《計算機通信技術》課件 第6章 通信控制規(guī)程

《計算機通信技術》第6章通信控制規(guī)程DataCommunicationControlProcedure1本章內容通信系統(tǒng)結構數據鏈路

流量控制

數據鏈路控制規(guī)程

2通信系統(tǒng)結構DTE和DCE電路和鏈路3通信系統(tǒng)結構DTE數據終端設備（DataTerminalEquipment）如終端、計算機、打印機、前端處理機DCEDataCircuit-TerminalEquipment在DTE與通信線路之間提供建立、維持和結束連接所需之功能，并執(zhí)行信號變換和編碼的設備如MODEM、多路復用器、DSU等4數據電路和數據鏈路數據電路：通道和信號變換裝置數據鏈路：加上傳輸控制功能以后的數據電路5通信系統(tǒng)術語節(jié)點（node）：網絡中通信線路連接的計算機和交換機線路（line）：節(jié)點間通信的物理連接鏈路（link）：建立在相鄰節(jié)點物理連接上的邏輯信道電路（circuit）：源站點與目的站點之間建立的傳輸通路信道（channel）：單向傳輸的通路6電路電路是通過已有媒介建立的發(fā)送端與接收端之間、或者網絡中任兩點或多點之間的端到端的信息傳輸通路。電路一般指一條物理線路上的一個邏輯連接。電路這一術語在不同的特定場合，可以與通路、鏈路、線路和信道等術語互換使用。7電路的類型接入電路：是從用戶到電信公司網絡的電路。傳輸電路:用于網絡中或網絡之間的長途傳輸。單工電路:單向傳輸雙工電路:雙向傳輸。雙向不能同時傳輸——半雙工雙向可以同時傳輸——全雙工二線電路:通過相同物理線路雙向傳輸四線電路:通過獨立的物理線路雙向傳輸8交換電路交換電路:在電路交換網絡中靈活地通過一臺或多臺中間交換設備臨時建立的電路連接虛電路:在分組交換網絡中由軟件路由表定義的端到端的數據分組傳輸通路，它是邏輯上而非物理上的電路永久虛電路:（PVC）長期定義在路由表中的邏輯電路交換虛電路:（SVC）在要求通信時據網絡狀況選擇最佳路徑而臨時建立在路由表中的邏輯電路9鏈路鏈路是通過已有的媒介建立的直接相連的兩點間的點到點信息傳輸通路，是端到端電路的組成部分。一條電路既可能包含著多段鏈路，也可能只包含單段鏈路。如計算機與打印機之間的電路就只含有一段鏈路，圖中數據終端到主計算機之間的這條電路就包含著多條鏈路。鏈路這一術語有時也可和線路或電路互換使用如計算機與打印機之間的點到點連接就可互換這些術語。10線路線路是通過已有媒介建立的網絡中任意兩點或多點間的物理連接，包括傳輸媒介及通信裝置與接口。這種物理連接可以是端到端或點到點的連接。接入線:連接用戶設備到網絡的這段線路中繼線:是指能提供匯接和多路復接能力、實現多個用戶共享的一段線路接入中繼:終端到交換點的中繼線傳輸中繼:交換點到交換點之間的中繼線中繼線是有方向的，可以是單向出中繼、單向入中繼或雙向中繼。11信道在正式標準術語中，信道是指發(fā)送器與接收器之間的單向連接，即單向電路或信息傳輸通路。在一般用法中，信道是在物理電路上用于支持單一會話的邏輯連接?？梢杂媚撤N方式構成物理電路，以支持一個或多個邏輯對話。12交換線路交換線路是通過交換網來連接的一般為點對點連接交換交換設備建立、保持和改變物理電路上的邏輯連接。用戶小交換機（PBX）和中心交換機（CO或COE）提供電路交換功能，電路交換按要求在可用狀態(tài)下建立電路之間或鏈路之間的連接。端局交換機位于網絡邊緣，用戶通過接入鏈路接入到端局交換機中心交換機也稱匯接交換機，是一種高容量的交換機，位于網絡中心，用于互聯端局交換機。13數據鏈路數據鏈路的拓撲結構和雙重性數據鏈路控制規(guī)程的功能數據鏈路的控制過程14數據鏈路的定義按照信息的特定方式進行操作的兩個或兩個以上的終端裝置與互連線路的一種組合體15數據鏈路的拓撲結構點對點的結構一點對多點的結構環(huán)形鏈路屬于一點對多點的派生結構16數據鏈路的雙重性單向型雙向交替型雙向同時型17數據站的類型DTE和DCE合在一起構成一個數據站（用戶）主站對鏈路負有全面管理職責的站次站受主站控制的站組合站兩站地位平等，都能負責整個鏈路的控制18數據站的工作狀態(tài)控制站輔助站中性站19數據鏈路控制規(guī)程的功能幀同步：將比特封裝成幀并實現幀同步；尋址：在多點連接設備中識別和查找源與目標；差錯控制：采用校驗技術，識別幀的正確與否；流量控制：能對鏈路上的信息流量進行調節(jié)；透明傳輸：把任何比特組合在不被錯認是控制字符的前提下當作數據傳送；鏈路管理：控制傳送的方向，建立和結束鏈路鏈接等；異常狀態(tài)恢復：當鏈路發(fā)生異常時，能夠自動重新啟動恢復到正常工作狀態(tài)；20鏈路控制的過程在一個數據鏈路上進行通信過程通常分為五個階段：1在公用交換網絡上建立連接2建立數據鏈路，包括交換、探詢和選擇三個階段3傳送數據信息4結束，包括返回中性狀態(tài)、返回控制狀態(tài)和斷開三個子階段5公用交換網絡拆線；其中階段（1）和（5）是公用交換網絡上完成的操作，故數據鏈路控制規(guī)程通常包括對中間三個階段的控制與管理。21鏈路控制的過程階段1：建立物理連接（由公用交換網絡完成）所謂物理連接就是物理層的若干數據電路的互連；數據電路可以是交換型的，也可以是專用線路；對于專用線路，一般稱為租用線路，在通信雙方之間提供永久性的固定連接，本階段沒有操作；對交互型數據電路，必須按照交互網絡的要求進行呼叫連接。

22鏈路控制的過程階段2：建立數據鏈路在這個階段為了能可靠而有效地傳輸數據信息，收發(fā)雙方也要交換一些特別信息，包括呼叫對方是否是所要通信的對象；確定接收和發(fā)送狀態(tài)；指定雙方的I/O設備等。階段3：數據傳輸在這個階段按照規(guī)定的格式組織數據信息，并按規(guī)定的順序向新建立的數據鏈路的對方發(fā)送，同時進行差錯控制、流量控制等，以保證透明和無差錯地傳送數據信息。23鏈路控制的過程階段4：鏈路結束（拆除數據鏈路）通過規(guī)定的結束字符來拆除數據鏈路。需要注意的是拆除數據鏈路并不是拆除物理連接，該階段結束后可以再次建立新的數據鏈路（一個數據通信可以建立一個/多個數據鏈路）階段5：拆除物理鏈接（由公用交換網絡完成）在數據通信中，當數據鏈路的物理連接是交換型電路時，數據傳送結束后，只要任何一方發(fā)出拆除信號便可拆除通信線路，雙方數據端恢復到初始狀態(tài)。24數據鏈路的控制過程數據鏈路建立階段輪詢：依次查詢次站是否有數據要發(fā)送；選擇：依次查詢次站能否接收主站發(fā)來的數據；數據傳輸階段數據鏈路結束階段25數據鏈路控制規(guī)程的類型面向字符的鏈路控制規(guī)程國際標準組織的ISO1745美國國家標準局的ANSIX.3.28IBM公司的BSC中國國家標準GB3543-82面向比特的數據鏈路控制規(guī)程ISO的HDLCITU-T的X.25建議中的LAPB（平衡鏈路存取協(xié)議）美國國家標準局的ADCCP（高級數據通信控制規(guī)程）26流量控制流量控制和擁塞控制流量控制方法27流量控制和擁塞控制擁塞控制從整個網絡的角度出發(fā)對數據流量加以控制流量控制只考慮點到點或端到端的數據流量28流量控制的層次通信子網內相鄰節(jié)點之間的點到點流量控制；源通信處理機與目的通信處理機之間的端到端流量控制；計算機與通信處理機的點到點流量控制；源計算機與目的計算機之間的端到端流量控制；源計算機中的進程與目的計算機中的進程之間的端到端流量控制29流量控制方法許可證法發(fā)送等待法滑動窗口法預約緩沖區(qū)法限制管道容量法其它流量控制方法30許可證法在網絡中設置一定數量的許可證，每個許可證可以攜帶一個分組。目的是限制網絡內流動的分組數量；31發(fā)送等待法發(fā)送方在發(fā)送完一個數據幀后，就處于等待接收方應答狀態(tài)收到確認后，發(fā)送方才能發(fā)送下一個數據幀。傳輸效率比較低下32滑動窗口法在等待確認之前，可以連續(xù)發(fā)送多個數據幀。發(fā)送端和接收端分別設定發(fā)送窗口和接收窗口，用來控制發(fā)送和接收的流量。發(fā)送窗口的大小代表在還沒有收到對方確認信息的情況下發(fā)送端最多可以發(fā)送多少個數據幀。在接收端只有當收到的數據幀的發(fā)送序號落入接收窗口內才允許將該數據幀收下。若接收到的數據幀落在接收窗口之外，則一律將其丟棄。333401234567012發(fā)送窗口WT不允許發(fā)送這些幀允許發(fā)送5個幀(a)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送4個幀WT已發(fā)送(b)01234567012不允許發(fā)送這些幀WT已發(fā)送(c)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送

3個幀WT已發(fā)送

已發(fā)送并已收到確認(d)35不允許接收這些幀01234567012WR準備接收0號幀(a)不允許接收這些幀01234567012WR準備接收

1號幀已收到(b)不允許接收這些幀01234567012WR準備接收4號幀已收到(c)預約緩沖區(qū)法預先約定存儲器防止死鎖36限制管道容量法事先規(guī)定每條邏輯管道可容納的信息量缺乏靈活性可有效地避免阻塞和死鎖現象37其它流量控制方法RTS/CTS硬件流量控制采用RS-232-C的RTS（請求發(fā)送）線和CTS（允許發(fā)送）線XON/XOFF流量控制協(xié)議ASCII碼的DC3為XOFFDC1分配給XON字符間延遲行間延遲38面向字符鏈路控制規(guī)程控制字符和幀格式基本型控制規(guī)程的通信過程系統(tǒng)的恢復規(guī)程39控制字符10個控制字符4個作為幀格式字符，有6個用作操作控制字符雙字符序列由DLE字符開始

4010個控制字符（1）SOH：標題開始（2）STX：正文開始（3）ETB：碼組傳輸結束（4）ETX：正文結束（5）SYN：同步（6）ENQ：詢問（7）ACK：確認（8）NAK：否認（9）EOT：傳輸結束（10）DLE：數據鏈路轉義41幀格式由標題和正文組成透明傳輸時的幀格式42SOH標題STX正文ETB或ETXBCSDLESOH標題DLESTX正文DLEETB/ETXBCS基本型控制規(guī)程的通信過程數據鏈路建立信息傳送鏈路結束43系統(tǒng)的恢復規(guī)程計時器時間由最大幀長度、傳輸速率、數據源/宿的類型等因素決定計數器用來決定何時換用別的恢復方法44ISO1747-75的計時器無應答計時器接收計時器交換線路不工作計時器非交換線路不工作計時器45面向比特鏈路控制規(guī)程HDLC的基本特征HDLC幀結構HDLC幀類型HDLC的操作過程46HDLC高級數據鏈路控制HighLevelDataLinkControlISO33009,ISO4335HDLC家族X.25分組交換網中的鏈路接入協(xié)議LAPB幀中繼網絡中的數據鏈路層幀方式接入協(xié)議LAPF調制解調器中的差錯控制協(xié)議LAPM在SDH傳輸網中支持因特網IP協(xié)議的LAPS等47HDLC的基本特征三種類型的站主站、次站、混合站兩種鏈路結構非平衡型、平衡型三種操作模式正常響應方式、異步響應方式、異步平衡方式48HDLC站點類型主站控制鏈路操作主站發(fā)出的幀稱為命令維持通往每個次站的單獨的邏輯鏈路次站在主站的控制下操作次站發(fā)出的幀稱為響應混合站發(fā)出的幀可能是命令，也可能是響應49HDLC鏈路設置不平衡設置一個主站及一個或多個從站支持全雙工或半雙工平衡設置兩個混合站組成支持全雙工或半雙工傳輸只能工作在點對點方式50HDLC正常響應方式(NRM)NormalResponseMode(NRM)非平衡設置主站能夠初始化到從站的數據傳送從站只通過傳輸數據來響應主站的命令在多點線路上使用主機做主站終端做從站51HDLC異步響應模式(ARM)非平衡設置從站可以初始化數據傳輸，不需要得到主站的許可主站對線路全權負責很少使用52HDLC異步平衡模式(ABM)平衡設置兩個混合站都能夠初始化數據傳輸，不需要得到對方的許可使用最廣泛沒有用于輪詢的額外開銷探詢：主站輪詢從站有無數據發(fā)送選擇：主站向從站發(fā)送數據53HDLC的數據傳輸操作方式正常響應方式(NRM)非平衡結構中采用主站優(yōu)先發(fā)起數據傳送，次站在主站向其探尋時，傳輸響應幀異步響應模式(ARM)非平衡結構中采用允許次站不經探尋而發(fā)送響應幀異步平衡模式(ABM)平衡結構中采用每個混合站都可以發(fā)起數據傳輸54HDLC的數據傳輸操作方式55NRMARMABM站點類型

主站點和從站點主站點和從站點復合站點發(fā)起者主站點兩者之一任何一個幀結構同步傳輸所有傳輸均為幀的格式一個獨立的幀的格式就能夠完全滿足各種類型的數據和控制交換56幀結構的字段標志字段（F）地址字段（A）控制字段（C）信息字段（I）幀校驗字段（FCS）57標志F地址A控制C信息I幀校驗FCS標志F標志字段F標志字段在幀的兩端起定界作用01111110F可以是一個幀的結束，同時也可能是下一個幀的開始接收方搜索標志字段用于一個幀起始時的同步數據透明傳輸采用“0”插入刪除技術，即用比特填充來避免01111110出現在幀中間某個地方引起的沖突每當出現5個1后，插入1個附加的0一旦接收器檢測到5個1，則它檢測下一個比特如果是0，則刪除如果是1，并且第7個比特是0，被認為是標志字段如果第6個和第7個都是1，發(fā)送方指明為丟棄狀態(tài)58“0”插入刪除技術比特填充59數據中某一段比特組合恰好出現和F字段一樣的情況01001111110001010會被誤認為是F字段發(fā)送端在5個連1之后填入0比特再發(fā)送出去填入0比特010011111010001010在接收端將5個連1之后的0比特刪除，恢復原樣在此位置刪除填入的0比特010011111010001010地址字段A通常為8位可以使用擴展格式，地址的實際長度是7bits的倍數每個字節(jié)中的最低位是0表示下一個字節(jié)仍然是地址字段，最后一個字節(jié)的最低位是1全1地址(11111111)是廣播格式60地址字段A非平衡模式次站地址平衡模式應答站地址61控制字段C定義了三種類型的幀信息幀（I幀）傳輸用戶數據(上面的邏輯層)捎帶技術：包含流量和差錯控制數據監(jiān)控幀（S幀）流量控制和差錯控制無編號幀（U幀）鏈路控制和鏈路管理控制字段的前一位或兩位用于幀類型的標志62控制字段圖通常為8位，可擴展至16位U幀控制字段永遠是8位63N(S)/N(R)N(S)：發(fā)送序號N(R)：接收序號帶有確認的意思，它表示序號為N(R)-1以及在這以前的各幀都已經正確無誤地收妥了可以滿足全雙工通信稱為“捎帶”技術64輪詢/結束比特P/FPoll/Final，與命令或響應有關命令幀P位置1表明希望從對方得到響應信息幀/響應幀F位置1,表示該幀是最后一個信息幀置1,對命令幀請求的響應65監(jiān)控幀（S幀）符號名稱比特位

功能RR接收就緒00確認，準備接受下一幀，已收妥N(R)前的幀RNR接收未就緒10確認，暫停接收下一幀，N(R)含義同上REJ拒絕接收01否認，否認N(R)起的幀，N(R)以前的幀已收妥SREJ選擇拒絕接收11否認，只否認序號為N(R)的幀66無編號幀（U幀）用于數據鏈路的控制，本身不帶編號，可以在任何需要的時刻發(fā)出，而不影響帶編號的信息幀的交換順序。分為命令幀和響應幀13種命令幀8種響應幀用5個比特位來表示不同功能67U幀分類初始化SIM、RIM設置操作方式SNRM、SARM、SABM等控制信息交換UP、UI、XID恢復命令和響應REST、FRMR其他命令和響應UA、DISC、DM、RD、TEST68信息字段I只在信息幀和一些無編號幀中存在S幀中不存在必須是字節(jié)的整數倍長度可變，它不受格