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1、第三章 数据通信协议,3.4 数据链路控制规程,提 要,数据链路概述 数据链路控制规程种类 面向字符的协议 面向比特的协议,完成数据传输的控制和管理功能的规则，称为数据链路传输控制规程，也就是数据链路层协议。,2019/8/7,3,数据链路是在数据电路已经建立的基础上，通过发送方和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后才开始传输数据的两个或两个以上的终端设备与传输线路的组合体。, 数据链路传输控制规程,3.4.1数据链路概述,完成一次数据通信，先建立物理连接，再建立数据链路。 一次物理连接上可以建立多条数据链路 数据链路和物理连接都具有生存期,数据链路与物理连接,点对点的链接,数据链路的结构
2、,数据链路的作用 -通过一些数据链路控制规程,在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。 -完成的特定功能： 链路管理 帧同步控制 流量控制 差错控制 透明传输 异常状态的恢复,2019/8/7,6,3.4.1数据链路概述,链路管理 包括数据链路的建立、维护和释放以及控制信息传输的方向等。 帧同步控制 指接收方应能从收到的比特流中正确地区分出一帧的开始和结束。 流量控制 流量控制是数据链路的最重要的功能之一。它负责调整在某个时间段内可以发送多少数据（关键是传输速率），即能够决定暂停、停止或继续发送信息，不能使接收方过载,差错控制 在计算机通信中，主要采用检错重发ARQ方式。在数据链路中，流量控
3、制的功能和差错控制是结合在一起实现的，是数据链路的重要功能。 透明传输 发方送出的数据与接收方收到的数据在内容和次序上都完全一样，而且对用户数据没有限制。 异常状态的恢复 发现各种异常情况的功能，例如序列不合法、码组流停止、应答帧丢失及重发超过规定的次数等，能够重新启动，恢复到正常的工作状态。,2019/8/7,9,数据链路控制 规程,异步数据链路协议 （单独处理每个字符）,同步数据链路协议 （整个比特流是一个整体）,主要应用于MODEM中,面向字符协议 面向比特协议,3.4.2数据链路控制规程种类,在面向字符的协议中，有ISO的基本型传输控制规程、IBM的二进制同步通信规程（BSC）、美国国
4、家标准协会（ANSI）、中国的数据通信基本型控制规程（GB3452-82）等，这些规程也称为基本型传输控制规程。 面向字符的协议利用专门定义的传输控制字符和序列完成数据链路的控制功能，主要适用于低、中速数据通信，主要以半双工通信方式进行操作。,2019/8/7,10,3.4.3面向字符的协议,2019/8/7,11,IBM的BSC协议控制字符,面向字符协议的传输控制字符,BSC协议的数据块格式：,报 文,报 文,报头,报 文,报头,不带报头的单块报文：,分块传输的第一块报文：,带报头的单块报文：,分块传输的中间块报文：,分块传输的最后块报文：,2019/8/7,14,图中大写字母表示发送，小写
5、字母表示接受，S代表起始状态，E代表结束状态,点对点的数据链路规程,探询（polling） 主站不断地依次地向各个从站发送“询问序列”，询问哪个站要发送数据，从站只有在收到“询问序列”后，才能向控制站发送数据，发送完毕后，主站向从站返送“确认序列”的方式。 选择 由主站根据从站的地址信息，发送“选择序列”，当从站收到“选择序列”后，准备接收数据的方式。 在多点链路中，存在一个以上的次站，在建立阶段需要在控制信息中附加地址信息，因而要求通信实体必须具有寻址的能力。,2019/8/7,15,多点数据链路操作规程,2019/8/7,16,图中大写字母表示发送，小写字母表示接受，S代表起始状态，E代表
6、结束状态,多点数据链路传输控制规程,对于探询/选择方式，实际使用的主要有用于卫星通信的ALOHA，用于局域网的p-坚持、非坚持、CSMA（载波侦听多址访问）、CSMA/CD（带碰撞检测的载波侦听多址访问）、令牌环和令牌总线等竞争协议。,多点数据链路操作规程,背景 1975年,IBM首先研究开发了同步数据链路控制(SDLC),并使ISO接受,使之成为标准。 1979年，ISO提出高级数据链路控制协议（HDLC）。 1981年，ITU-T开发了一系列基于HDLC的协议，称为链路访问协议（LAPx：LAPB、LAPB、LAPD等），其他由ITU-T和ANSI研制的如帧中继协议、PPP协议等也都是从H
7、DLC发展起来的。,3.4.4面向比特的协议,HDLC基本概念 HDLC帧格式（帧结构） HDLC实例,高级数据链路控制协议 （HDLC, High-Level Data Link Control）,HDLC的功能是完备的，通常为了实现某个用途，只是选择其中符合要求的部分功能构成HDLC的一个子集。 -HDLC站点类型,HDLC基本概念,-HDLC链路结构（非平衡型、平衡型） 非平衡型 由一个主站和一个或若干个次站组成，前者为点对点式链路结构；后者为多点式链路结构。非平衡型结构可以是点对点的，也可以是多点的，其中一台计算机控制几个外围设备。非平衡型的一个例子是一台计算机和一台或多台终端。 平衡
8、型 又分为两种：一是对称结构，指链路两端的站均有主站和次站组合而成；一是平衡结构，指通信双方的站点均由组合站构成。,HDLC基本概念,HDLC链路结构 （非平衡型、平衡型）,- HDLC操作模式（正常响应方式NRM、异步响应方式ARM、异步平衡方式ABM） 正常响应方式（NRM） 在这种方式下，仅当次站被主站探询后才能传输信息帧和有关帧。 异步响应方式（ARM） 只要信道有空闲，次站可不经过主站探询就可以发送信息帧和有关帧。 异步平衡方式（ABM） 在这种方式中，所有站点是平等的，不管哪个组合站均可以在任意时间发送命令帧，也不需要收到组合站发出的命令帧就可以发送响应帧。,HDLC基本概念,HD
9、LC使用的是同步传输，所有的传输均为帧的形式。所谓帧是通过通信线路被传输信息的基本单元。 HDLC协议定义了三种类型的帧：信息帧（I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧）。,首部,尾部,I幀用来传输用户数据以及与用户数据有关的控制信息。 S幀用来传输控制信息，包括数据链路层流量和差错控制信息等。 U幀用于链路的建立、拆除及多种控制功能，因而不包含任何确认信息，U幀所携带的信息是为了对链路进行管理。,HDLC帧格式（帧结构）,S帧用来指出站的工作状态或用于未正确接收的帧的应答。 U帧的M字段的值定义了通信的协议，即主站发送命令，从站通过对这两个字段设定来响应这些命令。,HDLC的其他内容,N（R
10、）,1,0,S S,P/F,1 2 3 4 5 6 7 8,控制字段,命令和响应编码,HDLC规程中的S帧格式及命令,RR：由主站或次站用来表示已准备好接收信息，并确认前面收到的编号至N（R）1为止的所有I帧。 REJ：数据站用以请求重发编号为N（R）起始的帧，而N（R） 1以前的帧已被确认。当收到一个N（S）等于REJ的N（R）的I帧时，REJ异常状态可被清除。 RNR：数据站未准备好，表示处于忙状态，不能接收后续的I帧，而N（R） 1为止的I帧已被确认。必须通过发送RR或REJ，才能开始发送信息帧传输。 SREJ：数据站用来请求重发编号为N（R）的单个帧，而编号到N（R） 1为止的帧已被接
11、收。收到一个N（S）等于SREJ帧的N（R）的I帧时，SREJ的异常状态就消除。,四种命令和响应含义,例1 用REJ进行差错恢复的HDLC传输实例。,N N+1 N+2 N+3 N+4 N+5 N+6 N+7,传输差错 重发 重发 重发,I，N（S）=6 N（R）=4,I，N（S）=7 N（R）=4,I，N（S）=0 N（R）=4,I，P=1 N（S）=1， N（R）=4,I，N（S）=7 N（R）=4,I，N（S）=0 N（R）=4,I，REJ F=1，N（R）=7,I，RR，F=1 N（R）=2,I，P=1 N（S）=1 N（R）=4,注意：REJ用以请求重发编号为N（R）起始的帧，这里N
12、（R）=7。,t,HDLC传输实例,例2 用SREJ进行差错恢复的HDLC传输实例。,N N+1 N+2 N+3 N+4 N+5,传输差错 重发,I，N（S）=6 N（R）=4,I，N（S）=7 N（R）=4,I，N（S）=0 N（R）=4,I，N（S）=1， N（R）=4,I，N（S）=7 N（R）=4,I，P=1,N(s)=2 N（R）=4,I，SREJ F=1，N（R）=7,I，RR，F=1 N（R）=3,注意：SREJ用以请求重发编号为N（R）的单个帧。,t,HDLC传输实例,例3 建链命令SNRM有错的HDLC传输实例。,N N+1 N+2 N+3 N+4,SNRM，P=1,I，N（
13、S）=0 N（R）=0,UA，F=1,解析：主站发送的建链命令SNRM有差错，在超时时限内没有收到次站的UA响应，这时 主站重发SNRM命令，且P=1；次站收到该命令后，发送F=1的UA响应。,t,超时,SNRM，P=1,HDLC传输实例,平衡链路接入规程LABP D信道链路接入规程LAPD 逻辑链路控制LLC 帧中继和ATM PPP,其他数据链路控制协议,Internet是由各种各样的主机、网络设备和通信网基础设施互连而成的网络。 在单个建筑物内广泛采用局域网进行互连，但在广域网内，网络由点到点链路进行互连。 SLIP和PPP协议,3.4.5 Internet的点对点协议,1、Interne
14、t中的“点到点”链路 在实际应用中，点到点的通信主要用于以下两种情况。 （1）路由器路由器租用线路 （2）拨号主机-路由器,3.4.5 Internet的点对点协议,Internent上点到点的链路,地区性网络 路由器,拨入用户主机,Modem,SLIP/PPP,SLIP/PPP,(a)拨号主机-路由器连路,(b)Internet上的点到点链路,2、串行线路Internet协议（SLIP） 1984年，Rick Adams提出，发送原始IP包，用一个标记字节来定界，采用字符填充技术； 存在的问题 不提供差错校验 只支持IP协议 IP地址不能动态分配 不提供认证 多种版本并存，互连困难,3.4.
15、5 Internet的点对点协议,3.4.5 Internet的点对点协议,3、点到点链路协议PPP （1）PPP协议的特性如下： 能够控制数据链路的建立； 能够对IP地址进行分配； 允许同时采用多种网络层协议； 能够配置和测试数据链路； 能够进行错误检测； 能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商。,3.4.5 Internet的点对点协议,（2）PPP的组成 PPP主要由以下三部分组成： PPP采用HDLC作为在点到点的链路上封装数据报 的方法； 链路控制协议（LCP）用来建立、配置和测试数据 链路； 网络控制程序（NCP）用来建立和配置不同的网络 协议。,TCP/IP Novel IPX Appletalk,TCP/IP Novel IPX Appletalk,广域网,PPP 封装,在PPP中使用与NCP 进行多种协议的封装,PPP协议支持的网络组成,PPP封装,3.4.5 Internet的点对点协议,标记域：01111110，字符填充； 地址域：11111111 控制域：缺省值为00000011，表示无序号帧，不提供使用序号和确认的可靠传输；不可靠线路上，也可使用无序号的可靠传输。 协议域：指示净负荷中是何种包，缺省大小为2个字节。 净负荷域：变长，缺省为1500字节；
