1、数据通信,基础理论的应用阶段 - 孙鹏飞 -,第五章 数据通信协议,协议的基本概念 协议的分层 OSI七层结构 TCP/IP分层结构 物理层、数据链路层协议，X.25协议，PAD相关建议、端到端传输协议。,协议的概念,数据通信网中的协议是网络内使用的“语言”，用来协调网络的运行，以达到互通、互控和互换的目的。 我们把通信双方必须遵守的规则和约定的集合称为协议或规程。,通信协议的三大要素,Syntax(语法)语法规定通信双方“如何讲” Data formats：数据格式 Signal levels：信号电平 Semantics(语义)语义规定通信双方“讲什么” Control informati
2、on：控制信息 Error handling：差错控制 Timing(定时关系) Speed matching：速度匹配 Sequencing：逻辑顺序,通信协议的三大要素缺一不可,协议消息流程的举例,协议的功能,信号的传送与接收：信息格式、接口标准、启动、超时控制 差错控制：增加冗余、规定差错控制方式 顺序控制：信息编号防止重复和丢失 透明性：对传输的信息无限制 链路控制与管理：控制链路建立拆除、显示设备状态 流量控制：通过暂停/继续接收/发送防止阻塞 路径选择：选择到达目的的节点路径及策略 对话控制：信息处理、安全加密、应用服务,通信协议的分层原则,较低层相较高层提供服务。 每层实现定义明
3、确的功能， 即根据功能进行分层。 功能选择尽可能标准化。 尽可能减少层次之间信息量，主要目的是提高通信效率。 层次之间的独立性，有利于开发工作的规范化和严谨性。 层次的数量不能太多，太多层次会增加处理复杂程度造成处理延时，降低通信效率。,OSI参考模型 ,各层功能-物理层（Physical Layer）,物理层主要讨论在通信线路上比特流的传输问题。 这一层协议描述传输媒质的电气、机械、功能和过程的特性。 针对有线信道典型的设计问题有：信号的发送电平、码元宽度、线路码型、物理连接器插脚的数量、插脚的功能、物理拓扑结构、物理连接的建立和终止、传输方式等。 针对无线信道通常有：调制解调、收发切换、射
4、频特性、比特码元定义、频率同步、码元同步等,连得通,各层功能-数据链路层（Data Link Layer）,数据路层主要讨论在数据链路上帧（Frame）问题。在两个网络实体之间提供数据链路连接的建立、维持和释放管理。 这一层协议的内容包括：帧的格式，帧的类型，比特填充技术，数据链路的建立和终止，信息流量控制，差错检查及差错控制。 这一层协议的目的是保障在相邻的站与节点或节点与节点之间正确地、有次序、有节奏地传输数据帧。 常见的数据链路协议有两类： 面向字符的传输控制规程，如基本型传输控制规程（BSC）； 面向比特的传输控制规程，如高级数据链路控制规程（HDLC）、ATM、帧中继等。,送得到,各
5、层功能-网络层（Network Layer） ,网络层主要处理分组在网络中的传输。提供路由和寻址的功能，使两终端系统能够互连且决定最佳路径，并具有一定的拥塞控制和流量控制的能力。 这一层协议的功能是：路由选择、数据交换，网络连接的建立和终止，一个给定的数据链路上网络连接的复用，根据从数据链路层来的错误报告而进行的错误检测和恢复，分组的排序，信息流的控制等。 网络层的典型例子是ITU-T的X. 25建议的第三层标准，另外还有IP、ARP等。,送的准,各层功能-运输层（Transport Layer）,运输层是第一个端到端的层次，也就是计算机-计算机的层次 。它是在网络分层架构中的一组方法或者协议
6、，负责将应用数据打包成数据单元（数据片或段），便于在网络和目的主机之间传输。建立一个虚拟的主机对主机的传输媒体。 功能是：把运输层的地址变换为网络层的地址，运输连接的建立和终止，在网络连接上对运输连接进行多路复用，端-端的次序控制，信息流控制，错误的检测和恢复等 典型的协议：TCP、UDP、ICMP等。,由谁送,各层功能-会话层（Session Layer）,会话层是指用户与用户的连接，它通过在两台计算机间建立、管理和终止通信来完成对话。会话包括应用之间的请求、响应。 会话层的主要功能：在建立会活时核实双方身份是否有权参加会活；双方在各种选择功能方面（如全双工还是半双工通信）取得一致； 在会话
7、建立以后，需要对进程间的对话进行管理与控制，例如对话过程中某个环节出了故障，会话层在可能条件下必须存这个对话的数据，使不丢失数据，如不能保留，那么终止这个对话，并重新开始。 典型的协议是PPTP( Point-to-Point Tunneling Protocol)和RTCP (Real-time Transport Control Protocol ),选择运 送方式,各层功能-表示层（Presentation Layer）,表示层主要处理应用实体间交换数据的语法，其目的是解决格式和数据表示的差别，从而为应用层提供一个一致的数据格式 例如文本压缩、数据加密、字符编码的转换，从而使字符、格式等
8、有差异的设备之间相互通信。 典型协议为ASCII (American Standard Code for Information Interchange),选择表 达方式,各层功能-应用层（Application Layer）,应用层与提供网络服务相关，这些服务包括文件传送、打印服务、数据库服务、电子邮件等。应用层提供了一个应用网络通信的接口,要传递 信息,OSI七层协议功能划分,13主要是完成数据交换和数据传输，称之为网络低层，即通信子网； 57层主要是完成信息处理服务的功能，称之为网络高层； 低层与高层之间由第4层衔接。 数据通信网只有物理层、数据链路层和网络层，主要研究这三层。,通过网络
9、的OSI模型 -电路交换方式,电路交换呼叫建立阶段交换机下三层要参与呼叫建立过程。,通过网络的OSI模型 -电路交换方式,端到端方式，在数据传输阶段，网络层和链路层已经不介入，因此效率高但可靠性差。 例如：电话线拨号上网，CSD方式无线上网,通过网络的OSI模型 -分组交换方式,在分组交换方式中每个交换节点都是下三层参加，因此确保了数据的可靠性。 图中表示了用户信息从最高的应用层下移到网络层，由该层负责处理越过网络的路径选择（接通数据的传输通道），网络层为了完成他的任务需要数据链路层提供服务，保证网络层信息能跨越线路正确、无差错的传输。用户A发送的信息经过网络到达接收端后由网络层上移，并经过高
10、层组的处理成为用户B可识别的信息。由高层组提供的功能使得各种不同厂家制造的计算机之间可以开放式的相互通信。,OSI模型的数据传送,AH：应用层头；PH：表示层头；SH：会话层头；TH：运输层头；NH：网络层头；LH：链路层头；LT：链路层尾。 每一层为了达到协议要求都增加了自己层所需要的头信息，因此可以看出，经过各层之后，信息已经被膨胀了许多。,OSI模型的数据传送,OSI模型的不同层次协议之间是相互独立的，因此改变某一层协议不会影响到其他层协议，它采用的方法是下一层在上一层提供的信息前面增加新的协议控制信息（链路层通常是在前面和后面都加）。 两个数据终端在通信过程中，只有对等层次才可以进行协
11、议对话，但是N层的协议对话必须依靠N-1层的帮助才能实现。 7层结构是一个通用的标准，而在实际应用中通常也将其简化成更少的层次，因为在目前的数据通信网络中，下三层已经成为通用的标准，无论设计何种通信网，下面三层已经成为固定的模式，不需要再进行重新设计，因此为了使处理更加简单，就有依托于计算机网络的简化的3层模型。,简化的3层模型,网络接入层 在计算机和网络之间交换数据 发送端计算机提供目的地址 可能包含多层服务 依托于已经使用的网络例如LAN，分组交换等,传输层 可靠的数据交换 依托于正在使用的网络 依托于应用,应用层 支持不同的用户应用需求 例如e-mail, 文件传送等,TCP/IP 五层
12、协议模型,TCP/IP 五层协议数据传送,TCP/IP协议中UDP举例,14字节以太网头 类型：IP,20字节IPv4头,8字节UDP头,数据载荷,使用网卡的MAC地址 （6字节物理地址）,使用网卡的IP地址 （4字节网络地址）,使用网卡的端口号 （逻辑信道）,TCP/IP协议中TCP举例,14字节以太网头 类型：IP,20字节IPv4头,20字节TCP头,数据载荷,使用网卡的MAC地址 （ 6字节物理地址）,使用网卡的IP地址 （ 4字节网络地址）,使用网卡的端口号 （逻辑信道065535） 同时处理顺序编号和应答,出错了！,TCP/IP协议中ICMP举例,14字节以太网头 类型：IP,20
13、字节IPv4头,36字节ICMP头,无数据载荷,使用网卡的MAC地址 （ 6字节物理地址）,使用网卡的IP地址 （ 4字节网络地址）,传递网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息,TCP/IP协议中IGMP举例,14字节以太网头 类型：IP,20字节IPv4头,数据载荷,使用网卡的MAC地址 （ 6字节物理地址）,使用网卡的IP地址 （ 4字节网络地址）,TCP/IP协议中ARP举例,以太网头 类型：ARP,IPv4头,广播出源及目的的IP与MAC地址对照关系,TCP/IP 协议数据各层功能,物理层 定义了数据传送设备（例如计算机）之间的接口和传输媒质或网络。 定义了传输媒质的特
14、性 定义了信号电平 信号速率,网络接入层 定义了终端系统和网络的数据交换 目的地址提供 包含优先权等服务 这一层所使用的具体软件取决于应用网络的类型,IP层 系统可以接入不同网络 穿越多个网络的路由功能 在终端系统和路由器执行,TCP层 数据的可靠传递 保证传送的顺序 主机-主机,应用层 支持例如HTTP, SMTP等用户应用,OSI vs. TCP/IP,无线通信协议的分层-DMR空中接口协议,DMR空中接口协议物理层,空中接口物理层 (layer 1) 空中接口层1就是物理层。它将处理物理突发，要发送或者接收的比特合成。 空中接口层1包含以下功能： -modulation and demo
15、dulation;（调制解调） -transmitter and receiver switching;（收发切换） -RF characteristics;（射频特性） -bits and symbol definition;（比特与码元定义） -frequency and symbol synchronisation;（频率与码元同步） -burst building.（突发建立）,DMR空中接口协议链路层,空中接口数据链路层 (layer 2) 空中接口层2将执行逻辑连接并向较高层隐藏物理层媒质。 主要功能如下： -channel coding (FEC, CRC);（信道编解码） -i
16、nterleaving, de-interleaving and bit ordering;（交织解交织比特排序） -acknowledgement and retry mechanism;（应答和重传机制） -media access control and channel management;（接入控制与信道管理） -framing, superframe building and synchronisation;（超帧构建与同步） -burst and parameter definition;（突发参数定义） -link addressing (source and/or desti
17、nation);（链路地址） -interfacing of voice applications (vocoder data) with the PL; -data bearer services;（数据业务） -exchanging signalling and/or user data with the CCL.（与上层交换）,DMR空中接口协议呼叫控制层,空中接接口呼叫控制层CCL (layer 3) 空中接口层3只应用于控制层，并且是服务和DMR支持的功能的接口，它在第二层之上。CCL层提供以下功能： -BS activation;(基站功能启动) -establishing, ma
18、intaining and terminating of calls;(建立维持和终止呼叫) -individual or group call transmission and reception;(单呼组呼发送和接收) -destination addressing (DMR IDs or gateway as appropriate); -support of intrinsic services (emergency signalling, pre-emption, late entry, etc.);(支持内部服务, 紧急信令, 预占,迟后进入等 ) -announcement si
19、gnalling. (广播信令) Packet Data Protocol specific CCL features that are described in the Internet Protocol bearer service clause of the present document refer to the IP layer. (分组数据协议),DMR协议承载IP业务,网络层数据,数据分组过程,数据帧构建,比特流构建,DMR分组数据传输,网络层数据,数据分组校验,信道编解码,交织,Tetra mobile diagram,物理层协议,V系列表示通过PSTN进行数据传输；X系列表
20、示通过PSDN进行数据传输。 DTE (Data Terminal Equipment)指的是数据终端设备，是对属于用户所有的连网设备或工作站的统称，它们是通信的信源或信宿，如计算机、终端等；DCE (Data Circuit Terminating Equipment 或 Date Communications Equipment)，指的是数据电路终接设备或数据通信设备，是对为用户提供入接点的网络设备的统称，如自动呼叫应答设备、调制解调器等。 物理层连接主要指DTE和DCE之间的连接（又称接口），物理层协议规定了与建立、维持及断开物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和规程性的特性。其作用是
21、确保比特流能在物理信道上传输。 常用的物理接口标准有：RS232C/CCITT V.24建议、X系列建议和G.703建议等。依据以上标准为了便于不同的制造厂家能够根据公认的标准各自独立地制造设备。使各个厂家的产品都能够相互兼容。,物理层接口特性,机械特性：规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等 。如图所示：由于形状酷似英文字母D因此常称为DB头，通常称为DB9、DB15、DB25、DB37等。 电气特性：说明了数据交换信号以及有关的电路特性。接收器和发送器电路特性的说明、表示信号状态的电压/电流的识别、最大传输速率的说明、以及与互连电缆相关的规则等。规
22、定了DTE-DCE接口线的信号电平、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电器参数。无线主要针对RF特性、调制方式、码元定义等 通常DTE-DCE电缆采用直联，一面为针一面为孔；DTE-DTE电缆通常采用交叉连接，两面都为针或都为孔。 DTE的连接器常用插针形式，其几何尺寸与DCE连接器相配合，插针芯数和排列方式与DCE连接器成镜像对称。 功能性：规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系。 主要有CCITT的两个建议V.24和X.24。 规程特性：规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。相关的建议有CCITT的V.24、V.25和V.54,CC
23、ITT V.24/RS-232C建议,EIA RS-232C是由美国电子工业协会EIA (Electronic Industry Association)在1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理接口Recommended Standard)的意思是“推荐标准”，232是标识号码，而后缀“C”则表示该推荐标准已被修改过的次数。 V.24机械特性： V.24采用ISO2110规定的25芯DTE/DCE接口连接器及引线或ISO4902规定的37芯DTE/DCE连接器及引线。 RS-232C规定使用25芯连接器。 V.24电气特性： 发送器开路电压25V短路电流0.5A 接收器3V判为0,CCI
24、TT V.24/RS-232C建议,RS-232C本质上同V.24相同，只是信号引线的命名有些差别。 机械特性： 规定DTE和DCE之间的机械连接方法，连接器的几何尺寸，引脚排列和锁定装置等，25针插座，DTE一侧采用孔式结构，DCE一侧采用针式结构 现在基本都采用了RS-232的9芯连接器和引线。 电气特性：规定电信号线的电气连接连接方式以及信号幅值、输入/输出阻抗、波形参数。DTE-DCE间传输介质的最大数据传输率及最大传输距离等。 发送器：-15 V -3V伏表示“1”， +3 +15V伏表示“0”，最大速率为115200Kbps, 最大电缆长度为15米（20Kbps条件下）。 RS-2
25、32C虽使用很普遍，由于采用非平衡传输方式，易受地线干扰，传输距离短，速率慢。为了实现在更远距离和更高速率上的直接连接，在EIA在RS-232C的基础上，制定了更高性能的接口标准，如RS-423、 RS-422和RS-449，这些标准克服了RS-232C的缺点，并与之完全兼容。,EIA RS-232-C功能特性, 功能特性：引脚信号的含义，常用的10条,地线,数据线,控制线,定时线,辅助信道线,RS-232-C的规程特性：,DTE,DCE,CD,CC,CA,CB,CF,BA,BB,CB,CA,数据终端就绪,数据设备就绪,请求发送ON,清除发送OFF,载波检测,发送数据,接收数据,请求发送OFF
26、， DCE停CF, RS-232C的工作过程是在各根控制信号线有序的“ON”(逻辑“0”) 和“OFF”(逻辑“1”)状态的配合下进行的。,允许发送ON, 数据终端设备准备好信号DTR（Data Terminal Ready)。当数据终端设备(DTE)接通电源并进入工作状态后，就向数据通信设备DCE发出DTR信号。 请求发送信号RTS(Request To Send)。当DTE设备准备发送数据时，就向DCE设备发出RTS信号。DTE设备在收到DCE设备的允许发送信号CTS后，数据发送才开始进行。,RS-232C DTEDCE控制信号,数据通信设备准备好信号DSR(Data Set Ready)
27、。在DCE设备接通电源并进入工作状态后，即向DTE发出DSR信号。DTE设备收到DCE设备的DSR信号后，就可以发出请求发送信号RTS，检查DCE是否准备好。 允许发送信号CTS（Clear To Send)。DCE设备收到DCE设备发来的RTS信号后，与远端DCE建立数据电路，如果电路准备好就向DTE设备发出CTS信号，允许DTE设备开始发送数据。 数据载波检测信号DCD（Data Carrier Detected)。当DCE设备检测到线路上出现有效载波信号后，就向DTE设备发出DCD信号。 振铃指示信号RI（Ring Indication)。当DCE设备接收到电话交换设备的振铃信号（Rin
28、g Signal)时，则输出RI信号给DTE设备。,Modem的常用状态信号:DCE DTE 。,Modem远距离通信,基带传输虽然成本低，但通信距离近； 远距离数据传输需要使用调制解调器（Modem）扩大通信距离； Modem可以使用各种类型的信道传输数据。,EIA RS-232-C常用的直连电缆,(a)为完整型连接，(b)为简单型连接,9针RS232,数据载波检测信号DCD（Data Carrier Detected)。 数据收RXD 数据发TXD 数据终端设备准备好信号DTR (Data Terminal Ready)。 公共地GND 数据通信设备准备好信号DSR (Data Set R
29、eady)。 请求发送信号RTS (Request To Send)。 允许发送信号CTS（Clear To Send)。 振铃指示信号RI（Ring Indicate)。,DTE-DCE 9针-25针转换电缆,DTE-DTE 9针-9针电缆,V.10/X.26建议接口RS-423A,RS-423A全称是“不平衡型电压数字接口电路的电气特性”，该标准的主要优点是在接收端采用了差分输入。 在电气特性上它与RS-232C兼容。在传输距离为10米时，传送速率可达300Kbps；在传输距离为1000米时，传送速率可达3Kbps。,V.11/X.27建议接口RS-422A,RS-422A也称为“平衡型电
30、压数字接口电路的电气特性”，采用平衡输出的发送器和差分输入的接收器，如图8.43所示。由于RS-422A线路是完全平衡的，所以它比RS-423A有更高的可靠性，传送更快更远。一般情况下， RS-422A线路不使用公共地线，这使得通信双方由于地电位不同而对通信线路产生的干扰减至最小。 当采用普通双绞线时， RS-422A可在1000米内进行100Kbps的通信；在短距离（200米）内，可达到200Kbps以上的传输率；在10米内则可达到10Mbps的速率，因此这种接口标准被广泛地应用在计算机本地网络上。,RS-485标准接口,使用RS-422A进行全双工通信需要四条线（两对线），使线路成本增加。
31、 RS-485适用于收发双方共用一对线进行通信，也适用于多个点之间共用一对线路进行总线方式联网，通信只能是半双工的，由于共用一条线路，在任何时刻，只允许一个发送器发送数据，其它发送器必须处于关闭（高阻）状态。 在不用调制解调器的情况下，100Kbps波特率可传送达1200米；9600bps时可传送15千米；10Mbps时则只能传送15米,其他物理层建议,V.35建议 早期应用于模拟载波电路数据传输 机械特性：采用34芯4行排列接口。 电器特性：定时电路和数据电路采用 平衡绞合多线对电缆，其他电路采用不平衡接口。G.703建议 G.703是数字传输系统（PDH和SDH）所用接口，目前我国使用的有
32、64Kbps和2.048Mbps两种。使用75欧同轴电缆或120欧对称线。目前也有75欧和120欧转换器，如果传输的是2M信号，通常120平衡传输距离可以更远一些。,RJ45接口常用于以太网,RJ45接口针脚定义,通用串行总线 USB (Universal Serial Bus) ,USB是连接计算机系统与外部设备的一个串口总线标准，也是一种输入输出接口技术规范。USB标准采用NRZI（翻转不归零码）对数据进行编码，电平保持时传送逻辑1，电平翻转时传送逻辑0。 USB电缆最长允许5米，更长的距离需要HUB,USB 机械和电气标准,标准USB连接器触点,Mini USB连接器触点,USB插头,U
33、SB On-The-Go (OTG)补充标准,标准的USB使用主从（master/slave）的架构，USB主机端（即电脑）是“主”，而USB周边装置（Peripheral）是“从”。 只有USB服务器可以启动该连结的设定与资料传输。USB周边装置不能够启动资料传输，只能回应服务器的指令。 USB OTG则不同，周边设备也可以成为主机端。 例如，USB键盘或打印机可以与手持的无线元件结合。可以自行切换主机端与周边装置的角色。,数据链路传输控制规程,数据链路的概念、功能、过程、分类 面向字符型的传输控制规程 面向比特型的传输控制规程 HDLC规程的透明化处理技术 HDLC规程要素,数据链路的概念
34、,具有传输控制功能的数据电路称为数据链路，包括由发送装置至接收装置的物理传输路径和链路控制设备的总和。 数据链路的作用是在已经形成物理电路连接的基础上，把易出错的物理电路改造成为相对无差错的逻辑电路，以便通信各方能有效、可靠的传送数据信息。 数据链路不仅包括物理电路，还包括是数据能正确传送的链路控制功能，它是一条收发双方证实可靠传输数据的路由。 在存储转发方式中，终端到网络节点、节点到节点之间都存在数据链路。,数据链路控制规程的功能,帧控制：装配、分解、同步 透明传输：用户传输信息不受限制 差错控制：ARQ、FEC 流量控制：调节信息流量 链路管理：建立、拆除逻辑链路 异常状态的恢复：自动恢复
35、,几种常用的帧同步方法,字节计数法。这种帧同步方法以一个特殊字符表征一帧的起始，并以一个专门字段来标明帧内的字节数。接收方可以通过对该特殊字符的识别从比特流中区分出帧的起始，并从专门字段中获知该帧中随后跟随的数据字节数，从而可确定出帧的终止位置。 使用字符填充的首尾定界符法。该法用一些特定的字符来定界一帧的起始与终止。 使用比特填充的首尾定界符法。该法以一组特定的比特模式(如01111110)来标志一帧的起始与终止。 违法编码法。该法在物理层采用特定的比特编码方法时采用。例如，曼彻斯特编码方法，是将数据比特“1”编码成“高-低”电平对，将数据比特“0”编码成“低-高”电平对。而“高-高”电平对
36、和“低-低”电平对在数据比特中是违法的。可以借用这些违法编码序列来定界帧的起始与终止。局域网IEEE 802标准中就采用了这种方法。,完成数据传输控制功能的过程,交换型 建立物理连接 建立数据链路（逻辑） 数据传送 释放数据链路（逻辑） 拆除物理连接,专线型 建立数据链路（逻辑） 数据传送 释放数据链路（逻辑）,数据链路规程,面向字符型的传输控制规程,面向字符的同步协议是最早提出的同步协议，其典型代表是IBM的二进同步通信BSC (Binary Synchronous Communication)协议。随后ANSI和ISO都提出了类似的相应标准。 基本体征 是以字符为最小控制单位，规定了10个
37、控制字符用于传输控制（表5-5）；差错控制采用反馈重发ARQ的纠错方式，检错采用行列监督码；通信方式为半双工；数据传输既可以采用异步传输方式，又可以采用同步传输方式；字符编码采用CCITT建议的ASCII。 报文格式 报文由字符序列构成，分为信息报文和监控报文。 信息报文传送正文信息，监控报文传送收、发双方应答及监控信息。监控报文按照传输方向又可以分为正向监控报文和反向监控报文,面向比特型的传输控制规程,面向字符型数据都是以字符为单位的，可能出现的不透明的问题。 面向比特型以比特为单位，摆脱了字符为单位的限制，通过插零等技术使要传输的数据不受限制，保证了传输透明性。 所有的数据和控制帧使用循环
38、冗余校验，保证了高可靠性。 支持全双工。 由于HDLC是主流分组交换建议X.25中使用的链路层规程，因此HDLC所应用的范围最广。,HDLC帧结构,1,2,3,4,5,6,7,8,8位,8位,8位,n位,16位,8位,HDLC帧结构,地址字段（A）用来写入发送站和接收站的地址。对于命令帧，该字段为对方的站地址；对于响应帧，该字段指出的是发送响应的数据站地址。通常地址段8bits，代表256个地址。在HDLC规程中约定全1比特为全站地址，用于对全部站点的探询，全0比特为无站地址，用于测试数据链路的工作状态。当站的数量超过256个时，可采用扩展地址的方法。扩展方法是把8位地址的最低位置置为0，后面
39、紧跟着的8位字节也是地址的组成部分。扩展一个字节地址后地址总数为128*256=32768。 控制字段（C）用来表明帧类型、帧编号、命令和控制信息。C字段为8bits，也允许扩充到16bits。按帧功能可以将C分成信息帧（简称I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧）。 信息字段（I）用于传送用户数据。信息字段的长度是可变的，理论上不限长度。实际应用中，其长度由收发站的缓冲器大小和线路的差错情况决定，通常不大于256字节。内容来自分组层的Packet，经过链路层传输到对端后交给对端的分组层，链路层只管传输信息，而不关心信息的具体内容，当然同样在信息中要运用插0技术解决透明传输的问题。 帧校验序列
40、字段（FCS）采用CRC码检验，用来检查A、C、I字段的内容在传送过程中是否出现了差错。,控制字段（C）,I帧：用于信息（分组层信息被包含在I帧标志的信息字段内）传输。每一个I帧都有一个发送序号N(S)、一个接收序号N(R)和一个探询/终止(P/F)位。发送站用N(S)来指出所发送帧的序号。接收站用N(R)给出确认，表示已正确接收到前N(R)-1帧，下一个接收的序号为N(R)。P/F位中，命令帧时为探询比特P，响应帧时为终止比特F。当主站探询某从站要求对方发送数据时，则将P置1，而主站自己要发送数据时则置0。从站发送最后一帧数据时，F比特置为1，否则置为0。 S帧：用于执行数据链路的监控功能，
41、如确认、要求重发和请求暂停等。S帧第1、2比特为10，表示C字段此时为监控帧，第3、4比特为S，有4种不同组合，所表示的含义如表5-8。 U帧：用于提供附加链路控制功能，如设置工作方式、拆除链路等。,HDLC透明化处理,标志序列（F）用来表示一帧的开始和结束。 HDLC规程制定采用8bits序列01111110为标志序列。 如果在一个帧内部信息的任何比特序列出现了与F相同的组合，接口将把它当作F看待，将导致帧提前结束，从而破坏了帧结构。 HDLC规程采用“0插入”技术来实现透明传输。 在发送端监视除标志码以外的所有字段，当发现有连续5个“1”出现时，便在其后添插一个“0”，然后继续发后继的比特
42、流。 在接收端，同样监除起始标志码以外的所有字段。当连续发现个“1”出现后，若其后一个比特“0”则自动删除它，以恢复原来的比特流； 若发现连续6个“1”，则可能是插入的“0”发生差错变成的“1”，也可能是收到了帧的终止标志码。后两种情况，可以进一步通过帧中的帧检验序列来加以区分。,只要5个连1就插一个0,插“0”处理的例子,输入：F 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 F 发送：F 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 F传送 接收：F 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0
43、0 1 0 0 1 0 F 输出：F 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 F,HDLC规程要素,数据链路信道状态 链路操作方式与非操作方式 异常状态的报告与恢复,HDLC规程要素1-数据链路信道状态,数据链路信道（工作状态）分为工作和空闲两种。 工作状态时表明该信道还在占用而没有释放，只是暂时还没有数据要传，因此通常用连续发送至少7个（但少于14个）1而没有经过插0处理，或者在帧之间连续发送帧标志序列来填充，当接收器检测到这样的序列时就放弃刚接收到的帧，开始搜索下一个帧头标志。此时链路能够发送和接收帧； 而信道处于空闲状态时，可在一个站检测出至少15
44、个连1，就表示处于空闲状态，接口设备就启动一个计时器，如果在计时器超时范围内又收到帧头标志，就停止计时器，链路进入工作状态；否则计时器超时，更高层将得知这个空闲状态。表明远端站已经停止发送数据，此时链路就失去了发送和接收帧的能力。,HDLC规程要素2-链路操作方式与非操作方式 （建立线路与拆除线路）,操作方式有正常相应方式（NRM）、异步响应方式（ARM）、异步平衡方式（ABM）三种方式。 NRM：从站只有得到主站探寻之后才能传送有关帧； ARM：从站不必要得到主站的探寻，就可以自发的传送有关帧； ABM：链路两端都为组合站，任何一站在任何时刻都可发送有关帧命令，无需对方的许可。（组合站就是既
45、是主站也是从站） 非操作方式有正常断开方式（NDM）、异步断开方式（ADM）和初始化方式（IM）三种。 NDM：从站在逻辑上与数据链路断开，不能发送和接收信息； ADM：从站在逻辑上与数据链路断开，不允许发送和接收信息，但从站作为命令接收器的组合站具有异步响应方式的机会； IM：从站和组合站的数据链路控制程序可以分别通过主站或另一个组合站进行初始化或重新生成。,HDLC规程要素3-异常状态的报告与恢复,链路异常指传输出现差错、数据站故障或误操作等情况。链路异常时应执行恢复规程，使链路恢复正常,HDLC规程-链路接入规程,CCITT为链路层定义了两种操作规程，1976年的X.25建立了链路接入规
46、程LAP (Link Access Procedure)，1980年又增加了一种平衡型链路接入规程LAPB (Link Access Procedure Balanced)，后者的链路建立和断开过程比较简单，与恢复过程有关的开销比较小。 因此各厂家也逐步都采用了LAPB接入规程。,CCITT的X.25建议,X.25建议是CCITT关于在公用数据网上以分组方式工作的DTE和DCE之间接口建议,X.25的物理层-X.21和X.21bits建议,X.25协议的物理层规定采用X.21建议。用于定义主机和网络之间物理的、电子的和程序上的接口。因它要求电话线上使用数字信号，实际中极少公有网络支持此标准，于
47、是定义了与RS232相似的模拟接口以作为中间过渡。 机械特性：采用ISO 4903规定的15针连接器和引线分配，通常使用8线； 同步串行传输； 点到点全双工； 适用于交换电路和租用电路。 T和R线分别用作发送和接收串行比特流 C和I用于指示T和R线上串行比特信息是 控制信息还是数据信息,X.21规程特性,X.21规程特性,和RS-232相比，X.21的优点是信号按照串行数字形式编码。例如当收到拨号音时，将通过接收线向计算机发送连续的ASCII码“+”字符序列。即数字拨号音。 通过用串行数字编码取代专线实现的特殊功能 采用一线多功能、功能复用和多条电路的组合来决定工作状态等，相比V.24每一种控
48、制功能定义一条接口电路方式，接口信号线大大减少。,X.21bits,由于X.21是为数字电路上使用而设计的，如果是模拟线路（如地区用户线路），X.25建议还提供了另一种物理接口标准X.21bis，它与V.24/RS 232兼容。 用于使用同步V系列MODEM接口的DTE连接到PSDN 支持V.24/V.28或V.35 实际上与EIA RS-232一样,X.25数据链路层及其建议,X.25建议的链路层使用HDLC规程中的异步平衡规程LAPB。 LAPB是HDLC规程的一个子集，其帧结构和使用术语完全符合HDLC建议。,X.25数据链路层功能,差错控制，采用CRC循环校验，发现出错时自动请求重发；
49、 帧的装配和拆卸及帧同步； 帧的排序和对正确接收的帧的确认； 数据链路的建立、拆除和复位控制； 流量控制。,X.25的分组层,分组层对应于OSI七层中的网络层，它利用链路层提供的服务在DTE-DCE接口交换分组，将一条逻辑链路按统计时分复用（STDM）方式划分为多个逻辑子信道，允许多台计算机或终端同时使用高速的数据通道，以充分利用逻辑链路的传输能力和交换机资源。处理寻址、流量控制、递交确认、中断和相关的问题。分组层主要功能： 在X.25接口为每一个用户呼叫提供一个逻辑信道（LC） 通过逻辑信道号（LCN）区分同每个用户呼叫有关的分组 为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺序编号、分组的确认和流量控制过程； 提供交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）连接； 提供建立和清除交换虚电路的方法； 检测和恢复分组层的差错。,X.25的功能 交换虚呼叫业务SVC,在发送数据分组之前，必须在源于主叫DTE的一条逻辑信道，终止于被叫DTE的一条逻辑信道之间建立虚拟“连接”, 建立虚连接过程类似于电话呼叫 连接建立后，两个DTE之间可以持续进行一次双向的对话, 直至发出了一个“清除请求分组” 因为在网络中不存在一条固定的物理路径，网络只是简单的用一个DTE上指定的逻辑信道号来替换另一个DTE上的逻辑信道号。 在同一个X.25接口中，一个DTE可以有多个逻辑信道号同时有效。,
