第5章 數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)

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1、第5章數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)5．1OSIfRM中的數(shù)據(jù)鏈路層5．1．1數(shù)據(jù)鏈路層功能5．1．2數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)5．2數(shù)據(jù)鏈路控制原理與技術(shù)5．2．1基本的傳輸控制過程5．2．2鏈路級流量控制5．2．3鏈路級差錯控制5．3數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議實(shí)例5．3．1高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC5．3．2因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路是構(gòu)成端—端邏輯信道的一段節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)通路，是在一條數(shù)據(jù)線路基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議建立起來的、具有它自己的數(shù)據(jù)傳輸格式(幀)和傳輸控制功能的節(jié)點(diǎn)—節(jié)點(diǎn)間“邏輯聯(lián)結(jié)”。數(shù)據(jù)鏈路層為該層的對等通信實(shí)體間提供建立、維持和拆除一條或多條數(shù)據(jù)鏈路所必需的功能、過程，向網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體提供透明的、可靠的

2、鏈路級數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。在本章中，“鏈路”(1ink)是指實(shí)際存在的物理鏈路，與前面章節(jié)中所述的傳輸線路等同；“數(shù)據(jù)鏈路”(datalink)是指通過協(xié)議控制建立起來的邏輯鏈路，反映出兩點(diǎn)之間的傳輸聯(lián)結(jié)關(guān)系。本章首先綜述OSI／RM中定義的數(shù)據(jù)鏈路層功能和服務(wù)，然后主要講述救據(jù)鏈路控制的原理與技術(shù)。最后，介紹兩個最重要的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議實(shí)例。5.1OSI／RM中的數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層(DL)是OS!參考模型中的第2層，介于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間。數(shù)據(jù)鏈路層的目的是在物理層提供的數(shù)據(jù)線路連接和比特流傳輸功能的基礎(chǔ)上，為它的上層對等實(shí)體(網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體)之間建立、維持和釋放“節(jié)點(diǎn)-節(jié)點(diǎn)”間的數(shù)據(jù)鏈路聯(lián)結(jié)，

3、并在這個聯(lián)結(jié)上為傳送數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)單元(幀)提供功能性和過程性的方法。5.1．1數(shù)據(jù)鏈路層功能數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)層遞交來的數(shù)據(jù)單元在鄰接的兩節(jié)點(diǎn)之間，實(shí)現(xiàn)透明的、高可靠的傳輸。這里所謂的“透明的”傳輸，是指無論什么類型(或結(jié)構(gòu))的數(shù)據(jù)，都按其原來的形式傳輸。為達(dá)到這一目的，數(shù)據(jù)鏈路層必須具備一系列相應(yīng)的功能，歸納如下。1．?dāng)?shù)據(jù)鏈路管理當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的兩個節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信時，發(fā)送方必須確知接收方是否已經(jīng)處在準(zhǔn)備接收的狀態(tài)。為此，通信的雙方必須先要交換一些必要的信息，以便建立起一種相互關(guān)系(邏輯聯(lián)結(jié)關(guān)系)。在數(shù)據(jù)鏈路層，這種關(guān)系稱為數(shù)據(jù)鏈路(DataLink)。同樣地，在傳輸數(shù)

4、據(jù)過程中還要維持這個數(shù)據(jù)鏈路，而在通信完畢時要釋放這個數(shù)據(jù)鏈路。涉及數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放等方面的功能就叫做數(shù)據(jù)鏈路管理。2．裝幀與幀同步在數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)的傳送單位是幀(Frame)。所以，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體遞交并請求發(fā)送它的數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體首先必須將該數(shù)據(jù)按照協(xié)議的要求，裝配成數(shù)據(jù)幀，然后在數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議的控制下發(fā)送到數(shù)據(jù)鏈路上去。在該鏈路的另一端則是相反的過程。另一方面，成批的數(shù)據(jù)如此被裝配成數(shù)據(jù)幀，一幀一幀地在數(shù)據(jù)鏈路上傳輸，還必須保持它們的順序性，以免在接收卸幀以后發(fā)生亂序。有關(guān)幀傳輸順序性方面的功能就叫做幀同步。3．流量控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須使接收方來得及接收，以免造

5、成幀丟失。當(dāng)接收方來不及接收時，就必須及時控制發(fā)送方的發(fā)送速率，以使收發(fā)雙方的速率達(dá)到匹配。4．差錯控制任何實(shí)用的通信系統(tǒng)都必須具有檢測和糾正差錯的能力，尤其是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，要求最終的數(shù)據(jù)差錯率達(dá)到極低的程度。因此，差錯控制過程也是數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能之一。5．透明傳輸如前所述，所謂透明傳輸就是不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合(例如，文本型數(shù)據(jù)、圖像型數(shù)據(jù)、機(jī)器代碼型數(shù)據(jù)等)，都應(yīng)當(dāng)能夠在鏈路上安全可靠地傳輸。當(dāng)所傳數(shù)據(jù)中的比特組合恰巧與協(xié)議的某個控制信息的結(jié)構(gòu)完全一樣時，就必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?，使接收方不會將這樣的數(shù)據(jù)錯誤地認(rèn)為是某個控制信息，這樣才能保證數(shù)據(jù)鏈路上的傳輸是安全可靠的。6．尋

6、址在一條簡單的點(diǎn)—點(diǎn)式鏈路上傳輸數(shù)據(jù)時，無所謂尋址問題。但是，在多點(diǎn)式鏈路上傳輸數(shù)據(jù)時，則必須保證每一幀都能送到正確的接收方，接收方也應(yīng)當(dāng)知道發(fā)送方是哪一個節(jié)點(diǎn)，所以數(shù)據(jù)鏈路層也存在簡單的尋址問題。5.1．2數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)OSI/RM的數(shù)據(jù)鏈路層的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)要素，可以用圖5—1所示的模型表示，它在相鄰節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)透明的、高可靠的數(shù)據(jù)傳輸，并以此功能作為向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)——數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)。那么，如圖5—1所示，數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)體是這種服務(wù)的提供者，而上層的網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體就是它的服務(wù)用戶，兩層之間服務(wù)關(guān)系的接口就是數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)訪問點(diǎn)DL—SAP。數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供的基本服務(wù)，是將鏈路上源結(jié)點(diǎn)的

7、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)在逐條鏈路上傳輸，直到宿結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)層。如圖5—1所示，在源結(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體將數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層利用它的數(shù)據(jù)鏈路聯(lián)結(jié)支持，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿藿Y(jié)點(diǎn)的對等層，然后再遞交給它的服務(wù)用戶——網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體。圖5-1數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)構(gòu)及其服務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層可以提供多種不同類型的服務(wù)，實(shí)際提供的服務(wù)因系統(tǒng)不同而不同，但基本上有3種。1.無確認(rèn)、無聯(lián)結(jié)服務(wù)無確認(rèn)、無聯(lián)結(jié)服務(wù)是指源節(jié)點(diǎn)宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送獨(dú)立的數(shù)據(jù)幀，而且宿結(jié)點(diǎn)對收到的幀不做確