1、计算机网络及应用主讲教师：程 光东南大学计算机科学与工程学院 江苏省计算机网络技术重点实验室 CERNET华东北地区网络中心 ,计算机网络及应用第四讲,数据传输方式：并行、串行（同步、异步） 数据传输形式：半双工、全双工 传输差错处理：反馈重传法（停等协议、滑动窗口协议） 什么情况下停等协议的效率比滑动窗口协议高？ 常用差错检测方法：检错码信息字段校验字段（冗余字段）奇偶校验法？,第2章 数据通信原理,上节课内容回顾：,为什么要用编码解码器？,编码/解码(COding and DECoding)实现模拟信息与数字信号之间的转换生产控制、用数字信道传输模拟信息等 编码：将模拟信息转换为数字信号的
2、过程 解码：将数字信号还原为模拟信息的逆过程,15,循环校验码(CRC),若信息字段为K位，校验字段为R位，则码字长度为N=K+R；任一合法码字都可由一个R次多项式g(x)产生。合法码字 V(x) = xR m(x)+r(x) = A(x)g(x)m(x) K次信息多项式，信息字段，r(x) R-1次校验多项式，校验字段，g(x) R次生成多项式g(x)=g0 + g1x + g2x2 + .+ g(R-1)x(R-1) + gRxR。其中： gi = 0 或 1，0iR；g0 = gR =1，,15,原理：当确定字段长度后，任意一个二进制位串（字段）都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一
3、对应。 例： 1010111： x6+x4+x2+x+1x5+x3+x2+x+1： 101111,循环校验码(CRC),若信息字段为K位，校验字段为R位，则码字长度为：N=K+R；任一合法码字都可由一个R次多项式g(x)产生。,16,校验字段r(x)生成方法之一：软件方法多项式除法取余数,例如：信息字段代码为: 1011001 对应 m(x)=x6+x4+x3+1生成多项式：g(x)=x4+x3+1 对应代码: 11001则 x4 m(x)=x10+x8+x7+x4 对应代码：10110010000,校验字段r(x)生成方法之二：硬件实现,输入：发送时为信息字段，或者校验时为接收到的码字。 移
4、位寄存器R：发送时逐步形成校验字段，发送完后开关上拨，逐位输出；校验时逐步形成校验结果。,17,根据g(x)构建编码电路，信息字段作为输入，校验字段存寄存器。g(x)=g0 + g1x + g2x2 + .+ g(R-1)x(R-1) + gRxR,g(x)=x4+x3+1的编码电路：,18,此例： g0,g4恒为1，g3为1， g1,g2为0；编码电路：,硬件编码使用举例：,19,g(x)=x4+x3+1的编码电路：,硬件编码使用举例：,20,硬件电路主要用于自动生成码字，或者进行校验； 多项式除法主要用于软件编程。常用的CRC生成多项式g(x)为:CRC16=x16+x15+x2+1 R=
5、16， IBM专用CRC16=x16+x12+x5+1 R=16， CCITT专用CRC32=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1 R=32, LAN中常用,CRC校验码使用,数据传输方式 数据传输形式 传输差错处理 常用差错检测方法,数据的可靠传输,如何控制数据的传输？传输控制规程（协议）,BSC：面向字符型的传输控制规程 HDLC：面向比特型的传输控制规程,第2章 数据通信原理,面向比特型的传输控制规程HDLC 支持任意二进制数据的传输。 常用的标准：ISO的高级数据链路控制规程(ISO HDLC)CCITT 的平衡型链路访问
6、规程(CCITT X25 LAP-B) HDLC支持任意比特序列的传输，,数据帧格式： 起始标志 传输数据块 终止标志011111100011011000010110110011011101111110“帧”： 通信双方交换的最小单位。,a） 非平衡结构,b）平衡结构,站类型 主站(Primary Station)：控制整个链路的工作 次站(Secondary Station)：受主站控制，只能发出响应的站； 组合站(Combined Station)：兼有主/次站功能的站。,面向比特型的传输控制规程HDLC,链路结构 非平衡结构：由一个主站和一个或多个次站组成， 点-点、点-多点操作； 平衡
7、结构：由两个组合站组成，适用于点-点操作；,数据传输模式 正常响应模式(NRM)： 主站具有选择、轮询次站的能力， 并可向次站发送命令或数据；次站只有在主站询问时才能作为响应传输数据；,面向比特型的传输控制规程HDLC,异步平衡模式(ABM)： 任一组合站均可控制链路，主动传送数据。,异步响应模式(ARM)： 主站具有初始链路，差错校正和逻辑拆链功能；次站可以主动传输数据；,HDLC 一般帧结构8 n8 8 0N 16 8 (位) F A C I FCS F 起始标志 地址字段 控制字段 信息 校验码 结束标志F(帧间隔模式)： “01111110”同步符号、 帧之间的填充字符 0111111
8、0111110000111100010101011010101010101001010100111111001111110,“0”比特插入法： 0111111011110001110001100111111001101111110111010111111001111110 011111101111000111000110011111010011011111010111010111111001111110,A(地址字段)：正常响应模式（NRM）和异步响应模式（ARM）： 次站地址异步平衡模式（ABM）： 对方的地址,信息帧（I帧） ，C的第一位为0 用于传输用户数据 允许双向同时发送和接收数据N
9、s（发送帧序号）说明本帧对应的帧序号（采用模8计数），每发一帧，Ns模8计数一次；Nr（待收帧序号）：希望接收对方帧的序号，（采用模8计数）；Nr隐含指示该序号之前的所有帧已被正确接收；,C(控制字段)： 用于区分帧的类型, 信息帧P/F（Probe/Final-查询/终止指示位）,要求对方做出响应；建立链接阶段：发送方询问对方是否同意链接；P=1对方需立即响应，并在响应中置F=1。（例：同意建链）数据传送阶段：发送方置P=1，询问对方是否有数据待发；如果对方有数据待发，开始发送信息帧（I）；对方可以连续发送多帧，并在最后一个I帧中，置F=1，示意数据传输完毕；如果对方无数据待发，直接以S帧（
10、F=1）进行响应， 示意无数据可发。 * P/F总是一一对应的，在接到F=1的帧之前，不允许再发P=1的帧,S(监控帧)：用于表示接收状态，Type=00, 接收准备就绪(RR)，准备接收编号为Nr的帧；Type=10, 未准备就绪(RNR)，告诉对方已经收妥Nr以前的所有帧， 但希望对方暂缓发送Nr帧；Type=01, 拒绝接收(REJ)，告诉对方已经收妥Nr以前的所有帧，但编号为Nr的帧有差错，希望对方重发编号为Nr及其以后的所有帧；Type=11, 选择接收(SREJ)，类似REJ监控帧，但希望对方仅仅重发第Nr帧。,C(控制字段)： S(监控帧),C的前两位为11 ： 链路控制帧，不含
11、序号M1，M2表示帧类型M(M1M2)=11 100(SABM)，某一复合站置本次链路为异步平衡模式；M(M1M2)=00 010(DISC)， 请求释放(拆除)本次链路；M(M1M2)=00 110(UA)，次站对主站命令的确认，类似BSC中的ACK；M(M1M2)=10 001(CMDR)，次站对主站命令的否认，类似BSC中的NAK；,C(控制字段)： 无编号帧,C的前两位为11 ： 链路控制帧，不含序号M1，M2表示帧类型M(M1M2)=11100(SABM)，某一复合站置本次链路为异步平衡模式；M(M1M2)=00010(DISC)， 请求释放(拆除)本次链路；M(M1M2)=0011
12、0(UA)， 次站对主站命令的确认，类似BSC中的ACK；M(M1M2)=10001(CMDR)，次站对主站命令的否认，类似BSC中的NAK；,SABM请求建链,UA 同意建链，确认,CMDR不同意建链，否认,SABM请求建链,DISC请求拆链,UA 同意拆链，确认,C(控制字段)： 无编号帧, 信息字段、校验字段,8 n8 8 0N 16 8 (位) F A C I FCS F 起始标志 地址字段 控制字段 信息 校验码 结束标志, Info(信息字段)： 用于携带用户数据；仅在I帧中出现，任意位串（已实施0比特插入）。 FCS(校验字段)：对A、C和Info字段进行循环校验；g(x) =
13、x16 + x12 + x5 + 1 （CCITT和ISO制定）g(x) = x16 + x15 + x2 + 1 （IBM公司制定源于SDLC）因为HDLC的帧中至少包含A、C、FCS字段，因此帧长应大于等于32位。,1、传输窗口： 通信双方同意在同一条链路上连续使用的信息帧序号。 窗口尺寸：通信双方协商同意的在同一条链路上可连续发送 且未被认可的信息帧个数；,HDLC窗口机制提高效率的保障,HDLC 窗口尺寸: 23-1=7，即任一方可以最多连续发送7帧无需对方的确认，帧序号循环使用（模8：Mod 8）。在信息帧中用Nr, Ns来表示当前窗口的情况；,HDLC窗口机制提高效率的保障,2、捎
14、带应答：允许在反向传输的信息帧中附带确认信息 (Nr) 3、超时重发：超时表示传输故障，准备重发所有未被确认的帧。 发送方每发送一信息帧，计时, 直到收到接收方的确认（包括捎带应答?），若超时，则重发； 接收方在正确接收到信息帧后，计时，若在一定的时间内未收到后继信息，则发RR帧，准备继续接收后续帧。?,HDLC窗口机制示意,REJ，6,窗 口 尺 寸,建立链路: 置初始化模式和置响应模式；通信双方确认可以通信，并协商通信的模式。传输信息帧：通信双方通过交换I帧和S帧，完成双方的高层数据交换，全双工方式，通信双方均可发送信息帧和监控帧。释放(拆除)链路：任意一方在发送完数据之后，均可用DISC
15、命令要求拆除链路；对方同意拆链，用UA命令响应。,HDLC数据交换过程,建立链路 主机A向主机B发建立请求 SABM CMRD B未准备好，不同意建链。向A发否认信息主机A向主机B发建立请求 SABM UA 主机B已准备好，同意建链。向A发确认信息链路建立成功，进入数据传输阶段,HDLC数据交换过程,数据传输Ia1,0,0 RR,1Ia2,1,0 Ib1,0,2Ia3,2,1 Ia4,3,1 Ib2,1,4Ia5,4,2 Ib3,2,5Ia6,5,3 Ia7,6,3 Ia7,7,3 Ib4,3,0Ia8,0,4 Ia9,1,4 Ia10,2,4 RR,3 Ia11,3,4 ,HDLC数据交换过程,拆除链路 A(主机) 方向 B(主机) 说 明 DISC UA ；B对拆链进行确认,HDLC数据交换过程,HDLC规程分析 HDLC 统一的帧格式：数据、命令和响应具有统一格式，易于实施；采用“0”比特插入法： 支持任意的比特流传输，提高了信息传输的透明性；采用窗口机制和捎带应答，支持全双工工作方式，提高信息传输的效率；采用帧校验序列，以及窗口序号的设置，提高信息传输的正确性和可靠性。,第2章 数据通信原理,课堂练习： 二进制字串：1100101， 生成多项式：g(x)=x4+x3+1（11001）请给出发往线路的检错码,
