第4章 数据链路层协议

本章学习导引4．1数据链路层功能4．2数据链路层的流量控制协议4．3广域网数据链路传输控制规程4．4局域网的数据链路层协议分析4．5Internet数据链路层协议4．6小结4．1数据链路层功能1、链路管理2、信息的传输3、流量与差错控制4、异常情况处理4．2数据链路层的流量控制协议流量控制：对在数据链路上的帧进行传输速度的控制，保证接收端有足够的缓冲单元存储发端发来的信息以便收端处理。常用的流量控制方法：停-等流量控制和滑动窗口流量控制4．2．1停-等流量控制实现方法工作原理原理示意图实际应用中的两种情况分析0765432107654321076543210765432107654321076543210765432107654321发方收方图3.8窗口大小为1，顺序号为3位的滑动窗口（a）开始状态；（b）发送第一帧后；（c）收到第一帧后；（d）收到第一个确认后图4.1停-等协议的原理示意图4．2．2滑动窗口流量控制滑动窗口流量控制：对于任意时刻，都允许发送端一次发送多个帧，这些帧的序号个数就称作发送窗口的大小1、滑动窗口的基本工作原理。2、滑动窗口值对协议的影响3、帧控制字段的长度选择4．3广域网数据链路传输控制规程1.数据链路控制规程(DLCP：DataLinkControlProcedure)2.广域网数据链路控制规程：面向字符型传输控制规程面向比特型传输控制规程4．3．1面向字符型传输控制规程分析1、规程特性的特点使用环境主站(P)/从站(S)主站(P)/从站(S)非交换的点对点结构主站(P)/从站(S)主站(P)/从站(S)交换的点对点结构12n控制站(C)从站(S)多点分支结构图4.2面向字符型规程使用环境4．3．1面向字符型传输控制规程分析2、传输控制字符表4.1基本字符和扩展字符的列表适用报文类型信息类电文前向/反向监控信息类电文信息类电文前向监控后向监控反向监控其它用途信息类电文其它用途其它用途其它用途其它用途其它用途其它用途名称类型符号报头开始基本类SOH传输结束EOT正文开始STX正文结束ETX询问ENQ确认ACK否认NAK同步/空闲SYN组终ETB数据链转义DLEEOT拆线扩展类DLE;站中断DLE暂停发送DLE;编号确认DLEDLEDLE+基本类01含义表示信息电文报头开始，报头内含路由机目的地址通知对方传输结束以关闭信道信息电文正文开始，同时表示报头结束一个信息电文正文结束时，用EYX结尾用作询问远程站以给出应答由接收站发给发送站的肯定应答，表示接收无差错由接收站发给发送站的肯定应答，表示接收有差错，并要求重发该字符提出一个同步比特序列以保持收发方同步，有时也作为空闲信道连续发送字符当信息电文被分为若干个码组发送时，代表一个码组结束表明其后续字符为控制字符，其功能取决于后续字符本方要求拆除通信线路的物理连接从站用此代替正常的肯定应答，并要求主站尽快实现现行传输从站不能接收信息文电，要求发站暂停发送（WACK）DLE表示ACK，表示对申请帧和偶帧的确认DLE表示ACK，表示对奇帧的确认表示正文中出现与基本类相同的字符时的转义11004．3．1面向字符型传输控制规程分析3、报文格式1）信息报文SYNBCCETX正文STX标题SOHSYN（a）基本格式SYNBCCETX正文STXSYN（b）无标题格式SYNBCCETB标题组：SOHSYN（c）标题分组格式SYNBCCETB标题组：SOHSYN…（d）正文分组格式SYNBCCETX正文STX标题组：SOHSYNSYNBCCETX正文组STX标题SOHSYNSYNBCCETX正文组STXSYNSYNBCCETX正文组STXSYN…图4.3信息报文格式4．3．1面向字符型传输控制规程分析2）监控报文种类监控序列轮询（EOT）轮询地址ENQ选择结果站选择标志或状态询问非起始状态询问正常结束异常结束（EOT）选择地址ENQ（前缀）ENQ（前缀）ENQ（前缀）EOTEOT切断线路对信息报文应答的监控DLEEOT（前缀）ENQ废弃码组废弃站废弃（前缀）ENQEOT肯定应答对选择的应答对信息报文的应答（前缀）ACK（前缀）ACK否定应答对轮询的应答对选择的应答对信息报文的应答（前缀）EOT（前缀）NAK（前缀）NAK切断线路DLEEOT中断信息组中断站中断EOTDLE监控方向正向监控序列反向监控序列表4.2监控报文一览表4．3．1面向字符型传输控制规程分析4、数据链路控制步骤建传输线路物理连接建数据链路信息传输阶段拆除数据链路断物理线路4．3．1面向字符型传输控制规程分析点到点的传输控制分析举例：收方忙ENQI1ENQENQENQI1I2I2I2ENQENQENQACK1ACK1ACK1ACK1ACK1NAKACK0NAKACK1（a）（e）（b）（d）（c）建链超时ENQI1I2EOTACK0ACK1ACK0EOT……正确发收建链数传阶段拆链线路断了信息收错图4.4数据链路控制过程分析举例4．3．2面向比特型传输控制规程分析1、规程特性的特点2、几个概念站结构：主站、次站和组合站链路结构：非平衡型与平衡型结构操作模式：正常响应、异步响应和异步平衡模式4．3．2面向比特型传输控制规程分析3、帧结构帧：数据链路上传送的完整信息组组成：标志字段(F)地址字段(A)控制字段(C)信息字段(I)帧检验序列(FCS：FrameCheckSequence)4．3．2面向比特型传输控制规程分析统一的标准帧格式:标志F地址A控制C信息INFO帧校验序列FCS标志F比特888816可变透明传输区间检验区间0N（S）N（R）10SN（R）11MM18765432信息帧（I）监控帧（S）无编号帧（U）P/FP/FP/F4．3．2面向比特型传输控制规程分析4、控制过程建立数据链路连接阶段传送数据阶段拆除数据链路连接4．3．2面向比特型传输控制规程分析主站与次站：主站次站N次站2次站1……PS2SNRMUADMI帧I0，0I1，0P=1I0，2F=1I帧RRREJSERJRNRCMDRDISCUA建链阶段数传阶段拆链阶段发回其中一个发回其中一个图4.9在多点网中主站与一个次站数传的例子4．4局域网的数据链路层协议分析4．4．1IEEE802逻辑链路控制子层1、LAN的数据链路层的特点2、逻辑链路层的功能3、LLC服务无确认无连接服务有确认连接服务面向连接的服务4．4．1IEEE802逻辑链路控制子层4、LLC协议1）LLC的帧结构：I/GC/R地址字段LLCPDU字节DSAPSSAP控制数据0P/F信息PDUN(S)N(R)1P/F00000N(R)监督PDUS1P/F1无编号PDUMM111或2可变DSAP-目的服务访问点;SSAP-源服务访问点;I/G=0-单个DSAPI/G=1-组DSAP;C/R=0-命令帧图4.10LLC的帧结构2）LC协议：地址、控制和信息4．4．2媒体访问控制子层MAC地址MAC子层的功能MAC子层的协议4．4．3IEEE802.3标准及以太局域网1、CSMA的方法图4.11CSMA方法与冲突的发生4．4．3IEEE802.3标准及以太局域网2、CSMA/CD的方法：1）CSMA/CD媒体访问方法的四个步骤：2）注意问题：帧的长度间隔时间3、CSMA/CD的MAC的帧结构前导码帧起始定界符目的地址源地址信息字段的长度值信息字段填充字段信息和帧检验序列4．4．4IEEE802.5标准1.令牌环的访问方式2.原理3.典型例子4.优缺点4．4．5IEEE802.4标准1.令牌总线介质访问控制子层的协议2.原理3.优缺点4．4．5IEEE802.4标准三重帧结构的比较：前序帧校验序列填充字段逻辑链路控制作MAC帧的DATA字段长度源地址目的地址起始帧分界符（字节）（字节）（字节）前序结束分界符帧校验序列逻辑链路控制作MAC帧的DATA字段源地址目的地址帧控制字段起始分界符起始分界符结束分界符帧校验地址逻辑链路控制作MAC帧的DATA字段源地址目的地址帧控制字段访问控制帧状态令牌总线帧MAC帧：CSMACD帧令牌环帧812-62-620-1500411112-62-640011116164DATADATA(a)(b)(c)图4.12MAC的帧结构4．4．6IEEE802.11标准1.无线介质的局域网的标准2.LAN的标准及其制定几种主要无线局域网的技术指标：IEEE802.11IEEE802.11bIEEE802.11b+IEEE802.11aIEEE802.11g频率２.4GHZ２.4GHZ２.4GHZ5GHZ２.4GHZ带宽2/1M11/5.5/2/1M22/11/5.5/2/1M可达54M可达54M距离100米100~300米100~300米5~10千米5~10千米业务数据数据/图像数据/图像语音/数据/图像语音/数据/图像4．4．7典型的局域网介绍1、传统局域网1）10Base5以太网2）10Base2以太网3）10Base-T以太网4）10Base-F以太网2、快速局域网3、FDDI4、千兆以太网5、无线局域网4．5Internet数据链路层协议4．5．1用户的接入方式1、专线方式接入：微机专线设备专线设备ISP局域网国际互连网图4.24专线接入方式的示意图4．5．1用户的接入方式2、拨号线方式接入1)仿真终端法：调制解调器终端PSTN调制解调器池INTERNETISP服务器图4.25仿真终端法的硬件连接方式调制解调器微机PSTN调制解调器池INTERNETISP服务器图4.26用户拨号入网的示意图2)IP拨号法：4．5．2接入协议1、串行线路网际协议（SLIP）2、点对点协议（PPP）4．6小结1、重点数据链路层的功能流量控制协议HDLC协议局域网各种媒体访问控制机制互连网的接入2、难点链路层协议的理解窗口滑动机制和窗口大小的选择HDLC各字段的含义及其控制过程CSMA/CD访问机制PPP协议