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2017-04-13 21:14:36 4 举报AI智能生成
计算网络第四章
作者其他创作
大纲/内容
数据链路层
差错产生于差错控制方法
设计数据链路层的原因
设计数据链路层的主要目的是
子主题
采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，
设计数据链接路层的主要目的是在有差错的物理路线的基础上，采取差错检测、差错控制与流量控制等方法，将有差错的物理路线改进成无擦汗错的数据链路，想网络层提供高质量的数据传输服务。
从参考模型的角度来看，物理层以上的各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层是最重要的一层。
差错产生的原因和差错类
数据信号在物理线路中传输过程中一定会因为 噪声、干扰等原因出现错误
传输错误是正常且不可避免的
但是一定要控制在一个允许的范围内
热噪声
电子热运动
引起随机差错
冲击噪声
外界电磁干扰
引起突发差错
是差错的主因
误码率的定义
误码率：二进制比特在传输过程中被传错的概率
Pe = Ne/N
其中N为传输的二进制比特总数，Ne为被传错的比特数
电话线传输速率在300~2400bps时，平均误码率在 10^-4~10^-6间
电话线传输速率在4800~9600bps时，平均误码率在 10^-2~10^-4间
误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输 可靠性的参数
检错码与纠错码
检错码
为每个传输单元加上一定的冗余信息，接收端 可以根据这些冗余信息发现传输差错
不能确定是哪一位或哪些位出错，并且自己不能够 自动纠正传输差错实现更容易、更广泛
纠错码
为每个传输单元加上足够多的冗余信息
以便接收端能够发现
并能够自动纠正传输差错
实现困难
可以用检错码检错，再借助重传机制纠错
循环冗余编码工作原理
循环冗余编码 (Cyclic Redundancy Code，CRC) 工作原理
生成多项式G(x)
经过严格数学分析与 实验后确定
双方预先约定
K+1位（已知）
计算：余数R(x)
即作为检验码
K位（G(x)位数-1）
模二运算，即异或
加不进位
减不借位
CRC -接收方验证
收到的数据M’（ f’(x) * xK + R’’(x) ）是否能被 G(x)整除
若余数为零，非常接近概率1地认为帧传输没有差错，否则丢弃
CRC –国际标准中的生成多项式
CRC-12 G（x）= x12+x^11+x^3+x^2+x+1
CRC-16 G（x）= x^16+x^15+x^2+1
CRC-CCITT G（x）= x^16+x^12+x^5+1
CRC-32 G（x）= x^32+x^26+x^23+x^22+x^16+x^12+x^11+ x^10 +x^8+x^7+x^5+x^4+x^2+x+1
CRC-检错能力
能检查出全部单个错
能检查出全部离散的二位错
能检查出全部奇数个错
能检查出全部长度小于等于K位的突发错
能以[1-(1/2)K-1]的概率检查出长度为(K+1)位的 突发错
差错控制机制
一旦发现错误，通常采用自动重传请求（ Automatic Repeat-reQuest，ARQ）方法来 纠正
协议规定了最大重发次数
数据链接路层的基本概念
物理线路与数据链路
物理线路由传输介质与通信设备构成
数据链路由实现协议的硬件、软件与物理线路 构成
协议：发现和纠正物理线路传输中的差错问题
数据链路层的主要功
链路管理：数据链路的建立、维护和释放
帧同步：接收端应该能够从收到的比特流中正 确地判断出一帧的开始位与结束位
流量控制：防止出现链路拥塞
差错控制：发现和纠正物理线路传输差错
透明传输：帧数据字段的二进制比特序列可以 是任意的组合
寻址：在多点连接的情况下，要保证每一帧都 能传送到正确的接收端
数据链路层向网络层提供的服务
正确传输网络层的用户数据
屏蔽物理层所采用传输技术的差异
数据链路层协议的分类
面向字符型
面向字符型的协议利用已定义好的一种标准字编码 （如ACSII）来执行通信控制功能
典型的面向字符型协议是二进制同步通信（BSC）协议
面向比特型
典型的面向比特型协议有HDLC与PPP协议
面向比特型数据链路层协议--HDLC协议
HDLC
HDLC（High-Level Data Link Control，高级 数据链路控制）是面向比特的数据链路层协议
标志字段，标记帧的开始与结束
取值是 01111110，需解决 “透明传输”问题
地址字段，标识站地址
控制字段，实现控制功能
信息字段，网络层的分组数据
校验字段，采用CRC校验A、C、I字段
0比特插入/删除方法
为了实现透明传输，HDLC协议规定采用“0比 特插入/删除方法”
数据链路层滑动窗口协议与帧传输效率分析
数据链路层滑动窗口协议的分类
滑动窗口协议（Sliding Windows Protocol）
单帧停止等待协议
多帧连续发送协议
后退N帧（Go-Back-N，GBN）协议
选择重传（Selective Repeat，SR）协议
单帧停止等待协议
发送端每次发送一帧之后，需等待确认帧返回 后再发送下一帧；如果出现错误就重传
简单，但帧传输效率低
多帧连续发送协议
后退N帧（GBN）
选择重传（SR）
点-点协议PPP
PPP协议的主要特点
PPP（Point-to-point protocol，点-点协议）包含两类 协议
网络控制协议（Network Control Protocol，NCP）
链路控制协议（Link Control Protocol，LCP）
简单，适用广泛
广域网环境中路由器-路由器连接
家庭用户接入Internet
PPP协议帧结构
PPP帧格式与HDLC类似
地址字段取值“11111111”（0xFF）
控制字段取值“00000011”（0x03）
协议（protocol）字段
0xC021：LCP数据帧，建立、配置、管理和测试数据链 路连接
0x8021：NCP数据帧，建立和配置不同的网络层协议
0x0021：网络层数据（如IP分组）
PPP的透明传输问题
当 PPP 用在同步通信（一连串比特连续传送） 时，采用“0比特插入/删除”
当 PPP 用在异步通信（逐个字符地传送）时， 就使用字符填充法，对信息字段部分字节转义
ASCII 码控制字符（即数值小于 0x20 的字符）， 则在该字符前面要加入一个 0x7D 字节，同时改变 该字节
吴波
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