第3章 数据链路层(2)

监控帧视图
帧 类型
控制字段比特 1 2 3 4 5 6 7 8
监控帧
1
0
S1
S2
P/F
N(R)
监控帧
监控帧：用于监视和控制数据链路，完成信息帧的接收确认、重发请
求、暂停发送请求等功能。若控制字段的第1-2比特为10，则对应的 帧即为监督帧S。监督帧共有四种，取决于第3-4比特的取值。
监控帧的名称和功能
NAK（negative acknowledge）
ENQ（enquire） EOT（end of transmission）
SYN（synchrous）
DLE（data link escape）
面向字符型BSC协议的数据报文格式：
SYN
SYN
SOH
报头
STX
正文
ETB/ETX BCC
同步字符
用户定义 报文开始 报头结束
无编号帧视图
帧 类型 无编号帧 控制字段比特 1 1 2 1 3 M1 4 M2 5 P/F 6 M3 7 M4 8 M5
无编号帧
无编号帧：用于数据链路的控制。若控制字段的第1-2比 特都是1时，这个帧就是无编号帧U。 无编号帧本身不带编号，而是用5bit（ B3B4B6B7B8 ）来 表示不同功能的无编号帧。可以在任何需要的时刻发出，而
16 帧检验序列 FCS
8 标志 F
FCS 检验区间
透明传输区间
控制字段
控制字段C有8bit，HDLC的许多重要功能要由控制字段来
实现。根据其最前面二个比特位，可将HDLC帧分为三种：即 信息帧I、监控帧S和无编号帧U。
比特
8 标志 F
8 地址 A
8 控制 C
可变 信息 Info
16 帧检验序列 FCS
…
路由选择 进程
拨号电话线 调制解调器 使用 TCP/IP 的 PPP 连接
PPP 协议的工作状态
当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做 出确认，并建立一条物理连接。 PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。 这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，和进行网络层配
ESC SOH
字节填充
ESC ESC
字节填充
ESC SOH EOT
发送 在前
经过字节填充后发送的数据
典型数据链路层协议分析 — 面向比特型
面向字符型数据链路层协议的缺点：
报文格式不一样；
传输透明性不好； 等待发送方式，传输效率低。 面向比特型协议的设计目标： 以比特作为传输控制信息的基本单元；
站的允许就可以开始数据传输。
异步平衡方式(ABM)：用于平衡式链路结构(全双工点-点)，每个站都是
复合站。每一个复合站都可以发出命令帧和响应帧，对另一站传输数据。
HDLC的帧结构
比特 8
标志 F
8
地址 A
8
控制 C
可变
信息 Info
16
帧检验序列 FCS
8
标志 F
FCS 检验区间 透明传输区间 F（flag） ：固定格式— 01111110
数据链路层的工作过程
简化的信息帧结构的表示方法
I N(S) N(R) P/F Data 高层数据 探询/终止位 接收帧序号 发送帧序号 信息帧标志
一个信息帧结构
I， N(S)=3， N(R)=4， P=1
• 无编号帧的表示方法
置异步响应模式： U ， SNRM ， P=1
无编号确认：
U ， UA ， F=1
U帧的格式与链路控制功能
无编号帧
01111110
A
11
M
P/F
M
FCS
01111110
命令 置异步响应 置正常响应 置异步平衡响应 拆链 无编号确认 命令拒绝 SARM SNRM SABM DISC
响应 1 0 1 0 UA CMAD 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 建立主从的点-点结构 建立主从的多点结构 建立复合站的平衡结构 结束已建立的数据链路 从站响应主站的命令 从站报告帧LC 帧应用举例 (有错时)
DTE与DCE在数据链路层上的通信过程
使用 HDLC 的优点
优点： 适用于点-点或点对多点通信。 可用于半双工或全双工通信。 采用同步方式和滑窗协议传输，传输效率高。 主站可同时与多个从站建立链路，传输效率高。 幀都有幀校验序列，且按顺序编号，可靠性较高。 采用比特填充法实现数据透明传输。 可传输任意长度的二进制比特串。 采用统一的帧格式来传输数据、命令和响应，非常利于程 序的实现。 因此HDLC和相类似的协议获得了广泛的应用。
数据帧与控制帧格式相同；
传输透明性好； 连续发送，传输效率高。
面向比特型数据链路层协议--HDLC
HDLC为英文High level data link control 的缩写，称
为高级数据链路控制协议，由ISO颁布。前身为IBM
开发的SDLC（Synchronous data link control) 面向位的协议（采用Flag和位填充）支持全双工通信， 采用位填充的成帧技术，以滑动窗口协议进行流量 控制 。
帧 类型 信息帧
1
0
2 0 1
控制字段比特 3 4 5 6 N(S) P/F
7
N(R)
8
监控帧 无编号帧
1 1
S1 S2 M1 M2
P/F P/F
N(R) M3 M4 M5
信息帧结构视图
帧 类型 信息帧
1
2
控制字段比特 3 4 5 6 N(S) P/F
7
8
0
N(R)
信 息 帧
采用滑窗协议，N ( S）表示发送的帧序列号， N（R）
标志 F
FCS 检验区间
透明传输区间
其它字段
帧检验序列 FCS 字段共 16 bit。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 8 bit，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
8 标志 F
8 地址 A
8 控制 C
可变 信息 Info
不影响带编号的信息帧的交换顺序。
B3B4B6B7B8 =00001，则其功能为置正常响应模式 。
无编号帧的名称和代码
记忆符 SNRM SARM/DM SABM SNRME SARME SABME DISC/RD SIM/RIM UP UI XID RESET FRMR UA 名 称 置正常响应模式 置异步响应模式/断开方式 置异步平衡模式 置扩充正常响应模式 置扩充异步响应模式 置扩充异步平衡模式 断链/请求断链 置初始化/请求初始化方式 无编号探询 无编号信息 交换识别 复位 帧拒绝 无编号确认 B 3B 4B 6B 7B 8 00001 11000 11100 11011 11010 11110 00010 10000 00100 00000 11101 11001 10001 00110
01111110 01111110
实际接收 接收端 0比特删除
01111110 01111110
10011011101111100100111110110010 100110111011111 010011111 110010 0 0
01111110 01111110
“逢五1删0”
接收数据 01111110
第3-4比特 00 10 01 11
帧 名
功
能
RR 接收准备好
RNR 接收未准备好 REJ 拒绝接收 SREJ 选择拒绝接收
确认，且准备接受下一帧， 已收妥N(R)以前的各帧
确认，暂停接收下一帧， N(R)含义同上 否认，否认N(R)起的各帧， 但N(R)以前的帧已收妥 否认，只否认序号为N(R)的帧
作用— 帧同步
传输数据的透明性（零比特插入与删除） A（address） ：地址
C（control） ：帧的类型、帧的编号、命令与控制信息
I（information） ：网络层数据，Nmax = 256B CRC（checksum） ：校验A、C、I字段的数据 G(X)= X16+X12+X5+1
HDLC的基本配置方式
HDLC的基本工作原理（操作方式）
正常响应方式(NRM)：


适用于非平衡链路结构，即用于点-点和点-多点的链路结构中。
主站可以随时向从站传输数据帧； 从站只有在主站向它发送命令帧进行探询（poll），从站响应后才可以
向主站发送数据帧。
异步响应方式(ARM)：也适用于非平衡链路结构。从站可以不必得到主
• SNRM帧与UA帧结构的表示方法
置 异 步 响 应 模 式 ： 01111110 A 11001001 FCS 01111110
无编号确认：
01111110
A
11001110
FCS
01111110
正常响应模式数据链路工作
主站 从站
U，SNRM，P=1 U，UA，F=1 I，N(S)=1，N(R)=0 I，N(S)=2，N(R)=0，P=1 I，N(S)=1，N(R)=3 I，N(S)=2，N(R)=3 I，N(S)=3，N(R)=3，F=1 I，N(S)=3，N(R)=4，P=1 I，N(S)=4，N(R)=4 I，N(S)=5，N(R)=4，F=1 U，DISC，P=1 U，UA，F=1

用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。
PPP 协议的工作原理

现在使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP 。