2011计算机考研备考笔记之XON/XOFF方案_跨考网

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数据链路层的功能如下：
(1) 链路管理  数据链路的建立,维持和释放叫做链路管理
(2) 帧定界    是指收方应当能从比特流中区分出一帧开始和结束的地方也称为帧同步
(3) 流量控制  (flow control)发方发送数据的速率必须使收方来得及接受,当收方来不及接受时,就必须
及时的控制发方发送数据的速率
(4) 差错控制  一般要求有基地的比特差错率
          一类是前向纠错 收到有差错的数据帧时,自动的更正过来,开销太大
          一类是差错检测 检测出有差错的帧时就立即丢弃接下来  1.不进行任何处理
                                                             2.由数据链接层重传丢弃的帧
(5) 将数据和控制信息区分开 数据和控制信息处于同一帧中,必须有相应的措施使收方能够将他们区分
(6) 透明传输   不管所传的数据是什么样的比特组合都能在链路上传送
(7) 寻址       必须保证每一帧都能送到正确的目的站,收方也应该知道发方是哪个站
(二) 组帧
(三) 差错控制  检错编码和纠错编码的基本原理的算法解析
用以使发送方确认接收方是否正确收到了由它发送的数据信息的方法称为反馈差错控制.通常采用反馈检测和自动重发请求(ARQ)两种基本方法来实现.
1.反馈检测法
反馈检测法也称回送校检法或“回声”法,主要用于面向字符的异步传输中,如终端与远程计算机间的通信.这是一种无须使用任何特殊代码的差错检测法.双方进行数据传输时,接收方将接收到的数据(可以是一个字符,也可以是一帧)重新发回发送方,由发送方检查是否与原始数据完全相符.若不相符,则发送方发送一个控制字符(如 DEL)通知接收方删去出错的数据,并重新发送该数据；若相符,则发送下一个数据.
反馈检测法原理简单,实现容易,也有较高的可靠性.但每个数据均被传输两次,信道利用率很低.这种差错控制方法一般用于面向字符的异步传输中,因为这种场合下信道效率并不是主要矛盾.
2.自动重发请求法(ARQ法)
实用的差错控制方法,既要传达室输可靠性高,又要信道利用率高.为此可使发送方将要发送的数据帧附加一定的冗余检错码一并发送,接收方则根据检错码对数据帧进行差错检测,若发现错误,就返回请求重发的应答,发送方收到请求重发的应答后,便重新传送该数据帧.这种差错控制方法就称为自动重发请求法(Automatic Repeat reQuest),简称ARQ法.
ARQ法仅需返回少量控制信息,便可有效地确认所发数据帧是否正确被接收.ARQ法有几种实现方案,空闲重发请求(Idle RQ)和连续重发请求(Continuous RQ)是其中最基本的两种方案.
(1)空闲重发请求(Idle RQ).空闲重发请求方案也称停等(Stop and Wait)法,该方案规定发送方每发送一帧后就要停下来等待接收方的确认返回,仅当接收方确认正确接收后再继续发送下一帧 .空闲重发请求方案的实现过程如下:
①发送方每次仅将当前信息帧作为待确认帧保留在缓冲存储器中；
②当发送方开始发送信息帧时,随即启动计时器；
③当接收方收到无差错信息帧后,即向发送方返回一个确认帧；
④当接收方检测到一个含有差错的信息帧时,便舍弃该帧；
⑤若发送方在规定时间内收到确认帧,即将计时器清零,继而开始下一帧的发送；
⑥若发送方在规定时间内未收到确认帧,(即计时器超时),则应重发存于缓冲器中的侍确认信息帧.
XON/XOFF方案
增加缓冲存储空间在某种程度上可以缓解收、发双方在传输速率上的差异,但这是一种被动、消极的方法.因为,一方面系统不允许开设过大的缓冲空间,另一方面对于速率显著失配并且又传送大量数据的场合,仍会出现缓冲空间不够的现象.XON/XOFF方案方案则是一种相比之下更主动、更积极的流量控制方法.
XON/XOFF方案中使用一对控制字符来实现流量控制,其中XON采用ASCII字符集中的控制字符DC1,XOFF采用ASCII字符集中的控制字符DC3.当通信路上的接收方发生过载时,便向发送方发送一个XOFF字符,发送方接收XOFF字符后便暂停发送数据；等接收方处理完缓冲器中的数据,过载恢复后,再向发送方发送一个XON字符,以通知发送方恢复数据发送.在一次数据传输过程中,XOFF、XON的周期可重复多次,但这些操作对用户来说是透明的.
许多异步数据通信软件包均支持XON/XOFF协议.这种方案也可用于计算机向打印机或其它终端设备发送字符,在这种情况下,打印机或终端设备中的控制部件用以控制字符流量.
2.窗口机制
为了提高信道的有效利用率,如前所述采用了不等待确认帧返回就连续发送若干帧的方案.由于允许连续发送多个未被确认的帧 ,帧号就需采用多位二进制才能加以区分.因为凡被发出去蛤尚未被确认的帧都可能出错或丢失而要求重发,因而这些帧都要保留下来.这就要求发送方有较大的发送缓冲区保留可能要求重发的未被确认的帧.
但是缓冲区容量总是有限的,如果接收方不能以发送方的发送速率处理接收到的帧,则还是可能用完缓冲容量而暂时过载.为此,可引入类似于空闲RQ控制方案的调整措施,其本质是在收到一确定帧之前,对发送方可发送的帧的数目加以限制.这是由发送方调整保留在重发表中的待确认帧的数目来实现的.如果接收方来不及时对心到的帧进行处理,则便停发确认信息,此时发送方的重发送方的重发表就会增长,当达到重发表限度时,发送方就不再发送新帧,直至再次收到确认信息为止.
不了实现此方案,发送方存放待确认帧的重发表中,应设置待确认帧数目的最大限度,这一限度被称为链路的发送窗口.显然,如果窗口设置为1,即发送方缓冲能力仅为一个帧,则传输控制方案就回到了空闲RQ方案,此时传输效率很低.故窗口限度应选为使接收方尽量能处理或接受收到的所有帧.当然选择时还必须考虑诸如帧的最大长度、可使用的缓冲存空间以及传输速率等因素.
重发表是一个连续序号的列表,对应发送方已发送但尚未确认的那些帧.这些帧的序号有一个最大值,这个最大值即发送窗口的限度.所谓发送窗口就是指示发送方已发送但尚未确认的帧序号队列的界,其上、下界分别称为发送窗口的上、下沿,上、下沿的部距称为窗口尺寸.接收方类似地也有接收窗口,它批示允许接收和帧的序号.
发送方每次发送一帧后,待确认帧的数目便增1,每收到一个确认信息后,待确认帧的数目便减1.当重发表长度计数值,即待确认帧的数目等于发送窗口尺寸时,便停止发送新的帧.
一般帧号只取有限位二进制数,到一定时间后就又反复循环.若帧号配3位二进制数,则帧号在0~7间循环.如果发送窗口尺寸取值为2.则发送如图3.15所示.图中发送方阴影部分表示打开的发送窗口,接收方阴影部分则表示打开的接收窗口.当传送过程进行时,打开的窗口位置一直在滑动,所以也称为滑动窗口(Slidding Window),或简称为滑窗.
一般来说,凡是在一定范围内到达的帧,即使它们不按顺序,接收方也要接收下来.若把这个范围看成是接收窗口的话,由接收窗口的大小也应该是大于1的.而Go-back-N正是接收窗口等于1的一个特例,选择重发也可以看做是一种滑动窗口协议,只不过其发送窗口和接收窗口都大于1.若从滑动窗口的观点来统一看待空闲RQ、Go-back-N及选择重发三种协议,它们的差别仅在于各自窗口尺寸的大小不同而已:
空闲RQ:　　发送窗口=1,接收窗口=1；
Go-back-N: 发窗口>1,接收窗口>1;
选择重发:　发送窗口>1,接收窗口>1.
若帧序号采用3位二进制编码,由最大序号为Smax=2^3-1=7.对于有序接收方式,发送窗口最大尺寸选为Smax；对于无序接收方式,发送窗口最大尺寸至多是序号范围的一半.发送方管理超时控制的计时器数应等于缓冲器数,而不是序号空间的大小