计算机网络 教学

计算机网络教学第1页/共111页第二章网络接口层1物理层2数据链路层3本章作业第2页/共111页1物理层1.1基本概念1.2传输媒介1.3数据传输1.4信道复用技术1.5物理层标准举例第3页/共111页1.1基本概念目的：将数据比特流从一台机器传输到另一台机器功能：将来自上层的数据转化为适合物理信道的信号为上层屏蔽物理设备、传输媒介和通信方式等的差异主要任务：确定与传输媒体的接口特性机械特性电气特性功能特性规程特性第4页/共111页1.1基本概念目的：将数据比特流从一台机器传输到另一台机器功能：将来自上层的数据转化为适合物理信道的信号为上层屏蔽物理设备、传输媒介和通信方式等的差异主要任务：确定与传输媒体的接口特性机械特性电气特性功能特性规程特性指明接口所采用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。第5页/共111页1.1基本概念目的：将数据比特流从一台机器传输到另一台机器功能：将来自上层的数据转化为适合物理信道的信号为上层屏蔽物理设备、传输媒介和通信方式等的差异主要任务：确定与传输媒体的接口特性机械特性电气特性

功能特性规程特性指明接口电缆的各条引线上出现的信号电平（电压）的范围。第6页/共111页1.1基本概念目的：将数据比特流从一台机器传输到另一台机器功能：将来自上层的数据转化为适合物理信道的信号为上层屏蔽物理设备、传输媒介和通信方式等的差异主要任务：确定与传输媒体的接口特性机械特性电气特性功能特性

规程特性指明某条引线上出现的某一信号电平的电压表示何种意义。第7页/共111页1.1基本概念目的：将数据比特流从一台机器传输到另一台机器功能：将来自上层的数据转化为适合物理信道的信号为上层屏蔽物理设备、传输媒介和通信方式等的差异主要任务：确定与传输媒体的接口特性机械特性电气特性功能特性规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。第8页/共111页1.1基本概念数据通信系统模型传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号正文正文数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机第9页/共111页1.1基本概念数字信号的傅里叶分析任何一个周期为T的有理周期性函数g(t)均可分解为若干项（可能无限多项）正弦和余弦函数之和：其中：f=1/T是基频，an、bn称为正弦和余弦函数的n次谐波的振幅。第10页/共111页1.1基本概念数字信号的傅里叶分析任何信号的传输都可以理解为以傅里叶级数的形式传递如每个傅里叶级数的信号分量被等量衰减，则合成后，振幅有所衰减，基本形状不变对任何已知的g(t)，可求得：第11页/共111页1.1基本概念数字信号的傅里叶分析谐波数越高，传输质量越好如传输ASCII字符b，即01100010，可求得第12页/共111页1.1基本概念数字信号的傅里叶分析第13页/共111页1.1基本概念数据传输率带宽带宽有时又叫吞吐量。“带宽”本来的意思是指某个信号所具有的频带宽度。单位：赫兹Hz周期性矩形脉冲的带宽对于数字信道，“带宽”是指在信道上(或一段链路上)能够传送的数字信号的速率，即数据速率或比特率。信道带宽第14页/共111页1.1基本概念数据传输率比特率：数据传输速率bps波特率：信号变化次数（每秒采样次数）如果信号分为两级：0，1，则波特率=比特率如果信号分为4级：则一次信号变化（一次采样可表示2比特）如果信号分为V级，则比特率=log2V波特率10第15页/共111页1.1基本概念数据传输率设波特率=比特率=bbps

则发送8bit需要T=8/b秒，因此基频f=1/T=b/8HZ设截止频率为F，则最大的谐波次数n满足nf<=F，即：n<=F/f=8F/b数据传输速率（bps）30060012002400480096001920038400发送的谐波数（n）804020105210当截止频率F为3000HZ时，传输速率与谐波的关系第16页/共111页1.1基本概念数据和信号数据涉及的是事物的表现形式数据有模拟数据和数字数据两种形式模拟数据是指在某个时间段产生的连续的值，例如声音和视频、温度和压力等都是时间的连续函数数字数据是指产生的离散的值，例如文本信息和整数信号是数据的表示形式，或称数据的电磁或电子编码，他使数据能以适当的形式在介质上传输信号有模拟信号和数字信号两种基本形式传输信号的信道也有模拟信道和数字信道之分第17页/共111页1.1基本概念模拟传输和数字传输模拟传输：是指模拟数据的传输，不关心所传输信号的内容，只关心尽量减少信号的衰减和噪声，长距离传输时，采用信号放大器放大被衰减的信号，但同时也放大了信号中的噪声数字传输：是指数字数据的传输，关心信号的内容，可以数字信号传输，也可以模拟信号传输，长距离传输时，采用转发器，可消除噪声的累积长距离传输时，通常采用的是数字传输第18页/共111页1.1基本概念奈奎斯特准则在无噪声信道中，带宽为HHz，信号电平为V级，则:

最高数据传输速率=2Hlog2Vb/s

（信号电平为V级，在二进制中，仅为0、1两级）即：以高于每秒2H次的速度对次线路进行采样是无意义的，因为高频分量已被滤波器滤掉而无法再恢复

第19页/共111页1.1基本概念香农定理在噪声信道中，带宽为HHz，信噪比为S/N，则:

最高数据传输速率=Hlog2(1+S/N)b/s

一般用分贝（dB）表示信噪比信噪比（dB）=10log10S/N如：信噪比为30dB，则S/N=1000第20页/共111页1.1基本概念香农定理在噪声信道（话音信道）中，当带宽为3500Hz，信噪比为30dB（较为典型的电话信道），则:

最高数据传输速率=Hlog2(1+S/N)=3500log2(1+1000)35000b/s

最大数据传输速率为35kbps，这是在噪声信道中的传输速率极限，实际上是不可能达到的

≈第21页/共111页1.1基本概念常用术语数据(data)——运送信息的实体信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现“模拟的”(analogous)——连续变化的“数字的”(digital)——取值是离散数值调制——把数字信号转换为模拟信号的过程解调——把模拟信号转换为数字信号的过程基带信号——将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。宽带信号——将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号第22页/共111页1.1基本概念数据与信号的形式模拟数据模拟信号放大器调制器模拟数据数字信号

PCM编码器数字数据模拟信号调制器数字数据数字信号

数字发送器第23页/共111页1.2传输媒介第24页/共111页1.2传输媒介双绞线（TwistPair，TP）

螺旋绞合的双导线每根4对、25对、1800对典型连接距离100m(LAN)RJ45插座、插头优缺点：成本低组装密度高、节省空间安装容易(综合布线系统)

平衡传输(高速率)

抗干扰性一般连接距离短内导体芯线绝缘内屏蔽外屏蔽外套第25页/共111页1.2传输媒介双绞线（TwistPair，TP）无屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)铜线聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层屏蔽双绞线STP铜线聚氯乙烯套层绝缘层无屏蔽双绞线UTP第26页/共111页1.2传输媒介双绞线（TwistPair，TP）在双绞线上安装RJ-45接头第27页/共111页1.2传输媒介双绞线（TwistPair，TP）双绞线的连接标准交叉线：交换机-交换机、PC-PC、HUB-HUB(标准端口)直连线：PC/路由器-交换机/HUB、HUB-HUB(级连端口)线对色彩码1白蓝，蓝2白橙，橙3白绿，绿4白棕，棕12345678123456781234567812345678交叉线EIA-568B直连线EIA-568A第28页/共111页1.2传输媒介同轴电缆（CoaxialCable）计算机网络中使用基带同轴电缆阻抗50欧，有粗同轴和细同轴两种应用：总线局域网（以太网）性能：10Mb/s，500米/185米绝缘层屏蔽层第29页/共111页1.2传输媒介光纤（OpticalFiber）光纤通信利用光纤传递光脉冲进行通信。优缺点：传输带宽高：仅受光电转换器件的限制（＞100Gb/s）传输损耗小，适合长距离传输抗干扰性能极好、误码率低，保密性好轻便价格较高需要光电转换纤芯材料：塑料二氧化硅（高纯玻璃）第30页/共111页1.2传输媒介光纤（OpticalFiber）玻璃封套塑料外套玻璃内芯芯封套外套加强芯光纤外鞘加强芯光纤束第31页/共111页1.2传输媒介非导向传输媒介--电磁波无线传输所使用的频段很广。无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波

调幅无线电

调频无线电

海事无线电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024

移动无线电第32页/共111页1.2传输媒介非导向传输媒介--电磁波无线传输所使用的频段很广。短波通信主要是靠电离层的反射，

短波信道的通信质量较差。微波在空间主要是直线传播。（300M-300GHZ）地面微波接力通信（50km，中继站）卫星通信：通信距离远，通信费用与通信距离无关传播时延大第33页/共111页1.2传输媒介常用传输媒介比较传输媒体速率传输距离抗干扰性价格应用双绞线10-1000M几十km可以低模拟/数字传输50欧同轴10M<3km较好低基带数字传输75欧同轴300-450M100km较好较高模拟传输电视、数据及音频光纤几十G>30km很好较高远距离传输短波<50M全球较差较低远距低速通信地面微波4-6G几百km好中等远程通信卫星500M18000km很好高远程通信第34页/共111页1.3数据传输振幅键控（调幅）移频键控（调频）移相键控（调相）非归零编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码数字数据在模拟信道上传输数字数据在数字信道上传输调制编码模拟数据在数字信道上传输采样量化编码第35页/共111页调制010011100基带信号调幅调频调相1.3数据传输第36页/共111页调制正交调幅QAM正交调相QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying)1.3数据传输第37页/共111页编码010011100基带信号NRZ曼码差分曼码位中上升表示“0”位中下降表示“1”位始无跳变表示“1”位始有跳变表示“0”1.3数据传输第38页/共111页编码非归零码特点：难以分辨一位的结束和另一位的开始发送方和接收方必须有时钟同步若信号中“0”或“1”连续出现，信号直流分量将累加容易产生传播错误曼彻斯特码特点：（主要用于以太网）克服了NRZ码的不足每位中间的跳变既可作为数据，又可作为时钟，自同步差分曼彻斯特码特点：（主要用于令牌环网）克服了NRZ码的不足每位开始的跳变作为数据，每位中间的跳变作为时钟1.3数据传输第39页/共111页采样、量化、编码1.3数据传输脉冲编码调制技术（PCM）第40页/共111页采样、量化、编码话音信道允许的最高频率通常为3500Hz，采样频率8000Hz每个采样值采用一个二进制代码来表示，二进制代码的位数表示量化的精度对每一路话音信号通常采用8位二进制代码表示一个采样值。对话音信号进行PCM编码后所得到的数据传输速率为

8bit*8000次采样/秒=64kbps1.3数据传输第41页/共111页基带传输和宽带传输基带传输：信号源产生的原始电信号称为基带信号，即将数字数据0、1直接用两种不同的电压表示，然后送到线路上去传输。（局域网）宽带传输：将基带信号进行调制后形成模拟信号，然后采用频分复用技术实现宽带传输有线电视网：带宽可达750MHz宽带系统可分为多个信道，所以模拟和数字数据可混合使用，但通常需解决数据双向传输的问题在混合光纤电缆HFC（HybridFiberCoax）中，频段54-550MHz是电视信号，550-750MHz是数字数据1.3数据传输第42页/共111页异步通信和同步通信异步通信：发送方和接收方的采样时钟不是同一个，是以字符为单位的数据传输每个字符都要附加1位起始位和1位停止位，以标记字符的开始和结束。此外，还要附加1位奇偶校验位异步通信必须指定四个参数：波特率、字符长度、起始位及停止位长度、奇偶校验1.3数据传输第43页/共111页异步通信和同步通信同步通信：发送方和接收方的采样时钟是同一个面向字符的同步通信：字符集可用ASCII或EBCDIC，数据块由字符组成，数据块前加一个或两个同步字符SYN用于数据块的同步，每个字符无需起始位和停止位面向比特流的同步通信：每个数据块的头部和尾部用一个或多个特殊的比特序列（如01111110）来标记数据块的开始和结束，数据块作为比特流处理，而不是作为字符流1.3数据传输第44页/共111页串行通信和并行通信串行通信：数据以位为单位以时间为序RS232接口并行通信：数据以字符为单位以时间为序打印机接口1.3数据传输HIPPI接口RS-232接口第45页/共111页1.4信道复用技术在单一物理通信线路(共用信道)上，传输若干个独立的信号。信道1信道n多路复用器多路分用器信道1信道n一条线路n个信道复用信道共用信道第46页/共111页1.4信道复用技术信道复用类型频分复用按频率划分不同的信道，如CATV系统时分复用按时间划分不同的信道，目前应用最广泛波分复用按波长划分不同的信道，用于光纤传输码分复用按地址码划分不同的信道，前景看好第47页/共111页1.4信道复用技术信道复用类型频分复用整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。第48页/共111页1.4信道复用技术信道复用类型频分复用从宏观上看频分复用CH2CH1CH3原频带CH1CH2CH3移频后频带MUXCH1CH2CH3频带复用信号f复用器所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源第49页/共111页1.4信道复用技术信道复用类型时分复用把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙。在通信网络中应用极为广泛。A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流时隙号1231D3D2D1时间片12时间片2D1时隙D2复用器t所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度第50页/共111页1.4信道复用技术信道复用类型波分复用整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。F2F1F3光谱F1F2F3共享光纤的光谱光纤2光纤3光纤1共享光纤棱柱/衍射光栅光的频分复用第51页/共111页1.4信道复用技术信道复用类型码分复用每个用户把发送信号用接收方的地址码序列编码（任意两个地址码序列相互正交）。不同用户发送的信号在接收端被叠加，然后接收方用同样的地址码序列解码。由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。也称码分多址CDMA第52页/共111页1.4信道复用技术信道复用类型码分复用每个站被指派一个惟一的mbit码片序列。如发送比特1，则发送自己的mbit码片序列。如发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。

例如，S站的8bit码片序列是00011011。发送比特1时，就发送序列00011011，发送比特0时，就发送序列11100100。S站对应的码片向量：(–1–1–1+1+1–1+1+1)第53页/共111页1.4信道复用技术信道复用类型码分复用两个不同站的码片序列S和T正交，就是向量S和T的归一化内积为0：任何一个码片向量与自己的归一化内积为1：一个码片向量与其反码向量的归一化内积为–1。第54页/共111页1.4信道复用技术信道复用类型码分复用S站的码片序列Stttttt8个码片tS站发送的信号SxT站发送的信号Tx总的信号Sx+Tx归一化内积S

Sx归一化内积S

Tx数据码元比特发送端接收端110第55页/共111页传输媒介与信道传输媒介是指传输信道的物理载体信道则提供了传输某种信号所需的带宽，着重体现介质的逻辑特性一根传输媒介可能同时提供多个信道一个信道也可能由多根传输媒介级联而成1.4信道复用技术第56页/共111页1.5物理层标准举例EIA-RS232-C接口标准RS-232-C是美国电子工业协会制定的物理层标准，用于计算机或终端与Modem间接口的物理层协议，它是DTE与DCE之间的接口标准。DTE(DataTerminalEquipment)：数据终端设备。具有一定的数据处理能力和数据发送、接收能力的设备。------计算机或终端设备DCE(DataCircuit-terminatingEquipment)：数据电路端接设备。在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。------调制解调器

第57页/共111页1.5物理层标准举例EIA-RS232-C

接口标准DTE通过DCE与通信传输线路相连DTEDCEDCE串行比特传输信号线与控制线用户环境通信环境用户设施公用电话网DTE信号线与控制线用户设施用户环境第58页/共111页1.5物理层标准举例EIA-RS232-C接口标准机械特性：25针D型插座及相关的长、宽、高25PIN9PINDTE端为MaleDCE端为Female电气特性：逻辑0：+12V逻辑1：-12V最长传输距离15m最大传输速率<20kb/s第59页/共111页1.5物理层标准举例EIA-RS232-C

接口标准EIA-232/V.24的信号定义(1)保护地(2)发送数据(3)接收数据(4)请求发送(5)允许发送(6)DCE就绪(7)信号地(8)载波检测(20)DTE就绪(22)振铃指示DTEDCE计算机或终端调制解调器第60页/共111页1.5物理层标准举例EIA-RS232-C

接口标准两个DTE通过DCE进行通信的例子EIA-232/V.24接口EIA-232/V.24接口调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-B调制解调器网络20—DTE就绪2—发送数据传送电话号码22—振铃提示20—DTE就绪6—DCE就绪6—DCE就绪8—载波检测8—载波检测4—请求发送5—允许发送模拟信号3--接收数据数字信号载波信号载波信号第61页/共111页1.5物理层标准举例EIA-RS232-C

接口标准利用虚调制解调器与两台计算机相连（DTE直连）插头插头插座插座计算机虚调制解调器计算机（1）保护地（2）发送（3）接收（4）请求发送（5）允许发送（6）DCE就绪（7）信号地（8）载波检测（20）DTE就绪（22）振铃指示（1）保护地（2）发送（3）接收（4）请求发送（5）允许发送（6）DCE就绪（7）信号地（8）载波检测（20）DTE就绪（22）振铃指示第62页/共111页2数据链路层2.1基本概念2.2停等协议2.3连续ARQ协议2.4面向比特的链路层协议HDLC2.5因特网的点对点协议PPP第63页/共111页2.1基本概念数据链路层的定义：

数据链路层借助于物理层为网络层提供服务为网络层提供一个较好的服务接口定义一个合适的传输差错率对传输的数据流进行管理，以免快速的发送淹没慢速的接收端数据链路层的协议数据单元（PDU）是帧第64页/共111页2.1基本概念链路：

一条无源的点到点的物理线路，中间没有任何其他的交换结点数据链路：

物理线路+规程（控制数据传输）数据链路层的作用：

通过数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输第65页/共111页2.1基本概念数据链路层的主要功能：帧定界（帧同步）透明传输差错控制流量控制第66页/共111页2.1基本概念数据链路层的主要功能：帧定界（帧同步）：收方能从收到的比特流中区分帧的开始和结束；第67页/共111页2.1基本概念数据链路层的主要功能：透明传输：不管所传数据是什么样的比特组合，收方都能正确接收，并能将数据与控制信息分开；

当帧中出现一个与帧标志相同的位串01111110，则在5个1后自动插入一个0，即变成01111101，接收方将自动删除第5个1后的0011011111111111111110010011011111011111011111010010011011111111111111110010第68页/共111页2.1基本概念数据链路层的主要功能：差错控制：收到有差错的数据帧时，能检错重传或纠错；避免帧错误的保证：帧的校验避免帧丢失的保证：超时和重发避免帧重复的保证：帧有序号流量控制：发方发送数据的速率必须使收方来得及接收；窗口协议第69页/共111页2.2停等协议数据链路协议主要考虑的问题：避免所传送的数据可能出现差错和丢失；使发方发送数据的速率适应收方的接收能力。第70页/共111页2.2停等协议完全理想化的数据传输假定1：链路是理想的传输信道，所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失。（无差错控制）假定2：不管发方以多快的速率发送数据，收方总是来得及收下，并及时上交主机。（无流量控制）数据链路层主机

A缓存主机

B数据链路AP2AP1缓存发送方接收方帧高层帧第71页/共111页2.2停等协议最简单的流量控制协议保留假设1；去掉假设2。考虑流量控制问题

流量控制协议：使发送端发送数据的速率适应接收端的接收能力。发送端：

①从数据链路层的发送缓存中取一个数据帧；

②发送这个数据帧；

③等待；

④若收到由接收端的应答信息，转到①。第72页/共111页2.2停等协议最简单的流量控制协议保留假设1；去掉假设2。考虑流量控制问题

流量控制协议：使发送端发送数据的速率适应接收端的接收能力。接收端：

①等待；

②接收由发送端发来的数据帧；

③将其存入数据链路层的接收缓存；

④发送应答信息，表示数据帧已接收；转到①。第73页/共111页2.2停等协议停等协议的基本思想去掉假设1；去掉假设2。

考虑差错控制问题差错控制协议；

考虑流量控制问题流量控制协议；初步协议：①发送端发送数据帧后，等待接收端的应答帧；②接收端收到数据帧后，通过CRC校验(一般用硬件检验)，如果无差错，回送一个确认帧ACK，否则，回送一个否认帧NAK。③发送端收到应答帧，如果是ACK，发送下一数据帧，如果是NAK，重发数据帧。第74页/共111页2.2停等协议停等协议可能的运行状态时间ABDATA0送主机ACKDATA1送主机ACK(a)正常情况ABDATA0DATA0送主机ACK(c)数据帧丢失重传tout丢失ABDATA0送主机ACKDATA0丢弃ACK(d)确认帧丢失重传tout丢失ABDATA0NAKDATA0送主机ACK(b)数据帧出错重传出错第75页/共111页2.2停等协议实用的停等协议（ARQ协议）数据帧丢失可能导致死锁：

当出现帧丢失时，发送端永远等待下去。解决方法：发送端设立一个超时计时器，发送完一个数据帧时，就启动它；如果在规定时间tout内得不到应答帧，就判定为超时，重传数据帧。tout也称重传时间第76页/共111页2.2停等协议实用的停等协议（ARQ协议）确认帧丢失可能导致重复帧问题：

若确认帧丢失，按照超时重发方法，接收端将收到重复帧。解决方法：

给每个数据帧附加不同的发送序号Ns，如果接收端收到相同序号的数据帧，则丢弃，并回送一个ACK。第77页/共111页2.2停等协议发送序号问题：对于ARQ协议，只要保证每发送一个新的数据帧，发送序号和上次发送的不一样即可，重发的数据帧发送序号不变。因此发送序号有0和1即可(只需1个bit)。如果Ns=R，接收，否则丢弃第78页/共111页2.2停等协议检错问题：在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验CRC的检错技术。任何一个k位的帧看成为一个k-1次的多项式M(x)，如：1011001看成x6+x4+x3+x0设一个多项式编码生成多项式G(x)，G(x)为r阶，k>r如xrM(x)/G(x)=Q(x)+R(x)，其中Q(x)为商、R(x)为余数，R(x)即为M(x)的CRC码将CRC码接在帧后一起发送，即发送数据为xrM(x)+R(x)因为xrM(x)-R(x)一定能被G(x)整除，即余数为0，则接收方只要计算的余数为0即为正确第79页/共111页2.2停等协议检错问题：假设待传送的数据M=1010001101（共kbit），即M(x)=x9+x7+x3+x2+1；假设G(x)=x5+x4+x2+1，G(x)的阶为5，x5M(x)=x14+x12+x8+x7+x5，x5M(x)/G(x)=Q(x)+R(x)，其中R(x)=x3+x2+x发送数据为x5M(x)+R(x)=x14+x12+x8+x7+x5+

x3+x2+x，即10100011010111001110即供差错检测用的5bit冗余码。第80页/共111页2.2停等协议检错问题：在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列FCS(FrameCheckSequence)。循环冗余检验CRC和帧检验序列FCS并不等同。CRC是一种常用的检错方法，而FCS是添加在数据后面的冗余码。FCS可以用CRC这种方法得出，但CRC并非用来获得FCS的惟一方法。

第81页/共111页2.2停等协议检错问题：只要xrM(x)+R(x)除以G(x)得出的余数R不为0，就表示检测到了差错。但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。一旦检测出差错，就丢弃这个出现差错的帧。只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数P，那么出现检测不到差错的概率就很小。第82页/共111页2.2停等协议tout选取问题：

若tout太大，则浪费时间；

若tout太小，则导致过早重传数据，产生多余的确认帧

思考：如何解决？第83页/共111页2.2停等协议停等协议流程：nn=1-SYN丢弃nnR第84页/共111页2.2停等协议停等协议的优缺点：优点：比较简单缺点：通信信道的利用率不高，也就是说，信道还远远没有被数据比特填满。为了克服这一缺点，就产生了另外两种协议，即连续ARQ和选择重传ARQ。接下来介绍连续ARQ协议。第85页/共111页2.3连续ARQ协议目的：提高信道利用率。方法：发送端发送完一个数据帧后，不是停下来等待应答帧，而是连续再发送若干个数据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧。由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。实现要求：数据帧需附加发送序号信息。否认帧附加出错数据帧的发送序号。第86页/共111页2.3连续ARQ协议工作原理：DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重传DATA2重传DATA3ACK1ACK2ACK1确认DATA0ACK2确认DATA1DATA2出错，丢弃DATA3不按序，丢弃，重传ACK2DATA4不按序，丢弃，重传ACK2DATA5不按序，丢弃，重传ACK2ACK3ACK3确认DATA2ACK4确认DATA3ACK4重传DATA5重传DATA4超时重传时间ABtout送交主机送交主机…??ACK2ACK2ACK2第87页/共111页2.3连续ARQ协议连续ARQ协议采用了不等待确认帧返回就连续发送数据帧，但是这样做一些存在问题：当未被确认的数据帧数目太多时；只要有一帧出错，就有很多数据帧需要重传，因而增大开销。为了对发送出去的大量未被确认的数据帧进行编号，每个数据帧的发送序号也要占用较多的比特数，因而又增大了开销。解决办法：滑动窗口在发送端和接收端分别设置发送窗口和接收窗口。发送端对已发送出去但未确认的帧的数目加以限制。接收端通过接收窗口控制帧的接收第88页/共111页2.3连续ARQ协议滑动窗口：

发送窗口（在发送端）目的：用来对发送端进行流量控制。发送窗口尺寸Ws：在还没有收到确认帧的情况下，发送端最多可以连续发送数据帧的个数。发送序号：

一般采用n位bit进行编号（0～2n-1）

若n=3；则用3位bit进行编号（0～7）第89页/共111页2.3连续ARQ协议滑动窗口：

发送窗口（在发送端）发送端只能连续发送窗口内的数据帧；若未应答帧的数目等于发送窗口尺寸时，便停止发送新的数据帧。每收到一个确认帧后，发送窗口的前、后沿顺时针旋转一个号，并可以发送一个新的数据帧。第90页/共111页2.3连续ARQ协议滑动窗口：

接收窗口（在接收端）目的：用来控制接收哪些数据帧，不接收哪些帧。接收窗口Wr：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；否则丢弃。如果Wr=1，意味着只能按顺序接收数据帧。如果Wr较大，有可能会出现数据帧的失序。第91页/共111页2.3连续ARQ协议滑动窗口的特点：只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议又称为滑动窗口协议。当发送窗口和接收窗口的大小都等于1时，就是停等协议。当发送窗口大于1，接收窗口等于1时，就是我们刚才介绍的连续ARQ协议。思考：如果发送窗口和接收窗口都大于1时，优缺点？第92页/共111页2.3连续ARQ协议假设n=3，Ws=Wr=7：n=3即帧号为01234567发送方连续发送了7帧，帧号为0123456，然后等待确认在尚未接收到帧前，接收窗口为0123456。发送方发送的7帧正确地收到后，接收方发出了确认7，意即0~6帧全部收到，然后取出分组交网络层、清缓冲区并调整窗口为7012345发送方一直在等待确认，但确认帧由于某种原因失踪了，在超时后，发送方又重发0123456帧，并等待确认第93页/共111页2.3连续ARQ协议假设n=3，Ws=Wr=7：接收方收到0123456帧，认为是第二批来的帧，照正常处理，发现012345均在其接收窗口内，当然接收并存入缓冲，6丢弃，但由于应首先到达的7未到，所以只能发ack7，意即再次确认上次收到的0~6但在发送方来看，收到了ack7后才知道，重发的0~6总算收到了，于是，调整窗口为7012345，从网络层取分组，并发送第二批帧接收方在收到7012345后，发现012345帧已在缓存中，是重复的，应丢弃，7接收。然后交网络层，清缓冲区、调整接收窗口此时，接收方的网络层发现：数据链路层交来的第二批分组中的012345与原来的重复第94页/共111页2.3连续ARQ协议假设n=3，Ws=Wr=7：失败的原因：接收窗口过大，新窗口与原窗口中的有效顺序号有重叠通常：发送窗口+接收窗口<=2n且：发送窗口>=接收窗口第95页/共111页2.4面向比特的链路层协议HDLCHDLC协议概述：1974年，IBM公司推出了面向比特的规程SDLC(SynchronousDataLinkControl)。后来ISO把SDLC修改后称为HDLC(High-levelDataLinkControl)，译为高级数据链路控制，作为国际标准ISO3309。CCITT则将HDLC再修改后称为链路接入规程LAP(LinkAccessProcedure)。不久，HDLC的新版本又把LAP修改为LAPB，“B”表示平衡型(Balanced)，所以LAPB叫做链路接入规程(平衡型)。第96页/共111页2.4面向比特的链路层协议HDLCHDLC的帧结构：标志字段F(Flag)为6个连续的1，两边各加上一个0共8bit。在接收端只要找到标志字段F就可确定一个帧的起始位置。信息中有类似的结构，怎么办？比特填充！比特888可变168信息

Info标志

F标志

F地址

A控制

C帧检验序列

FCS透明传输区间FCS检验区间第97页/共111页2.4面向比特的链路层协议HDLCHDLC的帧结构：地址字段A长度为8bit。帧检验序列FCS字段共16bit。所检验的范围是从地址字段的第一个比特起，到信息字段的最末一个比特为止。控制字段C共8bit，是最复杂的字段。HDLC的许多重要功能都靠控制字段来实现。比特888可变168信息

Info标志

F标志

F地址

A控制

C帧检验序列

FCS透明传输区间FCS检验区间第98页/共111页2.4面向比特的链路层协议HDLCHDLC的帧类型：HDLC的帧有三种类型，不同的类型其控制域的定义有些不同信息帧（I）：InformationFrame监控帧（S）：SupervisoryFrame无序号帧（U）：UnnumberedFrame第99页/共111页2.4面向比特的链路层协议HDLCHDLC的帧类型：信息帧（I）：用于传送有效信息或数据第2-4比特N(S)：当前发送序号。第6-8比特N(R)：期望接收帧号，意味着[N(R)-1]及以前的帧都正确接收了。第5比特:询问/终止比特，P/F比特。主机查询哪个终端要发送数据，P置1，表示询问；终端发完最后一帧时，F置1，表示终止。第100页/共111页2.4面向比特的链路层协议HDLCHDLC的帧类型：监控帧（S）：用于差错控制和流量控制监控帧有四种格式：RR--接收准备好，确认以前的帧，并准备好接收下一帧RNR--接收未准备好，确认以前的帧，但要求停止发送REJ--拒绝接收，确认以前的帧，要求重发