第四讲　广域通信网

西南林学院计算机与信息科学系　

广域网 •广域网的基本概念 •广域网是地理分布范围在几十公里至几千公里，可以连接不同城市、不同国家、遍及全球的计算机网络。•广域网可看作是局域网利用公用通信网络、互连设备连接起来的、可以实现远距离数据通信的计算机网络。

常用的广域网技术• 公共交换电话网 (PSTN)

Public Switch Telephone Network• X.25 公共数据网• 帧中继网• 综合业务数字网（ ISDN)• ATM

公共交换电话网 (PSTN)公共交换电话网全称是： Public Switch

Telephone Network该网最初是为了话音通信而建立的网络，从 20世纪 60 年代开始又被用于数据传输其特点是：• 采用电路交换• 现有网络设施完善，价格便宜• 传输速率低，最多达 56Kbps• 采用模拟传输，抗干扰能力差• 将逐步被其他网络取代

X.25 网• X.25 标准• X.25是 CCITT在 1974 年建议、后经多次修订的公用分组交换网接口的标准，其重要特征是：只要网络产品制造商按此接口标准生产相应产品，就可应用于公用分组交换网，而不管其内部采用何技术手段实现。 X.25 所规定的接口在工作时的示意图如图所示。

•X.25 网络提供的服务是虚电路服务，图中的两条虚线 VC1、VC2 代表两条虚电路。

•X.25 的接口分为三个层次，最下层为物理层、传送比特流；中间是数据链路层，传送数据帧；最高层是分组层，传送数据分组。其层次关系如图所示。 ( 见书上 P68 页）

X.25的规定的 DTE—DCE接口

X.25的层次关系

帧中继网 (P86 页）• 帧中继技术是在分组交换技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐代替已有的模拟线路，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。• 帧中继是一种简单的面向连接的分组电路，是基于开放系统互连模型的数据链路层，此项技术的开发既可满足局域网互连所需的大容量的传送，也可满足用户对数据传输延时小的要求。• 其具有吞吐量大、时延小、适合突发性业务等特点，能充分利用网络资源。

综合业务数字网 ISDN（ P94 页）将多种业务集成在一个网内，为用户提供经济有效的数字化综合服务，包括电话、传真、可视图文及数据通信等。 ISDN使用单一入网接口，利用此接口可实现多个终端 (ISDN 电话、终端等 ) 同时进行数字通信连接。ISDN 的组成部件•当多个设备同时接入一条 ISDN 线路时，可能需要网络终端、终端适配器、用户终端等设备，如图所示。

ISDN

ISDN的组成部件

普通电话

普通传真机

计算机

适配器 网络终端

带有ISDN PC卡的计算机

数字电话

G4传真机

网络终端

ATM(P97 页）• ATM(异步传送模式 ) 是一种传递模式，在这一模式中，信息被组成固定长度的信元在电信网中进行复用、交换、传输。它综合了电路交换和分组交换的优点，可传送任意速率的宽带信号，可传输话音、数据、图像和视频业务。

公众电话网络 (PSTN) 是目前普及程度最高、成本最低的公用通讯网络，它在网络互连中也有广泛的应用。尽管现在已经有许多速度更快、性能更好的接入技术，如后面将要介绍的 ISDN、 ASDL和Cable Modem等，但使用 Modem 接入仍然是接入Internet 的一种选择。如图所示为 Modem 接入方式。

PSTN与Modem 接入

Modem接入方式

– 1．物理层概述 • 物理层是 OSI参考模型的最低层，也是最基础的一层，它并不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体，它向下是物理设备之间的接口，直接与传输介质相连接，使二进制数据流通过该接口从一台设备传给相邻的另一台设备，向上为数据链路层提供数据流传输服务。

公共交换电话网 (PSTN) 的物理层

公共交换电话网 (PSTN) 的物理层– 1 ．物理层概述 •物理层主要考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流。 •物理层上的协议有时也称为接口。物理层协议主要规定物理信道的建立、保持及释放的特性，这些特性包括机械的、电气的、功能的和规程的 4 个方面特性。

公共交换电话网 (PSTN) 的物理层在这里引入两个名词：DTE（ Data Terminal Equipment ）DCE（ Data Circuit Equipment ）

–DTE叫做数据终端设备，是具有一定的数据处理能力以及发送和接收数据能力的设备，是数据的源或目的。 –DCE 的作用就是在 DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并且负责建立、保持和释放物理信道的连接。

公共交换电话网 (PSTN) 的物理层

DTE DCEDCE DTE

串行比特传输

接口 接口

用户环境 用户环境通信环境

用户设施 用户设施通信设施

DTE与DCE之间的接口

通信接口及设备 • 广泛使用的通信设备接口标准有：

– EIA RS-232C ；– EIA RS-499 ；– ITU-T 建议的 X.21等标准。

• RS (Recommended Standard) 表示推荐标准，232、 499等为标识号码，而后缀（如 RS-232C 中的 C ）表示该推荐标准被修改过的次数。 ITU-T 也有一些相应的标准。– 与 EIA RS-232C兼容的 ITU-T V.24 建议，与

EIA RS-422兼容的 ITU-T V.10等。

EIA RS-232C 接口 • 在串行通信中， EIA RS-232C 是应用最为广泛的标准，

EIA在 1969 年公布的数据通信标准，其后为了改进RS-232C 的局限性，提供更高的传输距离和数据速率，增加了新的功能，如环路测试功能，在 1977 年颁布了RS-499 。由于 RS-499 标准太复杂， EIA于 1987 年颁布了与 RS-232C 兼容的改进版 RS-232D 。

• 发送和接收数据的计算机或终端系统，称为数据终端设备（ DTE ），如计算机。用来实现信息的收集、处理和变换的设备称为数据通信设备（ DCE ），如调制解调器。 公用电话网

调制解调器计算机 计算机调制解调器

DTE DCE DCE DTERS-232CRS-232C

RS-232C 接口的特性 • RS-232C使用 9针或 25针的 D 型连接器 DB-9或 DB-25 。

• 目前，绝大多数计算机使用的是 9针的 D 型连接器。 RS-232D 规定使用 25针的 D 型连接器。• RS-232C 采用的信号电平－ 5～－ 15V 代表逻辑“ 1” ，＋ 5～＋ 15V 代表逻辑“ 0” 。在传输距离不大于 15米时，最大速率为 19.2kbps 。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

1 2 3 4 5

6 7 8 9

DB-25针 DB-9针

RS-232C 接口各针脚的功能定义 针脚号 信号名称 说 明

1 保护地（ SHG ） 屏蔽地线7 信号地（ SIG ） 公共地线2 发送数据（ TxD ） DTE将数据传送给 DCE3 接收数据（ RxD ） DTE从 DCE接收数据4 请求发送（ RTS ） DTE到 DCE表示发送数据准备就绪5 允许发送（ CTS ） DCE到 DTE表示准备接收要发送的数据6 数据传输设备就绪（ DSR ） 通知 DTE， DCE已连到线路上准备发送20 数据终端就绪（ DTR ） DTE就绪，通知 DCE连接到传输线路22 振铃指示（ RI ） DCE收到呼叫信号向 DTE发 RI信号8 接收线载波检测（ DCD ） DCE向 DTE表示收到远端来的载波信号21 信号质量检测 DCE向 DTE报告误码率的高低23 数据信号速率选择器 DTE与 DCE间选择数据速率24 发送器码元信号定时（ TC ） DTE提供给 DCE的定时信号15 发送器码元信号定时（ TC ） DCE发出，作为发送数据时钟17 接收器码元信号定时（ RC ） DCE提供的接收时钟

RS232 接口 DB-9和 DB-25 的对应关系 DB-9 信号名称 DB-25

1 载波检测（ CD ） 82 发送数据（ TD ） 23 接收数据（ RD ） 34 数据终端准备（ DTR ） 205 信号地（ SIG ） 76 数据传输设备准备（ DS

R ） 6

7 请求发送（ RTS ） 48 允许发送（ CTS ） 59 振铃指示（ RI ） 22

RS-232 接口的应用• 异步应用

– 两个 DTE （计算机）设备通过电话线进行异步通信，并使用调制解调器作为数据通信设备。• 同步应用

– 两个 DTE 设备通过 RS-232C进行同步通信，使用 DB-25针接口的第 17和第 24针脚提供外同步的时钟信号，实现数据的收发。– 由于 9针的 RS-232C 接口不能提供时钟信号，因而不能进行同步通信。

计算机

公用电话网

调制解调器计算机

MODEM

DTE DCE

DTE

RS-232C

TD

RD

RTSCTS

DSR

SIG

CD

DTRRI

DCE

27

3

8

6

5

1

49

27

3

8

6

5

1

49

RS-232 接口的空 Modem 连接 • 当近距离的两个 DTE之间进行通信时，可以不使用Modem ，而是采用空Modem 连接方式– 例如，两个 DTE之间分别采用两个 25针和两个 9针

RS-232C 接口的空Modem 连接方式。

计算机 计算机

2

73

206

8

45

RTSCTSCD

DTR

TDRDSIG

DSRRTSCTSCD

DTR

TDRDSIG

DSR

DB-25针空Modem连线

计算机 计算机RTSCTSCD

DTR

TDRDSIG

DSRRTSCTSCD

DTR

TDRDSIG

DSR

DB-9针空Modem连线

4

2

53

6781

4

2

53

6781

2

73

206

8

45

空Modem 的简单连接方式• 在实际应用中， DTE与 DCE之间、 DTE和 DTE之间可以使用最简单连接方式

– DTE与 DCE 相连时， DTE和 DCE 对应的针脚直连，且只需要使用发送 TD 、接收 RD和信号地 SIG 。– 对于 DTE与 DTE 相连时，相对的发送和接收针脚需要交叉相连，因此，有时也把空Modem 线称为串口交叉线。

计算机 计算机

TDRD

TDRD

SIG

使用DB-9针最简单的空MODEM连线

253

46781

253

46781

DCEDTE

调制解调器计算机

DTE DCE

TD

RD

SIG

27

38

6

5

1

49

27

38

6

5

1

49

使用DB-9针连接DTE和DCE

RS-232C 接口的工作流程 • RS-232C 接口的工作流程是指按照各个针脚的状态有序地实现数据传输。

– 例如：两个 DTE之间采用租用线路实现全双工同步数据传输的全过程。• 建立连接阶段；• 数据传输阶段；• 释放连接阶段；

公用电话网

调制解调器计算机 计算机调制解调器

DTE DCE DCE DTERS-232CRS-232C

1

2

3

45

6

7

8

17

20

24

458

1

2

3

45

6

7

8

17

20

24

458

1

3

2

45

6

7

8

24

20

17

45

8

1

3

2

45

6

7

8

24

20

17

45

8载波开启

载波关闭

载波开启

载波关闭

关闭

关闭

关闭

关闭

关闭

关闭

数据

数据

建立连接阶段

数据传输阶段

释放连接阶段

屏蔽地信号地

数据终端准备

数据传输设备准备

接收线载波检测请求发送

允许发送

接收数据

接收器码元信号定时

发送数据

发送器码元信号定时

EIA RS-449 接口 • 由于 RS-232C 标准采用的信号电平高，为非平衡发送和接收方式，而且其接口电路由于有公共地线，当信号线穿过电气干扰环境时，发送的信号将会受到影响，若干扰足够大，发送的“ 0”会变成“ 1” ，“ 1”会变成“ 0” ，所以存在数据传输速率低，传输距离短，串扰信号较大等缺点。为了改善 RS-

232C 的性能，提高抗干扰能力，增加传输距离， EIA推荐了和 RS-232C 完全兼容的 RS-449 接口标准。

RS-449/V.35 标准• RS-449 标准规定的接口特性与 CCITT V.35 一致；

– 采用 37针和 9针连接器，其中 37针连接器包含了与 RS-449 相关的所有信号；

– 每一个信号线均需采用一对导线；– 通过测试线可以自环进行测试，以检验通信设备是否有故障；

• RS-449 有两个子标准，即平衡式的 RS-422A 标准和非平衡式的 RS-423A 标准。– RS-423-A ：规定电气特性为非平衡传输，有公共地，电缆长度 10米，最大数据率为 100kbps– RS-422-A ：规定电气特性为平衡传输，无公共地，电缆长度 100米，最大数据率为 1Mbps;

DTE DCE

T（发送）C （控制）

R （接收） I（指示） S （位定时）B （字节定时，可选）

Ga（DTE 公共回线）G （地）

X.21 建议书• X.21是 ITU-T推荐的数字接口，用于在公用数据网上进行同步操作的 DTE和DCE之间的通用接口。 X 系列的 X.21bis 可以将 X.21转换为适合于模拟信道的接口，起到从模拟信道过渡到数字信道的作用。

– 机械特性： 15根引脚；– 功能特性： 8 条信号线；

X.21 接口的工作流程• X.21 接口标准规定了在建立和释放呼叫， DTE与 DCE 之间交换的信息（ DCE 表示 DTE 和网络接口的设备）– C: 控制电路– T: 发送电路– R: 接收电路– I: 指示电路

• X.21bis 建议– 用于 EIA-232-D/V.24 设备 的过渡，使用模拟信道， DCE 为同步

MODEM ；

主叫DTE DCEC 接通， T=0R=“++...+”T= 被叫地址R=呼叫进行信号

R=1 ， I 接通T= 数据

C 断开， T= 0R=0， I 断开

建立连接

拆除连接

数据传输

调制解调器• Modem 是为数字信号在具有有限带宽的模拟信道上进行远距离传输而设计的，是一种数据通信设备 DCE 。其主要功能是进行信号的调制和解调，在 DTE和模拟传输线路之间起到数字信号与模拟信号之间的转换作用。• 计算机也可以通过Modem 的传真和语音功能，发送传真以及提供电话录音留言和全双工的免持听筒服务。

调制解调器的组成• Modem 一般由基带处理、调制解调、信号放大和滤波、均衡等几部分组成。

基带处理

调制、放大 滤波 均衡解调滤波 判决

取样

载波 噪声 时钟载波

物理信道发送 接收

调制解调器的分类一• 按通信设备分类可分为：

– 拨号Modem• 拨号Modem主要用于公用电话网上传输数据。拨号Modem 具有在性能指标较低的环境中进行有效操作的特殊性能。多数拨号Modem 具备自动拨号、自动应答和自动拆线等功能。

– 专线 Modem• 专线 Modem主要用在专用线路或租用线路上，它不必带有自动应答和自动拆线功能。专线 Modem的数据传输率比拨号Modem 要高。

调制解调器的分类二• 按Modem 速度分类

– 传输速率在 1200bps 以下的为低速 Modem， 1200～9600bps之间的为中速 Modem， 9600bps 以上的为高速Modem 。

• 按Modem调制方式分类– 一般Modem 产品的调制方式有频移键控、差分相移键控、正交幅度调制等。

• 按Modem 内部控制方式分类– 分为智能 Modem和非智能 Modem 两类。智能 Modem 的内部控制逻辑由微处理器实现，它能够接收一系列Modem控制命令（ AT命令集）来完成通信过程的控制，并具有自动拨号、重复拨号、选择传输速率等功能。

调制解调器的分类三 • 按数据传输方式分类

– 同步 Modem– 异步 Modem

调制解调器的分类四• 按Modem 与计算机的连接方式分类

– 外置式Modem– 内置式Modem

调制解调器的标准• Modem 标准主要是按 ITU-T V 系列建议的标准 。

ITU-T 建议 信号速率 (bps) 调制方式V.21 300 FSKV.22 1200 4 –PSK

V.22bis 2400/1200 16-QAM/4-DPSKV.23 1200 FSKV.26 2400 4-PSKV.27 4800 8-PSKV.29 9600 16-QAMV.32 9600 32-QAM

V.32bis 14400 64-QAMV.33 14400 128-QAMV.34 28800～ 33600 4096-QAM

关于 56K 的调制解调器• 对于 56K 的调制解调器， ITU-T 为其制定的标准为 V.90 ，它是一种传输速率非对称的调制解调器，其下行传输速率可以达到 56Kbps ，但上行传输速率是 33.6Kbps 。 • 在用户使用 56K的Modem拨号连接 Internet时，只有当提供拨号接入的 ISP 具有数字中继线时，才可以使用用户 Modem 的下行传输速率达到 56Kbps 。若两个用户使用 56Kbps的

Modem进行直接拨号连接时， Modem 的传输速率最高只能达到 33.6Kbps 。

调制解调器的压缩标准 • 数据压缩指的是发送端的 Modem 在发送数据以前先将数据进行压缩，而接收端的 Modem收到数据后再把数据还原，从而提高了 Modem 的有效传输速率。• 通常使用的压缩技术有两种：

– ITU-T 规范• ITU-T 规范的 V. 42bis 标准，使用的是 Huffman （霍夫曼）编码技术。 Huffman压缩技术非常适合于压缩文本数据文件。

– Microcom 网络协议 MNP（Microcom Networking Protocol ）： MNP 是一组独立的差错控制和数据压缩标准， MNP有几种压缩编码方式。

• MNP5 ：在一行中发现有 3 个以上相同字符时则发送该字符及重复个数，从而达到压缩目的。对于图表文件，使用这种协议达到的压缩比很高， MNP5 可以实现 2 1∶ 的压缩比。• MNP 7 ：根据字符对的频率进行编码字符，进一步提高压缩能力 ， MNP7 的压缩比可以达到 3 1∶ 。

调制解调器的差错技术标准• 对于高速 Modem ，线路中的瞬间噪声可使Modem 产生多位错误。因此必须采用差错控制技术，制定相应的标准。• 常用的差错控制标准有 ITU-T和MNP 标准

– ITU-T 标准• ITU-T 的差错控制标准是 V.42 。

– MNP 标准• MNP 标准使用的最广泛。 MNP5和MNP7 定义了数据压缩技术， MNP1～ 4 以及 MNP10 用于描述差错控制技术。• MNP4 差错控制标准的 Modem 已得到广泛应用。 V.42把MNP4 作为选项。如果某个 Modem 应答时不支持 V. 42 标准，则可用 MNP4方式，从而做到兼容。• MNP10 是功能非常齐全的差错控制协议，可用于像蜂窝电话这样的噪声环境。

– 使用 ITU-T V.42和MNP4协议的 Modem 可以协商传输速率。如果通信线路在某个速率条件下连续出错次数超过一个设定值，则通信双方的 Modem降低速度，直到可以正常传输数据为止。

数据链路层数据链路层

4.1 4.1 数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念4.2 4.2 数据链路控制协议数据链路控制协议4.3 4.3 流量控制流量控制4.4 4.4 高级数据链路控制协议高级数据链路控制协议 HDLCHDLC

4.5 4.5 因特网的点对点链路协议因特网的点对点链路协议 PPPPPP

4.1 4.1 数据链路层的基本概念数据链路层的基本概念• 物理层的问题：物理层的问题：

– 物理链路是物理链路是有差错和不可靠有差错和不可靠的。的。  – 物理设备之间可能存在物理设备之间可能存在传输速度不匹配传输速度不匹配的问题。的问题。

• 数据链路层的作用：数据链路层的作用：– 通过一些通过一些数据链路控制数据链路控制协议，在协议，在不太可靠不太可靠的物理链的物理链路上实现路上实现可靠可靠的数据传输。的数据传输。

物理链路与数据链路 物理链路与数据链路 • 物理链路物理链路

– 是一条无源的点到点的是一条无源的点到点的物理线路段物理线路段。其间无交换节点，。其间无交换节点，但可以有中继器。网络中两台计算机之间的通路可以由但可以有中继器。网络中两台计算机之间的通路可以由多条链路串接而成。多条链路串接而成。• 数据链路数据链路

– 是在物理链路上通过是在物理链路上通过控制协议控制协议建立起来的建立起来的逻辑链路逻辑链路。。– 一条物理链路上可以建立多个数据链路。一条物理链路上可以建立多个数据链路。

链路链路控制控制 MODEMMODEM

节点交换机节点交换机

数据链路数据链路链路链路控制控制MODEMMODEM物理物理链路链路节点交换机节点交换机

把实现这些协议的硬件和软件加到把实现这些协议的硬件和软件加到物理链路上，就构成了数据链路。物理链路上，就构成了数据链路。

节节点点

帧的概念帧的概念 数据链路层协议传送的数据单元数据链路层协议传送的数据单元 (PDU)(PDU)称为“称为“帧帧”，是由”，是由网络层的协议数据单元以网络层的协议数据单元以一对一一对一的方式封装而成。的方式封装而成。 数据链路就象一个数据链路就象一个数字管道数字管道， “帧”就是这条数字管道， “帧”就是这条数字管道上传输的数据单元。上传输的数据单元。 ““帧”如同信件一样，封套上载有源地址和目标地址，故帧”如同信件一样，封套上载有源地址和目标地址，故能准确无误地地送达目的地。封套内的数据才是要传送的能准确无误地地送达目的地。封套内的数据才是要传送的真正内容。真正内容。

帧帧 帧帧节节点点

帧的一般结构帧的一般结构 对于不同的通信环境或不同的通信协议， “帧”的格对于不同的通信环境或不同的通信协议， “帧”的格式亦不尽相同。 式亦不尽相同。 

““帧”分为帧”分为面向字符型面向字符型和和面向比特型面向比特型两类。前者由两类。前者由 ASCIIASCII字符构成（字符构成（ IBM BSCIBM BSC协议）；后者由任意比特构成，更为协议）；后者由任意比特构成，更为灵活和高效（灵活和高效（ HDLCHDLC）。）。

FF帧帧标志标志

AA地址地址字段字段

CC控制控制字段字段

DD数据字段数据字段 FCSFCS

校验校验字段字段FF帧帧标志标志

设置数据链路层的目的设置数据链路层的目的 在网络实体间提供建立、维持和释放数据链路在网络实体间提供建立、维持和释放数据链路连接以及提供传输数据链路服务数据单元的功连接以及提供传输数据链路服务数据单元的功能和过程的手段；能和过程的手段；

在物理链路上建立数据链路连接；在物理链路上建立数据链路连接； 检测和校正物理层出现的错误，为网络层提供检测和校正物理层出现的错误，为网络层提供可靠的无差错的数据链路。可靠的无差错的数据链路。

为网络层提供的服务类型为网络层提供的服务类型• OSIOSI 模型规定数据链路层应为网络层提供三种类型的服务：模型规定数据链路层应为网络层提供三种类型的服务：1.1.无确认无连接的服务无确认无连接的服务2.2.有确认无连接的服务有确认无连接的服务3.3.面向连接的服务面向连接的服务 • 源节点不必建立连接，可直接向数源节点不必建立连接，可直接向数据链路发送数据单元；据链路发送数据单元；

• 目标节点不必对收到的数据单元进目标节点不必对收到的数据单元进行确认。行确认。• 源节点不必建立连接，可直接向数据链路源节点不必建立连接，可直接向数据链路发送数据单元；发送数据单元；• 目标节点对每个接收到的数据单元应给予目标节点对每个接收到的数据单元应给予肯定确认或否定确认；肯定确认或否定确认；• 源节点根据目标节点的确认信息，决定是源节点根据目标节点的确认信息，决定是重发原数据单元还是发送下一个数据单元。重发原数据单元还是发送下一个数据单元。    

• 源节点要发送数据之前先建立连接，然源节点要发送数据之前先建立连接，然后进行数据传输，传输结束要拆除数据后进行数据传输，传输结束要拆除数据链路层连接；链路层连接；• 源节点对传输的每个数据单元进行编号，源节点对传输的每个数据单元进行编号，按顺序发送；按顺序发送；• 目标节点对收到的数据单元给予肯定确目标节点对收到的数据单元给予肯定确认或否定确认。 认或否定确认。 

数据链路层的功能数据链路层的功能1.1. 链路管理链路管理 ————为了提供面向连接的服务，数据链路为了提供面向连接的服务，数据链路协议要具备数据链路的建立、维护和释放的功能。协议要具备数据链路的建立、维护和释放的功能。

2.2. 帧同步帧同步3.3. 流量控制流量控制4.4. 差错控制差错控制5.5. 透明传输透明传输6.6. 寻址寻址

1.1. 链路管理链路管理2.2. 帧同步帧同步 ————接收方应能从收到的比特流中准确地区接收方应能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束位置。  分出一帧的开始和结束位置。  

3.3. 流量控制流量控制4.4. 差错控制差错控制5.5. 透明传输透明传输6.6. 寻址寻址

1.1. 链路管理链路管理2.2. 帧同步帧同步3.3. 流量控制流量控制 ————  当收方来不及接收数据时，必须能当收方来不及接收数据时，必须能及时控制发方的发送速率。  及时控制发方的发送速率。  

4.4. 差错控制差错控制5.5. 透明传输透明传输6.6. 寻址寻址

1.1. 链路管理链路管理2.2. 帧同步帧同步3.3. 流量控制流量控制4.4. 差错控制差错控制 ————  采用抗干扰编码和链路控制协议进采用抗干扰编码和链路控制协议进行差错检验和控制。 行差错检验和控制。 

5.5. 透明传输透明传输6.6. 寻址寻址

1.1. 链路管理链路管理2.2. 帧同步 帧同步 3.3. 流量控制流量控制4.4. 差错控制差错控制5.5. 透明传输透明传输 ————  能在数据链路上传输任意比特组合能在数据链路上传输任意比特组合的数据。数据链路协议应能有效有效地区分数据的数据。数据链路协议应能有效有效地区分数据信息和控制信息。 信息和控制信息。 

6.6. 寻址寻址

1.1. 链路管理链路管理2.2. 帧同步帧同步3.3. 流量控制流量控制4.4. 差错控制差错控制5.5. 透明传输透明传输6.6. 寻址寻址————  在多点连接的情况下，能正确判断每一帧在多点连接的情况下，能正确判断每一帧的目标地址和源地址。 的目标地址和源地址。 

帧同步技术帧同步技术• 字节计数法字节计数法

– 用一个特殊字符作为帧的开始定界符，后面使用一用一个特殊字符作为帧的开始定界符，后面使用一个字段来表明帧的长度字节数。个字段来表明帧的长度字节数。• 首尾定界法首尾定界法

– 使用若干个特定字符作为帧的首尾标志。使用若干个特定字符作为帧的首尾标志。– 使用特殊比特模式表示帧的首尾标志。使用特殊比特模式表示帧的首尾标志。– 使用违例编码作为帧的首尾标志。使用违例编码作为帧的首尾标志。

帧同步技术帧同步技术• 数据封装的过程

Data

0111111010101100010101101010110001

FTP messageFTP message

FrameFrame(medium dependent)(medium dependent)

DataData

SegmentSegment

PacketPacket

BitsBits

DataSegmentHeader

DataSegmentHeader

NetworkHeader

FrameTrailer

FrameHeader

DataSegmentHeader

NetworkHeader

(Bytes)(Bytes)

帧同步技术帧同步技术

77 11 2/62/6 2/62/6 22 46~150046~1500 44

PreamblePreambleSSOOFF

DestinationDestinationaddressaddress

SourceSourceaddressaddress

LengthLength/Type/Type

802.2header802.2header DataData FCSFCS

10101010 ……10101010|10101010 ……10101010|1010101110101011

•帧开始定界符帧开始定界符 SOFSOF ：：10101011B10101011B 。最后二位。最后二位 1111 表示表示SOFSOF结尾。结尾。

• 前导码：前导码：是帧同步信号，每个字是帧同步信号，每个字节均为二进制数节均为二进制数 1010101010101010 。。

帧同步技术帧同步技术

帧同步技术帧同步技术

4.2 4.2 数据链路控制协议数据链路控制协议

• 物理链路是物理链路是有差错和不可靠有差错和不可靠的。的。  • 物理设备之间可能存在物理设备之间可能存在传输速度不匹配传输速度不匹配的问题。的问题。• 数据链路控制协议要实现差错控制和流量控制数据链路控制协议要实现差错控制和流量控制

数据链路层数据链路层

主主机机AA

缓存

主主机机BB

AP2AP1

缓存

发送方发送方 接收方接收方高层高层

物理层物理层数据链路数据链路帧帧 帧帧

物 理 链 路物 理 链 路

1. 1. 停止停止 ----等待协议等待协议• 工作原理：工作原理：

– 发送方发送一块数据后， 就停止发送动作，开始计时，发送方发送一块数据后， 就停止发送动作，开始计时，等待接收方的反馈结果。等待接收方的反馈结果。– 接收方对收到的数据进行校验，并根据校验的结果向接收方对收到的数据进行校验，并根据校验的结果向发送方作出肯定确认或否定确认。发送方作出肯定确认或否定确认。– 当发送方收到“正确”的确认当发送方收到“正确”的确认 (ACK)(ACK) 之后，继续发送之后，继续发送后继数据块；后继数据块；– 如果发送方收到“否定”确认如果发送方收到“否定”确认 (NAK) (NAK) ，或者计时器超，或者计时器超时，重新传送本数据块。时，重新传送本数据块。

帧的序号帧的序号• 为了保证按顺序传输，为每一个数据帧带上不同的为了保证按顺序传输，为每一个数据帧带上不同的发送发送序号序号 N(S) N(S) 。每发送一个新的数据帧就把它的发送序号。每发送一个新的数据帧就把它的发送序号加 加  11。 。 • 若节点 若节点  B B 收到发送序号相同的数据帧，就表明出现了收到发送序号相同的数据帧，就表明出现了重复帧重复帧，应将其丢弃，同时 向节点，应将其丢弃，同时 向节点 A A 发送确认帧 发送确认帧 

ACK ACK 。。• 为了减少数据传输的额外开销，应尽量使序号占用较少为了减少数据传输的额外开销，应尽量使序号占用较少的比特数。 的比特数。 • 由于停止等待协议每发送一个数据帧就停止等待，因此由于停止等待协议每发送一个数据帧就停止等待，因此用一个比特来编号就够了。 用一个比特来编号就够了。 

数据帧在链路上的几种情形数据帧在链路上的几种情形正常 出错重传 超时重传正常 出错重传 超时重传

时时间间

AA BB

DATA0DATA0

上层上层实体实体ACKACK

DATA1DATA1

上层上层实体实体ACKACK

(a) (a) 正常情况正常情况

AA BB

DATA0DATA0

DATA0DATA0

上层上层实体实体ACKACK

(c) (c) 数据帧丢失数据帧丢失

重重传传

ttoutout

丢丢失失   ！！

AA BB

DATA0DATA0

上层上层实体实体ACKACK

DATA0DATA0丢丢弃弃ACKACK

(d) (d) 确认帧丢失确认帧丢失

重重传传

ttoutout 丢丢失失   ！！

AA BB

DATA0DATA0

NAKNAK

DATA0DATA0

上层上层实体实体ACKACK

(b) (b) 数据帧出错数据帧出错

重重传传

出错出错

停停——等协议的特点等协议的特点• 通信双方以通信双方以半双工半双工方式进行通信方式进行通信• 控制控制简单简单，易于实现。，易于实现。• 传输效率低传输效率低。尤其对信道质量好、差错率。尤其对信道质量好、差错率低的情况。低的情况。

2. 2. 拉回式连续拉回式连续 ARQARQ 协议协议• 工作原理：工作原理：

– 发送方可以发送方可以连续发送连续发送一系列数据帧，即不要求等待一系列数据帧，即不要求等待对方的确认，即可发送下一数据帧。对方的确认，即可发送下一数据帧。– 当发送方收到了接收端发来的对某帧信息的确认帧当发送方收到了接收端发来的对某帧信息的确认帧时，就可以接着发送后继的数据帧。时，就可以接着发送后继的数据帧。– 由于减少了等待时间，信道的利用率大大提高。 由于减少了等待时间，信道的利用率大大提高。 

• 需要在发送方设置一个较大的缓冲区，用以存放待确认的数据帧。需要在发送方设置一个较大的缓冲区，用以存放待确认的数据帧。• 当发送方收到对某帧的确认后方可从缓存中删除该数据帧。当发送方收到对某帧的确认后方可从缓存中删除该数据帧。• 发送方每发送完一个数据帧，就启动一个发送方每发送完一个数据帧，就启动一个超时计时器超时计时器。。• 若到了超时计时器所设置的重传时间而仍未收到对方的确认帧，发若到了超时计时器所设置的重传时间而仍未收到对方的确认帧，发送方就重传未得到确认的数据帧。送方就重传未得到确认的数据帧。

拉回式连续拉回式连续 ARQARQ 协议的工作原理协议的工作原理• 接收方只能按顺序接收帧。接收方只能按顺序接收帧。• 当某一帧出错时，接收方将丢弃出错帧及其后的帧，等当某一帧出错时，接收方将丢弃出错帧及其后的帧，等待发方重传出错帧及其后的所有帧。待发方重传出错帧及其后的所有帧。

发送方发送方 AA

接收方接收方 BB

00 11 22 33 44 55 66 77

ACK1ACK1ACK0ACK0

00 11 ×× DD

出错出错丢弃丢弃

DD DD DD DD

计时器超时计时器超时22 33 44 55 66 77

重传重传

22 33 44 55 66 77

ACK3ACK3ACK2ACK2

3. 3. 选择重传选择重传 ARQARQ协议协议• 为了提高信道的利用率，接收方可以开设较大为了提高信道的利用率，接收方可以开设较大的缓存区，以保存在出错帧之后正确接收的帧。的缓存区，以保存在出错帧之后正确接收的帧。• 发送方只需重传出错帧，而不必重复传送那些发送方只需重传出错帧，而不必重复传送那些本来已经正确到达接收方的数据帧。本来已经正确到达接收方的数据帧。

• 接收方等到所缺序号的数据帧收到后再一并送接收方等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。 交主机。 

连续连续 ARQARQ 协议的工作方式协议的工作方式(a) (a) 拉回方式拉回方式

(b) (b) 选择重发方式 选择重发方式 

发送端

接收端ACK0

ACK1NAK ACK2

ACK3

(a)

ACK0ACK1

NAK ACK2ACK6

(b)

ACK3ACK4

ACK5

丢弃

重传

重传0 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 2 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 2 6 7 8 9

发送端

接收端丢弃

4.3 4.3 流量控制流量控制• 所谓所谓流量控制是指流量控制是指当收方来不及接收数据时，必须当收方来不及接收数据时，必须能及时控制发方的发送速率。能及时控制发方的发送速率。

• 在面向帧的同步通信中主要使用在面向帧的同步通信中主要使用滑动窗口机制滑动窗口机制来实来实现流量控制。现流量控制。

拉回式连续拉回式连续 ARQARQ协议的问题协议的问题1.1.发送方必须设置缓存保留已发送且未被确认的数据帧的副发送方必须设置缓存保留已发送且未被确认的数据帧的副本，以备重传。计算机的硬件资源是有限的，缓存容量不本，以备重传。计算机的硬件资源是有限的，缓存容量不能无限制增加。能无限制增加。

2.2.当未被确认的数据帧过多时，一旦有一帧出现错误，可能当未被确认的数据帧过多时，一旦有一帧出现错误，可能需要重传很多帧，造成很大的浪费，增加了传输的开销。需要重传很多帧，造成很大的浪费，增加了传输的开销。

3.3.为了对连续发送的大量数据帧进行编号，每帧的发送序号为了对连续发送的大量数据帧进行编号，每帧的发送序号也要占用较多的比特，又增加了一定的开销。也要占用较多的比特，又增加了一定的开销。

• 因此在连续因此在连续 ARQARQ 协议中必须对协议中必须对连续发送的未被确认的帧数连续发送的未被确认的帧数做一定的限制，这就是滑动窗口协议所研究的内容。做一定的限制，这就是滑动窗口协议所研究的内容。  

窗口机制窗口机制• 发送端和接收端分别设定发送端和接收端分别设定发送窗口发送窗口和和接收窗口接收窗口 。 。• 发送窗口用来对发送窗口用来对发送端发送端进行流量控制。进行流量控制。• 发送窗口的大小 发送窗口的大小  WWTT 代表在还没有收到对方确认信代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。

发送窗口控制发送端的速率发送窗口控制发送端的速率00 11 22 33 44 55 66 77 00 11 22

发送窗口发送窗口WWTT

不允许发送这些帧不允许发送这些帧允许发送 允许发送  5 5 个帧个帧(a)(a)

00 11 22 33 44 55 66 77 00 11 22不允许发送这些帧不允许发送这些帧还允许发送 还允许发送  4 4 个帧个帧WWTT

已发送已发送(b)(b)

00 11 22 33 44 55 66 77 00 11 22不允许发送这些帧不允许发送这些帧

WWTT

已发送已发送(c)(c)

00 11 22 33 44 55 66 77 00 11 22不允许发送这些帧不允许发送这些帧还允许发送还允许发送 3 3 个帧个帧

WWTT

已发送已发送 已发送已发送并已收到确认并已收到确认(d)(d)

接收端设置接收窗口接收端设置接收窗口 • 在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下。 才允许将该数据帧收下。 • 若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律将其丢弃。 若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律将其丢弃。 • 在连续 在连续  ARQ ARQ 协议中，接收窗口的大小 协议中，接收窗口的大小  WWRR = 1 = 1。。

– 只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。否则，就丢弃它。否则，就丢弃它。– 每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前（即向右每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前（即向右方）滑动一个帧的位置。同时发送对该帧的确认。方）滑动一个帧的位置。同时发送对该帧的确认。          

接收窗口的意义接收窗口的意义

不允许接收这些帧不允许接收这些帧00 11 22 33 44 55 66 77 00 11 22

WWRR

准备接收 准备接收  0 0 号帧号帧(a)(a)

不允许接收这些帧不允许接收这些帧00 11 22 33 44 55 66 77 00 11 22

WWRR

准备接收准备接收 1 1 号帧号帧

已收到已收到(b)(b)

不允许接收这些帧不允许接收这些帧00 11 22 33 44 55 66 77 00 11 22

WWRR

准备接收 准备接收  4 4 号帧号帧已收到已收到(c)(c)

滑动窗口的重要特性滑动窗口的重要特性• 只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。了确认），发送窗口才有可能向前滑动。• 收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议又称为因此这种协议又称为滑动窗口协议滑动窗口协议。。• 当发送窗口和接收窗口的大小都等于当发送窗口和接收窗口的大小都等于 11 时，就时，就是是停止等待协议停止等待协议。  。  

发送窗口的最大值发送窗口的最大值 • 当用当用 nn个比特对数据帧进行编号时，若接收个比特对数据帧进行编号时，若接收窗口的大小为 窗口的大小为  11，则只有在发送窗口的大小 ，则只有在发送窗口的大小 满足满足 WWTT 22nn 1 1 时，连续 时，连续  ARQ ARQ 协议才能协议才能正确运行。正确运行。• 例如，当采用 例如，当采用  3 bit 3 bit 编码时，发送窗口的最编码时，发送窗口的最大值是 大值是  7 7 而不是 而不是  88。  。  

选择重传 选择重传  ARQ ARQ 协议的窗口机制协议的窗口机制 • 选择重传选择重传 ARQARQ 协议要求加大接收窗口，先收下发送序号协议要求加大接收窗口，先收下发送序号不连续但仍处在接收窗口中的那些数据帧。等到所缺序号不连续但仍处在接收窗口中的那些数据帧。等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。 的数据帧收到后再一并送交主机。 

• 选择重传 选择重传  ARQ ARQ 协议可避免重复传送那些本来已经正确到协议可避免重复传送那些本来已经正确到达接收端的数据帧。但我们付出的代价是在接收端要设置达接收端的数据帧。但我们付出的代价是在接收端要设置具有相当容量的缓存空间。具有相当容量的缓存空间。

• 对于选择重传 对于选择重传  ARQ ARQ 协议，若用 协议，若用  n n 比特进行编号，则接比特进行编号，则接收窗口的最大值满足：收窗口的最大值满足： WWRR 22n-1n-1

• 当接收窗口为最大时， 当接收窗口为最大时，  WWTT = = WWRR == 2 2n-1n-1

4.4 4.4 高级数据链路控制协议高级数据链路控制协议 HDLCHDLC

4.4.1 HDLC4.4.1 HDLC 概述概述 • HDLC(High-Level Data Link Control)HDLC(High-Level Data Link Control) 是是 ISOISO制定的制定的面向比特型面向比特型的同步数据链路控制协议（ 的同步数据链路控制协议（  ISO 3309ISO 3309 ） ；） ；

• 在在 IBMIBM公司的公司的 SDLCSDLC(Synchronous Data Link Control)(Synchronous Data Link Control)协议的基础上修订而成；协议的基础上修订而成；

• 用于广域网的用于广域网的同步串行链路同步串行链路；；• 采用帧的采用帧的首尾定界法首尾定界法实现帧的实现帧的同步同步，以特殊比特模式，以特殊比特模式

0111111001111110(7EH)(7EH)作为帧的首尾标记。作为帧的首尾标记。• 提供提供面向连接面向连接的的虚电路虚电路服务。服务。

HDLCHDLC的站点类型的站点类型• 主站：主站： Primary StationPrimary Station

– 主站控制整个链路的工作；主站控制整个链路的工作；– 主站发出的帧称为“主站发出的帧称为“命令命令”，用来确定和改变链路的状”，用来确定和改变链路的状态，确定次站、组织数据传输和链路恢复等。 态，确定次站、组织数据传输和链路恢复等。 

• 次站：次站： Secondary Station Secondary Station – 次站也称次站也称从站从站，受控于主站；，受控于主站；– 次站发出的帧称为“次站发出的帧称为“响应响应” ；” ；– 主站与每一次站均维持一条独立的逻辑链路。主站与每一次站均维持一条独立的逻辑链路。

• 复合站：复合站： Combined Station Combined Station – 复合站也称为复合站也称为组合站组合站，同时具有主站和次站的功能。  ，同时具有主站和次站的功能。  

HDLCHDLC的链路结构的链路结构• 不平衡链路结构 不平衡链路结构 

– 由一个主站和一个或多个次站构成。由一个主站和一个或多个次站构成。– 主站控制次站实现链路管理。信道可以是点对点链路，主站控制次站实现链路管理。信道可以是点对点链路，也可以是多点共享的链路。也可以是多点共享的链路。– 可支持全双工或半双工通信。可支持全双工或半双工通信。主站主站 次站次站命令命令响应响应

命令命令响应响应主站主站次站次站 次站次站

HDLCHDLC的链路结构的链路结构• 平衡链路结构 平衡链路结构 

– 由两个复合站点对点地互连而成。由两个复合站点对点地互连而成。– 两个站点地位均等，负有同等的链路控制责任。两个站点地位均等，负有同等的链路控制责任。– 信道可支持全双工或半双工通信。信道可支持全双工或半双工通信。

复合站复合站复合站复合站 命令命令 // 响应响应响应响应 // 命令命令

HDLCHDLC的数据响应方式的数据响应方式• 正常响应方式正常响应方式 NRMNRM ——用于不平衡链路结构用于不平衡链路结构

– 主站具有选择、轮询次站的能力，并可随时向次站发主站具有选择、轮询次站的能力，并可随时向次站发送命令或数据；送命令或数据；– 次站只有在主站轮询时才能作出响应；次站只有在主站轮询时才能作出响应；

• 异步响应方式异步响应方式 ARM ARM ——用于不平衡链路结构用于不平衡链路结构– 主站具有初始化链路，差错校正、链路的建立和释放主站具有初始化链路，差错校正、链路的建立和释放等功能；等功能；– 主站和次站都可以主动传输数据。主站和次站都可以主动传输数据。

• 异步平衡方式异步平衡方式 ABM ABM ——用于平衡链路结构用于平衡链路结构– 任一组合站均可控制链路，发出命令或相应；双方均任一组合站均可控制链路，发出命令或相应；双方均可主动传送数据。可主动传送数据。

•帧标志帧标志 F(01111110BF(01111110B ，， 7EH)7EH)–用于区分帧的轮廓，兼作用于区分帧的轮廓，兼作同步同步与与定时定时之用。之用。–采用采用 00 比特填充法比特填充法来实现帧的来实现帧的透明传输透明传输。。

HDLCHDLC协议协议4.4.2 HDLC4.4.2 HDLC 的帧结构的帧结构

FF帧标志帧标志 AA

地址字段地址字段 CC控制字段控制字段 II

数据信息数据信息 FCSFCS校验码校验码 FF

帧标志帧标志8b 8nb 8b/16b 8b 8nb 8b/16b 可变  可变   1616b b 8b 8b

校验区间校验区间透明传输区间透明传输区间

零比特填充法零比特填充法 • HDLC HDLC 采用采用零比特填充法零比特填充法使一帧中两个 使一帧中两个  F F 字段之间字段之间不会出现连续的不会出现连续的 6 6 个 个  11。。• 在发送端，当一串比特流数据中有连续的在发送端，当一串比特流数据中有连续的 5 5 个 个  1 1 时，时，就立即填入一个 就立即填入一个  00 。。• 在接收帧时，先找到 在接收帧时，先找到  F F 字段以确定帧的边界。接着字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现连续的再对比特流进行扫描。每当发现连续的 5 5 个 个  1 1 时，时，就将其后的一个 就将其后的一个  0 0 删除，以还原成原来的比特流。   删除，以还原成原来的比特流。           

零比特的填充与删除零比特的填充与删除 数据中某一段比特组合恰好数据中某一段比特组合恰好出现和 出现和  F F 字段一样的情况字段一样的情况 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0

会被误认为是 会被误认为是  F F 字段字段发送端在 发送端在  5 5 个连 个连  1 1 之后之后填入 填入  0 0 比特再发送出去比特再发送出去

填入 填入  0 0 比特比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 00 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0

在接收端将 在接收端将  5 5 个连 个连  1 1 之后之后的 的  0 0 比特删除，恢复原样比特删除，恢复原样在此位置删除填入的 在此位置删除填入的  0 0 比特比特

0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 00 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0

透明传输透明传输 • 采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流，即可采用零比特填充法就可传送任意组合的比特流，即可实现数据链路层的实现数据链路层的透明传输透明传输。。

• 当连续传输两个帧时，前一个帧的结束标志字段 当连续传输两个帧时，前一个帧的结束标志字段  F F

可以兼作后一帧的起始标志字段。可以兼作后一帧的起始标志字段。• 当暂时没有信息传送时，可以连续发送标志字段，使当暂时没有信息传送时，可以连续发送标志字段，使收端可以一直和发送端保持收端可以一直和发送端保持同步同步。  。  

HDLCHDLC帧的地址帧的地址FF

帧标志帧标志 AA地址字段地址字段 CC

控制字段控制字段 II数据信息数据信息 FCSFCS

校验码校验码 FF帧标志帧标志

8b 8nb 8b /16b 8b 8nb 8b /16b 可变  可变   1616b b 8b 8b

校验区间校验区间透明传输区间透明传输区间

•地址字段地址字段 AA–在非平衡模式，用于指出次站的地址。；在非平衡模式，用于指出次站的地址。；–在平衡模式，用于指出响应站的地址。在平衡模式，用于指出响应站的地址。– 全全 11 地址为广播地址，全地址为广播地址，全 00 地址为无效地址。地址为无效地址。–地址的最后一位为地址的最后一位为地址扩充标志地址扩充标志，当该位为“，当该位为“ 1”1” 时表示无扩充。时表示无扩充。

HDLCHDLC的帧结构的帧结构FF

帧标志帧标志 AA地址字段地址字段 CC

控制字段控制字段 II数据信息数据信息 FCSFCS

校验码校验码 FF帧标志帧标志

8b 8nb 8b /16b 8b 8nb 8b /16b 可变  可变   1616b b 8b 8b

校验区间校验区间透明传输区间透明传输区间

•控制字段控制字段 CC–用于表示命用于表示命令和响应的令和响应的类型。类型。

•数据信息数据信息 II–用于存放来自用于存放来自网络层的协议网络层的协议数据单元。数据单元。

•帧校验码帧校验码–采用采用 1616 位位 CRCCRC 编编码，码， g(x)=xg(x)=x1616+x+x1212+x+x55+1+1–亦采用“亦采用“ 0”0” 比特填充技比特填充技术。术。

HDLCHDLC的帧类型的帧类型FF

帧标志帧标志 AA地址字段地址字段 CC

控制字段控制字段 II数据信息数据信息 FCSFCS

校验码校验码 FF帧标志帧标志

8b 8nb 8b /16b 8b 8nb 8b /16b 可变  可变   1616b b 8b 8b

信息帧信息帧 (I)(I)

无编号帧无编号帧(U)(U)

• HDLCHDLC帧的类型有三种，由控制字段内的信息标识。帧的类型有三种，由控制字段内的信息标识。

11 22 33 44 55 66 77 8800 N(S)N(S) P/FP/F N(R)N(R)

11 00 SSSS P/FP/F N(R)N(R)

11 11 MMMM P/FP/F MMMMMM监控帧监控帧(S)(S)

HDLCHDLC的信息帧的信息帧

• HDLCHDLC的的信息帧（信息帧（ II））用来传输数据信息。其中：用来传输数据信息。其中：– N(S)N(S) 是发送序号，表示当前发送的数据帧的序号。是发送序号，表示当前发送的数据帧的序号。– N(R)N(R)是接收序号，表示该站期待接收的下一帧的序号。 是接收序号，表示该站期待接收的下一帧的序号。 – P/FP/F是探询（是探询（ PollPoll）和终止（）和终止（ FinalFinal ）位。）位。– P=1 表示主站询问， F=1 表示 响应终止。终止。

• 注意：注意：控制字段的长度在标准格式中是控制字段的长度在标准格式中是 88位，在扩展格式位，在扩展格式中是中是 1616位，序号的长度分别为位，序号的长度分别为 33位和位和 77位。位。

11 22 33 44 55 66 77 8800 N(S)N(S) P/FP/F N(R)N(R)

HDLCHDLC的监控帧的监控帧

• HDLCHDLC的的监控帧（监控帧（ SS））均为响应帧，主要用于差错控制均为响应帧，主要用于差错控制和流量控制，分为以下和流量控制，分为以下 4 4 种：  种：  – RRRR帧，帧， SS=00SS=00， 接收准备就绪。， 接收准备就绪。– RNRRNR帧，帧， SS=10SS=10，接收未准备好，暂停接收。，接收未准备好，暂停接收。– REJREJ帧，帧， SS=01SS=01，拒绝。否认，拒绝。否认 N(R) N(R) 起的所有帧。 起的所有帧。 – SREJSREJ帧，帧， SS=11SS=11，选择拒绝。只否认，选择拒绝。只否认 N(R)N(R)帧。帧。

• 注意：注意：在上述响应帧中均对在上述响应帧中均对 N (R)N (R)之前的所有帧进行捎带之前的所有帧进行捎带确认。确认。

11 22 33 44 55 66 77 8811 00 SSSS P/FP/F N(R)N(R)

HDLCHDLC的流量控制的流量控制• HDLCHDLC协议采用滑动窗口机制来实现流量控制。协议采用滑动窗口机制来实现流量控制。

– 发送窗口的大小 满足：发送窗口的大小 满足： WWTT 22nn 1 1

– 接收窗口的的大小 满足：接收窗口的的大小 满足： WWRR 2 2nn/2= 2/2= 2n-1n-1

– 其中其中 nn为序号的比特数为序号的比特数• 接收方通过接收方通过 RRRR帧和帧和 RNRRNR帧控制窗口的向前滑动。帧控制窗口的向前滑动。

0011

22

3344

55

6677 00

11

22

3344

55

6677 00

11

22

3344

55

6677 00

11

22

3344

55

6677

HDLCHDLC的无编号帧的无编号帧

• HDLCHDLC的的无编号帧（无编号帧（ UU））用于实现数据链路控制。用于实现数据链路控制。– 不含帧序号，其类型由不含帧序号，其类型由MMMM 和和 MMMMMM表示，可以定义表示，可以定义

出出 3232种附加命令和附加响应功能。种附加命令和附加响应功能。– 目前已定义了目前已定义了 1515种无编号帧。根据其功能可分为设置种无编号帧。根据其功能可分为设置链路方式、传输信息、错误恢复、测试和交换标识等链路方式、传输信息、错误恢复、测试和交换标识等具体类别。 具体类别。 

11 22 33 44 55 66 77 8811 11 MMMM P/FP/F MMMMMM

无编号命令和响应无编号命令和响应M编码 命令 响应00 000 UI —无编号信息 UI —无编号信息00 001 SNRM —置正常响应方式00 010 DISC —拆除链路，进入断连方式 RD —请求拆除链路00 100 UP —无编号轮询00 110 UA —无编号确认00 111 TEST —要求测试 TEST —响应测试10 000 SIM —置初始化方式 RIM —请求初始化方式10 001 FRMR —帧拒绝 FRMR —帧拒绝11 000 SARM —置异步响应方式11 001 RSET —复位重置11 010 SARME —置扩展的异步响应方式11 011 SNRME —置扩展的正常响应方式11 100 SABM —置异步平衡方式11 101 XID —交换标识 XID —交换标识11 110 SABME —置扩展的异步平衡方式

HDLCHDLC的通信过程的通信过程4.4.3 HDLC4.4.3 HDLC 的通信过程的通信过程• 当采用交换型线路时，两个通信站的通信过程分为以当采用交换型线路时，两个通信站的通信过程分为以下几个阶段：下几个阶段：

建立物理连接 建立物理连接  建立数据链路 建立数据链路 传输数据帧传输数据帧拆除数据链路拆除数据链路

传输比特流 传输比特流 拆除物理连接 拆除物理连接 

UU ，， SNRMSNRM，， PP=1=1

II ，， N(S)=2N(S)=2，， N(R)=3N(R)=3，，P=1P=1

II ，， N(S)=0N(S)=0，， N(R)N(R)=0=0II ，， N(S)=1N(S)=1，， N(R)=0N(R)=0，，

P=1P=1

UU ，， UAUA，， F=1F=1

II ，， N(S)=0N(S)=0，， N(R)N(R)=2=2II ，， N(S)=1N(S)=1，， N(R)N(R)=2=2II ，， N(S)=2N(S)=2，， N(R)=2N(R)=2，，

F=1F=1II ，， N(S)=3N(S)=3，， N(R)N(R)

=3=3II ，， N(S)=4N(S)=4，， N(R)=3N(R)=3，，F=1F=1UU ，， DISCDISC，， PP

=1=1

正常响应方式下数据通信过程示例正常响应方式下数据通信过程示例

UU ，， UAUA，， F=1F=1

建立链路建立链路

传输数据传输数据

拆除链路拆除链路

主机主机 AA 主机主机 BB

UU ，， SNRMSNRM，， PP=1=1

SS ，， RRRR，， N(R)N(R)=3=3

II ，， N(S)=0N(S)=0，， N(R)N(R)=0=0II ，， N(S)=1N(S)=1，， N(R)=0N(R)=0，，

P=1P=1

UU ，， UAUA，， F=1F=1

SS ，， REJREJ，， N(RN(R)=0)=0

II ，， N(S)=0N(S)=0，， N(R)N(R)=2=2

II ，， N(S)=2N(S)=2，， N(R)N(R)=2=2II ，， N(S)=3N(S)=3，， N(R)N(R)=2=2II ，， N(S)=4N(S)=4，， N(R)=2N(R)=2，，

F=1F=1UU ，， DISCDISC，， PP=1=1

正常响应方式下数据通信过程示例正常响应方式下数据通信过程示例

UU ，， UAUA，， F=1F=1

建立链路建立链路

传输数据传输数据

拆除链路拆除链路

主机主机 AA 主机主机 BB

出错出错 II ，， N(S)=0N(S)=0，， N(R)N(R)

=0=0II ，， N(S)=1N(S)=1，， N(R)=0N(R)=0，，P=1P=1 II ，， N(S)=1N(S)=1，， N(R)N(R)

=2=2

超时超时

HDLCHDLC的重发机制的重发机制• 超时重发：超时重发：为了防止发送方无期限地等待接收方的确认，收发双方均设为了防止发送方无期限地等待接收方的确认，收发双方均设置计时器。发送方在一定的时间内未收到接收方传来的确认，置计时器。发送方在一定的时间内未收到接收方传来的确认，表示传输有故障，准备重发所有未被确认的帧。表示传输有故障，准备重发所有未被确认的帧。

• 发送方：发送方：每发送一信息帧，计时每发送一信息帧，计时 , , 直到收到接收方的确认直到收到接收方的确认 (( 包括捎带包括捎带确认确认 )) ；若超时，则重发。；若超时，则重发。

• 接收方：接收方：在正确接收到信息帧后，计时；若在一定的时间内未收到后在正确接收到信息帧后，计时；若在一定的时间内未收到后继信息，则发继信息，则发 RRRR帧，准备接收，并告诉发送方前面已接收。帧，准备接收，并告诉发送方前面已接收。

HDLCHDLC特点分析特点分析 • 使用统一的帧格式使用统一的帧格式：：实现数据、命令和响应的传输，实施起来方便；实现数据、命令和响应的传输，实施起来方便；

• 采用‘采用‘ 0’0’ 比特填充法：比特填充法：使得协议可以支持任意组合的比特流传输，保证了信息传输的透明性使得协议可以支持任意组合的比特流传输，保证了信息传输的透明性；；

• 采用窗口机制和捎带应答：采用窗口机制和捎带应答：支持全双工工作方式，允许在未收到确认的情况下，连续发送多个帧，提支持全双工工作方式，允许在未收到确认的情况下，连续发送多个帧，提高了信息传输的效率； 高了信息传输的效率； 

• 采用帧校验序列，并设置窗口序号：采用帧校验序列，并设置窗口序号：可以提高信息传输的正确性和可靠性。 可以提高信息传输的正确性和可靠性。 

• 面向二进制位的控制规程比面向字符型的控制规程具有较高的面向二进制位的控制规程比面向字符型的控制规程具有较高的优越性优越性。。

链路访问过程链路访问过程 LAPXLAPX

• ITUITU开发了一系列基于开发了一系列基于 HDLCHDLC的链路访问协议：的链路访问协议：• 平衡式链路访问规程平衡式链路访问规程 LAPBLAPB ：：只提供在只提供在 DTEDTE 和和 DCEDCE 之间通信所需要的基本控制功能，不包含轮之间通信所需要的基本控制功能，不包含轮询和选择特性。询和选择特性。

• DD信道链路访问规程信道链路访问规程 LAPD LAPD ：：是是 ISDNISDN 网络的网络的 DD 信道的协议，专用于带外控制信令的传输信道的协议，专用于带外控制信令的传输。。

• 调制解调器链路访问规程调制解调器链路访问规程 LAPM LAPM ：：专门为调制解调器开发的专门为调制解调器开发的 HDLCHDLC 简单子集。简单子集。  

44.5 .5 因特网的点对点协议 因特网的点对点协议  PPPPPP

4.5.1 PPP 4.5.1 PPP 协议概述协议概述• 点对点协议点对点协议 PPPPPP （（ Point-to-Point ProtocolPoint-to-Point Protocol ）是因特网上）是因特网上最常用的一种数据链路协议。最常用的一种数据链路协议。

• IETFIETF 在在 19921992年推出了年推出了 PPPPPP 协议，经过多次修订成为协议，经过多次修订成为InternetInternet 的正式标准，的正式标准， RFC 1661RFC 1661 、、 RFC 1662RFC 1662定义了定义了PPPPPP协议及其帧结构。协议及其帧结构。

• PPPPPP协议是各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一协议是各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共同的解决方案，广泛应用于各种点对点的广域链路，种共同的解决方案，广泛应用于各种点对点的广域链路，不仅可用于拨号电话线，并且可用于路由器─路由器之不仅可用于拨号电话线，并且可用于路由器─路由器之间的专线上。间的专线上。

PPPPPP 协议的使用场合协议的使用场合

• PPPPPP协议的物理层可以是同步电路或异步电路协议的物理层可以是同步电路或异步电路

PSTN/ISDN

接入服务器接入服务器PPP PPP 封封装装

PPPPPP协议的特点协议的特点• PPPPPP协议是在协议是在 SLIPSLIP （（ Serial Line Internet ProtocolSerial Line Internet Protocol ）的）的基础上发展起来的基础上发展起来的面向字符型面向字符型的协议，它具有以下特点：的协议，它具有以下特点：

1.1. PPPPPP协议具有协议具有差错检测差错检测功能；功能；2.2.可以支持可以支持 IPIP协议等协议等多种多种网络层协议（例如网络层协议（例如 IPXIPX协议）；协议）；3.3.支持支持动态动态 IPIP地址分配；地址分配；4.4.既可以用于既可以用于同步同步串行链路，又可以用于串行链路，又可以用于异步异步串行链路；串行链路；5.5.能控制连接的建立；能控制连接的建立；6.6.可以进行连接配置与连接质量测试。可以进行连接配置与连接质量测试。

PPPPPP 协议在协议在 OSIOSI模型中的位置模型中的位置

物理层物理层 物理链路（同步 物理链路（同步  / / 异步）异步）

链路层链路层

网络层网络层OSIOSI模型模型

LCPLCP、、PAP/CHAPPAP/CHAP 验证等验证等

网络控制协议族：网络控制协议族：IPCPIPCP 、、 IPXCPIPXCP 、、 ATCPATCP 等等

IPIP 、、 IPXIPX 、其他网络协议、其他网络协议PPPPPP协议栈协议栈

PPPPPP 协议栈的组成协议栈的组成PPPPPP主要由下列协议组成：主要由下列协议组成：• 链路控制协议链路控制协议 LCPLCP

– 用于建立、拆除和监控用于建立、拆除和监控 PPPPPP数据链路。数据链路。• 网络控制协议族网络控制协议族

NCPNCP （（ IPCPIPCP 、、 IPXCPIPXCP 、、 ATCPATCP等）等）– 用于协商在该数据链路上所传送的包的格式与类型。用于协商在该数据链路上所传送的包的格式与类型。

• 网络安全认证协议网络安全认证协议 PAPPAP 和和 CHAPCHAP

LCPLCP 与与 NCPNCP的作用的作用

PPPPPP协议协议

TCP/IP

NOVELL IPX

NCPsNCPs 用于协商在该用于协商在该数据链路上所传送的数据链路上所传送的包的格式与类型，提包的格式与类型，提供对多种网络协议的供对多种网络协议的支持。支持。

LCPLCP 用于创建和用于创建和维护链路维护链路

PPP PPP 协议的帧结构协议的帧结构4.5.2 PPP4.5.2 PPP 协议的帧结构协议的帧结构• PPPPPP采用帧的采用帧的首尾定界法首尾定界法实现帧的同步，以特殊字符实现帧的同步，以特殊字符 0x0x7E7E作为帧的作为帧的首尾首尾标志标志。它的帧结构和 。它的帧结构和  HDLC HDLC 的相似。 的相似。 • 地址字段 地址字段  AA 只置为 只置为  0xFF0xFF ，表示所有站点都接收地址。，表示所有站点都接收地址。• 控制字段 控制字段  CC 缺省设置为 缺省设置为  0x030x03 ，表明，表明 PPPPPP 在缺省情况下不使用编号，在缺省情况下不使用编号，不不提供捎带确认的可靠传输机制提供捎带确认的可靠传输机制。但在线路噪声较大的环境中可以选用。但在线路噪声较大的环境中可以选用有编有编号号的传输模式（的传输模式（ RFC1663RFC1663 ）。 ）。 

7E7E帧标志帧标志 FFFF

地址地址0303

控制字段控制字段 协议协议 数据与填充数据与填充 FCSFCS校验码校验码 7E7E

帧标志帧标志1 1 1 2 1 1 1 2 ≤1500 ≤1500 2/4 2/4 1 1

协议协议C021C021

编码编码11

标识标识11

长度长度22

LCPLCP 包信息包信息可变可变

PPPPPP的透明传输的透明传输• PPPPPP的帧首尾标志是的帧首尾标志是 7eH7eH ，如果在帧的其它字段出现该标志必须进行填充，，如果在帧的其它字段出现该标志必须进行填充，以示区别（以示区别（ RFC1662RFC1662 ）。）。

• 当当 PPPPPP 用于用于同步传输同步传输链路时，由硬件来完成比特填充，做法与链路时，由硬件来完成比特填充，做法与 HDLCHDLC 一一样。样。

• 当当 PPPPPP 用于用于异步传输异步传输链路时，使用链路时，使用特殊字符填充特殊字符填充法：法：1.1.在在 7eH7eH 之前增加一个转义字符之前增加一个转义字符 7d7dHH ，并将该字符的第，并将该字符的第 66 位取反变为位取反变为

7d7d5eH5eH （（ 7e→7e→7d7d5e5e）；）；2.2.如果信息字段出现了如果信息字段出现了 7dH7dH ，也采用同样的方法，用，也采用同样的方法，用 7d7d5dH5dH 表示表示

（（ 7d→7d→7d7d5d5d ） ；） ；3.3.缺省情况下，对所有小于缺省情况下，对所有小于 20H20H 的字符也进行填充（如： 的字符也进行填充（如：  0d→0d→7d7d2d2d

）。）。

PPPPPP帧的字段帧的字段• 协议字段协议字段用以标识所承载的上层协议用以标识所承载的上层协议 (RFC1700)(RFC1700) ：：

– 若为若为 0021H0021H ，则承载的信息是，则承载的信息是 IPIP数据报；数据报；– 若为若为 C021HC021H ，则承载的信息是，则承载的信息是 PPPPPP 链路控制数据；链路控制数据；– 若为若为 8021H8021H ，则承载的信息，则承载的信息 IPIP控制协议的控制数据；控制协议的控制数据；– 若为若为 C023HC023H ，则承载的是口令认证协议，则承载的是口令认证协议 PAPPAP 包；包；– 若为若为 C223HC223H ，则承载的是询问握手认证协议，则承载的是询问握手认证协议 CHAPCHAP包。包。

• 校验字段校验字段是是 CRCCRC冗余码，缺省为冗余码，缺省为 22字节，可以协字节，可以协商为商为 44个字节。    个字节。    

链路控制协议链路控制协议 LCPLCP

4.5.3 PPP 4.5.3 PPP 协议的子协议协议的子协议1.1.链路控制协议链路控制协议 LCPLCP• 负责建立、维护、配置及终止链路。负责建立、维护、配置及终止链路。• 提供协商机制去设置两个端点之间的选项：提供协商机制去设置两个端点之间的选项：

– 最大接收单元最大接收单元 MRUMRU、认证协议、协议字段压缩、、认证协议、协议字段压缩、地址字段与控制字段压缩等。地址字段与控制字段压缩等。• LCPLCP包分为三类：包分为三类：

– 配置包、链路终止包和链路监管调试包。配置包、链路终止包和链路监管调试包。协议协议C021C021

编码编码11

标识标识11

长度长度22

LCPLCP 包信息包信息可变可变

网络控制协议网络控制协议 LCPLCP

2.2.网络控制协议网络控制协议 NCPNCP

• 网络控制协议是一组控制协议，允许在网络控制协议是一组控制协议，允许在 PPPPPP帧中封装帧中封装来自网络层协议的数据，最常用的来自网络层协议的数据，最常用的 NCPNCP 是是 IPCPIPCP 。。

• 主要的主要的 NCPNCP包有三类：包有三类：– IPCPIPCP 、、 IPXCPIPXCP 和和 ATCPATCP。。

• IPCPIPCP为传输为传输 IPIP 数据包配置和协商网络活动的选项。数据包配置和协商网络活动的选项。协议协议80218021

编码编码11

标识标识11

长度长度22

IPCPIPCP 包信息包信息可变可变

主验证方主验证方

用户数据库用户数据库

口令认证协议口令认证协议 PAPPAP

• PAPPAP是一种简单的明文认证协议。采用两次握手认证。是一种简单的明文认证协议。采用两次握手认证。• PAPPAP客户端（被认证方）首先发起认证请求，将自己的身份客户端（被认证方）首先发起认证请求，将自己的身份（用户名和口令）明文发送给对端的服务器，服务器作为主（用户名和口令）明文发送给对端的服务器，服务器作为主认证方检验用户的身份是否合法，口令是否正确。 认证方检验用户的身份是否合法，口令是否正确。 

被验证方被验证方用户名用户名 ++口口令令通过通过 //拒绝拒绝

询问握手认证协议询问握手认证协议 CHAPCHAP

• CHAPCHAP协议采用三次握手机制：主认证方向被认协议采用三次握手机制：主认证方向被认证的远程用户发送一个询问报文，其中包括本端证的远程用户发送一个询问报文，其中包括本端主机名和一个随机生成的询问字串（不含口令）。主机名和一个随机生成的询问字串（不含口令）。

• CHAPCHAP的安全性比的安全性比 PAPPAP高。高。

主认证方主认证方

用户数据库用户数据库

被认证方被认证方

CHAPCHAP 认证过程认证过程• 远程客户必须根据询问报文，在本地数据库中查找对方的主机名、口令远程客户必须根据询问报文，在本地数据库中查找对方的主机名、口令密钥，使用密钥，使用 MD5MD5单向哈希算法生成加密的询问报文，送回主认证方。单向哈希算法生成加密的询问报文，送回主认证方。

• 主认证方收到应答后在本端查找用户主机名，和口令密钥，使用主认证方收到应答后在本端查找用户主机名，和口令密钥，使用 MD5MD5单向哈希算法对保存的随机生成的询问报文进行加密，与被认证方的应单向哈希算法对保存的随机生成的询问报文进行加密，与被认证方的应答进行比较，根据比较结果决定是通过还是拒绝。 答进行比较，根据比较结果决定是通过还是拒绝。 

主机名主机名 ++ 随机报文随机报文

通过通过 //拒绝拒绝主机名主机名 ++加密后报文加密后报文

PPPPPP的链路操作的链路操作 4.5.4 4.5.4 PPP PPP 协议的工作过程协议的工作过程• PPPPPP协议提供了一整套方案来解决链路建立、维护、拆除，协议提供了一整套方案来解决链路建立、维护、拆除，以及上层协议协商、认证等问题：以及上层协议协商、认证等问题：1.1. 首先，首先， PPPPPP链路的每一端，必须发送链路的每一端，必须发送 LCP LCP 包以便设定和包以便设定和测试数据链路。在链路建立之后，对端才可以被认证。 测试数据链路。在链路建立之后，对端才可以被认证。 2.2. 接着，接着， PPPPPP必须发送必须发送 NCPNCP 包以便选定网络层协议。一旦设包以便选定网络层协议。一旦设定好网络层协议，来自各个网络层协议的数据报就能在链定好网络层协议，来自各个网络层协议的数据报就能在链路上发送了。路上发送了。3.3. 链路将保持通信设定不变，直到外在的链路将保持通信设定不变，直到外在的 LCPLCP 和和 NCPNCP 关闭关闭链路，或者是发生一些外部事件的时候（休止时间到或者链路，或者是发生一些外部事件的时候（休止时间到或者网络管理员干涉）。 网络管理员干涉）。 

PPPPPP的工作流程的工作流程Dead 阶段 底层底层 upup

失败失败

Establish 阶段 LCPupLCPup

down Terminate 阶段 关闭关闭

验证失败验证失败

Authenticate 阶段

Network 阶段

验证通过或无验证验证通过或无验证

•当物理链路不通时，当物理链路不通时， PPPPPP 链路处链路处于处于静止（于处于静止（ DeadDead ）阶段。链路）阶段。链路最终必须结束于该阶段。最终必须结束于该阶段。

建立链路建立链路• 当物理链路接通时，进入建立（当物理链路接通时，进入建立（ EstablishEstablish ）阶段。）阶段。 LCPLCP开开始始协商协商一些配置选项：选择基本的通讯方式、最大帧长度、一些配置选项：选择基本的通讯方式、最大帧长度、认证协议等：认证协议等：

1.1. 链路的一端首先发出配置请求帧（链路的一端首先发出配置请求帧（ Configure RequestConfigure Request ）。）。2.2. 对方若接受所有选项就发送配置确认帧（对方若接受所有选项就发送配置确认帧（ Configure AcConfigure Ac

kk），），3.3. 对方若理解所有选项但不能接受就发送配置否认帧对方若理解所有选项但不能接受就发送配置否认帧

（（ Configure NacConfigure Nac ），），4.4. 若无法识别所有选项可发送配置拒绝帧（若无法识别所有选项可发送配置拒绝帧（ Configure Configure

RejectReject）。一旦一个配置确认帧被成功发送且被接收，就）。一旦一个配置确认帧被成功发送且被接收，就完成了交换，链路创建成功，进入完成了交换，链路创建成功，进入 LCPLCP 开启状态。 开启状态。 

PPPPPP的用户认证的用户认证• 如果配置了如果配置了 PAPPAP验证或验证或 CHAPCHAP验证，就进入用验证，就进入用户认证户认证 AuthenticateAuthenticate 阶段，开始验证。阶段，开始验证。• PAPPAP 和和 CHAPCHAP认证协议在串行线路上提供安全认证协议在串行线路上提供安全认证机制，采用路由器名来识别身份，以拒绝非认证机制，采用路由器名来识别身份，以拒绝非法访问。法访问。• 如果认证失败，转到链路终止如果认证失败，转到链路终止 TerminateTerminate阶段。阶段。拆除链路，拆除链路， LCPLCP转为关闭状态；转为关闭状态；• 如果认证成功就进入网络协议如果认证成功就进入网络协议 NetworkNetwork 阶段。 阶段。 

协商网络协议协商网络协议 • 在在 NetworkNetwork阶段，阶段， PPPPPP将调用各种网络控制协议将调用各种网络控制协议

（（ NCPNCP）来配置）来配置 PPPPPP链路之上的高层协议。 。链路之上的高层协议。 。• 例如，在该阶段例如，在该阶段 IPIP控制协议（控制协议（ IPCPIPCP）可以向拨）可以向拨入用户分配动态地址。入用户分配动态地址。• 当一个当一个 NCPNCP处于处于 OpenedOpened状态时，状态时， PPPPPP将携带将携带相应的网络层协议相应的网络层协议 packetspackets。。• 当相应的当相应的 NCPNCP不处于不处于 OpenedOpened状态时，任何接收状态时，任何接收到的被支持的网络层协议到的被支持的网络层协议 packetspackets都将被静静的都将被静静的丢弃。  丢弃。  

链路终止链路终止 • PPPPPP 可能在任何时刻终止链路。引起链路终止的原因可能是：载波丢可能在任何时刻终止链路。引起链路终止的原因可能是：载波丢失、认证失败、链路质量失败、空闲期定时器期满、或者管理员关闭链失、认证失败、链路质量失败、空闲期定时器期满、或者管理员关闭链路。 路。 • LCPLCP 用交换用交换 TerminateTerminate （终止）包的方法终止链路。当链路正被关闭（终止）包的方法终止链路。当链路正被关闭时，时， PPPPPP 通知网络层协议采取正确的行动。 通知网络层协议采取正确的行动。 • 交换交换 TerminateTerminate （终止）包之后，通知物理层断开，以强制链路终止，（终止）包之后，通知物理层断开，以强制链路终止，尤其当认证失败时。尤其当认证失败时。• Terminate-RequestTerminate-Request （终止（终止 -- 要求）的发送者，在收到要求）的发送者，在收到 Terminate-AckTerminate-Ack（终止（终止 -- 允许）后，或者在重启计数器期满后，将断开连接。允许）后，或者在重启计数器期满后，将断开连接。• 收到收到 Terminate-RequestTerminate-Request 的一方，应该等待对端切断，在发出的一方，应该等待对端切断，在发出

Terminate-RequestTerminate-Request 后，至少要经过一个后，至少要经过一个 Restart timeRestart time （重启时间），（重启时间），才允许断开。进入链路静止阶段。 才允许断开。进入链路静止阶段。 

复习思考题1. 数据链路层的主要功能是什么？2. 什么是通路？什么是链路？什么是数据链路？三者之间的关系如何？3. 简述各种 ARQ协议的原理。4. 什么是 HDLC？什么是 PPP？简述它们的异同点。5. 阐述 HDLC协议的主要技术特点。6. 阐述 PPP协议栈的构成和主要承载的协议号。