2019考研基礎(chǔ)課程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電子講義2檳果

質(zhì)電纜、光纖與無線傳輸也稱為傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，它就是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和之間的物理通。傳輸可分為兩大類，即導(dǎo)引型傳輸和非導(dǎo)引型傳輸(這里的"導(dǎo)引型"的英文就是在引傳輸中電波導(dǎo)沿固體(銅或)而導(dǎo)型輸是自空，非引傳輸中磁的輸稱無傳輸1.雙絞線雙絞也稱為雙線，是古老但又最常用的輸把兩根互絕緣的銅線并(ws)了高絞抗磁擾能，以雙線外再上層金絲織成的層。這就是雙絞線，簡稱為 Pair)。它的價(jià)格當(dāng)然比無雙絞 2.同軸電纜同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線(單股實(shí)心線或多股絞合線)、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體(也以單的)以保塑外所由外體的用同電具很的抗3.()1010^Hz寬遠(yuǎn)于前他種輸帶寬。光是纖信傳輸在送有源可采用發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器，它們在電脈沖的作用下能產(chǎn)生出光脈沖。在接收端利用光電二極管做成光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，主要由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體。光波正是通:無串音干擾，性好，也不易被或截取數(shù)據(jù)短波通信(即高頻通信)主要是靠電離層的反射。但電離的不穩(wěn)定所產(chǎn)生的現(xiàn)象和電離層反射所產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，使得短波信道的通信質(zhì)量較差。因此，當(dāng)必須使用短波無線電臺傳送數(shù)據(jù)時(shí)，/無線電微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。微波在空間主要是直線。由于微波會電離層而進(jìn)入字宙空間，因此它不像短波那樣可以經(jīng)電離層反射到地面上很遠(yuǎn)的地方。傳統(tǒng)的微波通通信。特可以將物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸?shù)慕涌谟嘘P(guān)的一些特性，即(1)機(jī)械特性指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。平時(shí)常見(4)過程特性指明對于不同功能的各種可能的出現(xiàn)順序。設(shè)(10AE-T不超過200)SAD用粗纜或細(xì)纜以太網(wǎng)時(shí)，常使用工作在物理層的中繼器又稱轉(zhuǎn)發(fā)器來擴(kuò)展以太網(wǎng)的地理覆蓋范圍。那時(shí)，兩個(gè)網(wǎng)段可用一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器連接起來。EE802.3標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，任意兩個(gè)站之間最多可以經(jīng)過三個(gè)電纜網(wǎng)段。但隨著雙絞線以太網(wǎng)成為以太網(wǎng)的主流類型，擴(kuò)展以太網(wǎng)的覆蓋范圍已很少使用轉(zhuǎn)發(fā)器了o2-9中繼器（轉(zhuǎn)發(fā)器集線器（HUB）2-10集線器三個(gè)系各有一個(gè)OAE-T以太網(wǎng)，可通過一個(gè)主干集線器把各系的以太網(wǎng)連接起來，成為一個(gè)更大。2-11這樣做可以有以下兩個(gè)好處。第一，使這個(gè)學(xué)院不同系的以太網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨系的通。第二，擴(kuò)大了以太網(wǎng)覆蓋的地理范圍。例如，在一個(gè)系的10AE-T以太網(wǎng)中，主機(jī)與集線器的最大距離是100m，因而兩臺主機(jī)之間的最大距離是200m。但在通過主干集線器相連接后，不同系的10m()(如圖所示的例子，在三個(gè)系的以太網(wǎng)互連起來之前，每一個(gè)系的0AS-T以太網(wǎng)是一個(gè)獨(dú)立的碰撞域(coson，又稱為域)，即在任一時(shí)刻，在每一個(gè)碰撞域中只能有一個(gè)站在發(fā)-10bs30bbs()而這時(shí)的最大吞吐量仍然是一個(gè)系的吞吐量10bs。這就是說，當(dāng)某個(gè)系的兩個(gè)站在通信時(shí)所傳送()。如果不同的系使用不同的以太網(wǎng)技術(shù)(如數(shù)據(jù)率不同)如果在圖中，一個(gè)系使用10Mbit/s的適配器，而另外兩個(gè)系使用10/100Mbit/s器連接起來后，大家都只能10Mbit/s(即多端口)的轉(zhuǎn)發(fā)器，3據(jù)鏈路3.1地位(圖31)。3-1圖31(a)表示用戶主機(jī)Hl通過線上網(wǎng)，中間經(jīng)過三個(gè)路由器(1，2和3)連接到主機(jī)H2。所經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)可以是多種的，如網(wǎng)、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。當(dāng)主機(jī)Hl向H231(b)和H2都有完整的五層協(xié)議棧，但路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)使用的協(xié)議棧只有下面的三層數(shù)進(jìn)入由器要從物層到網(wǎng)層在轉(zhuǎn)中到一跳地后，再下到物理層轉(zhuǎn)發(fā)出去。因此，數(shù)據(jù)從主機(jī)Hl傳送到主機(jī)H2需要在路徑中的各結(jié)點(diǎn)協(xié)棧上向多，圖的灰箭所。Hl32:3-2圖3-2，從數(shù)據(jù)鏈路層來看，H1到H2的通信可以看成由四段不同的鏈路層通信組成，即H1→R1，R1→R2，R2→R3R3→H2。這四段不同的鏈路層可能采用不3.2組封裝成幀(frain)就是在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，這樣就構(gòu)成了一個(gè)幀。流中識別33長度。首部和尾部的一個(gè)重要作用就是進(jìn)行幀定界(即確定幀的界限)。此外，首部和尾幀的數(shù)據(jù)部長度上限一一最大傳單元TU(umansferUn)。圖33給出了TU3-33-4的例子可說明幀定界的概念?？刂谱址鸖OH(StartOfHeader)放在一幀的最前面，表示幀的首部開始。另一個(gè)控制字EOT(EndOfTransmission)表示幀的結(jié)束。)和04(二進(jìn)制 3-4當(dāng)傳送的幀是用文本文件組成的幀時(shí)(文本文件中的字符都是從鍵盤上輸入的)，其數(shù)據(jù)部分顯然不會出現(xiàn)像OH或OTASCII碼的文本文件時(shí)(如二進(jìn)制代碼的計(jì)算機(jī)程序或圖像等)，情況就不同了。如果數(shù)據(jù)中的某個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制代碼恰好和SOH或EOT這種控制字3-5EOT像圖3-5所示的幀的傳輸顯然就不是"透明傳輸"，因?yàn)楫?dāng)遇到數(shù)據(jù)中碰巧出現(xiàn)字符"EOT"時(shí)就傳不過去了。數(shù)據(jù)中的"EOT"將被接收端錯(cuò)誤地解釋為"傳輸結(jié)束"的控制字符，而在其后面的數(shù)據(jù)因找不到"SOH"被接收端當(dāng)作無效幀而丟棄。但實(shí)際上在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的字符"EOT"并非控制字符而僅僅是二進(jìn)制數(shù)據(jù)。為了解決透明傳輸問題，就必須設(shè)法使數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的控制字符SOH"和EO"SOH"或EO"EC"圖3- 用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯朠PPSONET/SDH鏈路時(shí)，使用同步傳輸(一連串的比特連續(xù)傳送)而不是異步傳輸(逐個(gè)字符地傳送)。在這種情況下，PPP協(xié)議采用零比特填充方法來實(shí)現(xiàn)透明零比特填充的具體做法是:在發(fā)送端，先掃描整個(gè)信息字段(通常用硬件實(shí)現(xiàn)，但也)5個(gè)連續(xù)106個(gè)連續(xù)1-個(gè)幀時(shí)，先找到標(biāo)志字段F以確定一個(gè)幀的邊界，接著再用硬件對其中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)51時(shí)，就把這51后的-個(gè)0刪除，以還原成原來的信息比特流。這樣就保證了透明傳輸:3-7(Ox7)當(dāng)PPP使用異步傳輸時(shí)，它把轉(zhuǎn)義符定義為Ox7D(即)，并使用字節(jié)填充，RFC1662規(guī)定了如下所述的填充方法：Ox7E2字節(jié)序列(Ox7D，Ox5E)Ox7D的字節(jié)(即出現(xiàn)了和轉(zhuǎn)義字符一樣的比特組合)，則把Ox7D轉(zhuǎn)變成為2字節(jié)序列(Ox7D，Ox5D)。ASCII碼的控制字符(0x20的字符)，則在該字符前面要加入一個(gè)Ox7D字節(jié)，同時(shí)將該字符的編碼加以改變。例如，出現(xiàn)Ox03(在控制字符中是"傳輸結(jié)束"ETX)就要把它轉(zhuǎn)變?yōu)?字節(jié)序列(Ox7D，Ox23)。3.33.3.1檢錯(cuò)編現(xiàn)實(shí)的通信鏈路都不會是理想的。這就是說，比特在傳輸過程中可能會產(chǎn)生差錯(cuò)10，而01目前在數(shù)據(jù)鏈路層廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗(yàn)C(ccedundacyhec)的檢錯(cuò)技kM=10001(k=6)C運(yùn)算就是在數(shù)據(jù)Mn(k+n)位。在所要發(fā)送的數(shù)據(jù)后面增加n位的冗余碼，雖然增大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_銷n22^nM的運(yùn)算這相當(dāng)于在M后面添加n個(gè)0。得到的(k+n)位的數(shù)除以收發(fā)雙方事先商定的長度為(n+1)位的除數(shù)p，得出商是Q而余數(shù)是R(n位，比P少一位)。在圖所示的例子中，M=101001(即k=6)。假定除數(shù)p=1101(即n=3)。經(jīng)模2除法運(yùn)算后的結(jié)果是:商Q=110101(這個(gè)商并沒有什么用處)，而余數(shù)R=001。這個(gè)余數(shù)R就作為冗余碼拼接在數(shù)據(jù)M的后面發(fā)送出去。這種為了進(jìn)行檢錯(cuò)而添加的冗余碼常稱為幀檢驗(yàn)序列FCS(FrameCheckSequence)因此加上FCS后發(fā)送的幀 (即2^nM+，共有(k+n)順便說一下，循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS 并不是同一個(gè)概念。CRC是一種檢錯(cuò)方法，而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼，在檢錯(cuò)方法上可以選用CRC，但也可不選用CRC。3-8在接收端把接收到的數(shù)據(jù)以幀為單位進(jìn)行C檢驗(yàn):把收到的每一個(gè)幀都除以同樣的除數(shù)(模2運(yùn)算)R。如果在傳輸過程中無差錯(cuò)，那CRC檢驗(yàn)后得出的余R肯定0果出現(xiàn)誤碼，那么余數(shù)R仍等于零的概率是非常非常小的?？傊?，在接收端對收到的每一幀經(jīng)過CRC檢驗(yàn)后，有以下兩種情況:(1)R=O(accept)(2)若余數(shù)0(錯(cuò)(X)=X^3X1表示上面的除數(shù)=1。多項(xiàng)式(X)稱為生成多項(xiàng)式?，F(xiàn)在廣泛(X):C:"近于1的概率認(rèn)為這些幀在傳輸過程中沒有產(chǎn)生差錯(cuò)"。接收端丟棄的幀雖然曾收到了，但最終還是因?yàn)橛胁铄e(cuò)被丟棄，即沒有被接受。以上所述的可以近似地表述為(通常都是這樣認(rèn)為):"凡是接收端數(shù)據(jù)鏈路層接受的幀均無差錯(cuò)"。3.3.2糾錯(cuò)編當(dāng)算機(jī)移數(shù)據(jù)，能會生數(shù)位誤，時(shí)以利漢碼來測并糾錯(cuò)，簡單的說，漢明碼是一個(gè)錯(cuò)誤碼集，由el的.Hamng發(fā)3.43.4.1流量控制、可靠傳輸與滑動(dòng)窗口機(jī)分307允發(fā)方連發(fā)多個(gè)，個(gè)待送的都一個(gè)列，發(fā)方一發(fā)送口它包一組列，對允它發(fā)的，接方一接收口對應(yīng)允1，1。1一般來說，凡是在一定范圍內(nèi)到達(dá)的幀，即使它們不按順序，接收方也要接收1的。停止等待協(xié)議：發(fā)送窗口=1，接收窗口=1；N幀協(xié)議：發(fā)送窗口>1，接收窗口>1;>1,接收窗口>1。3.4.2停止-BAB哪一個(gè)層次上傳送的。"停止等待"就是每發(fā)送完一個(gè)分組就停止發(fā)送，等待對方的確認(rèn)停止等待協(xié)議可用3-93-9是最簡單的無差錯(cuò)AB的確認(rèn)。BM1A發(fā)送確認(rèn)A的確認(rèn)后M2。同樣BM2的確認(rèn)后o圖3- 停止等待協(xié)圖39(b)是分組在傳輸過程中出現(xiàn)差錯(cuò)的情況。B接收1時(shí)檢測出了差錯(cuò)，丟棄l其他什么也不做(不通知A收到有差錯(cuò)的分組)。也可能是1在傳輸過程BBA。的確認(rèn)，就撤銷己設(shè)置的超時(shí)計(jì)時(shí)器。其實(shí)在圖中，A為每一個(gè)己發(fā)送的分組都設(shè)置了一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器。但A只要在超時(shí)計(jì)時(shí)器到期之前收到了相應(yīng)的確認(rèn)，就撤銷該超時(shí)計(jì)時(shí)器。A(時(shí)使用。。。-圖55中的一段虛線表示如果1正確到達(dá)B同時(shí)A也正確收到確認(rèn)的過程。。確認(rèn)丟失和確認(rèn)3-10說明的是另一種情況B所發(fā)送的M1的確認(rèn)丟失了A在設(shè)定時(shí)重傳時(shí)間內(nèi)沒有收到確認(rèn)，并無法知道是自己發(fā)送的分組出錯(cuò)、丟失，或者是B發(fā)送的確認(rèn)丟失了。A在超時(shí)計(jì)時(shí)器到期后M1B。假定B又收到了重傳的分組M1MlA發(fā)送確認(rèn)。不能認(rèn)為己經(jīng)發(fā)送過確認(rèn)就不再發(fā)送AM1AM13-10確認(rèn)丟失和確認(rèn)3-10(b)也是一種可能出現(xiàn)的情況。傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯(cuò)B對分組M1的確認(rèn)了。A會收到重復(fù)的確認(rèn)。對重復(fù)的確認(rèn)的處理很簡單:收下后就丟棄。B仍然會收到重復(fù)的M1并且同樣要丟棄重復(fù)的M1并重傳確認(rèn)分組。AA不斷重傳分組但總是像上述的這種可靠傳輸協(xié)議常稱為自動(dòng)重傳請求AQ(AuoatcepeatreQues)。意31來說明A和B3-11A發(fā)送分組需要的時(shí)間是TD。顯然TD等于分組長度除以數(shù)據(jù)率。再假定分組正確到達(dá)B后.B處理分組的時(shí)間可以忽略不計(jì)，同時(shí)立即發(fā)回確認(rèn)。假定B發(fā)TAAA在經(jīng)過時(shí)間(TDRTTTA)后就可以再發(fā)送下一個(gè)分RTT是往返時(shí)間。因?yàn)閮H僅是在時(shí)間內(nèi)才用來傳送有用的數(shù)據(jù)(包括分組的首部).U可用下式請注意，更細(xì)致的計(jì)算還可以在上式分子的時(shí)TD內(nèi)扣除傳送控制信息(如首部)往返時(shí)間RTT取決于所使用的信道。例如，假定1200km的信道的往返時(shí)間TD)，則可算出信道的利U=5.66%。但若把發(fā)送速率提10Mbit/s，則U=5.96*10^(-4)。信道在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)都是空閑的。從圖還可看出，當(dāng)往返時(shí)間T遠(yuǎn)大于分組發(fā)送時(shí)間D時(shí)，信道的利用率就會(如圖58所示)3-12圖3-13表示發(fā)送方維持的發(fā)送窗口，它的意義是:位于發(fā)送窗口內(nèi)的5個(gè)分組都可在討論滑動(dòng)窗口時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)注意到，圖中還有一個(gè)時(shí)間坐標(biāo)。按照習(xí)慣，"向前"是指"""向后"則是"圖3- 連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原連續(xù)ARQ協(xié)議規(guī)定，發(fā)送方每收到一個(gè)確認(rèn)，就把發(fā)送窗口向前滑動(dòng)一個(gè)分組的位置。3-13表示發(fā)送方收到了對1個(gè)分組的確認(rèn)，于是把發(fā)送窗口向前移動(dòng)一分組的位置。如果原來己經(jīng)發(fā)送5個(gè)分組，那么現(xiàn)在就可以發(fā)送窗6個(gè)到這53個(gè)分組都Gobac-N(回退N)過的N分。見通線質(zhì)不時(shí)連續(xù)AQ議帶來的響。3-14ARQ3.4.3后退N幀協(xié)議GO-DACK-N策略的基本原理是，當(dāng)接收方檢測出失序的信息幀后，要求發(fā)送方重N個(gè)幀后，若發(fā)現(xiàn)該N丟失，此時(shí)發(fā)送方就不得不重新發(fā)送出錯(cuò)幀及其后的N幀。這就是GO-DACK-N(退回N0～n-1n-1。即n0，2^n-1,則窗口的尺寸為（2^n）-1。丟發(fā)送數(shù)據(jù)幀0—按順序收到數(shù)據(jù)超時(shí)，重新發(fā)送

接收數(shù)據(jù)幀0—7，接收到的幀編號正是所希望收到的編號，把它們認(rèn)為是新幀。但它們是重復(fù)幀。3-158丟發(fā)送數(shù)據(jù)幀0—按順序收到數(shù)據(jù)超時(shí)，重新發(fā)送

接收數(shù)據(jù)幀0—6，接收到的幀編號不是所希望收到的編號，它們是重復(fù)幀。3-1673.4.4選擇重傳協(xié)議不立遞交接收的，接方仍收來，放在個(gè)沖區(qū)，時(shí)要求其余幀一并按正確的順序遞交。這種方法稱為選擇重發(fā)(ECICEP)