2011年软件水平考试网络工程师全面复习笔记(33)

会计考友

2011年软件水平考试网络工程师全面复习笔记(33)
第3章 通信接口和数据链路控制 　　本章介绍了OIS/RM开放系统互联参考模型中的最底层物理层、数据链路层及部分网络层所应用的有关协议和技术。重点掌握数据通信基本过程及数据通信接口。难点是理解数据链路控制概念。本章的“数据链路控制”考核要求为“领会”层次。
　　1、数据通信接口
0 _( Y6 L5 C% \; J- Q, H. g　　数据传输和交换的基本过程：数据从发送端出发到数据被接收端接收的整个过程称为传输过程。每次传输包含两个内容，即通信控制和传输数据。通信控制主要执行各种辅助操作。数据传输常划分五个阶段：a、建立通信线路。 b、建立数据传输链路。c、传送通信控制信号和传送数据。d、数据传输结束。e、由通信双方之一通知交换网络，通信结束，切断数据传输链路。(采用专线通信时，第a,e两个阶段可省略。)
# y* U/ C( g4 V6 M0 ]9 A  S　　数据链路层的任务是向较高层提供相邻节点间可靠的基本无差错的数据传输。数据链路层的协议是数据通信控制规程。物理层的任务是将用二进制位表示的信息转化为可在实际线路上传输的物理现象。
　　两个直联的站点之间进行有效的数据通讯所必须的条件：a、帧同步。b、流量控制。c、错误控制。d、寻址。e、在链路上同时传输控制和数据信息。f、连接管理。
; S9 i4 c1 M+ v' F! m6 _  l( i9 E　　异步传输：数据以字符为传输单位，字符发送时间是异步的，即后一字符的发送时间与前一字符的发送时间无关。时序或同步仅在每个字符的范围内是必须的，接收机可以在每个新字符开始是抓住再同步的机会。同步传输：以比特块为单位进行传输，发送器与接收机之间通过专门的时钟线路或把同步信号嵌入数字信号进行同步。异步传输需要至少20%以上的开销，同步传输效率远远比异步传输高。常用的同步传输链路控制协议HDLC开销为0.6 %。
　　识别数据链路的特征是，线路拓扑和半双工或全双工连接形式。线路拓扑是指传输介质上工作站点的物理配置。半双工：在点对点连接中，允许数据沿两个方向传输，但在每一时刻，信息只能沿一个方向传输。全双工：允许在两个方向上同时传输数据。
( \; P: i0 w( j* R" j' q( g3 H　　数据终端设备DTE和数据线路端接设备DCE之间的接口标准特性：机械的、电气的、功能性、过程性。常用的接口标准：V.24/EIA-232-E接口(232接口)，用于DTE设备与语音级调制解调器的连接，以利用公众模拟远程通信系统传输数据。使用25线进行全双工数据传输。信号地线作为全部数据线路的公共回线，因此这种传输是不平衡的。ISDN物理接口：使用8线平衡传输方式。平衡方式比不平衡方式能容忍更高的噪声,而产生的噪声却更少。
　　2、数据链路控制(领会)
　　流量控制目的：使从源点发出的信息流量不超过目标结点的的接收能力，使从源点发出的信息流量不超过传输线路的传输能力。在数据链路层上控制的是相邻节点间数据链路上的流量，在传输层上控制的是端到端的流量。 停-等协议：是最简单的单工流量控制策略。操作过程：
, q6 \$ d* S: ~2 a0 B) f6 C  y　　· 初始时，双方的帧编号都为0。发送方维护的帧编号表明当前所发帧的序号，接收方维护的帧编号表明当前期望接收的帧序号。
　　· 发送方从缓冲区中取出一个帧，加上帧编号发送。
　　· 接收方接收帧并校验。如果帧校验正确且帧编号同期望接收的帧序号相同，则将该帧存入缓冲区，将接收方维护的帧编号取反，放入应答帧;如果帧校验出错或帧编号不是当前期望接收的帧序号，则维持帧编号不变，并发回应答帧，要求重发指定的帧。
& p. Y& V" P  I2 D) ^　　· 发送方收到应答帧后，如果帧编号与当前维护的帧编号不同，则表明当前帧已被正确接收，将发送方维护的帧编号取反，从缓冲区中取出一个新的帧，加上帧编号发送;如果应答帧中的帧编号与当前维护的帧编号相同或超时未收到应答，则重发当前编号的帧。超时时间>=(信号从发送端到接收端传输时间*2+接收端处理时间)
　　滑动窗口协议：是异步双工传输模式。基本概念：“发送窗口”在发送端保存的一张允许连续发送的帧的序号表。把即将发送的帧的序号称为“发送窗口前沿”。最早发送但还未收到应答的帧的序号称为“发送窗口后沿”。只有其序号处于发送窗口内的帧才能继续发送出去。发送端可以不等待应答而连续发送的最大帧数称为“发送窗口的尺寸”。如果用n比特表示帧的序号，则帧序号的取值范围从0到2n-1。“接收窗口”接收方允许接收的帧的序号表，凡在接收窗口内的帧，接收方都必处理，在接收窗口外的帧被丢弃。不管接收窗口大小如何，接收方送给上层的数据总是有序的。“捎带应答”：在通信中，通讯双方在数据帧中增加一个字段，专门用来携带给对方的应答信息。通常用对某一个帧的应答来代替对该帧之前的所有帧的应答。当发送窗口和接收窗口的尺寸都为1时，则蜕变为停-等协议;当发送窗口大于 1而接收窗口等于1时，(发送窗口的尺寸不能超过2n-1)，则采用出错全部重发协议;当发送窗口和接收窗口都大于1时，(接收窗口的尺寸不能超过2n-1)，则采用选择重发协议。　　
差错控制：保证所有的帧最终都按顺序正确投送到目的主机的网络层。传输错误有两种：a、单个错：由随机的信道热噪声引起，一次只影响一比特，且错误之间没有关联。b、突发错：由瞬间的脉冲噪声引起，产生连串错码，
4 T3 r$ q$ ~& O/ b　　错码前后有关联。突发错所影响的最大连续数据比特数称为突发长度。基本概念：在数据块中加入冗余信息的过程称为差错编码。检错码：只具有检错功能，但不能确定错误位置，也不能纠正错误。纠错码：具有纠错功能，将无效码字恢复成距离它最近的有效码字，但不是100%正确。两个码字的对应比特取值不同的比特数称为这两个码字的海明距离。一个有效编码集中，任意两个码字的海明距离的最小值称为该编码集的海明距离。重要结论：如果要能纠正d个错误，则编码集的海明距离至少应为2d+1。
& u( i* N' Z$ W2 y& {  J　　海明码：是一种可以纠正一比特错的高效率线性分组码。基本思想：将待传信息码元分成许多长度k的组，其后附加r个监督码元(也称校验比特)，构成长为n=k+r比特的分组码。分组码中每个校验比特和某几个特定的信息比特构成偶检验关系。校验比特数r必须满足：2r>=n+1，即2r>=k+r+1。
% D* l' {1 z3 b8 b' M6 U6 e& r　　循环冗余码(CRC)：又称多项式码，漏检率非常低，只要用一个简单的电路就能实现。(请理解书上有关例题。)
　　HDLC协议(高级数据链路控制协议)：是面向比特的通信协议，以比特作为传输的基本单位。HDLC帧结构、内容：F A C INFO FCS F
7 e4 h1 C& ^) N　　符号 定 义 长度(bit) 内 容
　　F 标志域 8 用特殊的位模式01111110作为标志确定帧首、帧尾。
7 P' u8 b" N3 _) S, f/ w　　A 地址域 8 标识从站的地址。
! R4 }9 Y: j9 C, @- s" Z' k　　C 控制域 8 用控制域的格式区分信息帧、管理帧、无编号帧三种帧。
　　INFO 信息域 任 意 透明、编码独立的数据信息。只有信息帧和某些无编号帧含有信息域。
+ l' i) n% R- @* Z# L% [  l; o- E　　FCS 帧校验序列域 16 采用循环冗余校验(CRC)除标志域外的所有其他域的校验序列。
7 q+ O1 }. m  a  a- Q; w+ }$ H　　HDLC帧类型：1)信息帧(I帧)：用于实现信息的编号传送，其控制段的第一位为0，它具有发送序号N(S)，用于标明所发送信息帧的序号，只有信息帧才有此序号。还有捎带的肯定应答信号N(R)，用于标明预期接收的帧的序号，并对以前收到的帧进行确认。P/F：询问/终止位。2)管理帧(S帧)：用于实现流量和差错控制。控制字段的前两位为10。只含有接收序号N(R)，作用同I帧的N(R)。不包含信息段。3)无编号帧(U帧)：用于链路控制。无N(S),N(R)字段。
　　HDLC操作过程：请理解书上图3.19 HDLC操作示例。
% Q$ }2 K: M5 o　　3、多路复用技术：把许多单个信号在单一的传输线路和用单一的传输设备进行传输的技术。多路复用一般有两种：频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)。FDM：把传输线的总频带划分成若干个分频带，以提供多条数据传输信道，每个信道以某一固定频率提供给一个固定终端使用，多用于模拟信号传输。TDM：各路信号按时间相位错开共享同一信道，在时间上按顺序排队轮流传输，因此在宏观上(报文级)是并行的，但在微观上(字符级)是串行的。多用于数字信号的传输。