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1、计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层第第4章章 数据链路层数据链路层4.1 4.1 数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念4.2 4.2 停止等待协议停止等待协议停止等待协议停止等待协议4.3 4.3 连续连续连续连续ARQARQ协议协议协议协议4.4 4.4 选择重传选择重传选择重传选择重传ARQARQ协议协议协议协议4.5 4.5 面向比特的链路控制规程面向比特的链路控制规程面向比特的链路控制规程面向比特的链路控制规程HDLCHDLC4.6 4.6 因特网的点对点协议因特网的点对点协议因特网的点对点协议因特网的点对点协议PPP
2、PPP退出退出计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.1 数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念链路链路链路链路( (link)link)就是一条无源的点到点的物理线路段，就是一条无源的点到点的物理线路段，就是一条无源的点到点的物理线路段，就是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。中间没有任何其他的交换结点。中间没有任何其他的交换结点。中间没有任何其他的交换结点。数据链路数据链路数据链路数据链路( (data link)data link)则是另一个概念。这是因为当则是另一个概念。这是因为当则是另一个概念。这是因为当则是另一个概念。这是因为当需要在一
3、条线路上传送数据时，除了必须有一条物理需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要通信协议来控制这些数据线路外，还必须有一些必要通信协议来控制这些数据线路外，还必须有一些必要通信协议来控制这些数据线路外，还必须有一些必要通信协议来控制这些数据的传输的传输的传输的传输( (这将在后面讨论这将在后面讨论这将在后面讨论这将在后面讨论) )。也有人采用另外的术语。这就是将链路分为物理也有人采用另外的术语。这就是将链路分为物理也有人采用另外的术语。这就是将链路分为物理也有人采用另外的术语
4、。这就是将链路分为物理链路和逻辑链路。物理链路就是上面所说的链路，而链路和逻辑链路。物理链路就是上面所说的链路，而链路和逻辑链路。物理链路就是上面所说的链路，而链路和逻辑链路。物理链路就是上面所说的链路，而逻辑链路就是上面的数据链路，是物理链路加上必要逻辑链路就是上面的数据链路，是物理链路加上必要逻辑链路就是上面的数据链路，是物理链路加上必要逻辑链路就是上面的数据链路，是物理链路加上必要的通信协议。的通信协议。的通信协议。的通信协议。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层数据链路层的主要功能归纳如下：数据链路层的主要功能归纳如下：数据链路层的主要功能归纳如下：数据链路层的主
5、要功能归纳如下：（1 1）链链链链路路路路管管管管理理理理 数数数数据据据据链链链链路路路路的的的的建建建建立立立立、维维维维持持持持和和和和释释释释放放放放就就就就叫做叫做叫做叫做链路管理链路管理链路管理链路管理。（2 2）帧同步帧同步帧同步帧同步（3 3）流量控制流量控制流量控制流量控制( (flow control)flow control)（4 4）差错控制差错控制差错控制差错控制（5 5）将数据和控制信息区分开将数据和控制信息区分开将数据和控制信息区分开将数据和控制信息区分开（6 6）透明传输透明传输透明传输透明传输（7 7）寻址寻址寻址寻址计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数
6、据据链链路路层层4.2 停止等待协议停止等待协议停停停停止止止止等等等等待待待待( (stop-and-wait)stop-and-wait)协协协协议议议议是是是是最最最最简简简简单单单单但但但但也也也也是是是是最最最最基本的数据链路层协议。基本的数据链路层协议。基本的数据链路层协议。基本的数据链路层协议。4.2.1 不不需需要要数数据据链链路路层层协协议议的的数数据据传输传输图图图图4-14-1所示的简化模型对于一个计算机网络中任意所示的简化模型对于一个计算机网络中任意所示的简化模型对于一个计算机网络中任意所示的简化模型对于一个计算机网络中任意一条链路上的数据传输情况都是适用的。一条链路上
7、的数据传输情况都是适用的。一条链路上的数据传输情况都是适用的。一条链路上的数据传输情况都是适用的。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.2.2 具具有有最最简简单单流流量量控控制制的的数数据据链链路层协议路层协议由由由由接接接接收收收收方方方方控控控控制制制制发发发发送送送送方方方方的的的的数数数数据据据据流流流流，乃乃乃乃是是是是计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络中流量控制的一个基本方法中流量控制的一个基本方法中流量控制的一个基本方法中流量控制的一个基本方法。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据
8、链链路路层层假定假定假定假定：链路是理想的传输信道，即所传送的任何：链路是理想的传输信道，即所传送的任何：链路是理想的传输信道，即所传送的任何：链路是理想的传输信道，即所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失。数据既不会出差错也不会丢失。数据既不会出差错也不会丢失。数据既不会出差错也不会丢失。在发送结点在发送结点在发送结点在发送结点：（1 1）从主机取一个数据帧；）从主机取一个数据帧；）从主机取一个数据帧；）从主机取一个数据帧；（2 2）将数据帧送到数据链路层的发送缓存；）将数据帧送到数据链路层的发送缓存；）将数据帧送到数据链路层的发送缓存；）将数据帧送到数据链路层的发送缓存；（3 3）将发送缓
9、存中的数据帧发送出去；）将发送缓存中的数据帧发送出去；）将发送缓存中的数据帧发送出去；）将发送缓存中的数据帧发送出去；（4 4）等待；）等待；）等待；）等待；（5 5）若收到由接收结点发过来的信息）若收到由接收结点发过来的信息）若收到由接收结点发过来的信息）若收到由接收结点发过来的信息( (此信息的此信息的此信息的此信息的格式与内容可由双方事先商定好格式与内容可由双方事先商定好格式与内容可由双方事先商定好格式与内容可由双方事先商定好) )，则从主机取一个新，则从主机取一个新，则从主机取一个新，则从主机取一个新的数据帧，然后转到（的数据帧，然后转到（的数据帧，然后转到（的数据帧，然后转到（2 2
10、）。）。）。）。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层在接收结点在接收结点在接收结点在接收结点：（1 1）等待；）等待；）等待；）等待；（2 2）若若若若收收收收到到到到由由由由发发发发送送送送结结结结点点点点发发发发过过过过来来来来的的的的数数数数据据据据帧帧帧帧，则则则则将将将将其其其其放入数据链路层的接收缓存；放入数据链路层的接收缓存；放入数据链路层的接收缓存；放入数据链路层的接收缓存；（3 3）将接收缓存中的数据帧上交主机；）将接收缓存中的数据帧上交主机；）将接收缓存中的数据帧上交主机；）将接收缓存中的数据帧上交主机；（4 4）向向向向发发发发送送送送结结结结点点点
11、点发发发发一一一一信信信信息息息息，表表表表示示示示数数数数据据据据帧帧帧帧已已已已经经经经上上上上交交交交给主机；给主机；给主机；给主机；（5 5）转到）转到）转到）转到(1)(1)。图图图图4-24-2是前面所述的两种情况的对比。是前面所述的两种情况的对比。是前面所述的两种情况的对比。是前面所述的两种情况的对比。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.2.3 实用的停止等待协议实用的停止等待协议传传传传输输输输数数数数据据据据的的的的信信信信道道道道不不不不能能能能保保保保证证证证使使使使所所所所传传传传的的的
12、的数数数数据据据据不不不不产产产产生生生生差差差差错，并且还需要对数据的发送端进行流量控制。错，并且还需要对数据的发送端进行流量控制。错，并且还需要对数据的发送端进行流量控制。错，并且还需要对数据的发送端进行流量控制。图图图图4-3(4-3(a)a)画的是数据在传输过程中不出差错的情况。画的是数据在传输过程中不出差错的情况。画的是数据在传输过程中不出差错的情况。画的是数据在传输过程中不出差错的情况。当当当当发发发发现现现现差差差差错错错错时时时时，结结结结点点点点B B就就就就向向向向主主主主机机机机A A发发发发送送送送一一一一个个个个否否否否认认认认帧帧帧帧NAKNAK，以以以以表表表表示
13、示示示主主主主机机机机A A应应应应当当当当重重重重传传传传出出出出现现现现差差差差错错错错的的的的那那那那个个个个数数数数据据据据帧帧帧帧。图图图图4-3(4-3(b)b)画出了主机画出了主机画出了主机画出了主机A A重传数据帧。重传数据帧。重传数据帧。重传数据帧。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层有时链路上的干扰很严重，或由于其他一些原因，有时链路上的干扰很严重，或由于其他一些原因，有时链路上的干扰很严重，或由于其他一些原因，有时链路上的干扰很严重，或由于其他一些原因，结点结点结点结点B B收不到结点收不到结点收不到结点收不到结点A A发来的数据帧。这种情况称为帧丢
14、发来的数据帧。这种情况称为帧丢发来的数据帧。这种情况称为帧丢发来的数据帧。这种情况称为帧丢失，如图失，如图失，如图失，如图4-3(4-3(c)c)所示。于是就出现了死锁现象。所示。于是就出现了死锁现象。所示。于是就出现了死锁现象。所示。于是就出现了死锁现象。要解决死锁问题，可在结点要解决死锁问题，可在结点要解决死锁问题，可在结点要解决死锁问题，可在结点A A发送完一个数据帧时，发送完一个数据帧时，发送完一个数据帧时，发送完一个数据帧时，就启动一个就启动一个就启动一个就启动一个超时计时器超时计时器超时计时器超时计时器( (timeout timer)timeout timer)。若到了超时若到了
15、超时若到了超时若到了超时计时器所设置的重传时间计时器所设置的重传时间计时器所设置的重传时间计时器所设置的重传时间t tout而仍收不到结点而仍收不到结点而仍收不到结点而仍收不到结点B B的任何的任何的任何的任何确认帧，则结点确认帧，则结点确认帧，则结点确认帧，则结点A A就重传前面所发送的这一数据帧，如就重传前面所发送的这一数据帧，如就重传前面所发送的这一数据帧，如就重传前面所发送的这一数据帧，如图图图图4-3(4-3(c)c)和图和图和图和图4-3(4-3(d)d)所示。所示。所示。所示。一般可将重传时间选为略大一般可将重传时间选为略大一般可将重传时间选为略大一般可将重传时间选为略大于于于于
16、“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间” ”。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.2.4 循环冗余检验循环冗余检验计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.2.5 停止等待协议的算法停止等待协议的算法在发送结点在发送结点在发送结点在发送结点：（1 1）从主机取一个数据帧。）从主机取一个数据帧。）从主机取一个数据帧。）从主
17、机取一个数据帧。（2 2）V(S)0V(S)0。 发送状态变量初始化发送状态变量初始化发送状态变量初始化发送状态变量初始化 （3 3）N(S)V(S)N(S)V(S)； 将将将将发发发发送送送送状状状状态态态态变变变变量量量量的的的的数数数数值值值值写写写写入入入入发送序号发送序号发送序号发送序号 将数据帧送交发送缓存。将数据帧送交发送缓存。将数据帧送交发送缓存。将数据帧送交发送缓存。（4 4）将发送缓存中的数据帧发送出去。）将发送缓存中的数据帧发送出去。）将发送缓存中的数据帧发送出去。）将发送缓存中的数据帧发送出去。（5 5）设置超时计时器。）设置超时计时器。）设置超时计时器。）设置超时计时
18、器。 选选选选择择择择适适适适当当当当的的的的超超超超时时时时重重重重传传传传时间时间时间时间tout 计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层（6 6）等待。）等待。）等待。）等待。 等待以下等待以下等待以下等待以下3 3个事件中最先出现的一个个事件中最先出现的一个个事件中最先出现的一个个事件中最先出现的一个 （7 7）若收到确认帧）若收到确认帧）若收到确认帧）若收到确认帧ACKACK，则：则：则：则：从主机取一个新的数据帧；从主机取一个新的数据帧；从主机取一个新的数据帧；从主机取一个新的数据帧；V(S)1 V(S)1 V(S) V(S)； 更新发送状态变量，变为下更新发送
19、状态变量，变为下更新发送状态变量，变为下更新发送状态变量，变为下一个序号一个序号一个序号一个序号 转到转到转到转到(3)(3)。（8 8）若收到否认帧）若收到否认帧）若收到否认帧）若收到否认帧NAKNAK，则转到则转到则转到则转到(4)(4)。 重传数重传数重传数重传数据帧据帧据帧据帧 （9 9）若超时计时器时间到，则转到）若超时计时器时间到，则转到）若超时计时器时间到，则转到）若超时计时器时间到，则转到(4)(4)。 重传数据帧重传数据帧重传数据帧重传数据帧 计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层在接收结点在接收结点在接收结点在接收结点：（1 1）V(R)0V(R)0。
20、接收状态变量初始化，其数值接收状态变量初始化，其数值接收状态变量初始化，其数值接收状态变量初始化，其数值等于欲接收的数据帧的发送序号等于欲接收的数据帧的发送序号等于欲接收的数据帧的发送序号等于欲接收的数据帧的发送序号 （2 2）等待。）等待。）等待。）等待。（3 3）当收到一个数据帧，就检查有无产生传输差）当收到一个数据帧，就检查有无产生传输差）当收到一个数据帧，就检查有无产生传输差）当收到一个数据帧，就检查有无产生传输差错错错错( (如用如用如用如用CRC)CRC)。若检查结果正确无误，则执行后续算法；若检查结果正确无误，则执行后续算法；若检查结果正确无误，则执行后续算法；若检查结果正确无误
21、，则执行后续算法；否则转到否则转到否则转到否则转到(8)(8)。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层（4 4）若）若）若）若N(S) = V(R)N(S) = V(R)，则执行后续算法；则执行后续算法；则执行后续算法；则执行后续算法； 收到收到收到收到发送序号正确的数据帧发送序号正确的数据帧发送序号正确的数据帧发送序号正确的数据帧 否则丢弃此数据帧，然后转到否则丢弃此数据帧，然后转到否则丢弃此数据帧，然后转到否则丢弃此数据帧，然后转到(7)(7)。（5 5）将收到的数据帧中的数据部分送交主机。）将收到的数据帧中的数据部分送交主机。）将收到的数据帧中的数据部分送交主机。）将
22、收到的数据帧中的数据部分送交主机。（6 6）V(R)1 V(R)1 V(R) V(R)。 更新接收状态变量，更新接收状态变量，更新接收状态变量，更新接收状态变量，准备接收下一个数据帧准备接收下一个数据帧准备接收下一个数据帧准备接收下一个数据帧 （7 7）发送确认帧）发送确认帧）发送确认帧）发送确认帧 ACKACK，并转到并转到并转到并转到(2)(2)。（8 8）发送否认帧）发送否认帧）发送否认帧）发送否认帧 NAKNAK，并转到并转到并转到并转到(2)(2)。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层状态变量的概念很重要，一定要弄清以下几点：状态变量的概念很重要，一定要弄清以下
23、几点：状态变量的概念很重要，一定要弄清以下几点：状态变量的概念很重要，一定要弄清以下几点：（1 1）每发送一个数据帧，都必须将发送状态变量）每发送一个数据帧，都必须将发送状态变量）每发送一个数据帧，都必须将发送状态变量）每发送一个数据帧，都必须将发送状态变量V(S)V(S)的值的值的值的值( (即即即即0 0或或或或1)1)写到数据帧的发送序号写到数据帧的发送序号写到数据帧的发送序号写到数据帧的发送序号N(S)N(S)上。但只上。但只上。但只上。但只有收到一个确认帧有收到一个确认帧有收到一个确认帧有收到一个确认帧ACKACK后，才更新发送状态变量后，才更新发送状态变量后，才更新发送状态变量后，
24、才更新发送状态变量V(S)V(S)一次一次一次一次( (将将将将1 1变成变成变成变成0 0或或或或0 0变成变成变成变成1)1)并发送新的数据帧。并发送新的数据帧。并发送新的数据帧。并发送新的数据帧。（2 2）在接收端，每接收到一个数据帧，就要将发）在接收端，每接收到一个数据帧，就要将发）在接收端，每接收到一个数据帧，就要将发）在接收端，每接收到一个数据帧，就要将发送方在数据帧上设置的发送序号送方在数据帧上设置的发送序号送方在数据帧上设置的发送序号送方在数据帧上设置的发送序号N(S)N(S)与本地的接收状与本地的接收状与本地的接收状与本地的接收状态变量态变量态变量态变量V(R) V(R) 相
25、比较。若二者相等就表明是新的数据帧，相比较。若二者相等就表明是新的数据帧，相比较。若二者相等就表明是新的数据帧，相比较。若二者相等就表明是新的数据帧，否则为重复帧。否则为重复帧。否则为重复帧。否则为重复帧。 计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层（3 3）在接收端，若收到一个重复帧，则丢弃它）在接收端，若收到一个重复帧，则丢弃它）在接收端，若收到一个重复帧，则丢弃它）在接收端，若收到一个重复帧，则丢弃它( (即不即不即不即不做任何处理做任何处理做任何处理做任何处理) )，且接收状态变量不变，但此时仍须向发，且接收状态变量不变，但此时仍须向发，且接收状态变量不变，但此时仍须向
26、发，且接收状态变量不变，但此时仍须向发送端发送一个确认帧送端发送一个确认帧送端发送一个确认帧送端发送一个确认帧ACKACK。由于发送端对出错的数据帧进行重传是自动进行由于发送端对出错的数据帧进行重传是自动进行由于发送端对出错的数据帧进行重传是自动进行由于发送端对出错的数据帧进行重传是自动进行的，所以这种差错控制体制常简称为的，所以这种差错控制体制常简称为的，所以这种差错控制体制常简称为的，所以这种差错控制体制常简称为ARQ (Automatic ARQ (Automatic Repeat reQuest)Repeat reQuest)，直译是直译是直译是直译是自动重传请求自动重传请求自动重传请
27、求自动重传请求，但意思是，但意思是，但意思是，但意思是自自自自动请求重传动请求重传动请求重传动请求重传。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.2.6 停停止止等等待待协协议议中中的的几几个个重重要要时时间关系间关系停止等待协议中的几个重要时间关系，如图停止等待协议中的几个重要时间关系，如图停止等待协议中的几个重要时间关系，如图停止等待协议中的几个重要时间关系，如图4-54-5所所所所示。示。示。示。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.3 连续连续ARQ协议协议4.3.1 连续连续ARQ协
28、议的工作原理协议的工作原理先用图先用图先用图先用图4-64-6所示的简单例子来讨论连续所示的简单例子来讨论连续所示的简单例子来讨论连续所示的简单例子来讨论连续ARQARQ协议的协议的协议的协议的工作原理。它的要点就是在发送完一个数据帧后，不工作原理。它的要点就是在发送完一个数据帧后，不工作原理。它的要点就是在发送完一个数据帧后，不工作原理。它的要点就是在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧
29、，那么还据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧。由于减少了等待时间，整个通可以接着发送数据帧。由于减少了等待时间，整个通可以接着发送数据帧。由于减少了等待时间，整个通可以接着发送数据帧。由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。信的吞吐量就提高了。信的吞吐量就提高了。信的吞吐量就提高了。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层要注意两点：要注意两点：要注意两点：要注意两点：（1 1）接收端）接收端）
30、接收端）接收端只按序接收只按序接收只按序接收只按序接收数据帧。数据帧。数据帧。数据帧。（2 2）结结结结点点点点A A在在在在每每每每发发发发送送送送完完完完每每每每一一一一个个个个数数数数据据据据帧帧帧帧时时时时都都都都要要要要设设设设置置置置超时计时器超时计时器超时计时器超时计时器。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.3.2 滑动窗口的概念滑动窗口的概念发送窗口用来对发送端进行流量控制发送窗口用来对发送端进行流量控制发送窗口用来对发送端进行流量控制发送窗口用来对发送端进行流量控制，而发送窗，而发送窗，而发送窗，而发送窗口的大小口的大小口的大小口的大小WT就代表就代
31、表就代表就代表在还没有收到对方确认信息的情况在还没有收到对方确认信息的情况在还没有收到对方确认信息的情况在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧下发送端最多可以发送多少个数据帧下发送端最多可以发送多少个数据帧下发送端最多可以发送多少个数据帧。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层发送窗口的规则归纳如下：发送窗口的规则归纳如下：发送窗口的规则归纳如下：发送窗口的规则归纳如下：（1 1）发发发发送送送送窗窗窗窗口口口口内内内内的的的的帧帧帧帧是是是是允允允允许许许许发发发发送送送送的的的的帧帧帧帧，而而而而不不不不考考考考虑虑虑虑有有有有没没没没有有有有收
32、收收收到到到到确确确确认认认认。发发发发送送送送窗窗窗窗口口口口右右右右侧侧侧侧所所所所有有有有的的的的帧帧帧帧都都都都是是是是不不不不允允允允许许许许发送的帧。图发送的帧。图发送的帧。图发送的帧。图4-7(4-7(a)a)说明了这一情况。说明了这一情况。说明了这一情况。说明了这一情况。（2 2）每每每每发发发发送送送送完完完完一一一一个个个个帧帧帧帧，允允允允许许许许发发发发送送送送的的的的帧帧帧帧数数数数就就就就减减减减1 1。但但但但发发发发送送送送窗窗窗窗口口口口的的的的位位位位置置置置不不不不变变变变。图图图图4-7(4-7(b)b)说说说说明明明明已已已已经经经经发发发发送送送送了
33、了了了0 0号号号号帧，因此允许发送的帧数就少了一个，即只有帧，因此允许发送的帧数就少了一个，即只有帧，因此允许发送的帧数就少了一个，即只有帧，因此允许发送的帧数就少了一个，即只有4 4个。个。个。个。（3 3）如如如如果果果果所所所所允允允允许许许许发发发发送送送送的的的的5 5个个个个帧帧帧帧都都都都发发发发送送送送完完完完了了了了，但但但但还还还还没没没没有有有有收收收收到到到到任任任任何何何何确确确确认认认认，那那那那么么么么就就就就不不不不能能能能再再再再发发发发送送送送任任任任何何何何帧帧帧帧了了了了。图图图图4-7(4-7(c)c)表示这种情况。这时，发送端就进入等待状态。表示这
34、种情况。这时，发送端就进入等待状态。表示这种情况。这时，发送端就进入等待状态。表示这种情况。这时，发送端就进入等待状态。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层（4 4）每收到对一个帧的确认，发送窗口就向前）每收到对一个帧的确认，发送窗口就向前）每收到对一个帧的确认，发送窗口就向前）每收到对一个帧的确认，发送窗口就向前( (即向右方即向右方即向右方即向右方) )滑动一个帧的位置。图滑动一个帧的位置。图滑动一个帧的位置。图滑动一个帧的位置。图4-7(4-7(d)d)表示发送端已表示发送端已表示发送端已表示发送端已经收到了经收到了0, 1和和2号帧共号帧共3个帧的确认，因此发送窗
35、口可个帧的确认，因此发送窗口可以向前滑动以向前滑动3个帧的位置。于是，发送端现在又可以继个帧的位置。于是，发送端现在又可以继续发送续发送3个帧个帧(即即5 7号帧号帧)。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层在在在在接接接接收收收收端端端端只只只只有有有有当当当当收收收收到到到到的的的的数数数数据据据据帧帧帧帧的的的的发发发发送送送送序序序序号号号号落落落落入入入入接接接接收收收收窗窗窗窗口口口口内内内内才才才才允允允允许许许许将将将将该该该该数数数数据据据据帧帧帧帧收收收收下下下下。接接接接收收收收窗窗窗窗口口口口
36、的的的的规规规规则则则则很很很很简单，归纳如下：简单，归纳如下：简单，归纳如下：简单，归纳如下：（1 1）只只只只有有有有当当当当收收收收到到到到的的的的帧帧帧帧的的的的序序序序号号号号与与与与接接接接收收收收窗窗窗窗口口口口一一一一致致致致时时时时才才才才能接收该帧。否则，就丢弃它。能接收该帧。否则，就丢弃它。能接收该帧。否则，就丢弃它。能接收该帧。否则，就丢弃它。（2 2）每每每每收收收收到到到到一一一一个个个个序序序序号号号号正正正正确确确确的的的的帧帧帧帧，接接接接收收收收窗窗窗窗口口口口就就就就向向向向前前前前( (即即即即向向向向右右右右方方方方) )滑滑滑滑动动动动一一一一个个个
37、个帧帧帧帧的的的的位位位位置置置置。同同同同时时时时向向向向发发发发送送送送端端端端发发发发送送送送对对对对该帧的确认。该帧的确认。该帧的确认。该帧的确认。图图图图4-8(4-8(a)a)表表表表明明明明一一一一开开开开始始始始接接接接收收收收窗窗窗窗口口口口处处处处于于于于0 0号号号号帧帧帧帧处处处处，接接接接收收收收端端端端准准准准备备备备接接接接收收收收0 0号号号号帧帧帧帧。一一一一旦旦旦旦收收收收到到到到0 0号号号号帧帧帧帧，接接接接收收收收窗窗窗窗口口口口即即即即向向向向前前前前滑滑滑滑动动动动一一一一个个个个帧帧帧帧的的的的位位位位置置置置( (图图图图4-8(4-8(b)b
38、)，准准准准备备备备接接接接收收收收1 1号号号号帧帧帧帧，同同同同时时时时向向向向发发发发送送送送端端端端发发发发送送送送对对对对0 0号号号号帧帧帧帧的的的的确确确确认认认认信信信信息息息息。当当当当陆陆陆陆续续续续收收收收到到到到1 1号号号号至至至至3 3号帧后，接收窗口的位置应如图号帧后，接收窗口的位置应如图号帧后，接收窗口的位置应如图号帧后，接收窗口的位置应如图4-8(4-8(c)c)所示。所示。所示。所示。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.3.3 信道利用率与最佳帧长信道利用率与最佳帧长数据帧长
39、的选择与信道质量的好坏有很大的关系数据帧长的选择与信道质量的好坏有很大的关系数据帧长的选择与信道质量的好坏有很大的关系数据帧长的选择与信道质量的好坏有很大的关系。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.4 选择重传选择重传ARQ协议协议为进一步提高信道的利用率，可设法只重传出现为进一步提高信道的利用率，可设法只重传出现为进一步提高信道的利用率，可设法只重传出现为进一步提高信道的利用率，可设法只重传出现差错的数据帧或者是计时器超时的数据帧。差错的数据帧或者是计时器超时的数据帧。差错的数据帧或者是计时器超时的数据帧。差错的数据帧或者是计时器超时的数据帧。计计算算机机网网络络教
40、教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.5 面向比特的链路控制规面向比特的链路控制规程程HDLC4.5.1 HDLC概述概述HDLCHDLC可可可可适适适适用用用用于于于于链链链链路路路路的的的的两两两两种种种种基基基基本本本本配配配配置置置置，即即即即非非非非平平平平衡衡衡衡配配配配置置置置与与与与平平平平衡衡衡衡配配配配置置置置。非非非非平平平平衡衡衡衡配配配配置置置置的的的的特特特特点点点点是是是是由由由由一一一一个个个个主主主主站站站站( (primary primary station)station)控控控控制制制制整整整整个个个个链链链链路路路路的的的的工工工工作作作作。主主主主
41、站站站站发发发发出出出出的的的的帧帧帧帧叫叫叫叫做做做做命命命命令令令令( (command)command)。受受受受控控控控的的的的各各各各站站站站叫叫叫叫做做做做次次次次站站站站或或或或从从从从站站站站( (secondary secondary station)station)。 次次次次 站站站站 发发发发 出出出出 的的的的 帧帧帧帧 叫叫叫叫 做做做做 响响响响 应应应应( (response)response)。在在在在多多多多点点点点链链链链路路路路中中中中，主主主主站站站站与与与与每每每每一一一一个个个个次次次次站站站站之之之之间间间间都有一个分开的逻辑链路。都有一个分开的
42、逻辑链路。都有一个分开的逻辑链路。都有一个分开的逻辑链路。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.5.2 HDLC 的帧结构的帧结构1 1 1 1各字段的意义各字段的意义各字段的意义各字段的意义数数数数据据据据链链链链路路路路层层层层的的的的数数数数据据据据传传传传送送送送是是是是以以以以帧帧帧帧为为为为单单单单位位位位的的的的。一一一一个个个个帧帧帧帧的结构具有固定的格式，如图的结构具有固定的格式，如图的结构具有固定的格式，如图的结构具有固定的格式，如图4-94-9所示。所示。所示。所示。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教
43、程程第第4章章数数据据链链路路层层HDLCHDLC采采采采用用用用零零零零比比比比特特特特填填填填充充充充法法法法使使使使一一一一帧帧帧帧中中中中两两两两个个个个F F字字字字段段段段之之之之间间间间不会出现不会出现不会出现不会出现6 6个连续个连续个连续个连续1 1。零零零零比比比比特特特特填填填填充充充充的的的的具具具具体体体体做做做做法法法法是是是是：在在在在发发发发送送送送端端端端，当当当当一一一一串串串串比比比比特特特特流流流流数数数数据据据据尚尚尚尚未未未未加加加加上上上上标标标标志志志志字字字字段段段段时时时时，先先先先用用用用硬硬硬硬件件件件扫扫扫扫描描描描整整整整个个个个帧帧
44、帧帧( (用用用用软软软软件件件件也也也也能能能能实实实实现现现现，但但但但要要要要慢慢慢慢些些些些) )。只只只只要要要要发发发发现现现现有有有有5 5个个个个连连连连续续续续1 1，则则则则立立立立即即即即填填填填入入入入一一一一个个个个0 0。因因因因此此此此经经经经过过过过这这这这种种种种零零零零比比比比特特特特填填填填充充充充后后后后的的的的数数数数据据据据，就就就就可可可可以以以以保保保保证证证证在在在在数数数数据据据据中中中中不不不不会会会会出出出出现现现现6 6个个个个连连连连续续续续1 1。在在在在接接接接收收收收一一一一个个个个帧帧帧帧时时时时，先先先先找找找找到到到到F
45、F字字字字段段段段以以以以确确确确定定定定一一一一个个个个HDLCHDLC帧帧帧帧的的的的边边边边界界界界。接接接接着着着着再再再再用用用用硬硬硬硬件件件件对对对对其其其其中中中中的的的的比比比比特特特特流流流流进进进进行行行行扫扫扫扫描描描描。每每每每当当当当发发发发现现现现5 5个个个个连连连连续续续续1 1时时时时，就就就就将将将将这这这这5 5个个个个连连连连续续续续1 1后后后后的的的的一一一一个个个个0 0删删删删除除除除，以以以以还还还还原原原原成成成成原来的比特流，如图原来的比特流，如图原来的比特流，如图原来的比特流，如图4-104-10所示。所示。所示。所示。计计算算机机网网
46、络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层HDLCHDLC帧划分为三大类，即帧划分为三大类，即帧划分为三大类，即帧划分为三大类，即信息帧信息帧信息帧信息帧、监督帧监督帧监督帧监督帧和和和和无编无编无编无编号帧号帧号帧号帧，其简称分别是，其简称分别是，其简称分别是，其简称分别是I (Information)I (Information)、S (Supervisory)S (Supervisory)和和和和U (Unnumbered)U (Unnumbered)。图图图图4-114-11是对应于这是对应于这是对应于这是对应于这3 3种帧的控
47、制字段种帧的控制字段种帧的控制字段种帧的控制字段以及控制字段中的各比特的作用。以及控制字段中的各比特的作用。以及控制字段中的各比特的作用。以及控制字段中的各比特的作用。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层2 2 2 2信息帧信息帧信息帧信息帧若若若若控控控控制制制制字字字字段段段段的的的的第第第第1 1比比比比特特特特为为为为0 0，则则则则该该该该帧帧帧帧为为为为信信信信息息息息帧帧帧帧。比比比比特特特特2 2 4 4为为为为发发发发送送送送序序序序号号号号N(S)N(S)，而而而而比比比比特特特特6 6 8 8
48、为为为为接接接接收收收收序序序序号号号号N(R)N(R)。N(S)N(S)表表表表示示示示当当当当前前前前发发发发送送送送的的的的信信信信息息息息帧帧帧帧的的的的序序序序号号号号，而而而而N(R)N(R)表表表表示示示示这这这这个个个个站站站站所期望收到的帧的发送序号所期望收到的帧的发送序号所期望收到的帧的发送序号所期望收到的帧的发送序号。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层3 3 3 3监督帧监督帧监督帧监督帧若若若若控控控控制制制制字字字字段段段段的的的的第第第第1 1 2 2比比比比特特特特为为为为1 1 0 0，则则则则对对对对应应应应的的的的帧帧帧帧即即即即为为
49、为为监监监监督督督督帧帧帧帧S S。监监监监督督督督帧帧帧帧共共共共有有有有四四四四种种种种，取取取取决决决决于于于于第第第第3 3 4 4比比比比特特特特的的的的值值值值( (如如如如图图图图4-114-11中中中中标标标标有有有有S S的的的的二二二二比比比比特特特特) )。表表表表4-14-1是是是是这这这这四四四四种种种种监监监监督督督督帧帧帧帧的的的的名称和功能。名称和功能。名称和功能。名称和功能。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4 4 4 4无编号帧无编号帧无编号帧无编号帧若若若若控控控控制制制制字
50、字字字段段段段的的的的第第第第1 1 2 2比比比比特特特特都都都都是是是是1 1时时时时，这这这这个个个个帧帧帧帧就就就就是是是是无无无无编号帧编号帧编号帧编号帧U U。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层4.6 因特网的点对点协议因特网的点对点协议PPP虽然虽然虽然虽然HDLCHDLC协议在历史上曾经起过很大的作用，但协议在历史上曾经起过很大的作用，但协议在历史上曾经起过很大的作用，但协议在历史上曾经起过很大的作用，但现在全世界使用得最多的数据链路层协议是非常简单现在全世界使用得最多的数据链路层协议是非常简单现在全世界使用得最多的数据链路层协议是非常简单现在全世界使用
51、得最多的数据链路层协议是非常简单的的的的点对点协议点对点协议点对点协议点对点协议PPP (Point-to-Point Protocol)PPP (Point-to-Point Protocol)。图图图图4-124-12是用户拨号入网的示意图。是用户拨号入网的示意图。是用户拨号入网的示意图。是用户拨号入网的示意图。因特网服务提供因特网服务提供因特网服务提供因特网服务提供者者者者ISPISP是一个能够提供用户拨号入网的经营机构。是一个能够提供用户拨号入网的经营机构。是一个能够提供用户拨号入网的经营机构。是一个能够提供用户拨号入网的经营机构。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路
52、层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层SLIPSLIP协议的缺点很多，如：协议的缺点很多，如：协议的缺点很多，如：协议的缺点很多，如：（1 1）SLIPSLIP没有差错检测的功能。没有差错检测的功能。没有差错检测的功能。没有差错检测的功能。（2 2）通信的每一方必须事先知道对方的）通信的每一方必须事先知道对方的）通信的每一方必须事先知道对方的）通信的每一方必须事先知道对方的IPIP地址。地址。地址。地址。（3 3）SLIPSLIP仅支持仅支持仅支持仅支持IPIP，而不支持其他的协议。而不支持其他的协议。而不支持其他的协议。而不支持其他的协议。（4 4）SLIPSLIP并
53、并并并未未未未成成成成为为为为因因因因特特特特网网网网的的的的标标标标准准准准协协协协议议议议，存存存存在在在在多多多多种种种种互不兼容的版本，影响网络的互连。互不兼容的版本，影响网络的互连。互不兼容的版本，影响网络的互连。互不兼容的版本，影响网络的互连。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层为为为为了了了了克克克克服服服服SLIPSLIP的的的的这这这这些些些些缺缺缺缺点点点点，19921992年年年年制制制制定定定定了了了了PPPPPP协协协协议。议。议。议。PPPPPP协议有如下三个组成部分：协议有如下三个组成部分：协议有如下三个组成部分：协议有如下三个组成部分：（1
54、 1）一一一一个个个个将将将将IPIP数数数数据据据据报报报报封封封封装装装装到到到到串串串串行行行行链链链链路路路路的的的的方方方方法法法法。PPPPPP既既既既支支支支持持持持异异异异步步步步链链链链路路路路( (无无无无奇奇奇奇偶偶偶偶检检检检验验验验的的的的8 8比比比比特特特特数数数数据据据据) )，也也也也支支支支持持持持面面面面向向向向比比比比特特特特的的的的同同同同步步步步链链链链路路路路。IPIP数数数数据据据据报报报报在在在在PPPPPP帧帧帧帧中中中中就就就就是是是是其其其其信信信信息息息息部部部部分分分分。这这这这个个个个信信信信息息息息部部部部分分分分的的的的长长长长
55、度度度度受受受受最最最最大大大大接接接接收收收收单单单单元元元元MRU MRU (Maximum (Maximum Receive Receive Unit)Unit)的的的的限限限限制制制制。MRUMRU的的的的默默默默认认认认值值值值是是是是15001500字节。字节。字节。字节。 计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层（2 2）一个用来建立、配置和测试数据链路连接的）一个用来建立、配置和测试数据链路连接的）一个用来建立、配置和测试数据链路连接的）一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议链路控制协议链路控制协议链路控制协议LCP (Link Control P
56、rotocol)LCP (Link Control Protocol)。通信的双通信的双通信的双通信的双方可协商一些选项。在方可协商一些选项。在方可协商一些选项。在方可协商一些选项。在 RFC 1661RFC 1661中定义了中定义了中定义了中定义了1111种类型的种类型的种类型的种类型的LCPLCP分组。分组。分组。分组。（3 3）一套）一套）一套）一套网络控制协议网络控制协议网络控制协议网络控制协议NCP (Network Control NCP (Network Control Protocol)Protocol)，其中的每一个协议支持不同的网络层协议，其中的每一个协议支持不同的网络层协
57、议，其中的每一个协议支持不同的网络层协议，其中的每一个协议支持不同的网络层协议，如如如如IPIP、OSIOSI的网络层、的网络层、的网络层、的网络层、DECnetDECnet以及以及以及以及AppleTalkAppleTalk等。等。等。等。PPPPPP的的的的帧帧帧帧格格格格式式式式和和和和HDLCHDLC的的的的相相相相似似似似，如如如如图图图图4-134-13所所所所示示示示。PPPPPP不不不不是是是是面面面面向向向向比比比比特特特特而而而而是是是是面面面面向向向向字字字字节节节节的的的的，因因因因而而而而所所所所有有有有的的的的PPPPPPPPPPPP帧帧帧帧的长度都是整数个字节的长
58、度都是整数个字节的长度都是整数个字节的长度都是整数个字节。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层当当当当PPPPPP用在同步传输链路时，协议规定用在同步传输链路时，协议规定用在同步传输链路时，协议规定用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来采用硬件来采用硬件来采用硬件来完成比特填充完成比特填充完成比特填充完成比特填充( (和和和和HDLCHDLC的做法一样的做法一样的做法一样的做法一样) )。但当。但当。但当。但当PPPPPP用在异用在异用在异用在异步传输时，它就使用一种步传输时，它就使用一种步传输时，它就使用一种步传
59、输时，它就使用一种特殊的字符填充法特殊的字符填充法特殊的字符填充法特殊的字符填充法。PPP不提供不提供可靠传输的服务可靠传输的服务可靠传输的服务可靠传输的服务。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层PPP协协议议之之所所以以不不使使用用序序号号和和确确认认机机制制是是出出于于以以下下的几点考虑：的几点考虑：（1 1）若若若若使使使使用用用用可可可可靠靠靠靠的的的的数数数数据据据据链链链链路路路路层层层层协协协协议议议议( (如如如如HDLC)HDLC)，开销就要增大。开销就要增大。开销就要增大。开销就要增大。（2 2）在在在在因因因因特特特特网网网网环环环环境境境境下下下下，PPPPPP的的的的信信信信息息息息字字字字段段段段放放放放入入入入的的的的数数数数据据据据是是是是IPIP数数数数据据据据报报报报。数数数数据据据据链链链链路路路路层层层层的的的的可可可可靠靠靠靠传传传传输输输输并并并并不不不不能能能能够够够够保保保保证证证证网络层的传输也是可靠的网络层的传输也是可靠的网络层的传输也是可靠的网络层的传输也是可靠的。（3 3）PPPPPP协议在帧格式中有帧检验序列协议在帧格式中有帧检验序列协议在帧格式中有帧检验序列协议在帧格式中有帧检验序列FCSFCS字段。字段。字段。字段。计计算算机机网网络络教教程程第第4章章数数据据链链路路层层
