第四章數據鏈路層4.1線路規(guī)程4.2流量控制與差錯控制4.4數據鏈路層網絡互連數據鏈路層提供兩個相鄰的網絡節(jié)點之間的可靠通信。將不可靠的物理鏈路變?yōu)榭煽康臄祿溌贰祿溌穼觽鬏數男畔卧菐?Frame)數據鏈路層的主要工作：線路規(guī)程、差錯控制和流量控制。4.1線路規(guī)程線路規(guī)程是監(jiān)視鏈路的建立，以及在給定時刻分配一個具體設備進行數據傳送的權利。線路規(guī)程可以兩種方式實現：①詢問/應答（ENQ/ACK）②輪詢(Poll)/選擇(Select)方式。4.1.1詢問/確認模式①詢問/確認模式的使用場合：當兩個設備之間存在一條專用鏈路時，即點對點方式，采用詢問/確認模式。只要一條鏈路兩頭的設備級別相同，任意一個設備都可以啟動一個會話過程。②詢問/確認模式的工作方式啟動方首先發(fā)送一個詢問幀（ENQ）詢問接收方是否可以接收數據，接收方如果已經準備好接收，回答一個確認幀（ACK）。如果沒有準備好接收，回答一個否認（NAK）。詢問/確認(ENQ/ACK)線路規(guī)程

3種可能出現的情況:①沒有應答:②回答是否定:③回答是肯定:

4.1.2輪詢/選擇模式輪詢(Poll)/選擇(Select)模式的使用場合在多點連接系統。在這種環(huán)境下，不僅僅要確定設備是否就緒，還要確定哪一個站點有權使用信道。①工作方式：主設備控制鏈路，主設備發(fā)命令，從設備響應。②地址問題：在鏈路上的每個設備都有一個地址來標識自己。②地址問題：在鏈路上的每個設備都有一個地址來標識自己。

③選擇：主設備希望發(fā)送數據，用SeL告訴從設備準備接收數據。從設備用ACK同意接收，用NAK拒絕接收。多點選擇

④輪詢：主設備希望接收數據，逐個詢問設備是否有數據發(fā)送。如果沒有數據發(fā)送，必須回答否定應答幀(NAK)。如果有數據，直接用數據幀應答。有兩種終止信息交互的方法：①從設備將所有的數據發(fā)送完畢，并以一個傳輸結束幀(EOT)結束傳輸。②主設備發(fā)出“時間到”消息。4.2流量控制與差錯控制流量控制是一組過程，這組過程是用來告訴發(fā)送方在等待接收方的確認信號之前最多可以傳送多少數據。流量控制有兩個要點：①數據流不能使接收方過載②接收方對數據進行確認差錯控制主要指錯誤檢測和重傳方法。自動重復請求(ARQ)：數據幀在傳輸中出現錯誤，接收方就返回一個否定應答幀(NAK)，出錯的幀就會被發(fā)送方重新傳送。這個過程叫ARQ。數據被重傳的情況有三種：幀破壞、幀丟失和應答幀丟失。流量控制和差錯控制是結合在一起實現的，有兩種實現流量控制和差錯控制的技術：停止等待協議滑動窗口協議4.2.1停止等待協議①停止等待協議的流量控制發(fā)送方每發(fā)送一幀后就等待應答。只有收到一個應答(ACK)后，才發(fā)送下一個幀。直到發(fā)送方發(fā)送一個傳輸結束幀。優(yōu)點：協議簡單。缺點：效率低，在線路上只有一幀。如果設備之間的距離很長，在每幀之間等待ACK幀所花費的時間很長。停止等待協議

②完成一幀發(fā)送所需的最短時間：WT=tI+2tp+2tproc+tS其中：tI：發(fā)送數據幀時間=幀長/數據傳輸率tS：發(fā)送確認幀時間=確認幀長/數據傳輸率tp：信號傳輸延時=距離/0.7光速tproc：節(jié)點處理數據時間③停等協議的定量分析⑴無差錯情況的信道利用率F：F=(tI+tp)/WT；tI：發(fā)送數據的時間;tp：信號的傳輸延時；信道利用率：信道被占用的時間和總時間之比。⑵無差錯情況的有效數據傳輸率S=D1/WT；D1是有效數據位數；WT是發(fā)送一幀的時間；有效數據傳輸率：單位時間內傳輸的有效數據位數。例1：C=傳輸速率（10Mbps或10bit/us）S=信號速度（200m/us）D=發(fā)送方與接收方的距離（200m）tproc=生成一幀的時間（1us）Lf=一幀的比特數（200Bit）N=一幀的數據比特數（160Bit）LS=一確認幀的比特數（40Bit）計算：WT=tI+2tP+2tProc+tStI=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;信道有效忙碌的時間為tI+tP=20+1;所以：信道的利用率:P=21/28=75%有效數據傳送速率:160/28=5.7Mbps

⑶有差錯時正確傳送一幀的平均時間無差錯情況下，發(fā)送一幀的最小時間間隔為WT,記為tW。當出錯率為p時,正確發(fā)送一幀的平均時間間隔tV為(根據概率統計學)：tV=tW/(1-p);p是出錯率tV是發(fā)送一幀的平均時間;⑷系統的最大吞吐量最大吞吐量λmax（每秒成功發(fā)送的幀數）：λmax=1/tV=(1-p)/tW

極限吞吐量M=1/tI(tI是發(fā)送數據的時間)⑸系統的傳輸效率系統的傳輸效率ρ=最大吞吐量λmax/極限吞吐量ρ=[(1-p)/tw]/[1/tI];令a≡tw/tI>1;則:ρ=(1-p)/a說明ρ的大小與a的關系是反比;a越小效率越高;④停止等待協議中的差錯控制為了實現差錯控制，停止等待協議采用ARQ技術，ARQ處理錯誤的三種情況：幀破壞幀丟失應答幀丟失要求：發(fā)送站要保留數據幀的備份；數據幀和應答幀必須交替的標識為0和1。如果接收方收到了兩個相鄰的數據幀且標號相同，說明接收方收到了一個重復幀。應當丟棄一個重復幀。否定應答幀(NAK),通知發(fā)送方重新發(fā)送最近的一幀。定時器，判斷數據幀在傳輸中丟失。4.2.2滑動窗口協議①滑動窗口協議中的流量控制

發(fā)送方在收到應答消息前可以發(fā)送若干幀。接收方使用一個ACK幀來對多個數據幀的接收進行確認。具體可以接受多少幀視窗口大小而定.

幀編號：在滑動窗口協議中，數據幀以模n方式編號，也就是說，編號從0到n-1。窗口的大小是n-1。接收方發(fā)送的應答幀(ACK)編號是接收方希望收到的下一幀的編號。窗口是發(fā)送方和接收方存放數據幀的緩沖區(qū)：發(fā)送方窗口用于存放已經發(fā)送但未收到應答的數據幀和在收到應答幀之前可以發(fā)送的數據幀。在接受方，只要窗口未填滿就可以在未發(fā)送應答幀的情況下繼續(xù)接收數據幀。接收方窗口用于存放已經被接收但未給應答的數據幀。發(fā)送方發(fā)送窗口

接收方接收窗口

②滑動窗口協議中的差錯控制滑動窗口協議中，有兩種實現自動重復請求(ARQ)技術:回退N自動重復請求(Go-back-N)選擇拒絕自動重復請求(Select-Rej)要求：發(fā)送站要保留數據幀的備份；除確認幀外，接收方可以發(fā)送否認幀，告訴發(fā)送方重新發(fā)送一個損壞的幀；定時器，判斷數據幀在傳輸中丟失③回退n自動重復請求在滑動窗口的回退n自動重復請求中，如果一幀丟失或損壞了，從最近一次得到應答的數據幀