第四章数据链路层优秀PPT.ppt

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1、第四章第四章 数据链路层数据链路层v4.1 4.1 线路规程线路规程v4.2 4.2 流量限制与差错限制流量限制与差错限制v4.3 HDLC4.3 HDLC通信协议通信协议v4.4 4.4 数据链路层网络互连数据链路层网络互连v数据链路层供应两个相邻的网络节点之间的数据链路层供应两个相邻的网络节点之间的牢靠通信。将不行靠的物理链路变为牢靠的牢靠通信。将不行靠的物理链路变为牢靠的数据链路。数据链路。v数据链路层传输的信息单元是帧数据链路层传输的信息单元是帧(Frame)(Frame)v数据链路层的主要工作：线路规程、差错限数据链路层的主要工作：线路规程、差错限制和流量限制。制和流量限制。4.1

2、线路规程线路规程v线路规程是监视链路的建立，以及在给定时线路规程是监视链路的建立，以及在给定时刻安排一个具体设备进行数据传送的权利。刻安排一个具体设备进行数据传送的权利。v线路规程可以两种方式实现：线路规程可以两种方式实现：v询问询问/应答（应答（ENQ/ACK）v轮询轮询(Poll)/选择选择(Select)方式。方式。4.1.1 询问询问/确认模式确认模式询问询问/确认模式的运用场合：确认模式的运用场合：当两个设备之间存在一条专用链路时，即当两个设备之间存在一条专用链路时，即点对点方式，接受询问点对点方式，接受询问/确认模式。只要确认模式。只要一条链路两头的设备级别相同，随意一个一条链路两

3、头的设备级别相同，随意一个设备都可以启动一个会话过程。设备都可以启动一个会话过程。询问询问/确认模式的工作方式确认模式的工作方式启动方首先发送一个询问帧（启动方首先发送一个询问帧（ENQ）询问接收）询问接收方是否可以接收数据，接收方假如已经准备方是否可以接收数据，接收方假如已经准备好接收，回答一个确认帧（好接收，回答一个确认帧（ACK）。假如没）。假如没有准备好接收，回答一个否认（有准备好接收，回答一个否认（NAK）。）。询问询问/确认确认(ENQ/ACK)线路规程线路规程 v3 3种可能出现的状况种可能出现的状况:v没有应答没有应答:v回答是否定回答是否定:v回答是确定回答是确定:4.1.2

4、 轮询轮询/选择模式选择模式v轮询(Poll)/选择(Select)模式的运用场合在多点连接系统。在这种环境下，不仅仅要确定设备是否就绪，还要确定哪一个站点有权运用信道。v工作方式：主设备限制链路，主设备发吩工作方式：主设备限制链路，主设备发吩咐，从设备响应。咐，从设备响应。地址问题：在链路上的每个设备都有一个地址问题：在链路上的每个设备都有一个地址来标识自己。地址来标识自己。v地址问题：在链路上的每个设备都有一个地址问题：在链路上的每个设备都有一个地址来标识自己。地址来标识自己。v选择：主设备希望发送数据，用选择：主设备希望发送数据，用SeLSeL告知从告知从设备准备接收数据。从设备用设备准

5、备接收数据。从设备用ACKACK同意接收，同意接收，用用NAKNAK拒绝接收。拒绝接收。多点选择多点选择 v轮询：主设备希望接收数据，逐个询问设轮询：主设备希望接收数据，逐个询问设备是否有数据发送。假如没有数据发送，必备是否有数据发送。假如没有数据发送，必需回答否定应答帧需回答否定应答帧(NAK)(NAK)。v假如有数据，干脆用数据帧应答。假如有数据，干脆用数据帧应答。v有两种终止信息交互的方法：有两种终止信息交互的方法：v从设备将全部的数据发送完毕，并以一从设备将全部的数据发送完毕，并以一v个传输结束帧个传输结束帧(EOT)(EOT)结束传输。结束传输。v主设备发出主设备发出“时间到时间到”

6、消息。消息。4.2 流量限制与差错限制流量限制与差错限制v流量限制是一组过程，这组过程是用来告知流量限制是一组过程，这组过程是用来告知发送方在等待接收方的确认信号之前最多可发送方在等待接收方的确认信号之前最多可以传送多少数据。以传送多少数据。v流量限制有两个要点：流量限制有两个要点：v数据流不能使接收方过载数据流不能使接收方过载v接收方对数据进行确认接收方对数据进行确认v差错限制主要指错误检测和重传方法。差错限制主要指错误检测和重传方法。v自动重复恳求自动重复恳求(ARQ)(ARQ)：数据帧在传输中出现错：数据帧在传输中出现错误，接收方就返回一个否定应答帧误，接收方就返回一个否定应答帧(NAK

7、)(NAK)，出，出错的帧就会被发送方重新传送。这个过程叫错的帧就会被发送方重新传送。这个过程叫ARQARQ。v数据被重传的状况有三种：帧破坏、帧丢失数据被重传的状况有三种：帧破坏、帧丢失和应答帧丢失。和应答帧丢失。v流量限制和差错限制是结合在一起实现的，流量限制和差错限制是结合在一起实现的，有两种实现流量限制和差错限制的技术：有两种实现流量限制和差错限制的技术：v停止等待协议停止等待协议v滑动窗口协议滑动窗口协议 停止等待协议停止等待协议停止等待协议的流量限制停止等待协议的流量限制发送方每发送一帧后就等待应答。只有收到发送方每发送一帧后就等待应答。只有收到一个应答一个应答(ACK)后，才发送

8、下一个帧。直到后，才发送下一个帧。直到发送方发送一个传输结束帧。发送方发送一个传输结束帧。优点：协议简洁。优点：协议简洁。缺点：效率低，在线路上只有一帧。假如设缺点：效率低，在线路上只有一帧。假如设备之间的距离很长，在每帧之间等待备之间的距离很长，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。停止等待协议停止等待协议 完成一帧发送所需的最短时间：完成一帧发送所需的最短时间：vWT=tI+2tp+2tproc+tWT=tI+2tp+2tproc+tS S 其中：其中：vtItI：发送数据帧时间：发送数据帧时间=帧长帧长/数据传输率数据传输率vt tS S：发送确认帧时间：发送确认帧

9、时间=确认帧长确认帧长/数据传输率数据传输率vtptp：信号传输延时：信号传输延时=距离距离/0.7/0.7光速光速vtproctproc：节点处理数据时间：节点处理数据时间停等协议的定量分析无差错状况的信道利用率F：F=(tI+tp)/WT；tI：发送数据的时间;tp：信号的传输延时；信道利用率：信道被占用的时间和总时间之比。无差错状况的有效数据传输率无差错状况的有效数据传输率S=D1/WT；D1是有效数据位数；是有效数据位数；WT是发送一帧的时间；是发送一帧的时间；有效数据传输率：单位时间内传输的有效数据有效数据传输率：单位时间内传输的有效数据位数。位数。v例例1 1：vC=C=传输速率（

10、传输速率（10Mbps10Mbps或或10bit/us10bit/us）vS=S=信号速度（信号速度（200m/us200m/us）vD=D=发送方与接收方的距离（发送方与接收方的距离（200m200m）vtproc=tproc=生成一帧的时间（生成一帧的时间（1us1us）vLf=Lf=一帧的比特数（一帧的比特数（200Bit200Bit）vN=N=一帧的数据比特数（一帧的数据比特数（160Bit160Bit）vLS=LS=一确认帧的比特数（一确认帧的比特数（40Bit40Bit）v计算：计算：vWT=tI+2tP+2tProc+tS WT=tI+2tP+2tProc+tS vtI=Lf/C

11、=200/10=20(us);tI=Lf/C=200/10=20(us);vtS=LS/C=40/10=4(us);tS=LS/C=40/10=4(us);tP=D/S=200/200=1(us);tP=D/S=200/200=1(us);vWT=20+21+21+4=28;WT=20+21+21+4=28;v信道有效劳碌的时间为信道有效劳碌的时间为tI+tP=20+1;tI+tP=20+1;v所以：所以：v信道的利用率信道的利用率:P=21/28=75%:P=21/28=75%v有效数据传送速率有效数据传送速率:160/28=5.7Mbps:160/28=5.7Mbps 有差错时正确传送一帧

12、的平均时间有差错时正确传送一帧的平均时间无差错状况下，发送一帧的最小时间间隔无差错状况下，发送一帧的最小时间间隔为为WT,记为记为tW。当出错率为。当出错率为p时时,正确发正确发送一帧的平均时间间隔送一帧的平均时间间隔tV为为(依据概率依据概率统计学统计学)：tV=tW/(1-p);p是出错率是出错率tV是发送一帧的平均时间是发送一帧的平均时间;系统的最大吞吐量系统的最大吞吐量最大吞吐量最大吞吐量max（每秒成功发送的帧数）（每秒成功发送的帧数）：max=1/tV=(1-p)/tW 极限吞吐量极限吞吐量M=1/tI(tI是发送数据的时间是发送数据的时间)系统的传输效率系统的传输效率v系统的传输

13、效率系统的传输效率=最大吞吐量最大吞吐量max/极极限吞吐量限吞吐量v =(1-p)/tw/1/tI;v令令atw/tI 1;v则则:=(1-p)/av说明说明 的大小与的大小与a的关系是反比的关系是反比;a越小效越小效率越高率越高;停止等待协议中的差错限制停止等待协议中的差错限制为了实现差错限制，停止等待协议接受为了实现差错限制，停止等待协议接受ARQARQ技术，技术，ARQ ARQ处理错误的三种状况：处理错误的三种状况：帧破坏帧破坏帧丢失帧丢失应答帧丢失应答帧丢失v要求：要求：v发送站要保留数据帧的备份；发送站要保留数据帧的备份；v数据帧和应答帧必需交替的标识为数据帧和应答帧必需交替的标识

14、为0 0和和1 1。假。假如接收方收到了两个相邻的数据帧且标号相如接收方收到了两个相邻的数据帧且标号相同，说明接收方收到了一个重复帧。应当丢同，说明接收方收到了一个重复帧。应当丢弃一个重复帧。弃一个重复帧。v否定应答帧否定应答帧(NAK),(NAK),通知发送方重新发送最近通知发送方重新发送最近的一帧。的一帧。v定时器，推断数据帧在传输中丢失。定时器，推断数据帧在传输中丢失。4.2.2 滑动窗口协议滑动窗口协议滑动窗口协议中的流量限制滑动窗口协议中的流量限制 发送方在收到应答消息前可以发送若干帧。接发送方在收到应答消息前可以发送若干帧。接收方运用一个收方运用一个ACK帧来对多个数据帧的接收帧来

15、对多个数据帧的接收进行确认。具体可以接受多少帧视窗口大小进行确认。具体可以接受多少帧视窗口大小而定而定.v帧编号帧编号：v在滑动窗口协议中，数据帧以模在滑动窗口协议中，数据帧以模n n方式编号，方式编号，也就是说，编号从也就是说，编号从0 0到到n-1n-1。窗口的大小是。窗口的大小是n-1n-1。接收方发送的应答帧接收方发送的应答帧(ACK)(ACK)编号是接收方希望编号是接收方希望收到的下一帧的编号。收到的下一帧的编号。v窗口是发送方和接收方存放数据帧的缓冲区：窗口是发送方和接收方存放数据帧的缓冲区：v发送方窗口用于存放已经发送但未收到应答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

16、收到应答帧之前可以发送的数的数据帧和在收到应答帧之前可以发送的数据帧。在接受方，只要窗口未填满就可以在据帧。在接受方，只要窗口未填满就可以在未发送应答帧的状况下接着接收数据帧。接未发送应答帧的状况下接着接收数据帧。接收方窗口用于存放已经被接收但未给应答的收方窗口用于存放已经被接收但未给应答的数据帧。数据帧。发送方发送窗口发送方发送窗口 接收方接收窗口接收方接收窗口 滑动窗口协议中的差错限制滑动窗口协议中的差错限制滑动窗口协议中，有两种实现自动重复恳求滑动窗口协议中，有两种实现自动重复恳求(ARQ)技术技术:回退回退N自动重复恳求自动重复恳求(Go-back-N)选择拒绝自动重复恳求选择拒绝自动

17、重复恳求(Select-Rej)v要求：要求：v发送站要保留数据帧的备份；发送站要保留数据帧的备份；v除确认帧外，接收方可以发送否认帧，告知除确认帧外，接收方可以发送否认帧，告知发送方重新发送一个损坏的帧；发送方重新发送一个损坏的帧；v定时器，推断数据帧在传输中丢失定时器，推断数据帧在传输中丢失回退回退n n自动重复恳求自动重复恳求在滑动窗口的回退在滑动窗口的回退 n n 自动重复恳求中，假如一自动重复恳求中，假如一帧丢失或损坏了，从最近一次得到应答的数帧丢失或损坏了，从最近一次得到应答的数据帧起先，未被应答的全部帧都进行重传。据帧起先，未被应答的全部帧都进行重传。差错状况有三种：帧破坏、数据

18、帧丢失和确认差错状况有三种：帧破坏、数据帧丢失和确认帧丢失。帧丢失。帧破坏帧破坏 数据帧丢失数据帧丢失 确认确认帧丢失帧丢失 v窗口的大小与编号范围的关系窗口的大小与编号范围的关系v在回退在回退N协议中，假如帧的编号范围是协议中，假如帧的编号范围是0n-1，则窗口的尺寸为，则窗口的尺寸为n-1假如窗口尺寸等于假如窗口尺寸等于n n时，协议失败时，协议失败窗口尺寸等于窗口尺寸等于n-1n-1时，协议成功时，协议成功选择拒绝自动重复恳求选择拒绝自动重复恳求在选择拒绝自动重复恳求协议中，只有特定的在选择拒绝自动重复恳求协议中，只有特定的丢失或损坏帧被重发。接收方收到的数据帧丢失或损坏帧被重发。接收方

19、收到的数据帧可以是不按依次到达的。可以是不按依次到达的。v选择拒绝自动重复恳求与回退选择拒绝自动重复恳求与回退n n自动重复恳自动重复恳求有求有4 4个不同点：个不同点：v接收设备必需具有排序功能。同时，接收接收设备必需具有排序功能。同时，接收方在发送了方在发送了NAKNAK帧之后，必需存储所收到的帧之后，必需存储所收到的全部帧，直到损坏的帧被重新收到为止。全部帧，直到损坏的帧被重新收到为止。v发送设备必需具有查找机制，以便发觉和发送设备必需具有查找机制，以便发觉和选择须要重传的帧。选择须要重传的帧。v全部的重传帧被排序和全部重复帧被辨别全部的重传帧被排序和全部重复帧被辨别出来并删除之前，所收

20、到的全部帧都必需保出来并删除之前，所收到的全部帧都必需保存。存。vACK帧的编号指的是被正确接收的帧编帧的编号指的是被正确接收的帧编号，不是指期望接收的帧编号，而号，不是指期望接收的帧编号，而NAK帧帧的编号指的是错误或丢失的帧。的编号指的是错误或丢失的帧。帧破坏帧破坏 数据帧丢失数据帧丢失 v确认帧丢失确认帧丢失v当发送窗口满时，或传输完毕时，启动定时当发送窗口满时，或传输完毕时，启动定时时钟。假如在预定时间段内没有应答到来，时钟。假如在预定时间段内没有应答到来，发送方将尚未应答的全部帧都重传一遍。这发送方将尚未应答的全部帧都重传一遍。这和回退和回退n协议是一样的。协议是一样的。v窗口的大小

21、与编号范围的关系窗口的大小与编号范围的关系v假如帧的编号范围是假如帧的编号范围是0到到n-1(即模即模n编号编号),则则发送窗口尺寸和接收窗口尺寸之和应小于或发送窗口尺寸和接收窗口尺寸之和应小于或等于等于n。假如要求发送窗口和接收窗口大小相。假如要求发送窗口和接收窗口大小相等，则窗口尺寸应当小于或等于等，则窗口尺寸应当小于或等于n/2。发送窗口尺寸太大，协议失败发送窗口尺寸太大，协议失败接收窗口尺寸太大，协议失败接收窗口尺寸太大，协议失败窗口大小的选择窗口大小的选择窗口假如选得太大，会要求有足够大的缓存空窗口假如选得太大，会要求有足够大的缓存空间；假如选得太小，由于传播和发送延迟，间；假如选得

22、太小，由于传播和发送延迟，第一个应答帧返回到发送方之前，发送方发第一个应答帧返回到发送方之前，发送方发送窗口中的帧已经全部发送出去，但是没有送窗口中的帧已经全部发送出去，但是没有得到应答，发送方必需等待，从而影响了传得到应答，发送方必需等待，从而影响了传输速度和传输效率。输速度和传输效率。v假设一个帧的发送时间为假设一个帧的发送时间为tItI，传播时间，传播时间为为tPtP，则窗口的大小，则窗口的大小n n应当满足如下条件应当满足如下条件v ntI2(tI+tP)ntI2(tI+tP)v或：或：ntItI+2tP+ts ntItI+2tP+tsv例：在卫星通信中，设帧的长度为例：在卫星通信中，

23、设帧的长度为1200bit1200bit，信道速率为信道速率为4.8kbit/s4.8kbit/s，传播延迟为，传播延迟为tP=250mstP=250ms，在全双工的数据通信中，窗口至少应为，在全双工的数据通信中，窗口至少应为:vtI=1200(4.8103)=0.25s=250mstI=1200(4.8103)=0.25s=250ms，所以：，所以：vn2(250+250)250n2(250+250)250，即，即n4n4v滑动窗口协议中的回退滑动窗口协议中的回退N N的效率的效率v正确传送一帧所需的平均时间为：正确传送一帧所需的平均时间为：v tV=tI+ptW/(1-p)v系统最大吞吐量

24、系统最大吞吐量:v max=1/tV=(1-p)/(tI(1+p(a-1)v系统的传输效率系统的传输效率:v =(1-p)/(1+p(a-1)v (其中其中a=tW/tI)v例例1 1：v若数据帧的差错率为若数据帧的差错率为p=0.01,p=0.01,而而a=4,a=4,则对于停则对于停止等待协议，有：止等待协议，有：v=(1-p)/a=0.99/4=(1-p)/a=0.99/4。而对于滑动窗口协议，。而对于滑动窗口协议，则有则有:v=(1-p)/(1+(a-1)p)=0.99/(1+3*0.01)=(1-p)/(1+(a-1)p)=0.99/(1+3*0.01)v =0.96 =0.96。v

25、可见，在此状况下，即使可见，在此状况下，即使p p高达高达0.01,0.01,滑动窗滑动窗口协议也比停止等待协议好。口协议也比停止等待协议好。v例例2 2：在一个广域网上，设：在一个广域网上，设p=0.01p=0.01，数据帧长，数据帧长度为度为1200bit1200bit，线路速率为，线路速率为9.6kbps,9.6kbps,设线路长设线路长度为度为160km160km，应答帧长为，应答帧长为120bit120bitv则则:tI=125ms,:tI=125ms,传播延迟传播延迟tP=1ms,tS=12.5mstP=1ms,tS=12.5msv所以所以:a=(tI+2tP+tS)/tI=139

26、.5/125=1.12:a=(tI+2tP+tS)/tI=139.5/125=1.12v对于停止等待协议，有对于停止等待协议，有:v=(1-p)/a=0.99/1.12=0.89=(1-p)/a=0.99/1.12=0.89。v而对于滑动窗口协议，则有：而对于滑动窗口协议，则有：v=(1-p)/(1+(a-1)p)=0.989=(1-p)/(1+(a-1)p)=0.989。v两者相差不明显。两者相差不明显。3 3种协议方法总结种协议方法总结v停止等待协议停止等待协议:v 发送窗口发送窗口=1=1，接收窗口，接收窗口=1;=1;v滑动窗口中的回退滑动窗口中的回退N:N:v 发送窗口发送窗口11，

27、接收窗口，接收窗口=1;=1;v滑动窗口中的选择拒绝滑动窗口中的选择拒绝:v 发送窗口发送窗口11，接收窗口，接收窗口1;1;4.3 HDLCHDLC通信协议通信协议v在面对比特的协议中，帧被看作一系列比特。在面对比特的协议中，帧被看作一系列比特。面对比特协议的限制信息可以是一个或多个面对比特协议的限制信息可以是一个或多个比特，面对比特的协议可以用较短的比特位比特，面对比特的协议可以用较短的比特位表示较丰富的限制信息。面对比特的协议的表示较丰富的限制信息。面对比特的协议的另一个重要的优点是它不受任何编码系统的另一个重要的优点是它不受任何编码系统的制约。制约。v1979年，年，ISO提出了高级数

28、据链路限制提出了高级数据链路限制(HDLC)协议。协议。4.3.1 HDLCHDLC支持的站点类型、链路配置和支持的站点类型、链路配置和通信方式通信方式v站点类型：站点类型：vHDLC协议中站点由主站点、从站点和复合协议中站点由主站点、从站点和复合站点三种类型。站点三种类型。v链路配置：链路配置：vHDLC协议有非平衡式、对称式和平衡式三协议有非平衡式、对称式和平衡式三种配置方式。种配置方式。v通信方式：通信方式：vHDLCHDLC协议中的通信方式就是在一次交互中所协议中的通信方式就是在一次交互中所涉及到的两个设备之间的关系。这种方式描涉及到的两个设备之间的关系。这种方式描述了由谁限制链路。述

29、了由谁限制链路。vHDLCHDLC支持支持3 3种不同的工作方式：正常应答方式种不同的工作方式：正常应答方式(NRM)(NRM)、异步应答方式、异步应答方式(ARM)(ARM)和异步平衡方式和异步平衡方式(ABM)(ABM)HDLC HDLC帧格式帧格式vHDLC协议为了支持上述配置下的协议为了支持上述配置下的3种通信方种通信方式，定义了三种类型的帧：式，定义了三种类型的帧：v信息帧（信息帧（I-帧）帧）v监管帧（监管帧（S-帧）帧）v无编号帧（无编号帧（U-帧）帧）v标记字段标记字段v标记字段为一个字节（标记字段为一个字节（8 8位）位）,其比特模式为其比特模式为01111110011111

30、10；表示一个帧的起先和结束，并且；表示一个帧的起先和结束，并且为接收方供应同步手段。为接收方供应同步手段。v位填充法位填充法v发送方发送一个含有五个以上连续发送方发送一个含有五个以上连续1 1的数据时，的数据时，它总是在第五个它总是在第五个1 1后面插入一个冗余的后面插入一个冗余的0 0。不。不管第六个比特是管第六个比特是0 0还是还是1 1。接收方接收时作相。接收方接收时作相反的动作反的动作(去掉去掉5 5个个1 1后面的零。后面的零。例如例如:0011111010。v地址字段地址字段v该字段是指从站地址，或者是以从站方式运该字段是指从站地址，或者是以从站方式运行的复合站地址。假如帧是由主

31、站发送的，行的复合站地址。假如帧是由主站发送的，则地址表示接收该帧的从站地址。假如帧是则地址表示接收该帧的从站地址。假如帧是由从站发送的，则地址表示发送该帧的从站由从站发送的，则地址表示发送该帧的从站地址。地址。v地址字段的扩展地址字段的扩展v依据网络的规模，地址字段可以有依据网络的规模，地址字段可以有1个或几个个或几个字节的长度，假如地址字段只有一个字节，字节的长度，假如地址字段只有一个字节，该字节最终一比特总是该字节最终一比特总是1。假如地址字段有多。假如地址字段有多个字节，除最终一个字节外其他全部字节都个字节，除最终一个字节外其他全部字节都要以要以0结尾，最终一个字节要以结尾，最终一个字

32、节要以1结尾。结尾。X X X X X X X 0 X X X X X X X 1v限制字段限制字段v限制字段是用来进行流量管理的。依据限制限制字段是用来进行流量管理的。依据限制字段的内容，可以知道一个帧的类型。假如字段的内容，可以知道一个帧的类型。假如限制字段的第一个比特是限制字段的第一个比特是0，该帧就是一个，该帧就是一个信息帧。假如限制字段的前两个比特是信息帧。假如限制字段的前两个比特是10，该帧就是一个监管帧。假如限制字段的前两该帧就是一个监管帧。假如限制字段的前两个比特是个比特是11，该帧就是一个无编号帧。，该帧就是一个无编号帧。vI-帧的限制字段帧的限制字段v限制字段的第一位为限制

33、字段的第一位为0 0，它是，它是I I帧的标记。第帧的标记。第2 2、3 3、4 4位是位是N(S)N(S)位，是当前发送帧的编号。第位，是当前发送帧的编号。第5 5位是位是P/FP/F位，位，P/F(P/F(这里是这里是F)F)表示是否还有要发表示是否还有要发送的帧，假如送的帧，假如P/F=0,P/F=0,表示还有要发送的帧；表示还有要发送的帧；假如假如P/F=1,P/F=1,表示没有要发送的帧，发送结束。表示没有要发送的帧，发送结束。第第6 6、7 7、8 8位是位是N(R)N(R)位，位，N(R)N(R)是期望收到的帧是期望收到的帧编号。编号。vS-S-帧的限制字段帧的限制字段 v当不能

34、在一个当不能在一个I-I-帧上捎带确认信息时帧上捎带确认信息时,例如例如它没有数据信息可发时它没有数据信息可发时,就要用就要用S-S-帧来对收帧来对收到的数据帧进行应答。到的数据帧进行应答。N(R)N(R)就是期望收到的就是期望收到的帧的编号帧的编号,它是一个应答域。同它是一个应答域。同I-I-帧中的帧中的N(R)N(R)一样一样,假如最近一帧是正确的假如最近一帧是正确的,N(R),N(R)域将域将是序列中下一帧的序号；假如最近一帧是错是序列中下一帧的序号；假如最近一帧是错误的误的,N(R),N(R)域是这个损坏帧的序号。域是这个损坏帧的序号。vU-U-帧的限制字段帧的限制字段P/F11P/F

35、11CODECODE五位编码五位编码vU-U-帧中的帧中的P/FP/F位一般都应置位一般都应置1 1。其实，无论是。其实，无论是I-I-帧、帧、U-U-帧、还是帧、还是S-S-帧，帧，P/FP/F位置位置1 1的数据帧的数据帧和吩咐帧都是要马上进行响应的帧。和吩咐帧都是要马上进行响应的帧。v信息字段信息字段vS-帧中没有信息字段。帧中没有信息字段。I-帧的信息字段是用户帧的信息字段是用户数据信息。数据信息。U-帧中的信息字段是链路管理信帧中的信息字段是链路管理信息。息。v把发送信息和限制信息结合到一帧中的技术把发送信息和限制信息结合到一帧中的技术称为捎带确认。称为捎带确认。v帧校验序列字段帧校

36、验序列字段v帧校验序列是帧校验序列是HDLC协议的错误检测字段。协议的错误检测字段。它含有一个两字节或一个四字节的循环冗余它含有一个两字节或一个四字节的循环冗余校验校验(CRC)码。码。4.3.3 监控帧的运用方式监控帧的运用方式vS-S-帧尽管没有信息字段，但是每一帧都给接帧尽管没有信息字段，但是每一帧都给接收方带去了某种信息。这些信息的含义须要收方带去了某种信息。这些信息的含义须要通过通过S-S-帧的类型和传输上下文来获得。帧的类型和传输上下文来获得。v接收就绪接收就绪(RR)(RR)帧：帧：v接收就绪帧有四种运用方式接收就绪帧有四种运用方式,各有不同意义：各有不同意义：v应答（应答（AC

37、KACK）:接收站本身没有数据信息发送接收站本身没有数据信息发送时时,用一个接收就绪帧作为应答帧来对所接收用一个接收就绪帧作为应答帧来对所接收的数据帧进行应答。的数据帧进行应答。(P/F=0)(P/F=0)v查询：当主站点询问从站点是否有数据发送查询：当主站点询问从站点是否有数据发送时时,他向从站点发送一个他向从站点发送一个P/FP/F位置位置1 1的的RRRR帧帧.(POLL).(POLL)v对查询的否定应答对查询的否定应答:从站点用一个从站点用一个P/FP/F位置位置1 1的的RRRR帧回答主站点的查询帧回答主站点的查询,通知主站点从站通知主站点从站点没有数据发送。假如从站点有数据发送，点

38、没有数据发送。假如从站点有数据发送，从站点用从站点用I-I-帧来响应查询。帧来响应查询。(POLL.NAK)(POLL.NAK)v对选择的确定应答对选择的确定应答:假如从站点收到了主站假如从站点收到了主站点的选择帧点的选择帧,并且从站点准备好从主站接收并且从站点准备好从主站接收数据数据,它用一个它用一个P/FP/F位置位置1 1的的RRRR帧回答主站点帧回答主站点的选择。的选择。(SEL.ACK)(SEL.ACK)v接收未就绪接收未就绪(RNR)(RNR)帧帧v一个接收未就绪帧有三种运用方式：一个接收未就绪帧有三种运用方式：v应答应答(ACK):(ACK):接收方向发送方返回的接收方向发送方返

39、回的RNRRNR帧有两帧有两个意思。第一个意思是应答个意思。第一个意思是应答,表示接收方收到表示接收方收到了编号在了编号在N(R)N(R)以前的全部帧。其次个意思是以前的全部帧。其次个意思是要求发送方暂停发送，直到发送方收到一个要求发送方暂停发送，直到发送方收到一个RRRR帧为止。帧为止。(P/F=0)(P/F=0)v选择选择:当主站点想要向某个从站点发送数据当主站点想要向某个从站点发送数据时时,它通过发送一个它通过发送一个P/FP/F位置位置1 1的的RNRRNR帧来通知帧来通知从站点。从站点。(SEL)(SEL)v对选择的否定应答对选择的否定应答:当选择的从设备不能接当选择的从设备不能接收

40、数据时收数据时,它回答一个它回答一个P/FP/F置置1 1的的RNRRNR帧。帧。(SEL.NAK)(SEL.NAK)v拒绝拒绝(REJ)(REJ)帧帧v在回退在回退N N自动重复恳求中，当接收方没有要发自动重复恳求中，当接收方没有要发送的数据用来捎带应答信息时，返回的一个送的数据用来捎带应答信息时，返回的一个否定应答帧。在否定应答帧。在REJREJ帧中，帧中，N(R)N(R)域指明白损坏域指明白损坏帧的序号，损坏帧及其以后全部帧必需重发。帧的序号，损坏帧及其以后全部帧必需重发。v选择拒绝选择拒绝(SREJ)(SREJ)帧帧v在选择拒绝自动重复恳求中，当接收方收到在选择拒绝自动重复恳求中，当接

41、收方收到一个损坏帧时，它用一个选择拒绝帧告知发一个损坏帧时，它用一个选择拒绝帧告知发送方哪一帧被损坏。送方哪一帧被损坏。N(R)N(R)指明白被损坏帧的指明白被损坏帧的编号。被损坏的帧须要重发。编号。被损坏的帧须要重发。无编号帧的种类及意义无编号帧的种类及意义v无编号帧是用来在互连设备之间交换会话管无编号帧是用来在互连设备之间交换会话管理信息和限制信息的。无编号帧的限制字段理信息和限制信息的。无编号帧的限制字段中有中有5 5位编码位，这位编码位，这5 5个编码位可用来表示个编码位可用来表示3232种不同类型的无编号帧。种不同类型的无编号帧。编码编码名称名称性质性质意义意义00 00100 00

42、1SNRSNRMM命令命令设置正常响应模式。设置正常响应模式。11 01111 011SNRMESNRME命令命令设置扩展正常响应模式。设置扩展正常响应模式。11 00011 000SARMSARM命令命令设置异步响应模式。设置异步响应模式。11 01011 010SARMESARME命令命令设置扩展异步响应模式。设置扩展异步响应模式。11 10011 100SABMSABM命令命令设置异步平衡模式。设置异步平衡模式。11 11011 110SABMESABME命令命令设置扩展异步平衡模式。设置扩展异步平衡模式。00 10000 100UPUP命令命令无序号轮询。从指定站发来的关于对状态信息的

43、轮询。无序号轮询。从指定站发来的关于对状态信息的轮询。00 00000 000UIUI命令命令/响应响应无序号信息。通常用来发送状态信息，一般是在无序号信息。通常用来发送状态信息，一般是在UPUP或或SIMSIM信号后发送。信号后发送。00 11000 110UAUA响应响应无序号确认。通常用来确认刚才发送的命令，如设置模式和无序号确认。通常用来确认刚才发送的命令，如设置模式和断开连接。断开连接。00 01000 010RDRD响应响应请求断开连接。请求断开连接。00 01000 010DISCDISC命令命令断开连接。初始化两个站之间的断连。当另外一个站用一个断开连接。初始化两个站之间的断连

44、。当另外一个站用一个UAUA响应时，断连结束。响应时，断连结束。11 00011 000DMDM响应响应断开连接方式。告诉主站，从站处于断连状态。断开连接方式。告诉主站，从站处于断连状态。10 00010 000RIMRIM响应响应请求初始化模式。从站请求主站发送一个请求初始化模式。从站请求主站发送一个SIMSIM。10 00010 000SIMSIM命令命令设置初始化模式。命令其它的站初始化它们的数据链路控制设置初始化模式。命令其它的站初始化它们的数据链路控制功能。功能。11 00111 001RSETRSET命令命令重启动。重启动。11 10111 101XIDXID命令命令/响应响应交换

45、标示。允许两个站交换它们的标示和状态信息。交换标示。允许两个站交换它们的标示和状态信息。10 00110 001FRMRFRMR响应响应帧拒绝。通常被用于一个帧拒绝。通常被用于一个U-U-帧出现了同步错误。帧出现了同步错误。HDLC HDLC协议通信实例协议通信实例 v查询查询/响应响应选择选择/应答应答对等设备间通信对等设备间通信4.4 数据链路层网络互连数据链路层网络互连v网桥是数据链路层上的互连设备。从互连网网桥是数据链路层上的互连设备。从互连网络的结构上看，网桥属于络的结构上看，网桥属于DCE级的端到端的级的端到端的连接；从协议的层次上看，网桥同时作用在连接；从协议的层次上看，网桥同时

46、作用在OSI的物理层和数据链路层。的物理层和数据链路层。v 4.4.1 网桥网桥v网桥在数据链路层上进行数据帧的存贮和转网桥在数据链路层上进行数据帧的存贮和转发。发。v网桥常用于局域网的互连。网桥常用于局域网的互连。v网桥的路由功能v网桥具有依据帧的目的地址确定是否接受该帧的功能，也就是具有路由的功能。v网桥的错误检测和帧格式转换功能网桥的错误检测和帧格式转换功能 v由于网桥工作在数据链路层，因此可以将数由于网桥工作在数据链路层，因此可以将数据链路层不一样的帧转换。据链路层不一样的帧转换。v网桥的隔离通信功能网桥的隔离通信功能v网桥和中继器的不同之处是，网桥具有隔离网桥和中继器的不同之处是，网

47、桥具有隔离通信的功能。通信的功能。4.4.2 网桥路由算法网桥路由算法v固定路由网桥固定路由网桥v每个网桥中都有一张表，这张表中记录了到每个网桥中都有一张表，这张表中记录了到某个特定站点的帧应当转发到那个哪个局域某个特定站点的帧应当转发到那个哪个局域网中去的信息，这个表称为路由表。在固定网中去的信息，这个表称为路由表。在固定路由网桥中，路由表的生成是由手工配置的，路由网桥中，路由表的生成是由手工配置的，一旦配置完成，路由表不会变动。一旦配置完成，路由表不会变动。v透亮网桥透亮网桥v能够依据网络信息自动生成和修改它们自己能够依据网络信息自动生成和修改它们自己的路由表的网桥称为透亮网桥（的路由表的

48、网桥称为透亮网桥（Transparent Transparent BridgeBridge）。）。v这种自动修改和生成路由表的实力称为路由这种自动修改和生成路由表的实力称为路由学习（学习（Route LearningRoute Learning）或地址学习）或地址学习（Address LearningAddress Learning）。）。v路由表的自动修改路由表的自动修改:v任何时候当它接收到一个帧时，它检查帧的任何时候当它接收到一个帧时，它检查帧的源地址。然后就知道发送这个帧的站点可以源地址。然后就知道发送这个帧的站点可以通过这个帧刚到达的局域网来访问。通过这个帧刚到达的局域网来访问。v路

49、由表的初始化路由表的初始化v当网桥收到一个发往某站点的帧，而在路由当网桥收到一个发往某站点的帧，而在路由表中没有该站点的路由信息时，网桥运用一表中没有该站点的路由信息时，网桥运用一个扩散算法。也就是网桥向它所连接的全部个扩散算法。也就是网桥向它所连接的全部局域网发送这个帧局域网发送这个帧.v帧循环问题帧循环问题v当一个互连局域网有回路时，就可能会当一个互连局域网有回路时，就可能会产生帧的循环传递问题。这种过程接着产生帧的循环传递问题。这种过程接着下去，将导致帧的爆炸，最终会堵塞整下去，将导致帧的爆炸，最终会堵塞整个系统，使通信停止。个系统，使通信停止。v生成树算法（生成树算法（Spanning

50、 Tree）v对于带有回路的互连局域网，必需停用某些对于带有回路的互连局域网，必需停用某些网桥来淘汰循环。不允许某些网桥转发帧，网桥来淘汰循环。不允许某些网桥转发帧，把它们当作别的网桥失效时的备份。网桥执把它们当作别的网桥失效时的备份。网桥执行一种称为生成树的算法来完成这项工作。行一种称为生成树的算法来完成这项工作。v算法规则算法规则v先确定根网桥先确定根网桥v确定每个网络连接的网桥确定每个网络连接的网桥v查找网桥到根的最短费用查找网桥到根的最短费用v确定路径确定路径v生成树算法首先选择一个网桥作为根网桥。生成树算法首先选择一个网桥作为根网桥。根网桥是具有最低地址的那个网桥，根网桥根网桥是具有