計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程

第一講概論一、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形1一一主機(jī)與終端機(jī)結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：由于主機(jī)既處理通信，又處理數(shù)據(jù)，所以主機(jī)負(fù)擔(dān)過(guò)重.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形2一—主機(jī)一前端機(jī)一終端機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：緩解了主機(jī)的壓力.計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、廠 、）計(jì)算機(jī)說(shuō)明：計(jì)算機(jī)之間的連線可以是直接的連線，也可以是中間的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，還可以有中間的設(shè)備.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特例1一計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)局域網(wǎng)：以某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接起來(lái)的局部范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。種類：總線形，星形，環(huán)形總線： 星形： 環(huán)形:優(yōu)點(diǎn)：速度快，誤碼率低。.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特例2—分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以分布式操作系統(tǒng)連接起來(lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可能是個(gè)局域網(wǎng)，也可能是一個(gè)廣域網(wǎng)，主要用于分布式計(jì)算。分布式計(jì)算的兩種情形：①把數(shù)據(jù)交給分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)去處理，究竟是哪一個(gè)計(jì)算機(jī)處理的并不知道。②分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)使用分布式操作系統(tǒng)，并且有多個(gè)CPU。二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：通過(guò)通信設(shè)備，將多個(gè)具有自治功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)起來(lái)，以達(dá)到信息交換、資源共享、互操作和協(xié)同處理的系統(tǒng)。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理組成.通信子網(wǎng)。①構(gòu)成：通信處理設(shè)備（交換機(jī)、MODEM等）和通信線路（有線：同軸、雙絞線和光纖；無(wú)線：衛(wèi)星、微波和紅外線）構(gòu)成。②作用：數(shù)據(jù)的傳輸和交換。.資源子網(wǎng)。①構(gòu)成：用戶設(shè)備（用戶主機(jī)、用戶終端或集中器組成）和應(yīng)用軟件。②作用：數(shù)據(jù)處理。**3.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件：通信雙方共同遵守的約定和規(guī)范。**4.網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)管理軟件四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：通信節(jié)點(diǎn)和通信線路的連接所構(gòu)成的幾何形式。.兩類拓?fù)洌孩冱c(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道：一條線路連接一對(duì)節(jié)點(diǎn)，信息傳輸采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式。常見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星形： 樹(shù)形： 回路形：②廣播信道：只有一條供各個(gè)節(jié)點(diǎn)共享的信道。五、網(wǎng)絡(luò)的分類.按作用范圍分：局域網(wǎng)(LAN)；城域網(wǎng)(MAN)；廣域網(wǎng)(WAN).按信息傳輸交換方式分：廠電路交換：中間節(jié)點(diǎn)為交換機(jī)。1-存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)交換:|-報(bào)文交換：L分組交換「數(shù)據(jù)報(bào)

匚虛電路中間節(jié)點(diǎn)可能為路由器。六、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo).市寬：①模擬信道：容許通過(guò)的信號(hào)頻帶范圍。單位是Hz,kHz(103Hz),MHz(106Hz)?例如：電話的標(biāo)準(zhǔn)帶寬是：3.1kHz(300Hz?3.4kHz)②數(shù)字信道：在信道上能夠傳送的數(shù)字信號(hào)的速率，即數(shù)據(jù)率或比特率，也稱吞吐量。單位是b/s,kb/s(103b/s),Mb/s(106b/s),Gb/s(109b/s).這里我們主要討論數(shù)字信道的帶寬。說(shuō)明兩點(diǎn)：①存儲(chǔ)單位與通信單位的區(qū)別存儲(chǔ)單位：lk=1024=2">,lM=1024k=2'°X2IO=22O=1048576；1G=1O24M通信單位：lk=1000=103,lM=1000k=103xl03=106；lG=1000M=109②帶寬與二進(jìn)制信號(hào)脈沖的關(guān)系帶寬越寬，二進(jìn)制信號(hào)脈沖越窄。例如：2b/s與4b/s~ 0~ 0 0.時(shí)延TOC\o"1-5"\h\zA /排隊(duì)時(shí)空jr發(fā)送時(shí)延 B傳播時(shí)延 ?,■/Hr1001010101011- A數(shù)玩r由2到B所需時(shí)間(時(shí)延)：=排隊(duì)時(shí)延+發(fā)送時(shí)延+樂(lè)、一討論：排隊(duì)時(shí)延：與網(wǎng)絡(luò)的通信量有關(guān)，后面的討論忽略。發(fā)送時(shí)延：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度+發(fā)送速率(信道帶寬)傳播時(shí)延：信道長(zhǎng)度+傳播速率(電磁波)例1：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為10'bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kbit/s,傳輸距離為1000km,信號(hào)在媒體上的傳播速率為2X10'm/s。求：發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)延。發(fā)送時(shí)延=107+(100Xl()3)=100s傳播時(shí)延=1000X1()3+(2X108)=0.005s例2：比較電路交換和分組交換。要傳送的數(shù)據(jù)共X(bit),從源站到目的站共經(jīng)過(guò)K段鏈路，每段鏈路的傳播時(shí)延為D(s),數(shù)據(jù)發(fā)送速率為C(bit/s)。設(shè)電路交換時(shí)電路的建立時(shí)間為S(s).在分組交換時(shí)分組長(zhǎng)度為P(bit),且各節(jié)點(diǎn)的排隊(duì)等待時(shí)間可忽略不計(jì)。問(wèn)：在怎樣的條件下，分組交換的時(shí)延比電路交換的要??？示傷：遜MMMX目的站|①克.于電路交換：發(fā)送：X/C傳播：KD建立鏈路：S電路交換時(shí)延=X/C+KD+S②對(duì)于分組交換：發(fā)送：(X/P)(P/C)=X/C最后一個(gè)分組的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延：(K-1)(P/C)傳播：KD分組交換時(shí)延=X/C+(K-1)(P/C)+KD據(jù)題意：X/C+(K-1)(P/C)+KD<X/C+KD+S即:S>(K-1)(P/C).傳播時(shí)延帶寬積和往返時(shí)延①傳播時(shí)延帶寬積：傳播時(shí)延X(jué)帶寬例如：鏈路的傳播時(shí)延為1s,帶寬為10bit/s。 則傳播時(shí)延帶寬積為IX10=10bit意義：可表示用比特為單位的鏈路長(zhǎng)度。②往返時(shí)延：從發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到收到來(lái)自接收端的確認(rèn)為止所經(jīng)歷的時(shí)間第二講計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)一、幾個(gè)問(wèn)題.協(xié)議的引入①引入原因：計(jì)算機(jī)的種類不同；所用的操作系統(tǒng)不同；傳輸介質(zhì)的不同。②協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換，通信雙方需要共同遵守的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。協(xié)議有三要素：語(yǔ)法：數(shù)據(jù)和控制信息的格式語(yǔ)義：控制信息的含義。（如：建立鏈路，傳數(shù)據(jù)，釋放鏈路等）同步（或時(shí)序）：通信雙方相互應(yīng)答的次序。（何時(shí)接收數(shù)據(jù)）.分層理論①分層思想：解決復(fù)雜問(wèn)題的難度＞＞把它分解成多個(gè)小問(wèn)題的難度之和。舉例：軟件的模塊化思想（可以畫(huà)一個(gè)層次圖加以說(shuō)明）。②分層原則：a.當(dāng)需要一個(gè)不同等級(jí)的抽象表示。（如：控制節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸；控制端點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸）b.每一層的功能應(yīng)當(dāng)是非常明確的。（不能模糊不清）c.層之間邊界的信息流量應(yīng)盡量少。（否則，接口太復(fù)雜）d.層數(shù)要適中。（如層數(shù)太少，每層協(xié)議太復(fù)雜；層數(shù)太多，應(yīng)用太復(fù)雜）.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及各層協(xié)議的集合，它是理論上的抽象，需要用硬件和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)它。二、OSI/RM與TCP/IP的比較1.OSI/RM（開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)/參考模型）見(jiàn)右圖，下面簡(jiǎn)單說(shuō)明：應(yīng)用層：與用戶應(yīng)用進(jìn)程的接口（用戶做什么）常用的協(xié)議：SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳輸），HTTP（超文本傳輸， FTP（文件傳輸）表示層：數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換會(huì)話層：會(huì)話管理（雙工還是單工）數(shù)據(jù)傳輸同步：收發(fā)雙方如何正確接收數(shù)據(jù)應(yīng)用層表示層會(huì)話層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層

傳輸層：保證端到端的正確數(shù)據(jù)傳輸（盡力）網(wǎng)絡(luò)層：路徑選擇數(shù)據(jù)鏈路層：保 證相鄰產(chǎn)點(diǎn)間的正確數(shù)據(jù)傳輸（盡力）物理層：保證比3和特在扁的傳輸介質(zhì)上透明的傳輸OSI參考模型下數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D假設(shè)數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)A傳給計(jì)算機(jī)B：計(jì)算機(jī)A > 路由器2|—計(jì)算機(jī)B計(jì)算機(jī)A 計(jì)算機(jī)A 計(jì)算機(jī)B在OSI參考模型下的示意圖（A ?B）TCP/IP模型（實(shí)際中常用）應(yīng)用層傳輸層IP層（網(wǎng)際層）網(wǎng)絡(luò)接口層OSI/RM與TCP/IP的對(duì)應(yīng)關(guān)系說(shuō)明：OSITCP/IP應(yīng)用層］表示層｝應(yīng)用層會(huì)話層J說(shuō)明：OSITCP/IP應(yīng)用層］表示層｝應(yīng)用層會(huì)話層J運(yùn)輸層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層1IP層大部分J網(wǎng)絡(luò)層小部分、數(shù)據(jù)鏈路層I網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層表示層會(huì)話層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層IP層（網(wǎng)際層）網(wǎng)絡(luò)接口層OSI與TCP/IP模型的比較示意圖物理層接口層TCP/IP與OSI的比較相同點(diǎn)：均使用層次結(jié)構(gòu)；傳輸層幾乎相同不同點(diǎn)：層次數(shù)不一樣；每層的協(xié)議大多數(shù)不同：0SI是理想模型，TCP/IP是實(shí)際模型；0SI是標(biāo)準(zhǔn)，TCP/IP是非標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)討論：應(yīng)用層 |0SI模型層數(shù)太多（接口太多，層間功能重復(fù)）傳輸層TCP/IP層數(shù)太少（層內(nèi)功能豐富，造成功能不網(wǎng)絡(luò)層單一）數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)合實(shí)際情況和發(fā)展方向，準(zhǔn)備使用五層結(jié)構(gòu)物理層進(jìn)行講解。三、關(guān)于層次結(jié)構(gòu)中的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)1.基本概念①N層，N子系統(tǒng)，N實(shí)體N子系統(tǒng)：第N個(gè)層次所完成的所有功能。對(duì)于0SI模型有7個(gè)子系統(tǒng)。N實(shí)體：一個(gè)N子系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)實(shí)體組成。N實(shí)體是N子系統(tǒng)內(nèi)的活動(dòng)元素,執(zhí)行N層的功能。它包括兩個(gè)方面：類型和一組實(shí)例。類型是執(zhí)行N層功能的特定集合。實(shí)例是對(duì)N實(shí)體類型的一次特定調(diào)用。②N服務(wù)，N協(xié)議見(jiàn)下邊圖示：N-1層、N層、N+1層間協(xié)議與服務(wù)的關(guān)系圖N層實(shí)體N服務(wù)提供者服務(wù)模型示意圖說(shuō)明：①N-SAP：是一個(gè)訪問(wèn)工具，由--組服務(wù)元素和抽象操作組成，由N+1實(shí)體或N實(shí)體在該點(diǎn)調(diào)用。N層實(shí)體N服務(wù)提供者服務(wù)模型示意圖說(shuō)明：①N-SAP：是一個(gè)訪問(wèn)工具，由--組服務(wù)元素和抽象操作組成，由N+1實(shí)體或N實(shí)體在該點(diǎn)調(diào)用。抽象操作：由服務(wù)原語(yǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)，服務(wù)原語(yǔ)是一種原子動(dòng)作,可由服務(wù)用戶發(fā)出也可由服務(wù)提供者發(fā)起，常見(jiàn)的有四種：清求、指小、響應(yīng)及確認(rèn)。服務(wù)元素：有三類：確認(rèn)服務(wù)、非確認(rèn)服務(wù)、僅由服務(wù)提供者發(fā)起的服務(wù)。確認(rèn)服務(wù)（如連接建立） 非確認(rèn)服務(wù)（廣播服務(wù)）僅由服務(wù)提供者發(fā)起的服務(wù)（釋放連接）2.N層服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)N-SAP和N層服務(wù)原語(yǔ)服務(wù)提供者N服務(wù)提供者指示N+1層AL指示N層協(xié)議N服務(wù)提供者N服務(wù)用戶N+1層實(shí)體N服務(wù)用戶N+1層實(shí)體3.關(guān)于連接的術(shù)語(yǔ)：連接、連接端點(diǎn)地址、標(biāo)題與標(biāo)題域①連接、連接端點(diǎn)、地址N連接：根據(jù)N+1對(duì)等實(shí)體的要求，由N對(duì)等實(shí)體的N—SAP間建立的一種邏輯連接，每條N連接由兩個(gè)連接端點(diǎn)及相應(yīng)的連接端點(diǎn)標(biāo)示符組成。②N連接的屬性： N+1層ON+1實(shí)體 QN+1實(shí)體⑴N實(shí)體的名：N實(shí)體的局部標(biāo)題和全局標(biāo)題丫局部標(biāo)題：某層內(nèi)的局部名。(NT)CEPy^全局標(biāo)題：某層的域名+局部標(biāo)題N—SAP例如：應(yīng)用層有一個(gè)實(shí)體是ABC.則局部標(biāo)題為：BC全局標(biāo)題為：ABCN-SAP的地址：用來(lái)標(biāo)識(shí)n層n實(shí)體N層服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)符。N連接端點(diǎn)標(biāo)識(shí)符的組成：＜NT)SAP-N連接端點(diǎn)所在的 (N-1)CEPN服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)地址；N連接端點(diǎn)后綴：唯一地標(biāo)識(shí)在該服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)的一個(gè)連接端點(diǎn)。如何理解N連接：當(dāng)N+1對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信時(shí)，要求N層的某個(gè)對(duì)等實(shí)體要建立連接，所以一定要確定是哪一個(gè)實(shí)體，即確定要建立連接的某個(gè)實(shí)體名。N層實(shí)體本身不能直接建立連接，需要通過(guò)N層某個(gè)實(shí)體的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，即要確定是哪一個(gè)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)，也即確定N-SAP的地址。N層某個(gè)實(shí)體的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)也不能直接建立連接，需要利用其中的連接端點(diǎn)來(lái)直接進(jìn)行，即要確定利用哪一個(gè)連接端點(diǎn)來(lái)進(jìn)行連接，也即確定連接端點(diǎn)標(biāo)示符。同角度的數(shù)據(jù)單元①在對(duì)等層實(shí)體之間交換信息的角度一N協(xié)議數(shù)據(jù)單元(N-PDU)N—PDU由兩部分組成：協(xié)議控制信息(N-PCI)和用戶數(shù)據(jù)(N—UD)N-PCI：N協(xié)議標(biāo)識(shí)符、N—PDU的類型、地址信息等。N—UD：從用戶(即N+1實(shí)體)接收到的內(nèi)容。見(jiàn)下圖所示。②從相鄰(即上下)兩層實(shí)體交換信息是服務(wù)提供者與服務(wù)用戶之間交換信息的角度一N服務(wù)數(shù)據(jù)單元(N—SDU)N實(shí)體通過(guò)N-SDU在N—SAP向N+1實(shí)體提供服務(wù)；或者說(shuō)N+1實(shí)體在N—SAP從N—SDU索取N實(shí)體的服務(wù)。見(jiàn)下頁(yè)圖所示。

③從相鄰(即上下)兩層接口的角度一N接口數(shù)據(jù)單元(N-IDU)N+1實(shí)體與N實(shí)體的信息交換形成(N+l)PDU與N—SDU的變換，這是在N+1層與N層的接口上發(fā)生的。因此需要一種接口控制信息ICI來(lái)協(xié)調(diào)這種聯(lián)合操作。N+1實(shí)體與N實(shí)體的交換信息稱為N接口數(shù)據(jù)，即N—ID,相應(yīng)的ICI記為N—ICI。N—ID與N—ICI合稱為N接口數(shù)據(jù)單元，即N—IDU。見(jiàn)下頁(yè)圖所示。②相鄰層中，PDU、SDU、PCI之間的映射關(guān)系③從接口角度看PDU、SDU、IDU之間的關(guān)系

(N)層 (N)PCI(N)UD(N-1)層 (N-1)PCI(N-1)UD①?gòu)膶?duì)等層實(shí)體之間交換信息的角度：上下層PDU的關(guān)系5.面向連接服務(wù)與無(wú)連接服務(wù)從通信的角度，各層所提供的服務(wù)分為兩大類：面向連接服務(wù)與無(wú)連接服務(wù)。①面向連接服務(wù)所謂連接就是兩個(gè)對(duì)等實(shí)體為進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而進(jìn)行的一種結(jié)合，它需要三個(gè)階段，即建立連接、數(shù)據(jù)傳送及連接釋放。A.連接建立系統(tǒng)A 系統(tǒng)B系統(tǒng)A 系統(tǒng)BB.數(shù)據(jù)傳送N連接 個(gè)正常釋放:有序釋放(有兩種情況):正常釋放:有序釋放(有兩種情況):特權(quán)數(shù)據(jù)傳送：哪個(gè)服務(wù)用戶獲得權(quán)標(biāo)，哪個(gè)服務(wù)用戶就可以發(fā)送數(shù)據(jù)。一條N連接上只有一個(gè)權(quán)標(biāo)。加速數(shù)據(jù)傳送：傳送比常規(guī)數(shù)據(jù)、特權(quán)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)，一般用于傳送中斷指令。C.連接釋放(N+1)實(shí)體連接釋放指示個(gè)(N)實(shí)體N連接 個(gè)連接釋放請(qǐng)求一連接釋放指示一?連接釋放響應(yīng)一?連接釋放確認(rèn)連接釋放請(qǐng)求一連接釋放指示一?連接釋放未響應(yīng)一連接釋放未確認(rèn)異常釋放（有兩種情況）：（N）服務(wù)用戶發(fā)起的釋放：（N+1）向N發(fā)弁常終止請(qǐng)求一?（N+1）向N發(fā)送界常終止指示（N）服務(wù)提供者發(fā)起的釋放：（N）實(shí)體向其用戶發(fā)送異常終止指示說(shuō)明兩點(diǎn)：虛電路：一條連接建立起來(lái)以后，好象有了一個(gè)完整的通路，實(shí)際上是逐段占用。永久虛電路：只需要建立一次虛電路，以后再傳送數(shù)據(jù)就不用建立連接，每次傳送完數(shù)據(jù)后，也不需要釋放連接。②無(wú)連接服務(wù)特點(diǎn)：A.不需要建立連接，也即不需要預(yù)留資源，即動(dòng)態(tài)分配資源。B.不需耍通信的兩個(gè)實(shí)體同時(shí)處于活動(dòng)狀態(tài)（會(huì)減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)）C.不能防止報(bào)文的丟失、重復(fù)或失序。類型：A.數(shù)據(jù)報(bào)：發(fā)送完數(shù)據(jù)就算，不需要接收端作任何響應(yīng)（廣播、組播）B.證實(shí)交付：由發(fā)送方服務(wù)提供者向發(fā)送方用戶發(fā)送一個(gè)證實(shí)。（掛號(hào)的電子郵件）C.請(qǐng)求回答：接收端接到數(shù)據(jù)后，向發(fā)送端發(fā)送應(yīng)答報(bào)文。（機(jī)票查詢、股票交易）第三講數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)理論一、數(shù)據(jù)通信基本原理.數(shù)據(jù)通信定義與分類①數(shù)據(jù)通信定義：數(shù)字計(jì)算機(jī)或其它數(shù)字終端裝備之間的通信②分類：A.一般通信系統(tǒng)模型：信息源一?發(fā)送器一＞信道—?接收器f受信者噪聲源B.數(shù)字通信系統(tǒng)模型信息源卜網(wǎng)調(diào)制器T信道譯碼器1受信者噪聲源模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化數(shù)字信號(hào)對(duì)數(shù)字信號(hào)編碼（數(shù)據(jù)壓縮、抗干擾）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信道傳輸?shù)恼{(diào)制信號(hào)③數(shù)字通信系統(tǒng)的主要參數(shù)碼元傳輸速率：也叫波特率。數(shù)字信號(hào)由碼元組成，碼元攜帶有一定的信息量，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)拇a元的個(gè)數(shù)。單位是波特。信息傳輸速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚ū忍財(cái)?shù)），單位是b/s。信道容量：信道每秒能傳送的最大比特?cái)?shù)，即信道的極限傳輸速率。受信道的帶寬制約。關(guān)于信道容量問(wèn)題，奈奎斯特與香農(nóng)分別給出了兩個(gè)著名的公式。（1）奈奎斯特（Nyquist）公式：條件：無(wú)熱噪聲（熱噪聲：信道中分子熱運(yùn)動(dòng)給信號(hào)引起的誤差）理想低通信道最高碼元傳輸速率：2W（波特）理想低通信道最高信息傳輸速率：C=2Wlog2L（b/s）其中：理想低通信道，信號(hào)的頻率為0——f,只要f〈信道的最高頻率，信號(hào)既可通過(guò)。W：信道的帶寬，單位為Hz;L：給定時(shí)刻一個(gè)信號(hào)可能取的離散值的個(gè)數(shù)或一個(gè)碼元攜帶信息的個(gè)數(shù)。理想帶通信道最高碼元傳輸速率：W理想帶通信道最高信息傳輸速率：WlOg2L(b/s)其中：理想帶通信道是指信號(hào)的fl?f2之間的分量可以通過(guò)信道，低于fl或大于f2的分量不能通過(guò)該信道。W與L的含義與前面的相同。說(shuō)明：以后如果不作特殊說(shuō)明，均指理想低通信道。例如：設(shè)理想低通信道帶寬為4kHz,任何時(shí)刻數(shù)字信號(hào)可取0,1,2,3四種電平(即L=4)。求最大碼元速率和最大信息速率。最大碼元速率=2W=2X4kHz=2X4000=8000波特最大信息速率=2WlogzL=2X4000Xlog心=16000b/s=16kb/sNyquist公式為估算已知帶寬信道的最高速率提供了依據(jù)。⑵香農(nóng)公式非理想信道實(shí)際的信道上存在三類損耗：衰減、延遲、噪聲。a)衰減信道的損耗引起信號(hào)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致信噪比S/N降低。b)延遲信號(hào)中的各種頻率成分在信道上的延遲時(shí)間各不相同，在接收端會(huì)產(chǎn)生信號(hào)畸變。c)噪聲熱噪聲：由導(dǎo)體內(nèi)的熱擾動(dòng)引起，又稱為白噪聲。串?dāng)_：信道間產(chǎn)生的不必要的耦合。例：多對(duì)雙絞線脈沖噪聲：非連續(xù)、隨機(jī)、振幅較大。多由外部電磁干擾造成(閃電、大功率電機(jī)啟動(dòng)等)。噪聲將破壞信號(hào)，產(chǎn)生誤碼。持續(xù)時(shí)間0.01s的干擾可以破壞約560個(gè)比特(56Kbps).條件：有服從高斯分布的噪聲，如熱噪聲，串?dāng)_、脈沖，內(nèi)調(diào)制雜音(不同頻率的信號(hào)共享同一介質(zhì)時(shí)，信號(hào)的頻率可能是某兩個(gè)頻率的和、差或倍數(shù))信道最高信息傳輸速率：C=Wlogz(1+S/N)其中：W：信道的帶寬，單位為Hz。S：信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率N：信道內(nèi)的高斯噪聲功率說(shuō)明：S/N為信噪比，由于實(shí)際使用的信噪比數(shù)值非常大，常用10噸,。(S/N)以及分貝(dB)為單位計(jì)量。

例如：信號(hào)的帶寬為4000Hz,信噪比30dB。求信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。因?yàn)?0logio(S/N)=30所以S/N=103=1000所以信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率C=Wlog2(1+S/N)=4000Xlog2(1+1000)=?4000Xlog22,o=40000b/s二、數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)幕拘问?調(diào)制的概念把由信源發(fā)出的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成適宜于在信道上傳輸?shù)碾娦盘?hào)。調(diào)制的過(guò)程就是按照發(fā)送信號(hào)的變化規(guī)律使載波信號(hào)的幅度、頻率或相位發(fā)生變化，有調(diào)幅、調(diào)相或調(diào)頻，也可能是它們的某種組合。解調(diào)與調(diào)制正好相反。調(diào)幅調(diào)相調(diào)頻舉例如下載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)的變化而變化載波的相位隨基帶數(shù)字信號(hào)的變化而變化載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)的變化而變化調(diào)幅調(diào)相調(diào)頻舉例如下調(diào)頻(0.5周期，1個(gè)周期)調(diào)相(0度，180度)例如：一個(gè)信號(hào)(碼元)可以取8種振幅，每種振幅可以取兩種相位。則任一時(shí)刻碼元可以取16組合之一，也即一個(gè)碼元可以攜帶4個(gè)比特。.基帶傳輸基本頻帶：由計(jì)算機(jī)或終端產(chǎn)生的頻譜從0開(kāi)始，并且未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)所占用的頻率范圍就叫基本頻帶，簡(jiǎn)稱基帶?；鶐鬏敚簜魉蛿?shù)據(jù)時(shí)，以原封不動(dòng)的形式把基帶信號(hào)送入線路，稱為基帶傳輸。使用范圍：近距離的數(shù)據(jù)傳輸，一般用于局域網(wǎng)中優(yōu)點(diǎn)：收發(fā)兩端不需要使用調(diào)制解調(diào)器.頻帶傳輸用基帶脈沖對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，使這些參量隨基帶脈沖變化，也就是調(diào)制。經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。已調(diào)信號(hào)通過(guò)線路傳輸?shù)浇邮斩?，然后通過(guò)解調(diào)恢復(fù)為原始基帶脈沖。使用范圍：遠(yuǎn)程通信優(yōu)點(diǎn)：①克服了許多長(zhǎng)途電話線不能直接傳輸基帶信號(hào)的缺點(diǎn)②能夠?qū)崿F(xiàn)多路復(fù)用的目的，提高通信線路的利用率。缺點(diǎn)：收發(fā)兩端都需要設(shè)置調(diào)制解調(diào)器三、數(shù)據(jù)編碼技術(shù).編碼的作用及種類在數(shù)據(jù)通信中，編碼的作用是用信號(hào)來(lái)表示數(shù)據(jù)信息。種類有：?jiǎn)螛O性編碼、極化編碼和雙極性編碼。.單極性編碼是指它的電壓只有一極，也即二進(jìn)制的兩個(gè)狀態(tài)只有一個(gè)進(jìn)行了編碼，通常是1,另一個(gè)是0，由0電壓或電路是空閑狀態(tài)來(lái)表示。例如：數(shù)據(jù)0101001010r4-]Of0OrH-|OrH-i.極化編碼極化編碼采用兩個(gè)電壓值：一個(gè)是正電壓，另一個(gè)是負(fù)電壓。有非歸零編碼、歸零編碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼①非歸零編碼用正電壓表示1,負(fù)電壓表示0。例如：01010010電壓

②歸零編碼0：由負(fù)電平到0；1：由正電平到0；二者均在比特中間有跳變電壓0.1：0I-心..0..iIIIII0.1：0I-心U'llUlLl=③曼徹斯特編碼的跳變表示1,另一個(gè)負(fù)電平到正電平的跳變表示的跳變表示1,另一個(gè)負(fù)電平到正電平的跳變表示0。如：01010010④差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼在每個(gè)比特的中間引入跳變（或躍遷），開(kāi)始位置有躍遷代表比特0,沒(méi)有躍遷則代表比特1。如：01010010對(duì)差分曼徹斯特編碼的說(shuō)明：上例是假設(shè)傳數(shù)據(jù)01010010的開(kāi)始時(shí)刻處于高平,如果假設(shè)開(kāi)始時(shí)刻處于低電平，則圖形正好相反。.雙極性矩形碼用到三個(gè)電平：正電平、負(fù)電平和0。0：用電平0表示：1:正負(fù)電平交替表示，即第一個(gè)1用正電平表示，第二個(gè)1用負(fù)電平表示，…。舉例：數(shù)據(jù)10010011100 100 11四、多路復(fù)用技術(shù).常見(jiàn)的多路復(fù)用技術(shù)及種類多路復(fù)用技術(shù)：把許多信號(hào)放在單一的傳輸線路上用單一傳輸設(shè)備進(jìn)行傳輸，提高線路的利用率。種類：常用的形式有頻分多路復(fù)用(FDM)和時(shí)分多路復(fù)用(TDM),統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用(STDM)是一種改進(jìn)的時(shí)分復(fù)用，波分復(fù)用(WDM)是一種光的頻分復(fù)用。碼分復(fù)用(CDM)廣泛用在移動(dòng)通信中，特別是用在無(wú)線的局域網(wǎng)中。.頻分復(fù)用把傳輸線的總頻帶劃分成若干個(gè)子頻帶，一個(gè)固定終端被分配給一個(gè)固定的子頻帶使用。利用頻率調(diào)制技術(shù)將各路信號(hào)的頻譜搬移到物理信道頻譜的不同段上，實(shí)現(xiàn)物理線路的信號(hào)復(fù)用。多用于模擬信號(hào)傳輸。例如：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)話路的帶寬是4kHz,現(xiàn)在物理線路的帶寬為12kHz.問(wèn)：在此物理線路上可傳輸幾路電話？如何分配帶寬？采用什么方法？因?yàn)?2+4=3 所以可傳輸3路分配方法：1?4為一路5?8為一路 9?12為一路采用頻率調(diào)制搬移技術(shù).時(shí)分復(fù)用將一條物理的傳輸線路按時(shí)間分為若干個(gè)時(shí)間片，若干個(gè)時(shí)間片構(gòu)成時(shí)分復(fù)用幀(TDM幀)，每個(gè)時(shí)間片只能由復(fù)用的一個(gè)信號(hào)占用。例如：一個(gè)物理傳輸線路的TDM幀分為4個(gè)時(shí)間片，現(xiàn)假設(shè)有四個(gè)用戶在用，并旦每個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的情況如下： 則發(fā)送數(shù)據(jù)的順序如下：A：a-aa①a-cdB:—b-b②一b—dC:c-c-③a-c—D:dd (4)ab—-:.信道的利用率：9/16.統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用(STDM)在時(shí)分復(fù)用的基礎(chǔ)上能夠動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙(時(shí)間片)。也即時(shí)隙并不固定地分配給某一個(gè)用戶使用。例如：一個(gè)物理傳輸線路的STDM幀分為2個(gè)時(shí)間片，現(xiàn)假設(shè)有四個(gè)用戶在用，并且每個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的情況如下ar-；aar-；a?aBJ—?tj-jbc；CLc1—D?did；—{—5；波分復(fù)用?(WDM)則發(fā)送數(shù)據(jù)的順序如下:①ac②db③da@ca信道的利用率：9/10主要應(yīng)用光纖通信，由于頻率與波長(zhǎng)有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以波分復(fù)用實(shí)質(zhì)上是在光信道上采用的一種頻分多路復(fù)用的變種，只不過(guò)光復(fù)用采用的技術(shù)與設(shè)備不同于電復(fù)用。同學(xué)們自己去了解。6.碼分復(fù)用(CDM)也叫碼分多址(CDMA),容許所有站點(diǎn)同時(shí)在整個(gè)頻段上進(jìn)行傳輸，不同站點(diǎn)的信號(hào)采用不同的編碼加以區(qū)分。每一個(gè)比特時(shí)間再劃分為M個(gè)短的間隔，稱為碼片，通常m的值為64或128。碼分復(fù)用假設(shè)多重信號(hào)是線性疊加的原理：1：發(fā)送m比特碼片；0：發(fā)送m比特的二進(jìn)制反碼例如，某站點(diǎn)的碼片序列表示為：1：01101001 0：10010110為了運(yùn)算的方便性，將碼片中的。用T表示，1用+1表示。這樣，此站點(diǎn)的碼片為(7+1+1-1+1-1-1+1)下面的舉例均假設(shè)碼片序列m為8。下面討論CDMA的幾個(gè)性質(zhì)：①每一個(gè)站點(diǎn)分配的碼片序列各不相同，且互相正交。令S表示站點(diǎn)S碼片向量，令T表示站點(diǎn)T碼片向量，則S與T的內(nèi)積為0。即S?T=l/m>,SiTi=0。1=1例：S(-1-1-1+1+1-1+1+1),T(-1-1+1-1+1+1+1-1),可以驗(yàn)證S與T的內(nèi)積為0。②站點(diǎn)S的碼片向量S與站點(diǎn)T碼片的反碼向量的內(nèi)積也為0。③任何一個(gè)站點(diǎn)碼片向量的規(guī)格化內(nèi)積都是1。即2m o m4S?S=l/m加=l/mZ(±1)=1i=l i=1④接收站點(diǎn)如何判斷哪一個(gè)站點(diǎn)向自己發(fā)送了數(shù)據(jù)，還是沒(méi)發(fā)送數(shù)據(jù)？發(fā)送的數(shù)據(jù)是1,還是0?方法：讓接收站點(diǎn)的疊加信號(hào)碼片序列與已知的某站的碼片序列作內(nèi)積運(yùn)算，如果結(jié)果是+1,則某站發(fā)送的是數(shù)據(jù)1,如果結(jié)果是-I,則某站發(fā)送的是數(shù)據(jù)0,如果結(jié)果為0,則某站沒(méi)有發(fā)送數(shù)據(jù)。舉例：見(jiàn)書(shū)上第69頁(yè)16題。五、數(shù)據(jù)傳輸方式與控制方式.數(shù)據(jù)傳輸方式①并行數(shù)據(jù)傳輸可以同時(shí)傳輸一組比特，每個(gè)比特使用單獨(dú)一條線路（導(dǎo)線）缺點(diǎn)：造價(jià)高；長(zhǎng)距離傳輸施工難（把若干根粗導(dǎo)線捆在一起相當(dāng)困難）；長(zhǎng)距離傳輸同步難（發(fā)送端的所有二進(jìn)制位不可能同時(shí)到達(dá)接收端）。②串行數(shù)據(jù)傳輸只使用一條線路，逐個(gè)地傳送所有的比特。.數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞舰賳喂?；②半雙工；③全雙工六、檢錯(cuò)糾錯(cuò)技術(shù).奇偶校驗(yàn)碼分奇校驗(yàn)與偶校驗(yàn)。奇校驗(yàn)：在發(fā)送的數(shù)據(jù)后面增加一個(gè)二進(jìn)制位，使1的個(gè)數(shù)變?yōu)槠鏀?shù)個(gè)。偶校驗(yàn)：在發(fā)送的數(shù)據(jù)后面增加一個(gè)二進(jìn)制位，使1的個(gè)數(shù)變?yōu)榕紨?shù)個(gè)。特點(diǎn)：只能檢測(cè)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)，但不能檢測(cè)到偶數(shù)個(gè)錯(cuò)。舉例：要發(fā)送數(shù)據(jù)1001101。采用偶校驗(yàn)如何構(gòu)成發(fā)送數(shù)據(jù)，對(duì)方如何檢測(cè)？構(gòu)成：1001011< 偶校驗(yàn)位偶校驗(yàn)位的構(gòu)成：增加的偶校驗(yàn)位與發(fā)送的所有二進(jìn)制位作模2加運(yùn)算，讓它結(jié)果為0。接收端：模2加運(yùn)算，如果結(jié)果為0,則認(rèn)為正確。0+0=10+1=11+0=11+1=0奇校驗(yàn)同上，在此不在論述。.水平垂直校驗(yàn)碼是二維奇偶校驗(yàn)碼，對(duì)每個(gè)比特掃描兩次來(lái)增加檢測(cè)出多個(gè)比特錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤的可能性。把一個(gè)數(shù)據(jù)塊分成若干個(gè)數(shù)據(jù)單元，每個(gè)單元本身具有一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，每個(gè)數(shù)據(jù)單元的對(duì)應(yīng)位置也生成一個(gè)奇偶校驗(yàn)位。所有時(shí)應(yīng)位置的校驗(yàn)位又組成了一個(gè)新的數(shù)據(jù)單元。舉例:假設(shè)每7個(gè)二進(jìn)制位組成一個(gè)數(shù)據(jù)單元,一個(gè)數(shù)據(jù)塊由4個(gè)數(shù)據(jù)單元組成。發(fā)送數(shù)據(jù)如何構(gòu)成？（水平垂直奇偶校驗(yàn)均采用奇校驗(yàn)）假設(shè)發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)為：1001111010111010101010110011oo1111o01011101 >10101011I水平校驗(yàn)位01100111 .1—i―i―loooo―垂直校驗(yàn)位接收方：對(duì)水平垂宜校驗(yàn)碼均進(jìn)行校驗(yàn)，如果與預(yù)期的校驗(yàn)符合，則認(rèn)為正確，接收方于是丟失校驗(yàn)碼并接收數(shù)據(jù)，否則拒絕接收整個(gè)數(shù)據(jù)塊。3.循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC碼)①如何構(gòu)成發(fā)送數(shù)據(jù)Ao生成多項(xiàng)式的含義生成多項(xiàng)式一般由G(X)表示，并且最高項(xiàng)系數(shù)、最低項(xiàng)系數(shù)均為k舉例：G(X)=x5+x4+x2+l, 則對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制序列為：110101G(X)=x6+x4+x3+x+l, 則對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制序列為：1011011Bo模2加、減、乘、除運(yùn)算模2加、減運(yùn)算同異或運(yùn)算，即相同為0,不相同為1。0+0=01+1=00+1=1 1+0=10—0=01—1=00—1=11-0=1模2乘除法同二進(jìn)制乘除法C.構(gòu)造被除數(shù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)+N個(gè)0,其中N為生成多項(xiàng)式的最高項(xiàng)次數(shù)。舉例：要發(fā)送的數(shù)據(jù)為11100110,生成多項(xiàng)式為G(X)=x4+x2+1,則被除數(shù)為：11100110 0000(4個(gè)0)Do求余數(shù)被除數(shù)+生成多項(xiàng)式的二進(jìn)制序列，要求余數(shù)的位數(shù)必須為生成多項(xiàng)式的最高項(xiàng)次數(shù)。仍然以C為例，即求11100110 0000?10101的余數(shù)余數(shù)的結(jié)果為：0110 (實(shí)際上商為11011110,但不用)過(guò)程在黑板上給同學(xué)們演示一下。E。構(gòu)造發(fā)送數(shù)據(jù)實(shí)際要發(fā)送的數(shù)據(jù)+余數(shù)。接上例，則發(fā)送方最終發(fā)送的數(shù)據(jù)為：111001100110②接收方接收數(shù)據(jù)接收方把接收到的數(shù)據(jù)與生成多項(xiàng)式作除法運(yùn)算，如果結(jié)果為0,則認(rèn)為數(shù)據(jù)正確，接收：如果結(jié)果不為0,則認(rèn)為錯(cuò)誤，拒絕接收。七、異步傳輸與同步傳輸?shù)母拍?異步傳輸以字符為傳輸單位，字符的發(fā)送時(shí)間是異步的，即后一字符的發(fā)送時(shí)間與前-字符的發(fā)送時(shí)間無(wú)關(guān)。時(shí)序或同步僅在每個(gè)字符范圍內(nèi)部是必須的。接收端可以在每個(gè)字符開(kāi)始時(shí)抓住再同步的機(jī)會(huì)。.同步傳輸以比特塊為單位進(jìn)行的傳輸，接收端與發(fā)送端之間通過(guò)專門(mén)的時(shí)鐘線路或把同步信號(hào)嵌入數(shù)字信號(hào)進(jìn)行同步。八、交換技術(shù)交換：即轉(zhuǎn)接，是在通信網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸必不可少的技術(shù)。.電路交換①定義：是一種直接的數(shù)據(jù)交換方式，它在一對(duì)需要通信的站之間提供一條臨時(shí)的專用通道，即提供一條專用的傳輸通道，即可是物理通道，也可是邏輯通道（使用時(shí)分復(fù)用或頻分復(fù)用技術(shù)）②經(jīng)由電路交換的通信包括三個(gè)階段：電路建立 ?數(shù)據(jù)傳輸 ?電路拆除③電路交換的特點(diǎn)A.呼叫建立時(shí)間長(zhǎng)且存在呼損。（呼損：電路建立只建立了一部分，由于資源不足而建立失敗）B.電路建立后提供給用戶的是透明傳輸（即不管編碼方法、信息格式、傳輸控制程序）。C?以固定速率傳輸，除了具有傳播延遲外,節(jié)點(diǎn)延遲可以忽略）。D?線路（信道）利用率低（因?yàn)樾诺朗菍Ｓ玫模?報(bào)文交換（存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換的一種）①定義：在報(bào)文交換中，節(jié)點(diǎn)都有足夠的緩存，以便報(bào)文進(jìn)入時(shí)進(jìn)行緩沖存儲(chǔ)。等到輸出線路空閑時(shí)在根據(jù)報(bào)文的目的地址轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)合適的節(jié)點(diǎn)。其中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)能進(jìn)行差錯(cuò)檢查和糾錯(cuò)、速率轉(zhuǎn)換、流量控制及編碼方式的轉(zhuǎn)換等等。②特點(diǎn)A.通信時(shí)不需要建立一條專用的通路（不需要中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)同時(shí)處于空狀態(tài)）B.沒(méi)有建立線路和拆除線路的時(shí)延。C.線路利用率高。D.要求節(jié)點(diǎn)具備足夠的報(bào)文數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。（一般節(jié)點(diǎn)為微機(jī)或小型機(jī)）E.數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿撸總€(gè)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行檢錯(cuò)、糾錯(cuò)）.缺點(diǎn)A.節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延較大（因?yàn)楣?jié)點(diǎn)要對(duì)完整報(bào)文存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)），不利于交互式通信；B.對(duì)報(bào)文長(zhǎng)度沒(méi)有限制，這樣就有可能使報(bào)文長(zhǎng)時(shí)間占用某兩點(diǎn)間的鏈路，不利于實(shí)時(shí)交互通信.分組交換以更短的、標(biāo)準(zhǔn)的“報(bào)文分組”為單位進(jìn)行交換傳輸。分組是一組包含數(shù)據(jù)、呼叫控制信號(hào)及可能的差錯(cuò)控制信息的二進(jìn)制數(shù)，把它作為個(gè)整體進(jìn)行轉(zhuǎn)接。交換網(wǎng)有兩種分組交換方式：數(shù)據(jù)報(bào)傳輸分組交換和虛電路傳輸分組交換①數(shù)據(jù)報(bào)傳輸分組交換把分組作為獨(dú)立的“報(bào)小文”來(lái)處理，獨(dú)立的“小報(bào)文”叫做數(shù)據(jù)報(bào)。特點(diǎn)：每一個(gè)分組獨(dú)立選擇路徑，所有分組到達(dá)終點(diǎn)時(shí)需要重新排序。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)短報(bào)文數(shù)據(jù)通信傳輸效率比較高；對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)能力強(qiáng)；缺點(diǎn)：時(shí)延大②虛電路傳輸分組交換兩個(gè)通信的設(shè)備在通信之前需要建立邏輯上的連接，直至用戶不需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)為止清除這種連接。特點(diǎn)：與電路交換相比較，并不是實(shí)體間存在著像電路交換方式那樣的專用線路，而是選定了特定路徑進(jìn)行傳輸，分組所經(jīng)過(guò)的所有節(jié)點(diǎn)都對(duì)這些分組進(jìn)行存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)，這是與電路交換的實(shí)質(zhì)性區(qū)別。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)數(shù)據(jù)量較大的通信傳輸率高；分組傳輸時(shí)延短；不易產(chǎn)生分組丟失缺點(diǎn)：對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性大.信元交換ATM（異步傳輸模式）中采用的是信元交換。它是一種快速分組技術(shù)，它將信息切割成固定長(zhǎng)度（53字節(jié)）的信元，以信元為單位進(jìn)行傳送。它是電路交換與分組交換技術(shù)的結(jié)合，能最大限度地發(fā)揮電路交換與分組交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)O第四講物理層一、了解與物理層連接的傳輸介質(zhì)1.雙絞線是用兩根絕緣銅線扭在一起的通信介質(zhì)。絞合在一起是為了減少相臨導(dǎo)線的電磁干擾。（兩條導(dǎo)線絞合的程度如果是垂直的，則影響幾乎為0）種類：屏蔽雙絞線（STP）無(wú)屏蔽雙絞線（UTP）最常用的UTP為3類、5類，超5類、6類線都在用（幾類是按照單位長(zhǎng)度絞合次數(shù)不一樣來(lái)區(qū)分）2.同軸電纜種類：50歐同軸電纜：又分為同軸細(xì)纜（RG58）和同軸粗纜（RG59）,主要用在局域網(wǎng)中傳送基帶信號(hào)75歐同軸電纜：主要用在有線電視網(wǎng)絡(luò)中傳輸模擬信號(hào)93歐同軸電纜（RG62）：主要用于ARCNET局域網(wǎng)3.光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖，有光脈沖相當(dāng)于1,而沒(méi)有光脈沖相當(dāng)于0。①光纖通信的基本原理圖：電信號(hào)， ，,,光信號(hào), ,, ,電信號(hào) 驅(qū)動(dòng)器卜》洸冊(cè)〉 >|光檢測(cè)^>|放大器| >說(shuō)明：驅(qū)動(dòng)器：用來(lái)把較弱的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖光源：指發(fā)光二極管（LED）或激光發(fā)射二極管（ILD）.用來(lái)把電脈沖轉(zhuǎn)換成光脈沖，并送到光纖上傳輸。光檢測(cè)器：指光電二極管。用來(lái)檢測(cè)光脈沖，并把光脈沖轉(zhuǎn)換成電脈沖。放大器：用來(lái)把較弱的電脈沖轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。②光線在光纖中的傳播圖光纖的構(gòu)成：是由密度較大的纖芯和密度較小的包層構(gòu)成的圓柱體。光線在光纖中的傳播圖：當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射，連續(xù)的全反射就形成了光脈沖在纖芯中的傳播.光纖的種類多模光纖：光線沿著光纖以多種角度不斷被包層反射而向前傳播。多模指的是反射角的多樣性。條件：當(dāng)光纖的直徑大于一個(gè)光的波長(zhǎng)。單模光纖：光線主要沿著光纖的軸心向前傳播?！觥觥鯽必 a▼多模光纖的光傳輸情況一條光線反射角會(huì)逐漸增大，即a<aKa：,.光纜多根光纖、加強(qiáng)芯、填充物、包帶層和外護(hù)套組成。二、物理層功能.物理層的基本功能是OSI的最低層，它向下直接與傳輸介質(zhì)相連，向上服務(wù)于數(shù)據(jù)鏈路層，其作用是在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)體之間提供必需的物理連接，并屏蔽掉這些物理設(shè)備或傳輸介質(zhì)的差異，為數(shù)據(jù)鏈路層提供原始比特流的透明傳輸。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，向數(shù)據(jù)鏈路層提交報(bào)告。具體說(shuō)來(lái)，物理層協(xié)議要解決的是主機(jī)、工作站等數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）與通信線路上通信設(shè)備（DCE）之間的接口問(wèn)題。.物理層的四個(gè)基本特性將物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸介質(zhì)的接口的一些特性：①機(jī)械特性：說(shuō)明接口所用連接器的形狀和尺寸、引腳數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。②電氣特性：說(shuō)明在接口電纜的哪條線上出現(xiàn)的電壓電平應(yīng)是什么范圍。③功能特性：說(shuō)明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。④規(guī)程特性：說(shuō)明不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。四、物理層協(xié)議（也叫規(guī)程）.物理層標(biāo)準(zhǔn)為了使不同生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的設(shè)備能夠互相連接起來(lái)，就必需統(tǒng)一物理層的操作，為物理層制定標(biāo)準(zhǔn)。ISO、CCITT、IEEE、EIA等均為物理層制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和建議。物理層協(xié)議的功能主要是在DTE-DCE或DCE-DCE之間把數(shù)據(jù)信號(hào)由一方經(jīng)過(guò)傳輸介質(zhì)傳到另一方。數(shù)據(jù)信號(hào)可以在模擬信道上傳輸，也可在數(shù)字信道上傳輸。對(duì)于模擬信道，DCE就是Modem,對(duì)于數(shù)字信道，DCE就是數(shù)據(jù)服務(wù)單元（DSU）和信道服務(wù)單元（CSU）?（DCE:數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備；DTE：數(shù)據(jù)終端設(shè)備）2.EIA-RS-232c接口標(biāo)準(zhǔn)①對(duì)EIA-RS-232c接口標(biāo)準(zhǔn)的字面意義的了解EIA：電子工業(yè)協(xié)會(huì)；RS：推薦標(biāo)準(zhǔn)；232：是標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識(shí)號(hào)碼C：RS-232標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)修改版本；EIA-RS-232c接口標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于CCITTV.24②EIA-RS-232c與物理層特性的對(duì)照說(shuō)明機(jī)械特性：規(guī)定使用DB-25插針和插孔，插針用于DTE方面，插孔用于DCE方面。引腳分為上下兩排：分別有13根和12根。電氣特性：邏輯0：對(duì)信號(hào)地線有高于+3V的電壓邏輯1：對(duì)信號(hào)地線有低于-3V的電壓功能特性：它規(guī)定了什么電路應(yīng)當(dāng)連接到25根引腳的哪一-根以及該引腳的功能。規(guī)程特性：規(guī)定了在DTE與DCE之間所發(fā)生的事件的合法序列。3.EIARS-449接口標(biāo)準(zhǔn)由三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組成①RS-449：規(guī)定了接口的機(jī)械特性、功能特性和規(guī)程特性②RS-423A：規(guī)定在采用非平衡傳輸（即所有的電路共用一個(gè)公共地）時(shí)的電氣特性。③RS-422A：規(guī)定在采用平衡傳輸（即所有的電路沒(méi)有公共地）時(shí)的電氣特性。第五講數(shù)據(jù)鏈路層一、數(shù)據(jù)鏈路層的概念和功能.與數(shù)據(jù)鏈路層有關(guān)的兒個(gè)概念①鏈路：中間沒(méi)仃任何交換結(jié)點(diǎn)的一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路。②數(shù)據(jù)鏈路：把實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議、硬件及鏈路稱為數(shù)據(jù)鏈路。③傳輸數(shù)據(jù)單位：幀（指的是DL-PDU,即數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)單元）.數(shù)據(jù)鏈路層的功能.①鏈路管理：主要用于面向連接的服務(wù)。三個(gè)階段：建立數(shù)據(jù)鏈路（交換信息，對(duì)序號(hào)初始化），維持鏈路（出現(xiàn)差錯(cuò)后重新初始化；重新自動(dòng)建立連接），釋放鏈路。②幀同步：如何構(gòu)造幀才能使接收方區(qū)別出一幀的開(kāi)始和結(jié)束。③差錯(cuò)控制：差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)。發(fā)送方設(shè)置定時(shí)器超時(shí)或接收方利用檢錯(cuò)碼檢查出錯(cuò)誤，采用重傳機(jī)制；或利用前向糾錯(cuò)碼檢查出錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行糾正錯(cuò)誤。④流量控制：限制發(fā)送方的數(shù)據(jù)速率，使得發(fā)送方的發(fā)送速率"接收方的接收速率。⑤將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開(kāi)：要采取相應(yīng)的措施使接收方能將處于同一幀中的數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開(kāi)。⑥透明傳輸：任何數(shù)據(jù)的比特組合都能在數(shù)據(jù)鏈路上傳輸，而不管數(shù)據(jù)的比特組合恰巧是控制信息都能使接收方區(qū)分開(kāi)來(lái)。⑦尋址：在多點(diǎn)連接的情況下，必須保證每一幀都能送到正確的目的站，同時(shí)保證接收方知道發(fā)送方是哪個(gè)站。二、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的基本原理.通用性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議①美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）：高級(jí)數(shù)據(jù)通信控制規(guī)程，即ADCCP②國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）：高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程，即HDLC③國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITT）：X.25建議書(shū)④IBM公司：二進(jìn)制同步協(xié)議，即BSC.數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的種類①面向字符型規(guī)程在數(shù)據(jù)鏈路上所傳送的數(shù)據(jù)必須是由規(guī)定字符集中的字符所組成，在鏈路上所傳送的控制信息也必須由同一個(gè)字符集中的若干制定的控制字符組成。如IBM的BSC。②面向比特型規(guī)程報(bào)文的數(shù)據(jù)和控制信息完全獨(dú)立，具有良好的透明性。差錯(cuò)檢驗(yàn)一般用CRC校驗(yàn)，可靠性強(qiáng)?？蛇M(jìn)行信息連接和雙向發(fā)送，傳輸效率高。信息都統(tǒng)一以幀為單位，控制簡(jiǎn)單。如：HDLC、ADCCP是典型的面向比特型的通信控制規(guī)程。三、滑動(dòng)窗口協(xié)議的基本原理.關(guān)于滑動(dòng)窗口的若干問(wèn)題①發(fā)送窗口物理上：是發(fā)送方的繳存，其個(gè)數(shù)由使用的協(xié)議來(lái)決定邏輯上：用來(lái)表示在還沒(méi)有接收到接收方確認(rèn)的情況下，發(fā)送方最多可以發(fā)送的幀數(shù)例如：幀序號(hào)由三個(gè)比特編碼，發(fā)送窗口為5。見(jiàn)書(shū)上81頁(yè)例發(fā)送序號(hào)：。?7（發(fā)送數(shù)據(jù)的幀循環(huán)使用的編號(hào)）發(fā)送窗1口：5（發(fā)送方最大發(fā)送的幀數(shù)）TOC\o"1-5"\h\z0 12 3 45 67 0 12 34 5 6發(fā)送窗口一般的，停等協(xié)議發(fā)送窗口為1連續(xù)ARQ協(xié)議發(fā)送窗口為多個(gè)選擇重傳ARQ協(xié)議發(fā)送窗口為多個(gè)②接收窗口物理上：是接收方的緩存，其個(gè)數(shù)由使用的協(xié)議來(lái)決定邏輯上：用來(lái)表示，接收方最多可以接收的楨數(shù)一般的，停等協(xié)議接收窗口為1連續(xù)ARQ協(xié)議接收窗口為1選擇重傳協(xié)議接收窗口為多個(gè)③滑動(dòng)窗口的含義以連續(xù)ARQ為例，講述滑動(dòng)窗口的含義。例：幀序號(hào)由三個(gè)比特編碼，發(fā)送街口為5,接收窗口為1。發(fā)送序號(hào)：0~7（發(fā)送數(shù)據(jù)的幀循環(huán)使用的編號(hào)）初始情況如下：發(fā)軍方： 接收方：0|1|2|3|4| 包56701 1——?2—?3——? …④發(fā)送窗口與接收窗口的關(guān)系舉個(gè)例子說(shuō)明一下。在連續(xù)ARQ協(xié)議中，設(shè)幀序號(hào)占用的比特?cái)?shù)為3。A.假設(shè)發(fā)送窗口的大小為8（T）,接收窗口的大小為1。發(fā)送方已經(jīng)發(fā)送完8個(gè)數(shù)據(jù)幀，并且全部到達(dá)接收端?？紤]以下兩種情況：lo所有的確認(rèn)幀都到達(dá)了發(fā)送端，發(fā)送端又發(fā)送8個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，編號(hào)為。?7,接收端認(rèn)為是新的數(shù)據(jù)幀，接收，結(jié)果是正確的。2?所有的確認(rèn)幀全部丟失，發(fā)送端由于定時(shí)器超時(shí)，重發(fā)8個(gè)數(shù)據(jù)幀，編號(hào)為0?7,接收端仍然認(rèn)為是新的數(shù)據(jù)幀，接收，結(jié)果是錯(cuò)誤的。B。假設(shè)發(fā)送窗口的大小為7（2~1）,接收窗口的大小為1。發(fā)送方已經(jīng)發(fā)送完7個(gè)數(shù)據(jù)幀，并且全部到達(dá)接收端。考慮以下兩種情況：

lo所有的確認(rèn)幀都到達(dá)了發(fā)送端，發(fā)送端又發(fā)送7個(gè)新的數(shù)據(jù)幀，編號(hào)為7、0、1、2,3、4、5,接收端認(rèn)為是新的數(shù)據(jù)幀，接收，結(jié)果是正確的。2o所有的確認(rèn)幀全部丟失，發(fā)送端由于定時(shí)器超時(shí)，重發(fā)7個(gè)數(shù)據(jù)幀，編號(hào)為0?6,接收端認(rèn)為是舊的數(shù)據(jù)幀（因?yàn)槿绻皇桥f的，編號(hào)應(yīng)該從7開(kāi)始），拒收（為了不重復(fù)），結(jié)果是正確的。結(jié)論：協(xié)議幀序號(hào)比特發(fā)送窗口接收窗口滿足關(guān)系停等1111+1〈2'連續(xù)ARQnWt1Wt+1<2n選擇重傳AROnWtWrWt+Wr^2n接收方.停止等待協(xié)議發(fā)方結(jié)點(diǎn)A接收方原理：發(fā)方每發(fā)送一幀，等待接收方的確認(rèn)幀的到來(lái)，當(dāng)確認(rèn)幀到來(lái)時(shí)，發(fā)方再發(fā)送第二幀，依次類推。分析：①正常情況下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程如下：發(fā)方 接收方時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間②幀破壞A.數(shù)據(jù)幀破壞接收方：通過(guò)校驗(yàn)（可能就是CRC）發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，向發(fā)送方發(fā)送否認(rèn)幀（NAK）發(fā)送方：重發(fā)（重發(fā)有次數(shù)限制）。B.****/＞乂答幀破壞發(fā)送方：重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀；接收方由于接到重復(fù)幀而丟棄數(shù)據(jù)幀。③幀丟失A.數(shù)據(jù)幀丟失發(fā)送方：每發(fā)送一幀，即啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)，發(fā)送方定時(shí)器超時(shí)而導(dǎo)致重發(fā)接收方：接收數(shù)據(jù)幀B.應(yīng)答幀丟失發(fā)送方：結(jié)果發(fā)送方重發(fā)數(shù)據(jù)幀。每發(fā)送--幀，即啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)，由于接收方接收到數(shù)據(jù)后應(yīng)答幀丟失從而導(dǎo)致發(fā)送方定時(shí)器超時(shí)。接收方：由于接到重復(fù)幀而丟棄數(shù)據(jù)幀，并繼續(xù)發(fā)送應(yīng)答幀。*****討論的一個(gè)問(wèn)題：接收方如何區(qū)別數(shù)據(jù)幀是重復(fù)幀？可以通過(guò)編號(hào)來(lái)區(qū)分。編號(hào)的原則為：編號(hào)所占的位數(shù)不能太多，否則，開(kāi)銷(xiāo)大。對(duì)于停等協(xié)議：由于每發(fā)一幀就等待確認(rèn)，所以只需要一個(gè)比特位就可以區(qū)分剛發(fā)的幀及下一幀。停等協(xié)議的信道利用率：|計(jì)算機(jī)A |計(jì)算機(jī)B分析計(jì)算機(jī)A把數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)B并被確認(rèn)所需的總時(shí)間：，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間： 幀長(zhǎng)/發(fā)送速率****傳播數(shù)據(jù)時(shí)間： A到B的距離/電磁場(chǎng)傳播速率****接收井處理數(shù)據(jù)時(shí)間：較短，可以忽略發(fā)送確認(rèn)幀時(shí)間： 確認(rèn)幀長(zhǎng)度/發(fā)送速率，確認(rèn)幀長(zhǎng)度短，時(shí)間可忽略傳播確認(rèn)幀時(shí)間： A到B的距離/電磁場(chǎng)傳播速率****〔接收并處理確認(rèn)幀時(shí)間：較短，可以忽略信道利用率=發(fā)送時(shí)間/六部分時(shí)間之和例1：見(jiàn)書(shū)上92頁(yè)6題(L/4*1000)/(L/4*1000+2*20*103)=0.5所以L=160b3.連續(xù)ARQ(自動(dòng)請(qǐng)求重傳)原理：發(fā)送方在發(fā)完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不停下來(lái)等待應(yīng)答幀，而是連續(xù)發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)幀。如果發(fā)送完成時(shí)收到了接收方發(fā)來(lái)的應(yīng)答幀，還可以繼續(xù)發(fā)送。接收方按序接收。發(fā)送窗口是k,接收窗口是1。分析：①正常情況下，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程如下：發(fā)方接收方確認(rèn)幀有三種方案

發(fā)方接收方確認(rèn)幀有三種方案Ao對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)幀都有一?個(gè)確認(rèn)幀Bo對(duì)連續(xù)發(fā)送的幾個(gè)數(shù)據(jù)幀的最后一個(gè)發(fā)確認(rèn)幀，如ACK3,表示3及0、1、2的數(shù)據(jù)幀均被數(shù)據(jù)幀4 ] ~~~- 確認(rèn)。'~~~C。捎帶確認(rèn)。接收方有時(shí)間 時(shí)間 數(shù)據(jù)向發(fā)送方發(fā)送，捎帶確認(rèn)幀。②幀破壞接收方：被破杯幀前面的幀正確接收，被破壞?的幀及后面的幀被丟棄，同時(shí)發(fā)送否認(rèn)幀。發(fā)送方：被破壞的幀及后面的幀全部重傳以上圖為例，假設(shè)2號(hào)幀被破壞.接著又收到3、4號(hào)帆③丟失數(shù)據(jù)幀接收方：在按序組裝時(shí)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)或多個(gè)編號(hào)被跳過(guò)了，對(duì)最早丟失的幀返回一個(gè)NAK楨。發(fā)送方：最早丟失的幀及以后的幀全部重傳以上圖為例，假設(shè)2號(hào)帔丟失，接者又收到3、4號(hào)幀④丟失應(yīng)答幀發(fā)送方：發(fā)送方判斷■定時(shí)器超時(shí).將最后一次ACK幀之后的所有幀重新發(fā)送一次。(對(duì)單個(gè)確認(rèn)或累積確認(rèn)都可以)接收方：對(duì)重新接到的重復(fù)幀丟棄，同時(shí)發(fā)送ACK幀以上圖為例：假設(shè)最后一次的確認(rèn)是對(duì)2號(hào)的確認(rèn)，但發(fā)送方已經(jīng)發(fā)送了3,4號(hào)幀，由于定時(shí)器超時(shí)重發(fā)3、4號(hào)帔。例2：見(jiàn)書(shū)上93頁(yè)15題(1)(2000/1*106)/(2000/1*106+0.25*2)=0.002/0.502=1/251(2)在停等周期內(nèi)發(fā)送7幀,7*(1/251)=7/251(3)在停等周期內(nèi)發(fā)送127幀，127*(1/251)=127/251(4)在停等周期內(nèi)發(fā)送255幀，255*(1/251)=255/251=14.選擇重傳ARQ協(xié)議原理：只傳輸特定的損壞幀和丟失幀①幀破壞接收方：對(duì)?被破壞的幀發(fā)否認(rèn)幀NAK,繼續(xù)接收后面的幀發(fā)送方：重發(fā)被破壞的幀注意：在發(fā)生錯(cuò)誤的幀后接收的幀在錯(cuò)誤的幀正確接收之前不許發(fā)送應(yīng)答幀。（因?yàn)橐粋€(gè)應(yīng)答幀（ACK）既表明了具體某一幀的成功接收，同時(shí)也說(shuō)明了前面所有帆的成功接收）以上圖為例：假設(shè)2號(hào)幀被破壞，則可以繼續(xù)接收3、4號(hào)等幀②丟失數(shù)據(jù)幀接收方：對(duì)接收來(lái)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行重新排序發(fā)現(xiàn)中間缺?少某些編號(hào).并返回此編號(hào)的否定應(yīng)答楨（NAK）發(fā)送方：計(jì)時(shí)器超時(shí)重發(fā)；或接到否定應(yīng)答幀（NAK）重發(fā)③丟失應(yīng)答幀（ACK或NAK丟失）發(fā)送方：計(jì)時(shí)器超時(shí)，帶尚未應(yīng)答的所有的楨道傳接收方：發(fā)現(xiàn)重復(fù)幀弁丟棄冗余幀四、HDLC協(xié)議是一種面向比特的鏈路規(guī)程，適合于平衡配置與非平衡配置。非平衡配置：有主站和從站組成，主站負(fù)責(zé)發(fā)命令幀，從站負(fù)責(zé)發(fā)響應(yīng)幀。平衡配置：全部為復(fù)合站，即可以發(fā)命令，也可以發(fā)響應(yīng)1.HDLC的幀結(jié)構(gòu)8 8 8 20 16 8標(biāo)志地址控制信息幀檢驗(yàn)標(biāo)志標(biāo)志：用于幀同步,01111110如何實(shí)現(xiàn)透明傳輸？采用0比特填充法。舉例說(shuō)明。地址：非平衡配置：次站的地址平衡配置：目的站的地址全1:廣播地址全0：無(wú)效地址控制：確定幀的類型信息：理論上沒(méi)有限制實(shí)際上有限制（針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)）幀檢驗(yàn)：CRC-CCITT（最高項(xiàng)為16次）檢驗(yàn)范圍：地址字段?信息字段例題：數(shù)據(jù)鏈路層幾乎總是把CRC放在尾部，而不是放在頭部？為什么？CRC是在發(fā)送期間進(jìn)行計(jì)算的。一旦把最后一位數(shù)據(jù)送上外出線路，就立即把CRC編碼附加在輸出流的后面發(fā)出。如果把CRC放在幀的頭部，那么就要在發(fā)

送之前把整個(gè)幀先檢查一遍來(lái)計(jì)算CRC。這樣，每個(gè)字符都要處理兩遍，第一遍是為了計(jì)算檢驗(yàn)碼，第二遍是為了發(fā)送。把CRC放在尾部就可以把處理時(shí)間減半。2.幀類型①信息幀：1 2 3 4 5 6 7 80N(S)P/FN(R)其中：0：信息字段，表示此幀是傳輸有效數(shù)據(jù)幀N(S)：正在發(fā)送第幾幀N(R)：表示希望收到第幾幀，同時(shí)對(duì)(N-1)以前的幀的確認(rèn)rP：主站發(fā)送幀時(shí)叫輪詢位(P=l),即次站接收到它時(shí)可發(fā)送數(shù)據(jù)5：從站發(fā)送幀時(shí)叫最后位(F=l),即從站的最后一'幀②監(jiān)督幀1 2 3 4 5 6 7 810SP/FN(R)其中：10：表示此幀是監(jiān)督幀S：監(jiān)督幀的類型連續(xù)ARQ：-00：接收就緒幀；準(zhǔn)備接收下一幀，并確認(rèn)序號(hào)N(R)T及其以前的各幀一10：接收未就緒幀：暫停接收下一幀，但確認(rèn)序號(hào)N(R)T及其以前的各幀

L01：拒絕幀；否認(rèn)N(R)及其以后的各幀但確認(rèn)序號(hào)N(R)T及其以前的各幀選擇重傳ARQ：11：選擇拒絕幀：否認(rèn)N(R)幀，但確認(rèn)序號(hào)N(R)T及其以前的各幀③無(wú)編號(hào)幀1 2 3 4 5 6 7 811MP/FM其中：11：表示此幀是無(wú)編號(hào)幀M：位數(shù)是5位，有T次組合，實(shí)際只用了15種其作用：設(shè)置方式；錯(cuò)誤恢復(fù)；測(cè)試；交換標(biāo)示等第六講計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)一、關(guān)于局域網(wǎng)的幾個(gè)問(wèn)題服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn).局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)應(yīng)用層

.局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線、樹(shù)形、環(huán)形和星形。廣播信道②③4.由IEEE規(guī)定了網(wǎng)卡的48位地址。制造網(wǎng)卡的廠商要申請(qǐng)高3字節(jié)(高24位)，剩下的低3字節(jié)(低24位)由廠商來(lái)決定。廣播信道②③4.申請(qǐng)一個(gè)號(hào)大約需1000美元。局域網(wǎng)中的尋址分兩步走：A.用MAC幀的地址信息找到網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)站B.用LLC幀的地址信息找到該站中的某個(gè)SAP如源地址為A(1),目的地址為B(2)。其中A、B為MAC地址，括號(hào)中的數(shù)字則是響應(yīng)站中LLC層上的SAP地址。二、以太網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議：CSMA介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議指如何控制信號(hào)在介質(zhì)上傳輸。取決于所使用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。總線：CSMA；也可以使用令牌總線協(xié)議環(huán)形：令牌環(huán)下面重點(diǎn)講解CSMA及CSMA/CDo.載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA原理：每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)前先要監(jiān)聽(tīng)信道上是否有載波，即是否有別的站在傳輸數(shù)據(jù)。如果介質(zhì)空閑就可發(fā)送；如果介質(zhì)忙，就暫不發(fā)送而回避一段時(shí)間,這樣大大減少了沖突。根據(jù)監(jiān)聽(tīng)到介質(zhì)狀態(tài)后采取的回避策略將CSMA分為三種：①堅(jiān)持型CSMA當(dāng)某站要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先監(jiān)聽(tīng)信道，若信道忙就堅(jiān)持監(jiān)聽(tīng)，直到信道空閑為止，當(dāng)空閑時(shí)立即發(fā)送一幀。缺點(diǎn)：若兩個(gè)站同時(shí)監(jiān)聽(tīng)到信道空閑，都立即發(fā)送，必定沖突，即沖突的概率為1?②非堅(jiān)持型CSMA當(dāng)某站要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先監(jiān)聽(tīng)信道，若信道忙就不在堅(jiān)持監(jiān)聽(tīng)，而是隨機(jī)后延一段時(shí)間再來(lái)監(jiān)聽(tīng)。缺點(diǎn)：很可能在再次監(jiān)聽(tīng)之前信道已經(jīng)空閑了，從而產(chǎn)生浪費(fèi)。③P堅(jiān)持型CSMA當(dāng)某站要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先監(jiān)聽(tīng)信道，若信道空閑，就以概率P傳送信息，而以概率（1-P）推遲發(fā)送。缺點(diǎn)：P值過(guò)大，則沖突的可能性增大；P值過(guò)小，則信道利用率會(huì)降低.帶沖突檢測(cè)的CSMA—CSMA/CD①傳播時(shí)延對(duì)沖突的影響傳播時(shí)延致使源站點(diǎn)雖然檢測(cè)到信道空閑，但仍然有可能產(chǎn)生沖突。舉例說(shuō)明。如：設(shè)從A到B的傳播時(shí)延為t,并設(shè)A先發(fā)送數(shù)據(jù)。說(shuō)明一下需要多長(zhǎng)時(shí)間A才能知道自己一定沒(méi)發(fā)生沖突？A B結(jié)論：至少需要2t時(shí)間②檢測(cè)到?jīng)_突后，延遲時(shí)間再發(fā)送的方法一二進(jìn)制指數(shù)退避算法A.確定基本退避時(shí)間為2tB.定義重傳次數(shù)k,k=Min[重傳次數(shù)，10]C.定義一個(gè)離散集合0,1,2,3,..o,2-1D.從上述集合中隨機(jī)抽取一個(gè)整數(shù)，再乘上2t,所得時(shí)間即為退避時(shí)間。E.最大重傳次數(shù)為16。有兩種可能：一是站點(diǎn)太多：二是線路質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題（如噪音、短路、斷路等）舉例對(duì)上述算法作一個(gè)說(shuō)明。第一次沖突：第一次重傳或重傳次數(shù)為1,即k=l,離散整數(shù)集合為0,1,隨機(jī)退避時(shí)間為0*2t=0或l*2t=2t,即從0,2t中選退避時(shí)間。第二次沖突：第二次重傳或電傳次數(shù)為2,即k=2,離散整數(shù)集合為0,1,2,3,隨機(jī)退避時(shí)間從［0,2t,4t,6t］中隨機(jī)選取。第三次沖突：第三次重傳或重傳次數(shù)為3,即k=2,離散整數(shù)集合為0,1,2,3,4,5,6,7,隨機(jī)退避時(shí)間為［0,2t,4t,6t,8t,10t,12t,14t］。……，直到第16次重傳。算法的效果：不沖突或少?zèng)_突的幀重發(fā)的機(jī)會(huì)大，沖突多的幀重發(fā)的機(jī)會(huì)少。有利于穩(wěn)定系統(tǒng)。3.關(guān)于沖突的幾個(gè)問(wèn)題①?zèng)_突的特征從波形上看：波形的峰值疊加，峰值變大。從電壓上看：疊加的信號(hào)是單個(gè)信號(hào)的2倍左右。②沖突的檢測(cè)網(wǎng)卡上的收發(fā)器檢測(cè)信道電壓是否為正常的兩倍左右。③沖突的約束條件傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不能太少，否則檢測(cè)不到。即必須保證在2倍的傳播延遲之內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)端必須要有數(shù)據(jù)發(fā)送4.以太網(wǎng)的IEEE802.3幀格式（MAC幀格式）說(shuō)明：前同步碼：使接收方與發(fā)送方同步SFD：幀開(kāi)始定界符 //目標(biāo)地址與源地址：網(wǎng)卡的6字節(jié)地址 //類型：如果數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是固定的，此處表示數(shù)據(jù)的協(xié)議類型，如IPX,IP等長(zhǎng)度：如果數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是不固定的，此處表示數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)：如果“長(zhǎng)度/類型”的位置表示類型，則此位置就是純粹的“IP數(shù)據(jù)報(bào)”如果“長(zhǎng)度/類型”的位置表示長(zhǎng)度，則此位置就是帶協(xié)議的“IP數(shù)據(jù)報(bào)”,即目的方協(xié)議 發(fā)送方協(xié)議注意：①前同步碼與SFD不算幀的一部分②幀的大小在64與1518之間三.擴(kuò)展的局域網(wǎng)（數(shù)據(jù)鏈路層以下的網(wǎng)絡(luò)互連）①在物理層上擴(kuò)展局域網(wǎng)設(shè)備：中繼器（轉(zhuǎn)發(fā)器）、集線器（多端口中繼器）前同步碼SFD目標(biāo)地址源地址長(zhǎng)度/類型數(shù)據(jù)FCS6 6 2 246且《1500 4DSAPSSAP控制IP數(shù)據(jù)報(bào)集線器集線器集線器集線器局域網(wǎng)1 局域網(wǎng)2網(wǎng)橋種類：透明網(wǎng)橋、轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋、封裝網(wǎng)橋及源路由選擇網(wǎng)橋網(wǎng)橋的最主要功能：集線器集線器集線器集線器局域網(wǎng)1 局域網(wǎng)2網(wǎng)橋種類：透明網(wǎng)橋、轉(zhuǎn)換網(wǎng)橋、封裝網(wǎng)橋及源路由選擇網(wǎng)橋網(wǎng)橋的最主要功能：過(guò)濾功能。某站發(fā)送數(shù)據(jù)，若目的地址是本地網(wǎng)絡(luò)，則網(wǎng)橋不容許通過(guò)；否則可以通過(guò)網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：有一張轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)表，其項(xiàng)目有：站地址、端口及時(shí)間。A.透明網(wǎng)橋接上網(wǎng)橋就可用。通過(guò)網(wǎng)橋之間的通信找出原來(lái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)子集，即最小生成樹(shù)。目的是任意兩個(gè)站點(diǎn)都唯一可達(dá)。B.源路由選擇網(wǎng)橋源站發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先向全網(wǎng)廣播“發(fā)現(xiàn)幀”以發(fā)現(xiàn)目的站，找到目的站的發(fā)現(xiàn)幀以原路徑返回，最后從所有的路徑中找到最佳路由。C.交換機(jī)優(yōu)點(diǎn)：容許不同速率的局域網(wǎng)互連。種類：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)（延時(shí)大）；直通式（無(wú)CRC校驗(yàn)）局域網(wǎng)1優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)大通信距離；使局域網(wǎng)的規(guī)模變大缺點(diǎn)：降低吞吐量；不能連接數(shù)據(jù)率不同的局域網(wǎng)②在數(shù)據(jù)鏈路層上擴(kuò)展局域網(wǎng)設(shè)備：網(wǎng)橋、交換機(jī)（工作在數(shù)據(jù)鏈路層）局域網(wǎng)2網(wǎng)橋或交換機(jī)交換機(jī)集線器或中繼器集線器集線器局域網(wǎng)1 局域網(wǎng)2四.虛擬局域網(wǎng)說(shuō)明：①必須使用能設(shè)置虛擬局域網(wǎng)的交換機(jī)②只有虛擬局域網(wǎng)中的站點(diǎn)才能相互通信，避免出現(xiàn)廣播風(fēng)暴五.高速局域網(wǎng)一FDDI光纖分布式數(shù)據(jù)接口。一般用在城域網(wǎng)中，如校園網(wǎng)。原理：采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，一個(gè)是主環(huán)，另一個(gè)是次環(huán)。安全可靠。次環(huán)（里邊）次環(huán)（里邊）正常情況下，只啟動(dòng)主環(huán)工作；斷路情況下，主環(huán)與次環(huán)連通（在斷路兩端的站點(diǎn)處）；某站出故障情況下，主環(huán)與次環(huán)連通（在斷路兩端的站點(diǎn)處）:故障恢復(fù)后，只有主環(huán)工作第七講廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)通過(guò)若干個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)把通信的設(shè)備連接起來(lái)。如下圖所示:

說(shuō)明：廣域網(wǎng)主要解決兩個(gè)問(wèn)題1.終端設(shè)備如何與結(jié)點(diǎn)交換機(jī)連接2.數(shù)據(jù)在結(jié)點(diǎn)之間如何轉(zhuǎn)發(fā)廣域網(wǎng)的路由選擇方法一路由表或轉(zhuǎn)發(fā)表[X,1] [Z,1][Y,1] [Y,3]交換機(jī)X的轉(zhuǎn)發(fā)表交換機(jī)Y的轉(zhuǎn)發(fā)表 交換機(jī)Z的轉(zhuǎn)發(fā)表目的站下一跳目的站下一跳目的站下一跳[Y,1]Y[X,1]X[X,1]X[Y,3]Y[X,2]X[X,2]X[Z,1]Z[Z,1Z[Y,1]Y[Z,3]Z[Z,3]Z[Y,3]Y[X,1]直接X(jué)[Y,1]直接Y[Z,1直接Z[X,2]直接X(jué)[Y,3]直接Y[Z,3]直接Z可以把上述表簡(jiǎn)化，只需要三行即可。三.幾種常見(jiàn)的廣域網(wǎng)舉例：DTE:計(jì)算機(jī)；DCE:調(diào)制解調(diào)器特點(diǎn)：通信線路質(zhì)量差,檢錯(cuò)糾錯(cuò)主要作在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行,結(jié)果傳輸延遲大，但可提供可靠的服務(wù).說(shuō)明：由于通信線路質(zhì)量的改善（如采用光纖誤碼率低），終端智能的提高，出現(xiàn)了幾種把差錯(cuò)檢測(cè)和糾錯(cuò)放在端結(jié)點(diǎn),從而提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度.層次：三層,物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，分組層（網(wǎng)絡(luò)層）；單位分別為比特、幀和分組2.幀中繼與X.25的比較：邊接收邊轉(zhuǎn)發(fā)；幀的大小不固定；只有兩層：物理層，數(shù)據(jù)鏈路層；中間結(jié)點(diǎn)有少量糾錯(cuò)，差錯(cuò)恢復(fù)靠端點(diǎn)；信令與數(shù)據(jù)分開(kāi)3.ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）用戶到ISDN的信道種類：B信道（單一信道）：傳輸一般的低速數(shù)據(jù)，如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、數(shù)字化語(yǔ)音，速率為64Kb/sH信道（混合信道）：傳輸高速率應(yīng)用，如視頻、遠(yuǎn)程會(huì)議等，速率為384Kb/s、1536Kb/s,1920Kb/s.D信道（信令信道）：為B或H傳輸信令，速率為16Kb/s或64Kb/s。用戶到ISDN網(wǎng)絡(luò)的接口有兩種①BRI（基本速率接口）：2B+1D+48K的開(kāi)銷(xiāo)=2*64+16+48=192Kb/s②PRI（主速率接口）：美國(guó)和日本：23B+1D+8K開(kāi)銷(xiāo)=23*64+64+8=1544K歐洲：30B+2D

我國(guó)：30B+1DISDN中參考點(diǎn)及連接設(shè)備TE2TANT1ISDN局TE1NT1TE1NT2NT1其中：TE2：不能直接連接在網(wǎng)絡(luò)上的終端，如電話機(jī)TE1：能直接連接在網(wǎng)絡(luò)上的終端，如計(jì)算機(jī)TA：終端適配器，把不能直接連接在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備連到網(wǎng)絡(luò)上NT1：網(wǎng)絡(luò)終端NT2：可以讓多個(gè)設(shè)備連接到NT1中4 8 163 1 8（單位：比特）GFCVPIVCIPTCLCHEC48字節(jié)數(shù)據(jù)B.NNI信元12 16 3 1 8VPIVCIPTCLCHEC48字節(jié)數(shù)據(jù)GFC：流量控制VPI：虛通道標(biāo)示符］ rUNI：2S，'6-虛電路號(hào)VVCI：虛通路標(biāo)示符J INNI：2⑵’6PT：1 1 10：用戶數(shù)據(jù)1：管理數(shù)據(jù)0：'無(wú)擁塞1：有擁塞0：無(wú)信令1：有信令CLP：表示哪些信元先丟棄1：先丟棄0：保留HEC：對(duì)報(bào)頭檢驗(yàn)。③ATM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由過(guò)程舉例說(shuō)明：說(shuō)明：每個(gè)ATM都有一個(gè)路由表，此表是在建立虛電路時(shí)登記建立的補(bǔ)充問(wèn)題：關(guān)于IP地址問(wèn)題1.傳統(tǒng)的分類IP地址分兩