Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 72
Текст из файла (страница 72)
3 . 2 1 . Упрощенная фазовая диаграмма установки и разрыва соединенияНачальное состояние протокола таково: линия отключена (DEAD), физическийноситель отсутствует, соединения на физическом уровне не существует. После тогокак физическое соединение установлено, линия переходит в состояние ESTABLISH(установка). В этот момент начинаются переговоры о параметрах с помощью протокола LCP. При успешном результате переговоров линия переходит в фазу284РезюмеГлава 3. Уровень передачи данныхИмяAUTHENTICATE (идентифицировать). Теперь обе стороны по желанию могутпроверить, кем является собеседник.
При переходе к фазе NETWORK (сеть)включается соответствующий протокол NCP для настройки сетевого уровня. Если настройка проходит успешно, линия переходит в фазу OPEN (открытая), приэтом может осуществляться передача данных. Когда передача данных закончена,линия переходит к фазе TERMINATE (завершение), а затем снова в состояниеDEAD (отключена), когда физическое соединение разрывается.Протокол LCP используется для переговоров об используемых параметрахуровня передачи данных во время установочной фазы (ESTABLISH). Причем вего ведении находятся отнюдь не сами обсуждаемые параметры, а механизм переговоров.
Он предоставляет способ инициировать процесс подачи предложенияи поддерживает ответный процесс принятия или отказа от поданного предложения целиком или частично. Кроме того, он предоставляет методы проверки качества линии, чтобы договаривающиеся процессы могли решить, стоит ли вообщеустанавливать соединение на этой линии. Наконец, протокол LCP позволяет отключить линию, если она больше не используется.В RFC 1661 определены одиннадцать типов LCP-пакетов.
Они приведеныв табл. 3.1. Четыре первых типа, имена которых содержат слово Configure- (конфигурировать), позволяют инициатору переговоров (I) предложить значения параметров, а ответчику (R) принять или отказаться от них. В последнем случаеответчик может выдвинуть встречное заявление о том, что он вообще не хочетвести переговоры. Обсуждаемые параметры и их значения являются частьюLCP-пакета.Коды, начинающиеся со слова Terminate (завершить), используются для отключения линии, когда она перестает использоваться. Коды Code-reject (код отвергнут) и Protocol-reject (протокол отвергнут) применяются ответчиком для сообщения, что он получил что-то непонятное. Это может означать, что произошлаошибка при передаче пакета или инициатор и ответчик используют разные версии протокола LCP.
Пакеты, названия которых начинаются с Echo (эхо), применяются для проверки качества линии. И наконец, Discard-request используетсядля отладки. Если ему удается пройти по линии, он просто игнорируется ответчиком, чтобы не мешать человеку, осуществляющему отладку.ИмяНаправлениеВсе предложенные параметры принятыНекоторые параметры не принятыConfigure-rejectНекоторые параметры не обсуждаютсяTerminate-requestЗапрос на отключение линииTerminate-ackСогласие на отключение линииCode-rejectПолучен неизвестный запросProtocol-rejectЗапрошен неизвестный протоколЗапрос на обратную пересылку кадраEcho-replyСогласие на обратную пересылку кадраDiscard-requestПредложение проигнорировать этот кадр(для тестирования)Задачей уровня передачи данных является преобразование необработанного потока битов, поступающего с физического уровня, в поток кадров, которые можетиспользовать сетевой уровень.
Используются различные методы кадрирования,включая подсчет символов, символьное и битовое заполнение. Протоколы уровня передачи данных могут обладать возможностями контроля ошибок, которыйосуществляется для повторной передачи потерянных или испорченных кадров.Во избежание опережения медленного приемника быстрым отправителем применяется контроль потока. Механизм скользящих окон широко используется дляобъединения контроля ошибок и управления потоком.Протоколы скользящего окна можно классифицировать по размеру окна приемника и отправителя.
Для протокола с ожиданием оба окна имеют единичныйразмер. Когда размер окна отправителя больше 1 — например, так делают дляуменьшения затрат времени на ожидание подтверждения при большой задержкераспространения сигнала по линии, — получатель может либо отвергать все кадры, кроме ожидаемого, либо накапливать поступающие кадры в буфере до техпор, пока они не понадобятся.Мы рассмотрели в этой главе ряд примеров протоколов. Протокол 1 предназначен для идеальной среды передачи, в которой отсутствуют ошибки, и дляидеального приемника, который может обработать входящий поток любого размера.
В протоколе 2 все еще предполагается, что среда не порождает ошибки припередаче, но в данном протоколе уже присутствует контроль потока. Протокол 3обрабатывает ошибки при помощи порядковых номеров кадров и алгоритма сожиданием. Протокол 4 предоставляет возможность двунаправленной передачии использует концепцию комбинированных пакетов. В протоколе 5 используются скользящие окна с возвратом на п. Наконец, протокол 6 отличается применением метода выборочного повтора и отрицательных подтверждений (NAK).Предложение о параметрахи их значенияхConfigure-ackEcho-requestРезюмеОписаниеConfigure-nakОписаниеОбсуждаемые параметры могут включать установку максимального размераполя полезной нагрузки информационных кадров, разрешение аутентификации,выбор используемого протокола, разрешение на проверку качества линии вовремя нормальной работы, а также выбор различных параметров сжатия заголовков.О протоколах NCP можно рассказать не так уж много.
Каждый из них используется со своим сетевым протоколом и позволяет осуществлять переговоры о параметрах, специфичных для своего протокола. Например, для протокола IP важнейшим свойством является возможность назначения динамического IP-адреса.Таблица 3 .
1 . Типы LCP-пакетовConfigure-requestНаправление285L286Глава 3. Уровень передачи данныхПротоколы можно моделировать разными способами, позволяющими продемонстрировать их корректность (или ее отсутствие). Модели конечных автоматов и сетей Петри используются именно для этих целей.Многие сети построены на бит-ориентированных протоколах уровня передачи данных — SDLC, HDLC, ADCCP или LAPB.
Все они используют флаговыебайты, ограничивающие кадры, и битовое заполнение, предотвращающее случайное появление флаговых байтов среди данных пользователя. Также все онииспользуют метод скользящего окна для контроля потока. В Интернете в качестве основного протокола линий «точка — точка» используется РРР.Вопросы1. Сообщение верхнего уровня разбито на 10 кадров, у каждого из которых шансдойти до назначения без повреждений составляет 80 %. Если уровень передачи данных не обеспечивает проверки ошибок, сколько раз в среднем потребуется пересылать все сообщение?2. В протоколе уровня передачи данных используется следующее кодированиесимволов:А: 01000111; В: 11100011; FLAG: 01111110; ESC: 11100000,Как в двоичных кодах будет выглядеть кадр, состоящий из четырех символов — А, В, ESC, FLAG, при использовании каждого из следующих методовкадрирования:• подсчет символов;• флаговые байты с символьным заполнением;• начальные и конечные флаговые байты с битовым заполнением.3.
В потоке данных, для которого применяется алгоритм символьного заполнения, встречается следующий фрагмент данных:А В ESC С ESC FLAG FLAG D.Каким будет выходной поток после заполнения символами?4. Один из ваших однокурсников, большой скряга, предположил, что использовать после концевого флагового байта кадра начальный флаговый байт следующего кадра — слишком расточительно, вполне можно обойтись флаговымбайтом. Таким образом можно сэкономить передачу одного байта. Вы согласитесь с ним?5.
Каким будет на выходе после применения битового заполнения на уровне передачи данных следующий поток бит: 0111101111101111110?6. Может ли потеря, вставка или изменение одного бита при использовании битового заполнения вызвать не обнаруживаемую контрольной суммой ошибку? Если нет, почему? Если да, то каким образом? Влияет ли на результатдлина используемой контрольной суммы?7. При каких обстоятельствах протокол без обратной связи (например, с кодомХэмминга) может быть предпочтительнее протоколов с обратной связью, обсуждаемых в данной главе?Вопросы2878.
Для обеспечения большей надежности, нежели та, которую предоставляетединственный бит четности, в некотором методе обнаружения ошибок одинбит четности суммирует все четные биты, а другой — все нечетные. Каковобудет в этом случае расстояние кода по Хэммингу?9.
При помощи кода Хэмминга передаются 16-битные сообщения. Сколько контрольных битов потребуется для того, чтобы приемник гарантированно могобнаруживать и исправлять одиночные битовые ошибки? Как будет выглядеть код для передачи следующего сообщения: 1101001100110101? Предполагается, что код Хэмминга использует проверку четных битов.10. С помощью кода Хэмминга с проверкой на четность необходимо закодировать байт, двоичное значение которого равно 10101111.
Как будет выглядетьэта последовательность после кодирования?11. Приемник получает 12-битную последовательность в коде Хэмминга, ее шестнадцатеричное значение равно 0xE4F. Как (в шестнадцатеричном виде) выглядела исходная последовательность? Предполагается, что ошибочным может быть только 1 бит.12. Один из способов обнаружения ошибок заключается в передаче данных в виде блока из п рядов по k бит с добавлением битов четности к каждому ряду икаждой строке. Будет ли такая схема обнаруживать все одиночные ошибки?Двойные ошибки? Тройные ошибки?13. В блоке битов из п рядов и k строк для обнаружения ошибок используютсягоризонтальные и вертикальные биты четности. Какова вероятность того, чтоинверсия 4 битов не будет обнаружена?14.
Чему равен остаток от деления х1 + X" + 1 на образующий многочлен X" + 1 ?15. Поток бит 10011101 передается с использованием стандартного метода циклического избыточного кода (CRC), описанного в тексте. Образующий многочлен равен х3••'+ 1. Какая битовая последовательность будет реально передаваться? Предполагается, что третий бит слева при передаче инвертировался.Докажите, что эта ошибка будет обнаружена приемником.16. В протоколах передачи данных CRC почти всегда помещается в конце кадра,а не в заголовке. Почему?17. Скорость передачи данных в канале составляет 4 Кбит/с, а время распространения сигнала — 20 мс.
При каком размере кадров эффективность протоколас ожиданиями составит по меньшей мере 50 %?18. Кабель Т1 длиной 3000 км используется для передачи 64-байтовых кадровпри помощи протокола 5. Если задержка распространения сигнала составляет6 мкс/км, сколько бит следует отвести на порядковые номера кадров?19. Может ли отправитель при использовании протокола 3 начать передачу, когда таймер уже запущен? Если да, то как такое может произойти? Если нет,почему это невозможно?288Глава 3. Уровень передачи данных20.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
