第四次課(差錯控制,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),OSI模型)

第四次課(差錯控制,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),OSI模型)第一頁，共47頁。差錯檢測方法早期差錯檢測方法：對每個數(shù)據(jù)單元都發(fā)送兩次，接收設(shè)備在兩個版本的數(shù)據(jù)之間進(jìn)行逐比特比較。存在的問題：速度緩慢，開銷大。當(dāng)前差錯檢測方法——冗余技術(shù)：不需要重傳整個數(shù)據(jù)流，只在每個數(shù)據(jù)單元末尾加上附加一些比特，以便于接收端進(jìn)行差錯檢測。附加的比特對于所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來說是多余的，一旦傳輸?shù)恼_性被確認(rèn)，這些附加的比特被丟棄，只保留原始數(shù)據(jù)。通常加入奇偶校驗碼和循環(huán)校驗碼。第二頁，共47頁。奇偶校驗碼是一種最簡單的檢錯碼，它的編碼規(guī)則是在原有信息后附加一位校驗位，使得原有信息中1的個數(shù)（包括校驗位）是奇數(shù)（稱為奇校驗）或是偶數(shù)（稱為偶校驗）。發(fā)送方和接收方必須采用同一種奇偶校驗方式。可以分為三種：垂直奇偶校驗水平奇偶校驗水平垂直奇偶校驗

第三頁，共47頁。1.垂直奇偶校驗在每一個數(shù)據(jù)單元后都增加一個校驗位，使1的總數(shù)對于偶校驗來說是偶數(shù)，對于奇校驗來說是奇數(shù)。只能檢測出奇數(shù)個錯誤。第四頁，共47頁。2.水平奇偶校驗將多個數(shù)據(jù)單元組成一組，每個數(shù)據(jù)單元一列列排列，然后在水平方向上對每一位進(jìn)行奇偶校驗，并把校驗碼附加在各行的最后一位。只能檢測出奇數(shù)個錯誤。第五頁，共47頁。3.水平垂直奇偶校驗正確率比單獨使用其中一種校驗要高，但當(dāng)水平和垂直方向上同時出現(xiàn)偶數(shù)個錯誤時，仍然無法驗錯。第六頁，共47頁。奇偶校驗碼分為：垂直奇偶校驗水平奇偶校驗水平垂直奇偶校驗

特點能使誤碼率降低一個數(shù)量級。檢錯能力很低，只能檢測出奇數(shù)個錯誤的情況，且無糾錯能力。第七頁，共47頁。循環(huán)校驗碼在數(shù)據(jù)單元末尾附加一串冗余比特，稱作循環(huán)校驗碼，使得整個數(shù)據(jù)單元可以被另一個預(yù)定的數(shù)整除。在接收端，對接收到的數(shù)據(jù)單元也用同一個數(shù)去除。如果能整除，就認(rèn)為數(shù)據(jù)正確到達(dá)并進(jìn)行接收；如果有余數(shù)，則說明傳輸過程有錯，需要重發(fā)。模2除法（不借位）。第八頁，共47頁。循環(huán)校驗碼

例：將4位有效信息（1100），生成（7，4）循環(huán)校驗碼。其中，7表示加校驗位后數(shù)據(jù)的總長度；4表示待編碼的有效信息長度；校驗位的長度為7-4=3。采用的生成多項式為：G(x)=X3+X+1，解：

(1)將待編碼的4位有效信息表示為多項式M(x)：

M(x)=1100=X3+X2

第九頁，共47頁。循環(huán)校驗碼

(2)將M(x)

左移3位，得M(x)*X3，其目的是空出3位，以便附加校驗位。

M(x)*X3

=X6+X5

=(3)用生成多項式G(x)對M(x)*X3

做模為2的除法:G(x)

=X3+X+1=1011（計算商和余數(shù)）商Q(X)為1110；余數(shù)R(X)為

010

M(x)*X3

=Q(X)*

G(x)

+R(X)(4)循環(huán)校驗碼為（模2減法與模2加法結(jié)果相同）

M(x)*X3+R(X)=1100000+010=1100010

第十頁，共47頁。循環(huán)校驗碼循環(huán)校驗碼驗錯原理利用循環(huán)碼是否能被生成多項式G(x)整除，來判斷收到的編碼是否正確。若能整除（余數(shù)R(x)=0），則表示收到的編碼無誤；如果不能整除，則表示有錯，由發(fā)送方重新發(fā)送該信息，直至正確為止。將接收到的正確編碼信息去掉尾部的校驗位，便可得到原始數(shù)據(jù)。

循環(huán)校驗具有良好的代碼結(jié)構(gòu)，驗錯能力比奇偶校驗更強，所以在計算機系統(tǒng)和計算機通信網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。

第十一頁，共47頁。2.循環(huán)冗余校驗第十二頁，共47頁。傳輸差錯的校正糾錯（校正）：在接收端發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸錯誤的過程。1）自動重傳2）前向差錯糾正第十三頁，共47頁。自動重傳檢測錯誤接收端自動請求重發(fā)工作方式：1）停止等待：等待接收方應(yīng)答幀再發(fā)，影響通信效率2）連續(xù)：連續(xù)發(fā)送，直到收到錯誤應(yīng)答幀。重發(fā)方式：拉回、選擇重發(fā)簡單有效，出錯確認(rèn)、數(shù)據(jù)重發(fā)加大通信量，通信障礙第十四頁，共47頁。前向差錯糾正在接收端檢測和糾正差錯，不需請求發(fā)送端重發(fā)。冗余位：判斷是否出錯、哪一位出錯、糾正出錯例：糾正ASCII碼的單比特錯誤第十五頁，共47頁。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和OSI模型明確網(wǎng)絡(luò)的三個組成部分網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)與類型OSI參考模型OSI模型對等層協(xié)議和層間接口的重要概念第十六頁，共47頁。網(wǎng)絡(luò)的組成三個組成部分獨立功能的計算機通信線路和設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議其它劃分方式通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)第十七頁，共47頁。設(shè)備之間的關(guān)系線路配置：設(shè)備連接到線路上的方式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)的布線方式傳輸模式：設(shè)備間信號的流動方向網(wǎng)絡(luò)類型：網(wǎng)絡(luò)的分類網(wǎng)際互連：多個網(wǎng)絡(luò)的互連第十八頁，共47頁。

線路配置線路配置:是指兩個或兩個以上的通信設(shè)備連接到鏈路的方式。點到點連接提供了兩個設(shè)備之間的專用連接。多點連接兩個以上的設(shè)備共享一條鏈路。第十九頁，共47頁。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路和設(shè)備之間相互關(guān)系的幾何表示網(wǎng)絡(luò)鏈路物理或邏輯的布置方式拓?fù)漕愋偷诙?，?7頁。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)點-點專用線路點到點直接通信網(wǎng)絡(luò)具有健壯性故障檢測容易電纜數(shù)量巨大星型結(jié)構(gòu)不能直接通信具有一定的健壯性故障檢測容易電纜長度較長第二十一頁，共47頁。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)多點連接廣播通信電纜數(shù)量少可靠性較差環(huán)型結(jié)構(gòu)點到點連接單向通信可靠性存在隱患第二十二頁，共47頁。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)不能直接通信故障檢測容易電纜長度較長規(guī)模較大混合結(jié)構(gòu)兼有各自的特點規(guī)模大第二十三頁，共47頁。網(wǎng)絡(luò)類型與互連傳輸模式：定義兩個互相連接的設(shè)備之間信號流動的方向。單工；半雙工；全雙工；網(wǎng)絡(luò)類型局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork)城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork)廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork)網(wǎng)際互連(internet)：連接兩個以上的網(wǎng)絡(luò)。

Internet與internet的區(qū)別第二十四頁，共47頁。網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)兩臺計算機之間進(jìn)行通信需要解決的問題：必須有一條傳送數(shù)據(jù)的通路告訴網(wǎng)絡(luò)如何識別接收方發(fā)送方必須查明接收方是否已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送速度的選擇對傳輸過程中出現(xiàn)的差錯(如：數(shù)據(jù)出錯或丟失)進(jìn)行處理網(wǎng)絡(luò)分層：將龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題。“分而治之”第二十五頁，共47頁。計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

體系結(jié)構(gòu)：計算機網(wǎng)絡(luò)各層的功能及其協(xié)議的集合。不同公司的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA（SystemNetworkArchitecture）——IBM公司（1974）DNA（DigitalNetworkArchitecture）——Digital公司BNA（BurroughsNetworkArchitecture）——寶來機器公司DSA（DistributedSystemsArchitecture）——Honeywell公司存在的問題

由于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的不同，不同公司的網(wǎng)絡(luò)難以相互連通第二十六頁，共47頁。OSI模型一、什么是OSI模型OSI(OpenSystemsInterconnection):開放系統(tǒng)互聯(lián)由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出的一個能使各種計算機在世界范圍內(nèi)互聯(lián)成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)層次模型。1983年正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)的建立也參考該模型。第二十七頁，共47頁。OSI模型一.、為什么要建立OSI模型實現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)互連和互通需要靈活、健壯、互操作的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化第二十八頁，共47頁。OSI模型二.協(xié)議及分層原則1.協(xié)議制定的有關(guān)的約定或規(guī)則,包含有下列成分:(1)語法規(guī)則,包括數(shù)據(jù)格式、編碼及信號電平等規(guī)則(2)語義規(guī)定,包括各種命令及回答響應(yīng)的含義、用于協(xié)調(diào)的差錯處理的控制信息等規(guī)則(3)時序規(guī)則,包括速度匹配、應(yīng)答次序、報文排序和狀態(tài)變化規(guī)則.第二十九頁，共47頁。OSI模型2.分層原則(1)各層的功能及技術(shù)實現(xiàn)有明顯的差別,交界面的相互作用要少、各層相互獨立(2)每一層應(yīng)完成精確定義的功能(3)分層處應(yīng)當(dāng)選則接口的描述最少、層間交互最少的地方(4)層次數(shù)目適當(dāng).應(yīng)考慮數(shù)據(jù)傳輸過程的特點、在雙方形成對等層關(guān)系(5)每一層功能的選擇利于標(biāo)準(zhǔn)化第三十頁，共47頁。三、OSI/RM模型七層協(xié)議第三十一頁，共47頁。OSI層次第三十二頁，共47頁。應(yīng)用層通過人機界面，為用戶提供各種應(yīng)用服務(wù)(郵件傳輸服務(wù)、文件訪問和傳輸服務(wù)等)，產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)。到表示層去從表示層來第三十三頁，共47頁。表示層加密，壓縮，安全性第三十四頁，共47頁。會話層會話管理，同步，對話控制，優(yōu)雅關(guān)閉第三十五頁，共47頁。傳輸層端到端消息傳遞，拆分和組裝，連接控制第三十六頁，共47頁。網(wǎng)絡(luò)層源到宿傳遞，尋址，路由，復(fù)用第三十七頁，共47頁。數(shù)據(jù)鏈路層點到點的傳遞，尋址，流控，錯誤處理等第三十八頁，共47頁。OSI模型注意區(qū)分概念數(shù)據(jù)鏈路層：提供點到點的連接。網(wǎng)絡(luò)層：提供信源到信宿的傳輸。傳輸層：提供整個消息端到端的可靠傳輸。

交換網(wǎng)絡(luò)AB1234第三十九頁，共47頁。物理層線路配置，通信模式，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，信號編碼，媒介第四十頁，共47頁。OSI模型例:某人通過網(wǎng)絡(luò)給自己的好朋友發(fā)賀卡,注意信息如何按OSI模型完成其傳輸?shù)倪^程.第四十一頁，共47頁。明天是我好朋友的生日,我得趕快給她發(fā)張卡片!先掃描入計算機上網(wǎng)發(fā)送先到應(yīng)用層,進(jìn)行消息處理服務(wù)應(yīng)用層處理完畢可以繼續(xù)OK第七層數(shù)據(jù)到表示層去別忘了,除了第一和第七層不加報文頭外，其余都需要第四十二頁，共47頁。表示層1,保證通信設(shè)備之間的互操作性2,對第七層數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,編碼，加密處理完畢可以繼續(xù)OK,去會話層會話層我的數(shù)據(jù)單元應(yīng)包含尋求連接的主機的確認(rèn)憑證,包括口令和登錄確認(rèn)哎呀,傳輸中斷了，還得重輸沒關(guān)系,這里有檢查點，不必全部重輸數(shù)據(jù)已全部傳輸完畢,可以繼續(xù)嗎？OK!傳輸層我負(fù)責(zé)從信源到信宿的傳遞過程并進(jìn)行流量控制和差錯控制我將會話層的消息分成可傳輸?shù)钠?并在各自的報文頭消息中加入指明片段在整個消息中的順序序號去網(wǎng)絡(luò)層第四十三頁，共47頁。網(wǎng)絡(luò)層我負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包經(jīng)過多條鏈路,由信源到信宿的傳遞過程.保證每個數(shù)據(jù)包能成功,有效地從出發(fā)點到目的地我還提供交換和路由去數(shù)據(jù)鏈路層OK數(shù)據(jù)鏈路層我負(fù)責(zé)比特組無差錯從一個站點送到下一個相鄰站點我除了加報文頭,還要加尾部,攜帶地址和其他信息我的數(shù)據(jù)是一幀幀傳送110物理層我被轉(zhuǎn)化為電磁信號在物理鏈路層上傳輸物理層110數(shù)據(jù)鏈路層我重新把電磁信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號我一幀幀接收,同時剝掉抱文頭和