数据透明传输技术.ppt

数据透明传输技术 n 数据透明技术的基本概念 n 转义字符填充法 n 零比特填充法 n 采用特殊的信号与编码法 n 确定数据长度法 5.1 数据透明传输技术的概念 n1 问题的提出 n2. 所谓数据透明传输就是用户不受协议中的任 何限制，可随机地传输任意比特编码的信息。 n用户可以完全不必知道协议中所规定的结束段 的比特编码或者其他的控制字符。 5.2 转义字符填充法 n数据链路控制协议 n数据链路控制协议也称链路通信规程，也就是OSI参考模型中 的数据链路层协议。路控制协议可分为异步协议和同步协议两大 类。 n同步协议是以许多字符或许多比特组织成的数据块一一帧为传 输单位，在帧的起始步，使帧内维持固定的时钟。由于采用帧为 传输单位，所以同步协议能更有效地利用信道，也便于实现差错 控制、流量控制等功能。 同步协议又可分为面向字符的同步协议和面向比特的同步协议及 面向字节计数的同步协议三种类型。 n1. 面向字符的数据链路控制的规程 n 国际标准化组织于1971年发表了ISO1745标准，规定了信息 处理中数据通信系统的基本型控制规程。 nISO 1745: ISO标准。ANSIX3.28 美国国家标准。ECMA-16: 欧洲计算机制造商协会标准。IBM BSC:IBM公司标准 n我们国家于1982年低公布了GB3458-82标准。 n2 传输控制字符 n面向字符的数据传输过程中，规定了10个控制字符作为传输控 制用。传输控制字符的名称及代码如下： nSOH(Start of Head)：开始，用于表示报文的标题信息或报头 的开始。比特编码：0000001 STX(Start d Text)：文始，标志标题信息的结束和报文文本的开 始。0000010 nETX (End of Text)：文终，标志报文文本的结束。 EOT(End d Transmission)：送毕，用以表示一个或多个文本块的 结束，并拆除链路。 nETB (End of Transmission Block)：块终或组终，用以表示当 报文分成多个数据块时？一个数据块的结束。 nENQ(Enquire)：询问，用以请求远程站给出响应，响应可能包 括站的身份或状态。 nACK (Acknowledge)：确认，由接收方发出的作为对正确 接收到报文的响应。 nNAK (Negative Acknowledge)：否认，由接收方发出的 作为对未正确接收的报文的响应.0010101 nSYN(Synchronous)：同步字符，在同步协议中，用以实 现节点之间的字符同步，或用于在无数据传输时保持该同步 。 0010110 nDLE (Data Link Escape)：转义，用以修改紧跟其后的有 限个字符的意义，实现透明方式的数据传输，或者当10个传 输控制字符不够用时提供新的转义传输控制字符。 n3 数据透明传输的实现 n为了使计算机之间能传输任意数据代码，转义字符 DLE用来改变后续字符的意义。如数据字段中出现了 DLE、STX、ETX、 ETB等字段，则在发送时在这些字 符前面加上转义字符，变成了DLEDLE、DLESTX、 DLEETX、 DLEETB发送。在接收端将DLE去掉恢复了 原来数据。 n以上就是代码透明型面向字符的数据规程 n4 转义字符填充法在internet中的应用 n数据链路层使用最为广泛的两个协议SLIP(Serial Line Internet Protocol)和PPP(Point-to-Point Protocol) n在SLIP协议中，网际层的传输单元是IP数据报，在每一个IP 数据报的首部和尾部各加上一个特殊的标识符END，封装成为 SLIP帧，再送给下面物理层发送。END编码为11000000，十 六进制为C0H。若在IP数据报中出现了C0H编码，则将C0H编 码转义为1101101111011100，十六进制为DBDCH。若在IP数 据报中出现了11011011编码，即DBH，则将DBH转义为 DBDDH,如下图 转义字符填充法 nPPP帧 n标志位：01111110，16进制表示为7Eh n信息段中出现7E，则转义为7D5D n信息段中出现7D，则转义为 n信息段中出现ASCII码控制字符的比特编码（即 小于2Oh）则在该字符前面是国一个7D n1974年,IBM公司推出了面向比特的数据链路层协议SDLC，美国标 准改为ADCCP，ISO改为HDLC,作为国际标准。 nHDLC的帧结构 n n（1）F：帧间隔模式：“01111110”同步符号、 帧之间的填充字 符。 n 01111110 10101111110101010011111110101001111110 n（2）A：地址字段：通信对方的地址 n（3）C：控制字段：用于区分帧的类型（数据帧、监控帧、无编号帧 ） n（4）I：信息字段：携带高层用户数据，可以是任意的二进制位串； n（5）FCS：校验码：对A、C、I字段进行循环校验。 5.3 零比特填充法 8bit 888168 标标志F地址A控制C信息I 帧帧校验验 序列FCS 标标志F 校验验区间间 透明传输传输 区 间间 n起始标志 要传输的数据块 结束标志 n 01111110 00110110000101100110111 01111110 n 包括起始和终止标志的信息块称为HDLC的“数据帧”。 n“0”比特插入法 n为了保证帧间隔符“01111110”的唯一性和帧内数据的透明 性，保证A（地址字段）、C（控制字段）、I（信息字段）、 FCS（帧校验序列）中不出现01111110的位模式，HDLC采用 了0位插入法。 n发送端：发送“01111110”后，开始数据发送，并在数据发 送过程中，检查发送的位流，一旦发现连续的5个1，则自动 在其后插(附)上1个0，并继续传输后继的位流；数据发送结 束后，追加帧间隔符“01111110”。 n接收端： 执行相反的动作：若识别出连续5个1和1个0， 则自动丢弃该0，以恢复原来的位流；若识别出连续的6个1 ，表示数据结束，该数据帧接收完成。 n数据中某一段的比特组合 q010111110011111100111111100 n发送端遇到5个1插0后再发送 q010111110001111101001111101100 n接收端将5个1后的0删除，恢复原样 q010111110011111100111111100 5.4 采用特殊的信号与编码法 n IEEE802.3标准：CSMA/CD n不必有结束符字段，也不必有数据长度 5.4 采用特殊的信号与编码法 n在计算机局域网LAN(local area network)中，媒体接 入控制层MAC(Media Access Control)有3个重要的协议, 即IEEE 802.3、IEEE 802.4、IEEE 802.5 ，它们通过采 用特殊的信号，解决了数据透明传输的问题 。 n5.4.1 IEEE 802.3 CSMA/CD n802.3局域网最早源于美国施乐公司(Xerox) 、DEC 与 Intel等三家公司合作研究10Mbps的Ethernet；并于1980 年9月第一次公布了Ethernet的物理层、数据链路层规范 ；1981年11月公布了DIX Ethernet V2.0，随后该标准成 为IEEE802.3的基础。 n曼彻斯特编码编码规则(b)： n位中间电平从高到低跳变表示“1“； n位中间电平从低到高跳变表示“0”。 n差分曼彻斯特编码编码规则(c )： n在信号位开始时不改变信号极性，表示逻辑“1“ n在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑“0 局域网介质访问控制技术 共享介质局域网的工作原理 n 目前应用最广泛的局域网是总线型局域网，即以 太网(Ethernet).IEEE 802.3定义它的协议标准。 n 它的核心技术是随机争用介质访问控制方法，即 带有冲突检测的载波侦听多路访问方法 (CSMA/CD,carrier sense multiple access with collision detection) CSMA/CD的工作原理： 先听后发、边听边发、冲突停止和随机延迟 （1）、载波监听多路访问控制方法（CSMA ） “先听后说”：每个站在发送数据前，先 监听信道上有无其它站正在发送信息。如果 没有（即信道空闲），则发送数据；如果有 其它站正在发送数据（即信道忙），则暂不 发送，退避一段时间后再发送. 侦听忙后的处理 （二进制退避算法来决定避让的时间） n 非坚持： 若总线忙，则不再侦听，隔一定时间再侦听。若 空闲，则立即发送数据。 n P坚持： 若总线忙，继续侦听，一旦发现空闲，以概率P发 送数据 n 1坚持： 若总线忙，一直侦听，直到空闲，立即发送， 若有冲突，重新侦听 （2）、载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD） CSMA/CD的工作原理： “先听后说，边听边说” 采用边 发送边监听的方式，一旦监听到冲 突，冲突双方就立即停止发送，且 强化冲突，以免浪费信道时间，使 信道很快进入空闲期。 （3）载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）的特点 n所有节点都不断的对信道进行监听； n如果信道有空，则可发送数据； n如果信道中有数据正在发送，则按照二进制 后退算法等待一段时间后在发送； n当出现冲突时，就退出，暂时停止发送信息 ； n将冲突检测到信号发送给所有节点； n重发数据。 A 站B 站 时刻t:A站开始发送 (a) A 站B 站 时刻t+-:B站开始发送 (b) A 站B 站 时刻t+:发生冲突 (c) A 站B 站 时刻t+2: A检测到冲突 (d) 传播延迟是造成冲突的原因 端到端最大传 播延迟 5.4 采用特殊的信号与编码法 n IEEE802.3标准：CSMA/CD n不必有结束符字段，也不必有数据长度 5.4.2 令牌控制技术 令牌控制技术，利用“令牌”作为控制结点访问公共 传输介质的方法，它用于环形和总线形两种拓扑结构网络， 这种访问方式在环形和总线形网中建立起来的环，是一种逻 辑环。 1、 令牌环访问控制方式 n令牌环是一种适用于环形网络的介质访问控制方式，已由 IEEE802委员会建议成为局域网控制协议标准之一，即 IEEE802.5标准。 n在令牌环网中，令牌也叫通行证，它具有特殊的格式和标 记。令牌有“忙（Busy）”和“空闲（Free）”两种状态。 令牌环的操作过程Token Ring/802.5 n首先建立一个逻辑环，将所有站点同物理媒体相连， 然后产生一个控制令牌。 控制令牌由一个站点沿着逻辑环顺序向下一个站点传递 。 n(3)网络空闲时，只有一个令牌在环路上绕行。 其中包 含一位“令牌/数据帧”标志位，标志位为“0”表示该令 牌为可用的空令牌，标志位为“1”表示有站点正占用令牌 在发送数据帧。 (4)当一个站点要发送数据时，必须等待并获得一个令牌， 将令牌的标志位置为“1”，随后便可发送数据。 (5)环路中的每个站点边转发数据，边检查数据帧中的目的 地址，若为本站点的地址，便读取其中所携带的数据。 (6)数据帧绕环一周返回时，发送站将其从环路上撤消。 (7)发送站点完成数据发送后，重新产生一个令牌传至下一 个站点，以使其它站点获得发送数据帧的许可权。 Token Ring/802.5的操作举例 A T = 0T = 0 T AT = 0 T = 0 T A T = 1T = 1 TDataC TDataC TDataCTDataC Data （a） B （c） 帧循环一圈后 A将数据帧回收 并放出空令牌 A有数据要发 送，它抓住 空令牌 A将令牌修改 为数据帧， 并加挂数据 C C C 采用特殊的信号与编码法 nIEEE802.5标准：令牌环 n违例的曼彻斯特码 起始接入控制结结束 起始接入控制控制帧帧目的地址源地址数据FCS结结束帧帧状态态 令牌帧 非令牌帧 帧帧起始标标志 帧结帧结 束标标志 V1 V0 0 V1 V0 0 0 0 V1 V0 1 V1 V0 1 0 0 5.4.3 IEEE802.4 令牌总线 n在物理上令牌总线是一根线状或树状的拓扑结构，逻 辑是环型 n令牌总线访问控制方式（Token-Bus）是在综合了 CSMA/CD访问控制方式和令牌环访问控制方式的优点基 础上形成的一种介质访问控制方式。 IEEE 802.4标准 规定了令牌总线媒体访问控制方法与相应的物理规范。 n令牌总线控制方式主要用于总线型或树型网络结构中 。该方式是在物理总线上建立一个逻辑环。如下图所示 ，一个总线结构网络，如果指定每一个站点在逻辑上相 互连接的前后地址，就可构成一个逻辑环。如图中 ABDEA（C站点没有连入令牌总线中）。 总线结构中的令牌环 A 前E 后B C 前无 后无 E 前D 后A B 前A 后D D 前B 后E BUS n 令牌总线帧格式 n前导码(P)，用于收发同步； n帧开始标志(SD)，标识帧的开始 n帧控制字段(FC)，用于区分帧的类型，包括MAC控制帧、LLC数据帧 、站点管理数据帧等。 n宿/源地址(DA/SA) n数据字段(DATA)，根据帧控制字段（FC）的取值. n帧校验序列(FCS)，对SD和ED之间的所有字段进行循环冗余校验； n帧结束标志（ED），标识帧的结束，同