第三章数据链路层2005.doc

第三章数据链路层3.1数据链路层的基本概念1、链路(物理链路link)一条点到点的物理线路段，中间没有任何交换结点。计算机之间的通路是由许多的链路串接而成的。2、数据链路(逻辑链路datalink)在物理链路上附加上实现数据传输所必须的通信规程（协议）。规程由硬件和软件实现。在数据链路上可以进行数据通信。采用复用技术时，一条链路上可以有多条数据链路。3、功能通过数据链路层协议(链路控制规程)，在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据帧的传输。(1)链路管理数据链路的建立、维持和释放。(2)帧同步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。(3)流量控制发送方发送数据的速率不能大于接收方的接收能力。当接收方来不及接收时，必须及时控制发方发送数据的速率。防止出现数据丢失或信道堵塞。(4)差错控制包括差错的检测和纠正。如：正确的接收，出错重传等。采用编码技术：·前向纠错FEC：收方收到有差错的数据帧时，能够自动将差错改正过来。即收方发现差错，并自动纠正。开销较大，不适合于计算机通信。·检错重发ARQ（自动反馈重发）：收方可以检测出收到的帧是否有差错，但不知道错在哪儿。通知发方重新发送该帧，直到收方正确收到为止。即收方发现差错，告知发方重发。计算机通信中常用。(5)区分数据和控制信息要传的数据和相关控制信息在同一帧中。(6)透明传输任意位流组合的数据帧都能传输，不会引起接收方的误操作。如：如果所传帧的数据字段出现与某一控制字段组合一样的信息时，接收方能正确区分，不会引起误操作。帧开始帧结束数据01111110…………01111110……01111110(7)寻址发送方发送的每一帧都能正确到达目的地，接收方知道是哪个站所发。3.2停止等待协议也叫应答式协议。基本思想：发送方发完一帧后，停止，等待对方回答。分几种讨论：一、理想情况：·传输信道完全可靠，不出错不丢失；·不管发方速率多快，收方都能接收，即接收速率与发送速率完全匹配。不需要数据链路层协议。二、信道无差错·传输信道完全可靠，不出错不丢失；·接收速率与发送速率不一定匹配，即收方可能来不及接收处理。需要进行简单流量控制。流量控制基本方法：由收方控制发方发送数据的速率或流量。即发方发完帧后，停止等待对方应答，根据应答决定如何操作。收发双方能够很好同步。计算机网络中常用。具体：发方发完一帧后，停止等待，收到对方应答后，再发送下一个数据帧。应答实际是“空帧”，无任何具体的内容，因为不会出错。三、信道有差错·信道不完全可靠，有可能产生差错；·接收速率与发送速率不一定匹配，即收方可能来不及接收处理。需要进行差错控制和流量控制。1、正常情况数据在传输过程中不出差错，只需流量控制。由收方对发方进行流量控制。·发方发完一帧后，停止，收到应答（确认ACK），再发下一帧。2、异常情况数据帧在传输过程中出现了差错。数据帧出错·接收方：通过差错检测(CRC循环容余码)发现数据帧有错误，回发一个否认帧NAK；·发送方：重发出错的数据帧，直到收到确认帧ACK为止。如果重传多次都出现差错，超过一定次数（如16次），就停止发送，向上一层报告。图3-3(b)数据帧丢失·接收方：收不到发来的数据帧，不发送任何应答帧；·发送方：发方一直等待应答，出现“死锁”。超时重发：设置“超时定时器”，发方每发完一个数据帧，就启动定时（重发时间tout）。·重发时间tout内收到应答，发送新数据帧，定时“复位”；·若超出重发时间tout未收到应答，就重传前面发送的数据帧。见图3-3(c)。重发时间tout略大于“从发完数据帧到收到应答帧所需的平均时间”。确认帧丢失·接收方：收到正确帧，回发确认帧ACK，在传送中丢失；·发送方：发方一直等待应答，出现“死锁”。采用“超时重发”，可避免“死锁”。见图3-3(d)存在问题：“超时重发”使收方收到两个同样的数据帧，即同一帧收到两次，出现了重复帧。给数据帧编号，即数据帧设序号字段：·发送方：按序号发送，每发送一个新的数据帧“序号加1”；·接收方：按序号接收，若收到两个序号相同的数据帧，出现重复帧，将该重复帧丢弃，并回发一个确认帧ACK。序号位数适当选择。停止等待协议用一位，即“0”和“1”两种不同的序号，区分前后相邻的两帧。0、1、0、1、……四、停止等待协议流程·V(S)：发送序号变量，发送新帧时，V(S)+1；·N(S)：帧发送序号字段，当前传送帧的编号；·V(R)：接收序号变量，当前准备接收的帧的序号，每收到一个新帧时，V(R)+1；·判断重复帧：N(S)V(R)，收到的是新数据帧；N(S)V(R)，收到的是重复帧。发送方：重新发送NAKACKYYNNV(S)←0从网络层取数装配成帧N(S)←V(S)送物理层发送启动定时应答到超时取新数V(S)