循环冗余检验的原理.ppt

第 3 章 数据链路层 3.4 选择重传 ARQ 协议 3.5 面向比特的链路层协议 HDLC 3.5.1 HDLC 协议概述 3.5.2 HDLC 的帧结构 3.6 因特网的点对点协议 PPP 3.6.1 PPP 协议的工作原理 3.6.2 PPP 协议的帧格式 3.6.3 PPP 协议的工作状态 3.1 数据链路层的基本概念 链路(link)－－是一条无源的点到点的物理线路段。 数据链路(data link) －－实现通信协议的软、硬件和链路的集合。 现在最常用是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。 一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。 常常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧。 早期的数据通信协议叫作通信规程(procedure)。 因此在数据链路层，规程和协议是同义语。 数据链路层的主要功能 (1) 链路管理 (2) 帧定界 (3) 流量控制 (4) 差错控制 (5) 将数据和控制信息区分开 (6) 透明传输 (7) 寻址 3.2 停止等待协议（Stop and Wait） 3.2.1 完全理想化的数据传输 先研究一下数据链路层的模型。 数据链路层的简单模型 完全理想化的数据传输 完全理想化的数据传输所基于的两个假定： 假定 1： 链路是理想的传输信道，所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失。 假定 2： 不管发方以多快的速率发送数据，收方总是来得及收下，并及时上交主机。 这个假定就相当于认为：接收端向主机交付数据的速率永远不会低于发送端发送数据的速率。 3.2.2 具有最简单流量控制的数据链路层协议 条件：去掉第二个假定，但仍然保留第一个假定。 计算机网络中流量控制的基本方法：由收方控制发方的数据流。 在接收结点： (1) 等待。 (2) 若收到由发送结点发过来的数据帧， 则将其放入数据链路层的接收缓存。 (3) 将接收缓存中的数据帧上交主机。 (4) 向发送结点发一确认信息，表示数据帧已 经上交给主机。 (5) 转到(1)。 两种情况的对比（传输均无差错） 3.2.3 实用的停止等待协议 解决死锁现象：设置超时计时器 结点A发送完一个数据帧时，就启动一个超时计时器(timeout timer)。 计时器又称为定时器。 若到了超时计时器所设置的重传时间 tout而仍收不到结点 B 的任何确认帧，则结点 A 就重传前面所发送的这一数据帧。 一般可将重传时间tout选为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间”。 解决重复帧的问题 使每一个数据帧带上不同的发送序号。 若结点 B 收到发送序号相同的数据帧，就表明出现了重复帧。 但此时结点 B 还必须向 A 发送确认帧 ACK，因为 B 已经知道 A 还没有收到上一次发过去的确认帧 ACK。 帧的发送序号 数据帧中的发送序号 N(S) 以 0 和 1 交替的方式出现在数据帧中。 每发一个新的数据帧，发送序号和上次发送的不一样。 因此，可以使收方区分开新的数据帧和重传的数据帧。 可靠传输 由于数据链路层的停止等待协议采用了有效的检错重传机制，数据链路层对上面的网络层就可以提供可靠传输的服务。 3.2.4 循环冗余检验的原理 在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。 差错检验原理：发送方通过CRC方法得到检验码，将检验码放在数据之后一起发送，接收方收到后，再通过检验算法（除以生成多项式P，根据余数），判断数据是否出现差错。 循环冗余检验的原理：用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算。得到的 (k + n) bit 的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) bit 的数 P，得出商是 Q 而余数是 R（检验码）。 循环冗余检验的原理说明 帧检验序列 FCS 在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。 循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS并不等同。 CRC 是一种常用的检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码。 FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非是用来获得 FCS 的唯一方法。 检测出差错（接收方） 接收的数据除以生成多项式P，只要得出的余数 R 不为 0，就表示检测到差错。 但这种检测方法并不能确定是哪一个或哪几个比特出现了差错。 一旦检测出差错，就丢弃这个出现差错的帧。 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到差错的概率就很小。 应当注意 仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只