計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最終筆記

第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論

1.1.11計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)卜就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同的、功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互

連起來(lái)，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：資源子網(wǎng)(主機(jī)Host+終端Terminal)+通信子網(wǎng)(通信鏈路)

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：分組交換設(shè)備PSE、分組裝/卸設(shè)備PAD、集中器C、網(wǎng)絡(luò)控制中心NCC、網(wǎng)間連接器G。

統(tǒng)稱(chēng)為接口信息處理機(jī)IMP。

1.1.2|計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的海羽:

1.面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：以單個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，除了一臺(tái)中心計(jì)算機(jī)外，其它

的終端設(shè)備都沒(méi)有自主處理的功能。為減輕中心計(jì)算機(jī)的負(fù)載,在通信線路和計(jì)算機(jī)之間設(shè)置了一個(gè)前

端處理機(jī)FEP或通信控制器CCU專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)與終端之間的通信控制。在終端機(jī)較集中的地區(qū)，采用了集中

管理器。

2.計(jì)算機(jī)一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：多臺(tái)計(jì)算機(jī)互連，并存多處理中心，實(shí)現(xiàn)資源共享。網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品是相對(duì)獨(dú)

立的，未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

3.開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1984年頒布了“開(kāi)放系統(tǒng)互連基本參考模型”ISO

7498,簡(jiǎn)稱(chēng)OSI/RM。從此，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，大大加速了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)

展。

1.1.3|計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)例閑

L因特網(wǎng)：1969年一ARPANET,ARM模型,早于0SI模型，低三層接近0SL采用TCP/IP協(xié)議。1988

年一NSFNET,0SI模型，采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，成為Internet的主干網(wǎng)。

兩種服務(wù)公司：進(jìn)入因特網(wǎng)產(chǎn)品服務(wù)公司ISP,因特網(wǎng)信息服務(wù)公司ICP。

2.公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)完成節(jié)點(diǎn)間通信任務(wù)的通信子網(wǎng)。

公用數(shù)據(jù)網(wǎng)對(duì)于外部用戶(hù)提供的界面大都采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即CCHT制定的X.25建議。規(guī)定了用

分組方式工作和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)連接的數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE之間的接口。在計(jì)算機(jī)接

入公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的場(chǎng)合下，DTE就是指計(jì)算機(jī)，而公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中的分組交換節(jié)點(diǎn)就是DCE。

X.25是為同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上用戶(hù)進(jìn)行相互通信而設(shè)計(jì)的。而現(xiàn)在的X.75是為各種網(wǎng)絡(luò)上用戶(hù)進(jìn)行相互

通信而設(shè)計(jì)的。X.75取代了X.25。

3.SNA：IBM公司的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范。

1.2.1|計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能卜1.硬件資源共享2.軟件資源共享3.用戶(hù)間信息交換

1.2.2|計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分永

1.按網(wǎng)絡(luò)的分布范圍分類(lèi):廣域網(wǎng)WAN、局域網(wǎng)LAN、城域網(wǎng)MAN

2.按網(wǎng)絡(luò)的交換方式分類(lèi):電路交換、報(bào)文交換、分組交換

3.按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi):星形、總線、環(huán)形、樹(shù)形、網(wǎng)形

4.按網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒體分類(lèi):雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線

5.按網(wǎng)絡(luò)的信道分類(lèi):窄帶、寬帶

6.按網(wǎng)絡(luò)的用途分類(lèi):教育、科研、商業(yè)、企業(yè)

1.2.3|計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)甬

1.辦公自動(dòng)化0A2.電子數(shù)據(jù)交換EDI3.遠(yuǎn)程交換(Telecommuting)

4.遠(yuǎn)程教育5.電子銀行6.電子公告板系統(tǒng)BBS7.證券及期貨交易

8.廣播分組交換9.校園網(wǎng)10.信息高速公路11.企業(yè)網(wǎng)

12.智能大廈和結(jié)構(gòu)化綜合布線系短

1.2.4|計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)

1.國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)2.國(guó)際電報(bào)電話咨詢(xún)委員會(huì)(CCITT)

3.美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)4.美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ANSI)

5.歐洲計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)(ECMA)

第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

2.1.1|模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信

1）數(shù)據(jù)一可定義為有意義的實(shí)體?？煞譃槟M數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)是在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的

值；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散的值。

2）信號(hào)一是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼。信號(hào)可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是隨時(shí)間連續(xù)變化

的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號(hào)則是一系列離散的電脈沖?？蛇x擇適當(dāng)?shù)膮⒘縼?lái)表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

3）信息一是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。

4）信源一通信過(guò)程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計(jì)算機(jī)。

5）信宿一通信過(guò)程中接收和處理信息的設(shè)備或計(jì)算機(jī)。

6）信道一信源和信宿之間的通信線路。

模擬信號(hào)利數(shù)字信號(hào)可通過(guò)參量（幅度）來(lái)表示

模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的表示

D模擬數(shù)據(jù)用模擬信號(hào)來(lái)表示?？梢灾苯佑谜加邢嗤l帶的電信號(hào)，即對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)來(lái)表示，如

模擬電話通信。

2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號(hào)來(lái)表示。把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)；也可以把模擬信號(hào)解調(diào)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，

如用Modem撥號(hào)上網(wǎng)。

3）模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)來(lái)表示。將直接表示聲音數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)，編碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制流近似表示的

數(shù)字信號(hào);而在線路另一端的CODEC,則將二進(jìn)制流碼恢復(fù)成原來(lái)的模擬數(shù)據(jù)，如數(shù)字電話通信。

4）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)來(lái)表示?？芍苯佑枚M(jìn)制數(shù)字脈沖信號(hào)來(lái)表示，但為了改善其傳播特性，一

般先要對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，如DDN網(wǎng)絡(luò)通信。

數(shù)據(jù)通信的長(zhǎng)距離傳輸及信號(hào)衰減的克服

模擬信號(hào)衰減的克服辦法是用放大器來(lái)增強(qiáng)信號(hào)的能量，但噪音分量也會(huì)增強(qiáng)，以至引起信號(hào)畸變。

數(shù)字信號(hào)衰減的克服辦法是使用中繼器,把數(shù)字信號(hào)恢復(fù)為"0、1”的標(biāo)準(zhǔn)電平后繼續(xù)傳輸。

2.1.2|數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)

L數(shù)據(jù)傳輸速率

1）數(shù)據(jù)傳輸速率一每秒傳輸二進(jìn)制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps或b/s|S=1/T*數(shù)gzN（bZ

（1）

T為一個(gè)數(shù)字脈沖信號(hào)的寬度（全寬碼）或重復(fù)周期（歸零碼）單位為秒；

N為一個(gè)碼元所取的離散值個(gè)數(shù)。

2）信號(hào)傳輸速率一單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作Baud|B=1/T（Baud）

⑵

式中T為信號(hào)碼元的寬度，單位為秒.

信號(hào)傳輸速率,也稱(chēng)碼元速率、調(diào)制速手或波特號(hào)

由⑴、⑵式得：|S=B*由g2N|（bps）或|B=S/由g2N|（Baud）

2.信道容量：表示一個(gè)信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位：位/秒（bps）。信道容量表示信道的最大數(shù)

據(jù)傳輸速率，是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限，而數(shù)據(jù)傳輸速率是實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。

2）離散的信道容量：奈奎斯特（Nyquist）無(wú)噪聲下的碼元速率極限值B與信道帶寬H的關(guān)系：巨j

（Baud）

奈奎斯特公式一無(wú)噪信道傳輸能力公式：|G=2*H*log2N|（bps）

式中H為信道的帶寬，即信道傳輸上、下限頻率的差值，單位為Hz

2

3)連續(xù)的信道容量：香農(nóng)公式一帶噪信道容量公式：|C=H*log2信道/N)|(bps)

式中S為信號(hào)功率，N為噪聲功率，S/N為信噪比。

3.誤碼率：一般要求誤碼率低于10%|Pe=Ne/N

2.1.3|通信方式

1.并行通信

2.串行通信單工、半雙工和全雙工。

2.2.1|數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼

模擬信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)是載波，載波具有三大要素：幅度、頻率和相位。

數(shù)字調(diào)制的三種基本形式：移幅鍵控法ASK、移頻鍵控法FSK、移相鍵控法PSK。

ASKN—一；-~弋

FSKRXJ［七樸

在ASK方式下，用載波的兩種不同幅度來(lái)表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)。ASK方式容易受增益變化的影響,

在電話線路上，通常只能達(dá)到1200bps的速率。

在FSK方式下，用載波頻率附近的兩種不同頻率來(lái)表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)。在電話線路上，使用

FSK可以實(shí)現(xiàn)全雙工操作，通?？蛇_(dá)到1200bps的速率。

在PSK方式下，用載波信號(hào)相位移動(dòng)來(lái)表示數(shù)據(jù)。PSK可以使用二相或多于二相的相移，移相四種

不同角度稱(chēng)2DPSK,分別移相8種不同角度稱(chēng)3DPSK。

由PSK和ASK結(jié)合的相位幅度調(diào)制PAM,例如采用12種相位，其中的4種相位每個(gè)信號(hào)取2種幅

度，這樣就得到16種不同的相位幅度離散狀態(tài)，可使一個(gè)碼元表示4位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)傳輸速

率可達(dá)9600bps.

2.2.2|數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

基帶傳輸時(shí)，需要解決的問(wèn)題是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)表不及收發(fā)兩端之間的信號(hào)同步兩個(gè)方面。

L數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)表示：用不同的電壓電平來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字,即數(shù)字信號(hào)由矩形脈沖

組成。

1.0

判決

0.5

門(mén)限

0

取樣時(shí)間

a)單極性脈沖b)雙極性脈沖

2.歸零碼和不歸零碼、單極性碼和雙極性碼的特點(diǎn)

不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結(jié)束和另一位的開(kāi)始，需要用某種方法使發(fā)送器和接收器之間進(jìn)

行定時(shí)或同步；歸零碼的脈沖較窄，根據(jù)脈沖寬度與傳輸頻帶寬度成反比的關(guān)系，歸零碼在信道上占用

的頻帶較寬。

3

單極性碼會(huì)積累直流分量，這樣就不能使變壓器在數(shù)據(jù)通信設(shè)備和所處環(huán)境之間提供良好絕緣的交

流耦合，直流分量還會(huì)損壞連接點(diǎn)的表面電鍍層；雙極性碼的直流分量大大減少，這對(duì)數(shù)據(jù)傳輸是很有

利的。

3.同步過(guò)程

1）位同步外同步法，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，發(fā)送端先向接收端發(fā)出一串同步時(shí)鐘脈沖，接收端按照這

一時(shí)鐘脈沖頻率和時(shí)序鎖定接收端的接收頻率，保持同步。自同步法，從數(shù)據(jù)信號(hào)波形中提取同步信號(hào),

如曼徹斯特編碼，用于局域網(wǎng)。

在曼徹斯特編碼中，從低到高跳變表示"0",從高到低跳變表示"1"。

差分曼徹斯特編碼，有跳變?yōu)?0",無(wú)跳變?yōu)?1"。

,0.0.1,1.0,1.

HIIII

IIII

L|?_____

如)不歸零扃(NRZ)j

HjJlrWTLTnj

1,

W)基初斯腐編碼1

■jTcIrEruTiJ

L(c)靠為曼徹期特編碼

圖2.9數(shù)字信號(hào)的同步編碼

每一個(gè)碼元都被調(diào)成兩個(gè)電平，所以數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的1/2。

2）群同步又稱(chēng)異步傳輸。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，字符可順序出現(xiàn)在比特流中，字符間的間隔時(shí)間是任

意的，但字符內(nèi)各個(gè)比特用固定的時(shí)鐘頻率傳輸。字符間的異步定時(shí)與字符內(nèi)各個(gè)比特間的同步定時(shí),

是群同步即異步傳輸?shù)奶卣鳌Ｈ和絺鬏斆總€(gè)字符由1位起始位邏輯“O":5~8位數(shù)據(jù)位；1位奇偶

校驗(yàn)位；1?2位停止位邏輯“1"組成。

2.2.3|模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼卜脈碼調(diào)制PCM：是以采樣定理為基礎(chǔ)，對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)

行周期性采樣，采樣頻率大于其帶寬2倍的，通過(guò)低通濾波器采樣號(hào)。三步驟采樣，量化，編碼。

2.2.4|多路復(fù)用技術(shù)

1.頻分多路復(fù)用FDM通過(guò)頻譜搬移技術(shù),將物理信道總帶寬分割成若干個(gè)傳輸單個(gè)信號(hào)帶寬相同

的子信道，每個(gè)子信道傳輸-路信號(hào)。

2.時(shí)分多路復(fù)用TDM將一條物理信道按時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間片輪流地分配給多個(gè)信號(hào)使用，每

一時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號(hào)占用。不僅局限于傳輸數(shù)字信號(hào)，也可同時(shí)交叉?zhèn)鬏斈M信號(hào)。

3.T1載波：Bell系統(tǒng)的T1載波利用脈碼調(diào)制PCM和時(shí)分TDM技術(shù)，使24路采樣聲音信號(hào)復(fù)用一

個(gè)通道。每,一個(gè)幀包含193位，每一幀用125us時(shí)間傳送，數(shù)據(jù)傳輸速率為1.544Mbps。編碼效率

24*7/193=0.87,開(kāi)銷(xiāo)率25/193=0.13。

4.E1載波：CCITT建議的E1載波每一幀開(kāi)始處有8位同步作用，中間有8位作用信令，再組織

30路8位數(shù)據(jù)，全幀包括256位，每一幀用125us傳送，數(shù)據(jù)傳輸速率為2.048Mbps。編碼效率30*8/256

=0.94,開(kāi)銷(xiāo)率16/256=0.06?

2.2.5|異步傳輸和同步傳輸

1.異步傳輸方式中，一次只傳輸一個(gè)字符。每個(gè)字符用一位起始位引導(dǎo)、一位停止位結(jié)束。如IBM

的二進(jìn)制同步規(guī)程BSC。

2.同步傳輸時(shí)，為使接收雙方能判別數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始和結(jié)束，還需要在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始處和結(jié)束處

各加一個(gè)幀頭和一個(gè)幀尾，加有幀頭、幀尾的數(shù)據(jù)稱(chēng)為一幀。面向字符方案加同步字符SYN,面向位方

案使用標(biāo)志01111110,數(shù)據(jù)塊中要使用“位插入”技術(shù)。如ISO的HDLC和IBM的SDLC規(guī)程。

三、數(shù)據(jù)交換技術(shù)

1.電路交換進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸期間，在源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間有一條利用中間節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的專(zhuān)用物理連

接線路，直到數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。經(jīng)歷電路建立、數(shù)據(jù)傳輸、電路拆除三個(gè)過(guò)程。

4

優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失且保持原來(lái)的序列。缺點(diǎn)：電路空閑時(shí)的信道容易被浪

費(fèi)：電路建立和拆除費(fèi)時(shí)，它適用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。

2.報(bào)文交換從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)采用“存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)”方式，轉(zhuǎn)送報(bào)文時(shí)一個(gè)時(shí)刻僅占用一段通道。

一個(gè)報(bào)文在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間，等于接收?qǐng)?bào)文所需的時(shí)間加上向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所需的排隊(duì)延遲時(shí)間

之和。

優(yōu)點(diǎn)D電路利用率高;2）通信量大時(shí)仍然可以接收?qǐng)?bào)文;3）可以廣播發(fā)送;4）報(bào)可以進(jìn)行速度和代

碼的轉(zhuǎn)換.

缺點(diǎn)：1）不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求2）有時(shí)節(jié)點(diǎn)收到過(guò)多的數(shù)據(jù)而無(wú)空間存儲(chǔ)或不能及時(shí)

轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)會(huì)丟棄報(bào)文，而且發(fā)出的報(bào)文不按順序到達(dá)目的地。

3.分組交換將報(bào)文分成若干個(gè)分組，以“存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)”方式從源節(jié)點(diǎn)傳送到目的的節(jié)點(diǎn)。適用

于交互式通信，如終端與主機(jī)通信。

①虛電路分組交換：先建??條邏輯通路，每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符，不

再需要路由選擇判定。分組在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上仍然需要緩沖，并在線路上進(jìn)行排隊(duì)等待輸出。

②數(shù)據(jù)報(bào)分組交換：每個(gè)分組的傳送被單獨(dú)處理，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息，由不同傳

輸路徑通過(guò)通信子網(wǎng)，不能保證各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)按序到達(dá)。整個(gè)過(guò)程中，沒(méi)有虛電路建立，但要為每個(gè)數(shù)據(jù)

報(bào)做路由選擇。

四、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1）星形拓?fù)溆芍醒牍?jié)點(diǎn)和通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)通信鏈路接到節(jié)點(diǎn)的各個(gè)站點(diǎn)組成

優(yōu)點(diǎn)：1）控制簡(jiǎn)單；2）故障診斷和隔離容易；3）方便服務(wù)；

缺點(diǎn)：D電纜長(zhǎng)度和安裝工作量可觀；2）中央節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重，形成瓶頸；3）各站點(diǎn)的分布處理能力

較低。

2）總線拓?fù)洳捎靡粋€(gè)信道作為傳輸媒體，所有站點(diǎn)都通過(guò)相應(yīng)的硬件接口直接連到這一公共傳輸

媒體上（總線）。一次只能一個(gè)設(shè)備傳輸信號(hào)。

優(yōu)點(diǎn)：1）所需電纜數(shù)量少；2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又是無(wú)源工作，有較高的可靠性；3）易于擴(kuò)充，增減用戶(hù)方

便。

缺點(diǎn)：1）傳輸距離有限，通信范圍受到限制；2）故障診斷和隔離困難：3）分布式協(xié)議不保證信息及

時(shí)傳送，不具實(shí)時(shí)功能。站點(diǎn)必須是智能的，要有媒體訪問(wèn)控制功能，增加站點(diǎn)軟件和硬件的開(kāi)銷(xiāo)。

3）環(huán)形拓?fù)溆烧军c(diǎn)和連接站點(diǎn)的鏈路組成一個(gè)閉合環(huán)。數(shù)據(jù)以分組形式發(fā)送，可單向也可雙向。

優(yōu)點(diǎn)：1）電纜長(zhǎng)度短；2）增減工作站時(shí)只需簡(jiǎn)單連接；3）可用光纖。

缺點(diǎn)：1）節(jié)點(diǎn)故障會(huì)引起全網(wǎng)的故障；2）故障難檢測(cè)；3）媒體訪問(wèn)協(xié)議都用令牌傳遞方式，在負(fù)載

很輕時(shí)，信道利用率較低。

4）樹(shù)形拓?fù)錁?shù)根接收各站點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后再?gòu)V播發(fā)送到全網(wǎng)。

優(yōu)點(diǎn)：1）易于擴(kuò)展；2）故障隔離較容易。

缺點(diǎn)：1）節(jié)點(diǎn)對(duì)根依賴(lài)性太大，若根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。

5）混合形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：1）故障診斷和隔離方便；2）易于擴(kuò)展；3）安裝方便；

缺點(diǎn)：1）需用帶智能的集中器；2）集中器到各站點(diǎn)的電纜長(zhǎng)度會(huì)增加。

6）網(wǎng)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：1）應(yīng)用廣泛；2）可靠性高，不受瓶頸問(wèn)題和失效問(wèn)題的影響。

缺點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也復(fù)雜，建設(shè)成本高。

3」傳輸媒用分有線和無(wú)線兩大類(lèi)。

1）雙絞線（TP）一分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最常用的是三類(lèi)

（10BASE-T）和五類(lèi)（100BASE-T）非屏蔽雙絞線。

2）同軸電纜一基帶同軸電纜僅用于數(shù)字傳輸，阻抗為50。，并使用曼徹斯特編碼，數(shù)據(jù)傳輸速率

最高可達(dá)10Mbps。寬帶同軸電纜可用于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)傳輸，阻抗為75C,對(duì)于模擬信號(hào)，帶寬

可達(dá)300-450MHz?

5

3）光纖一有寬帶、數(shù)據(jù)傳輸率高、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn).分為單模（用注入型激光二

極管ILD發(fā)光，效率更高）和多模光纖（用發(fā)光二極管LED）。

4）微波通信：載波頻率為2GHz至40GHZ。最大優(yōu)點(diǎn)是頻率高，可同時(shí)傳送大量信息。

5）衛(wèi)星通信：

6）紅外通信和激光通信：要把傳輸?shù)男盘?hào)分別轉(zhuǎn)換為紅外光信號(hào)和激光信號(hào)后才能直接在空間沿

直線傳播。

五、差錯(cuò)控制方法

2.5.1|差錯(cuò)的產(chǎn)生原因及其控制方法

噪聲有兩大類(lèi)，隨機(jī)熱噪聲（隨機(jī)差錯(cuò)）和沖擊噪聲（突發(fā)錯(cuò)）。

差錯(cuò)控制編碼可分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。差錯(cuò)控制方法分兩類(lèi)，自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)ARQ和前向糾錯(cuò)FE法

ARQ方式只使?檢錯(cuò)碼。FEC日式必須使用糾錯(cuò)碼。

編碼效率R=k/n=k/（k+r）

奇］禺校驗(yàn)碼

1）編碼規(guī)則：偶校驗(yàn)：n=Li+%+…+Ia（i=l,2q）

=

奇校驗(yàn):n=Li+Li+...+IPi+1（il,2,...,q）

水平奇偶校驗(yàn)漏檢率要比垂直奇偶校驗(yàn)方法低，但實(shí)現(xiàn)水平奇偶校驗(yàn)時(shí)，?定要使用數(shù)據(jù)緩沖器。

水平垂直奇偶校驗(yàn)?zāi)軝z測(cè)出所有3位或3位以下的錯(cuò)誤、奇數(shù)個(gè)錯(cuò)、大部分偶數(shù)個(gè)錯(cuò)以及突發(fā)長(zhǎng)度<=p+l

的突發(fā)錯(cuò)?？墒拐`碼率降至原區(qū)碼率的百分之一到萬(wàn)分之一。適用于中、低速傳輸系統(tǒng)和反饋重傳系統(tǒng)。

2.5.3循環(huán)冗余碼（CRC）

1.CRC的工作方法

例：已知：信息碼：110011信息多項(xiàng)式:K（X）=XS+X'+X+1

生成碼:11001生成多項(xiàng)式:G（X）=X"+X、1（r=4）

解：積/G（X）（按模二算法）。

由計(jì)算結(jié)果知冗余碼是1001,碼字就是1100111001。

可檢測(cè)出所有奇數(shù)位錯(cuò)、雙比特的錯(cuò)、小于、等于校驗(yàn)位長(zhǎng)度的突發(fā)錯(cuò)。

2.5.4-明碼

1.海明碼的概念

海明碼是一種可以糾正一位差錯(cuò)的編碼。它是利用在信息位為k位，增加r位冗余位，構(gòu)成一個(gè)

n=k+r位的碼字，然后用r個(gè)監(jiān)督關(guān)系式產(chǎn)生的r個(gè)校正因子來(lái)區(qū)分無(wú)錯(cuò)和在碼字中的n個(gè)不同位置的

一位錯(cuò)。它必需滿(mǎn)足以下關(guān)系式：

2r>=n+l或2r>=k+r+l

1）海明碼的生成。

例1.已知：信息碼為：“0010”。海明碼的監(jiān)督關(guān)系式為：

S2=a2+a4+a5+a6S|=ai+a3+a5+a6So=ao+a3+a4+a6

解：1）a2=a4+a5+a6=lai=a3+a5+a6=080=33+34+36=1

2）由監(jiān)督關(guān)系式可構(gòu)造出下面錯(cuò)碼位置關(guān)系表：

S2S1S0000001010100on101110111

錯(cuò)碼位置無(wú)錯(cuò)a0aia2a33.1a5a6

由SNS。的值查表可得錯(cuò)碼位置。

第三章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議

一、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及0SI基本參考模型

1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Protocol）為進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。三個(gè)要

素：語(yǔ)義、語(yǔ)法、定時(shí)

2.網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次及其協(xié)議的集合。一般垂直分層。

6

劃分原則：1)每層的功能應(yīng)是明確的，并且是相互獨(dú)立的。2)層間接口必須清晰，跨越接口的信息

量應(yīng)盡可能少。3)層數(shù)應(yīng)適中。

OSI包括了體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范三級(jí)抽象。從下到上為物理層PH)、數(shù)據(jù)鏈路層(DL)、

網(wǎng)絡(luò)層(N)、傳輸層(T)、會(huì)話層(S)、表示層⑻和應(yīng)用層(A)。

各層功能：(1)物理層一一提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)

程的特性，其作用是使原始的數(shù)據(jù)比特流能在物理媒體上傳輸。

(2)數(shù)據(jù)鏈路層一一通過(guò)校驗(yàn)、確認(rèn)和反饋重發(fā)等手段，將不可靠的物理鏈路改造成對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)說(shuō)

無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路，并進(jìn)行流量控制。

(3)網(wǎng)絡(luò)層一一為傳輸層實(shí)體提供端到端的交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送功能，并進(jìn)行路由選擇、擁擠控制和

網(wǎng)際互連。

(4)運(yùn)輸層一一第一個(gè)端一端的層次，為會(huì)話層提供透明的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，并處理端到端

的差錯(cuò)控制和流量控制問(wèn)題。

(5)會(huì)話層一一組織和同步不同的主機(jī)上各種進(jìn)程間的通信。負(fù)責(zé)在兩個(gè)會(huì)話層實(shí)體之間進(jìn)行對(duì)話

連接的建立和拆除，并提供在數(shù)據(jù)流中插入同步點(diǎn)的機(jī)制。

(6)表示層一一為應(yīng)用層用戶(hù)提供共同的數(shù)據(jù)或信息的語(yǔ)法表示變換。如代碼轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)

據(jù)壓縮和加密、解密等。

(7)應(yīng)用層一一為OSI應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。不同的應(yīng)用層為特定類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供訪問(wèn)OSI環(huán)境

的手段。

二、物理層指在物理媒體之上為數(shù)據(jù)理路層提供一個(gè)原始比特流的物理連接。物理層協(xié)議規(guī)定了

與建立、維持及斷開(kāi)物理信道所需的機(jī)械的、電氣的、功能性的和規(guī)程性的特性。其作用是確保比特流

能在物理信道上!專(zhuān)輸。傳輸單位為比特。

物理特性：|1.機(jī)械特性:目前主要有9針、15針、25針、34針插頭。

2.電氣特性：接收器和發(fā)送器電路特性的說(shuō)明、表示信號(hào)狀態(tài)的電壓/電流電平的識(shí)別、最大傳輸

速率的說(shuō)明、以及與互連電纜相關(guān)的規(guī)則等。|電氣連接方式

1)非平衡方式。采用分立元件技術(shù)設(shè)計(jì)的非平衡接口，每個(gè)電路使用一根導(dǎo)線，收發(fā)兩個(gè)方向共

用一根信號(hào)地線，信號(hào)速率W20kbps,傳輸距離W15m。會(huì)產(chǎn)生比較大的串?dāng)_。如CCITTV.28建議和

EIARS-232c標(biāo)準(zhǔn)。

2)采用差動(dòng)接收器的非平衡方式。采用集成電路技術(shù)的非平衡接口，發(fā)送器仍使用非平衡式，但

接收器使用差動(dòng)接收器。每個(gè)電路使用一根導(dǎo)線，但每個(gè)方向都使用獨(dú)立的信號(hào)地線，使串?dāng)_信號(hào)較小。

信號(hào)速率可達(dá)300kbps,傳輸距離為10m(300kbps時(shí))-1000m率=3kbps時(shí))。如CCITTV.10/X.26

建議和EAIRS-423標(biāo)準(zhǔn)。

3)平衡方式。采用集成集成電路技術(shù)設(shè)計(jì)的平衡接口，使用平衡式發(fā)送器和差動(dòng)式接收器，每個(gè)電

路采用兩根導(dǎo)線，構(gòu)成各自完全獨(dú)立的信號(hào)回路，使得串?dāng)_信號(hào)減至最小。這種方式的信號(hào)速率

10Mbps,傳輸距離為10m(10Mbps時(shí))T000m(W100kbps時(shí))。如CCITTV.11/X.27建議采用這種

電氣連接方式，EAIRS-423標(biāo)準(zhǔn)與之兼容。

3.功能特性：接口信號(hào)線按功能一般分為數(shù)據(jù)信號(hào)線、控制信號(hào)線、定時(shí)信號(hào)線和接地線等四類(lèi)。

4.規(guī)程特性：規(guī)定了使用交換電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的控制步驟。

物理層協(xié)議舉例

l.EIARS-232c接口標(biāo)準(zhǔn)

零調(diào)制解調(diào)器(NullModem):直接連接兩臺(tái)近地設(shè)備時(shí)既不使用電話網(wǎng)也不使用調(diào)制解調(diào)器，借助

于一種采用交叉跳接信號(hào)線方法的連接電纜，使得連接在電纜兩端的DTE通過(guò)電纜看對(duì)方都好象是DCE

一樣，從而滿(mǎn)足RS-232c接口需要DTE-DCE成對(duì)使用的要求。連接方式如圖

7

RS-232C使用?個(gè)25芯的標(biāo)準(zhǔn)連接器。功能特性定義了25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器中的20根信號(hào)線，其中2

根地線、4根數(shù)據(jù)線、11根控制線、3根定時(shí)信號(hào)線?？珊?jiǎn)化為9芯連接器。

RS-232c采用土15伏的負(fù)邏輯電平,±5伏之間為過(guò)渡區(qū)域不做定義。最大距離僅約15m,而且由

于電平較高、通信速率反而能受影響。

2.EIARS-449及RS-422與RS-423接口標(biāo)準(zhǔn)

RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)是平衡方式標(biāo)準(zhǔn)，它的發(fā)送器、接收器分別采用平衡發(fā)送器和差動(dòng)接收器，抗串

擾能力大大增強(qiáng)。信號(hào)電平定義為±6伏（±2V為過(guò)度區(qū)域）的負(fù)邏輯，信號(hào)速率WlOMbps,傳輸距離為

10m（10Mbps）-1000m（100kbps）。

RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)是非平衡標(biāo)準(zhǔn)，采用單端發(fā)送器（即非平衡發(fā)送器）和差動(dòng)接收器。信號(hào)電平定義

為±6伏（其中±4伏為過(guò)渡區(qū)域）的負(fù)邏輯，速率可達(dá)300kbps,傳輸距離為10m（100kbps）

-100m?=10kbps）。

3.100系列和200系列接口標(biāo)準(zhǔn)

CCITTV.24建議中有關(guān)DTE-DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)有100系列、200系列兩種。100系列接口標(biāo)準(zhǔn)作

為DTE與不帶自動(dòng)呼叫設(shè)備的DCE（如調(diào)制解調(diào)器）之間的接口。在調(diào)置自動(dòng)呼叫設(shè)備的DCE（如網(wǎng)絡(luò)控制

器）中，則由200系列接口標(biāo)準(zhǔn)完成DTE與自動(dòng)呼叫設(shè)備的接口。

100系列接口標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械特性采用兩種規(guī)定，當(dāng)傳輸速率為200bps?9600bps時(shí)，采用25芯標(biāo)準(zhǔn)

連接器，采用V.28建議；傳輸速率達(dá)48Kbps時(shí)，采用34芯標(biāo)準(zhǔn)連接器，除控制信號(hào)仍使用V.28建議

外，數(shù)據(jù)線與定時(shí)線均采用V.35建議。200系列接口標(biāo)準(zhǔn)則采用25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器，采用V.28建議。

4.X.21和X.21bis建議

X.21建議是CCITT于1976年制定的?個(gè)用戶(hù)計(jì)算機(jī)的DTE如何與數(shù)字化的DCE交換信號(hào)的數(shù)字接

口標(biāo)準(zhǔn).X.21建議的接口。0SI參考模型建議采用X.21作為物理層規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn).其機(jī)械特性采用15芯

標(biāo)準(zhǔn)連接器，僅定義了8條接口線.其電氣特性類(lèi)似于EIARS-422的平衡接口，支持最大的DTE-DCE電

纜距離是300m,X.21可以按同步傳輸?shù)陌腚p工或全雙工方式運(yùn)行，傳輸速率最大可達(dá)1OMbpso歐洲網(wǎng)

絡(luò)大多使用X.21接口.

X.21bis標(biāo)準(zhǔn)指定使用V.24/V.28接口,它們與EIARS-232D非常類(lèi)似.

X.21和X.21bis為三種類(lèi)型的服務(wù)定義了物理電路：租用電路（專(zhuān)用線）服務(wù)、直接呼叫服務(wù)和設(shè)

備地址呼叫服務(wù)。

三、數(shù)據(jù)鏈路層

基本的服務(wù)是將源機(jī)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)的數(shù)據(jù)可靠的傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn)的目標(biāo)機(jī)網(wǎng)絡(luò)層。

1.1幀同步功能|能從比特流中區(qū)分配幀的起始與終止

（1）字節(jié)計(jì)數(shù)法。以一個(gè)特殊字符表征一幀的起始，并以一個(gè)專(zhuān)門(mén)字段來(lái)標(biāo)明幀內(nèi)的字節(jié)數(shù)。是DEC

公司的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信報(bào)協(xié)議DDCMP?幀格式如下：

81428881616（位）

064

8

SOII-Count|-Flag|-Ack|Seg-Addr|CRC1DataCRC2

(2)使用字符填充的首尾定界符法。用一些特定的字符來(lái)定界一幀的起始與終止,如BSC規(guī)程。

鏈路控制協(xié)議可分為異步協(xié)議和同步協(xié)議兩大類(lèi)。

異步協(xié)議以字符為獨(dú)立的信息傳輸單位，在每個(gè)字符的起始處開(kāi)始對(duì)字符內(nèi)的比特實(shí)現(xiàn)同步，但字

符與字符之間的間隔時(shí)間是不固定的(即字符之間是異步的)?！捌鹨恢埂笔酵ㄐ乓?guī)程是典型。異步協(xié)

議中由于每個(gè)傳輸字符都要添加諸如起始位、校驗(yàn)位、停止位等冗余位，故信道利用率很低，一般用于

數(shù)據(jù)速率較低的場(chǎng)合。

同步協(xié)議是以許多字符或許多比特組織成的數(shù)據(jù)塊——幀為傳輸單位，在幀的起始處同步，使幀內(nèi)

維持固定的時(shí)鐘。同步協(xié)議能更有效地利用信道，也便于實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制、流量控制等功能。

BSC協(xié)議用ASCII和EBCDIC字符集定義的傳輸控制字符來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

SOH:序始，用于表示報(bào)文的標(biāo)題信息或報(bào)頭的開(kāi)始。

STX:文始，標(biāo)志標(biāo)題信息的結(jié)束和報(bào)關(guān)文本的開(kāi)始。

ETX文終，標(biāo)志報(bào)文文本的結(jié)束。

EOT:送畢，用以表示一個(gè)或多個(gè)文本的結(jié)束，并拆除鏈路。

ENQ：詢(xún)問(wèn)，用以請(qǐng)求遠(yuǎn)程站給出響應(yīng)。

ACK:確認(rèn)，由接收方發(fā)出的作為對(duì)正確接收到報(bào)文的響應(yīng)。

DLE:轉(zhuǎn)義，在BSC中實(shí)現(xiàn)透明方式的數(shù)據(jù)傳輸，或者當(dāng)10個(gè)傳輸控制字符不夠用時(shí)提供新的轉(zhuǎn)義

偉輸控制字符。

NAK:否認(rèn)，由接收方發(fā)出的作為對(duì)未正確接收的報(bào)文的響應(yīng)。

SYN:同步字符。

ETB:塊終或組終，用以表示當(dāng)報(bào)文分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊的結(jié)束。

BSC協(xié)議將在鏈路上傳輸?shù)男畔⒎譃閿?shù)據(jù)和監(jiān)控報(bào)文兩類(lèi)。監(jiān)控報(bào)文又可分為正向監(jiān)控和反向監(jiān)控

兩種。

數(shù)據(jù)報(bào)文一般由報(bào)頭和文本組成。數(shù)據(jù)塊有如下四種格式：

(D不帶報(bào)頭的單塊報(bào)文或分塊傳輸中的最后一塊報(bào)文：

____SYNSYNSTX報(bào)文ETXBCC

(2)帶報(bào)頭的單塊報(bào)文：

__SYNSYNSOH報(bào)頭STX報(bào)文ETXBCC

(3)分塊傳輸中的第一塊報(bào)文：

____SYNSYNSOH報(bào)頭STX報(bào)文ETBBCC

(4)分塊傳輸中的中間報(bào)文：

__SYNSYNSTX報(bào)文ETBBCC

為避免與文內(nèi)重愛(ài)，可在傳輸控制字符前加1個(gè)DLE；在數(shù)據(jù)前加2個(gè)DLE

正、反向監(jiān)控報(bào)文有如下四種：

(1)肯定確認(rèn)和選擇響應(yīng)：(2)否定確認(rèn)和選擇響應(yīng)

SYXSYXACKSYNSYNXAK

(3)輪詢(xún)/選擇請(qǐng)求：(4)拆鏈：

SYNSYNP/S站地址ENQSYNSYNEOT

9

CK和NAK監(jiān)控報(bào)文的作用，首先是作為對(duì)先前所發(fā)數(shù)據(jù)塊是否正確接收的響應(yīng)，因而包含識(shí)別符(序

號(hào))；其次，用做對(duì)選擇監(jiān)控信息的響應(yīng)，以ACK表示所選站能接收數(shù)據(jù)塊，而NAK不能接收。ENQ用

作輪詢(xún)和選擇監(jiān)控報(bào)文，在多站結(jié)構(gòu)中，輪詢(xún)或選擇的地址在ENQ字符前。EOT監(jiān)控報(bào)文用以標(biāo)志報(bào)文

交換的結(jié)束，并在兩站點(diǎn)間拆除邏輯鏈路。

由于BSC協(xié)議與特定的字符編碼集關(guān)系過(guò)于密切，故兼容性較差，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較麻煩，山于BSC

是一個(gè)半雙工協(xié)議，鏈路偉傳輸效率很低。需要的緩沖存儲(chǔ)空間較小，因而在面向終端的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中仍

然廣泛使用。

(3)使用比特填充的首尾定界符法。以一組特定的比特模式(如01111110)來(lái)標(biāo)志一幀的起始與終

止，如IIDLC規(guī)程。很容易由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，性能優(yōu)于字符填充。

HDLC規(guī)程特點(diǎn)：①協(xié)議不依賴(lài)于任何一種字符編碼集；②數(shù)據(jù)報(bào)文可透明傳輸，用于實(shí)現(xiàn)透明傳

輸?shù)摹?比特插入法”易于硬件實(shí)現(xiàn)；③全雙工通信；④所有幀均采用CRC校驗(yàn)，傳輸可靠性高；⑤傳

輸控制功能與處理功能分離，具有較大的靈活性。由于以上特點(diǎn)，目前網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)普遍使用HDLC數(shù)據(jù)鏈

路控制協(xié)議。

HDLC中常有的操作方式有：

①正常響應(yīng)方式NRM。這是一種非平衡數(shù)據(jù)鏈路方式。適用于面向終端的點(diǎn)一點(diǎn)或一點(diǎn)與多點(diǎn)的鏈

路。傳輸過(guò)程由主站啟動(dòng)，從站只有收到主站某個(gè)命令幀后，才能作出響應(yīng)向主站傳輸信息。主站負(fù)責(zé)

整個(gè)鏈路，且具有輪詢(xún)、選擇從站及向從站發(fā)送命令的權(quán)利，同時(shí)也負(fù)責(zé)對(duì)超時(shí)、重發(fā)及各類(lèi)恢復(fù)操作

的控制。

②異步響應(yīng)方式ARM。也是一種非平衡數(shù)據(jù)鏈路操作方式，傳輸過(guò)程由從站啟動(dòng)。由從站來(lái)控制超

時(shí)和重發(fā)。適合采用輪詢(xún)方式的多站鏈路。

③異步平衡方式ABM.這是一種允許任何節(jié)點(diǎn)來(lái)啟動(dòng)傳輸?shù)牟僮鞣绞?。任何時(shí)候任何站點(diǎn)都能啟動(dòng)

傳輸操作，每個(gè)站都是組合站。

HDLC的幀格式

志地址控制信息幀校驗(yàn)序列標(biāo)志

FACIFCSF

011111108位8位N位16位01111110

②地址字段(A):命令幀中的地址字段攜帶的地址是對(duì)方站的地址，而響應(yīng)幀中的地址字段所攜帶

的地址是本站的地址。

③控制字段(C)：HDLC有信息幀(I幀)、監(jiān)控幀(S幀)和無(wú)編號(hào)幀(U幀)三種不同類(lèi)型的幀，各類(lèi)幀

中控制字段的格式及比特定義如下表3.4:

控制字段位12315678

I格式0N(S)PN(R)

S格式10SIS2P/FN(R)

U格式11MlM2P/FM3M4M5

控制字段中的第1位或第1、第2位表示傳送幀的類(lèi)型.第五位是P/F位,即輪詢(xún)/終止(Poll/Final)

位。當(dāng)P/F位用于命令幀(由主站發(fā)出)時(shí)，起輪詢(xún)的作用，即當(dāng)該位為“1”時(shí)，要求被輪詢(xún)的從站給

出響應(yīng)，所以此時(shí)P/F位可稱(chēng)輪詢(xún)位(或P)；當(dāng)P/F位用于響應(yīng)幀(由從站發(fā)出)時(shí)，稱(chēng)為終止位(或F

位)，當(dāng)其為“1”時(shí)，表示接收方確認(rèn)的結(jié)束。

A信息幀(I幀)：以控制字段第1位為“0”來(lái)標(biāo)志。N(S)用于存放發(fā)送幀序號(hào)，N(R)用于存放接

收方下一個(gè)預(yù)期要接收的幀的序號(hào)，均為3位二進(jìn)制編碼。

B臨控幀(S幀)用于差錯(cuò)控制和流量控制，以控制字段第1、2位為“10”來(lái)標(biāo)志。不帶信息字段,

幀長(zhǎng)只有6個(gè)字節(jié)。S幀的控制字段的第3、4位為S幀類(lèi)型編碼，共有四種不同組合，分別表示：

“00”一接收就緒(RR)，希望從站傳輸編號(hào)為N(R)的I幀；從站也可表示從站期望接收的下一幀

的編號(hào)是N(S)o

10

“01”一拒絕(REJ),要求發(fā)送方對(duì)從編號(hào)為N(R)開(kāi)始的所有的幀重發(fā)。

“10”一接收未就緒(RNR),表示編號(hào)小于N(R)的I幀已被收到，但目前正處于忙狀態(tài)，尚未準(zhǔn)備

好接收編號(hào)為N(R)的I幀。

“11”一選擇拒絕(SREJ),它要求發(fā)送方發(fā)送編號(hào)為N(R)的單個(gè)I幀。

C無(wú)編號(hào)幀(U幀)：用于提供對(duì)鏈路的建立、拆除以及多種控制功能，可以定義32種附加的命令或

應(yīng)答功能。

(4)違法編碼法。在物理層采用特定的比特編碼方法時(shí)采用。借用違法編碼序列來(lái)定界幀的起始與

終止，如局域網(wǎng)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，只適用采用冗余編碼的特殊編碼環(huán)境。

由于字節(jié)計(jì)數(shù)法中Count字段的脆弱性(其值若有差錯(cuò)將導(dǎo)致災(zāi)難性后果)以及字符填充實(shí)現(xiàn)上的

復(fù)雜性和不兼容性，目前較普遍使用的幀同步法是比特填充法和違法編碼法。

2.|差錯(cuò)控制痛

用以使發(fā)送方確認(rèn)接收方是否正確收到了由它發(fā)送的數(shù)據(jù)信息的方法稱(chēng)為反饋差錯(cuò)控制。通常采用

反饋檢測(cè)和自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(ARQ)兩種基本方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

①反饋檢測(cè)法主要用于面向字符的異步傳輸中。每個(gè)數(shù)據(jù)均被傳輸兩次，信道利用率很低。

②自動(dòng)重:發(fā)請(qǐng)求法(ARQ法)

A.空閑重發(fā)請(qǐng)求(IdleRQ)。也稱(chēng)停等法，最主要的優(yōu)點(diǎn)就是所需的緩沖存儲(chǔ)空間最小，因此在鏈

路端使用簡(jiǎn)單終端的環(huán)境中被廣泛采用。

B連續(xù)重發(fā)請(qǐng)求(ContinuousRQ)。如果差錯(cuò)出現(xiàn)，處理策略有G0-DACK-N策略和選擇重發(fā)策略。

3」流量控制功能|是對(duì)發(fā)送方數(shù)據(jù)流量的控制，使其發(fā)送速率不致超過(guò)接收方的速率。

①X0N/X0FF方案使用一對(duì)控制字符來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制，其中X0N采用ASCII字符集中的控制字符

DC1,X0FF采用ASCII字符集中的控制字符DC3。過(guò)載時(shí)，向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)X0FF字符，過(guò)載恢復(fù)后，

再向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)X0N字符。

②窗U機(jī)制在收到一確定幀之前，對(duì)發(fā)送方可發(fā)送的幀的數(shù)目加以限制。

空閑RQ：發(fā)送窗口=1,接收窗口=1；

(連續(xù)RQ)Go-back-N：發(fā)窗口＞1,接收窗口＞1;

(連續(xù)RQ)選擇重發(fā)：發(fā)送窗口＞1,接收窗口〉1。

若幀序號(hào)采用3位二進(jìn)制編碼，最大序號(hào)為Smax=23-1=7。對(duì)于有序接收方式，發(fā)送窗口最大尺寸

選為Smax；對(duì)于無(wú)序接收方式,發(fā)送窗口最大尺寸至多是序號(hào)范圍的一半。

4」鏈路管理功能|數(shù)據(jù)鏈路層連接的建立，維持和釋放。主要用于面向連接的服務(wù)。

四、網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳送，具體功能包括路由選擇、阻塞控制和網(wǎng)際互連

蜜

在分組交換方式中，通信子網(wǎng)向端系統(tǒng)提供虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)兩種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而通信子網(wǎng)內(nèi)部的操作

也有虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)兩種方式。

1.虛電路操作方式每個(gè)節(jié)點(diǎn)到其它任一節(jié)點(diǎn)之間，可能有若干條虛電路，支持特定的兩個(gè)端系統(tǒng)

之間的數(shù)據(jù)傳輸，兩個(gè)端系統(tǒng)之間也可以有多條虛電路為不同的進(jìn)程服務(wù)，這些虛電路的實(shí)際路徑可能

相同也可能不同。

節(jié)點(diǎn)間的物理信道在邏輯上均可看做由多條邏輯信道組成，由節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的分組緩沖器來(lái)實(shí)現(xiàn)。各條

邏輯信道異步分時(shí)復(fù)用同?條物理信道。各節(jié)點(diǎn)內(nèi)部必須建立一張?zhí)撾娐繁?，用以記錄該點(diǎn)的各條虛電

路所占用的各個(gè)邏輯信號(hào)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的虛電路表中要記錄兩個(gè)邏輯信道：前一個(gè)節(jié)點(diǎn)所選取的邏輯信道

號(hào)和本節(jié)點(diǎn)所選取的邏輯信道號(hào)。

由于虛電路上的數(shù)據(jù)是雙向傳輸?shù)?，為保證兩節(jié)點(diǎn)之間正、反兩個(gè)方向的虛電路不相混淆，在一個(gè)

節(jié)點(diǎn)選取邏輯信道號(hào)來(lái)替換其前一節(jié)點(diǎn)使用的邏輯信道號(hào)時(shí).，不僅要考慮與下一節(jié)點(diǎn)之間的邏輯信道號(hào)

不相同，還要考慮與下?節(jié)點(diǎn)作為另一個(gè)條反向虛電路的上一節(jié)點(diǎn)時(shí)所選取的邏輯信道號(hào)相區(qū)別。

2.數(shù)據(jù)報(bào)操作方式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)要為每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)做路山選擇。

3.虛電路服務(wù)

虛電路服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)層向運(yùn)輸層提供的一種使所有分組按順序到達(dá)目的端系統(tǒng)的可靠的數(shù)據(jù)傳送方

式。以虛電路操作方式的網(wǎng)絡(luò)，一般總是提供虛電路服務(wù)。0SI中面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)就是虛電路服務(wù)。

II

以數(shù)據(jù)報(bào)方式操作的網(wǎng)絡(luò),也可以提供虛電路服務(wù)，即通信子網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)按數(shù)據(jù)報(bào)方式交換數(shù)據(jù),而與端

系統(tǒng)相連的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)則向端系統(tǒng)提供虛電路服務(wù).

4.數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)一般僅由數(shù)據(jù)報(bào)交換網(wǎng)來(lái)提供。

3.4.2|路由選擇|網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在收到?個(gè)分組后，要確定向下一節(jié)點(diǎn)傳送的路徑。

在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)要為每個(gè)分組路由做出選擇；而在虛電路方式中，只需在連接建立時(shí)確

定路由。確定路由選擇的策略稱(chēng)路由算法。

設(shè)計(jì)路山算法時(shí)考慮要素：①選擇最短路由還是最佳路由②通信子網(wǎng)采用虛電路還是數(shù)據(jù)報(bào)操作

方式③采用分布式路由算法還是集中式路由④關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓樸、流量和延遲等網(wǎng)絡(luò)信息的來(lái)源⑤采用靜態(tài)

路由選擇策略，還是動(dòng)態(tài)路由選擇策略。

靜態(tài)路由選擇策略按某種固定規(guī)則進(jìn)行路由選擇，分為泛射路由選擇、固定路由選擇和隨機(jī)路由選

擇三種算法。動(dòng)態(tài)路山選擇策略要依靠網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的狀態(tài)信息來(lái)決定,分為獨(dú)立路山選擇、集中路山選擇

和分布路由選擇。

3.4.3|阻塞控制

(1)緩沖區(qū)預(yù)分配方法。該法用于虛電路分組交換網(wǎng)中。在建立虛電路時(shí)，讓呼叫請(qǐng)求分組的途經(jīng)

的節(jié)點(diǎn)為虛電路預(yù)先分配一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用率不高。

(2)分組丟棄法。當(dāng)緩沖區(qū)占滿(mǎn)時(shí)，將到來(lái)的分組丟棄。有兩種解決被丟棄分組重發(fā)的方法，一種

是讓發(fā)送被丟棄分組的節(jié)點(diǎn)超時(shí)，并重新發(fā)送分組直至分組被收到；另一種是讓發(fā)送被丟棄分組的節(jié)點(diǎn)

在一定次數(shù)后放棄發(fā)送，并迫使數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)超時(shí)而重新開(kāi)始發(fā)送。

(3)定額控制法。在通信子網(wǎng)中設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的“許可證”，每發(fā)送一個(gè)分組注銷(xiāo)一張?jiān)S可證，每

收到一個(gè)分組并將其遞交給目的端系統(tǒng)后生成一張?jiān)S可證。

存儲(chǔ)處于死鎖的防止方法：①每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置M+1個(gè)緩沖區(qū)，并以0到M編號(hào)，每轉(zhuǎn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，遞增

一次編號(hào)。②使每個(gè)分組上都攜帶一個(gè)全局性的惟一的“時(shí)間戳”，先進(jìn)先出。

重裝死鎖避免方法：①允許目的節(jié)點(diǎn)將不完整的報(bào)文遞交給目的端系統(tǒng)；②一個(gè)不能完整重裝的報(bào)

文能被檢測(cè)出來(lái)，并要求發(fā)送該報(bào)文的源端系統(tǒng)重新傳送；③每個(gè)節(jié)點(diǎn)配備一個(gè)緩沖空間，用以暫存不

完整的報(bào)文.

3.4.4|X.25網(wǎng)描述了主機(jī)(DTE)與分機(jī)交換網(wǎng)(PSN)之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，分組級(jí)相當(dāng)與OSI參

考模型中的網(wǎng)絡(luò)層，其主要功能是向主機(jī)提供多信道的虛電路服務(wù)。

X.25分組級(jí)的功能將鏈路層所提供的連接DTE-DCE的一條或多條物理鏈路復(fù)用成數(shù)條邏輯信

道，并且對(duì)每一條邏輯信道所建立的虛電路執(zhí)行與鏈路層單鏈路協(xié)議類(lèi)似的鏈路建立、數(shù)據(jù)傳輸、流量

控制、順序和差錯(cuò)檢測(cè)、鏈路的拆除等操作。提供虛呼叫和永久虛電路兩種虛電路服務(wù)。虛電路號(hào)由邏

輯信道組號(hào)(0?15)和邏輯信道號(hào)(0-255)組成。

2.X.25分組級(jí)分組格式:在分組級(jí)匕所有的信息都以分組為基本單位進(jìn)行傳輸和處理，分組應(yīng)嵌

入到譬幢&蛹的號(hào)息字段中，即表示成如下陰格式：_____________

標(biāo)記字段F|地址字段|控制字段|(分組)|巾貞校依序列FCS標(biāo)記字段F

每個(gè)分組均由分組頭和數(shù)據(jù)信息兩部分組成，其一般格式如圖3.17所示。

87654321(位)

通用格式標(biāo)識(shí)邏輯信道組號(hào)

邏輯信道號(hào)一

分組類(lèi)型標(biāo)識(shí)

與分組類(lèi)型有關(guān)的信息(可為空)

數(shù)據(jù)(可變長(zhǎng)、可為空)

12

數(shù)據(jù)

圖3.17X.25分組的一般格式

(1)通用格式標(biāo)識(shí)(GFD。第一位38)稱(chēng)作限定位，數(shù)據(jù)分組置“1”，其它分組置“0”。第二位

(b7)稱(chēng)傳送確認(rèn)位，呼叫建立時(shí)，DTE之間可通過(guò)D位來(lái)商定虛呼叫期間是否將使用D位規(guī)程。第三、

四位(b6、b5)用以指示數(shù)據(jù)分組的序號(hào)是用3位即模8(B5置“1”)還是7位即模128(b6置“1”)。

(2)邏輯信道標(biāo)識(shí)。由邏輯信道組號(hào)(LCGN)和邏輯信道號(hào)(LCN)組成。

(3)分組類(lèi)型標(biāo)識(shí)。由第三個(gè)字節(jié)組成，用于區(qū)分分組的類(lèi)型和功能。若該字節(jié)的最后一位(B1)為

“0”，則表示分組為數(shù)據(jù)分組；若該位為“1”，則表示分組為控制分組，可以用做呼叫請(qǐng)求或指示分

組、釋放請(qǐng)求或指示分組。若該字節(jié)末三位(b3、b2、bl)為全“1”，則表示該分組是某個(gè)確認(rèn)或接受

分組。

①呼叫請(qǐng)求、呼叫指示②數(shù)據(jù)分組

0001邏輯信道組號(hào)0001邏輯信道組號(hào)

邏輯信道號(hào)____________邏輯信道號(hào)_____________

分組類(lèi)型nIP(S)|0

主叫地址長(zhǎng)度被叫地址長(zhǎng)度數(shù)據(jù)部分

DTE地址③流量控制分組

0000

0001邏輯信道組號(hào)

00補(bǔ)充業(yè)務(wù)字段長(zhǎng)度

邏輯信道號(hào)

補(bǔ)充業(yè)務(wù)(0?63字節(jié))

P(R)I分類(lèi)類(lèi)型I1

呼叫用戶(hù)數(shù)據(jù)(0-16/128字節(jié))

④請(qǐng)求、指示分組⑤復(fù)位分組

0001邏輯信道組號(hào)

邏輯信道號(hào)

分組類(lèi)型I1

原因I1

X.25分組格式

數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)類(lèi)型編碼部分，除了用M位代替中的P/F位外，其它內(nèi)容與數(shù)據(jù)鏈路級(jí)的

HDLCM格式中的控制字段C非常類(lèi)似，最末位的“0”是數(shù)據(jù)類(lèi)型分組的特征位。M(Moredata)位置

“1”，代表還有后續(xù)的數(shù)據(jù)。P(S)、P(R)分別稱(chēng)為分組發(fā)送順序號(hào)和接收順序號(hào)，它們的作用大致與

M格式中的N(S)和N(R)相當(dāng)。其目的是為了調(diào)節(jié)每個(gè)邏輯信道上的流量，以防止對(duì)分組交換網(wǎng)的壓力

過(guò)重。

與數(shù)據(jù)鏈路級(jí)幀格式一樣,分組級(jí)也包括RR、RNR和REJ三種分組，它們被稱(chēng)為流量控制分組，這

些分組中的類(lèi)型字段只包括接收順序號(hào)P(R),而無(wú)發(fā)送順序號(hào)P(S)。分組級(jí)也包括一些無(wú)編號(hào)的分組。

3.4.51網(wǎng)際互連

13

要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)際互連，必須：

(1)在網(wǎng)絡(luò)之間至少提供一條物理上連接的鏈路；

(2)在不同網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程之間提供合適的路由實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；

(3)有一個(gè)統(tǒng)一的記費(fèi)服務(wù)；

(4)在提供以上服務(wù)時(shí)，盡可能不對(duì)連在一起的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)做修改。

互連的網(wǎng)絡(luò)可能在尋址方式、路由選擇、最大分組長(zhǎng)度、網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制、用戶(hù)接入控制、超時(shí)控制、

差錯(cuò)恢復(fù)方法、狀態(tài)報(bào)告方法、服務(wù)(面向連接服務(wù)還是無(wú)連接服務(wù))、管理方式等諸方面不同。

網(wǎng)間連接器可分為：

(1)轉(zhuǎn)發(fā)器,工作于物理層，實(shí)現(xiàn)透明的二進(jìn)制比特復(fù)制，以補(bǔ)償信號(hào)衰減；

(2)網(wǎng)橋,工作于鏈路層，提供鏈路層間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，在局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)幀；

(3)路山器,工作于網(wǎng)絡(luò)層，用以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的地址翻譯、協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等功能，

一般用于廣域網(wǎng)之間的連接或廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的連接；

⑷網(wǎng)關(guān),工作于傳輸層以上層次，用于高層協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

局域網(wǎng)的邏輯功能自下向上可分為物理層、媒體訪問(wèn)控制層(MAC)及邏輯路控制層(LLC)三層，異構(gòu)

局域的差異主要體現(xiàn)在物理及媒體訪問(wèn)控制層中。

五、傳輸層

1.傳輸層在OSI中的地位和作用OSI七層模型中最重要、最關(guān)鍵的一層，是唯一負(fù)責(zé)總體數(shù)據(jù)傳

輸和控制的一層。傳輸層的兩個(gè)主要目的是：第一，提供可靠的端到端的通信；第二，向會(huì)話層提供獨(dú)

立于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸服務(wù)。

2.分布式通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最本質(zhì)的活動(dòng)是分布在不同地理位置的主機(jī)之間的進(jìn)程通信。設(shè)置傳

輸層的主要目的就是要實(shí)現(xiàn)分布式進(jìn)程通信。

TCP/IP的傳輸層有TCP協(xié)議和UDP協(xié)議兩種。網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)進(jìn)程的全網(wǎng)惟一的標(biāo)識(shí)通一個(gè)三元組

來(lái)表示：|協(xié)議，本地地址，本地端口號(hào)|。一個(gè)完整的進(jìn)程通信標(biāo)識(shí)需一個(gè)五元組來(lái)表示：脅議本地

地址本地端口號(hào)