吉大计算机网络.pptx

第四章 数据链路层;数据链路层提供两个相邻的网络节点之间的可靠通信。将不可靠的物理链路变为可靠的数据链路。 数据链路层传输的信息单元是帧(Frame) 数据链路层的主要工作：线路规程、差错控制和流量控制。;4.1 线路规程;4.1.1 询问/确认模式;②询问/确认模式的工作方式 启动方首先发送一个询问帧（ENQ）询问接收方是否可以接收数据，接收方如果已经准备好接收，回答一个确认帧（ACK）。如果没有准备好接收，回答一个否认（NAK）。;询问/确认(ENQ/ACK)线路规程 ;3种可能出现的情况: ①没有应答: ②回答是否定: ③回答是肯定:; 4.1.2 轮询/选择模式;①工作方式：主设备控制链路，主设备发命令，从设备响应。 ;②地址问题：在链路上的每个设备都有一个地址来标识自己。 ;③选择：主设备希望发送数据，用SeL告诉从设备准备接收数据。从设备用ACK同意接收，用NAK拒绝接收。;多点选?? ;④轮询：主设备希望接收数据，逐个询问设备是否有数据发送。如果没有数据发送，必须回答否定应答帧(NAK)。 如果有数据，直接用数据帧应答。 ;有两种终止信息交互的方法： ①从设备将所有的数据发送完毕，并以一 个传输结束帧(EOT)结束传输。 ②主设备发出“时间到”消息。;4.2 流量控制与差错控制;差错控制主要指错误检测和重传方法。 自动重复请求(ARQ)：数据帧在传输中出现错误，接收方就返回一个否定应答帧(NAK)，出错的帧就会被发送方重新传送。这个过程叫ARQ。 ;数据被重传的情况有三种：帧破坏、帧丢失和应答帧丢失。 流量控制和差错控制是结合在一起实现的，有两种实现流量控制和差错控制的技术： 停止等待协议 滑动窗口协议;4.2.1 停止等待协议;停止等待协议 ;②完成一帧发送所需的最短时间： ;WT=tI+2tp+2tproc+tS 其中： tI：发送数据帧时间=帧长/数据传输率 tS：发送确认帧时间=确认帧长/数据传输率 tp：信号传输延时=距离/0.7光速 tproc：节点处理数据时间 ;③停等协议的定量分析 ⑴无差错情况的信道利用率F： F=(tI+tp)/WT； tI：发送数据的时间; tp：信号的传输延时； 信道利用率：信道被占用的时间和总时间之比。;⑵无差错情况的有效数据传输率 S=D1/WT； D1是有效数据位数； WT是发送一帧的时间； 有效数据传输率：单位时间内传输的有效数据位数。 ;例1： C=传输速率（10Mbps或10bit/us） S=信号速度（200m/us） D=发送方与接收方的距离（200m） tproc=生成一帧的时间（1us） Lf=一帧的比特数（200Bit） N=一帧的数据比特数（160Bit） LS=一确认帧的比特数（40Bit）;计算： WT= tI+2tP+2tProc+tS tI=Lf/C=200/10=20(us); tS=LS/C=40/10=4(us); tP=D/S=200/200=1(us); WT=20+2×1+2×1+4=28; 信道有效忙碌的时间为tI+tP=20+1; 所以： 信道的利用率: P=21/28=75% 有效数据传送速率: 160/28=5.7Mbps ;⑶有差错时正确传送一帧的平均时间 无差错情况下，发送一帧的最小时间间隔为WT,记为tW 。当出错率为p时,正确发送一帧的平均时间间隔tV为(根据概率统计学)： tV=tW/(1-p) ; p是出错率 tV是发送一帧的平均时间;;⑷系统的最大吞吐量 最大吞吐量λmax （每秒成功发送的帧数） ： λmax =1/tV=(1-p)/tW 极限吞吐量M= 1/ tI (tI是发送数据的时间) ;⑸系统的传输效率 系统的传输效率ρ=最大吞吐量λmax /极限吞吐量 ρ=[(1-p)/tw]/[1/tI]; 令a≡tw/tI 1; 则: ρ = (1-p)/ a 说明ρ 的大小与a的关系是反比;a越小效率越高;;④停止等待协议中的差错控制 为了实现差错控制，停止等待协议采用 ARQ技术， ARQ处理错误的三种情况： 帧破坏 帧丢失 应答帧丢失 ;要求： 发送站要保留数据帧的备份； 数据帧和应答帧必须交替的标识为0和1。如果接收方收到了两个相邻的数据帧且标号相同，说明接收方收到了一个重复帧。应当丢弃一个重复帧。 否定应答帧(NAK),通知发送方重新发送最近的一帧。 定时器，判断数据帧在传输中丢失。;4.2.2 滑动窗口协议;帧编号： 在滑动窗口协议中，数据帧以模n方式编号，也就是说，编号从0到n-1。窗口的大小是n-1。接收方发送的应答帧(ACK)编号是接收方希望收到的下一帧的编号。;窗口是发送方和接收方存放数据帧的缓冲区： 发送方窗口用于存放