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1、实验二数据链路层实验实验项目性质：设计性 实验环境：计划学时：4实验日期：2015年10月14日一、实验目的1、理解并掌握数据链路层协议的功能。2、进一步理解停止等待协议和滑动窗口协议的基本工作原理。3、掌握计算机网络协议的基本实现技术。4、利用RS 232C通信接口实现两台PC间传输文件。二、实验内容与要求1、设计完成数据链路层相关类；2、开发一个使用RS232C接口在两台计算机之间采用停止等待协议传输信息(文件) 的程序；3、开发一个使用RS232C接口在两台计算机之间采用滑动窗口协议传输文件的程序。 完成实验内容中的第1、2部分，有能力的同学完成全部内容。三、实验(设计)仪器设备和材料清
2、单计算机两台，串行电缆一根。.相关知识1数据路层概述数据链路层协议应提供的基本功能有：(1) 数据在数据链路上的正常传输(建立、维护和释放)。(2) 帧定界与同步，以实现透明传输。(3) 差错控制和流量控制。(4) 透明传输。2数据成帧方法在数据链路层，为实现透明传输及进行差错控制和流量控制，在把数据送到物理层之 前，需将若干个数据组成一帧，并在其中加上其他必要的控制信息。控制信息形成(数据 成帧)的方法有以下几种：字符计数法、带字符填充的首尾界符法、带填充位的首尾标志 法、物理层编码违例法。3差错控制与流量控制为确保帧可靠地交付接收方，接收方在收到帧后，应向发送方应答，告知是否正确收 到帧，
3、因此在数据链路层要建立差错控制机制：差错控制方法、CRC循环冗余校验、流 量控制。4数据链路层协议(1)停止等待协议停止等待协议的基本原理是：发送方在数据帧中加入校验码(CRC),由接收方检查； 若出错，返回NAK帧(否认帧)，否则发送ACK帧(确认帧)；发送方收到NAK帧后 重发数据帧，若收到ACK帧可发送下一帧。当超时计时事件发生时，重发丢失的帧，这 样可通过等待发送来实现流量控制，如图3-2所示。停止等待协议发送方的算法如下：(1) 从主机取一个数据帧。(2) V(s) -0，发送方状态变量初始化。(3) N(s)- V(s)(置发送序号)，将数据帧送发送缓冲区。(4) 将发送缓冲的数据
4、发送。(5) 置超时定时器。(6) 等待(下列三种情况)。(7) 收到回答ACK，从主机取一个新数据帧，V(s) -1-V(s)，转(3)。图3-2停止等待协议工作原理示意图(8) 收到回答NAK，转(4)。(9) 超时，转(4)。接收方的算法如下：(1) V(r) -0,接收方状态变量初始化。(2) 等待。(3) 收到一个数据帧后，测试正确继续；否则传输出错，转(8)。(4) 如果接收到的帧序号等于期待的帧序号(N(s) = V(r)，继续；否则丢弃该数据， 转(7)。(5) 将接收帧的数据部分上交主机。(6) V(r) 4t4 FiamnReElDTR DSR. CCDOUT ”cNot
5、canreded?jts i i-i- n .1L.OUT sick CTSDSR0DCDRlChoose whidi sigral lines ct one end should be canrededto signal lines at the alher end.匚ir h a I n nro-c e F|i六、主要源代码using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Text;usin
6、g System.Windows.Forms;using System.Threading;using System.Runtime.InteropServices;using NetProject;namespace DataLink_Exppublic partial class MainForm : Formstatic MainForm mHANDLE=null;主窗体名柄，在线程中访问private ChildForm sendForm = null;发送子窗口对象private ChildForm rcvForm = null;接收子窗口对象static Physical PHL
7、= null;/物理层实体static DataLink DLL = null;/数据链路层实体delegate void SetTextCallback(byte buffer);public MainForm()InitializeComponent();mHANDLE = this;private void MainForm_Load(object sender, EventArgs e)/初始化，创建子窗体，启动监视线程sendForm = new ChildForm();sendForm.MdiParent = this;sendForm.Text =发送窗口;/this.MdiCh
8、ildren.Length.ToString();sendForm.Name = SendWindow;sendForm.Show();rcvForm = new ChildForm();rcvForm.MdiParent = this;rcvForm.Text =接收窗口;rcvForm.Name = ReceiveWindow;rcvForm.rtxBox.ReadOnly = true;rcvForm.Show();this.LayoutMdi(System.Windows.Forms.MdiLayout.TileVertical);/ 其他排列方法： Cascade TileHoriz
9、ontalPHL = new Physical(COM3);DLL = new DataLink();/创建数据链路层对象连接物DLL.setPHL(PHL);理层sendForm.Enabled = false;发送窗口禁止编辑创建并启动监视线程Mon_Thread =new Thread(newThreadStart(this .MonitorThread);Mon_Thread.Start();private void disconnect_Click(object sender, EventArgs e) 关闭串行口PHL.Close();connect.Enabled = true;
10、sendForm.Enabled = false;private void connect_Click(object sender, EventArgs e)打开串行口/port = new SerialPort(COM1, 9600, Parity.None, 8,StopBits.One);PHL.Open();sendForm.Enabled = true;connect.Enabled = false;disconnect.Enabled = true;private void Receive(byte buffer)/接收数据并显示写实际接收代码if (this.rcvForm.rt
11、xBox.InvokeRequired) SetTextCallback d = new SetTextCallback(Receive);this.Invoke(d, new object buffer );else string Msg = Encoding.Unicode.GetString(buffer, 0,buffer.Length);编码格式转换this.rcvForm.rtxBox.Text += Msg;收到的信息显示 public static void Send(string Msg) 发送子窗体高层向低层发送数据(使用+)byte buffer = Encoding.U
12、nicode.GetBytes(Msg); /发送前进行编码格式转换DLL.Send(buffer);/ PHL.Send(buf); 数据送物理层SAP下行队列，发送数据(物理层实 验用)监视线程函数，运行协议处理方法，接收传输给当前应用的数 据。private void MonitorThread() byte Msg;while (true)DLL.Run();运行数据链路层协议处理方法if (Msg = DLL.Receive() != null) 数据链路层有向高层递交的数是，从数据链路层接收数据(数据存储在Msg中)Receive(Msg); 送接收处理(本例为数据直接显示在子窗体
13、中) private void arrToolStripMenuItem_Click(dbject sender, EventArgs e) /排列子窗体this.LayoutMdi(System.Windows.Forms.MdiLayout.TileVertical);还有其他排列方法：Cascade、TileHorizontalprivate void exitToolStripMenuItem_Click(object sender,EventArgs e)Close();private void MainForm_FormClosed(object sender,FormClosed
14、EventArgs e)if (Mon_Thread != null)Mon_Thread.Abort();using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Text;using System.Windows.Forms;using System.Threading;using System.Runtime.InteropServices;using NetProject;namespace D
15、ataLink_Exppublic partial class MainForm : Formstatic MainForm mHANDLE=null;主窗体名柄，在线程中访问private ChildForm sendForm = null;发送子窗口对象private ChildForm rcvForm = null;接收子窗口对象static Physical PHL = null;/物理层实体static DataLink DLL = null;/数据链路层实体delegate void SetTextCallback(byte buffer);public MainForm()Ini
16、tializeComponent();mHANDLE = this;private void MainForm_Load(object sender, EventArgs e)/初始化，创建子窗体，启动监视线程sendForm = new ChildForm();sendForm.MdiParent = this;sendForm.Text =发送窗口;/this.MdiChildren.Length.ToString();sendForm.Name = SendWindow;sendForm.Show();rcvForm = new ChildForm();rcvForm.MdiParent
17、 = this;rcvForm.Text =接收窗口;rcvForm.Name = ReceiveWindow;rcvForm.rtxBox.ReadOnly = true;rcvForm.Show();this.LayoutMdi(System.Windows.Forms.MdiLayout.TileVertical);/ 其他排列方法： Cascade TileHorizontalPHL = new Physical(COM4);DLL = new DataLink();/创建数据链路层对象连接物DLL.setPHL(PHL);理层sendForm.Enabled = false;发送窗口
18、禁止编辑创建并启动监视线程Mon_Thread =new Thread(newThreadStart(this .MonitorThread);Mon_Thread.Start();private void disconnect_Click(object sender, EventArgs e) 关闭串行口PHL.Close();connect.Enabled = true;sendForm.Enabled = false;private void connect_Click(object sender, EventArgs e)打开串行口/port = new SerialPort(COM1
19、, 9600, Parity.None, 8,StopBits.One);PHL.Open();sendForm.Enabled = true;connect.Enabled = false;disconnect.Enabled = true;private void Receive(byte buffer)/接收数据并显示写实际接收代码if (this.rcvForm.rtxBox.InvokeRequired) SetTextCallback d = new SetTextCallback(Receive);this.Invoke(d, new object buffer );else s
20、tring Msg = Encoding.Unicode.GetString(buffer, 0,buffer.Length);编码格式转换this.rcvForm.rtxBox.Text += Msg;收到的信息显示 public static void Send(string Msg) 发送子窗体高层向低层发送数据(使用+)byte buffer = Encoding.Unicode.GetBytes(Msg); /发送前进行编码格式转换DLL.Send(buffer);/ PHL.Send(buf); 数据送物理层SAP下行队列，发送数据(物理层实 验用)监视线程函数，运行协议处理方法，
21、接收传输给当前应用的数 据。private void MonitorThread() byte Msg;while (true)DLL.Run();运行数据链路层协议处理方法if (Msg = DLL.Receive() != null) 数据链路层有向高层递交的数是，从数据链路层接收数据(数据存储在Msg中)Receive(Msg); 送接收处理(本例为数据直接显示在子窗体中) private void arrToolStripMenuItem_Click(dbject sender, EventArgs e) /排列子窗体this.LayoutMdi(System.Windows.Form
22、s.MdiLayout.TileVertical);还有其他排列方法：Cascade、TileHorizontalprivate void exitToolStripMenuItem_Click(object sender,EventArgs e)Close();private void MainForm_FormClosed(object sender,FormClosedEventArgs e)if (Mon_Thread != null)Mon_Thread.Abort();七、分析与思考1. 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别？(1)数据链路与链路的区别在于数据链路除链
23、路外，还必须有一些必要的规程来控 制数据的传输。因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。(2)“电 路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了。但是， 数据传输并不可靠。在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”。 此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传等功能，才使不太可靠的物理链路变成可 靠的数据链路，进行可靠的数据传输。当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着 断开连接。2. 数据链路层中的链路控制包括哪些功能？数据链路层的主要功能是在物理层提供的比特服务基础上，在相邻结点之间提供简单 的通信链路，传输以帧为单位的数据
24、，同时它还负责数据链路的流量控制、差错控制。具 体地：链路管理；帧同步；流量控制；差错控制；将数据和控制信息分开；透明传输；寻 址等。3. 考察停止等待协议算法。在接收结点，当执行步骤4)时，若将“否则转到47)”改为 “否则转到(8)”，将产生什么结果？重复帧会被当做错误的帧进行重传。4. 试简述HDLC帧各字段的意义。HDLC用什么方法保证数据的透明传输？标志字段F(Flag):帧的边界，标识一个帧的开始与结束；地址字段A(Address):基本单位为8比特，需要时可以8比特为单位扩展。控制字段C(Control):控制字段占8比特。HDLC用其将帧划分为信息帧 (Information)
25、、监督帧(Supervisory)和 无编号帧(Unnumbered)等 三大类。信息字段I(Information):信息字段可以任意长，只有信息帧才有该字段。帧校验序列FCS(Frame Check Sequence)字段：本字段共占16bit，校验的范围是从地 址字段的第1个比特起，到信息字段的最末1个比特为止。HDLC通过采用0比特填充技术来保证数据的透明传输。艮在发送端，只要发现有 5个连续1，则立即填入一个0。在接收一个帧时，每当发现5个连续1时，就将这5个 连续1后的一个0删除，以实现原来的比特流的还原。5. 修改相关函数，实现停止等待协议。6. 修改相关函数，分别使用奇偶校验和CRC冗余校验替代现有的校验方法。7. 在设置超时计时器，超时时间间隔与那些因素有关？在利用串行口实现的过程中， 该数据值如何确定？超时时间间隔与信道、带宽等因素有关。在利用串行口实现的过程中，该数据值一般 选择重传实践略大于“在正常情况下从发完数据帧到收到确认帧所需要的平均时间”。
