《计算机通信技术》课件 第6章 通信控制规程.ppt

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Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 《计算机通信技术》 第6章 通信控制规程 Data Communication Control Procedure 1 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 本章内容 通信系统结构 数据链路 流量控制 数据链路控制规程 2 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 通信系统结构 DTE和DCE 电路和链路 3 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 通信系统结构 DTE 数据终端设备（Data Terminal Equipment） 如终端、计算机、打印机、前端处理机 DCE Data Circuit-Terminal Equipment 在DTE与通信线路之间提供建立、维持和结束连 接所需之功能，并执行信号变换和编码的设备 如MODEM、多路复用器、DSU等 4 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据电路和数据链路 数据电路：通道和信号变换装置 数据链路：加上传输控制功能以后的数据电 路 5 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 通信系统术语 节点（node）：网络中通信线路连接的计 算机和交换机 线路（line）：节点间通信的物理连接 链路（link）：建立在相邻节点物理连接上 的逻辑信道 电路（circuit）：源站点与目的站点之间 建立的传输通路 信道（channel）：单向传输的通路 6 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 电路 电路是通过已有媒介建立的发送端与接收端 之间、或者网络中任两点或多点之间的端到 端的信息传输通路。 电路一般指一条物理线路上的一个逻辑连接。 电路这一术语在不同的特定场合，可以与通 路、链路、线路和信道等术语互换使用。 7 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 电路的类型 接入电路：是从用户到电信公司网络的电路。 传输电路: 用于网络中或网络之间的长途传 输。 单工电路: 单向传输 双工电路: 双向传输。 双向不能同时传输——半双工 双向可以同时传输——全双工 二线电路: 通过相同物理线路双向传输 四线电路: 通过独立的物理线路双向传输 8 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 交换电路 交换电路: 在电路交换网络中灵活地通过一 台或多台中间交换设备临时建立的电路连接 虚电路: 在分组交换网络中由软件路由表定 义的端到端的数据分组传输通路，它是逻辑 上而非物理上的电路 永久虚电路:（PVC）长期定义在路由表中的逻辑 电路 交换虚电路:（SVC）在要求通信时据网络状况选 择最佳路径而临时建立在路由表中的逻辑电路 9 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 链路 链路是通过已有的媒介建立的直接相连的两点间 的点到点信息传输通路，是端到端电路的组成部 分。 一条电路既可能包含着多段链路，也可能只包含 单段链路。 • 如计算机与打印机之间的电路就只含有一段链路，图中数 据终端到主计算机之间的这条电路就包含着多条链路。 链路这一术语有时也可和线路或电路互换使用 • 如计算机与打印机之间的点到点连接就可互换这些术语。 10 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 线路 线路是通过已有媒介建立的网络中任意两点 或多点间的物理连接，包括传输媒介及通信 装置与接口。 • 这种物理连接可以是端到端或点到点的连接。 接入线: 连接用户设备到网络的这段线路 中继线: 是指能提供汇接和多路复接能力、 实现多个用户共享的一段线路 接入中继: 终端到交换点的中继线 传输中继: 交换点到交换点之间的中继线 • 中继线是有方向的，可以是单向出中继、单向入中继 或双向中继。 11 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 信道 在正式标准术语中，信道是指发送器与接收 器之间的单向连接，即单向电路或信息传输 通路。 在一般用法中，信道是在物理电路上用于支 持单一会话的逻辑连接。 • 可以用某种方式构成物理电路，以支持一个或多个逻 辑对话。 12 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 交换线路 交换线路是通过交换网来连接的 一般为点对点连接 交换 交换设备建立、保持和改变物理电路上的逻辑连接。 • 用户小交换机（PBX）和中心交换机（CO或COE）提供电 路交换功能，电路交换按要求在可用状态下建立电路之间 或链路之间的连接。 端局交换机位于网络边缘，用户通过接入链路接 入到端局交换机 中心交换机也称汇接交换机，是一种高容量的交 换机，位于网络中心，用于互联端局交换机。 13 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据链路 数据链路的拓扑结构和双重性 数据链路控制规程的功能 数据链路的控制过程 14 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据链路的定义 按照信息的特定方式进行操作的两个或两个 以上的终端装置与互连线路的一种组合体 15 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据链路的拓扑结构 点对点的结构 一点对多点的结构 环形链路 属于一点对多点的派生结构 16 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据链路的双重性 单向型 双向交替型 双向同时型 17 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据站的类型 DTE和DCE合在一起构成一个数据站（用户） 主站 对链路负有全面管理职责的站 次站 受主站控制的站 组合站 两站地位平等，都能负责整个链路的控制 18 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据站的工作状态 控制站 辅助站 中性站 19 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据链路控制规程的功能 帧同步：将比特封装成帧并实现帧同步； 寻址：在多点连接设备中识别和查找源与目标； 差错控制：采用校验技术，识别帧的正确与否； 流量控制：能对链路上的信息流量进行调节； 透明传输：把任何比特组合在不被错认是控制字 符的前提下当作数据传送； 链路管理：控制传送的方向，建立和结束链路链 接等； 异常状态恢复：当链路发生异常时，能够自动重 新启动恢复到正常工作状态； 20 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 链路控制的过程 在一个数据链路上进行通信过程通常分为五个阶 段： 1 在公用交换网络上建立连接 2 建立数据链路，包括交换、探询和选择三个阶段 3 传送数据信息 4 结束，包括返回中性状态、返回控制状态和断开三 个子阶段 5 公用交换网络拆线； 其中阶段（1）和（5）是公用交换网络上完成 的操作，故数据链路控制规程通常包括对中间三 个阶段的控制与管理。 21 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 链路控制的过程 阶段1：建立物理连接（由公用交换网络完成） 所谓物理连接就是物理层的若干数据电路的互连； 数据电路可以是交换型的，也可以是专用线路； 对于专用线路，一般称为租用线路，在通信双方 之间提供永久性的固定连接，本阶段没有操作； 对交互型数据电路，必须按照交互网络的要求进 行呼叫连接。 22 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 链路控制的过程 阶段2：建立数据链路 在这个阶段为了能可靠而有效地传输数据信息，收 发双方也要交换一些特别信息，包括呼叫对方是否 是所要通信的对象；确定接收和发送状态；指定双 方的I/O设备等。 阶段3：数据传输 在这个阶段按照规定的格式组织数据信息，并按规 定的顺序向新建立的数据链路的对方发送，同时进 行差错控制、流量控制等，以保证透明和无差错地 传送数据信息。 23 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 链路控制的过程 阶段4：链路结束（拆除数据链路） 通过规定的结束字符来拆除数据链路。需要注意的 是拆除数据链路并不是拆除物理连接，该阶段结束 后可以再次建立新的数据链路（一个数据通信可以 建立一个/多个数据链路） 阶段5：拆除物理链接（由公用交换网络完成） 在数据通信中，当数据链路的物理连接是交换型电 路时，数据传送结束后，只要任何一方发出拆除信 号便可拆除通信线路，双方数据端恢复到初始状态。 24 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据链路的控制过程 数据链路建立阶段 轮询：依次查询次站是否有数据要发送； 选择：依次查询次站能否接收主站发来的数据； 数据传输阶段 数据链路结束阶段 25 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据链路控制规程的类型 面向字符的链路控制规程 国际标准组织的ISO 1745 美国国家标准局的ANSI IBM公司的BSC 中国国家标准GB3543-82 面向比特的数据链路控制规程 ISO的HDLC ITU-T的建议中的LAPB（平衡链路存取协议） 美国国家标准局的ADCCP（高级数据通信控制规程） 26 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 流量控制 流量控制和拥塞控制 流量控制方法 27 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 流量控制和拥塞控制 拥塞控制 从整个网络的角度出发对数据流量加以控制 流量控制 只考虑点到点或端到端的数据流量 28 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 流量控制的层次 通信子网内相邻节点之间的点到点流量控制； 源通信处理机与目的通信处理机之间的端到 端流量控制； 计算机与通信处理机的点到点流量控制； 源计算机与目的计算机之间的端到端流量控 制； 源计算机中的进程与目的计算机中的进程之 间的端到端流量控制 29 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 流量控制方法 许可证法 发送等待法 滑动窗口法 预约缓冲区法 限制管道容量法 其它流量控制方法 30 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 许可证法 在网络中设置一定数量的许可证，每个许可 证可以携带一个分组。目的是限制网络内流 动的分组数量； 31 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 发送等待法 发送方在发送完一个数据帧后，就处于等待 接收方应答状态 收到确认后，发送方才能发送下一个数据帧。 传输效率比较低下 32 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 滑动窗口法 在等待确认之前，可以连续发送多个数据帧。 发送端和接收端分别设定发送窗口和接收窗口 ，用来控制发送和接收的流量。 发送窗口的大小代表在还没有收到对方确认信 息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。 在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入 接收窗口内才允许将该数据帧收下。 若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律 将其丢弃。 33 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 34 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 发送窗口 WT 不允许发送这些帧允许发送 5 个帧 (a) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 不允许发送这些帧还允许发送 4 个帧 WT 已发送 (b) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 不允许发送这些帧 WT 已发送 (c) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 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) Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 35 不允许接收这些帧 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 WR 准备接收 0 号帧 (a) 不允许接收这些帧 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 WR 准备接收 1 号帧 已收到 (b) 不允许接收这些帧 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 WR 准备接收 4 号帧 已收到 (c) Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 预约缓冲区法 预先约定存储器 防止死锁 36 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 限制管道容量法 事先规定每条逻辑管道可容纳的信息量 缺乏灵活性 可有效地避免阻塞和死锁现象 37 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 其它流量控制方法 RTS/CTS硬件流量控制 采用RS-232-C的RTS（请求发送）线和CTS （允许发送）线 XON/XOFF流量控制协议 ASCII码的DC3为XOFF DC1分配给XON 字符间延迟 行间延迟 38 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 面向字符链路控制规程 控制字符和帧格式 基本型控制规程的通信过程 系统的恢复规程 39 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 控制字符 10个控制字符 4个作为帧格式字符，有6个用作操作控制字符 双字符序列 由DLE字符开始 40 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 10个控制字符 （1）SOH：标题开始 （2）STX：正文开始 （3）ETB：码组传输结束 （4）ETX：正文结束 （5） SYN：同步 （6） ENQ：询问 （7） ACK：确认 （8） NAK：否认 （9） EOT：传输结束 （10）DLE：数据链路转义 41 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 帧格式 由标题和正文组成 透明传输时的帧格式 42 SOH 标题 STX 正文 ETB或ETX BCS DLE SOH 标题 DLE STX 正文 DLE ETB/ETX BCS Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 基本型控制规程的通信过程 数据链路建立 信息传送 链路结束 43 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 系统的恢复规程 计时器 时间由最大帧长度、传输速率、数据源/宿的类 型等因素决定 计数器 用来决定何时换用别的恢复方法 44 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 ISO 1747-75的计时器 无应答计时器 接收计时器 交换线路不工作计时器 非交换线路不工作计时器 45 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 面向比特链路控制规程 HDLC 的基本特征 HDLC帧结构 HDLC帧类型 HDLC的操作过程 46 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC 高级数据链路控制 High Level Data Link Control ISO 33009, ISO 4335 HDLC家族 分组交换网中的链路接入协议LAPB 帧中继网络中的数据链路层帧方式接入协议LAPF 调制解调器中的差错控制协议LAPM 在SDH传输网中支持因特网IP协议的LAPS等 47 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC 的基本特征 三种类型的站 主站、次站、混合站 两种链路结构 非平衡型、平衡型 三种操作模式 正常响应方式、异步响应方式、异步平衡方式 48 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC 站点类型 主站 控制链路操作 主站发出的帧称为命令 维持通往每个次站的单独的逻辑链路 次站 在主站的控制下操作 次站发出的帧称为响应 混合站 发出的帧可能是命令，也可能是响应 49 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC 链路设置 不平衡设置 一个主站及一个或多个从站 支持全双工或半双工 平衡设置 两个混合站组成 支持全双工或半双工传输 只能工作在点对点方式 50 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC正常响应方式(NRM) Normal Response Mode (NRM) 非平衡设置 主站能够初始化到从站的数据传送 从站只通过传输数据来响应主站的命令 在多点线路上使用 主机做主站 终端做从站 51 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC异步响应模式(ARM) 非平衡设置 从站可以初始化数据传输，不需要得到主站 的许可 主站对线路全权负责 很少使用 52 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC异步平衡模式(ABM) 平衡设置 两个混合站都能够初始化数据传输，不需要 得到对方的许可 使用最广泛 没有用于轮询的额外开销 探询：主站轮询从站有无数据发送 选择：主站向从站发送数据 53 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC的数据传输操作方式 正常响应方式 (NRM) 非平衡结构中采用 主站优先发起数据传送，次站在主站向其探寻时， 传输响应帧 异步响应模式 (ARM) 非平衡结构中采用 允许次站不经探寻而发送响应帧 异步平衡模式 (ABM) 平衡结构中采用 每个混合站都可以发起数据传输 54 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC的数据传输操作方式 55 NRM ARM ABM 站点类型 主站点和从 站点 主站点和从 站点 复合站点 发起者 主站点 两者之一 任何一个 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 帧结构 同步传输 所有传输均为帧的格式 一个独立的帧的格式就能够完全满足各种类 型的数据和控制交换 56 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 帧结构的字段 标志字段（F） 地址字段（A） 控制字段（C） 信息字段（I） 帧校验字段（FCS） 57 标志F 地址A 控制C 信息I 帧校验 FCS 标志F Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 标志字段F 标志字段在帧的两端起定界作用 01111110 F可以是一个帧的结束，同时也可能是下一个帧的开始 接收方搜索标志字段用于一个帧起始时的同步 数据透明传输采用“0”插入删除技术，即用比特填充来避 免01111110出现在帧中间某个地方引起的冲突 每当出现5个1后，插入1个附加的0 一旦接收器检测到5个1，则它检测下一个比特 如果是0，则删除 如果是1，并且第7个比特是0，被认为是标志字段 如果第6个和第7个都是1， 发送方指明为丢弃状态 58 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 “0”插入删除技术 比特填充 59 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 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 地址字段A 通常为8位 可以使用扩展格式，地址的实际长度是7 bits的倍数 每个字节中的最低位是0表示下一个字节仍然是 地址字段，最后一个字节的最低位是1 全1地址 (11111111) 是广播格式 60 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 地址字段A 非平衡模式 次站地址 平衡模式 应答站地址 61 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 控制字段C 定义了三种类型的帧 信息帧（I帧） • 传输用户数据 – (上面的逻辑层) • 捎带技术：包含流量和差错控制数据 监控帧（S帧） • 流量控制和差错控制 无编号帧（U帧） • 链路控制和链路管理 控制字段的前一位或两位用于帧类型的标志 62 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 控制字段图 通常为8位，可扩展至16位 U帧控制字段永远是8位 63 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 N(S)/N(R) N(S)：发送序号 N(R)：接收序号 带有确认的意思，它表示序号为N(R)-1以及在这 以前的各帧都已经正确无误地收妥了 可以满足全双工通信 称为“捎带”技术 64 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 轮询/结束比特P/F Poll/Final，与命令或响应有关 命令帧 P 位 置1表明希望从对方得到响应 信息帧/响应帧 F 位 • 置1,表示该帧是最后一个信息帧 • 置1,对命令帧请求的响应 65 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 监控帧（S帧） 符号 名称 比特位 功能 RR 接收就绪 00 确认，准备接受下一帧，已收妥N(R) 前的帧 RNR 接收未就绪 10 确认，暂停接收下一帧，N(R)含义同上 REJ 拒绝接收 01 否认，否认N(R)起的帧，N(R)以前的帧已收妥 SREJ 选择拒绝接收 11 否认，只否认序号为N(R)的帧 66 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 无编号帧（U帧） 用于数据链路的控制，本身不带编号，可以 在任何需要的时刻发出，而不影响带编号的 信息帧的交换顺序。 分为命令帧和响应帧 13种命令帧 8种响应帧 用5个比特位来表示不同功能 67 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 U帧分类 初始化 SIM、RIM 设置操作方式 SNRM、SARM、SABM等 控制信息交换 UP、UI、XID 恢复命令和响应 REST、FRMR 其他命令和响应 UA、DISC、DM、RD、TEST 68 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 信息字段I 只在信息帧和一些无编号帧中存在 S帧中不存在 必须是字节的整数倍 长度可变，它不受格式和内容的限制。 但实际的信息长度受到相关站点缓冲区容量 和链路差错特性的限制，一般不超过256个 字节。 69 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 帧检验序列字段FCS Frame Check Sequence （FCS） 差错检测 16位 CRC-CCITT 可选32位的CRC-32 范围：A、C、I字段 70 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 例题 主站点向从站点发送如下图所示的帧，试回 答下列问题 从站的地址是什么？ 帧的类型是什么？ 发送方的序列号（如果存在）是什么？ 确认序列号（如果存在）是什么？ 帧是否携带数据？如果是，则写出该数据 71 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC 操作 在两个站点之间交换信息帧、监控帧和无编 号帧 三个阶段 建立链路 传送数据 断开链路 72 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 建立链路 使用U帧 U帧分类： 初始化设置工作方式 控制信息传送 恢复 其它命令和响应。 初始化工作 通知对方请求初始化，复位序号 选择链路操作方式 指明是否使用扩展模式 73 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 链路的建立和断开 HDLC通过初始化和设置操作方式来建立链路 74 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据传送阶段 使用I帧、S帧，异常时使用U帧 I帧采用捎带技术：N(S)，N(R) S帧分类： RR帧，无反向数据时作确认。 RNR帧，忙时确认。 REJ帧，否认，返回N。 SREJ帧，否认，选择拒绝。 75 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 数据传输的过程 ABM操作方式下 76 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 断开链路 使用U帧 发DISC命令 用UA确认 拆链原因：用户请求或故障 77 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 HDLC总结 透明传输 唯一的标识符：F（01111110）（帧定界符） 可靠性高 采用CRC校验、在数据帧中添加序号字段，来避 免帧的丢失和重收 传输效率高 连续ARQ技术 可以实现全双工通信 适应性强、结构灵活 78 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 复习题 HDLC的数据传输方式有哪些? HDLC的作用是什么？ 79 Copyright Copyright 卓然卓然 zhuoran@ zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室南京航空航天大学计算机系统实验室 本章总结 DTE和DCE 数据链路 流量控制 HDLC 80