第三章 广域通信网
1.本章考查较少,一般1-2分,冲刺阶段可直接跳过, 2.高频考点:HDLC
3.1 广域网物理层特性
3.1.1 公共交换电话网 PSTN
在公共交换电话网(Public Switched Telephone NetWork,PSTN)是为了语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。
电话网由三个部分组成:本地回路,干线和交换机。
干线和交换机一般采用数字传输和交换技术,而本地回路基本采用模拟线路。
电话线联网时需要在发送端通过调制解调器把数字信号变换为模拟信号,接收端再通过调制解调器把模拟信号变换为数字信号。
3.1.2 本地回路
DTE ( Data Terminal Equipment ) 数据终端设备,这种设备代表通信链路的端点。
DCE ( Data Circuit Equipment ) 数据电路设备,用于信号变换器、自动呼叫等。
DTE:PC/电话机
DCE:猫/调制解调器/Modem
3.1.3 机械特性
下面以RS-232-C接口为例说明描述设备之间通信有关的技术特性。
机械特性描述DTE和DCE之间物理上的分界线,规定连机器的几何形状、尺寸大小、引线数、引线排列方式及锁定装置等。
RS-232-C没有正式规定连机器的标准,只有在其附录中建议使用25针的D型连接器,也有很多使用其他连接器,特别是在微型机RS-232-C串行接口上,大多使用9针连接器。
3.1.4 电气特性
RS-232-C采用的V.28标准电路,速率20kb/s,最长15米。(局域网内)
信号源产生3-15V的信号,±3V之间是信号电平过渡区。
3-15V表示1,-3-15V表示0。
类型 | -3 ~ -15V | +3 ~ +15V |
数据线 | 1 | 0 |
控制线和定时线 | OFF | ON |
3.1.5 练习题
1.RS-232-C电气特性采用V.28标准电路,允许的数据速率是(),传输距离不大于()。
A.1Kbps B.20Kbps C.100Kbps D.1Mbps
A.1m B.15m C.100m D.1Km
【参考答案】B
【参考答案】B
扩展(其中单位K和k在 网络中1k等于1000,而在存储中1K=1024)
2.关于RS-232-C标准的描述中,正确的是()。
A. 可以实现长距离远程通信 B.可以使用9针或25针D型连接器
C.必须采用24根线的电缆进线连接 D.通常用于连接并行打印机
【参考答案】B
RS-232-C是串行通信接口,可以使用9针或25针D型连接器
3.2 流量与差错控制
3.2.1 流量控制和差错控制
流量控制:协调发送站和接收站工作步调,避免发送速度过快,接收站处理不过来。
包含( X.25 TCP )
差错控制:检测和纠正传输错误的机制。
检错码:CRC
纠错码:海明码
3.2.2 流量控制 - 停等协议
工作原理:发送站发一帧,收到应答信号后再发送下一帧,接收站每收到一帧后回送一个应答信号(ACK),表示愿意接收下一帧,如果接收站不应答,发送站必须等待。
T = Ta发 + Ta传 + Tb发 + Tb传 ≈ Ta发 + 2T传
3.2.3 流量控制 - 滑动窗口协议
滑动窗口协议主要思想是:允许连续发送多个帧而无须等待应答
如图假设站A和B通过全双工链路连接,B维持能容纳8个帧的缓冲区 ( W收 = 8 )。
这样A就可以连续发送8个帧而不必等待应答信号 ( W发 = 8)
3.2.4 差错控制
应付差错的办法(yes或no)
一般采用 默不作声,超时重传
ARQ自动重传协议:(1)停等ARQ协议(2)选择重发ARQ协议(3)后退N帧ARQ协议
3.2.5 差错控制 - 停等ARQ协议
停等ARQ协议是停等流控技术和自动请求重发技术的结合。
发送站发出一帧后必须等待应答信号,收到肯定应答信号ACK 后继续发送下一帧;
收到否定应答信号NAK 后重发该帧;
若在一定的时间内没有收到应答信号也必须重发。
3.2.6 差错控制 - 选择重发ARQ协议 VS 后退N帧ARQ协议
记忆公式:选上退下
3.2.7 练习题
1.对于选择重发ARQ协议,如果帧编号字段为k位,则窗口大小()。
A. W ≤ 2ᵏ - 1 B. W ≤ 2ᵏ⁻¹ C. W = 2ᵏ D.W < 2ᵏ - 1
【参考答案】B
2.采用HDLC协议进行数据传输,帧0-7循环编号,当发送站发送了编号为0、1、2、3、4的5帧时,收到了对方应答帧REJ3,此时发送站应发送的后续3帧为();若收到的对方应答帧为SREJ3,则发送站应发送的后续3帧为()。
A.2、3、4 B.3、4、5
C.3、5、6 D.5、6、7
A.2、3、4 B.3、4、5
C.3、5、6 D.5、6、7
【参考答案】B
【参考答案】C
REJ用于后退N帧ARQ流控方案,SREJ帧用于选择重发ARQ流控方案。当发送站发送了编号为0、1、2、3、4的5帧时,收到了对方应答帧REJ3,此时发送站应从编号为3的帧重新发送后续的帧:3、4、5;若收到对方应答为SREJ3,则重新发送编号为3的帧,以及后续5、6帧,即3、5、6。
3.3 帧中继与HDLC
3.3.1 帧中继 FR ( Frame Rlay )
帧中继在第二层建立虚电路,提供虚电路服务,本地标识DLCI。
基于分组交换的透明传输,可提供面向连接的服务。
只做检错和拥塞控制,没有流控和重传机制,开销很少。
既可以按需要提供带宽,也可以应对突发的数据传输。 CIR 承诺速率 EIR:扩展速率
帧长可变,长度可达1600-4096字节,可以承载各种局域网的数据帧。
可以达到很高的速率,2-45Mbps。
不适合对延迟敏感的应用(语音、视频)。
数据的丢失依赖于运营商对虚电路的配置。
不保障可靠的提交。
3.3.2 练习题
1.帧中继网络的虚电路建立在(),这种虚电路的特点是()。
A.数据链路层 B.网络层 C.传输层 D.会话层
A.没有流量控制功能,也没有拥塞控制功能
B.没有流量控制功能,但具有拥塞控制功能
C.具有流量控制功能,但没有有拥塞控制功能
D.具有流量控制功能,也具有拥塞控制功能
【参考答案】A
【参考答案】B
帧中继是数据链路层协议,没有流量控制功能,具有拥塞控制功能。
3.3.3 ISDN和ATM
ISDN综合数字业务网,目的是以数字系统代替模拟电话系统,把音频、视频、数据业务放在一个网上统一传输。
分为容带ISDN和宽带ISDN,容带ISDN提供两种用户接口。
基本速率 BRI=2B+D=144kbps。
基群速率 PRI=30B+D=2.048M。
宽带ISDN,即ATM。 ATM是信元交换,信元为53字节固定长度。
ATM依然是以虚链路提供面向连接的服务。
ATM典型速率为150M。
3.3.4 练习题
1.典型运营商提供的ISDN服务有两种不同接口,其中供小型企业和家庭使用的基本速率接口(BRI)速率是(),供大型企业使用的接口速率是()。
A. 128kb/s B.144kb/s C.1024kb/s D.2048kb/s
A. 128kb/s B.144kb/s C.1024kb/s D.2048kb/s
【参考答案】B
【参考答案】D
3.3.5 HDLC (High Level Data Link Control,高级数据链路控制)
HDLC 是一种面向位(比特)的同步链路控制协议。
通常使用CRC-16、CRC-32校验,帧边界 “01111110”
3.3.6 HDLC帧格式及控制字段
信息帧(I帧):第一位为0,用于承载数据和控制。
N(S)表示发送帧序号,N(R)表示下一个预期要接收帧的序号,N(R)=5,表示下一帧要接收5号帧。
N(S)和N(R)均为3位二进制编码,可取值0~7。
监控帧(S帧):前两位为10,监控帧用于差错控制和流量控制。
S帧控制字段的第三、四位为S帧类型编码,共有四种不同编码,含义如上表所示。
无编号帧(U帧):控制字段中不包含编号N(S)和 N(R),U帧用于提供对链路的建立、拆除以及多种控制功能,但是当要求提供不可靠的无连接服务时,它有时也可以承载数据。
3.3.7 练习题
1.HDLC协议是一种(),采用()标志作为帧定界符。
A.面向比特的同步链路控制协议 B. 面向字节技术的同步链路控制协议
C.面向字符的同步链路控制协议 D.异步链路控制协议
A.10000001 B.01111110 C.10101010 D.101101011
【参考答案】A
【参考答案】B
2.采用HDLC协议进行数据传输,帧0-7循环编号,当发送站发送了编号为0,1,2,3,4的5帧时,收到了对方应答帧REJ3,此时发送站应发送的后续3帧为();若收到的对方应答帧为SREJ3,则发送站应发送的后续3帧为()。
A.2、3、4 B.3、4、5
C.3、5、6 D.5、6、7
A.2、3、4 B.3、4、5
C.3、5、6 D.5、6、7
【参考答案】B
【参考答案】C
2.以下关于HDLC协议的说法中,错误的是()。
A.HDLC是一种面向比特计数的同步链路控制协议
B.应答RNR5表明编号为4之前的帧均正确,接收站忙暂停接收下一帧
C.信息帧仅能承载用户数据,不得做它用
D.传输的过程中采用无编号帧进行链路的控制
记忆符 | 名称 | S字段 | 功能 |
RR | 接收准备好 | 0 0 | 确认,且准备接受下一帧,已收到N(R)以前的各帧 |
RNR | 接收未准备好 | 1 0 | 确认,暂停接收下一帧,N(R)含义同上 |
REJ | 拒绝接收 | 0 1 | 否认,否认N(R)起的各帧,但N(R)以前的帧已收妥 |
SREJ | 选择拒绝接收 | 1 1 | 否认,只否认序号为N(R)的帧 |
【参考答案】C
信息帧(I帧)用于传送用户数据,包含N(S)和N(R),其中N(S)用于存放发送帧序号,N(R)用于存放下一个预期要接收帧的序号,信息帧控制字段是8位,但N(S)和N(R)都只占3位,取值为0-7。
监控帧(S帧)用来差错控制和流量控制;
无编号帧(U帧)用于提供对链路的建立、拆除以及多种控制功能,可以承载数据。
监控帧主要有如下几类(RR、RNR、REJ、SERJ),偶尔也会考,要求记忆。
3.采用HDLC协议进行数据传输时,RNR5表明()。
A.拒绝编号为5的帧 B.下一个接收的帧编号应为5,但接收器未准备好,暂停接收
C.后退N帧重传编号为5的帧 D.选择性拒绝编号为5的帧
【参考答案】B
REJ5表示重发编号为5及后续帧,SREJ3表示重发编号为3的帧,可以通过排除法做。