数据交换也是如此,它有一定的语法关系。利用这种语法关系,我们就可以把字节构成语句。
我们再来看OSI模型的七层结构:
我们看到,数据链路层是OSI模型的第二层。
数据链路层的基本任务有:
第一个任务:链路管理(在两通信实体之间建立、维持和终止链路联结);
第二个任务:装帧和同步;
第三个任务:寻址;
第四个任务:按顺序进行透明的数据传输
第五个任务:流量控制(速度匹配问题)和差错控制(传输中的差错检测和纠正)。
OSI定义的数据链路层协议是:HDLC协议,它是ISO提出的面向比特型的数据链路层协议,同时也作为网络发展的标准。
我们来看看HDLC协议的要点:
(1)HDLC是面向比特型的数据链路层协议,采用窗口流程控制技术,可以实现连续发送多个帧(8个到10个帧)。适合于多种链路结构,可全双工传送数据。
(2)HDLC关于站的定义
主站 :只发送命令帧和数据帧,接收响应帧,并负责对数据链路管理。
次站 :受主站控制,接收主站命令帧,发送响应帧。
复合站:具有主站、次站双重功能,能实现站间的对等通信,既能发送、接收命令帧,又能发送接收响应帧。同时管理链路。
看到这里,相信读者会有疑问:物理层的连接和数据链路层的连接有什么不同?我来回答这个问题。
物理连接和数据链路连接是有区别的,数据链路连接是建立在物理连接之上的,一个物理连接生存期间允许有多个数据链路生存期;数据链路释放时,物理连接不一定要释放。
数据链路层依靠物理层的服务来传输帧,实现数据链路的建立、数据传输、数据链路释放以及信息帧的发送过程流量控制和差错控制功能,为网络层提供可靠的结点与结点间帧传输服务。
物理层建立起来后,在其整个存在期间,数据链路层可以多次地利用它,实现数据通信;同理,数据链路层也为网络层提供了可靠的结点之间的帧服务。
要点1:在OSI模型中,下层系统必须为上层系统提供无差错的透明服务;下层系统存在期间,上层系统可以多次加以利用。
现在,我们来看看HDLC的帧结构,如下:
第一位:标志序列F(FLAG)
标志序列F是一个8比特的二进制数7EH:“01111110”,用于表示帧的开始和结束。
第二位:地址字段A(ADDRESS)
地址字段的长度可以是8的整数倍。若该字节的首位是“1”表示地址字段只用了8位,若是“0”表示该字节后面是地址的扩展部分;扩展部分可按同理继续循环扩展下去。若地址字段全为“1”则表示该帧是广播信息,网内的所有接收站均可接收。
第三位:控制字段C(CONTROL)
控制字段一共8位,用于标识帧的类型和功能,使对方站执行特定的操作。实际上,控制字段发布的就是命令。
第四位:信息字段I(INFORMATION)
信息字段用于表述发布的具体内容,或者回应的具体数据。
第五位:CRC校验码
我们已经知道,物理层传输字节时用的是奇偶校验码。奇偶校验码是最常见的一种检错码,虽然它很简单,但检错能力较差,只能用于一般通信要求低的场合。
CRC又叫做循环冗余码(CRC,Cyclie redundancy code)。CRC码检错方法是将要发送的数据比特序列当作一个多项式f(x)的系数,在发送方用约定的生成多项式G(x)去除,求得一个余数多项式R(x),将余数多项式加在数据多项式的后边一同发送给接收端;接收端用同样的生成多项式G(x)去除接收端数据多项式f’(x),得到余数多项式R’(x);若R’(x)= R(x)表示传输无差错,反之表示有差错并要求发送端重发数据,直至正确为止。
CRC码检错能力强,实现容易,是目前应用最广泛的检错码编码方法之一。
====================
下面,我用MODBUS通信协议来给大家做范例,来讨论数据链路层协议。
MODBUS协议,是莫迪康公司发明的。下图是“MODBUS通信协议引用指南”的原版封面:
此文的编纂者MODICON(莫迪康)公司宣布,MODBUS通信协议是公开协议,任何人都可以免费地使用它。
MODICON公司已经不存在了,这个美国公司被施耐德公司给收购。但施耐德公司秉承了MODICON公司的承诺,宣布MODBUS通信协议为免费的公开协议。也因此,MODBUS通信协议得到了极为广泛的应用。
==================
在介绍通信协议之前,我们先来了解数制的问题。所谓数制,指的是有关数字的表达方式。
我们先来看看我们熟知的十进制数,例如98765这个数,我们看到它有五位数。仔细观察它,会发现它有如下格式:
如果ai用0和1来表达,就是二进制数。二进制数的后缀是B;如果ai用0到F来表达,就是16进制数。十六进制数的后缀是H。下表是各种主要数制的对应关系:
这个帖子看来只能写到这里,大概内容太多了,图已经插不进来了。也罢,关于MODBUS的简介,见后续的第四部分。
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