第 6讲 数据链路层(2).ppt
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1、1/31,第 6讲 数据链路层(2),2/31,知识回顾,数据链路层的功能 帧定界 差错检测 循环冗余检码,3/31,CRC工作原理,4/31,举例CRC,5/31,本讲内容及教学目标,掌握PPP协议在数据链路层的工作原理 了解面向比特的链路层协议 HDLC的帧 理解停止等待协议 理想化的数据传输 具有最简单流量控制的数据链路层协议 实用的停止等待协议 理解滑动窗口协议,实现流量控制 了解传输层类似的流量控制功能,6/31,数据链路层协议分类,点到点线路 广播线路 局域网使用 Internet中主要的数据链路层协议 SLIP (Serial Line IP)运行于传输速率相对较低的串行线路上;
2、 PPP ( Point-to-Point Protocol) 点-点协议 SLIP与PPP用于串行通信的拨号线路上,是目前家庭计算机或公司用户通过ISP接到Internet主要的协议。,7/31,点对点协议 PPP,现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。 用户使用拨号电话线接入因特网时,一般都是使用 PPP 协议。 PPP协议不仅在拨号电话线,并且在路由器路由器之间的专用线上广泛应用; PPP协议是在大多数家庭个人计算机和ISP之间使用的协议,它可以作为在高速广域网和社区宽带网协议族的一部分。,8/31,用户到 ISP
3、的链路使用 PPP 协议,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,9/31,PPP 协议应满足的需求,简单这是首要的要求 封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址协商 数据压缩协商,10/31,最大传送单元,最大传输单元(Maximum Transmission Unit,MTU)是指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据报大小(以字节为单位)。因特网协议允许IP分片,这样就可以将数据报分成足够小的片段以通过那些最大传输单元小于该数据报原始大小的链路了。 以太网中MTU为1500个字节
4、。也就是IP层的数据报,传到以太网时,长度大于1500个字节就要进行分片处理。IP数据包可以达到64KB。 分片过程发生在IP层,它使用的是将分组发送到链路上的网络接口的最大传输单元的值。原始分组的分片都被加上了标记,这样目的主机的IP层就能将分组重组成原始的数据报了。,11/31,PPP 协议不需要的功能,纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路,12/31,PPP 协议的组成,1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订,现在的 PPP 协议已成为因特网的正式标准RFC 1661。 PPP 协议有三个组成部分 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
5、 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。,13/31,PPP 协议的帧格式(续),标志字段 F = 0x7E (符号“0x”表示后面的字符是用十六进制表示。十六进制的 7E 的二进制表示是 01111110)。 地址字段 A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不起作用。 控制字段 C 通常置为 0x03。 PPP 是面向字节的,所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。,14/31,PPP 协议的帧格式,PPP 有一个 2 个字节的协议字段。 当协议字段为 0x0021 时,PPP 帧的信
6、息字段就是IP 数据报。 若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 若为 0x8021,则表示这是网络控制数据。,IP 数据报,1,2,1,1,字节,1,2,不超过 1500 字节,PPP 帧,先发送,7E,FF,03,F,A,C,FCS,F,7E,协议,信 息 部 分,首部,尾部,15/31,PPP协议透明传输问题,当 PPP 用在同步传输链路时,协议规定采用硬件来完成比特填充。(发送方和接收方的时钟频率相同) 当 PPP 用在异步传输时,就使用一种特殊的字节填充法。 (发送方和接收方的时钟频率可以不同,但有同步信号) 将信息字段中出现的每一个 0x7E 字节转变成为 2
7、字节序列(0x7D, 0x5E)。 若信息字段中出现一个 0x7D 的字节, 则将其转变成为 2 字节序列(0x7D, 0x5D)。 若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符(即数值小于 0x20 的字符),则在该字符前面要加入一个 0x7D 字节,同时将该字符的编码加以改变。 PPP 协议用在 SONET/SDH 链路时,是使用同步传输(一连串的比特连续传送)。这时 PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输。,16/31,0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0,0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0,0 1 0 0 1 1 1
8、 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0,信息字段中出现了和 标志字段 F 完全一样 的 8 比特组合,发送端在 5 个连 1 之后 填入 0 比特再发送出去,在接收端把 5 个连 1 之后的 0 比特删除,会被误认为是标志字段 F,发送端填入 0 比特,接收端删除填入的 0 比特,零比特填充,17/31,不提供使用序号和确认 的可靠传输,PPP 协议之所以不使用序号和确认机制是出于以下的考虑: 在数据链路层出现差错的概率不大时,使用比较简单的 PPP 协议较为合理。 在因特网环境下,PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报。数据链路层的可靠传输并不能够保证网络层的传输也是可靠的。 帧
9、检验序列 FCS 字段可保证无差错接受。,18/31,PPP 协议的工作状态,当用户拨号接入 ISP 时,路由器的调制解调器对拨号做出确认,并建立一条物理连接。 PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组(封装成多个 PPP 帧)。 这些分组及其响应选择一些 PPP 参数,和进行网络层配置,NCP 给新接入的 PC机分配一个临时的 IP 地址,使 PC 机成为因特网上的一个主机。 通信完毕时,NCP 释放网络层连接,收回原来分配出去的 IP 地址。接着,LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。,19/31,设备之间无链路,链路静止,链路建立,鉴别,网络层协议,链路打开,链路终止,
10、物理链路,LCP 链路,已鉴别的 LCP 链路,已鉴别的 LCP 链路 和 NCP 链路,物理层连接建立,LCP 配置协商,鉴别成功或无需鉴别,NCP 配置协商,链路故障或 关闭请求,LCP 链路 终止,鉴别失败,LCP 配置 协商失败,链路管理,20/31,HDLC 协议概述,HDLC是一个面向比特的链路控制规程。 1974年,IBM 公司推出了面向比特的规程SDLC (Synchronous Data Link Control)。 后来 ISO 把 SDLC 修改后称为 HDLC (High-level Data Link Control),译为高级数据链路控制,作为国际标准ISO 330
11、9。 CCITT 则将 HDLC 再修改后称为链路接入规程 LAP (Link Access Procedure)。不久,HDLC 的新版本又把 LAP 修改为 LAPB,“B”表示平衡型(Balanced),所以 LAPB 叫做链路接入规程(平衡型)。,21/31,HDLC 的帧结构,标志字段 F (Flag) 为 6 个连续 1 加上两边各一个 0 共 8 bit。在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置。,比特,8,8,8,可变,16,8,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,22/31,HDLC的帧格式,帧标志序列:011
12、11110,作为起始和结束标志,在数据位有5个连续的1出现时,就插入1个0(位填充) 地址段:在命令帧中表示目的地址,在响应帧中表示源地址,全1为广播地址,全0为测试地址,23/31,零比特填充法,HDLC 采用零比特填充法使一帧中两个 F 字段之间不会出现 6 个连续 1。 在发送端,当一串比特流数据中有 5 个连续 1 时,就立即填入一个 0。 在接收帧时,先找到 F 字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现 5 个连续 1 时,就将其后的一个 0 删除,以还原成原来的比特流。,24/31,一种无限制的单工协议,完全理想的条件:数据单向传输,收发双方的网络层一直处于就绪状态,处
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