第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)(4學(xué)時)

1、1第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 本章內(nèi)容（本章內(nèi)容（P P13-17,23-3113-17,23-31） 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（數(shù)據(jù)的通信方式、信數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（數(shù)據(jù)的通信方式、信道的通信方式、信號的傳輸方式）道的通信方式、信號的傳輸方式） 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 差錯控制差錯控制 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)22.1 數(shù)據(jù)通信模型2.1.12.1.1基本概念基本概念 1 1、信息（、信息（InformationInformation） 通信的目的是為了交換信息。信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或通信的目的是為了交換信息。信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認識，其載體可以包

2、含語音、音樂、圖形、圖像、文字運動狀態(tài)的某種認識，其載體可以包含語音、音樂、圖形、圖像、文字和數(shù)據(jù)等多種媒體。和數(shù)據(jù)等多種媒體。計算機終端產(chǎn)生的信息的表示形式一般是字母、數(shù)計算機終端產(chǎn)生的信息的表示形式一般是字母、數(shù)字和符號的組合字和符號的組合。 2 2、數(shù)據(jù)（、數(shù)據(jù)（DataData） 數(shù)據(jù)是把事物的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式，它能被識別，也可數(shù)據(jù)是把事物的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式，它能被識別，也可以被描述。例如十進制數(shù)、二進制數(shù)、字符等。數(shù)據(jù)通信是指在不同計以被描述。例如十進制數(shù)、二進制數(shù)、字符等。數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機之間傳送表示信息的（字母、數(shù)字、符號）二進制代碼算機之間傳送表示信

3、息的（字母、數(shù)字、符號）二進制代碼0 0和和1 1比特序比特序列的過程。列的過程。被傳輸?shù)亩M制代碼稱為數(shù)據(jù)被傳輸?shù)亩M制代碼稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)有兩種：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)。數(shù)據(jù)有兩種：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)。字數(shù)據(jù)。 3 3、信號（信號（SignalSignal） 信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的具體物理表現(xiàn)，具有確定的物理描述。信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的具體物理表現(xiàn)，具有確定的物理描述。例如電壓、磁場強度等。例如電壓、磁場強度等。32.1.2 2.1.2 模擬和數(shù)字模擬和數(shù)字 模擬數(shù)據(jù)是取某一區(qū)間的連續(xù)值，模擬數(shù)據(jù)是取某一區(qū)間的連續(xù)值，模擬信號（模擬信號（Analog Analog SignalSignal）是一種

4、波形連續(xù)變換的電信號，取值可以是無限個，比是一種波形連續(xù)變換的電信號，取值可以是無限個，比如電話線上傳送的如電話線上傳送的按照聲音的強弱幅度連續(xù)變化按照聲音的強弱幅度連續(xù)變化的電信號。波形的電信號。波形如圖（如圖（a a）所示。）所示。 數(shù)字數(shù)據(jù)取某一區(qū)間內(nèi)有限個離散值，數(shù)字數(shù)據(jù)取某一區(qū)間內(nèi)有限個離散值，數(shù)字信號（數(shù)字信號（Digital Digital SignalSignal）是一種離散信號，取值是有限的，比如計算機中所產(chǎn)生是一種離散信號，取值是有限的，比如計算機中所產(chǎn)生的電信號，它是的電信號，它是用兩種不同的電平去表示用兩種不同的電平去表示0 0、1 1比特序列比特序列的電壓脈的電壓脈沖

5、信號。波形如圖（沖信號。波形如圖（b b）所示。）所示。幅幅度度A A時時間間連連續(xù)續(xù)的的模模擬擬信信號號離離散散的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)信信號號幅幅度度時時間間1 10 01 11 11 10 0t t41 1、數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率）數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率） 數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)在信道信道中傳輸?shù)乃俣取Ｓ袃煞N：碼元速率和信息速率。中傳輸?shù)乃俣?。有兩種：碼元速率和信息速率。 碼元（碼元（Code cellCode cell）：時間軸上的一個信號編碼單元。）：時間軸上的一個信號編碼單元。 1 1）碼元速率碼元速率R RB B：每秒鐘傳送的：每秒鐘傳送的碼元數(shù)碼元數(shù)，單位為波特，單位為波特/ /秒秒 （Baud/sB

6、aud/s），又稱為），又稱為波特率波特率。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于在數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于 數(shù)字信號是用離散值表示的，數(shù)字信號是用離散值表示的，每個離散值就是一個碼元。每個離散值就是一個碼元。 2 2）信息速率信息速率R Rb b：每秒鐘傳送的：每秒鐘傳送的信息量信息量，單位為比特，單位為比特/ /秒秒 （bit/sbit/s），又稱為），又稱為比特率比特率。 一般來說，對于采用一般來說，對于采用M M進制信號傳輸信號時，信息速率和碼元速率進制信號傳輸信號時，信息速率和碼元速率之間的關(guān)系是：之間的關(guān)系是： R Rb bR RB Bloglog2 2M M 例如：當波特率為例如：當波特率為9600

7、9600時時, , 若若M=2M=2，數(shù)據(jù)傳輸率為，數(shù)據(jù)傳輸率為9600b/s9600b/s 若若M=16M=16，數(shù)據(jù)傳輸率為，數(shù)據(jù)傳輸率為4 4* *9600=38.4kb/s9600=38.4kb/s 二進制傳輸中，信息速率與碼元速率相等。二進制傳輸中，信息速率與碼元速率相等。2.2 數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標52 2、誤碼率與誤比特率誤碼率與誤比特率 誤碼率：碼元在傳輸過程中，錯誤碼元占總傳輸碼元的誤碼率：碼元在傳輸過程中，錯誤碼元占總傳輸碼元的概率。概率。 1 1）誤碼率誤碼率Pe Pe 傳輸出錯的碼元數(shù)傳輸出錯的碼元數(shù)/ /傳輸?shù)目偞a元數(shù)傳輸?shù)目偞a元數(shù) 2 2）誤比特率誤比特率P Pb b

8、 傳輸出錯的比特數(shù)傳輸出錯的比特數(shù)/ /傳輸?shù)目偙忍財?shù)傳輸?shù)目偙忍財?shù) 在二進制傳輸中，誤碼率也稱為誤比特率。在二進制傳輸中，誤碼率也稱為誤比特率。3 3、信道帶寬與信道容量信道帶寬與信道容量 1 1）信道帶寬信道帶寬：信道中傳輸?shù)男盘栐冢盒诺乐袀鬏數(shù)男盘栐诓皇д娌皇д娴那闆r下所占的情況下所占用的用的頻率范圍頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（HzHz）表示。表示。 信道帶寬是由信道的物理特性所決定的信道帶寬是由信道的物理特性所決定的。例如，電話線。例如，電話線路的頻率范圍在路的頻率范圍在3003400Hz3003400Hz，則它的帶寬范圍也在，則它的

9、帶寬范圍也在3003400Hz3003400Hz。6 2 2）信道容量信道容量：單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊龋簡挝粫r間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)，即特數(shù)，即最大傳輸速率最大傳輸速率，用比特每秒（，用比特每秒（bit/sbit/s）表示。它）表示。它是衡量一個信道傳輸數(shù)字信號的重要參數(shù)。是衡量一個信道傳輸數(shù)字信號的重要參數(shù)。當傳輸速率當傳輸速率超過信道的最大信號傳輸速率時就會產(chǎn)生失真超過信道的最大信號傳輸速率時就會產(chǎn)生失真。 通常，信道容量和信道帶寬通常，信道容量和信道帶寬成正比的關(guān)系成正比的關(guān)系。帶寬越。帶寬越大，容量越高，要提高信號的傳輸率，信道就要有足夠大，容量越高，要提高信號的傳輸

10、率，信道就要有足夠的帶寬。增加信道帶寬是可以增加信道容量。的帶寬。增加信道帶寬是可以增加信道容量。 但實際上，信道帶寬的無限增加并不能使信道容量但實際上，信道帶寬的無限增加并不能使信道容量無限增加，其原因是無限增加，其原因是信道帶寬是由信道的物理特性所信道帶寬是由信道的物理特性所決定的決定的。信道中存在噪聲或干擾，制約了帶寬的增加信道中存在噪聲或干擾，制約了帶寬的增加。7帶寬與容量的關(guān)系（信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率）帶寬與容量的關(guān)系（信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率） I I） NyquistNyquist（奈奎斯特）公式（奈奎斯特）公式：用于無噪聲理用于無噪聲理想低通信道想低通信道 NyquistNyquis

11、t公式為公式為估算已知帶寬估算已知帶寬, ,信道的最高數(shù)信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率據(jù)傳輸速率提供了依據(jù)。提供了依據(jù)。例如，話音級線路的帶例如，話音級線路的帶 寬約為寬約為3.1kHz3.1kHz，根據(jù)上，根據(jù)上 式計算的信道最大數(shù)據(jù)式計算的信道最大數(shù)據(jù) 傳輸率如右表所示。傳輸率如右表所示。C=2Wlog2MC = C = 數(shù)據(jù)傳輸率，單位數(shù)據(jù)傳輸率，單位b/s b/s W = W = 帶寬，單位帶寬，單位HzHzM = M = 信號編碼級數(shù)（信號或信號編碼級數(shù)（信號或電平的個數(shù)）電平的個數(shù)） M M 最大數(shù)據(jù)率最大數(shù)據(jù)率 2 6200 b/s 4 12400 b/s 8 18600 b/s16 2

12、4800 b/s32 31000 b/s8 非理想信道非理想信道010110011001010010110011001010010110111001000誤碼位傳輸數(shù)據(jù)：信號：噪聲：信號與噪聲疊加：采樣時序：接收數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)：9IIII）ShannonShannon（香農(nóng)）公式（香農(nóng)）公式：用于有噪聲干擾用于有噪聲干擾信道信道例：信道帶寬例：信道帶寬W=3.1kHzW=3.1kHz，S/N=2000S/N=2000，則，則 C = 3100C = 3100loglog2 2（1+20001+2000） 34kb/s 34kb/s 即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會大于即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不

13、會大于34kb/s34kb/s。信噪比的單位也可用分貝(dB)表示： S/NS/NdBdB=10log=10log10 10 S/NS/N所以，若S/NdB=30dB ，則S/N=1000。C=Wlog2（1+S/N）C: C: 傳輸率，單位傳輸率，單位b/sb/sW: W: 帶寬，單位帶寬，單位HzHzS/N: S/N: 信噪比信噪比10NyquistNyquist公式和公式和ShannonShannon公式的比較公式的比較 C = 2C = 2W W log log2 2M M 用于理想信道（這樣的信道存在嗎？）用于理想信道（這樣的信道存在嗎？） 數(shù)據(jù)傳輸率隨信號編碼級數(shù)增加而增加。數(shù)據(jù)傳

14、輸率隨信號編碼級數(shù)增加而增加。 C = C = W W log log2 2（1+1+S/NS/N） 用于有噪聲信道（實際的信道總是有噪聲！）用于有噪聲信道（實際的信道總是有噪聲?。?無論信號編碼級數(shù)增加到多少，此公式給出了有無論信號編碼級數(shù)增加到多少，此公式給出了有噪聲信道可能達到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率上限。噪聲信道可能達到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率上限。原因：噪聲的存在將使編碼級數(shù)不可能無限增加原因：噪聲的存在將使編碼級數(shù)不可能無限增加。112.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.2.1 2.2.1 數(shù)據(jù)的通信方式（并數(shù)據(jù)的通信方式（并/ /串行通信）串行通信）1 1、并行通信并行通信 數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上

15、同時進行傳輸數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上同時進行傳輸。 方式：將構(gòu)成方式：將構(gòu)成1 1個字符代碼的幾位二進制比特分別通過幾個并個字符代碼的幾位二進制比特分別通過幾個并行的信道同時傳輸，如，并行傳輸中一次傳送行的信道同時傳輸，如，并行傳輸中一次傳送8 8個比特。個比特。 優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：速度快速度快，但發(fā)送端與接收端之間有若干條線路，但發(fā)送端與接收端之間有若干條線路，費費用高用高，僅，僅適合于近距離和高速率的通信適合于近距離和高速率的通信。并行通信在計算機內(nèi)部。并行通信在計算機內(nèi)部總線以及并行口通信中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。總線以及并行口通信中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。發(fā)發(fā)送送端端0 01 11 10 0

16、0 01 10 01 1需要需要8 8條線條線接接收收端端8 8個比特同時發(fā)送個比特同時發(fā)送122、串行通信串行通信 數(shù)據(jù)以串行方式在一條信道上傳輸數(shù)據(jù)以串行方式在一條信道上傳輸。 由于計算機內(nèi)部都采用并行通信，因此，數(shù)據(jù)在發(fā)送由于計算機內(nèi)部都采用并行通信，因此，數(shù)據(jù)在發(fā)送之前，要將計算機中的字符進行并之前，要將計算機中的字符進行并/ /串變換，在接收端再通串變換，在接收端再通過串過串/ /并變換，還原成計算機的字符結(jié)構(gòu)，這樣才能實現(xiàn)串并變換，還原成計算機的字符結(jié)構(gòu)，這樣才能實現(xiàn)串行通信。行通信。 優(yōu)缺點：收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，優(yōu)缺點：收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，

17、成本低成本低，但，但速度比較低速度比較低。串行通信通過計算機的串行口得。串行通信通過計算機的串行口得到廣泛的應(yīng)用，而且在到廣泛的應(yīng)用，而且在遠程通信中一般采用串行通信方式遠程通信中一般采用串行通信方式。發(fā)發(fā)送送端端接接收收端端011001018個個比比特特順順次次發(fā)發(fā)送送并并/串串轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器串串/并并轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器0101010101010101132.2.2 2.2.2 信道的通信方式信道的通信方式按照信號傳送方向與時間的關(guān)系，信道的通信方式按照信號傳送方向與時間的關(guān)系，信道的通信方式可以分為可以分為單工、半雙工和全雙工單工、半雙工和全雙工三種。三種。1. 1. 單工通信單工通信 單工方式指

18、通信信道是單向信道，單工方式指通信信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號僅沿一數(shù)據(jù)信號僅沿一個方向傳輸個方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，而接收方只能，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，而接收方只能接收而不能發(fā)送，任何時候都不能改變信號傳送方向。接收而不能發(fā)送，任何時候都不能改變信號傳送方向。例如，無線電廣播和電視都屬于單工通信。例如，無線電廣播和電視都屬于單工通信。142. 2. 半雙工通信半雙工通信 半雙工通信是指信號可以沿兩個方向傳送，但半雙工通信是指信號可以沿兩個方向傳送，但同一同一時刻一個信道只允許單方向傳送時刻一個信道只允許單方向傳送，即兩個方向的傳輸只，即兩個方向的傳輸只能交替進行。當改變傳輸方向時，要

19、通過開關(guān)裝置進行能交替進行。當改變傳輸方向時，要通過開關(guān)裝置進行切換。切換。 半雙工信道適合于會話式通信。例如，公安系統(tǒng)使半雙工信道適合于會話式通信。例如，公安系統(tǒng)使用的用的“對講機對講機”和軍隊使用的和軍隊使用的“步話機步話機”。半雙工方式。半雙工方式在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中適用于終端與終端之間的會話式通在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中適用于終端與終端之間的會話式通信。信。 153. 3. 全雙工通信全雙工通信 全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時沿相反的兩個方向進全雙工通信是指數(shù)據(jù)可以同時沿相反的兩個方向進行雙向傳輸行雙向傳輸。例如，現(xiàn)實生活中的電話機通話就是一個全雙工的例如，現(xiàn)實生活中的電話機通話就是一個全雙工的通信

20、過程。通信過程。162.2.3 2.2.3 信號的傳輸方式信號的傳輸方式1 1、基帶傳輸、基帶傳輸 基帶傳輸是一種最簡單最基本的傳輸方式。使用數(shù)字信號傳基帶傳輸是一種最簡單最基本的傳輸方式。使用數(shù)字信號傳輸數(shù)據(jù)時，終端設(shè)備要輸數(shù)據(jù)時，終端設(shè)備要把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成脈沖電信號把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成脈沖電信號，這個原始，這個原始的電信號所固有的頻帶，稱為基本頻帶，簡稱的電信號所固有的頻帶，稱為基本頻帶，簡稱基帶基帶。在信道上直在信道上直接傳送基帶信號稱為基帶傳輸。接傳送基帶信號稱為基帶傳輸。2 2、頻帶傳輸、頻帶傳輸 頻帶傳輸是指頻帶傳輸是指數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號后再發(fā)送和傳輸，到數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號后再

21、發(fā)送和傳輸，到達接收端時再把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號。達接收端時再把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號。在實現(xiàn)遠距離在實現(xiàn)遠距離通信時，經(jīng)常借助于電話系統(tǒng)，此時需要采用頻帶傳輸方式。通信時，經(jīng)常借助于電話系統(tǒng)，此時需要采用頻帶傳輸方式。3 3、寬帶傳輸、寬帶傳輸 寬帶傳輸是寬帶傳輸是將整個帶寬劃分為若干個子頻帶，分別用這些子將整個帶寬劃分為若干個子頻帶，分別用這些子頻帶來傳送音頻信號、視頻信號以及數(shù)字信號。頻帶來傳送音頻信號、視頻信號以及數(shù)字信號。常采用常采用7575的同的同軸電纜或光纖作為傳輸介質(zhì)，帶寬為軸電纜或光纖作為傳輸介質(zhì)，帶寬為300MHz300MHz。17 什么是交換？什么是交換？

22、按某種方式按某種方式動態(tài)分配傳輸線路資源動態(tài)分配傳輸線路資源。交換方式是指計算機之間、。交換方式是指計算機之間、計算機與終端之間和各終端之間交換信息所用信息格式和交換裝計算機與終端之間和各終端之間交換信息所用信息格式和交換裝置的方式。根據(jù)交換裝置和信息處理方法的不同，常用的交換方置的方式。根據(jù)交換裝置和信息處理方法的不同，常用的交換方式有三種：電路交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（報文交換和分組交換）。式有三種：電路交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（報文交換和分組交換）。 例如，電話交換機在用戶呼叫時為用戶選擇一條可用的線路進例如，電話交換機在用戶呼叫時為用戶選擇一條可用的線路進行接續(xù)。用戶掛機后則斷開該線路，該線路又可

23、分配給其它用行接續(xù)。用戶掛機后則斷開該線路，該線路又可分配給其它用戶戶。 最初的交換：人工轉(zhuǎn)接交換最初的交換：人工轉(zhuǎn)接交換 為什么要采用交換技術(shù)？為什么要采用交換技術(shù)？ 節(jié)省線路投資，提高線路利用率節(jié)省線路投資，提高線路利用率。 實現(xiàn)交換的方法主要有：實現(xiàn)交換的方法主要有： 電路交換電路交換 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 報文交換報文交換 分組交換分組交換 數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報方式 虛電路方式虛電路方式2.4 數(shù)據(jù)交換技術(shù)18 電路交換（電路交換（Circuit SwitchingCircuit Switching），也稱為線路交換，它是一種直接的），也稱為線路交換，它是一種直接的交換方式，交換方式，

24、在一對需要進行通信的節(jié)點之間建立一條臨時的專用通道，即在一對需要進行通信的節(jié)點之間建立一條臨時的專用通道，即建立一條專用的傳輸通道建立一條專用的傳輸通道，既可以是物理通道又可以是邏輯通道。既可以是物理通道又可以是邏輯通道。 常見的電路交換是常見的電路交換是電話系統(tǒng)電話系統(tǒng)，當交換機收到一個呼叫后，就在網(wǎng)絡(luò)中，當交換機收到一個呼叫后，就在網(wǎng)絡(luò)中尋找一條臨時通路供兩端的用戶通話，這條臨時通路可能要經(jīng)過若干個交尋找一條臨時通路供兩端的用戶通話，這條臨時通路可能要經(jīng)過若干個交換局的轉(zhuǎn)接，并且一旦建立就成為這一對用戶之間的換局的轉(zhuǎn)接，并且一旦建立就成為這一對用戶之間的臨時專用通路臨時專用通路，別的，別的

25、用戶不能打斷，直到電話結(jié)束才拆除連接。用戶不能打斷，直到電話結(jié)束才拆除連接。 電路交換的通信過程可分為電路交換的通信過程可分為電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和拆除電路連接電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和拆除電路連接三個三個階段。階段。電話電話交換局呼叫時建立的物理連接2.4.12.4.1 電路交換電路交換191 1電路建立階段電路建立階段在開始傳輸數(shù)據(jù)之前，通過呼叫完成逐個結(jié)點的連接過程，建立一在開始傳輸數(shù)據(jù)之前，通過呼叫完成逐個結(jié)點的連接過程，建立一條兩站之間的直通電路。如圖所示。條兩站之間的直通電路。如圖所示。202 2數(shù)據(jù)傳輸階段數(shù)據(jù)傳輸階段電路建立階段結(jié)束后，在兩站之間的直通電路上傳輸數(shù)據(jù)。如圖所示。電路建立

26、階段結(jié)束后，在兩站之間的直通電路上傳輸數(shù)據(jù)。如圖所示。213 3拆除電路連接階段拆除電路連接階段數(shù)據(jù)傳輸完畢后，要終止電路連接，釋放結(jié)點和信道資源。數(shù)據(jù)傳輸完畢后，要終止電路連接，釋放結(jié)點和信道資源。這可由這可由通信雙方中的任一方來完成這個動作。通信雙方中的任一方來完成這個動作。拆除信號必須傳至電路所經(jīng)過的拆除信號必須傳至電路所經(jīng)過的各個結(jié)點，以便釋放專用資源而重新分配它。如圖所示。各個結(jié)點，以便釋放專用資源而重新分配它。如圖所示。2223總結(jié)：總結(jié)：（1 1）電路交換特點：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路。）電路交換特點：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路。 稱為稱為“面向連接的面向連接的

27、”（典型例子：電（典型例子：電話）話） 通信過程：通信過程：建立連接建立連接數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信釋放連接釋放連接（2 2）電路交換優(yōu)缺點：）電路交換優(yōu)缺點： a.a.建立連接的時間長，存在延遲；建立連接的時間長，存在延遲； b.b.建立連接后就獨占線路，即使無數(shù)據(jù)傳輸，也要保持建立連接后就獨占線路，即使無數(shù)據(jù)傳輸，也要保持連通狀態(tài)連通狀態(tài)線路利用率低；線路利用率低； c.c.無糾錯機制；無糾錯機制； d.d.建立連接后，傳輸延遲小、無沖突、傳輸可靠、迅速、建立連接后，傳輸延遲小、無沖突、傳輸可靠、迅速、實時性好。實時性好。 * * *電路交換不適用于計算機通信：因為計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性電路交換不適

28、用于計算機通信：因為計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的特點，真正傳輸數(shù)據(jù)的時間不到的特點，真正傳輸數(shù)據(jù)的時間不到10%10%。例如：建立連接的時間為例如：建立連接的時間為0.50.5秒，計算機以秒，計算機以1Mb/s1Mb/s的速率發(fā)送的速率發(fā)送10k10k字節(jié)。線路利用率？字節(jié)。線路利用率？242.4.22.4.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（Store and Forward SwitchingStore and Forward Switching）可分）可分為為報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換與分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換與分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換兩種方式。其中，兩種方式。其中，分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換

29、方式又可以分為分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式又可以分為數(shù)據(jù)報與虛電路數(shù)據(jù)報與虛電路方式。方式。本地郵政支局本地郵政支局本地郵政支局河西區(qū)郵政支局本地郵政支局海淀郵政支局東城郵政支局用戶投寄郵件支局把發(fā)往外地郵件投到市總局市總局按地址往省市郵政局投寄郵件、發(fā)往天津的郵件投到天津市支局收到市郵政局來的郵件按地址交給用戶省市郵政局收到各地局來的郵件按地址發(fā)往各支局天津市郵政局沈陽市郵政局北京市郵政總局長沙市郵政局采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的郵政通信工作模式采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的郵政通信工作模式251.1. 報文交換（報文交換（Message SwitchingMessage Switching）（1 1）報文）報文 需要發(fā)送的整個

30、數(shù)據(jù)塊，如一個數(shù)據(jù)文件、需要發(fā)送的整個數(shù)據(jù)塊，如一個數(shù)據(jù)文件、 一篇新聞稿件一篇新聞稿件等，而不是數(shù)據(jù)的一部分。每個報文包括三個部分：等，而不是數(shù)據(jù)的一部分。每個報文包括三個部分：報頭、正報頭、正文和報尾文和報尾。 報頭：報文號、源地址和目的地址；報頭：報文號、源地址和目的地址； 正文：發(fā)送的數(shù)據(jù)塊；正文：發(fā)送的數(shù)據(jù)塊； 報尾：報文的校驗信息，用來進行差錯檢查和糾錯。報尾：報文的校驗信息，用來進行差錯檢查和糾錯。 （2 2）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 通常為一臺專用計算機，備有足夠的外存，以便在報文進入通常為一臺專用計算機，備有足夠的外存，以便在報文進入時進行緩沖存儲。時進行緩沖存儲。26 （3 3）

31、工作過程）工作過程 報文交換方式，不需在兩站之間建立專用通道。源站在報文交換方式，不需在兩站之間建立專用通道。源站在發(fā)送報文時，把目的地址添加到報文中，然后報文在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送報文時，把目的地址添加到報文中，然后報文在網(wǎng)絡(luò)中從一個結(jié)點傳至另一個結(jié)點。在每個結(jié)點中，接收信息后暫從一個結(jié)點傳至另一個結(jié)點。在每個結(jié)點中，接收信息后暫時存儲起來，待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)到下一結(jié)點，如此往復(fù)，時存儲起來，待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)到下一結(jié)點，如此往復(fù)，直到報文到達目標數(shù)據(jù)終端為止。這種工作方式是一種存儲直到報文到達目標數(shù)據(jù)終端為止。這種工作方式是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。轉(zhuǎn)發(fā)方式。這種方式對于有實時性要求的信息傳輸是不允許的，而

32、這種方式對于有實時性要求的信息傳輸是不允許的，而對于數(shù)據(jù)通信則是適合的。對于數(shù)據(jù)通信則是適合的。通常，通常，對較為連續(xù)的數(shù)據(jù)流（如對較為連續(xù)的數(shù)據(jù)流（如話音），電路交換是一種易于使用的技術(shù)。對于數(shù)字數(shù)據(jù)通話音），電路交換是一種易于使用的技術(shù)。對于數(shù)字數(shù)據(jù)通信，廣泛使用的是報文交換技術(shù)。信，廣泛使用的是報文交換技術(shù)。報文在一個結(jié)點的延遲時間等于接收全部報文的時間和報文在一個結(jié)點的延遲時間等于接收全部報文的時間和排隊等待時間。排隊等待時間。27發(fā)送一個報文后，在發(fā)送下一個報文時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當時的負荷情況，發(fā)送一個報文后，在發(fā)送下一個報文時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當時的負荷情況，不一定走與前一個報文同樣的路徑。如圖

33、所示。不一定走與前一個報文同樣的路徑。如圖所示。28報文交換的特點：報文交換的特點：（1 1）源節(jié)點和目標節(jié)點在通信時不需要建立一條專用的通道，）源節(jié)點和目標節(jié)點在通信時不需要建立一條專用的通道，沒有沒有建立電路和建立電路和拆除電路所需的拆除電路所需的等待和時延，等待和時延，僅在相鄰節(jié)點傳輸報文時建立節(jié)點間的連接。僅在相鄰節(jié)點傳輸報文時建立節(jié)點間的連接。稱為稱為“無連接的無連接的”（典型例子：電報）；（典型例子：電報）；（2 2）線路利用率高線路利用率高，節(jié)點間可根據(jù)電路情況選擇不同的速度傳輸，節(jié)點間可根據(jù)電路情況選擇不同的速度傳輸，分時共享一分時共享一條結(jié)點到結(jié)點的通道。條結(jié)點到結(jié)點的通道。

34、能高效地傳輸數(shù)據(jù)；（不用獨占）能高效地傳輸數(shù)據(jù)；（不用獨占）（3 3）報文交換可把一個報文送到多個目的地，而電路交換很難做到這一點；報文交換可把一個報文送到多個目的地，而電路交換很難做到這一點；（4 4）要求節(jié)點具備）要求節(jié)點具備強的報文數(shù)據(jù)存儲能力強的報文數(shù)據(jù)存儲能力，一般節(jié)點由微機或小型機擔當；，一般節(jié)點由微機或小型機擔當；（5 5）數(shù)據(jù)傳輸可靠性高數(shù)據(jù)傳輸可靠性高。（有差錯檢查；某線路有故障可選其他路徑）；。（有差錯檢查；某線路有故障可選其他路徑）；（6 6）整個報文（整個報文（MessageMessage）作為一個整體一起發(fā)送）作為一個整體一起發(fā)送。每個節(jié)點都要把報文完整每個節(jié)點都要把

35、報文完整的接收、存儲、檢錯、糾錯、轉(zhuǎn)發(fā)，產(chǎn)生了的接收、存儲、檢錯、糾錯、轉(zhuǎn)發(fā)，產(chǎn)生了節(jié)點延遲節(jié)點延遲；報文出錯后整個報文要報文出錯后整個報文要全部重發(fā)全部重發(fā)。（7 7）報文交換對報文長度沒有限制）報文交換對報文長度沒有限制，報文大小不一，造成存儲管理復(fù)雜，緩沖報文大小不一，造成存儲管理復(fù)雜，緩沖器無法分配器無法分配；大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長，且對存儲容量要求較高；大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長，且對存儲容量要求較高；（8 8）當流量增大時，在電路交換中可能導(dǎo)致一些呼叫不能被接收，而在報文交）當流量增大時，在電路交換中可能導(dǎo)致一些呼叫不能被接收，而在報文交換中，報文仍可接收，只是延時會增加。

36、換中，報文仍可接收，只是延時會增加。報文交換的主要缺點：報文交換的主要缺點： 網(wǎng)絡(luò)延時較長，波動范圍較大，不宜用于實時通信或交互通信。網(wǎng)絡(luò)延時較長，波動范圍較大，不宜用于實時通信或交互通信。 29將報文分割成若干個大小相等的分組（將報文分割成若干個大小相等的分組（PacketPacket）進行存）進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。儲轉(zhuǎn)發(fā)。分組頭部信息中應(yīng)包含分組編號。分組頭部信息中應(yīng)包含分組編號。 特點：特點：（1 1）數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條端到端的通路）數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條端到端的通路也是也是“無無連接的連接的”。（2 2）強大的功能強大的功能，如糾錯機制、流量控制、擁塞控制、路，如糾錯機制、流量控制、擁

37、塞控制、路由選擇等。由選擇等。 優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：（1 1）對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的存儲要求較低對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的存儲要求較低，可以用內(nèi)存來緩沖分，可以用內(nèi)存來緩沖分組組速度快；速度快；（2 2）轉(zhuǎn)發(fā)延時小轉(zhuǎn)發(fā)延時小適用于交互式通信；適用于交互式通信；（3 3）某個分組出錯可以僅重發(fā)出錯的分組某個分組出錯可以僅重發(fā)出錯的分組效率高；效率高；（4 4）各分組可通過不同路徑傳輸各分組可通過不同路徑傳輸，容錯性好。，容錯性好。（5 5）需要分割報文和重組報文需要分割報文和重組報文，增加了端節(jié)點的負擔。，增加了端節(jié)點的負擔。2.2. 分組交換（分組交換（Packet SwitchingPacket Switching）3

38、0（1 1）數(shù)據(jù)報方式（）數(shù)據(jù)報方式（DatagramDatagram）各報文分組中包含目的節(jié)點的地址，可根據(jù)各報文分組各報文分組中包含目的節(jié)點的地址，可根據(jù)各報文分組獨立地獨立地確定路由確定路由（傳輸路徑）（傳輸路徑）不能保證報文分組按序到達不能保證報文分組按序到達，目的節(jié)點需要按分組編號重新排目的節(jié)點需要按分組編號重新排序和組裝序和組裝數(shù)據(jù)報方式不能保證分組按序到達數(shù)據(jù)報方式不能保證分組按序到達分組可能通過多個路徑穿越網(wǎng)絡(luò)分組可能通過多個路徑穿越網(wǎng)絡(luò)3132數(shù)據(jù)報分組交換方式的特點：數(shù)據(jù)報分組交換方式的特點： （a a）每個分組被稱為一個數(shù)據(jù)報，若干個數(shù)據(jù)報構(gòu)成一次要每個分組被稱為一個數(shù)據(jù)

39、報，若干個數(shù)據(jù)報構(gòu)成一次要傳送的報文或數(shù)據(jù)塊。傳送的報文或數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)報方式采用同報文交換一樣的方法數(shù)據(jù)報方式采用同報文交換一樣的方法對每個分組單獨進行處理（把分組看成一個小報文）。對每個分組單獨進行處理（把分組看成一個小報文）。（b b）每一個報文分組在傳輸過程中都必須帶）每一個報文分組在傳輸過程中都必須帶有源節(jié)點地址和有源節(jié)點地址和目的節(jié)點地址目的節(jié)點地址。（c c）同一報文的不同分組可以由）同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑不同的傳輸路徑通過通信子通過通信子網(wǎng)。網(wǎng)。（d d）同一報文的不同分組到達目的節(jié)點時可能出現(xiàn)）同一報文的不同分組到達目的節(jié)點時可能出現(xiàn)亂序、重亂序、重復(fù)或丟失現(xiàn)象

40、復(fù)或丟失現(xiàn)象。（e e）使用數(shù)據(jù)報分組交換的方式時，數(shù)據(jù)報文）使用數(shù)據(jù)報分組交換的方式時，數(shù)據(jù)報文傳輸延遲仍比傳輸延遲仍比較大較大，適用于突發(fā)性通信，但不適用于長報文、會話式通信。，適用于突發(fā)性通信，但不適用于長報文、會話式通信。33（2 2）虛電路方式（）虛電路方式（Virtual CircuitVirtual Circuit） 通信前預(yù)先建立一條邏輯連接通信前預(yù)先建立一條邏輯連接虛電路虛電路 虛電路是由其路徑上的所有交換機中的路由表定義的虛電路是由其路徑上的所有交換機中的路由表定義的 類比：鐵路系統(tǒng)（旅客類比：鐵路系統(tǒng)（旅客/ /列車列車: :分組，鐵路網(wǎng)分組，鐵路網(wǎng): :網(wǎng)絡(luò)，火車站網(wǎng)絡(luò)

41、，火車站: :節(jié)點）節(jié)點）“西安北京西安北京”這條線路可以看成是一條虛路徑這條線路可以看成是一條虛路徑 通信也需要三個過程：通信也需要三個過程：建立連接數(shù)據(jù)傳輸拆除連接建立連接數(shù)據(jù)傳輸拆除連接 建立虛電路時，交換機將預(yù)留傳輸時所需的所有資源建立虛電路時，交換機將預(yù)留傳輸時所需的所有資源 虛電路的路由在建立時確定，傳輸數(shù)據(jù)時則不再需要虛電路的路由在建立時確定，傳輸數(shù)據(jù)時則不再需要 數(shù)據(jù)傳輸時只需指定虛電路號，分組即可按虛電路的路由數(shù)據(jù)傳輸時只需指定虛電路號，分組即可按虛電路的路由穿越網(wǎng)絡(luò)穿越網(wǎng)絡(luò)“數(shù)字管道數(shù)字管道”34 分組通過預(yù)先建立好的虛電路穿越網(wǎng)絡(luò)分組通過預(yù)先建立好的虛電路穿越網(wǎng)絡(luò)3536

42、虛電路分組交換方式的特點：虛電路分組交換方式的特點：（1 1）提供的是提供的是“面向連接面向連接”的服務(wù)；的服務(wù)；（2 2）虛電路）虛電路無專用電路無專用電路，而是選定了特定路徑進行傳輸，各分組，而是選定了特定路徑進行傳輸，各分組所途徑的所有節(jié)點都對這些分組進行存儲所途徑的所有節(jié)點都對這些分組進行存儲/ /轉(zhuǎn)發(fā)，而電路交換無此轉(zhuǎn)發(fā)，而電路交換無此功能。功能。（3 3）一次通信的所有分組都從這條邏輯連接的虛電路上通過，）一次通信的所有分組都從這條邏輯連接的虛電路上通過，不不再進行路由選擇再進行路由選擇。因此，。因此，各個分組不必帶有源地址、目的地址等輔各個分組不必帶有源地址、目的地址等輔助信息，

43、只需要攜帶虛電路標識號助信息，只需要攜帶虛電路標識號。各個分組到達目的節(jié)點。各個分組到達目的節(jié)點不會出不會出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象。（4 4）節(jié)點）節(jié)點只需要做差錯檢測只需要做差錯檢測。（5 5）通信子網(wǎng)中的每個節(jié)點都可以和任何節(jié)點建立）通信子網(wǎng)中的每個節(jié)點都可以和任何節(jié)點建立多條虛電路連多條虛電路連接接。37總結(jié)：總結(jié)：1 1、虛電路方式與電路交換方式的區(qū)別：虛電路方式與電路交換方式的區(qū)別： 使用物理通道不同，它仍是使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式傳輸數(shù)據(jù)，分組信息要使用物理通道不同，它仍是使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式傳輸數(shù)據(jù)，分組信息要暫存于每個結(jié)點，進行排隊等待轉(zhuǎn)發(fā)。由于采用的是存儲轉(zhuǎn)發(fā)的

44、分組交換，暫存于每個結(jié)點，進行排隊等待轉(zhuǎn)發(fā)。由于采用的是存儲轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換，所以只是斷續(xù)地占用一段又一段的鏈路，分組在每個結(jié)點仍然需要存儲，所以只是斷續(xù)地占用一段又一段的鏈路，分組在每個結(jié)點仍然需要存儲，并在線路上進行輸出排隊，但不需要為每個分組做出路徑判定。并在線路上進行輸出排隊，但不需要為每個分組做出路徑判定。虛電路的標識符只是對邏輯信道的一種編號虛電路的標識符只是對邏輯信道的一種編號 ，并不指某一條物理線，并不指某一條物理線路本身。一條物理線路可能被標識為許多邏輯信道編號，這正體現(xiàn)了信道路本身。一條物理線路可能被標識為許多邏輯信道編號，這正體現(xiàn)了信道資源的共享性。資源的共享性。2 2、虛

45、電路方式與數(shù)據(jù)報方式的區(qū)別：虛電路方式與數(shù)據(jù)報方式的區(qū)別： 數(shù)據(jù)報方式?jīng)]有呼叫建立過程，每個分組（或稱數(shù)據(jù)報）均帶有完整數(shù)據(jù)報方式?jīng)]有呼叫建立過程，每個分組（或稱數(shù)據(jù)報）均帶有完整的目的站的地址信息，獨立地選擇傳輸路徑，到達目的站的順序與發(fā)送時的目的站的地址信息，獨立地選擇傳輸路徑，到達目的站的順序與發(fā)送時的順序可能不一致。而虛電路方式必須通過虛呼叫建立一條虛電路，每個的順序可能不一致。而虛電路方式必須通過虛呼叫建立一條虛電路，每個分組不需要攜帶完整的地址信息，只需帶上虛電路的號碼標志，不需要選分組不需要攜帶完整的地址信息，只需帶上虛電路的號碼標志，不需要選擇路徑，均沿虛電路傳送，這些分組到達

46、目的站的順序與發(fā)送時的順序完擇路徑，均沿虛電路傳送，這些分組到達目的站的順序與發(fā)送時的順序完全一致。全一致。383 3、分組交換比報文交換有明顯的優(yōu)點：分組交換比報文交換有明顯的優(yōu)點：（1 1）減少了時間延遲。）減少了時間延遲。（2 2）每個結(jié)點上所需緩沖容量減少了（因為分組長度小于報文長度），）每個結(jié)點上所需緩沖容量減少了（因為分組長度小于報文長度），有利于提高結(jié)點存儲資源的利用率。有利于提高結(jié)點存儲資源的利用率。（3 3）傳輸有錯時，只要重傳一個分組而不要重發(fā)報文，大大減少每次傳）傳輸有錯時，只要重傳一個分組而不要重發(fā)報文，大大減少每次傳輸發(fā)生錯誤的概率以及重傳信息的數(shù)量。輸發(fā)生錯誤的概率

47、以及重傳信息的數(shù)量。（4 4）易于重新開始新的傳輸。）易于重新開始新的傳輸。分組交換的缺點是每個分組都要附加一些控制信息，增加了所傳信息分組交換的缺點是每個分組都要附加一些控制信息，增加了所傳信息的體積（通常增加的體積（通常增加5%5%到到10%10%），相應(yīng)地，加工處理時間也有所增加。），相應(yīng)地，加工處理時間也有所增加。目前，電路交換用于數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)和計算機化小型交換機（目前，電路交換用于數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)和計算機化小型交換機（CBXCBX）網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)，而分組交換廣泛用于計算機網(wǎng)絡(luò)中，一般都不采用報文交換。絡(luò)，而分組交換廣泛用于計算機網(wǎng)絡(luò)中，一般都不采用報文交換。392.5 差錯控制1 1、差錯控制

48、概念、差錯控制概念 在通信過程中，發(fā)現(xiàn)、檢測差錯并進行糾正。在通信過程中，發(fā)現(xiàn)、檢測差錯并進行糾正。2 2、差錯控制原因、差錯控制原因 不存在理想的信道不存在理想的信道傳輸總會出錯傳輸總會出錯 與語音、圖像傳輸不同，計算機通信要求極低的差錯率。與語音、圖像傳輸不同，計算機通信要求極低的差錯率。3 3、產(chǎn)生差錯因素（信號本身和噪聲；噪聲分熱噪聲和沖擊噪聲）、產(chǎn)生差錯因素（信號本身和噪聲；噪聲分熱噪聲和沖擊噪聲） （1 1）信號本身：衰減、反射、串擾；）信號本身：衰減、反射、串擾； （2 2）熱噪聲：由信道的電氣特性，即傳輸介質(zhì)導(dǎo)體的電子熱運動產(chǎn)生，）熱噪聲：由信道的電氣特性，即傳輸介質(zhì)導(dǎo)體的電子

49、熱運動產(chǎn)生，引起的信號幅度、頻率、相位的畸變；熱噪聲是一種隨機噪聲，所引起引起的信號幅度、頻率、相位的畸變；熱噪聲是一種隨機噪聲，所引起的傳輸差錯為隨機差錯，差錯彼此無關(guān)。的傳輸差錯為隨機差錯，差錯彼此無關(guān)。 （3 3）沖擊噪聲：由外界電磁干擾引起，與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度）沖擊噪聲：由外界電磁干擾引起，與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度較大，是引起傳輸差錯的主要原因。沖擊噪聲所引起的傳輸差錯為突發(fā)較大，是引起傳輸差錯的主要原因。沖擊噪聲所引起的傳輸差錯為突發(fā)錯，錯誤之間有相關(guān)性。錯，錯誤之間有相關(guān)性。4 4、差錯控制、差錯控制基本方法基本方法 接收方進行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。

50、接收方進行差錯檢測，并向發(fā)送方應(yīng)答，告知是否正確接收。405 5、差錯控制編碼、差錯控制編碼（1 1）糾錯碼糾錯碼 讓每個傳輸?shù)姆纸M都帶上足夠的冗余信息，以便讓每個傳輸?shù)姆纸M都帶上足夠的冗余信息，以便在接收端能發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸中的差錯。實現(xiàn)復(fù)雜、在接收端能發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸中的差錯。實現(xiàn)復(fù)雜、造價高，在計算機通信中很少使用。造價高，在計算機通信中很少使用。（2 2）檢錯碼檢錯碼 讓分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息，讓分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息，但但不能確定錯誤位的位置，自己不能糾正傳輸差錯不能確定錯誤位的位置，自己不能糾正傳輸差錯。通常有通常有奇偶校驗碼，方塊碼和循環(huán)冗

51、余碼。奇偶校驗碼，方塊碼和循環(huán)冗余碼。41（一）奇偶校驗（一）奇偶校驗奇偶校驗又叫字符校驗、垂直冗余校驗（奇偶校驗又叫字符校驗、垂直冗余校驗（VRCVRC）。它是以字符為單位）。它是以字符為單位的校驗方法，是最簡單的一種校驗方法。它在每個字符編碼的后面（或最的校驗方法，是最簡單的一種校驗方法。它在每個字符編碼的后面（或最前面），另外增加一個二進制位，該位叫做校驗位。其主要目的是使整個前面），另外增加一個二進制位，該位叫做校驗位。其主要目的是使整個編碼中編碼中1 1（或（或0 0）的個數(shù)成為奇數(shù)或偶數(shù)。如果使編碼中）的個數(shù)成為奇數(shù)或偶數(shù)。如果使編碼中1 1的個數(shù)成為奇數(shù)的個數(shù)成為奇數(shù)則叫做奇校驗

52、，反之，則叫做偶校驗。則叫做奇校驗，反之，則叫做偶校驗。例如：例如：字符字符R R的的ASCIIASCII編碼為編碼為10100101010010，后面增加一位進行奇校驗后面增加一位進行奇校驗1010010010100100（使（使1 1的個數(shù)為奇數(shù)），的個數(shù)為奇數(shù)），傳送時若其中一位出錯，碼變?yōu)閭魉蜁r若其中一位出錯，碼變?yōu)?011011 101000100，奇校驗?zāi)軝z查出錯誤，奇校驗?zāi)軝z查出錯誤，傳送時若有兩位出錯，碼變?yōu)閭魉蜁r若有兩位出錯，碼變?yōu)?011011111100100，奇校驗就不能檢查出錯誤了。，奇校驗就不能檢查出錯誤了。事實上，在傳輸過程中，偶然一位出錯的機會最多，故這種簡單的

53、校事實上，在傳輸過程中，偶然一位出錯的機會最多，故這種簡單的校驗方法還是很有用處的。但這種方法只能檢測錯誤而不能糾正錯誤，因為驗方法還是很有用處的。但這種方法只能檢測錯誤而不能糾正錯誤，因為它不能檢測出錯在哪一位。它不能檢測出錯在哪一位。42（二）方塊校驗（二）方塊校驗方塊校驗又叫報文校驗、水平垂直冗余校驗（方塊校驗又叫報文校驗、水平垂直冗余校驗（LRCLRC）。這種方法是在）。這種方法是在奇偶校驗的基礎(chǔ)上，在一批字符傳送之后，另外增加一個檢驗字符，該奇偶校驗的基礎(chǔ)上，在一批字符傳送之后，另外增加一個檢驗字符，該檢驗字符的編碼方法是使每一位縱向代碼中檢驗字符的編碼方法是使每一位縱向代碼中1 1

54、的個數(shù)成為奇數(shù)（或偶數(shù)）。的個數(shù)成為奇數(shù)（或偶數(shù)）。例：例：奇偶校驗位（奇校驗）奇偶校驗位（奇校驗）字符字符1 1010010 01 1010010 0字符字符2 1000001 12 1000001 1字符字符3 1001100 03 1001100 0字符字符4 1010000 14 1010000 1字符字符5 1001000 15 1001000 1字符字符6 1000010 16 1000010 1- 方塊校驗字符（奇校驗）方塊校驗字符（奇校驗） 1111010 11111010 143采用這種方法之后，不僅可以檢驗出一位、二位或三位的錯誤，而采用這種方法之后，不僅可以檢驗出一位、二

55、位或三位的錯誤，而且可以自動糾正一位出錯，使誤碼率能降低且可以自動糾正一位出錯，使誤碼率能降低2 23 3個數(shù)量級，糾錯效果十個數(shù)量級，糾錯效果十分顯著，廣泛用于通信和某些計算機外部設(shè)備中。分顯著，廣泛用于通信和某些計算機外部設(shè)備中。44* *（2 2）循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗（CRC, Cyclic Redundancy CheckCRC, Cyclic Redundancy Check） 一種通過多項式除法檢測錯誤的方法。核心思想是將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位串看成系數(shù)為0或1的多項式。 差錯檢測原理：收發(fā)雙方約定一個生成多項式G(x)，發(fā)送方根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)和G(x)計算出CRC校驗和并把它加在數(shù)據(jù)的

56、末尾。接收方則用G(x)去除接收到的數(shù)據(jù)，若有余數(shù)，則傳輸有錯。 校驗和是16位或32位的位串。 CRC校驗的關(guān)鍵是如何計算校驗和。45 CRCCRC校驗和的計算校驗和的計算 以數(shù)據(jù)塊（幀, Frame）為單位進行校驗 將數(shù)據(jù)塊構(gòu)成的位串看成是系數(shù)為0或1的多項式 如110001，可表示成多項式 x5 + x4 + 1 若G(x)為r階，幀為m位，其多項式為M(x)，則在幀后面添加r個0，成為m+r位，相應(yīng)多項式2rM(x) 按模2除法用2rM(x)除以G(x)：商Q(x)，余R(x) 即： 2rM(x) = G(x)Q(x)+R(x) 按模2加法把2rM(x)與余數(shù)R(x)相加，結(jié)果就是要傳

57、送的帶校驗和的幀的多項式T(x) ： 即：T(x) = 2rM(x) + R(x)實際上，T(x)=2rM(x)+R(x)=G(x)Q(x)+R(x)+R(x) =G(x)Q(x) (模2運算) 所以，若接收的T(x)正確，則它肯定能被G(x)除盡。46 CRC校驗碼的檢錯能力： 可檢出所有奇數(shù)個錯； 可檢出所有單/雙錯； 可檢出所有G(x)長度的突發(fā)錯。 常用的生成多項式G(x)： CRC16=x16+x15+x2+1 CRC32=x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10+x8+x7+x5+x4 +x2+x+1473循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗CRC該辦法不產(chǎn)生奇偶校驗碼，而是把整

58、個數(shù)據(jù)塊當作一串連續(xù)的二進該辦法不產(chǎn)生奇偶校驗碼，而是把整個數(shù)據(jù)塊當作一串連續(xù)的二進制數(shù)據(jù)。從代數(shù)結(jié)構(gòu)來說，這可以看作是一報文碼多項式。例如，制數(shù)據(jù)。從代數(shù)結(jié)構(gòu)來說，這可以看作是一報文碼多項式。例如，110001有有6位，表示成多項式是位，表示成多項式是x5+x4+x0。它的。它的6個多項式系數(shù)分別是個多項式系數(shù)分別是1,1,0,0,0和和1。如果采用多項式編碼的方法，發(fā)送方和接收方必須事先商定一個生如果采用多項式編碼的方法，發(fā)送方和接收方必須事先商定一個生成多項式成多項式G（x），生成多項式的高位和低位必須是），生成多項式的高位和低位必須是1，ITU-T推薦的生推薦的生成多項式（成多項式（C

59、RC-CCITT）為）為G（X）=X16+X12+X5+1。要計算報文碼多。要計算報文碼多項式的校驗碼，生成多項式必須比該多項式短。項式的校驗碼，生成多項式必須比該多項式短。循環(huán)冗余校驗的基本思想是：循環(huán)冗余校驗的基本思想是：在發(fā)送時，將報文碼多項式用生成多項式來除，將相除結(jié)果的余數(shù)在發(fā)送時，將報文碼多項式用生成多項式來除，將相除結(jié)果的余數(shù)作為校驗碼跟在報文碼之后一同發(fā)送出去。在接收端，把接收到的含校作為校驗碼跟在報文碼之后一同發(fā)送出去。在接收端，把接收到的含校驗碼的報文碼再用同一個生成多項式來除，如在傳送過程中無差錯，則驗碼的報文碼再用同一個生成多項式來除，如在傳送過程中無差錯，則應(yīng)該除盡，

60、即余數(shù)應(yīng)為應(yīng)該除盡，即余數(shù)應(yīng)為0，若除不盡，則說明傳輸過程中有差錯，應(yīng)要求，若除不盡，則說明傳輸過程中有差錯，應(yīng)要求對方重新發(fā)送一次。對方重新發(fā)送一次。48多項式以多項式以2為模運算。按照它的運算法則，加法不進位，減法不借位。為模運算。按照它的運算法則，加法不進位，減法不借位。加法和減法兩者都與異或運算相同。加法和減法兩者都與異或運算相同。長除法同二進制運算是一樣的，只是做減法時按模長除法同二進制運算是一樣的，只是做減法時按模2進行。如果減出進行。如果減出的值的最高位為的值的最高位為0，則商，則商0；如果減出的值的最高位為；如果減出的值的最高位為1，則商，則商1。下面是幀下面是幀1101和和G