收 4 號(hào)幀,已收到,(c),接收窗口控制,接收窗口,當(dāng)發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不等待確認(rèn)幀，而是繼續(xù)發(fā)送若干數(shù)據(jù)幀； 如果收到了接收方發(fā)來(lái)的確認(rèn)幀，則發(fā)送方可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀； 如果出現(xiàn)差錯(cuò)，則從出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀開(kāi)始全部重發(fā)。

19、,5、連續(xù)ARQ協(xié)議,只有接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)（正確接收并發(fā)送了確認(rèn)），發(fā)送窗口才可能向前滑動(dòng)，流量控制主要由接收方實(shí)施。 發(fā)送窗口尺寸一般大于1，需要多位編碼表示已發(fā)送但未被確認(rèn)的幀序號(hào)。 發(fā)送窗口大小的理想值：即將發(fā)送完窗口中最后一幀時(shí)，收到了窗口中第一幀的確認(rèn)。 接收窗口尺寸等于 1。,當(dāng)用 n 個(gè)比特進(jìn)行編號(hào)時(shí)，則只有在發(fā)送窗口的大小 WT 2n 1時(shí)，連續(xù) ARQ 協(xié)議才能正確運(yùn)行。 例如，當(dāng)采用 3 bit 編碼時(shí)，發(fā)送窗口的最大值是 7 而不是 8。 在實(shí)際應(yīng)用中，有模8和模128兩種編碼方式。模8采用3位編碼，一般用于地面鏈路通信；模128采用7位編碼，一般用于衛(wèi)星鏈路通信。,連

20、續(xù)ARQ工作原理,(1) ACK0 表示確認(rèn) DATA0 幀，并期望下次收到 DATA1 幀； ACK1 表示確認(rèn) DATA1 幀，期望下次收到 DATA2 幀；依次類推。 備注：確認(rèn)序號(hào) N(R) 一般表示接收方希望接收的下一幀的序號(hào)，實(shí)際上也表示對(duì) N(R) 1 幀及其以前各幀的確認(rèn)。因此在實(shí)際應(yīng)用中常常使用ACK1確認(rèn)DATA0幀。,連續(xù)ARQ工作原理,(2) 發(fā)送端在每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，都要設(shè)置該幀的超時(shí)計(jì)時(shí)器。 如超時(shí)時(shí)間內(nèi)收到確認(rèn)幀，就立即將超時(shí)計(jì)時(shí)器清零，繼續(xù)發(fā)送后續(xù)的數(shù)據(jù)幀。 若在所設(shè)置的超時(shí)時(shí)間到了而未收到確認(rèn)幀，就要重傳相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀（仍需重新設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器）。,連續(xù)ARQ

21、工作原理,(3) 接收端只按序接收數(shù)據(jù)幀。 2號(hào)幀出錯(cuò)：雖然之后正確收到 4 個(gè)幀（3、4、5、6號(hào)幀），但接收端都必須將這些幀丟棄，因?yàn)檫@些幀前面的 2 號(hào)幀還沒(méi)有正確收到。 當(dāng)爭(zhēng)取收到2號(hào)幀時(shí)，應(yīng)重復(fù)發(fā)送已發(fā)送過(guò)的最后一個(gè)確認(rèn)幀（防止確認(rèn)幀丟失）ACK2。,連續(xù)ARQ工作原理,(4) 在重傳 2 號(hào)數(shù)據(jù)幀時(shí)，雖然發(fā)送端已經(jīng)發(fā)完了 3、4、5、6 號(hào)幀，但仍必須將 2 6號(hào)幀全部進(jìn)行重傳。 連續(xù) ARQ 又稱為Go-back-N ARQ，即 “返回N幀的ARQ”，意思是當(dāng)出現(xiàn)差錯(cuò)必須重傳時(shí)，要向回走 N 個(gè)幀，然后再開(kāi)始重傳。,在連續(xù)ARQ協(xié)議中，如果某個(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)生差錯(cuò)，后續(xù)的數(shù)據(jù)幀即使被正

22、確地接收到，也要被丟棄，造成網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)； 為進(jìn)一步提高信道的利用率，可設(shè)法只重傳出錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀或計(jì)時(shí)器超時(shí)的數(shù)據(jù)幀。,6、選擇ARQ 協(xié)議,加大接收窗口，先收下發(fā)送序號(hào)不連續(xù)但仍處在接收窗口中的數(shù)據(jù)幀。等到所缺序號(hào)的數(shù)據(jù)幀收到后再一并送交主機(jī)。避免重復(fù)傳送那些本來(lái)已經(jīng)正確到達(dá)接收端的數(shù)據(jù)幀。 代價(jià)是在接收端要設(shè)置具有相當(dāng)容量的緩存空間且控制復(fù)雜。,若用 n 比特進(jìn)行編號(hào)，則接收窗口的最大值受下式的約束 WR 2n/2 當(dāng)接收窗口為最大值WR 2n/2時(shí)，令發(fā)送窗口WT 2n/2,選擇ARQ工作原理,7、混合ARQ 方式(H-ARQ): 先發(fā)數(shù)據(jù)包 要求重傳時(shí)，發(fā)送校驗(yàn)數(shù)據(jù) 應(yīng)用差錯(cuò)控制技術(shù)，實(shí)

23、現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸,內(nèi)容綱要,3.1據(jù)鏈路層的基本概念 流量控制和差錯(cuò)控制 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層 多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,面向字符的數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程 (symbol-oriented) 基本（BSC，二進(jìn)制同步通信 ) Binary Synchronous Channel 高級(jí)（DDCMP，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信消息協(xié)議） Digital Data Communication Message Protocol PPP: 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 (Point-to-Point Protocol ) 面向比特的數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程 (bit-oriented) IBM：SDLC 同步數(shù)據(jù)鏈路控制 ISO： HDLC 高級(jí)數(shù)據(jù)

24、鏈路控制,3.3 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。 因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語(yǔ)。,站的定義： 主站：允許發(fā)送控制報(bào)文 從站：在主站控制下操作，回復(fù)響應(yīng) 復(fù)合站：具有主、從站雙重功能 鏈路配置： 不平衡：點(diǎn)點(diǎn)、點(diǎn)多點(diǎn) 平衡： 點(diǎn)點(diǎn),NRM 正常響應(yīng)模式：只有主站才能發(fā)起向從站的數(shù)據(jù)傳輸，從站只能響應(yīng)主站的詢問(wèn)。 ARM 異步響應(yīng)模式：允許從站發(fā)起向主站的數(shù)據(jù)傳輸，但主站仍然負(fù)責(zé)全程的初始化。 ABM 異步平衡模式：任一復(fù)合站均可發(fā)送、接收命令/響應(yīng),1、面向比特的鏈路控制規(guī)程 HDLC,地址字段 A （8 bit） 不平衡配置：從站地址

25、平衡配置： 應(yīng)答站地址 控制字段 C （8 bit） 說(shuō)明幀的類型、功能 信息幀 I： 數(shù)據(jù)傳送，包含信息字段 監(jiān)督幀 S： 監(jiān)視和控制數(shù)據(jù)傳送 無(wú)編號(hào)幀U：數(shù)據(jù)鏈路的控制和管理 信息字段 I : 高層信息，長(zhǎng)度可變,F,F,A,C,FCS,短幀,長(zhǎng)幀,I,HDLC幀結(jié)構(gòu),F 幀標(biāo)志 01111110 FCS 幀校驗(yàn)序列 (16 bit),1、面向比特的鏈路控制規(guī)程 HDLC,標(biāo)志字段 F = 0111110,幀 Frame , 同步比特流,物理層,幀層,網(wǎng)絡(luò)層,控制字段,F 幀標(biāo)志 01111110 A 地址字段 C 控制字段 I 信息字段 FCS 幀校驗(yàn)序列,F,F,A,C,FCS,短幀,

26、長(zhǎng)幀,信息幀 監(jiān)控幀 無(wú)編號(hào)幀,TYPE: 命令編碼,P/F (poll/final): 命令幀作為P, 響應(yīng)幀作為F LSB =b0 = 0: 表明該幀是信息幀。 N(S)=b3b2b1: 表明該幀正在發(fā)送的幀號(hào)。 N(R)=b7b6b5: 表明期望接收的下一個(gè)幀號(hào)。 （對(duì) N(R)以前各幀予以確認(rèn)） 3比特編碼表示為模 8 方式。, 信息幀 I,P/F,0,N(R),N(S),控制字段,利用信息幀攜帶確認(rèn)信息可提高傳送效率。,監(jiān)視幀用于數(shù)據(jù)傳送階段，實(shí)現(xiàn)流量控制和差錯(cuò)控制，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼＿M(jìn)行。,LSB =b1 b0 = 01: 表明該幀是監(jiān)視幀。 沒(méi)有N(S) 、只有N(R) N(R)

27、: 表示期望接收的下一個(gè)幀號(hào)，同時(shí)對(duì)N(R) 以前各幀予以確認(rèn)。,控制字段,接收端準(zhǔn)備好 接收端未好 幀拒絕 選擇拒絕, 監(jiān)視幀 S,RR Receiver Ready接收端準(zhǔn)備好 RNR Receiver Not Ready接收端未準(zhǔn)備好 REJ Reject幀拒絕（連續(xù)ARQ） SREJ Select Reject選擇拒絕（選擇ARQ）,HDLC監(jiān)視幀的作用,RR幀 是一種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)答，表示接收端已作好接收準(zhǔn)備，發(fā)送方可發(fā)送信息幀 。 RNR 幀用來(lái)通知對(duì)方停止發(fā)送任何幀，直到發(fā)送RR幀為止，同時(shí)確認(rèn)前面發(fā)送的幀。 REJ 幀是用于拒絕收到出錯(cuò)的幀。 SREJ用于要求選擇重發(fā)出錯(cuò)的幀。,LSB

28、 =b1 b0 = 11: 表明該幀是無(wú)編號(hào)幀（U幀）。 無(wú)編號(hào)幀的控制字段中沒(méi)有N(S) 、N(R) 序號(hào)。 無(wú)編號(hào)幀的控制字段中有5位，可以實(shí)現(xiàn)32種編碼，用來(lái)表示幀的功能，實(shí)際只使用了十幾種。 無(wú)編號(hào)幀一般用于鏈路建立、拆除控制和異常情況處理。,無(wú)編號(hào)幀,在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列 FCS (Frame Check Sequence)。 循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 和幀檢驗(yàn)序列 FCS并不等同。 CRC 是一種常用的檢錯(cuò)方法，而 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。 FCS 可以用 CRC 這種方法得出，但 CRC 并非用來(lái)獲得 FCS 的惟一方法。,幀檢驗(yàn)序列 FCS,HASH:

29、MD5: D3E69146F58DA71670E43E6F2A0CCC63 SHA1: 749E1B3FBC465D5C9AA5BC8BA7369E4B775A9533 CRC32: CEE1B56C,在TCP/IP協(xié)議族中，串行線路網(wǎng)際協(xié)議（SLIP）和點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（PPP）是專門用于調(diào)制解調(diào)器和其它直接連接的，它不需要進(jìn)行介質(zhì)訪問(wèn)控制，提供完整的數(shù)據(jù)鏈路層功能。用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用 SLIP或PPP 協(xié)議。,2、因特網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP,3.3 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,SLIP 和 PPP,PPP協(xié)議有三個(gè)組成部分,將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。 鏈路控制協(xié)議

30、 LCP (Link Control Protocol)。 網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 NCP (Network Control Protocol)。,PPP 協(xié)議的幀格式,PPP 的幀格式和 HDLC 的相似。 標(biāo)志字段 F 仍為 0 x7E （符號(hào)“0 x”表示后面的字符是用十六進(jìn)制表示。十六進(jìn)制的 7E 的二進(jìn)制表示是 01111110）。 地址字段 A 只置為 0 xFF。地址字段實(shí)際上并不起作用。 控制字段 C 通常置為 0 x03。,一個(gè) 2 個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段，指示幀的信息字段中所攜帶的內(nèi)容。 若為 0 x0021，信息字段是IP 數(shù)據(jù)報(bào)。 若為 0 xC021, 信息字段是 PPP 鏈路控制數(shù)

31、據(jù)。 若為 0 x8021，表示是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。,PPP 協(xié)議的幀格式,用在同步傳輸時(shí)，采用硬件來(lái)完成比特填充（和 HDLC 一樣）。 用在異步傳輸時(shí)，使用一種特殊的字符填充法。,PPP協(xié)議的透明傳輸問(wèn)題,異步傳輸字符填充法 信息字段中每個(gè) 0 x7E 字節(jié)，轉(zhuǎn)變?yōu)?2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5E)。 信息字段中每個(gè) 0 x7D 字節(jié), 轉(zhuǎn)變成為 2 字節(jié)序列(0 x7D, 0 x5D)。 信息字段中出現(xiàn) ASCII 碼控制字符（即數(shù)值小于 0 x20 的字符），則在該字符前加一個(gè) 0 x7D 字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。,一個(gè)PPP幀的數(shù)據(jù)部分（即已經(jīng)過(guò)填充的十六進(jìn)制）是7D

32、5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E，問(wèn)真正的數(shù)據(jù)是什么？ 7D 5E FE 27 7D 5D 7D 5D 65 7D 5E 7E FE 27 7D 7D 65 7E,PPP協(xié)議的異步傳輸字符填充法：舉例,PPP 協(xié)議是面向連接的協(xié)議 PPP 協(xié)議不使用序號(hào)和確認(rèn)機(jī)制 在數(shù)據(jù)鏈路層差錯(cuò)概率不大，使用比較簡(jiǎn)單的 PPP 協(xié)議較為合理。 幀檢驗(yàn)序列 FCS 字段可保證無(wú)差錯(cuò)接受。 在因特網(wǎng)環(huán)境下，PPP 的信息字段放入的數(shù)據(jù)是 IP 數(shù)據(jù)報(bào)。數(shù)據(jù)鏈路層的可靠傳輸并不能夠保證網(wǎng)絡(luò)層的傳輸也是可靠的。,PPP 幀的傳輸,當(dāng)用戶撥號(hào)接入 ISP 時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)做出確認(rèn)

33、，并建立一條物理連接。 PC 機(jī)向路由器發(fā)送一系列的 LCP 分組（封裝成多個(gè) PPP 幀）。這些LCP分組及其響應(yīng)選擇一些 PPP 參數(shù)，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層配置，NCP 給新接入的 PC機(jī)分配一個(gè)臨時(shí)的 IP 地址，使 PC 機(jī)成為因特網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)。 通信完畢時(shí)，NCP 釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來(lái)分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。,PPP 協(xié)議的工作狀態(tài),建立,失敗,失敗,NCP 配置,鑒別成功,通信 結(jié)束,載波 停止,檢測(cè)到 載波,雙方協(xié)商 一些選項(xiàng),鑒別,網(wǎng)絡(luò),打開(kāi),終止,靜止,PPP 協(xié)議的狀態(tài)圖,內(nèi)容綱要,數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念 流量控制和差

34、錯(cuò)控制 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層 多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,即如何分配使用公共信道的帶寬資源。 靜態(tài)分配方案：固定的分配 動(dòng)態(tài)分配方案：能夠根據(jù)數(shù)據(jù)源對(duì)傳輸資源的 隨機(jī)需求而動(dòng)態(tài)分配。,1、（總線）信道共享技術(shù),動(dòng)態(tài)信道分配的主題是如何在多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的用戶之間分配單個(gè)廣播信道，即多點(diǎn)接入（多路訪問(wèn)）控制方法。 所有站點(diǎn)都連接到一個(gè)共享信道上，所用的接入和共享信道的技術(shù)稱為多路訪問(wèn)技術(shù)，又稱為介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)方法。,B向 D 發(fā)送數(shù)據(jù),C,D,A,E,匹配電阻（用來(lái)吸收總線上傳播的信號(hào)）,匹配電阻,不接受,不接受,不接受,接受,B,只有 D 接受 B 發(fā)送的數(shù)據(jù),

35、總線信道共享,最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡(jiǎn)單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒(méi)有 “有源器件”。 總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 只有計(jì)算機(jī) D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。 其他所有的計(jì)算機(jī)（A, C 和 E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不收下來(lái)。 在具有 “廣播特性”的總線上實(shí)現(xiàn)一對(duì)一通信。,“訪問(wèn)”：在兩個(gè)實(shí)體之間建立聯(lián)系、并交換數(shù)據(jù)信息。 “訪問(wèn)方式”：在網(wǎng)絡(luò)中，泛指分配介質(zhì)使用權(quán)限的機(jī)理、策略和算法。 “多路訪問(wèn)”：分為受控訪問(wèn)和隨機(jī)訪問(wèn),受控訪問(wèn)：各個(gè)用戶不能任

36、意接入到信道而必須服從一定的控制。又分為集中式控制和分散式控制。 隨機(jī)訪問(wèn)：所有的用戶都可以根據(jù)自己的意愿隨機(jī)地發(fā)送信息，又稱為爭(zhēng)用接入。,ALOHA 純ALOHA 、時(shí)隙ALOHA CSMA 非堅(jiān)持，1堅(jiān)持，P堅(jiān)持 改進(jìn)的CSMA CSMA/CD， CSMA/CA,2、競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù),3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,ALOHA 純ALOHA：用于局域網(wǎng)無(wú)線公用信道上，集中控制，僅使用兩個(gè)頻率， 上行傳輸（爭(zhēng)用）為407.35 MHz 下行傳輸（廣播）為413.475 MHz 信道利用率最高為18.4 時(shí)隙ALOHA：將時(shí)間分為等長(zhǎng)的時(shí)隙，只能在每個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始才發(fā)送分組，目的是減少

37、沖突。信道利用率最高為36.8%。,2、競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù),網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)隨機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，在公共信道中產(chǎn)生相互干擾，稱為“沖突”collision。,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,2、競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù),網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)只在時(shí)隙開(kāi)始時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，減少了沖突的可能性。,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,2、競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù),CSMA, Carrier Sense Multiple Access 每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送分組前，監(jiān)聽(tīng)公共信道上其它站點(diǎn)是否在發(fā)送分組。如果信道忙，就暫不發(fā)送。如果信道空閑，則進(jìn)入發(fā)送處理。,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,2、競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù),非堅(jiān)持CSM

38、A 站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)信道忙則不再偵聽(tīng)，等待一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間后，再開(kāi)始偵聽(tīng)/發(fā)送過(guò)程。 1堅(jiān)持CSMA 發(fā)現(xiàn)信道忙則持續(xù)等待，直至信道空閑； 發(fā)現(xiàn)信道空閑后發(fā)送數(shù)據(jù)（概率為1）。 P堅(jiān)持CSMA 發(fā)現(xiàn)信道忙則持續(xù)等待，直至信道空閑； 發(fā)現(xiàn)信道空閑后，以概率 P 發(fā)送數(shù)據(jù)，或以（1P）概率推遲發(fā)送。,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,2、競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù),盡管已發(fā)送前載波監(jiān)聽(tīng)，但由于通信的隨機(jī)性和傳播時(shí)延的影響，在一個(gè)站點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送后的一段時(shí)間內(nèi)，仍然可能發(fā)生沖突，稱為“爭(zhēng)用期”。,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,2、競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù),CSMA的缺點(diǎn)：當(dāng)兩(多)個(gè)站發(fā)生沖突后，各沖突站仍繼

39、續(xù)發(fā)送已遭破壞的數(shù)據(jù)幀。若幀很長(zhǎng)，則信道的浪費(fèi)相當(dāng)大。 CSMA的改進(jìn)：增加了“沖突檢測(cè)”的功能，即改為“CSMA/CD”。,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,2、競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù),CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) CSMA/CD的工作原理 載波監(jiān)聽(tīng) 多路訪問(wèn) 沖突檢測(cè),3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,2、競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù),CSMA/CD的工作原理 載波監(jiān)聽(tīng)：任一站要發(fā)送信息時(shí)，首先要監(jiān)測(cè)總線，用來(lái)判決介質(zhì)上有否其他站的發(fā)送信號(hào)。如果介質(zhì)狀態(tài)忙，則繼續(xù)檢測(cè)，直到發(fā)現(xiàn)介質(zhì)空閑。如果檢測(cè)介質(zhì)

40、為空閑，則可以立即發(fā)送。 多路訪問(wèn)：意思是網(wǎng)絡(luò)上所有主機(jī)收發(fā)數(shù)據(jù)共同使用同一條總線，且發(fā)送數(shù)據(jù)是廣播式的。 沖突檢測(cè)：每個(gè)站在發(fā)送幀期間，同時(shí)具有檢測(cè)沖突的能力。一旦檢測(cè)到?jīng)_突，就立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)一串阻塞信號(hào)，通報(bào)總線上各站已發(fā)生沖突。,退避間隔取0L個(gè)時(shí)間片，1個(gè)時(shí)間片等于任意兩個(gè)站之間最大傳播時(shí)延的兩倍，即2（網(wǎng)絡(luò)最大傳播時(shí)延 ）； 對(duì)每個(gè)幀，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí)，設(shè)置參數(shù)為 L2； 當(dāng)幀重復(fù)發(fā)生一次沖突，則參數(shù)L加倍； 設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù)，超過(guò)這個(gè)限值，則停止，不再重傳，并報(bào)告出錯(cuò)。 這種算法按后進(jìn)先出的次序控制，即未發(fā)生沖突，或很少發(fā)生沖突的幀，具有優(yōu)先發(fā)送的概率。,檢測(cè)到?jīng)_

41、突、并發(fā)阻塞信號(hào)后，發(fā)送站點(diǎn)退回等待時(shí)間的退避算法。,若兩個(gè)最遠(yuǎn)距離站點(diǎn)間的傳輸時(shí)間為，則網(wǎng)絡(luò)的最大沖突檢測(cè)時(shí)間為 2。（ 0）,A在t=0時(shí)刻向F發(fā)送幀。,F在t= - 時(shí)刻向A發(fā)送幀，在t=時(shí)檢測(cè)到?jīng)_突，立即發(fā)送噪聲幀。,A在t= 2時(shí)刻收到F向全網(wǎng)發(fā)送的噪聲幀。,爭(zhēng)用期：又稱為沖突窗口，即“最大沖突檢測(cè)時(shí)間” 2。 最短幀：？,例3-10：假定 d=2 km 長(zhǎng)的CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)率為 R=1 Gb/s，設(shè)信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上的傳播速率為 C=2108 m/s， 求能夠使用此協(xié)議的最短幀長(zhǎng)。 解： = d/C = 2000m/(2*108m/s)=10s 爭(zhēng) 用 期 = 2 = 20s 最

42、短幀長(zhǎng) = R*2= 1Gbps*20s = 20,000 bit,環(huán)型網(wǎng)中各個(gè)站點(diǎn)和傳輸鏈路依次相連接，構(gòu)成一個(gè)閉合的環(huán)。 環(huán)型網(wǎng)都采用無(wú)沖突的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法，屬于分散的輪詢控制方式。 環(huán)型網(wǎng)通過(guò)逐站轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)傳輸介質(zhì)共享，但不是廣播方式。 主要的介質(zhì)訪問(wèn)方法有令牌環(huán)、時(shí)隙環(huán)及寄存器插入環(huán)。,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,3、環(huán)形網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制方法,IEEE 802.5 令牌環(huán) （標(biāo)記環(huán)） Token Ring， IBM公司 IEEE 802.5 令牌環(huán)介質(zhì)訪問(wèn)方式的特點(diǎn) 將各個(gè)站點(diǎn)、鏈路依次串成閉合環(huán)路 環(huán)內(nèi)令牌、數(shù)據(jù)單向傳輸， 分散控制 令牌沿環(huán)循環(huán)，同一時(shí)刻環(huán)中只有一個(gè)令牌 傳輸

43、介質(zhì)：屏蔽雙絞線，4Mbit/s，16Mbit/s,IEEE 802.5令牌環(huán)介質(zhì)訪問(wèn)控制使用一個(gè)令牌沿著環(huán)單向循環(huán)，且應(yīng)確保令牌在環(huán)中是唯一的。,網(wǎng)上站點(diǎn)要求發(fā)送幀，必須等待空令牌。 當(dāng)獲取空令牌，則將它改為忙令牌，后隨數(shù)據(jù)幀；環(huán)內(nèi)其它站點(diǎn)不能發(fā)送數(shù)據(jù)。 環(huán)上站點(diǎn)接收、移位數(shù)據(jù)，并進(jìn)行檢測(cè)。如果與本站地址相同，則同時(shí)接收數(shù)據(jù)，接收完成后，設(shè)置相應(yīng)標(biāo)記。 該幀在環(huán)上循環(huán)一周后，回到發(fā)送站，發(fā)送站檢測(cè)相應(yīng)標(biāo)記后，將此幀移去。 將忙令牌改成空令牌，繼續(xù)向下一個(gè)站點(diǎn)傳送，供后續(xù)站發(fā)送幀。,由于電磁波的傳播速度有限，傳輸介質(zhì)中可能同時(shí)存在多個(gè)數(shù)據(jù)位。 環(huán)上每個(gè)中繼器引入至少 1 bit 延遲 環(huán)上保留

44、的位數(shù)：,傳播延遲(s /km) 介質(zhì)長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)速率 + 中繼器延遲,介質(zhì)長(zhǎng)度 L = 1 km 數(shù)據(jù)速率 C = 4 Mbit/s 站點(diǎn)數(shù) N = 50,解： 傳播延遲 = L / v = 5 s 其中，傳播速率 v = 2 10 5 km/s 環(huán)上保留的位數(shù) = 5 1 4 + 50 = 70 bit,例：,如何防止數(shù)據(jù)幀在環(huán)上無(wú)休止循環(huán)？ 設(shè)置監(jiān)控器 在幀結(jié)構(gòu)上留一個(gè)標(biāo)識(shí) 如何監(jiān)測(cè)令牌出錯(cuò)？ 無(wú)令牌 多個(gè)令牌 忙令牌死循環(huán),集中式檢測(cè) 設(shè)置監(jiān)控站（超時(shí)計(jì)數(shù)器），檢測(cè)令牌丟失 在幀結(jié)構(gòu)上檢測(cè)忙標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)死循環(huán) 分布式檢測(cè) 每站設(shè)置定時(shí)器：當(dāng)站有數(shù)據(jù)要發(fā)且等待令牌的時(shí)間超限，認(rèn)為令牌丟失,拓

45、撲結(jié)構(gòu),Token 令牌,A,B,C,D,E,工作原理 Token Bus 在物理總線上建立邏輯環(huán)。 邏輯環(huán)上，令牌是站點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)的必要條件。 令牌在邏輯環(huán)中按地址的遞減順序傳送到下一站點(diǎn)。 從物理上看，含DA的令牌幀廣播到BUS上，所有站點(diǎn)按DA = 本站地址判斷收否。,特點(diǎn) 無(wú)沖突，令牌環(huán)的信息幀長(zhǎng)度可按需而定。 順序接收Fairness (公平性），站點(diǎn)等待Token的時(shí)間是確知的。 （需限定每個(gè)站發(fā)送幀的最大值） CSMA/CD因檢測(cè)沖突需要填充信息位（不允許小于46字節(jié)）,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,隨著便攜式計(jì)算機(jī)和可移動(dòng)通信設(shè)備數(shù)量的增長(zhǎng)和價(jià)格的下降，以及人們工作和生活節(jié)

46、奏加快， 有線網(wǎng)絡(luò)接入方法已經(jīng)不能滿足隨時(shí)通信的要求。 無(wú)線局域網(wǎng)克服了有線網(wǎng)絡(luò)的不足，提供了移動(dòng)接入功能，從而實(shí)現(xiàn)了可移動(dòng)數(shù)據(jù)交換，給用戶提供了方便，使他們能夠隨時(shí)隨地的收發(fā)信息。,5、無(wú)線局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制方法,A,B,C,D,AB, CB: 當(dāng) A 和 C 檢測(cè)不到彼此無(wú)線信號(hào)， A 和 C 都以為 B 是空閑的， 因而都向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生碰撞。,這種未能檢測(cè)出媒體上已存在的信號(hào)的問(wèn)題 叫做隱蔽站問(wèn)題(hidden station problem),B 的作用范圍,C 的作用范圍,A,D,C,B,BA, CD: B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)，而 C 又想和 D 通信。 C 檢測(cè)到媒體上有

47、信號(hào)，于是不敢向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)。,其實(shí) B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響 C 向 D 發(fā)送數(shù)據(jù) 這就是暴露站問(wèn)題(exposed station problem),無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.11 2Mbit/s IEEE 802.11b 11Mbit/s IEEE 802.11a 54Mbit/s IEEE 802.11g 54Mbit/s IEEE 802.11n 108Mbps以上，最高速率可達(dá)320Mbps,3.4多路訪問(wèn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層,5、無(wú)線局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制方法,無(wú)線局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)不能簡(jiǎn)單地搬用 CSMA/CD 協(xié)議。主要有兩個(gè)原因: CSMA/CD 協(xié)議要求一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時(shí)還必須不間斷地檢測(cè)信道，在無(wú)線局域網(wǎng)中要實(shí)現(xiàn)這種功能花費(fèi)過(guò)大。 即使能夠?qū)崿F(xiàn)沖突檢測(cè)的功能，并且在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)到信道是空閑的，在接收端仍