計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)_CH03_數(shù)據(jù)鏈路層

1、 數(shù)據(jù)電路數(shù)據(jù)電路數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)電路數(shù)據(jù)電路：在傳輸信道兩端加上信號(hào)變換設(shè)備（如：在傳輸信道兩端加上信號(hào)變換設(shè)備（如ModemModem）之后所形成的二進(jìn)制比特流通路。即數(shù)據(jù)電路由傳輸信道加之后所形成的二進(jìn)制比特流通路。即數(shù)據(jù)電路由傳輸信道加DCEDCE組成。組成。數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路：在數(shù)據(jù)電路建立的基礎(chǔ)上，在鏈路協(xié)議控制下，：在數(shù)據(jù)電路建立的基礎(chǔ)上，在鏈路協(xié)議控制下，使通信雙方正確傳輸數(shù)據(jù)的終端設(shè)備與傳輸線路的組合體。使通信雙方正確傳輸數(shù)據(jù)的終端設(shè)備與傳輸線路的組合體。 電話網(wǎng)ModemModem點(diǎn)到點(diǎn)鏈路點(diǎn)到點(diǎn)鏈路星型點(diǎn)到點(diǎn)鏈路星型點(diǎn)到點(diǎn)鏈路在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路中，兩端的站可能是主站、從站或在

2、點(diǎn)到點(diǎn)鏈路中，兩端的站可能是主站、從站或復(fù)合站。鏈路可以是不平衡的，或平衡結(jié)構(gòu)。復(fù)合站。鏈路可以是不平衡的，或平衡結(jié)構(gòu)。主從式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路主從式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路對(duì)等式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路對(duì)等式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路在主從式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路中，常常是不平衡的；在在主從式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路中，常常是不平衡的；在對(duì)等式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路中，常使用平衡型鏈路。對(duì)等式點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路中，常使用平衡型鏈路。 鏈路管理鏈路管理 幀同步（幀定界）幀同步（幀定界） 流量控制流量控制 數(shù)據(jù)和控制信息的識(shí)別數(shù)據(jù)和控制信息的識(shí)別 差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制 透明傳輸透明傳輸 尋址尋址數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層主主機(jī)機(jī) A緩存緩存主主機(jī)機(jī) B數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路AP2AP1緩存緩

3、存發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方幀幀高層高層幀幀處理單元處理單元沒有緩沖空間了！沒有緩沖空間了！后面分組丟棄后面分組丟棄ABDATADATADATADATA送主機(jī)送主機(jī) B送主機(jī)送主機(jī) B送主機(jī)送主機(jī) B送主機(jī)送主機(jī) BABDATA送主機(jī)送主機(jī) BDATA送主機(jī)送主機(jī) B時(shí)時(shí)間間不需要流量控制不需要流量控制需要流量控制需要流量控制時(shí)時(shí)間間ABDATA0送送主主機(jī)機(jī)ACKDATA1送送主主機(jī)機(jī)ACK(a) 正常情況正常情況ABDATA0DATA0送送主主機(jī)機(jī)ACK(c) 數(shù)據(jù)幀丟失數(shù)據(jù)幀丟失重重傳傳tout丟丟失失 ！ABDATA0送送主主機(jī)機(jī)ACKDATA0丟丟棄棄ACK(d) 確認(rèn)幀丟失確認(rèn)幀丟失

4、重重傳傳tout丟丟失失 ！ABDATA0NAKDATA0送送主主機(jī)機(jī)ACK(b) 數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)重重傳傳出錯(cuò)出錯(cuò)ABt0t1t6t7t2t3t4t5Data frameACK frametLt P = t2 t0 = t3 t1 = L / v 傳播時(shí)延傳播時(shí)延t F = t1 t0 = t3 - t2 = F / C 發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延t A = t5 t4 = A / C 應(yīng)答幀發(fā)送時(shí)延應(yīng)答幀發(fā)送時(shí)延t proc= t4 - t3 處理時(shí)延處理時(shí)延 L 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)A 與與 B 之間的距離之間的距離 v 信號(hào)傳播速率信號(hào)傳播速率 （3 108 m / s） F 數(shù)據(jù)幀長度數(shù)據(jù)幀長度 =

5、H + D （幀頭數(shù)據(jù)）幀頭數(shù)據(jù)） A 應(yīng)答幀長度應(yīng)答幀長度 C 數(shù)據(jù)發(fā)送速率數(shù)據(jù)發(fā)送速率 bits/s1 12 23 34 45 56 67 70 0 后沿后沿 L（W） 前沿前沿H（W）窗口尺寸窗口尺寸 W6 H(W) = L(W) + W1 mod 2n發(fā)送窗口發(fā)送窗口：01234567012發(fā)送窗口發(fā)送窗口WT不允許發(fā)送這些幀不允許發(fā)送這些幀允許發(fā)送允許發(fā)送 5 個(gè)幀個(gè)幀(a)01234567012不允許發(fā)送這些幀不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送還允許發(fā)送 4 個(gè)幀個(gè)幀WT已發(fā)送已發(fā)送(b)01234567012不允許發(fā)送這些幀不允許發(fā)送這些幀WT已發(fā)送已發(fā)送(c)01234567012不允

6、許發(fā)送這些幀不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送還允許發(fā)送 3 個(gè)幀個(gè)幀WT已發(fā)送已發(fā)送 已發(fā)送已發(fā)送并已收到確認(rèn)并已收到確認(rèn)(d)不允許接收這些幀不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收準(zhǔn)備接收 0 號(hào)幀號(hào)幀(a)不允許接收這些幀不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收準(zhǔn)備接收 1 號(hào)幀號(hào)幀已收到已收到(b)不允許接收這些幀不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收準(zhǔn)備接收 4 號(hào)幀號(hào)幀已收到已收到(c)接收窗口控制接收窗口控制接收窗口接收窗口FFA CIFCSF 幀標(biāo)志幀標(biāo)志 01111110A 地址字段地址字段C 控制字段控制字段I 信息字段信息字段FCS 幀校驗(yàn)序列幀

7、校驗(yàn)序列N(S)0N(R)N(R)0 1TYPETYPETYPE11ISUP/FP/FP/FFFA C FCS短幀短幀長幀長幀信息信息 Info標(biāo)志標(biāo)志 F標(biāo)志標(biāo)志 F地址地址 A控制控制 C幀檢驗(yàn)序列幀檢驗(yàn)序列 FCS幀幀 Frame比特比特888可變可變168信息信息 Info標(biāo)志標(biāo)志 F標(biāo)志標(biāo)志 F地址地址 A控制控制 C幀檢驗(yàn)序列幀檢驗(yàn)序列 FCS透明傳輸區(qū)間透明傳輸區(qū)間FCS 檢驗(yàn)區(qū)間檢驗(yàn)區(qū)間數(shù)據(jù)中某一段比特組合恰好數(shù)據(jù)中某一段比特組合恰好出現(xiàn)和出現(xiàn)和 F 字段一樣的情況字段一樣的情況0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0會(huì)被誤認(rèn)為是會(huì)被誤認(rèn)為是 F 字段

8、字段發(fā)送端在發(fā)送端在 5 個(gè)連個(gè)連 1 之后之后插入插入 0 比特再發(fā)送出去比特再發(fā)送出去填入填入 0 比特比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0在接收端將在接收端將 5 個(gè)連個(gè)連 1 之后之后的的 0 比特刪除，恢復(fù)原樣比特刪除，恢復(fù)原樣在此位置刪除填入的在此位置刪除填入的 0 比特比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0P/F0N(R)N(S)N(R)N(R)N(R)P/FP/FP/FRR0 0RNR0 1REJ1 00 10 10 1N(R) P/F1 10 1SREJN(R) 用于向發(fā)送方確認(rèn)接收端所收到幀的序號(hào)用于

9、向發(fā)送方確認(rèn)接收端所收到幀的序號(hào)。 N(R)表示該幀的發(fā)送者期望接收的下一個(gè)幀的序表示該幀的發(fā)送者期望接收的下一個(gè)幀的序號(hào)，同時(shí)對(duì)號(hào)，同時(shí)對(duì)N(R) 1及以前各幀確認(rèn)。及以前各幀確認(rèn)。監(jiān)視幀用于數(shù)據(jù)傳送階段，實(shí)現(xiàn)流量控制和監(jiān)視幀用于數(shù)據(jù)傳送階段，實(shí)現(xiàn)流量控制和差錯(cuò)控制，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼＿M(jìn)行。差錯(cuò)控制，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼＿M(jìn)行。 RR Receiver Ready 接收端準(zhǔn)備好接收端準(zhǔn)備好 RNR Receiver Not Ready 接收端未準(zhǔn)備好接收端未準(zhǔn)備好 REJ Reject幀拒絕（連續(xù)幀拒絕（連續(xù)ARQ） SREJ Select Reject選擇拒絕（選擇選擇拒絕（選擇ARQ） P0

10、011111F0001111F1000111F0110011P0100011SABMDMFRMRUADISCIP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)字節(jié)12不超過不超過 1500 字節(jié)字節(jié)PPP 幀幀先發(fā)送先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議協(xié)議信信 息息 部部 分分首部首部尾部尾部建立失敗失敗NCP 配置鑒別成功通信結(jié)束載波停止檢測到 載波雙方協(xié)商一些選項(xiàng)鑒別網(wǎng)絡(luò)打開終止靜止B向 D發(fā)送數(shù)據(jù) C D A E匹配電阻（用來吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有 D 接受B 發(fā)送的數(shù)據(jù)ABCDABCD A在在t=0時(shí)刻向時(shí)刻向F發(fā)送幀。發(fā)送幀。F在在t= - 時(shí)刻向時(shí)刻向A發(fā)送幀，

11、在發(fā)送幀，在t=時(shí)時(shí)檢測到?jīng)_突，立即發(fā)送噪聲幀。檢測到?jīng)_突，立即發(fā)送噪聲幀。A在在t= 2時(shí)刻收到時(shí)刻收到F向向全網(wǎng)發(fā)送的噪聲幀。全網(wǎng)發(fā)送的噪聲幀。Token令牌令牌ABCDTokenA站收到站收到Token空閑空閑?YA CWAITINGDA=C?傳播延遲傳播延遲( ( s s /km) /km) 介質(zhì)長度介質(zhì)長度 數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率+ + 中繼器延遲中繼器延遲解：解： 傳播延遲傳播延遲 tp = L / v 傳播傳播速率速率 v = 2 10 5 km / s tp = 5 s環(huán)上保留的位數(shù)環(huán)上保留的位數(shù) = 5 1 4 + 50 = 70 bit SDSDEDEDACACSDSDFCFCA

12、CACDADAINFOINFOSASAFCSFCSFSFSEDED令牌格式令牌格式幀格式幀格式幀序列始幀序列始幀序列尾幀序列尾FCSFCS校驗(yàn)對(duì)象校驗(yàn)對(duì)象 1 1 11 1 1Token令牌令牌ABCDEA 的作用范圍C 的作用范圍ABCD當(dāng) A 和 C 檢測不到彼此無線信號(hào)時(shí)，都以為 B 是空閑的，因而都向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生碰撞。這種未能檢測出媒體上已存在的信號(hào)的問題叫做隱蔽站問題(hidden station problem) B 的作用范圍C 的作用范圍ADCB？B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)，而 C 又想和 D 通信。C 檢測到媒體上有信號(hào)，于是就不敢向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)。 其實(shí) B 向 A

13、發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響 C 向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)這就是暴露站問題(exposed station problem) MAC 層無爭用服務(wù)爭用服務(wù)分布協(xié)調(diào)功能 DCF(Distributed Coordination Function)(CSMA/CA)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF(Point Coordination Function)物理層2.4 GHzFHSS1 Mb/s2 Mb/s2.4 GHzDSSS1 Mb/s2 Mb/sIR1 Mb/s2 Mb/s5 GHzOFDM6, 9, 12,18, 24, 36,48, 54 Mb/s2.4 GHzDSSS5.5 Mb/s11 Mb/s802.11b802.11aIEEE 802.11MAC 層通過協(xié)調(diào)功能來確定移動(dòng)站在什么時(shí)間能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。 A 的作用范圍B 的作用范圍ACBDERTSRTS源站 A 在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先發(fā)送一