3计算机网络的层次化体系结构.pptx

,计算机网络技术,单击此处编辑母版文本样式,第二级,2019年12月3日9时22分,计算机网络,#,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,1,第三章,计算机网络体系结构,合肥工业大学管理学院,信息技术与工程管理研究所,丁 勇,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,2,本章主要内容,3.1,计算机网络体系结构,3.2 OSI/RM,的基本概念,3.3,数据链路控制协议,3.4 TCP/IP,分层体系结构简介,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,3,3.1,计算机网络体系结构,1.,计算机网络体系结构的定义,2.,开放系统互连参考模型的制定,3.OSI,参考模型的层次结构,4.OSI,参考模型的各层的主要功能,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,4,3.1,计算机网络体系结构,1.,计算机网络体系结构的定义,计算机网络体系结构是,指网络的层次结构和协议集合。,分层次的体系结构,分层思想,：将一个难,以处理的复杂问题分,解为若干较容易处理,的小问题。,邮政通信：最高层是通信人层，双方必须对信的格式、内容达成共识；中间层为邮局层，提供不同的传递速率、保密级别的通信服务，对信件进行分拣、包装、发送、投递和差错处理；下层为运输层，负责运输管理，完成运输任务。将邮包准确、及时地交付对方邮局。,各层之间相对独立,灵活性好,结构上可以分割开，各层可以选择最合适的实现技术。,易于实现和维护,能促进标准化工作,分层结构的优点：,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,5,3.1,计算机网络体系结构,1.,计算机网络体系结构的定义,网络协议,在网络中，为了进行数据通信而建立的规则、标准或约,定称为网络协议。网络协议含有三个要素。,语义：,构成协议的,协议元素,的含义，,不同类型的协,议元素规定了通信双方所要表达的不同内容。,语法：,数据或控制信息的数据结构形式或格式。,时序：,事件的执行顺序。,网络协议实质上是计算机间通信时所使用的一种语言，它是计算机网络不可缺少的组成部分。,协议元素是指控制信,息或命令及应答。,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,6,两个计算机交换文件,文件传送模块,计算机,1,计算机,2,文件传送模块,只看这两个文件传送模块,好像文件及文件传送命令,是按照水平方向的虚线传送的,把文件交给下层模块,进行发送,把收到的文件交给,上层模块,划分层次的概念举例,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,7,划分层次的概念举例,再设计一个通信服务模块,文件传送模块,计算机,1,计算机,2,文件传送模块,只看这两个通信服务模块,好像可直接把文件,可靠地传送到对方,把文件交给下层模块,进行发送,把收到的文件交给,上层模块,通信服务模块,通信服务模块,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,8,再设计一个网络接入模块,文件传送模块,计算机,1,计算机,2,文件传送模块,通信服务模块,通信服务模块,网络接入模块,网络接入模块,通信网络,网络,接口,网络,接口,网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作,例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。,划分层次的概念举例,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,9,3.1,计算机网络体系结构,2.,开放系统互连参考模型的制定,各种体系结构的诞生,1974,年，,IBM,制定了自己的系统网络体系结构,SNA,DNADigital,公司,BNA,宝来机器公司,DSAHoneywell,公司,1979,年，,TCP/IP,协议形成,(,网际协议组,),1983,年，,ISO 7498,国际标准的诞生,形成开放系统互连参考模型的正式文件，即,OSI,参考模型，记为,OSI/RM,，简称,OSI,。,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,10,3.1,计算机网络体系结构,3.OSI,参考模型的层次结构,OSI,将网络结构划分为七层，每一层均有自己的一套功能集，并与紧邻的上层和下层交互作用。,在顶层，应用层与用户使用的软件（如字处理程序或电子表格程序）进行交互。,底层（物理层）与传输媒体相连接。,总的说来，在顶端与底端之间的每一层均能确保数据以一种可读、无错、排序正确的格式被发送。,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,11,3.1,计算机网络体系结构,OSI,参考模型的层次结构表,层号,层的名称,英文名称,英文缩写,应用层,Application Layer,A,表示层,Presentation Layer,P,会话层,Session Layer,S,运输层,Transport Layer,T,网络层,Network Layer,N,数据链路层,Data Link Layer,DL,物理层,Physical Layer,PH,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,12,3.1,计算机网络体系结构,图,3.1,开放系统互联参考模型分层示意图,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,13,3.1,计算机网络体系结构,4.OSI,参考模型的各层的主要功能,物理层,物理层的作用：是在一条物理传输媒体上，实现数据链路实体间透明地传送,比特流，尽量屏蔽不同媒体和设备的差异,。,物理层协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。,物理层上所传数据的单位是,比特，一般都是串行传输。,介质？,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,14,物理层的特性,先介绍计算机网络中的两类设备,（,1,）,DTE,设备,(data terminal equipment),具有一定,数据处理能力,以及,接收和发送数据能力,的设备，,DTE,设备是网络数据的源和宿。但其所发出的信号不能直接送到网络的传输介质上。,（,2,）,DCE,设备,(data circuit-terminating equipment),DCE,设备在,DTE,与传输网络之间提供,信号变换,和,编码,功能，并负责,建立、保持和释放数据链路,。如调制解调器、通信处理机等。,4.OSI参考模型的各层的主要功能,物理层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,15,图,DTE,通过,DCE,与传输网络相连,采用电话网络传输，,DCE,为调制解调器,对分组交换网，,DCE,是通信处理机,4.OSI参考模型的各层的主要功能,物理层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,16,物理层的四个特性,机械特性,电气特性,功能特性,规程特性,用于描述,DTE,、,DCE,以及,DCE,与传输介质之间接口的一系列标准。,4.OSI参考模型的各层的主要功能,物理层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,17,（,1,）机械特性,规定接口所用连接器的形状、几何尺寸、引线数量、排列方式、固定和锁定装置等。如,ISO2110,标准定义了,25,引脚的,DB,25,插头座，包括它的尺寸和固定方式。,（,2,）电气特性,在,DTE,与,DCE,之间有多条引线，电气特性定义了引线的电气连接方式、发送器和接收器的电气参数，包括信号源的输出阻抗、负载的输入阻抗、信号“,1”,和“,0”,的电压范围、传输速率和距离的限制等。,4.OSI参考模型的各层的主要功能,物理层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,18,（,3,）功能特性,对接口连线的功能给出确切的定义，说明某条线路上出现的某一电平的电压所表示的意义。与功能特性有关的国际标准有,CCITT V.24,和,X.21,。计算机异步通信时,DTE/DCE,间的连接就是采用前者。,（,4,）规程特性,定义了在物理连接的建立、维护和释放时，,DCE/DTE,双方在各电路上的动作序列。,4.OSI参考模型的各层的主要功能,物理层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,19,4.OSI参考模型的各层的主要功能,物理层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,20,物理层标准实例,-RS-232-C,RS-232-C,规范了计算机与调制解调器间的一个串行物理接口标准。,是电子工业协会,EIA(Electronic Industries Association)1969,年制定的标准。在该标准中，计算机被称为,数据终端设备,DTE,，调制解调器被称为,数据电路端接设备,DCE,。,PSTN,DTE,计算机,DCE MODEM,RS-232-C,接口,DTE,计算机,DCE MODEM,RS-232-C,接口,4.OSI参考模型的各层的主要功能,物理层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,21,RS-232-C,的机械特性,25,芯或,9,芯,D,型连接器，,DTE,侧为插针，,DCE,侧为插孔。,具体排列、尺寸、拴锁等。,25,芯的,RS-232-C,9,芯的,RS-232-C,4.OSI参考模型的各层的主要功能,物理层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,22,RS-232-C,的功能特性常用的几个信号说明,DTE,DCE,TxD,发送数据（,2,）,RxD,接收数据（,3,）,RTS,请求发送（,4,）,CTS,清除发送（,5,）,DSR,数据装置准备好（,6,）,DTR,数据终端准备好（,20,）,CD,载波检测（,8,）,RI,振铃指示（,22,）,GND,信号地（,7,）,4.OSI参考模型的各层的主要功能,物理层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,23,数据链路层,负责建立、维护和释放数据链路的连接，在两个相邻结点间，实现无差错地传送以,帧为单位的数据,。,帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未加工）数据，或称,“,有效荷载,”,，还包括发送方和接收方的地址以及同步、差错、流量等控制信息。,3.1,计算机网络体系结构,OSI,各层的主要功能,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,24,网络层,选择合适的路由和交换结点，将,分组,正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。,所传数据的单位是,分组,或,数据包,。,路由选择、差错检测、顺序和流量控制。,提供数据报和虚电路两种分组传输服务,通信子网最多包括：物理层、数据链路层和网络层。,3.1,计算机网络体系结构,OSI,各层的主要功能,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,25,运输层,根据通信子网的特性最佳地利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统的会话层之间，建立一条运输连接，,以透明地传送报文。,运输层,的任务就是为两个主机的会话层之间建立一条运输连接，可靠、透明地传送报文，执行,端,-,端或进程,-,进程,的差错控制、顺序和流量控制、管理多路复用等。,运输层位于高低层之间，,起桥梁或承上启下作用，即弥补、加强网络层所提供的服务,。,3.1,计算机网络体系结构,OSI,各层的主要功能,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,26,3.1,计算机网络体系结构,OSI,各层的主要功能,运输层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,27,会话层：,对数据传输的,同步,进行管理。它在两个不同系统的互相通信的应用进程之间建立、组织和协调交互。所传数据的单位是,报文,。,表示层：,向应用进程提供信息的,语法,表示，对不同语法表示进行转换管理等，使采用不同语法表示的系统之间能进行通信。信息加密,(,和解密,),、正文压缩,(,和还原,),。,应用层：,应用层是开放系统与用户应用进程的接口，提供,OSI,用户服务、管理和分配网络资源。例如，文件传送、电子邮件和网络管理。,3.1,计算机网络体系结构,OSI,各层的主要功能,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,28,各层的最主要的功能归纳如下：,应用层,：与用户应用进程的接口，即相当于：做什么？,表示层,：数据格式的转换，即相当于：对方看起来象什么？,会话层,：管理与数据传输的同步，即相当于：轮到谁讲话和从何处讲？,运输层,：从端到端经网络透明地传送报文，即相当于：对方在何处？,网络层,：分组传送、路由选择和流量控制，即相当于：走哪条路可到达该处？,数据链路层,：在链路上无差错地传送帧，即相当于：每一步该怎样走？,物理层,：将比特流送到物理媒体上传送，即相当于：对上一层的每一步应怎样利用物理媒体？,3.1,计算机网络体系结构,OSI,各层的主要功能,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,29,3.1,计算机网络体系结构,1.,计算机网络体系结构的定义,2.,开放系统互连参考模型的制定,3.OSI,参考模型的层次结构,4.OSI,参考模型的各层的主要功能,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,30,本章主要内容,3.1,计算机网络体系结构,3.2 OSI/RM,的基本概念,3.3,数据链路控制协议,3.4 TCP/IP,分层体系结构简介,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,31,3.2 OSI/RM,的基本概念,1.,开放系统互联中的数据流动过程,2.,协议、服务、服务原语、服务访问点,3.,连接服务的类型,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,32,3.2 OSI/RM,的基本概念,1.,开放系统互联中的数据流动过程,面向信息处理,面向数据通信,桥梁作用,中继开放系统,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,33,3.2 OSI/RM,的基本概念,发送端层层加控制信息，接收端层层剥去控制信息 的作用：,在数据的传送过程中，一旦出现差错，可以及时发现并及时纠正，从而保证数据传送的,可靠性,。,高一层数据不含低层协议控制信息，可以使得相邻层之间保持,相对独立性,。这样，低层实现方法的变化不致影响高一层功能的执行。,(N)PCI,(N,1)PDU -,（,N,）,SDU(,服务数据单元,),（,N,）层协议数据单元（,N,）,PDU,N,层,PDU,的组成,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,34,2.,协议、服务、服务原语、服务访问点,实体,：能够实现对等层之间发送和接收信息的,硬件,或软件进程。,对等实体,：不同开放系统的同一层相互交互的实体。,(N),协议,：两个对等,(N),实体进行通信的规则的集合。,(,N),服务,：在,(N),协议控制下两个对等,(N),实体间的通,信，使,(N),层能够向上一层,(,即,(N+1),层,),提供的服务。,(N),服务用户,：接受,(N),服务的,(N+1),实体。,N,层对等实体之间通信的结果（,N,）的服务,服务原语,在同一开放系统中，,(N+1),实体向,(N),实体请求服务时，,服务用户和服务提供者之间要进行交互，交互的信息。,3.2 OSI/RM,的基本概念,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,35,ISO/OSI,的,4,类服务原语,原语名称,类别,内容,Request,请求,（,N+1,）层实体向（,N,）层实体发出请求，希望得到某种服务,Indication,指示,将某一事件的信息告诉上层实体,Response,响应,一个实体愿意响应某一事件,Confirm,确认,确认一个实体的服务请求，并告诉它,服务原语指出需要本地或远端的对等实体做哪些事情。,上层使用下层服务的方式是上、下层交换服务原语。,2.,协议、服务、服务原语、服务访问点,3.2 OSI/RM,的基本概念,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,36,4,种服务原语的关系简图,2.,协议、服务、服务原语、服务访问点,3.2 OSI/RM,的基本概念,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,37,服务访问点,(service access point,，,SAP),SAP,是同一系统中,相邻两层实体的逻辑接口，,或者说,(N),层,SAP,就是,(N+1),层可以访问,N,层的地方。,在一个系统的两层之间可以允许有多个服务访问点，每个,SAP,都有惟一的一个地址码，供服务用户间建立连接之用。,一般情况下，两个服务用户之间有一条,(N),连接。,但在多点连接和广播通信的情况下，一条连接可以超过两个服务用户。在这种情况下，信息从一个源点出发可到达多个终点。,2.,协议、服务、服务原语、服务访问点,3.2 OSI/RM,的基本概念,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,38,连接端点,(connection end point,，,CEP),。一个服务访问点中可以有多个连接端点，以便每条连接的两端使用不同的连接端点。,图,3.2,连接与连接端点,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,39,连接复用：,一个,(N),实体可以支撑多个,(N+1),实体。,连接分裂：,一个,(N+1),实体也可同时连接到,n,个,(N)SAP,上。,图,3.3 SAP,与上、下层实体的关系,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,40,3.2 OSI/RM,的基本概念,3.,连接服务的类型,面向连接的服务,（,Connection-Oriented Service,）两个（,N,）对等实体在执行（,N,）协议进行通信、交换之前，首先建立（,N,）连接，在交换数据期间（,N,）实体为这个连接保留资源，数据交换完毕拆除连接，释放所保留的资源。,无连接服务,（,Connectionless Service,）,两个（,N,）对等实体在执行（,N,）协议进行通信前不建立（,N,）连接，在通信活动中随时发起数据单的传输，在数据传输时动态地分配下层资源。,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,41,本章主要内容,3.1,计算机网络体系结构,3.2 OSI/RM,的基本概念,3.3,数据链路控制协议,3.4 TCP/IP,分层体系结构简介,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,42,3.3,数据链路控制协议,1,、基本概念,2,、数据链路层的主要功能,3,、数据链路层提供的服务,4,、数据链路层的简化模型,5,、数据链路层的流控技术,6,、数据链路层的差错控制技术,7,、面向比特的链路控制规程,HDLC,8,、因特网的点对点协议,PPP,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,43,1.,基本概念,链路,指中间没有任何交换结点的点到点的,物理线路。,数据链路,链路加上控制数据传输的规程,(,规程由相应的软、硬实现,),构成数据链路。当采用多路复用技术时，一条链路上可以有多条数据链路。数据链路也称为,逻辑链路,，而链路通常称为,物理链路,。,数据链路控制协议的作用（,在数据链路层,）,在,不太可靠,的物理链路上，通过,数据链路层协议,，实现可靠的以,帧,为单位的数据传输。,3.3,数据链路控制协议,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,44,数据链路层像个数字管道,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。,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,3.3,数据链路控制协议,基本概念,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,45,3.3,数据链路控制协议,2.,数据链路层的主要功能,将从网络层接收的数据分割成可被物理层传输的帧。,数据链路管理,建立、维持和释放数据链路,帧的装配与分解,帧的装配,:,分组,帧,;,帧的分解,:,帧,分组,帧的同步,数据以,帧,发送，每个帧必须有,起始,和,结束,标志，接收端要能从比特流中准确地识别一个帧的开始和结束。,流量控制与顺序控制,防止接收端缓存能力不足而造成的数据丢失。同时使帧的接收顺序与帧的发送顺序一致。,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,46,差错控制,在通信过程中通常采用检错重发，一般重传,8,16,次仍失败，便作为不可恢复的故障向上层用户报告。,使接收端能区分数据和控制信息,数据和控制信息不仅在同一信道中传送，而且在许多情况下数据和控制信息还处于同一帧中。所以要采取相应措施使收方能将它们区别开来。,透明传输,由于数据是随机组合，可能和某个控制信息完全一 样而被收方误解，必须采取措施使收方不致将这样的数据当成某种控制信息，这就是透明传输。,寻址,既要将每一个帧都正确送到目的地，又要使接收方知道是那个站发送的。,3.3,数据链路控制协议,数据链路控制的主要功能,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,47,3.3,数据链路控制协议,3.,数据链路层提供的服务,数据链路层向网络层提供三种类型的服务,面向连接的服务,最复杂、最可靠的一种服务。该服务包括三个过程：,（,1,）建立连接,（,2,）数据传送,（,3,）数据链路的释放,有确认、无连接的服务,无确认、无连接的服务,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,48,3.3,数据链路层,4.,数据链路层的简化模型,局域网,广域网,主机,H,1,主机,H,2,路由器,R,1,路由器,R,2,路由器,R,3,电话网,局域网,主机,H,1,向,H,2,发送数据,链路层,高三层,运输层,网络层,物理层,链路层,高三层,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,R,1,R,2,R,3,H,1,H,2,从层次上来看数据的流动,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,49,4.,数据链路层的简化模型,局域网,广域网,主机,H,1,主机,H,2,路由器,R,1,路由器,R,2,路由器,R,3,电话网,局域网,主机,H,1,向,H,2,发送数据,链路层,高三层,运输层,网络层,物理层,链路层,高三层,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,R,1,R,2,R,3,H,1,H,2,仅从数据链路层观察帧的流动,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,50,数据链路层,主,机,A,缓存,主,机,B,AP,2,AP,1,缓存,发送方,接收方,帧,高层,帧,4.,数据链路层的简化模型,比特流,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,51,链路是理想的传输信道，即传输完全可靠、不出错、不丢失；,不论发方发送速率快、慢，收方均能收下并上交主机。,因此，产生了流控技术。,常用的流控技术有两种：,停等流控、滑动窗口流控,。,5.,数据链路的流控技术,3.3,数据链路层,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,52,数据帧和确认帧的发送时间关系,A,B,DATA,DATA,ACK,传播时延,t,p,处理时间,t,pr,确认帧发送时间,t,a,传播时延,t,p,处理时间,t,pr,t,T,时间,t,两个成功发送的,数据帧之间的,最小时间间隔,数据帧的,发送时间,t,f,设置的,重传时间,t,out,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,53,设接收端的缓冲器具有接收,N,个帧的能力，可否在,接收,K,个帧时,(K 1,1,选择重传,ARQ,1,1,滑动窗口协议比较,3.3,数据链路控制协议,差错控制技术,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,61,检错、纠错技术,（,1,）检错,通常采用,循环冗余校验,(cyclic redundancy check,，,CRC),。,CRC,的基本思想是,:,先建立应发送的二进制数,之间的数量关系，即发方对数据帧的二进制数按一定,规则运算，产生二进制形式的校验码,(,循环冗余码,),，,随后把这些二进制数一起发送出去，接收方收到后按,同样的规则检验这些二进制数之间的关系，从而可判,断出传输过程中有无差错发生。,3.3,数据链路控制协议,差错控制技术,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,62,循环冗余校验,CRC,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,63,常用的,G(x),有如下几种：,CRC-12=x,12,+x,11,+x,3,+x,2,+x+1,CRC-16=x,16,+x,15,+x,2,+1,CRC-CCITT=x,16,+x,12,+x,5,+1,CRC-32=x,32,+x,26,+x,23,+x,22,+x,16,+x,11,+x,10,+x,8,+x,7,+x,5,+x,4,+x,2,+x+1,循环冗余校验,CRC,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,64,G(x),Q(x),循环冗余校验,CRC,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,65,（,2,）纠错,通常的方法采用重传。,确认帧,ACK,：收方收到一个正确的数据帧，则立即交 付给主机，同时向发方主机发送,ACK,。,否认帧,NAK,：当发现差错时，收方向发方发送一个,NAK,，要求发方重发出现差错的那个数据。,（,3,）帧丢失,(,超时丢弃机制,),死锁,：如果发方发出的帧在传输中丢失,收方因没有收到帧，不会向发方发任何应答帧，若发方要等收到应答帧后再发送下一帧，出现死锁。同理，若收方发给发方的应答帧丢失，也会产生死锁。解决死锁问题的方法：启动一个,超时定时器,。,3.3,数据链路控制协议,差错控制技术,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,66,3.3,数据链路控制协议,图,3.7,在链路上数据帧的,3,种传输情况,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,67,3.3,数据链路控制协议,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,高级数据链路控制规程,(,或协议,)(high level data link control,，,HDLC),。这是,ISO,根据,IBM,公司的,(synchronous data link control,，,SDLC),协议扩充而成。并作为国际标准,ISO 3309,。,CCITT,则将,HDLC,再修改后称为链路接入规程,LAP(Link Access Procedure),。,HDLC,的新版本又把,LAP,修改为,LAPB,，“,B”,表示平衡型,(Balanced),，所以,LAPB,叫做链路接入规程,(,平衡型,),，是,HDLC,的子集。,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,68,3.3,数据链路控制协议,面向比特的链路控制规程,HDLC,(1)HDLC,的配置与数据传送方式,3,种类型的站,主站,对整个链路功能进行控制，发出的帧是命令。,从站,是受主站控制的站，发出的帧为响应。,复（组）合站,具有主站和从站的双重功能，既可发送命令，也可作出响应。,两种链路配置,非平衡配置：,适用于点到点和多点链路，这种配置由一个主站和一个或多个从站组成，支持半双工或全双工通信。（图,2,16,）,平衡配置：,只适用于点到点链路，由两个复合站组成，支持半双工和全双工通信。,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,69,(1)HDLC,的配置与数据传送方式,三种数据传输方式,非平衡配置的正常响应式,NRM,：,只有主站才能启动数据传输，从站仅当收到主站的询问命令后，才能发送数据。,非平衡配置的异步响应式,ARM,：,从站不必等待主站询问就可以发送信息，启动数据传输。但主站仍负责链路管理，如初始化、链路建立、释放和差错恢复等。,平衡配置的异步平衡式,ABM:,任何一个复合站无需得到另一个复合站的允许便可启动数据传输。,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,70,(2)HDLC,的帧结构,HDLC,采用同步传输方式，其帧结构具有固定的格式,比特,8,8,8,可变,16,8,信息,Info,标志,F,标志,F,地址,A,控制,C,帧检验序列,FCS,透明传输区间,FCS,检验区间,解决同步、透明传输、寻址、流,控制、顺序控制、差错控制、数,据与控制信息的识别和链路管理,等问题。,控制信息,3.3,数据链路控制协议,面向比特的链路控制规程,HDLC,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,71,(2)HDLC,的帧结构,同步问题,物理层,要解决比特同步问题，为此采用,曼彻斯特编码（上跳：,0,）,，从中提取比特同步信息。,数据链路层,则要解决帧的同步问题，在一个帧的开头和结尾各放入一个字节的特殊标记,01111110,作为一个帧的边界，这个标记称为,标志字段,F,(Flag),，共,8,比特。,3.3,数据链路控制协议,面向比特的链路控制规程,HDLC,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,72,透明传输,如果在两个标志字段之间的比特流中出现与标志字段,F,一样的组合，就会误认为是帧边界，破坏帧的同步。,解决方法：采用,0,比特填充技术。,数据中某一段比特组合恰好,出现和,F,字段一样的情况,0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0,会被误认为是,F,字段,发送端在,5,个连,1,之后,填入,0,比特再发送出去,填入,0,比特,0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0,在接收端将,5,个连,1,之后,的,0,比特删除，恢复原样,在此位置删除填入的,0,比特,0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,帧结构,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,73,寻址问题,在帧中设置,8,比特地址字段,A,。,地址字段,A,总是填写,从站,(,对非平衡式,),或,应答站,(,对平衡式,),的地址。全,1,地址是广播方式，全,0,地址是无效地址。,一条链路上最多可以连接,254,个从站，这对一般的多点链路是足够的。地址字段也可以扩展。这时地址字段的第一位为扩展位，其余,7,位为地址位。若扩展位为,1,，则表示是最后的,8,位组；若为,0,，则表示下一个地址字段的后,7,位也是地址。,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,帧结构,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,74,差错控制,检错,设置帧校验序列,(FCS),字段，共,16,比特，采用循环冗余校验，生成多项式,G(x)=x,16,+x,12,+x,5,+1,，校验范围为,A,、,C,、,I,。,纠错,即应付差错,(,包括帧丢失,),的办法，对收到无误的数据帧送回肯定应答信号；若经校验发现有错误，则发否定应答并要求发方重发；对帧丢失则超时重发。,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,帧结构,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,75,数据与控制信息的识别问题,控制字段,C,共,8,比特，根据它最前面两个比特的取值，可将,HDLC,帧划分为,3,大类，即,信息帧,(I,帧,),、,监督帧,(S,帧,),和,无编号帧,(U,帧,),。,信息帧装载着要传送的数据和捎带着流量控制、顺序控制和差错控制的信号。,监督帧用于提供实现,ARQ,的控制信息，当不使用捎带机制时，用监督帧控制传输过程。,无编号帧则提供链路管理功能。,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,帧结构,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,76,信息字段,只有,I,帧和某些无编号帧会有信息字段，这个字段可以表示用户数据的任何序列，其长度没有规定，但具体实现却限制了帧的最大长度。,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,帧结构,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,77,(3),HDLC,帧类型,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,发送序号，与,滑动窗口对应,接收序号，捎带信,息具有确认功能,Poll/final,比特,1,：询问,用于链路管理,00,：,RR,接收准备就绪,10,：,RNR,接收未就绪,01,：,REJ,拒绝,11,：,SREJ,选择拒绝,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,78,信息帧,(I,帧,),控制字段的第,2,4,比特为发送序号,N(S),，第,6,8,比特为接收序号,N(R),，即一个站所期望收到对方发来的帧的发送序号，同时确认序号为,N(R)-1,及其在这以前的各帧都已正确无误地接收到。,N(S),和,N(R),主要用于监视所传送信息帧的丢失和重复。,控制字段的第,5,比特是询问,/,终止,(poll/final),比特。当主站或复合站要询问从站或复合站时，将,P,置,1,，表示询问，并要求对方回答；当从站,/,复合站发送最后一帧信息帧时，将,F,置,1,，以表示终止。,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,帧类型,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,79,监督帧,监督帧共有,4,种，由第,3,、,4,比特的取值决定。,RR(00),：接收准备就绪,RNR(10),：接收未就绪,REJ(01),：拒绝,SREJ(11),：选择拒绝,监督帧没有信息字段，只有,48,比特长，也不需要有发送序号,N(S),，但接收序号,N(R),却非常重要。,监督帧的第,5,比特是,P/F,比特，只有,P/F,比特值为,1,时才有意义。,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,帧类型,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,80,无编号帧,无编号帧,U,的控制字段的第,1,、,2,比特都是,1,。因为它不带编号,N(S),和,N(R),，故称无编号帧。,用标有,M,的第,3,、,4,、,6,、,7,、,8,比特表示不同的无编号帧，共有,32,个不同组合，但目前只定义了,15,种无编号帧，主要用于链路管理,(,包括数据链路的建立、释放、恢复的命令和响应,),。它可以在需要时随时发出，不影响信息帧的交换顺序。,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,帧类型,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,81,图,2.16,非平衡配置的多点线路的链路建立与释放,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,正常响应式命令,UA,：无编号确认帧,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,82,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,图,2.17,多点链路的建立和释放,DISC,：断连命令,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,83,图,2.18,复合站的链路建立与释放,7.,面向比特的链路控制规程,HDLC,SABM,：异步平衡式命令,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,84,图,2.19 HDLC,操作的例子,DM,：非连接方式帧,地址、帧名、,N,（,S,）、,N,（,R,），,P/F,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,85,3.3,数据链路控制协议,8.,因特网的点对点协议,PPP,点对点协议用于高层协议在用户之间建立简单的广域,网连接。用户用拨号电话线接入因特网，使用的数据,链路层协议是非常简单的点对点协议。,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,86,3.3,数据链路控制协议,因特网的点对点协议,PPP,PPP,协议的组成,PPP,的帧格式,PPP,协议的操作过程,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,87,PPP,协议的组成,PPP,协议制定于,1992,年，由,3,部分组成：,(1),将,IP,数据报封装到串行链路的方法,PPP,帧的信息部分是,IP,数据报，其长度受物理网络的最大接收单元,(MRU),限制，默认值为,1500,字节。,(2),链路控制协议,(LCP),用来建立、配置、测试和释放数据链路的连接，有,11,种类型的,LCP,分组，连接建立时双方可协商一些选项。,(3),一套网络控制协议,(NCP),对不同网络层协议（如,IP,）由相应的,NCP,支持。,3.3,数据链路控制协议,因特网的点对点协议,PPP,2025/8/27 周三 9:15,计算机网络,88,IP,数据报,1,2,1,1,字节,1,2,不超过,1500,字节,PPP,帧,先发送,7E,FF,03,F,A,C,FCS,F,7E,协议,信 息 部 分,首部,尾部,PPP,的帧格式,标志字段,F,仍为,01111110,，即,7E,，常写成,Ox7E,。,地址字段,A,通常,置为,11111111,（即,OxFF),。,控制字段,C,通常,置为,00000011,（即,Ox03),。,帧检验字段