《计算机通信技术》课件 第6章 通信控制规程

《计算机通信技术》第6章通信控制规程DataCommunicationControlProcedure1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通信系统结构DTE和DCE电路和链路3通信系统结构DTE数据终端设备（DataTerminalEquipment）如终端、计算机、打印机、前端处理机DCEDataCircuit-TerminalEquipment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数据链路的双重性单向型双向交替型双向同时型17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数据站的工作状态控制站辅助站中性站19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ISO1745美国国家标准局的ANSIX.3.28IBM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HDLCITU-T的X.25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流量控制流量控制和拥塞控制流量控制方法27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。333401234567012发送窗口WT不允许发送这些帧允许发送5个帧(a)01234567012不允许发送这些帧还允许发送4个帧WT已发送(b)01234567012不允许发送这些帧WT已发送(c)01234567012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)35不允许接收这些帧01234567012WR准备接收0号帧(a)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收

1号帧已收到(b)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收4号帧已收到(c)预约缓冲区法预先约定存储器防止死锁36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XOFFDC1分配给XON字符间延迟行间延迟38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

4010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帧格式由标题和正文组成透明传输时的帧格式42SOH标题STX正文ETB或ETXBCSDLESOH标题DLESTX正文DLEETB/ETXBCS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44ISO1747-75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46HDLC高级数据链路控制HighLevelDataLinkControlISO33009,ISO4335HDLC家族X.25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47HDLC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48HDLC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49HDLC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50HDLC正常响应方式(NRM)NormalResponseMode(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51HDLC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52HDLC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53HDLC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54HDLC的数据传输操作方式55NRMARMABM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标志字段F标志字段在帧的两端起定界作用01111110F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“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01001111110001010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010011111010001010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010011111010001010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7bits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地址字段A非平衡模式次站地址平衡模式应答站地址61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63N(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轮询/结束比特P/FPoll/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67U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、TEST68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