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1、计算机通信网,数据链路层2,作者：段景山 杨宁 毛玉明,2,数据链路层,链路层功能成帧差错检测和纠正差控与流控协议协议描述与验证示例HDLC PPP ATM,3,3.6 链路层示例,HDLC高级数据链路控制PPPPoint to Point ProtocolATM的数据链路层,4,3.6.1 HDLC(High-level Data Link Control),HDLC产生及变种,HDLC,SDLC,IBM,同步数据链路控制,ADCCP,ANSI,美国国家标准化协会,高级数据通信控制,HDLC,ISO,LAP,CCITT,国际电报电话咨询委员会,链路访问过程,LAPB,LAPD,LLC,PPP
2、,X.25,ISDN,局域网,Internet,ITU,国际电联,扩,5,HDLC,基本特点面向位同步(成帧)同步传输（一次传输一块数据）格式帧帧具有一定的格式特定位置的字段具有特定含义与以特殊字符代表特殊含义的协议不同,SYN,SYN,SOH,STX,ITB,BCC,ETX,SYN,herder,data,data,标志,控制,地址,数据,校验和,标志,8,8,16,8,8,0,不需字符表扩展性强,HDLC,重,6,扩,7,HDLC,基本工作模式站点类型主站从站混合站(primarysecondarycombined)系统配置模型非平衡对称平衡unbalancedsymmetricalbal
3、anced通信模式一般响应模式异步响应模式异步平衡模式NRM(Normal response mode)ARM(Asynchronous response mode)ABM(Asynchronous balanced mode),HDLC,8,HDLC Unbalanced,Unbalanced NRM(Normal Response Mode)主站控制通信从站必须经过主站的允许才能通过响应的方式发送数据从站之间的通信必须经过主站Unbalanced ARM(Asynchronous Response M)从站可在信道空闲时发起通信从站之间的通信必须经过主站,主站,从站,command,res
4、ponse,response,HDLC,9,HDLC Symmetrical,对称通过两条独立的信道将通信站分为两个部分,一部分象主站一样工作,另一部分象从站一样工作在每条信道上，都以主从方式通信,command,response,command,response,primary,secondary,secondary,primary,10,HDLC Balanced,HDLC ABM(Asynchronous Balanced M)使用混合站站点地位相等，任意一方都可以发起通信与对称方式的区别是仅使用了一个信道与LAN的区别是仅定义了两点通信而不是多点通信,command/response,
5、command/response,combinedstation,combinedstation,HDLC,11,HDLC帧格式,基本格式帧类型,标志,控制,地址,数据,校验和,标志,8,8,16,8,8,0,01111110,0,发送序号,P/F,应答序号,1,0,类型,P/F,应答序号,1,1,类型,P/F,类型,信息帧,监控帧,无编号帧,0,0,0,1,1,0,1,1,RR,REJ,RNR,SREJ,SABM,DISC,UI,建链,拆链,无序号信息帧,差控流控,连接管理,捎带应答,HDLC,重,12,HDLC 帧,控制帧(四种类型)RR(seq):Receive Ready=ACK(se
6、q)REJ(seq):Reject=NAK(seq)RNR(seq):Receive not ready=Busy(seq)SREJ(seq):selective REJ=SACK(seq)Note:RNR in HDLC is for flow control.It is used to tell the other side to temporarily stop sending because the receiver is“busy”.Any other response frame sent after that is to cancel its“busy”state.,13,HDL
7、C 无编号帧,Unnumbered frames，5位类型编码，32种00001：SNRM,Connect request in NRM operation mode11000：SARM,Connect request in ARM operation mode11100：SABM,Connect request in ABM operation mode11011：SNRME,Connect request in NRME operation mode11110：SABME,Connect request in ABME operation mode00010：DISC,RD,request
8、 to break the link,response disconnect10000：SIM,System initialization00100：UP,Unnumbered poll00000：UI,Unnumbered information frame11101：XID,Exchange ID11001：RSET,Reset10001：FRMR,Frame reject(not known or not supported)00110：UA,Unnumbered Answer,扩,14,HDLC查询机制,Poll/Final要求对方立即应答当一方需要立即知道另一方方状态时发送方的命令帧
9、中P位置1，接收方应答时应答帧的F位置1，表示对poll的立即应答。P/F 用来判断阻塞因对方较长的处理延时而对本方造成的困惑,扩,15,SABM,UA,I，0，0,I，0，1,I，1，1,I，2，1,I，3，1,I，1，4,I，4，P，2,RR，F，5,I，5，2,RNR，6,RR，6,I，6，2,DISC,UA,HDLC协议面向连接的通信过程例,注意图中连接管理捎带应答流量控制查询机制,关,16,HDLC无连接操作,UI,UI,UI,UI,17,背景分散网络之间的连接,Net,Net,PSTN,R,R,Net,R,Net,Net,R,R,X.25,Net,Net,R,R,Internet,
10、Router,PPP,3.6.2 PPP（PointPoint Protocol）,关,18,背景分散网络之间的连接大量主机连接Internet,LAN,LAN,PSTN,R,R,PSTN,AR,Internet,Access Router,拨号访问服务器RAS,环境特点：点到点信道线路质量较差需要用户身份认证,PPP,3.6.2 PPP（PointPoint Protocol）,19,PPP的特点,点到点通信面向字符同步字符填充：数据中的每个特殊字符前均填充转义符适应异步传输方式以字符为单位传输数据，字符间有不确定延时适应较差的线路质量也适应同步传输方式可支持多种网络层协议在协议字段中申明适
11、应多种网络,async.c,PPP,重,20,PPP的特点,面向连接的服务/操作适应PSTN或类似的传输网络差错控制、流量控制能力较弱（缺省为无）支持用户身份认证在建链过程中增加了身份认证阶段PAP 口令认证协议CHAP 质询式握手认证协议支持IP地址协商客户端可通过PPP协议从服务器获得IP地址减轻管理工作量,PPP,重,21,PPP帧格式,类似HDLC协议,标志,地址,控制,协议,数据,校验和,标志,标志：01111110（0 x7e）,地址：11111111,控制：00000011,协议：,LCP,NCP：IPCP、IPXCP,PAP、CHAP,IP、IPX,标志,地址,控制,数据,校验
12、和,标志,HDLC,链路控制、管理,网络控制，与网络层协议沟通,认证协议,网络层协议,PPP,转义符：0 x7d,22,PPP协议模型,协议模型特点基本上是垂直分层结构LCP虽然是链路级协议，在功能层次上比IP低，但IP并不封装在LCP帧中减少封装层次PPP帧定义了一个统一的格式，其它各协议直接封装在PPP帧中,PPP帧,LCP,建链,IPCP,PAP,IP,TCP,UDP,PPP,封装,控制,网络层控制,身份认证,23,PPP工作流程,LCP,PAP,IPCP,IP,LCP,PPP,24,PPP的工作流程,IP,一个IP分组需要传输,触发PPP层启动连接过程,LCP协议完成连接建立过程,IP
13、CP协议进一步完成网络层协议协商，如获得IP地址,PAP或CHAP协议完成用户身份认证,当以上过程都成功完成后，IP分组封装在PPP帧中传输到对方,PPP,注意：IP无连接协议使用提供面向连接服务的PPP的过程,PPP,25,PPP的用户认证(Authentication）,PAP口令认证口令在网络上传输CHAP质询式握手认证,客户,服务器,用户名,口令,正确,1、服务器分配一个质询号,用户名,口令,2、客户按照实现预定的方法根据质询号及口令计算出结果,3、服务器比较自己计算的结果及客户的结果，判断用户是否 合法,口令不在网络上传输，随机分配的质询号，防止黑客猜测口令,计算,计算比较,PPP,
14、26,PPP的协商技术（negotiation）,协商对等实体之间用于商定某些参数的机制协商参数 例MTU（最大传输单元）认证方式：PAP CHAPIP地址头部压缩,PPP,27,PPP的协商技术（negotiation）,协商数据结构四张参数表We_Want：我们想要协商的参数They_Agree：他们同意的参数We_allow：我们允许他们协商的参数We_Agree：我们同意的参数协商过程送出我们的需求，根据对方的应答修改发送参数收到对方的需求，根据我们的允许限度，进行应答，并修改接收参数应答接受、不接受、不协商,商业谈判,PPP,28,3.6.3 ATM的数据链路层,ATM数据链路层位置
15、TC子层P47图1-30ATM物理层并不完整，信元依靠SDH等传输系统传输,ATM,29,TC层信元同步,信元描绘技巧成帧ATM信元固定长度5 bytes Header48 bytes payload,GFC,VPI,VCI,PT,CLP,HEC,流控,虚通路号,虚通道号,类型,优先权,头部错误控制,VPI:Virtual Path ID,VCI:Virtual Channel Id,PT:Payload Type,CLP:Cell Lost Priority,HEC:Header Error Control,GFC:General Flow control,Payload,4 bytes,5
16、 bytes,53 bytes,扩,30,TC层信元同步,信元描绘技巧成帧P178图3-30,ATM没有数据链路层帧头只有ATM层信元头,1001 1010 0010 1011 1111 0100 0110 1100 0101 1101 1100,40位,HEC,ATM,HEC,HEC,31,信元描绘特点不增加同步开销错误同步的概率：2-8可能被恶意破坏用户可以构造干扰数据不符合协议分层原则ATM层校验方式的改变直接影响TC层信元同步,TC层信元同步,假设连续检测4个正确信元头后，进入同步状态错误同步概率？,ATM,难,32,TC层帧映射,帧映射（匹配）将ATM的输出速率与底层传输系统的数据传输速率相匹配例：ATM主速率：155.52MbpsSDH帧 有效载荷为155.5226/27T1/E1T3/E3FDDI方法：在信元流中插入维护信元（OAM），以降速如：每26个信元后插入一个空闲信元,ATM,扩,33,TC层维护,空闲信元（idle Cell）同步信道维持OAM信元(Operation And Maintenance)系统控制信息,ATM,扩,
