計算機網(wǎng)絡復習知識點補充

1、知識點補充知識點補充2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜2信息、數(shù)據(jù)和信號 通信的目的是交換信息。信息的載體可以是多媒體，包含語音、音樂、圖形圖像、文字和數(shù)據(jù)等。計算機的終端產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字和符號的組合。為了傳送這些信息，首先要將每一個字母、數(shù)字或括號用二進制代碼表示。目前常用的二進制代碼有國際5號碼（IA5）、擴充的二、十進制交換碼EBCDIC碼和信息交換用標準代碼 ASCII碼等。 被傳輸?shù)亩M制代碼稱為數(shù)據(jù)（Data）。 信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號的表示形式。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結構 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本通信模型：產(chǎn)生和發(fā)送信

2、息的一端叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源與信宿通過通信線路(信道)進行通信； 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，而傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜4模擬通信系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng)通常由信源、調制器、信道、解調器、信宿以及噪聲源組成。信源所產(chǎn)生的原始模擬信號一般都要經(jīng)過調制再通過信道傳輸。到達信宿后，通過解調器將信號解調出來。 普通的電話、廣播、電視等都屬于模擬通信系統(tǒng)。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜5數(shù)字通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)由信源、信源編碼器、信道編碼器、調制器、信道、解調器、信道譯碼器、信源譯碼器、信宿、噪聲源

3、以及發(fā)送端和接收端時鐘同步組成。 計算機通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視都屬于數(shù)字通信系統(tǒng)。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜6通信信道的分類 信道是信號傳輸?shù)耐ǖ?，包括傳輸媒體和通信設備。傳輸媒體可以是有形媒體，如電纜、光纖等，也可以是無形媒體，如傳輸電磁波的空間。信道可以按不同的方法分類：有線信道與無線信道；模擬信道與數(shù)字信道；專用信道和公用信道；2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜7有線信道與無線信道 信道按所使用的傳輸介質分類，可以分為有線信道與無線信道； 有線信道使用有形的媒體作為傳輸介質的信道稱之為有線信道。有線信道包括電話線、雙絞線、同軸電纜和光纜等；無線信道以電磁波

4、在空間傳播方式傳送信息的信道稱之為無線信道。無線信道包括無線電、微波、紅外線和衛(wèi)星通信信道等。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜8模擬信道與數(shù)字信道 按傳輸信號的類型分類，信道可以分為模擬信道與數(shù)字信道；模擬信道能傳輸模擬信號的信道稱為模擬信道。模擬信號的電平隨時間連續(xù)變化，語音信號是典型的模擬信號。如果利用模擬信道傳送數(shù)字信號，則必須經(jīng)過數(shù)字與模擬信號之間的變換（A/D變換器）。調制解調器就是完成這種變換的。數(shù)字信道能傳輸離散數(shù)字信號的信道稱為數(shù)字信道。離散的數(shù)字信號在計算機中指由“0”和“1”的二進制代碼組成的數(shù)字序列。當利用數(shù)字信道傳輸數(shù)字信號時不需要進行變換，通常需要進行數(shù)字

5、編碼。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜9數(shù)據(jù)通信的技術指標 數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率）：傳輸率是指數(shù)據(jù)在信道中傳輸?shù)乃俣?。?shù)據(jù)通信速率分為兩種：碼元速率和信息速率。碼元速率RB：每秒中傳送的碼元數(shù)，單位為波特/秒（Baud/s），又稱為波特率；信息速率Rb：每秒中傳送的信息量，單位為比特/秒（bit/s），又稱為比特率；對于一個用二進制表示的信號（兩級電平），每個碼元包含1個比特信息，其信息速率與碼元速率相等，對于一個用四進制表示的信號（四級電平）每個碼元包含了2個比特信息，因此，它的信息速率應該是碼元速率的2倍。 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜10碼元速率和信息速率碼

6、元速率和信息速率 一般來說，對于采用M進制電平傳輸信號時，信息速率和碼元速率之間的關系是： Rb=RBlog2M2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜11信道帶寬與信道容量 信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位用赫茲（Hz）表示。 信道容量是衡量一個信道傳輸數(shù)字信號的重要參數(shù)。信道容量是指單位時間內信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)，用每秒比特數(shù)（bps）表示。當傳輸?shù)男盘査俾食^信道的最大信號速率時，就會產(chǎn)生失真。課件制作人：謝希仁香農(nóng)公式 香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無差錯的信息傳輸速

7、率。 信道的極限信息傳輸速率 C 可表達為 C = W log2(1+S/N) b/s W 為信道的帶寬（以 Hz 為單位）；S 為信道內所傳信號的平均功率；N 為信道內部的高斯噪聲功率。 課件制作人：謝希仁信噪比 所謂信噪比就是信號的平均功率和噪聲的平均功率之比,常記為S/N,并用分貝(dB)作為度量單位. 信噪比(dB)=10log10(S/N) (dB)根據(jù)香農(nóng)定理，帶寬為根據(jù)香農(nóng)定理，帶寬為8000Hz，信噪比為，信噪比為30dB的信道容量的信道容量是是:。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜14數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，當發(fā)送端與接收端采用串行通信時，通信雙方要交

8、換數(shù)據(jù)，彼此間傳輸數(shù)據(jù)的速率、每個比特的持續(xù)時間和間隔都必須相同。 同步就是要接收方按照發(fā)送方發(fā)送的每個碼元/比特起止時刻和速率來接收數(shù)據(jù)。 實現(xiàn)收發(fā)之間的同步技術是數(shù)據(jù)傳輸中的關鍵技術之一，通常使用的同步技術有兩種：異步方式同步方式2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜15異步傳輸方式 在異步傳輸方式中，每傳送1個字符（7位或8位）都要在每個字符碼前加1個起始位，以表示字符代碼的開始，在字符代碼和校驗碼后面加1或2個停止位，表示字符結束。接收方根據(jù)起始位和停止位來判斷一個新字符的開始。從而起到通信雙方的同步作用。 異步方式實現(xiàn)比較容易，但每傳輸一個字符都需要多使用23位，所以適合于低速

9、通信。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜16同步傳輸方式同步傳輸方式的信息格式是一組字符或一個二進制位組成的數(shù)據(jù)塊（幀）。對這些數(shù)據(jù)，不需要附加起始位和停止位，而是在發(fā)送一組字符或數(shù)據(jù)塊之前先發(fā)送一個同步字符SYN（以01101000表示）或一個同步字節(jié)（01111110），用于接收方進行同步檢測，從而使收發(fā)雙方進入同步狀態(tài)。在同步字符或字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來標識整個發(fā)送過程的結束。在同步傳送時，由于發(fā)送方和接收方將整個字符組作為一個單位傳送，且附加位又非常少，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省Ｋ赃@種方法一般用在高速傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)

10、中，比如計算機之間的數(shù)據(jù)通信。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜170比特插入法采用“0比特插入法”可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸。若HDLC幀數(shù)據(jù)段中出現(xiàn)比特串“101011111101”，則經(jīng)“0比特插入”后的輸出為 。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜18數(shù)據(jù)的編碼和調制技術 通信信道分為模擬信道和數(shù)字信道，而依賴于信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)的編碼方法包括數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼與調制和模擬數(shù)據(jù)的編碼與調制。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜19數(shù)字數(shù)據(jù)的調制 稱為調制（Modulation），調制設備就稱為調制器（Modulator）；接收端將模擬數(shù)

11、據(jù)信號還原成數(shù)字數(shù)據(jù)信號的過程稱為解調（Demodulation），解調設備就稱為解調器（Demodulator）。若進行數(shù)據(jù)通信的發(fā)送端和接收端以雙工方式進行通信時，就需要同時具備調制和解調功能的設備，稱為調制解調器（Modem）。 對數(shù)字數(shù)據(jù)調制的基本方法有三種：幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控。 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜20幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控 幅移鍵控ASK（Amplitude Shift Keying）ASK是通過改變載波信號的幅度值表示數(shù)字信號“1”、“0”，以幅度A1表示數(shù)字信號的“1”，用載波幅度A2表示數(shù)字信號的“0”（通常A1取1，A2取0），而載波

12、信號的參數(shù)f 和恒定。 頻移鍵控FSK（Frequency Shift Keying）FSK是通過改變載波信號頻率的方法表示數(shù)字信號“1”、“0”，用f 1表示數(shù)字信號“1”，用f 2表示數(shù)字信號“0”，而載波信號的A和不變。 相移鍵控PSK（Phase Shift Keying）PSK是通過改變載波信號的相位值表示數(shù)字信號“1”、“0”，而載波信號的A和f不變。PSK包括兩種類型：絕對調相絕對調相使用相位的絕對值，為0表示數(shù)字信號“1”，、為表示數(shù)字信號“0”。相對調相相對調相使用相位的相對偏移值，當數(shù)字數(shù)據(jù)為0時，相位不變化，而數(shù)字數(shù)據(jù)為1時，相位要偏移。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二

13、版） 杜煜21數(shù)字數(shù)據(jù)的調制示例2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜22多相調制ASK、FSK和PSK都是最基本的調制技術，實現(xiàn)容易，技術簡單，抗干擾能力差，調制速率不高，為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，也可以采用多相調制的方法。例如，將待發(fā)送的數(shù)字信號按2個比特一組的方式組織，因為2個比特可以有4種組合方式，即“00、01、10、11”四個碼元，所以用4個不同的相位值就可以表示出這4組組合。在調相信號傳輸過程中，相位每改變一次，傳送兩個二進制比特，這種調制方法就稱為四相相移鍵控。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜23混合調相為了達到更高的信息傳輸速率，采用多元制的振幅相位混合調制技術

14、，比如正交振幅調制QAM（Quadrature Amplitude Modulation），它不但使用相位，而且還使用幅度：8-QAM使用了幅度與相位的8種組合，由于使用3個比特可以表示8種組合，因此，每一種組合代表一個碼元，每個碼元3個比特。16-QAM的幅度和相位有16種組合，每個組合代表一個碼元，每個碼元4個比特。 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜24數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼利用數(shù)字通信信道直接傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)信號的方法稱作數(shù)字信號的基帶傳輸，而數(shù)字數(shù)據(jù)在傳輸之前，需要進行數(shù)字編碼。數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方式有三種：不歸零碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼 。不歸零編碼（Non-Return to

15、 Zero，NRZ）曼徹斯特編碼（Manchester）差分曼徹斯特編碼（Difference Manchester）2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜25數(shù)字數(shù)據(jù)編碼的示例2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜26模擬數(shù)據(jù)的調制 模擬數(shù)據(jù)的基帶信號具有比較低的頻率，不宜直接在信道中傳輸，需要對信號進行調制，將信號搬移到適合信道傳輸?shù)念l率范圍內，接收端將接收的已調信號再搬回到原來信號的頻率范圍內，恢復成原來的消息，比如無線電廣播。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜27模擬數(shù)據(jù)的編碼 PCM技術的典型應用是語音數(shù)字化。在發(fā)送端通過PCM編碼器將語音數(shù)據(jù)變換為數(shù)字化的語音

16、信號，通過通信信道傳送到接收方，接收方再通過PCM解碼器還原成模擬語音信號。 數(shù)字化語音數(shù)據(jù)傳輸速率高、失真小，可以存儲在計算機中，進行必要的處理。因此在網(wǎng)絡與通信的發(fā)展中語音數(shù)字化成為重要的部分。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜28PCM編碼的典型應用 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜29PCM的工作原理 脈沖編碼調制包括三部分：采樣、量化和編碼。采樣每隔一定的時間間隔，采集模擬信號的瞬時電平值做為樣本，表示模擬數(shù)據(jù)在某一區(qū)間隨時間變化的值。量化量化是將取樣樣本幅度按量化級決定取值的過程。量化級可以分為8級、16級，或者更多的量化級，這取決于系統(tǒng)的精確度要求。編碼編碼

17、是用相應位數(shù)的二進制代碼表示量化后的采樣樣本的量級。 PCM用于數(shù)字化語音系統(tǒng)，將聲音分為128個量化級，采用7位二進制編碼表示，再使用1個比特進行差錯控制，采樣速率8000次秒，因此，一路話音的數(shù)據(jù)傳輸速率為88000 bps64kbps。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜30PCM的工作過程采樣量化編碼幅度幅度.011010001010010110001010011.模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號量化級+127-1270121.5124.4126.2124.6123.2122124125125123樣本幅度值量化取整量化值編碼采樣話音信號2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜31數(shù)據(jù)交換

18、技術電路交換 電路交換（Circuit Switching）也稱為線路交換，是一種直接的交換方式，為一對需要進行通信的節(jié)點之間提供一條臨時的專用通道，即提供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（使用時分或頻分復用技術）。這條通道是由節(jié)點內部電路對節(jié)點間傳輸路徑經(jīng)過適當選擇、連接而完成的，是一條由多個節(jié)點和多條節(jié)點間傳輸路徑組成的鏈路。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜32電路交換通信的三個階段 電路建立通過源節(jié)點請求完成交換網(wǎng)中相應節(jié)點的連接過程，這個過程建立起一條由源節(jié)點到目的節(jié)點傳輸通道。 數(shù)據(jù)傳輸電路建立完成后，就可以在這條臨時的專用電路上傳輸數(shù)據(jù)，通常為全雙工

19、傳輸。 電路拆除在完成數(shù)據(jù)傳輸后，源節(jié)點發(fā)出釋放請求信息，請求終止通信，若目的節(jié)點接受釋放請求，則發(fā)回釋放應答信息。在電路拆除階段，各節(jié)點相應地拆除該電路的對應連接，釋放由該電路占用的節(jié)點和信道資源。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜34電路交換的特點 呼叫建立時間長且存在呼損。 電路交換的信道利用率低。 對通信雙方而言，必須做到雙方的收發(fā)速度、編碼方法、信息格式和傳輸控制等一致才能完成通信。 適用于實時大批量連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜35數(shù)據(jù)交換技術存儲轉發(fā)交換 存儲轉發(fā)交換（Store and Forward Switching）報文存儲轉發(fā)交換

20、報文分組存儲轉發(fā)交換數(shù)據(jù)報虛電路 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜36報文存儲轉發(fā)交換 對于數(shù)字數(shù)據(jù)通信，廣泛使用的是報文交換技術; 在報文交換中，每一個報文由傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和報頭組成，報頭中有源地址和目標地址。節(jié)點根據(jù)報頭中的目標地址為報文進行路徑選擇。并且對收發(fā)的報文進行相應的處理。 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜37報文交換的特點 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路； 與電路交換相比，報文交換沒有建立電路和拆除電路所需的等待和時延； 電路利用率高，節(jié)點間可根據(jù)電路情況選擇不同的速度傳輸，能高效地傳輸數(shù)據(jù)； 要求節(jié)點具備足夠的報文數(shù)據(jù)存放能力，一般節(jié)點由

21、微機或小型機擔當； 數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?，每個節(jié)點在存儲轉發(fā)中，都進行差錯控制，即檢錯和糾錯。 由于采用了對完整報文的存儲/轉發(fā)，節(jié)點存儲/轉發(fā)的時延較大，不適用于交互式通信。 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜38分組交換 分組交換屬于“存儲/轉發(fā)”交換，它不像報文交換以報文為單位進行交換、傳輸，而是以更短的、標準的“報文分組”（Packet）為單位進行交換傳輸。 假如A站有一份比較長的報文要發(fā)送給C站。則它首先將報文按規(guī)定長度劃分成若干分組，每個分組附加上地址及糾錯等其他信息，然后將這些分組順序發(fā)送到交換網(wǎng)的節(jié)點C。 分組交換又分為數(shù)據(jù)報交換和虛電路交換。2006-10計算機網(wǎng)絡基

22、礎（第二版） 杜煜39數(shù)據(jù)報分組交換交換網(wǎng)把進網(wǎng)的任一分組都當作單獨的“小報文”來處理，而不管它屬于哪個報文的分組，就像報文交換中把一份報文進行單獨處理一樣。這種分組交換方式簡稱為數(shù)據(jù)報傳輸方式，作為基本傳輸單位的“小報文”被稱為數(shù)據(jù)報（datagram）。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜40數(shù)據(jù)報分組交換的特點 同一報文的不同分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)；同一報文的不同分組到達目的節(jié)點時可能出現(xiàn)亂序、重復或丟失現(xiàn)象；每一個報文在傳輸過程中都必須帶有源節(jié)點地址和目的節(jié)點地址；使用數(shù)據(jù)報方式時，數(shù)據(jù)報文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報文、會話式通信。2006-10

23、計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜41虛電路分組交換虛電路就是兩個用戶的終端設備在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過通信網(wǎng)絡建立邏輯上的連接，所有分組都必須沿著事先建立的虛電路傳輸，用戶不需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時清除連接。 虛電路方式具有分組交換與線路交換兩種方式的優(yōu)點，在計算機網(wǎng)絡中得到廣泛的應用。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜42虛電路的特點虛電路在每次報文分組發(fā)送之前，必須在源節(jié)點與目的節(jié)點之間建立一條邏輯連接，也包括虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路拆除三個階段。報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息，只需要攜帶虛電路標識號。報文分組到達目的節(jié)點不會出現(xiàn)丟失、重復與亂序的現(xiàn)象；報文分

24、組通過每個虛電路上的節(jié)點時，節(jié)點只需要做差錯檢測，而不需要做路徑選擇。通信子網(wǎng)中每個節(jié)點可以和任何節(jié)點建立多條虛電路連接。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜43信道復用技術 信道復用的目的是讓不同的計算機連接到相同的信道上，共享信道資源。 四種信道復用方式：頻分復用FDM、時分復用TDM、波分復用WDM和碼分復用。 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜44頻分多路復用FDM FDM是把信道的可用頻帶分成多個互不交疊的頻段（帶） ，每個信號占其中一個頻段。接收時用適當?shù)臑V波器分離出不同信號，分別進行解調接收。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜45時分多路復用TDM T

25、DM又分為同步時分復用（Synchronous Time Division Multiplexing，STDM）和異步時分復用（Asynchronous Time Division Multiplexing，ATDM）。 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜46同步時分復用STDMSTDM采用固定時間片分配方式，將傳輸信號的時間按特定長度連續(xù)地劃分成特定時間段（一個周期），再將每一時間段劃分成等長度的多個時隙，每個時隙以固定的方式分配給各路數(shù)字信號，各路數(shù)字信號在每一時間段都順序分配到一個時隙。由于在同步時分復用方式中，時隙預先分配且固定不變，無論時隙擁有者是否傳輸數(shù)據(jù)都占有一定時隙，

26、形成了時隙浪費，其時隙的利用率很低 。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜47異步時分復用異步時分復用技術又被稱為統(tǒng)計時分復用，它能動態(tài)地按需分配時隙，避免每個時間段中出現(xiàn)空閑時隙。ATDM就是只有當某一路用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時才把時隙分配給它。當用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，則不給它分配時隙。電路的空閑時隙可用于其他用戶的數(shù)據(jù)傳輸 。在所有的數(shù)據(jù)幀中，除最后一個幀外，其他所有幀均不會出現(xiàn)空閑的時隙，從而提高了資源的利用率，也提高了傳輸速率。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜48波分多路復用WDM WDM主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)。波分復用就是光的頻分復用?？梢宰龅绞褂靡桓饫w來同時傳

27、輸多個頻率很接近的光載波信號,提高了光纖的傳輸能力。 一根光纖上復用80路或更多路數(shù)的光載波信號，密集波分復用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜49碼分多路復用 碼分多路復用又稱為碼分多址CDMA (Coding Division Multiplexing Access)。 CDMA也是一種共享信道的方法，每個用戶可在同一時間使用同樣的頻帶進行通信，但使用基于碼型的分割信道方法，即每個用戶分配一個地址碼，各個碼型互不重疊，通信各方之間不會相互干擾，且抗干擾能力強。課件制作人：謝希仁2.4.3

28、碼分復用 CDM(Code Division Multiplexing) 常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。 這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱為碼片(chip)。 課件制作人：謝希仁碼片序列(chip sequence) 每個站被指派一個唯一的 m bit 碼片序列。如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼。 例如，S 站的 8 bit

29、碼片序列是 00011011。發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列 00011011，發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列 11100100。 S 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) 課件制作人：謝希仁CDMA 的重要特點 每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)。 在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。 課件制作人：謝希仁碼片序列的正交關系 令向量 S 表示站 S 的碼片向量，令 T 表示其他任何站的碼片向量。 兩個不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和T 的規(guī)格化內積(inner product)都是 0： 011miiiTSmTS(2-3)課件制

30、作人：謝希仁碼片序列的正交關系舉例 令向量 S 為(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)，向量 T 為(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1)。 把向量 S 和 T 的各分量值代入(2-3)式就可看出這兩個碼片序列是正交的。 課件制作人：謝希仁 任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內積都是1 。 一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內積值是 1。 正交關系的另一個重要特性 mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SS課件制作人：謝希仁CDMA 的工作原理 S 站的碼片序列 S110ttttttm 個碼片tS 站發(fā)送的信號 SxT 站發(fā)送的信號 Tx總的發(fā)送信號 Sx

31、 + Tx規(guī)格化內積 S Sx規(guī)格化內積 S Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端課件制作人：謝希仁 共有4 個站進行碼分多址CDMA 通信。4 個站的碼片序列為： A：（ -1 1 1 +1 +1 1 +1 +1） B：（ -1 1 +1 -1 +1 +1 +1 -1） C：（ -1 +1 1 +1 +1 +1 -1 -1） D：（ -1 +1 1 1 -1 1 +1 -1） 現(xiàn)收到這樣的碼片序列：（-1 +1 3 +1 -1 3 +1 +1）。問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的1 還是0？正交關系的另一個重要特性 課件制作人：謝希仁 答： SA=（11311311）8=1， A發(fā)送1 SB=（

32、11311311）8=1， B發(fā)送0 SC=（11311311）8=0， C無發(fā)送 SD=（11311311）8=1， D發(fā)送1 正交關系的另一個重要特性 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜59差錯控制技術 根據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型，當數(shù)據(jù)從信源發(fā)出，經(jīng)過通信信道傳輸，由于信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達信宿端后，接收的信號實際上是數(shù)據(jù)信號和噪聲信號的疊加。接收端在取樣時鐘作用下接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)閾值電平判斷信號電平。如果噪聲對信號的影響非常大時，就會造成數(shù)據(jù)的傳輸錯誤， 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜60數(shù)據(jù)通信中的實際情況2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜61

33、通信信道中的噪聲 通信信道中的噪聲分為熱噪聲和沖擊噪聲。熱噪聲是由傳輸媒體的電子熱運動產(chǎn)生的，其特點是時刻存在，幅度小，干擾強度與頻率無關，但頻譜很寬，屬于隨機噪聲。由熱噪聲引起的差錯屬于一種隨機差錯。沖擊噪聲是由外界電磁干擾引起的，與熱噪聲相比，沖擊噪聲的幅度較大，是引起差錯的主要原因。沖擊噪聲持續(xù)時間與數(shù)據(jù)傳輸中每個比特的發(fā)送時間相比，可能較長，因而沖擊噪聲引起的相鄰多個數(shù)據(jù)位出錯呈突發(fā)性。沖擊噪聲引起的傳輸差錯稱為突發(fā)差錯。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜62差錯產(chǎn)生的原因 在通信過程中出現(xiàn)的傳輸差錯，是由隨機差錯和突發(fā)差錯共同構成的，而造成差錯可能的原因包括：在數(shù)據(jù)通信中，

34、信號在物理信道上的線路本身的電氣特性隨機產(chǎn)生的信號幅度、頻率、相位的畸形和衰減；電氣信號在線路上產(chǎn)生反射噪聲的回波效應；相鄰線路之間的串線干擾；大氣中的閃電、電源開關的跳火、自然界磁場的變化以及電源的波動等外界因素。 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜63差錯的控制 目前差錯控制常采用冗余編碼方案，檢測和糾正信息傳輸中產(chǎn)生的錯誤。 冗余編碼思想就是：把要發(fā)送的有效數(shù)據(jù)在發(fā)送時按照所使用的某種差錯編碼規(guī)則加上控制碼（冗余碼），當信息到達接收端后，再按照相應的校驗規(guī)則檢驗收到的信息是否正確。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜64差錯編碼 差錯檢測編碼：奇偶校驗碼；水平垂直奇偶校

35、驗碼；CRC循環(huán)冗余碼等； 差錯糾錯編碼：漢明碼；卷積碼；2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜65差錯編碼CRC循環(huán)冗余碼等；要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用CRC 的生成多項式是P(x)=x4+x+1 。試求應添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個1 都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)，為什么？2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜66差錯編碼 要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011。采用CRC 的生成多項式是P(x)=x4+x+1 。試求應添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。若數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個1 都變成了0，問接收端能否發(fā)現(xiàn)，為什么？2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版）

36、杜煜67差錯編碼 答：添加的檢驗序列為1110 （11010110110000除以10011） 數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后一個1變成了0，即：11010110101110除以10011，余數(shù)為011，不為0，接收端可以發(fā)現(xiàn)差錯。 數(shù)據(jù)在傳輸過程中最后兩個1都變成了0，11010110001110除以10011，余數(shù)為101，不為0，接收端可以發(fā)現(xiàn)差錯。 采用CRC檢驗后，只能做到對幀的無差錯接收，還不能實現(xiàn)可靠的傳輸。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜68差錯檢測 差錯檢測的方法：前向差錯控制(前向糾錯FEC)：接收端檢測到接收信息有錯后，通過一定的運算，確定差錯的具體位置，并自動加以糾正

37、。差錯檢測編碼有奇偶校驗碼、水平垂直奇偶校驗碼、CRC循環(huán)冗余碼等。差錯糾錯編碼有漢明碼和卷積碼等。差錯糾錯編碼也只能解決部分出錯的數(shù)據(jù)，對于不能糾正的錯誤，就只能使用ARQ的方法。 反饋重發(fā)(自動請求重發(fā)ARQ)：接收端檢測到接收信息有錯后，通過反饋信道要求發(fā)送端重發(fā)原信息，直到接收端認可為止，從而實現(xiàn)糾錯；2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜69停止等待協(xié)議 在停止等待ARQ方式中，發(fā)送端在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，要等待接收端返回的應答信息，若應答為確認信息（ACK）時，發(fā)送端才可以繼續(xù)發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀；若應答為不確認幀（NAK）時，發(fā)送端需要重發(fā)這個數(shù)據(jù)幀。停止等待ARQ協(xié)議非常簡單

38、，由于是一種半雙工的協(xié)議，因此系統(tǒng)的通信效率低。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜70連續(xù)ARQ協(xié)議 工作原理發(fā)送方發(fā)完一幀后，不必停下來等待對方的應答，可以連續(xù)發(fā)送若干幀；如果在發(fā)送過程中收到接收方的肯定應答，可以繼續(xù)發(fā)送；若收到對其中某一幀的否認幀，則使用某種ARQ方式重發(fā)數(shù)據(jù)； 優(yōu)點連續(xù)發(fā)送提高了信道利用率； 連續(xù)ARQ協(xié)議包括選擇ARQGo-Back-N ARQ2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜71ARQ2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜72IP地址的類型 Internet的IP地址分為五種類型：A類、B類、C類、D類和E類 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（

39、第二版） 杜煜73A類地址A類地址的網(wǎng)絡數(shù)為27（128）個，每個網(wǎng)絡包含的主機數(shù)為224（16777216）個，A類地址的范圍是0.0.0.0127.255.255.255。由于網(wǎng)絡號全為0和全為1保留用于特殊目的，所以A類地址有效的網(wǎng)絡數(shù)為126個，其范圍是1126。另外，主機號全為0和全為1也有特殊作用，所以每個網(wǎng)絡號包含的主機數(shù)應該是224-2（16777214）個。因此，一臺主機能使用的A類地址的有效范圍是：1.0.0.1126.255.255.254。2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜74B類地址 B類地址網(wǎng)絡數(shù)為214個。 B類地址的范圍為128.0.0.0191.25

40、5.255.255，與A類地址類似（主機號全0和全1有特殊作用），一臺主機能使用的B類地址的有效范圍是：128.0.0.1191.255.255.2542006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜75C類地址 C類地址網(wǎng)絡數(shù)為221個，每個網(wǎng)絡號所包含的主機數(shù)為256（實際有效的為254）個。 C類地址的范圍為192.0.0.0223.255.255.255，同樣，一臺主機能使用的C類地址的有效范圍是：192.0.0.1223.255.255.2542006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜76IP地址的應用 給出B類地址190.168.0.0及其子網(wǎng)掩碼255.255.224.0，可以劃分

41、 子網(wǎng)。某部門申請到一個C類IP地址,若要分成14個子網(wǎng),其掩碼應為（ ）。A.255.255.255.255 B.255.255.255.0C.255.255.255.240 D.255.255.255.192IP地址129.0.0.1是（ ）地址，而192.168.0.0則表示（ ）地址，127.0.0.1是（ ）地址。 AB類、C類、回送 BB類、網(wǎng)絡、回送 CA類、網(wǎng)絡、網(wǎng)絡 DA類、C類、網(wǎng)絡 2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜77可變長子網(wǎng)劃分（VLSM） 例如：一個B類的網(wǎng)絡為135.41.0.0，需要的配置是1個能容納32000臺主機的子網(wǎng)、15個能容納2000臺主機

42、的子網(wǎng)和8個能容納254臺主機的子網(wǎng)。 1個能容納32000臺主機的子網(wǎng) 用主機號中的1位進行子網(wǎng)劃分，產(chǎn)生兩個子網(wǎng)，135.41.0.0/17和135.41.128.0/17。這種子網(wǎng)劃分允許每個子網(wǎng)有多達32766臺主機。選擇135.41.0.0/17作為網(wǎng)絡號能滿足1個子網(wǎng)容納32000臺主機的需求。 子 網(wǎng) 編 號子網(wǎng)網(wǎng)絡（點分十進制）子網(wǎng)網(wǎng)絡（網(wǎng)絡前綴）1135.41.0.0 255.255.128.0135.41.0.0/172006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜78可變長子網(wǎng)劃分（VLSM） (2) 15個能容納2000臺主機的子網(wǎng)再使用主機號中的4位對子網(wǎng)網(wǎng)絡135.41

43、.128.0/17進行子網(wǎng)劃分，就可以劃分16個子網(wǎng)，即135.41.128.0/21，135.41.136.0/21，135.41.240.0/21，135.41.248.0/21，從這16個子網(wǎng)中選擇前15個子網(wǎng)網(wǎng)絡就可以滿足需求。 子 網(wǎng) 編 號子網(wǎng)網(wǎng)絡(點分十進制)子網(wǎng)網(wǎng)絡(網(wǎng)絡前綴)1135.41.128.0 255.255.248.0135.41.128.0/212135.41.136.0 255.255.248.0135.41.136.0/213135.41.144.0 255.255.248.0135.41.144.0/214135.41.152.0 255.255.248.0

44、135.41.152.0/215135.41.160.0 255.255.248.0135.41.160.0/216135.41.168.0 255.255.248.0135.41.168.0/217135.41.176.0 255.255.248.0135.41.176.0/218135.41.184.0 255.255.248.0135.41.184.0/219135.41.192.0 255.255.248.0135.41.192.0/2110135.41.200.0 255.255.248.0135.41.200.0/2111135.41.208.0 255.255.248.0135.

45、41.208.0/2112135.41.216.0 255.255.248.0135.41.216.0/2113135.41.224.0 255.255.248.0135.41.224.0/2114135.41.232.0 255.255.248.0135.41.232.0/2115135.41.240.0 255.255.248.0135.41.240.0/212006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜79可變長子網(wǎng)劃分（VLSM） (3) 8個能容納254臺主機的子網(wǎng)再用主機號中的3位對子網(wǎng)網(wǎng)絡135.41.248.0/21（第（2）步驟中所劃分的第16個子網(wǎng)）進行劃分，可以產(chǎn)生8個子網(wǎng)

46、。每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址為135.41.248.0/24，135.41.249.0/24，135.41.250.0/24，135.41.251.0/24，135.41.252.0/24，135.41.253.0/24，135.41.254.0/24，135.41.255.0/24。每個子網(wǎng)可以包含254臺主機。 子 網(wǎng) 編 號子網(wǎng)網(wǎng)絡(點分十進制)子網(wǎng)網(wǎng)絡(網(wǎng)絡前綴)1135.41.248.0 255.255.255.0135.41.248.0/242135.41.249.0 255.255.255.0135.41.249.0/243135.41.250.0 255.255.255.0135.41

47、.250.0/244135.41.251.0 255.255.255.0135.41.251.0/245135.41.252.0 255.255.255.0135.41.252.0/246135.41.253.0 255.255.255.0135.41.253.0/247135.41.254.0 255.255.255.0135.41.254.0/248135.41.255.0 255.255.255.0135.41.255.0/242006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜80可變長子網(wǎng)劃分（VLSM）2006-10計算機網(wǎng)絡基礎（第二版） 杜煜81練習 若要將一個B類的網(wǎng)絡172.17.

48、0.0劃分子網(wǎng)，其中包括3個能容納16000臺主機的子網(wǎng)，7個能容納2000臺主機的子網(wǎng)，8個能容納254臺主機的子網(wǎng)，請寫出每個子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼和主機IP地址的范圍。課件制作人：謝希仁 在不劃分子網(wǎng)的兩級 IP 地址下，從 IP 地址得出網(wǎng)絡地址是個很簡單的事。 但在劃分子網(wǎng)的情況下，從 IP 地址卻不能唯一地得出網(wǎng)絡地址來，這是因為網(wǎng)絡地址取決于那個網(wǎng)絡所采用的子網(wǎng)掩碼，但數(shù)據(jù)報的首部并沒有提供子網(wǎng)掩碼的信息。 因此分組轉發(fā)的算法也必須做相應的改動。 使用子網(wǎng)掩碼的分組轉發(fā)過程課件制作人：謝希仁在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉發(fā)分組的算法 (1) 從收到的分組的首部提取目的 IP 地址 D。(2)

49、 先用各網(wǎng)絡的子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”，看是否和 相應的網(wǎng)絡地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。 否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3) 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機路由，則將 分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4) 對路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”， 若其結果與該行的目的網(wǎng)絡地址匹配，則將分組傳送 給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5) 若路由表中有一個默認路由，則將分組傳送給路由表 中所指明的默認路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6) 報告轉發(fā)分組出錯。128.30.33.10目的網(wǎng)絡地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.3

50、3.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口 0接口 1R2128.30.33.13H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R1 的路由表（未給出默認路由器）R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.30.36.12【例4

51、-4】已知互聯(lián)網(wǎng)和路由器 R1 中的路由表。主機 H1 向 H2 發(fā)送分組。試討論 R1 收到 H1 向 H2 發(fā)送的分組后查找路由表的過程。 主機 H1 要發(fā)送分組給 H2 128.30.33.10目的網(wǎng)絡地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口 0接口 1R2R1 的路由表（未給出默認路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡地址

52、 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.30.36.12要發(fā)送的分組的目的 IP 地址：128.30.33.138請注意：H1 并不知道 H2 連接在哪一個網(wǎng)絡上。H1 僅僅知道 H2 的 IP 地址是128.30.33.138因此 H1 首先檢查主機 128.30.33.138 是否連接在本網(wǎng)絡上如果是，則直接交付；否則，就送交路由器 R1，并逐項查找路由表。128.30.33.10目的網(wǎng)絡地

53、址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口 0接口 1R2H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.3

54、0.36.12主機 H1 首先將本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128與分組的 IP 地址 128.30.33.138 逐比特相“與”(AND 操作) 255.255.255.128 AND 128.30.33.138 的計算255 就是二進制的全 1，因此 255 AND xyz = xyz，這里只需計算最后的 128 AND 138 即可。128 10000000138 10001010逐比特 AND 操作后：10000000 128255.255.255.128128. 30. 33.138128. 30. 33.128逐比特 AND 操作 H1 的網(wǎng)絡地址因此 H1 必須把分

55、組傳送到路由器 R1然后逐項查找路由表128.30.33.10目的網(wǎng)絡地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口 0接口 1R2R1 的路由表（未給出默認路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H312

56、8.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.30.36.12路由器 R1 收到分組后就用路由表中第 1 個項目的子網(wǎng)掩碼和 128.30.33.138 逐比特 AND 操作 128.30.33.10目的網(wǎng)絡地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口 0接口 1R2R1 的路由表（未給出默認路由器）128.30.33.13H1子網(wǎng)1： 網(wǎng)絡地址 128.30.33.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡地址 128.30.33.128 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子網(wǎng)3：網(wǎng)絡地址 128.30.36.0 子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0128.30.36.12255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128不匹配!（因為128