3.4 链路控制协议示例 一.面向字符的控制规程-- BSC

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1 3.4 链路控制协议示例 一.面向字符的控制规程-- BSC
控制字符: 在面向字符的控制规程（BISYNC），规定了大约十个控制字符。使用比较普遍的IBM公司的双同步通信规程BISYNC（Binary Synchronous Communication）中规定了下列控制字符： SYN 同步字符（BISYNC采用二个或多个同步字符）； ENQ 查询，用于：①建立数据链路；②主站查询次站有无发送请求（询问对方是否就绪）。 SOH 报头开始 STX 报文开始 ETX 文本结束 ITB 中间块（组）结束 ETB 块（组）发送结束 DLE 转义字符 ACK 确认响应 NAK 否定回答

2 BSC协议的数据报文格式

3 透明与非透明数据 数据和控制字符在同一条链路中传送，因此一般要求被传送的数据中不包含控制字符，不包含控制字符的数据称为非透明数据。如果采用特殊的措施允许数据中包含所有的字符，即也包括控制字符在内，这种数据称为透明数据。传输透明数据的方式称为透明传输方式。 为了能进行透明传输（只对报文进行透明传输，报头总是不透明），在控制字符之前加上一个DLE字符。例如用DLE•STX表示透明数据开始；DLE•ETX表示透明正文结束；DLE•SYN表示数据暂停期间的SYN等等。透明数据的传输结构如下：

4 发送序列 DLE STX A DLE B STX C DLE STX DLE ETX 传输序列 DLE STX A DLE DLE B STX C DLE DLE STX DLE ETX (其中DLE为填充的字符） 接收序列

5 二、面向比特的控制规程-- HDLC 面向字符型数据链路层协议的缺点： 报文格式不一样； 传输透明性不好； 等待发送方式，传输效率低。
面向比特型协议的设计目标： 以比特作为传输控制信息的基本单元； 数据帧与控制 帧格式相同； 传输透明性好； 连续发送，传输效率高。

6 1974年，IBM 公司推出了面向比特的规程SDLC (Synchronous Data Link Control)。
后来 ISO 把 SDLC 修改后称为 HDLC (High-level Data Link Control)，译为高级数据链路控制，作为国际标准ISO 3309。 CCITT 则将 HDLC 再修改后称为链路接入规程 LAP (Link Access Procedure)。不久，HDLC 的新版本又把 LAP 修改为 LAPB，“B”表示平衡型(Balanced)，所以 LAPB 叫做链路接入规程(平衡型)。

7 HDLC的组成 HDLC的适用范围 帧结构 规程元素 规程类型 语义 使用HDLC的语法可以定义多种具有不同操作特点的链路层协议。
规程类型 语义 使用HDLC的语法可以定义多种具有不同操作特点的链路层协议。 HDLC的适用范围 计算机 —— 计算机 计算机 —— 终端 终端 —— 终端

8 数据站（简称站 station），由计算机和终端组成，负责发送和接收帧。HDLC涉及三种类型的站：
主站（primary station）：主要功能是发送命令（包括数据），接收响应，负责整个链路的控制（如系统的初始、流控、差错恢复等）； 次站（secondary station）：主要功能是接收命令，发送响应，配合主站完成链路的控制； 组合站（combined station）：同时具有主、次站功能，既发送又接收命令和响应，并负责整个链路的控制。

9 HDLC适用的链路构型 1）非平衡型 点 — 点式 多点式 主站 次站 主站 次站

10 2）平衡型 主站 — 次站式 组合式 主站 次站 组合站

11 HDLC的基本操作模式 正常响应模式 NRM（Normal Response Mode）
适用于点 — 点式和多点式两种非平衡构型。只有当主站向次站发出探询后，次站才能获得传输帧的许可。 异步响应模式 ARM（Asynchronous Response Mode） 适用于点 — 点式非平衡构型和主站 — 次站式平衡构型。次站可以随时传输帧，不必等待主站的探询。 异步平衡模式 ABM（Asynchronous Balanced Mode） 适用于通信双方都是组合站的平衡构型，也采用异步响应，双方具有同等能力。

12 HDLC 的帧结构 比特 8 可变 16 信息 Info 标志 F 地址 A 控制 C 帧检验序列 FCS 透明传输区间 FCS 检验区间
实际中，帧与帧可首尾相接，连续发送

13 标志字段 F (Flag) ：为 6 个连续 1 加上两边各一个 0 共 8 bit（7EH）。在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置。
HDLC 采用零比特填充法使一帧中两个 F 字段之间不会出现 6 个连续 1。 在发送端，当一串比特流数据中有 5 个连续 1 时，就立即填入一个 0。 在接收帧时，先找到 F 字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现 5 个连续 1 时，就将其后的一个 0 删除，以还原成原来的比特流。 发送端在 5 个连 1 之后 填入 0 比特再发送出去 填入 0 比特 在接收端将 5 个连 1 之后 的 0 比特删除，恢复原样 在此位置删除填入的 0 比特

14 地址域（Address） 数据域（Data） 校验和（Checksum） 多终端线路，用来区分终端； 点到点线路，有时用来区分命令和响应。
若帧中的地址是接收该帧的站的地址，则该帧是命令帧； 若帧中的地址是发送该帧的站的地址，则该帧是响应帧。 数据域（Data） 任意信息（上层协议SDU有上限） 校验和（Checksum） CRC校验 生成多项式：CRC-CCITT

15 控制域（Control） 信息帧 信息帧（Information）完成信息的传送。 监控帧（Supervisory）差错控制和流量控制。
无序号帧（Unnumbered）链路管理。 信息帧 N(S): 当前发送的信息帧的序号 N(R): 所期望收到的信息帧的序号。它带有确认[N(R)-1]( mod 8)的帧以及在这以前的帧都已正确接收到了. 捎带确认 P/F:询问/终止 N(S) N(R) P/F

16 11—SREJ 选择拒绝，只拒绝序号为N(R) 的帧
监督帧 S位域 00—RR 接收就绪 10—RNR 接收求就绪 01—REJ 拒绝，拒绝N(R)起的所有帧 11—SREJ 选择拒绝，只拒绝序号为N(R) 的帧 P/F：NAM方式 主站发P=1，要求从站响应 从站发F=1，表示终止；发F=0，表示尚有后续 1 S N(R) P/F

17 无编号帧 可以用来传控制信息，也可在不可靠无连接服务中传数据
无编号帧 可以用来传控制信息，也可在不可靠无连接服务中传数据 M位域 1100。010 —— DISC（DISConnect） 1111。110 ——SNRM（Set Normal Response Mode） 1111。000 —— SARM（Set Asynchronous Response Mode） 1111。100 ——SABM（Set Asynchronous Balanced Mode） 1110。001 —— FRMR（FRaMe Reject） 。。。 1 M P/F

18 HDLC链路控制规程的评价 数据报文透明传输——“0”插入/删除的首尾界符法 较高的链路效率——滑动窗口，捎带确认 流量差错控制能力强——编号传输、确认，防止丢失、重复、乱序。 功能丰富，适用面广——目前多数链路控制层的采用的方法。 X.25的帧格式与HDLC完全相同

19 三、点到点协议 PPP —— Point-to-Point Protocol
RFC 1661，RFC 1662，RFC 1663 与SLIP（早期INTERNENT多用）相比，PPP有很大的提高，提供差错校验、支持多种协议、允许动态分配IP地址、支持认证等。 以帧为单位发送，而不是原始IP包； 包括两部分 链路控制协议LCP（Link Control Protocol） 可使用多种物理层服务：modem，HDLC串线，SDH/SONET等 网络控制协议NCP（Network Control Protocol） 可支持多种网络层协议 帧格式与HDLC相似，区别在于PPP是面向字符的，采用字符填充技术

20 F是标志字段，1字节，固定为0x7E，首尾各有一个。 A是地址字段，1字节，固定为0xFF。 C是控制字段，1字节，固定为0x03。
协议 FCS 信息部分 IP 数据报 首部 尾部 字节数 1 2 不超过1500字节 PPP帧 F是标志字段，1字节，固定为0x7E，首尾各有一个。 A是地址字段，1字节，固定为0xFF。 C是控制字段，1字节，固定为0x03。 协议字段，2字节，当协议字段值为0x0021时，表示信息字段就是IP数据报；为0xC021时，表示信息字段是链路控制数据；为0x8021时，表示信息字段是网络控制数据。 FCS是帧校验序列字段，2字节，当信息字段中出现和标志字段一样的数据（0x7E）时，就要将该字节转变为2字节序列（0x7D,0x5E）；若信息中出现一个0x7D字节，则将其转变为2字节序列（0x7D,0x5D）。

21 PPP链路 up / down 过程（简单状态图）

22 当用户拨号接入ISP时，路由器的Modem对拨号作出应答，并建立一条物理连接。这时，PC机向路由器发送一系列的LCP分组（封装成多个PPP帧）。这些分组及其响应选择了将要使用的一些PPP参数。接着进行网络配置，NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址，这样，PC机就成为Internet上的一个主机了。通信完毕，NCP释放网络层的连接，收回原来分配出去的IP地址；接着LCP释放数据链路层连接；最后释放的是物理层的连接。 总结：PPP具有多协议成帧机制，可以在modem, HDLC bit-serial lines, SDH/SONET等物理层上运行，支持差错检测、选项协商和包头压缩功能，并具有利用HDLC帧进行可靠传输的可选功能。

23 小结（HDLC为例） (1) 链路管理——设置链路模式，建立/解除链路 (2) 帧定界——带填充位的首尾界符法，确定的帧格式
(3) 流量控制——滑动窗口 (4) 差错控制——滑动窗口，捎带应答 (5) 将数据和控制信息区分开——帧格式 (6) 透明传输——带填充位的首尾界符法 (7) 寻址——地址域