第5章 数据链路层.ppt

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1、第第5章章 数据链路层数据链路层课程内容课程内容课程内容课程内容差错控制差错控制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协议的工作原理数据链路层协议的工作原理Internet中的数据链路层协议中的数据链路层协议MTU2课程内容课程内容差错控制差错控制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协议的工作原理数据链路层协议的工作原理Internet中的数据链路层协议中的数据链路层协议3为什么要设计数据链路层？为什么要设计数据链路层？l在原始物理传输线路上传输数据信号是有差错的；在原始物理传输线路上传输数据信号是有差错的；l设计数据链路层的主要目的：设计数据链路层的主要目的：将有差

2、错的物理线路改进成无差错的数据链路；将有差错的物理线路改进成无差错的数据链路；方法方法 差错检测（如差错检测（如CRCCRC）差错控制（如差错控制（如ARQARQ）流量控制流量控制l作用：改善数据传输质量，向网络层提供高质量的服务。作用：改善数据传输质量，向网络层提供高质量的服务。一、差错产生与差错控制一、差错产生与差错控制4差错产生的原因和差错类型差错产生的原因和差错类型 l传输差错 通过通信道后接收的数据与发送数据不一致;l差错控制 检查是否出现差错以及如何纠正差错；l通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声；由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错；冲击噪声引起的差错是突发差错，或突发错；

3、l引起突发差错的位长称为突发长度；l在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突发差错共同构成的。5传输差错产生过程传输差错产生过程6检错码与纠错码检错码与纠错码检错码与纠错码检错码与纠错码 l纠错码纠错码：每个传输的分组带上足够的冗余信息；每个传输的分组带上足够的冗余信息；接收端能发现并自动纠正传输差错。接收端能发现并自动纠正传输差错。l检错码检错码:分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息；分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息；接接收收端端能能发发现现出出错错，但但不不能能确确定定哪哪一一比比特特是是错错的的，并并且且自己不能纠正传输差错。自己不能纠正传输差错。7课程内容课程内容课程内

4、容课程内容差错控制差错控制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协议的工作原理数据链路层协议的工作原理Internet中的数据链路层协议中的数据链路层协议8二、数据链路层的基本概念二、数据链路层的基本概念主主机机A数数据据缓缓冲冲区区主主机机B高层高层缓缓冲冲区区高层高层数数据据帧帧帧帧发送方发送方接收方接收方数据链路层：数据链路层：物理线路通信协议物理线路通信协议9基本概念基本概念 l链路(link)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。一条链路只是一条通路的一个组成部分。l数据链路(data link)除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。

5、若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。10数据链路层像个数字管道数据链路层像个数字管道 l常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。l早期的数据通信协议曾叫作通信规程(procedure)。因此在数据链路层，规程和协议是同义语。结点结点帧帧11？发送方：？发送方：？接收方：？接收方：？传输过程：？传输过程：！解决这些问题，是链路层的主要任务。！解决这些问题，是链路层的主要任务。！针对这些问题所制定的通信规程就是数据

6、链路层的！针对这些问题所制定的通信规程就是数据链路层的通信协议。通信协议。以多快的速度发送数据帧，即每帧之间相隔多长以多快的速度发送数据帧，即每帧之间相隔多长时间？如何确认对方是否收到数据？时间？如何确认对方是否收到数据？是否接收到正确的数据帧？如何告诉发送方？是否接收到正确的数据帧？如何告诉发送方？能及时处理接收到的数据帧吗？能及时处理接收到的数据帧吗？在数据链路层上传输数据帧在数据链路层上传输数据帧会出错吗？会丢失数据帧吗？会出错吗？会丢失数据帧吗？12数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能 数数数数据据据据链链链链路路路路层层层层最最最最重重重重要要要要的的的的作作作作用用用用就就就就

7、是是是是：通通通通过过过过一一一一些些些些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（即即即即链链链链路路路路控控控控制制制制规规规规程程程程），在在在在不不不不太太太太可可可可靠靠靠靠的的的的物物物物理理理理链链链链路上实现可靠的数据传输。路上实现可靠的数据传输。路上实现可靠的数据传输。路上实现可靠的数据传输。其主要功能可归纳如下：其主要功能可归纳如下：其主要功能可归纳如下：其主要功能可归纳如下：(1)(1)(1)(1)链路管理链路管理链路管理链路管理 (2)(2)(2)(2)帧定界帧定界帧定界帧定界 (3)(3)(3)(3)流量控制流量控制流量控制流量控制 (4)(4)(4)

8、(4)差错控制差错控制差错控制差错控制 (5)(5)(5)(5)透明传输透明传输透明传输透明传输 (6)(6)(6)(6)寻址寻址寻址寻址13数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能(1)(1)链路管理链路管理 通信前先建立一条数据链路,传输数据时要维持数据链路，而在通信完毕时要释放数据链路。数据链路的建立、维持和释放就叫做链路管理。(2)(2)帧同步帧同步 帧同步是指收方应当能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束。14数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能(3)(3)流量控制流量控制 当收方来不及接收发方发送的数据时，就必须及时控制发方发送数据的速率。(4)(4)差错控制差错控制

9、收方可以检测出收到的帧中是否有差错，以决定发方是否重发该帧，直到收方正确收到为止。15数据链路层的主要功能数据链路层的主要功能(5)(5)透明传输透明传输 收方必须能自动区分所传送的是数据信息还是控制信息，从而使链路上可传送任意比特组合的信息，这就是“透明传输”。(6)(6)寻址寻址 在多点连接的情况下，必须保证每一帧都能送到正确的地址。双方也应当知道发方是哪一个站。16数据链路层的简单模型数据链路层的简单模型局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理

10、层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2从层次上来看数据的流动17数据链路层的简单模型数据链路层的简单模型(续）续）局域网广域网主机 H1主机 H2路由器 R1路由器 R2路由器 R3电话网局域网主机 H1 向 H2 发送数据链路层应用层运输层网络层物理层链路层应用层运输层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R1R2R3H1H2仅从数据链路层观察帧的流动18完全理想化的数据传输完全理想化的数据传输完全理想化的数据传输完全理想化的数据传输1 1：在链路上传送数据帧不会出错，也不会丢失。：在链路上传送数据帧不会出错，也不会丢失。2 2：接收方的速度永

11、远不会低于发送方的速度。：接收方的速度永远不会低于发送方的速度。这时数据链路层协议非常简单：只要控制发送方把数据帧从缓冲区发送到数据链路上；接收方把数据帧从链路上接收到缓冲区，并上交给主机。假假设设协协议议19数据链路层主机 A缓存主机 B数据链路AP2AP1缓存发送方接收方帧高层帧20完全理想化的数据传输所基于的两个假定完全理想化的数据传输所基于的两个假定 假假定定1 1：链路是理想的传输信道，所传送的任何数 据既不会出差错也不会丢失。假假定定2 2：不管发方以多快的速率发送数据，收方总是来得及收下，并及时上交主机。这个假定就相当于认为：接收端向主机交付数这个假定就相当于认为：接收端向主机交

12、付数据的速率永远不会低于发送端发送数据的速率据的速率永远不会低于发送端发送数据的速率21问题的产生、基本解决办法问题的产生、基本解决办法分析分析：去掉假定2 保留假定1。即主机 A 向主机 B传输数据的信道仍然是无差错的理想信道，但不能保证接收端向主机交付数据的速率永远不低于发送端发送数据的速率。假设：假设：链路是理想化的，所传输的数据不会出错链路是理想化的，所传输的数据不会出错也不会丢失。也不会丢失。协议思想：协议思想：协调、控制接收方、发送方的速度。协调、控制接收方、发送方的速度。提醒提醒：由收方控制发方的数据流，是计算机网络中流量控制的一个基本方法。22课程内容课程内容课程内容课程内容差

13、错控制差错控制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协议的工作原理数据链路层协议的工作原理Internet中的数据链路层协议中的数据链路层协议23线路规程线路规程线路规程：线路规程：解决解决“现在该谁发送现在该谁发送”这个问题。这个问题。询问应答模式询问应答模式轮询选择模式轮询选择模式24询问应答模式询问应答模式询问帧询问帧应答帧应答帧应答帧应答帧应答帧应答帧数据帧数据帧数据帧数据帧等待；等待；将收到的数据帧将收到的数据帧上交主机；上交主机；发送应答信息；发送应答信息；转到第一步转到第一步发出一帧；发出一帧；等待；等待；直到收到直到收到ACKACK才发送下一帧才发送下一帧发送方发送

14、方接收方接收方传输结束帧传输结束帧25轮询选择模式轮询选择模式Terminator主设备主设备从设备从设备A从设备从设备B从设备从设备C从设备从设备D轮询：主设备希望接收数据，它将逐个询问从设备是否有数据发送。轮询：主设备希望接收数据，它将逐个询问从设备是否有数据发送。选择：主设备希望发送数据，它告知目标从设备准备好接收数据。选择：主设备希望发送数据，它告知目标从设备准备好接收数据。26多点轮询多点轮询主设备主设备从设备从设备A从设备从设备C从设备从设备B轮询帧轮询帧否定应答帧否定应答帧轮询帧轮询帧数据帧数据帧应答帧应答帧数据帧数据帧应答帧应答帧EOT帧帧轮询帧轮询帧否定应答帧否定应答帧27多

15、点选择多点选择多点选择多点选择主设备主设备从设备从设备A从设备从设备C从设备从设备B 选择帧选择帧应答帧应答帧数据帧数据帧应答帧应答帧数据帧数据帧EOT(End Of Transmission)应答帧应答帧应答帧应答帧28流量控制和差错控制流量控制和差错控制流量控制有两个要点：流量控制有两个要点：（）数据流不能使接收方过载（）数据流不能使接收方过载（）应答（）应答在数据链路层，差错控制主要指错误检测和重传方法数在数据链路层，差错控制主要指错误检测和重传方法数据被重传的情况有三种：帧破坏、帧丢失和应答帧丢失。据被重传的情况有三种：帧破坏、帧丢失和应答帧丢失。流量控制和差错控制是结合在一起实现的，

16、共有两种实现流量控制和差错控制是结合在一起实现的，共有两种实现流量控制和差错控制的技术：流量控制和差错控制的技术：（）停止等待协议；（）停止等待协议；（）滑动窗口协议。（）滑动窗口协议。29（）停止等待协议（）停止等待协议DATA0DATA0ACKACKACKACKACKACKDATA2DATA2DATA1DATA1协协议议算算法法等待；等待；将收到的数据帧将收到的数据帧上交主机；上交主机；发送应答信息；发送应答信息；转到第一步转到第一步发出一帧；发出一帧；等待；等待；直到收到直到收到ACKACK才发送下一帧才发送下一帧发送方发送方接收方接收方EOT应答帧应答帧30停止等待协议中的流量控制停止

17、等待协议中的流量控制在停止等待协议中，发送方每发送一帧后就等待一个应答帧。在停止等待协议中，发送方每发送一帧后就等待一个应答帧。只有当接收到应答帧之后，发送方才发送下一帧。这种发送和等只有当接收到应答帧之后，发送方才发送下一帧。这种发送和等待交替的过程不断重复，直到发送方发送一个传输结束帧。待交替的过程不断重复，直到发送方发送一个传输结束帧。停止等待协议的优点是简单：在下一帧发送之前每一帧都检停止等待协议的优点是简单：在下一帧发送之前每一帧都检验并进行应答。缺点是效率低：停止等待协议是很慢的。在发送验并进行应答。缺点是效率低：停止等待协议是很慢的。在发送下一帧之前，每一帧必须达到接收方，而每一

18、帧的应答也必须从下一帧之前，每一帧必须达到接收方，而每一帧的应答也必须从接收方传输回来。也就是说，在线路上总是只有一帧。如果设备接收方传输回来。也就是说，在线路上总是只有一帧。如果设备之间的距离很长，在每帧之间等待之间的距离很长，在每帧之间等待ACK帧所花费的时间很长。帧所花费的时间很长。31停止等待协议中的差错控制停止等待协议中的差错控制停止等待协议还必须具备以下要求：停止等待协议还必须具备以下要求：）发送设备在收到最近帧的应答消息前必须保留的备份，直到被正确接收）发送设备在收到最近帧的应答消息前必须保留的备份，直到被正确接收为止。为止。）为识别各帧，数据帧和应答帧都必须交替的标识为）为识别

19、各帧，数据帧和应答帧都必须交替的标识为0和和1。一个标号为。一个标号为1的数据帧被一个标号为的数据帧被一个标号为0的应答帧所确认，说明当前接收方已经接收了数据帧的应答帧所确认，说明当前接收方已经接收了数据帧1，期望接收数据帧期望接收数据帧0。如果接收方收到了两个相信的数据帧且标号相同，说明接收。如果接收方收到了两个相信的数据帧且标号相同，说明接收方收到了一个重复帧，应当丢弃一个重复帧。方收到了一个重复帧，应当丢弃一个重复帧。）如果在数据帧中发现一个错误，说明该帧在传输中发生了错误，就会返）如果在数据帧中发现一个错误，说明该帧在传输中发生了错误，就会返回否定应答帧。回否定应答帧。）发送设备安装一

20、个定时器。如果在规定时间内不能收到预期的应答信息，）发送设备安装一个定时器。如果在规定时间内不能收到预期的应答信息，发方就假定最近一帧数据已经在传输中丢失并再次发送它。发方就假定最近一帧数据已经在传输中丢失并再次发送它。停止等待自动重复请求处理三种错误的情况：帧破坏、帧丢失、应答帧丢失。停止等待自动重复请求处理三种错误的情况：帧破坏、帧丢失、应答帧丢失。看下图分析看下图分析32停止等待协议自动重复请求停止等待协议自动重复请求停止等待协议自动重复请求停止等待协议自动重复请求DATA1DATA1ACK0ACK0ACK1ACK1NAKNAKDATA1DATA1DATA0DATA0发送方发送方接收方接

21、收方DATA1DATA1ACK0ACK0帧破坏帧破坏DATA1DATA1ACK0ACK0ACK1ACK1DATA1DATA1DATA0DATA0DATA1DATA1ACK0ACK0帧丢失帧丢失丢失丢失超时超时NAK(Negative Acknowledge)33DATA1DATA1ACK0ACK0ACK1ACK1DATA1DATA1DATA0DATA0DATA1DATA1ACK0ACK0应答帧丢失应答帧丢失丢失丢失超时超时ACK0ACK034具有最简单流量控制的数据链路层协议算法具有最简单流量控制的数据链路层协议算法在发送结点：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；(

22、2)(2)将将数数据据帧帧送送到到数数据据链链路路层层的的发发送送缓存；缓存；(3)(3)从从发发送送缓缓存存中中将将数数据据帧帧发发送送出出；(4)(4)等待；等待；(5)(5)若若收收到到由由接接收收结结点点发发过过来来的的应应答答信信息息(其其格格式式与与内内容容可可由由双双方方事事先先商商定定好好)，则则从从主主机机取取一一个个新新的的数数据据帧帧，然后转到然后转到(2)(2)。在接收结点：在接收结点：(1)(1)等待；等待；(2)(2)若若收收到到由由发发送送结结点点发发过过来来的的数数据据帧帧，则则将将其其放放入入数数据据链链路路层层的的接收缓存；接收缓存；(3)(3)将该数据帧上

23、交主机；将该数据帧上交主机；(4)(4)向向发发送送结结点点发发一一应应答答信信息息，表示数据帧已经上交给主机；表示数据帧已经上交给主机；(5)(5)转到转到(1)(1)。35（）滑动窗口（）滑动窗口滑动窗口协议中的流量控制：滑动窗口协议中的流量控制：）一个）一个ACK帧对多个数据帧的接收进行确认。发送方在帧对多个数据帧的接收进行确认。发送方在收到应答消息前可以发送若干帧。帧可以直接依次发送，这意收到应答消息前可以发送若干帧。帧可以直接依次发送，这意味着链路上可能同时存在几个数据帧，接收方使用一个味着链路上可能同时存在几个数据帧，接收方使用一个ACK帧帧来对多个数据帧的接收进行确认。来对多个数

24、据帧的接收进行确认。）窗口是发送方和接收方存放数据帧的缓冲区。在发送）窗口是发送方和接收方存放数据帧的缓冲区。在发送方，只要窗口未填满就可以在未收到应答帧的情况下继续发送方，只要窗口未填满就可以在未收到应答帧的情况下继续发送数据帧。发送方窗口用于存放已经发送但未收到应答的数据帧数据帧。发送方窗口用于存放已经发送但未收到应答的数据帧和在收到应答帧之前可以发送的数据帧。接收方窗口用于存放和在收到应答帧之前可以发送的数据帧。接收方窗口用于存放已经被接收但未给应答的数据帧。已经被接收但未给应答的数据帧。36滑动窗口协议中的流量控制：滑动窗口协议中的流量控制：）发送窗口）发送窗口：用来对发送端进行流量控

25、制，它的大小代表在没有收到对方的确认帧的情况下发送端最多可以发送的数据帧数。发送窗口分为两个部分，左边部分是已经发送但是还未收到应答信息的数据帧，在右边部分是还未发送但是可以发送的数据帧。每发送一帧，左部分的分界就向右移一帧，每收到一个应答帧，整个发送窗口就向右移动若干帧。）接收窗口）接收窗口：用来控制接收端可以接收哪些数据帧。只有发送序号落入接收窗口内的数据帧才可接收。3701234567012发送窗口WT不允许发送这些帧允许发送 5 个帧(a)01234567012不允许发送这些帧还允许发送 4 个帧WT已发送(b)01234567012不允许发送这些帧WT已发送(c)0123456701

26、2不允许发送这些帧还允许发送 3 个帧WT已发送 已发送并已收到确认(d)38不允许接收这些帧01234567012WR准备接收 0 号帧(a)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收 1 号帧已收到(b)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收 4 号帧已收到(c)39滑动窗口的重要特性滑动窗口的重要特性l l只只有有在在接接收收窗窗口口向向前前滑滑动动时时（与与此此同同时时也也发发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。l l收收发发两两端端的的窗窗口口按按照照以以上上规规律律不不断断地地向向前前滑滑动，因此这种协议又称为滑动窗口协议

27、。动，因此这种协议又称为滑动窗口协议。l l当当发发送送窗窗口口和和接接收收窗窗口口的的大大小小都都等等于于 1 1时时，就是停止等待协议。就是停止等待协议。40课程内容课程内容课程内容课程内容差错控制差错控制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协议的工作原理数据链路层协议的工作原理Internet中的数据链路层协议中的数据链路层协议41 面向字符链路控制协议面向字符链路控制协议图图4.10 IBM公司的二进制同步通信控制（公司的二进制同步通信控制（BSC）协议）协议Internet中的数据链路层协议中的数据链路层协议42BSC协议帧协议帧BSC协议帧可分为两类：控制帧和数据帧控

28、制帧被用来在通信设备协议帧可分为两类：控制帧和数据帧控制帧被用来在通信设备之间交换信息例如，建立初始连接，控制传输流，进行错误纠正请之间交换信息例如，建立初始连接，控制传输流，进行错误纠正请求数据帧被用来传输数据信息，数据帧也包含部分控制信息求数据帧被用来传输数据信息，数据帧也包含部分控制信息（）简单数据帧（）简单数据帧帧开头是一个或两个同步字符（帧开头是一个或两个同步字符（SYN），这些字符通知接收方有新的帧到），这些字符通知接收方有新的帧到来，在来，在SYN后是文本开始符（后是文本开始符（STX），这个字符通知接收方控制信息结束，），这个字符通知接收方控制信息结束，下一个字符将是数据一个文

29、本结束符（下一个字符将是数据一个文本结束符（ETX）文本和进一步的控制字符）文本和进一步的控制字符之间的转换，最后是一个块校验计数（之间的转换，最后是一个块校验计数（BCC），它可以是一个字节的水平），它可以是一个字节的水平奇偶校验或是两个字节的奇偶校验或是两个字节的CRC码码43（）带报文头的数据帧（）带报文头的数据帧简单的数据帧是很少见的，通常一个数据帧应该包含接收设备的地址，简单的数据帧是很少见的，通常一个数据帧应该包含接收设备的地址，发送设备的地址，以及停止等待协议用来识别帧的帧序号，这类信息发送设备的地址，以及停止等待协议用来识别帧的帧序号，这类信息包含在报头域中包含在报头域中44

30、高高级级数数据据链链路路层层控控制制（HDLCHDLC）协协议议面面向比特向比特图图4.11 三种类型的站三种类型的站HDLC支持点对点和多点配置下的半双工和全双工模式，采用支持点对点和多点配置下的半双工和全双工模式，采用HDLC协议的协议的系统可以通过它们的站点类型、链路配置和响应模式来描述。系统可以通过它们的站点类型、链路配置和响应模式来描述。（）站点类型：主站，次站，复合站。主站负责控制整个数据链路（）站点类型：主站，次站，复合站。主站负责控制整个数据链路45（2）链路配置：平衡型、对称型和非平衡型）链路配置：平衡型、对称型和非平衡型非平衡式配置也称为主从配置，是一个设备为主设备，其它几

31、个为从设备非平衡式配置也称为主从配置，是一个设备为主设备，其它几个为从设备的配置方式。这种主从关系在通信过程中是不会改变的。的配置方式。这种主从关系在通信过程中是不会改变的。对称配置是指链路上的每个物理站点在不同的时刻充当不同的角色，一个对称配置是指链路上的每个物理站点在不同的时刻充当不同的角色，一个时刻充当主设备，在另一时刻则充当从设备。对称配置像非平衡配置一样工作，时刻充当主设备，在另一时刻则充当从设备。对称配置像非平衡配置一样工作，只是链路的控制权可以在两个站点之间交换。只是链路的控制权可以在两个站点之间交换。平衡配置是指在点对点拓扑中两个站点都是复合站点。站点之间由一条链平衡配置是指在

32、点对点拓扑中两个站点都是复合站点。站点之间由一条链路连接，并且该链路可以由任意一方控制。两个站点可以同时发送命令或进行路连接，并且该链路可以由任意一方控制。两个站点可以同时发送命令或进行响应。响应。46（）响应模式（）响应模式）正常应答方式（）正常应答方式（NRM）。正常应答方式是指标准的主从关系。在这）。正常应答方式是指标准的主从关系。在这种方式下，从设备必须在得到许可后，才可以进行传输。一旦获得了许可，种方式下，从设备必须在得到许可后，才可以进行传输。一旦获得了许可，从设备可以开始一次传输作为响应。一次传输可以传送一帧或多帧数据。从设备可以开始一次传输作为响应。一次传输可以传送一帧或多帧数

33、据。）异步应答方式（）异步应答方式（ARM）。在异步应答方式中，只要信道空闲，从设）。在异步应答方式中，只要信道空闲，从设备可以在没有得到许可的情况下发起一次传输。备可以在没有得到许可的情况下发起一次传输。ARM在其他方面没有改变主在其他方面没有改变主从关系从一个从设备发出的传输，必须经过主设备转发到最终的目的地从关系从一个从设备发出的传输，必须经过主设备转发到最终的目的地即使目的地是同一链路上的另一个从设备也必须如此即使目的地是同一链路上的另一个从设备也必须如此）异步平衡方式（）异步平衡方式（ABM）在异步平衡方式中，所有站点都是平等的）在异步平衡方式中，所有站点都是平等的这种方式只用于点对

34、点连接的复合站一个站点发起的传输不需要得到其这种方式只用于点对点连接的复合站一个站点发起的传输不需要得到其他站点的许可他站点的许可47图图4.13 HDLC的帧格式的帧格式HDLCHDLC协议的帧格式协议的帧格式48l1标志字段（F）l帧的开始和结束l2地址字段（A）l地址字段用来表示命令帧或响应帧的地址。命令帧的地址为对方地址；响应帧的地址为自己的地址l3信息字段（I）l信息字段用于传输用户数据。长度有限制49l4帧校验字段（FCS）l帧校验字段（FCS）共16位，采用循环冗余校验方法，用来检查所接收的信息是否在传输过程中发生了差错。l5控制字段（C）l控制字段（C）共占8位，可构成各种命令

35、和响应用来完成传输控制功能。50、PPPOE的定义及优点的定义及优点 lPPPOE的定义：的定义：PPPOE（PPP over Ethernet）基于以太网的点对点通信协议，通过PPPOE，在一个共享的以太网上的多个主机，可以通过一个或多个简单的桥接入设备，与远程接入集中器进行多个PPP会话；PPPoE就是将PPP数据承载到以太网上，实质是在共享介质的网络中提供一条逻辑上的点到点链路。lPPPOE的优点：的优点：1、调制解调器无须任何配置；2、允许多个用户共享一个高速数据接入链路；3、安裝与操作方式类似于以往的拨号网络模式，方便用戶使用；、适应小型企业和远程办公的要求；51PPPOE工作层次及

36、组网工作层次及组网 lPPPOE的工作层次：的工作层次：lPPPOE的组网：的组网：如下图所示：Host通过PPPOE拔号访问AC52PPPOE工作流程工作流程 lPPPOE的工作流程：的工作流程：PPPOE有两个阶段：发现阶段和PPP会话阶段。我们着重描述发现阶段，如图所示：、PADI：PPPOE Active Discovery Initiation packet 2、PADO：PPPOE Active Discovery Offer packet 3、PADR：PPPOE Active Discovery Request packet 4、PADS：PPPOE Active Discov

37、ery Session-confirmation packet 5、PADT：PPPOE Active Discovery Terminate packet53PPPOE工作流程工作流程 lPPPOE的工作流程：的工作流程：、用户主机发出PADI，以太网的目的地址是广播地址0 xffffffff；、接入设备收到PADI帧后，若能够满足PADI提出的服务请求，可以发送 PADO帧回应。PADO帧中的目的地址为发送PADI帧的客户端的MAC 地址，源地址为响应PADO帧的服务器地址；、用户主机接收到PADO 帧后（可能会收到多个），选择其中一个，向 接入设备发出PADR帧，请求会话连接；、接入设备

38、收到PADR帧后开始PPP会话，它发送 一个PADS帧给用户主机，开如会话；5、主机收到PADS帧后，双方进入PPP会话阶段。、会话建立后，会话双方任何一方都可以通过发 送PADT帧终止会话。用户主机的处理行为见右图所示：54PADI（PPPOE Active Discovery Initiation）报文 55PADO（PPPOE Active Discovery Offer）报文）报文 56PADR（PPPOE Active Discovery Request）报文）报文 57PADS（PPPOE Active Discovery Session-confirmation）报文）报文 58

39、 PADT（PPPOE Active Discovery Terminate）报文）报文 59五、五、MTU、最大传输单元（、最大传输单元（MTU）以太网和以太网和802.3对数据帧的长度都对数据帧的长度都有一个限制，其最大值分别是有一个限制，其最大值分别是1500和和1492字节。链路层的这个特性称为字节。链路层的这个特性称为MTU，不同类型的网络大多数都有一，不同类型的网络大多数都有一个上限。个上限。如果如果IP层有一个数据报要传，而层有一个数据报要传，而且数据的长度比链路层的且数据的长度比链路层的MTU还大，还大，那么那么IP层就需要进行分片层就需要进行分片（fragmentation）

40、，把数据报分成若），把数据报分成若干片，这样每一片都小于干片，这样每一片都小于MTU。网络MTU字节超通道16Mb/s令牌环（IBM）4Mb/s令牌环(IEEE 802.5)FDDI以太网IEEE 802.3/802.2X.25点对点（低时延）65500179144464435215001492576296602、路径、路径MTU61如果两台主机之间的通信要通过多个网络，那么每个网络的链路层如果两台主机之间的通信要通过多个网络，那么每个网络的链路层就可能有不同的就可能有不同的MTU。重要的不是两台主机所在网络的。重要的不是两台主机所在网络的MTU的值，而的值，而是两台通信主机路径中的最小是两台

41、通信主机路径中的最小MTU，它被称为路径，它被称为路径MTU。两台主机之间的路径两台主机之间的路径MTU不一定是个常数。它取决于当时所选择不一定是个常数。它取决于当时所选择的路由。而选路还一定是对称的（从到的路可能与从到的路由的路由。而选路还一定是对称的（从到的路可能与从到的路由不同），因此路径不同），因此路径MTU在两个方向上不一定是一致的。在两个方向上不一定是一致的。62、ping命令命令Ping命令，向一个命令，向一个IP地址发送一个地址发送一个ICMP Echo（Internet控制信息协控制信息协议议 应答）数据包，可以得到应答）数据包，可以得到ICMP应答，你就可以确定在网络路径上

42、存应答，你就可以确定在网络路径上存在连接。在连接。6364-t：一直Ping指定的计算机,直到从键盘按下Control-C中断。-n：发送count指定的ECHO数据包数。通过这个命令可以自己定义发送的个数，对衡量网络速度很有帮助。能够测试发送数据包的返回平均时间，及时间的快慢程度。默认值为 4。-l：发送指定数据量的ECHO数据包。默认为 32 字节；最大值是5500byt。-f：在数据包中发送“不要分段”标志,数据包就不会被路由上的网关分段。通常你所发送的数据包都会通过路由分段再发送给对方，加上此参数以后路由就不会再分段处理。-i：将“生存时间”字段设置为TTL指定的值。指定TTL值在对方

43、的系统里停留的时间。同时检查网络运转情况的。65Pint n l 1400 192.168.1.1C:Documents and SettingsAdministratorping-n 9-l 440 192.168.1.1Pinging 192.168.1.1 with 440 bytes of data:Reply from 192.168.1.1:bytes=440 time=15ms TTL=64Reply from 192.168.1.1:bytes=440 time1ms TTL=64Reply from 192.168.1.1:bytes=440 time1ms TTL=64Re

44、ply from 192.168.1.1:bytes=440 time1ms TTL=64Reply from 192.168.1.1:bytes=440 time1ms TTL=64Reply from 192.168.1.1:bytes=440 time1ms TTL=64Reply from 192.168.1.1:bytes=440 time1ms TTL=64Reply from 192.168.1.1:bytes=440 time1ms TTL=64Reply from 192.168.1.1:bytes=440 timeping-f-l 1600 192.168.1.1Pingi

45、ng 192.168.1.1 with 1600 bytes of data:Packet needs to be fragmented but DF set.Packet needs to be fragmented but DF set.Packet needs to be fragmented but DF set.Packet needs to be fragmented but DF set.Ping statistics for 192.168.1.1:Packets:Sent=4,Received=0,Lost=4(100%loss),Packet needs to be fra

46、gmented but DF set是指超过了是指超过了MTUPint f l 1600 192.168.1.167Pint t l 2500 192.168.1.1C:Documents and SettingsAdministratorping-t-l 2500 192.168.1.1Pinging 192.168.1.1 with 2500 bytes of data:Request timed out.Request timed out.Request timed out.Request timed out.Request timed out.Ping statistics for 1

47、92.168.1.1:Packets:Sent=5,Received=0,Lost=5(100%loss),Control-CCRequest timed out 意思是超时，是指你发出去的意思是超时，是指你发出去的ICMP的请求包，没有在的请求包，没有在限定时间收到回应，可能是限定时间收到回应，可能是IP不可达，也可能是对段设了防火墙等等。不可达，也可能是对段设了防火墙等等。68、MTU的测试和定义的测试和定义C:Documents and SettingsAdministratorping-f-l 1464 192.168.1.101Pinging 192.168.1.101 with 1

48、464 bytes of data:Reply from 192.168.1.101:bytes=1464 time1ms TTL=64Reply from 192.168.1.101:bytes=1464 time1ms TTL=64Reply from 192.168.1.101:bytes=1464 time1ms TTL=64Reply from 192.168.1.101:bytes=1464 timeping-f-l 1465 192.168.1.101Pinging 192.168.1.101 with 1465 bytes of data:Request timed out.R

49、equest timed out.Request timed out.Request timed out.Ping statistics for 192.168.1.101:Packets:Sent=4,Received=0,Lost=4(100%loss),找出找出 MTU 值：利用上面这个方法找到的数值还不是值：利用上面这个方法找到的数值还不是 MTU！由于一些封包上面的问题，把数！由于一些封包上面的问题，把数据包长度加上数据包头据包长度加上数据包头28字节，就得到字节，就得到MTU的值。上面这个值再加上的值。上面这个值再加上 28 才是我们所需要的才是我们所需要的 MTU 值！所以，在上

50、面的例子中，我们所需要的值！所以，在上面的例子中，我们所需要的 MTU 值是值是 1464+28=1492！70数据包头数据包头28字节字节+帧头帧头14字节字节71727374我们可以看到这个数据帧总大小是：我们可以看到这个数据帧总大小是：1506byteip头部是头部是20个字节（个字节（4处标记的），而处标记的），而icmp头部是头部是8个字节，即：个字节，即：28208以太网类型帧头部是以太网类型帧头部是 6个字节源地址个字节源地址6个字节目标地址个字节目标地址2个字节类型个字节类型14字节字节以太网帧头部以太网帧头部IP首部首部+ICMP首部首部1420+842 ping数据包长度为