自考“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”復(fù)習(xí)資料（5）

數(shù)據(jù)鏈路控制要實(shí)現(xiàn)的主要功能有：

把數(shù)據(jù)組織成一竅不通大小的數(shù)據(jù)塊——幀。以幀為單位發(fā)送、接收、校驗(yàn)和應(yīng)答。

對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須進(jìn)行控制，以免發(fā)送過快，使得接收站來不及處理而丟失數(shù)據(jù)，這個(gè)功能叫流控。

接收站對(duì)收到的數(shù)據(jù)幀必須進(jìn)行檢驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，則必須重傳，這個(gè)功能叫做差錯(cuò)控制。

發(fā)送站和接收站之間必須通過某種形式的對(duì)話來建立、維護(hù)和終止一批數(shù)據(jù)的傳輸過程，即對(duì)數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行管理。

5.1 鏈路配置和控制

由兩個(gè)直接相連的站組成的數(shù)據(jù)鏈路叫做點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。如果一條線路上連接了兩個(gè)以上的站則叫多點(diǎn)鏈路。

計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)鏈路的控制，稱為主站，各個(gè)終端對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令給予響應(yīng)，因而叫做從站。通信鏈路上只能有一個(gè)主站，可以有多個(gè)從站。

一次數(shù)據(jù)傳送過程是由三個(gè)階段組成：第一個(gè)階段是建立連接的階段；第二個(gè)階段是數(shù)據(jù)傳送階段；最后一個(gè)階段是拆除連接階段。

多點(diǎn)鏈路的控制分成兩種情況：所有的站都是對(duì)等的，沒有主從之分；有主從之分，并且通信總是在主站和次之間進(jìn)行。

數(shù)據(jù)傳送過程由四個(gè)階段組成： T 1 為主站發(fā)送選擇信號(hào)（ SEL ）和次站處理選擇信號(hào)的時(shí)間； T 2 為次站發(fā)送應(yīng)答信號(hào)和主站處理應(yīng)答信號(hào)的時(shí)間； T 3 為主站發(fā)達(dá)數(shù)據(jù)和次站接收校驗(yàn)的時(shí)間； T 4 為次站把對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)答發(fā)送回主站的時(shí)間。

快速選擇：主站把選擇信號(hào)和數(shù)據(jù)一起發(fā)送。次站給予一個(gè)總的應(yīng)答信號(hào)。這樣要省去了一次應(yīng)答時(shí)間，這種技術(shù)用在主站頻繁地發(fā)送簡(jiǎn)短消息的情況。

5.2 流量控制

流量控制是一種協(xié)調(diào)發(fā)送站和接收站工作步調(diào)的技術(shù)，其目的是避免發(fā)送速度過快，使得接收站來不及處理而丟失數(shù)據(jù)。

最簡(jiǎn)單的流控協(xié)議是停等協(xié)議。幀在源和目的之間的流動(dòng)是由接收器控制的。

幀從 S1 到達(dá) S2 的時(shí)間為： T F =t p +t f t p 為傳播延遲， t f 為發(fā)送一幀的時(shí)間（稱一幀時(shí)）

完成一幀傳輸和應(yīng)答的時(shí)間間隔為： T FA =T F +T A =2t p +t f

線路的利用率為： E= t f / 2t p +t f

設(shè) a = t p / t f 則 E=1/（2a+1）

4 .由于線路傳播延遲是線路長度 d 和信號(hào)傳播速度 v 的比，而一幀時(shí)的幀長 L 和數(shù)據(jù)速率 R 的比，即 t p =d/v t f =L/R

則 a = t p / t f = d/v/ L/R = Rd/v/L

式中 Rd/v 的單位為比特，其物理意義是線路是能容納的最大比特?cái)?shù)，亦即線路的比特長度，宏觀世界是由線路的物理特性決定的，因而 a 可理解為線路的比特長和幀長的比。

局域網(wǎng)上利用簡(jiǎn)單的停等協(xié)議時(shí)，效率要高得多。簡(jiǎn)單的信等協(xié)議在某些情況下（信道的幀計(jì)數(shù)長度?。┛梢蕴峁└叩男诺览寐?，在另外一些情況下（信道的幀計(jì)數(shù)長度大）則不夠理想。

滑動(dòng)窗口的主要思想是允許連續(xù)發(fā)送多個(gè)幀而無需等待應(yīng)答。如果幀編號(hào)字段為 k 位，則幀編號(hào)的取得范圍為 0 ~ 2 k -1 ，相應(yīng)地，窗口的大小 W 不能大于2 k -1。

7 .從一個(gè)幀開始發(fā)送到該幀的應(yīng)答信號(hào)返回發(fā)送器的總時(shí)間為 2 a +1 。故而線路的利用率： E=W/ （ 2a+1 ）

W=1 相當(dāng)于停等協(xié)議， W=7 適用于局域網(wǎng)和電信網(wǎng)絡(luò)的情況， W=127 可用于

衛(wèi)星信道。

全雙工線路進(jìn)行雙向通信的民政部下，應(yīng)答信號(hào)可以放在反向發(fā)送（ S2 到 S1 ）的數(shù)據(jù)幀中，這種技術(shù)稱為“捎帶”。

5.3 差錯(cuò)控制

差錯(cuò)控制是檢測(cè)和糾正傳輸錯(cuò)誤的機(jī)制。通常應(yīng)付傳輸差錯(cuò)的辦法如下：

肯定應(yīng)答；繼續(xù)發(fā)送后續(xù)幀（停等 ARQ ）

否定應(yīng)答重發(fā)；復(fù)發(fā)出錯(cuò)幀（后退 N 幀 ARQ ）

沒有應(yīng)答；超時(shí)重發(fā)（選擇性 ARQ ）。

重發(fā)技術(shù)的思想是利用差錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)（例如 CRC ）自動(dòng)地對(duì)丟失幀和錯(cuò)誤幀請(qǐng)求重發(fā)，因而叫 ARQ （ Automatic Repeat reQuest ）技術(shù)。三種 ARQ 技術(shù)：停等 ARQ ；后退 N 幀 ARQ ；選擇性 ARQ .

特點(diǎn)：（ 1 ）停等 ARQ 協(xié)議，幀編號(hào)字段長度為 1 bit .為實(shí)現(xiàn)停等 ARQ 協(xié)議，發(fā)送站必須有一個(gè)計(jì)時(shí)器。（ 2 ）后退 N 幀協(xié)議：發(fā)送站按照窗口中的幀編號(hào)順序地連續(xù)發(fā)送幀，窗口大小保持為 W ；接收站的窗口大小為 1 .（ 3 ）選擇性 ARQ 協(xié)議：當(dāng)窗口大小為幀編號(hào)數(shù)的一半時(shí)就可達(dá)到這個(gè)效果，所以，采用選擇性 ARQ 協(xié)議時(shí)窗口的最大值應(yīng)為幀編號(hào)的一半。 （ 選擇、填空 ）

2 .假定幀出錯(cuò)的概率為 P ，則停等協(xié)議的最大效率： E= （ 1 — P ） / （ 2a+1 ）

5.4 HDLC 協(xié)議

數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（或規(guī)程）可分為兩大類：面向字符的協(xié)議和面向比特的協(xié)議。面向字符的協(xié)議以字符作為傳輸?shù)幕締挝?，并用 10 個(gè)專用的字符控制傳輸過程。面向比特的協(xié)議以比特作為傳輸?shù)幕締挝?，它的傳輸效率高。

HDLC 協(xié)議的全稱是高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（ High Level Data LinkControl ）。

HDLC 定義了三種類型的站、兩種鏈路配置和三種傳輸方式。（ 3-2-3 ）

三種類型的站：主站、從站、復(fù)合站。

兩種鏈路配置：不平衡配置：適應(yīng)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多點(diǎn)線路，支持全雙工或半雙工傳輸；平衡配置：僅用于點(diǎn)對(duì)線路，支持全雙工或半雙工傳輸。

三種數(shù)據(jù)傳輸方式：正常響應(yīng)方式（ NRM ）：適應(yīng)于不平衡配置；異步平衡方式（ ABM ）：適用于平衡配置；異步響應(yīng)方式（ ARM ）：適用于不平衡配置。

HDLC 幀由 6 個(gè)域組成。以兩端的標(biāo)志域（ F ）作為幀的邊界，在信息域（ INFO ）前面的三個(gè)域（ F 、 A 、 C ）叫做幀頭，信息域后面的兩個(gè)域（ FCS 和 F ）叫做幀尾，信息域中包含了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。（ P98 圖 5.11 ）

HDLC 用一種特殊的位模式 01111110 作為標(biāo)志以確定幀的邊界。同一個(gè)標(biāo)志既可以作為前一幀的結(jié)束，也可作為后一幀的開始。

標(biāo)志域 F ：由于幀中間出現(xiàn)位模式 01111110 時(shí)，也會(huì)被當(dāng)做標(biāo)志，從而破壞幀的同步。為了避免這種錯(cuò)誤的出現(xiàn)，要使用位填充的技術(shù)，即發(fā)送器在發(fā)送的數(shù)據(jù)比特序列中一旦發(fā)現(xiàn) 5 個(gè) 1 ，則在其后插入一個(gè) 0 .這樣就保證了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特序列中不會(huì)出現(xiàn)和幀標(biāo)志相同的位模式。接收器則進(jìn)行相反的操作：在接收的比特序列中如果發(fā)現(xiàn) 5 個(gè) 1 的序列，則檢查第 6 位，若第 6 位為 0 則刪除之；若第 6 位為 1 且第 7 位為 0 ，則認(rèn)為是檢測(cè)到幀尾的標(biāo)志域；若第 6 位和第 7 位都是 1 ，則認(rèn)為是發(fā)送站的停止信號(hào)。（填空、選擇、簡(jiǎn)答）

地址域 A ：用于于標(biāo)識(shí)從站的地址，全為 1 的 8 位組（ 11111111 ）表示廣播地址。

控制域 C ： HDLC 定義了三種幀，可根據(jù)控制域的格式區(qū)分之。信息幀（ I 幀）裝載著要傳送賓數(shù)據(jù)，此外還捎帶著流量控制和差錯(cuò)控制的信號(hào)。管理幀（ S 幀）用于提供實(shí)現(xiàn) ARQ 的控制信息。無編號(hào)幀（ U 幀）提供各種鏈路控制功能

信息幀（ I 幀）：信息幀除承載用戶數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè) P/F 位，在主站發(fā)出的命令為 I 幀中的一位表示 P 即詢問（ Poll ），在從站發(fā)出的響應(yīng)幀中這一位是 F 位，即終止位（ Final ）。在正常響應(yīng)方式（ NRM ）下，主站發(fā)出的 I 格式命令幀中 P/F 位置 1 ，表示該幀是詢問幀，允許從站發(fā)送數(shù)據(jù)，從站響應(yīng)主站的詢問，可以發(fā)送一串響應(yīng)幀，其中僅最后一個(gè)響應(yīng)幀的 P/F 位置 1。

見 P103 圖 5.14（b）