數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)1.1什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指由各自具有自主功能而又通過(guò)各種通信手段相互連接起來(lái)以便進(jìn)行信息交換、資源共享或協(xié)同工作的計(jì)算機(jī)組成的復(fù)合系統(tǒng)。構(gòu)成：由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)構(gòu)成，如圖所示：231.1什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)4

通信子網(wǎng)一般由節(jié)點(diǎn)機(jī)和傳輸線路等組成，它負(fù)責(zé)將信息在網(wǎng)絡(luò)中正確傳到目的地。

資源子網(wǎng)一般由主機(jī)系統(tǒng)、終端、連網(wǎng)外設(shè)、各種軟件資源和數(shù)據(jù)資源等組成。它負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理和向網(wǎng)絡(luò)用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。

將網(wǎng)絡(luò)劃分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)，可使這兩部分單獨(dú)規(guī)劃與管理，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行簡(jiǎn)化。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展5一．面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第一代）它實(shí)際上是以單個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程連機(jī)系統(tǒng)。1．初級(jí)模型：6Modem：調(diào)制解調(diào)器（用于將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換）1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展其中調(diào)制：數(shù)

模解調(diào)：模

數(shù)·缺點(diǎn)：①主機(jī)負(fù)擔(dān)較重，既要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，又要通信。②線路利用率底。781.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展9

FEP：專(zhuān)門(mén)用于處理終端的通信信息和控制通信線路，并能對(duì)用戶的作業(yè)進(jìn)行某些預(yù)處理操作從而減輕主機(jī)的負(fù)擔(dān)。

集中器：它可以利用一些終端的空閑時(shí)間來(lái)傳送其它處于工作狀態(tài)的終端的數(shù)據(jù)，提高了遠(yuǎn)程線路的利用率，降低了通信費(fèi)用。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展10二、計(jì)算機(jī)━━計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第二代）它是多臺(tái)主計(jì)算機(jī)通過(guò)通信線路互連起來(lái)而為用戶提供服務(wù)．典型代表是ARPA網(wǎng)．

網(wǎng)中各主機(jī)之間不是通過(guò)直接的通信線路，而是通過(guò)節(jié)點(diǎn)機(jī)轉(zhuǎn)接后相互連接的，如圖所示：111.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展12

主機(jī)與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式。其好處在于通信線路不為某對(duì)通信所獨(dú)占，因而大大提高了通信線路的有效利用率。

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的信息基本單位稱(chēng)為分組；這種以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式傳輸分組的通信子網(wǎng)稱(chēng)為分組交換網(wǎng)。

兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通信時(shí)對(duì)傳送信息內(nèi)容的理解、信息表示形式以及各種情況下的應(yīng)答信號(hào)都必須遵循一個(gè)共同的約定，稱(chēng)為協(xié)議。

如何分層以及各層中具體采用的協(xié)議的總和，稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。其具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò)特定的硬件和軟件來(lái)完成的。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展13

第一代與第二代網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別是：前者以被各終端共享的單臺(tái)計(jì)算機(jī)為中心；而后者則以通信子網(wǎng)為中心，用戶共享的資源子網(wǎng)則在通信子網(wǎng)的外圍。

第二代網(wǎng)絡(luò)的主要缺點(diǎn)：沒(méi)有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，從而造成不同的第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連困難。三、開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)ISO于1983年頒布了一個(gè)OSI/RM國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織

開(kāi)放系統(tǒng)互連/參考模型

開(kāi)放系統(tǒng)指的是任何計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，只要遵循該標(biāo)準(zhǔn)，就可以和任何其他系統(tǒng)通信而相互開(kāi)放。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

CCITT(國(guó)際電話電報(bào)咨詢(xún)委員會(huì))為OSI制定的標(biāo)準(zhǔn)都稱(chēng)為建議,最著名的建議是在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中廣泛采用的X.25,X.3,X.28,X.29和X.75五個(gè)建議。X.25建議該建議規(guī)定了DTE和DCE之間的接口。以分組方式工作的數(shù)據(jù)終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)等）數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備（如交換機(jī)、路由器等）14151.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展16２.

X.3建議該建議規(guī)定了PAD的功能以及控制它工作的一些參數(shù)。

PAD（分組組裝/拆卸器）是為了使非智能終端和采用X.25界面的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)相連接，它可以和DCE相連。171.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展3．X.28建議該建議規(guī)定了終端和PAD之間的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。181.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展4．X.29建議該建議規(guī)定了PAD和DTE之間的接口。191.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展5．X.75建議該建議規(guī)定了兩個(gè)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)互連時(shí)接口的標(biāo)準(zhǔn)。201.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展21

遵守上述CCITT

X系列建議組建的公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)是開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)典型例子，另一個(gè)典型例子是Internet。四、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的新時(shí)代任何計(jì)算機(jī)要聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)方能充分發(fā)揮其效能1.3

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用22一．網(wǎng)絡(luò)的功能消除地理距離的限制而共享資源資源：硬件、軟件或數(shù)據(jù)為分布在各地的用戶提供了強(qiáng)有力的人際通信手段電子郵件提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性有更高的性能價(jià)格比（相對(duì)于巨型機(jī)）易于擴(kuò)充在各資源主機(jī)間分擔(dān)負(fù)荷協(xié)同計(jì)算CSCW(Computer

Supported

Cooperative

Work)二、網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用民航售票、VOD、IP電話、視頻會(huì)議……1.4

開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型一、什么是層次模型：示例：231.4

開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型24層次結(jié)構(gòu)的好處在于使每一層實(shí)現(xiàn)一種相對(duì)獨(dú)立的功能。對(duì)等層的通信必須遵循相應(yīng)的協(xié)議，且進(jìn)行的是虛通信。

上一層的虛通信是通過(guò)下一層接口處提供的服務(wù)以及下一層的通信來(lái)實(shí)現(xiàn)的。二、OSI七層模型：1、層次的劃分：（如圖）1.4

開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData

LinkPhysical251.4

開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型26

通信子網(wǎng)中的交換節(jié)點(diǎn)不一定要有七層，通常只有下三層，甚至可以只有下兩層

ISO’s

OSI模型僅規(guī)定了各層的功能，而每層的具體協(xié)議以及每層應(yīng)向高層提供怎樣的服務(wù)由其他國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)給出。每層協(xié)議傳送信息的基本單位稱(chēng)為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。2、各層的功能1.4

開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型27物理層的功能是為在物理媒體上建立、維持和終止傳輸數(shù)據(jù)比特流的物理

連接提供機(jī)械、電氣、功能和過(guò)程的手段。原始的物理連接，在傳輸比特流時(shí)可能發(fā)生差錯(cuò)。EIA-RS-232C為一物理層協(xié)議。(2)數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能就是通過(guò)檢驗(yàn)、確認(rèn)和反饋重發(fā)等手段將原始的物

理連接改造成無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路,并具備流量控制功能。該層的PDU稱(chēng)為幀。HDLC為一數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。1.4

開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型28(3)網(wǎng)絡(luò)層的主要功能就是解決如何把信息傳送到目標(biāo)，即路由選擇。該層的PDU稱(chēng)為分組.X.25和IP為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。(4)運(yùn)輸層為上層用戶提供端對(duì)端的透明優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

為了達(dá)到較高的吞吐量，運(yùn)輸層可建立多條網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)支持一條運(yùn)輸連接，這就是分流。

為了節(jié)省費(fèi)用，運(yùn)輸層可將多個(gè)運(yùn)輸通信合用一條網(wǎng)絡(luò)連接，這就是復(fù)用。會(huì)話層組織和同步不同主機(jī)上各種進(jìn)程之間的對(duì)話。表示層為上層用戶提供共同需要的數(shù)據(jù)或信息語(yǔ)法表示變換。數(shù)據(jù)壓縮和加密也是表示層可提供的表示變換功能。(7)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，它是開(kāi)放

系統(tǒng)互連環(huán)境的最高層。文電處理系統(tǒng)(MHS)、虛擬終端協(xié)議(VT)等都是應(yīng)用層協(xié)議。1.4

開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型29三、層間服務(wù)

OSI模型中，n層為n+1層提供服務(wù)，接口處提供服務(wù)的地方稱(chēng)為服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(SAP)，每個(gè)SAP都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)地址。服務(wù)是通過(guò)一組服務(wù)原語(yǔ)來(lái)執(zhí)行的，有四類(lèi)服務(wù)原語(yǔ)：1、請(qǐng)求：由服務(wù)用戶發(fā)往服務(wù)提供者，請(qǐng)求它完成某項(xiàng)工作，如發(fā)送數(shù)據(jù)。2、指示：由服務(wù)提供者發(fā)往服務(wù)用戶，指示發(fā)生了某些事件。如接收到遠(yuǎn)地送來(lái)的數(shù)據(jù)。3、響應(yīng)：由服務(wù)用戶發(fā)往服務(wù)提供者，作為對(duì)前面發(fā)生的指示的響應(yīng)。4、證實(shí)：由服務(wù)提供者發(fā)往服務(wù)用戶，作為對(duì)前面發(fā)生的請(qǐng)求的證實(shí)。1.4

開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型

服務(wù)有證實(shí)和非證實(shí)的。一般來(lái)說(shuō)，連接服務(wù)是證實(shí)的，而數(shù)據(jù)傳送服務(wù)和斷連服務(wù)都是非證實(shí)的。301.4

開(kāi)放系統(tǒng)互連的層次模型31四、OSI基本標(biāo)準(zhǔn)集部分OSI基本標(biāo)準(zhǔn)(P25)在層次結(jié)構(gòu)模型中數(shù)據(jù)的實(shí)際傳遞過(guò)程321.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)33網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織(P23自習(xí))1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)一、按地理范圍分類(lèi):1局域網(wǎng)(LAN)2校園網(wǎng)(CAN)3城域網(wǎng)(MAN)4廣域網(wǎng)(WAN)5全球網(wǎng)(GAN)≈0.1km≈1km≈10km≈100-1000km>1000km

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理距離越大，則其可能傳輸數(shù)據(jù)的速率越低。數(shù)據(jù)速率的單位為比特/秒，即bps。1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)二、其它分類(lèi)按網(wǎng)絡(luò)的物理形狀(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))分:不規(guī)則圖形(廣域網(wǎng))總線形(局域網(wǎng))341.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)(3)環(huán)形(局域網(wǎng))351.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)(4)星形(局域網(wǎng))36第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)理論一、通信系統(tǒng)模型37第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)理論

信號(hào)：數(shù)據(jù)的電編碼（有線信號(hào)）或電磁編碼（無(wú)線信號(hào)）模擬信號(hào)：（連續(xù)變化的）如電話線上的電波數(shù)字信號(hào)：（離散變化的）如計(jì)算機(jī)中的電信號(hào)信道：信號(hào)傳輸?shù)牡缆纺M信道：用來(lái)傳輸模擬信號(hào)的信道數(shù)字信道：用來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)的信道

數(shù)據(jù)通信：數(shù)字計(jì)算機(jī)或其它數(shù)字終端裝置之間的

通信，其信道既可采用數(shù)字信道，也可采用模擬信道。38第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)理論二、帶寬

帶寬：任何實(shí)際的模擬信道所能傳輸?shù)男盘?hào)的頻率的范

圍稱(chēng)為該信道的通頻帶的寬度或帶寬。信道的帶寬越寬，則它傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)失真越?。蝗粜诺赖膸捁潭?，則用它來(lái)直接傳輸數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)速率越高則失真越大。三、信道的最大數(shù)據(jù)速率C

1奈奎斯特公式（無(wú)熱噪聲）C=2Hlog2L

(b/s)信道的帶寬

某給定時(shí)刻數(shù)字信號(hào)可能取的離散值的個(gè)數(shù)熱噪聲：由于信道中分子熱運(yùn)動(dòng)引起的噪聲39第一節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)理論2香農(nóng)公式（有熱噪聲）C=Hlog2(1+S/N)

(b/s)S/N

信噪比（S：信號(hào)功率

N：噪聲功率）信噪比的常用單位為分貝（dB）：1

dB=10log10(S/N)

一般用帶寬來(lái)描述模擬信道的容量，用數(shù)據(jù)速率來(lái)描述數(shù)字信道的容量。碼元速率：每秒信號(hào)狀態(tài)變化的次數(shù)，單位為波特（Baud）。有時(shí)又稱(chēng)為調(diào)制速率。碼元速率和數(shù)據(jù)速率的關(guān)系：C=Blog2L（C為數(shù)據(jù)速率，B為碼元速率，L同上）40第二節(jié) 物理傳輸媒體有線：如雙絞線、同軸電纜、光纖無(wú)線：如衛(wèi)星、無(wú)線電通信、紅外通信、激光通信、微波通信傳?輸各媒類(lèi)體媒體分間類(lèi)的比傳較送速率傳送距離帶寬價(jià)格雙絞線3類(lèi)、5類(lèi)10M、100M小小便宜同軸電纜50、7010M

bps較小小較低光纖多模單模千兆長(zhǎng)大大衛(wèi)星最遠(yuǎn)最大41第二節(jié) 物理傳輸媒體42？為何要將兩根導(dǎo)線絞在一起？？單模光纖與多模光纖工作方式有何不同？

頻譜：又稱(chēng)為波譜，按頻率來(lái)劃分稱(chēng)為頻段，而按波長(zhǎng)來(lái)劃分則稱(chēng)為波段。對(duì)于高頻段或短波長(zhǎng)的波段可獲得較大的帶寬。第三節(jié) 傳輸技術(shù)43一、模擬傳輸與數(shù)字傳輸

1模擬傳輸定義：它是一種不考慮其內(nèi)容的模擬信號(hào)傳輸方式。模擬傳輸是通過(guò)放大器來(lái)放大信號(hào)。特點(diǎn)：放大信號(hào)的強(qiáng)度的同時(shí)也放大了由噪聲引起的信號(hào)失真。

2數(shù)字傳輸定義：關(guān)心信號(hào)的內(nèi)容，與0、1相關(guān)的傳輸技術(shù)。數(shù)字傳輸是通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)再生信號(hào)。特點(diǎn)：（1）不會(huì)有積累誤差（2）不能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)谌?jié) 傳輸技術(shù)二、數(shù)字調(diào)制技術(shù)

調(diào)制：在通信系統(tǒng)模型中，變換器將由信源產(chǎn)生的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成適宜于在信道上傳輸?shù)碾娦盘?hào)的過(guò)程稱(chēng)為調(diào)制；而將接收端的反變換

過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)?；鶐盘?hào)：通常指由信源產(chǎn)生的原始電信號(hào)。

調(diào)制過(guò)程就是按調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過(guò)程。M

M44第三節(jié) 傳輸技術(shù)451

Ask（幅移鍵控或幅度調(diào)制或調(diào)幅AM）

使載波的幅度隨著發(fā)送的基帶信號(hào)而變化，但頻率和相位不變，稱(chēng)之為幅移鍵控。2

Fsk（頻移鍵控或頻率調(diào)制或調(diào)頻FM）

使載波的頻率隨著發(fā)送的基帶信號(hào)而變化，但幅度和相位不變，稱(chēng)之為頻移鍵控。3

Psk（相移鍵控或相位調(diào)制或調(diào)相PM）

使載波的相位隨著發(fā)送的基帶信號(hào)而變化，但幅度和頻率不變，稱(chēng)之為相移鍵控。示例：46第三節(jié) 傳輸技術(shù)三、模擬信號(hào)的脈碼調(diào)制PCMPCM的過(guò)程

1取樣值。

若模擬信號(hào)的帶寬是H

Hz，則2H的取樣頻率就足以捕獲可恢復(fù)原有模擬信號(hào)的信息。（奈奎斯特定理）

編碼解碼器編碼解碼器

1510號(hào)時(shí)間幅/μs定義：就是按照一定的時(shí)間間隔125

2采50

3樣75

5測(cè)00

6量25

75模0

87擬5

10信0010.8幅值11.29.547第三節(jié) 傳輸技術(shù)482量化

定義：是將取樣點(diǎn)處測(cè)得的信號(hào)幅值分級(jí)取整的過(guò)

程。即將模擬信號(hào)的最大可能幅值等分為若干級(jí)（通常為2n級(jí)），而后測(cè)量得到的幅值按此分級(jí)舍

入取整，得到一個(gè)整數(shù)。

如，若模擬信號(hào)的最大幅值為256，而將其分為128級(jí)，則幅值在[0，2]）中量化為0，在[2，4]）中量化為1，……，在[254，256]）中量化為127等。其量化誤差<2。

量化會(huì)造成誤差，量化誤差會(huì)造成信號(hào)還原時(shí)的失真。第三節(jié) 傳輸技術(shù)493編碼定義：即將量化后的整數(shù)值用二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示。

如：有一個(gè)4kHz的音頻模擬信號(hào)，故125μs取樣一次。若按最大幅值等分為16級(jí)，則每個(gè)樣本要用4位二進(jìn)制來(lái)編碼，所以傳輸速率為4

/125

μs=32k

b/s；按最大幅值等分為128級(jí)，則每個(gè)樣本要用7位二進(jìn)制來(lái)編碼，所以傳輸速率為7/125

μs=56k

b/s。

在量化過(guò)程中，分級(jí)越細(xì)，誤差越小，但每個(gè)樣本點(diǎn)編碼所需的比特?cái)?shù)越多，從而也需要較高的數(shù)據(jù)速率。第三節(jié) 傳輸技術(shù)四、多路復(fù)用多路復(fù)用的概念：一個(gè)信道傳輸多條信息，傳輸媒體共享。

1、頻分多路復(fù)用（FDM）

基本思想：將信道的可用頻帶分成若干互不交疊的頻段，每一路信號(hào)僅占用其中的一個(gè)頻段，以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)在同一信道中的傳輸。50第三節(jié) 傳輸技術(shù)例

3路話頻原始信號(hào)頻分多路復(fù)用一帶寬為12kHz(60~72kHz)的物理信道示意圖：51第三節(jié) 傳輸技術(shù)522、時(shí)分多路復(fù)用（TDM）

基本思想：將一條線路按其工作時(shí)間劃分周期，每

一周期再劃分為若干時(shí)間片，每一時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號(hào)占用，從而實(shí)現(xiàn)一條線路傳送多路信號(hào)。

特點(diǎn)：特別適合于數(shù)字信號(hào)場(chǎng)合，也可傳輸模擬信號(hào)。例：

T1線路的TDM

（如圖）該線路中每125μs傳輸24條信道+1位分幀碼的數(shù)據(jù)，每條信道8位。故其數(shù)據(jù)速率為(24×8+1)bit/125μs=1.544M

b/s。3、波分多路復(fù)用（WDM）由于λf=c（光速），波分多路復(fù)用實(shí)質(zhì)上就是在光信道上采用的一種頻分多路復(fù)用的變種。第三節(jié) 傳輸技術(shù)五、數(shù)字信號(hào)的編碼技術(shù)

對(duì)在物理媒體中傳輸?shù)亩M(jìn)制比特串可用高低電平的矩形波來(lái)表示。但接收端若無(wú)法得知傳輸?shù)谋忍卮钠鹗紩r(shí)間或每個(gè)比特串的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短，則出錯(cuò)。如：若接收端接收數(shù)據(jù)時(shí)退后1個(gè)比特位的時(shí)間

若比特傳輸時(shí)間縮短一半1、曼徹斯特編碼（Manchester

Code）從高電平到低電平的跳變代表1；從低電平到高電平的跳變代表0。特點(diǎn)：（1）自帶同步信號(hào)（2）編碼效率：期10M以太網(wǎng)采用此編碼50。%示例53第三節(jié) 傳輸技術(shù)2、差分曼徹斯特編碼（Differential

Manchester

Code）

每個(gè)比特傳輸時(shí)間的中間有一次電平的跳變，將每個(gè)比特持續(xù)時(shí)間的開(kāi)始處有跳變代表0，無(wú)跳示例變代表

1。特點(diǎn)：（1）自帶同步信號(hào)編碼效率：50%具有更好的抗干擾性令牌環(huán)采用此編碼。54第三節(jié) 傳輸技術(shù)3、4B/5B編碼

用5位的比特位表示4位二進(jìn)制數(shù)，往往和NRZI（不歸零制）組合使用，且在每個(gè)比特1的開(kāi)始處有電平跳變。（P64表2.4）特點(diǎn)：（1）5個(gè)比特碼組中不示含例多于3個(gè)0，或者不會(huì) 少于2個(gè)1（2）編碼效率4/5=80%（3）具有較好的抗干擾性高速網(wǎng)絡(luò)大多采用此編碼。55第四節(jié) 物理層接口舉例一、EIA-RS-232C

它是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA(Electronic

IndustryAssociation)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。其中，RS（Recommended

Standard）意思為推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)碼，C表示該標(biāo)準(zhǔn)已被修改過(guò)的次數(shù)圖。示機(jī)械特性：25根插針的標(biāo)準(zhǔn)連接器（DB-25，DB-15，DB-9）電氣特性：邏輯1的電平為低于-3V，邏輯0的電平為高于+3V。功能特性：20根連接線中，2根地線，4根數(shù)據(jù)線，11根控制線，3根定時(shí)線，其余5根未定義或備用。（具體定義：P67樣表表2.5）56第四節(jié) 物理層接口舉例最常用的有8條線，如下圖：57第四節(jié) 物理層接口舉例計(jì)算機(jī)或終端之間的直接RS-232C連接：58第四節(jié) 物理層接口舉例594

規(guī)程特性：主要規(guī)定了控制信號(hào)線在不同情況下有效和無(wú)效的順序和相互的關(guān)系。

如：只有當(dāng)CC和CD都處于有效（ON）狀態(tài)時(shí)，才能在DTE和DCE之間進(jìn)行傳送操作。若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，則預(yù)先將CA線置

成有效（ON）狀態(tài)，等CB線上收到有效（ON）狀態(tài)的回答后，才能在BA線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)。第四節(jié) 物理層接口舉例二、數(shù)據(jù)通信的三種方式

1、單工通信?數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴菃蜗虻?，反向上可以傳輸控制信?hào)。2、半雙工通信?數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴请p向的，但在同一時(shí)刻只能A

B是單向的。A控制信號(hào)也是如此。B60第四節(jié) 物理層接口舉例3、全雙工通信無(wú)論何時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)的傳輸都可以是雙向的。AB結(jié)束61返回62發(fā)送端接收端若從這里開(kāi)始采樣數(shù)據(jù)返回63發(fā)送端接收端1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1若比特傳輸時(shí)間縮短一半返回6465666768第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正一、傳輸差錯(cuò)的特性l

傳輸中的差錯(cuò)都是由于噪聲引起的。熱噪聲：信道所固有的，持續(xù)存在。沖擊噪聲：由于外界特定的短暫原因所造成。其中沖擊噪聲是傳輸中產(chǎn)生差錯(cuò)的重要原因。l由熱噪聲引起的差錯(cuò)為隨機(jī)錯(cuò)，而沖擊噪聲引起的差錯(cuò)為突發(fā)錯(cuò)誤。l

突發(fā)長(zhǎng)度：指從突發(fā)錯(cuò)誤發(fā)生的第一個(gè)碼元到有錯(cuò)的最后一個(gè)碼元間所有碼元的個(gè)數(shù)。l

衡量一個(gè)信道質(zhì)量的重要參數(shù)是誤碼率Pe：69第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正Pe=差錯(cuò)控制編碼：指將信息位向信道發(fā)送之前，先按照某種關(guān)系加上一定的冗余位，構(gòu)成一個(gè)碼字再發(fā)送的過(guò)程稱(chēng)為差錯(cuò)控制編碼。例：檢錯(cuò)碼：能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼。糾錯(cuò)碼：不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能自動(dòng)糾正的編碼。衡量編碼性能好壞的一個(gè)重要參數(shù)是編碼效率R：R=1010011

101信息位 冗余位碼字101001110170第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正數(shù)據(jù)通信中，利用編碼方法進(jìn)行差錯(cuò)控制的方式基本上有兩類(lèi)：

自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)ARQ：只需用檢錯(cuò)碼，但必須有雙向信道，且發(fā)送方要有數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。，但編碼效率低，所需設(shè)備

前向糾錯(cuò)FEC：必須用A糾錯(cuò)碼，可用單向信道B復(fù)雜，一般用于實(shí)時(shí)要求高的場(chǎng)合。AB71第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正發(fā)送順序I21

I22…

I2q…

…

…

…信息位Ip1

Ip2

…

Ipqr1

r2

…

rq冗余位二、常用的簡(jiǎn)單差錯(cuò)控制編碼1、 奇偶校驗(yàn)碼

它是通過(guò)增加冗余位來(lái)使碼字中1的個(gè)數(shù)保持奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法，是一種檢錯(cuò)碼。

示例①

垂直奇偶校驗(yàn)（縱向奇偶校驗(yàn)）

它是將整個(gè)發(fā)送的信息塊分為定長(zhǎng)p位的若干段，每段后面按1的個(gè)數(shù)為奇或偶數(shù)的規(guī)律加上1位奇偶位。I

I

…

I11

12

1q示例72第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正通常p取一個(gè)字符的位數(shù)。冗余位：ri=I1iri=

I1iI2iI2i

Ipi…

Ipi（偶）… 1

（奇）編碼效率：

R=特點(diǎn)：（1）生成簡(jiǎn)單，可邊發(fā)送邊產(chǎn)生冗余位；（2）能檢測(cè)出每列中所有奇數(shù)位的錯(cuò)，但檢測(cè)不出偶數(shù)位的錯(cuò)，漏檢率接近于1/2。②

水平奇偶校驗(yàn)（橫向奇偶校驗(yàn)）

它是對(duì)各個(gè)信息段的相應(yīng)位橫向進(jìn)行編碼，產(chǎn)生一個(gè)奇偶冗余位。73第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正

若每個(gè)信息段就是一個(gè)字符的話，q就是發(fā)送的信息塊中的字符數(shù)。冗余位：ri=Ii1ri=

Ii1Ii2Ii2Iiq…

Iiq（偶）…

1

（奇）74第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正編碼效率：R=特點(diǎn)：生成較復(fù)雜，必須等要發(fā)送的完整信息塊到齊后才能產(chǎn)生冗余位，故一定要使用記憶寄存器；能檢測(cè)出各段同一位上的奇數(shù)位錯(cuò)，還可以檢測(cè)出突發(fā)長(zhǎng)度≤p的所有突發(fā)錯(cuò)誤。③

水平垂直奇偶校驗(yàn)（縱橫奇偶校驗(yàn)）它是指將水平方向與垂直方向的校驗(yàn)聯(lián)合運(yùn)用。75第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正76第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正編碼效率：R=特點(diǎn)：可檢測(cè)出所有3位或3位以下的錯(cuò)誤；可檢測(cè)出所有奇數(shù)位錯(cuò)；可檢測(cè)出突發(fā)長(zhǎng)度≤p+1的突發(fā)錯(cuò)誤以及大部分偶數(shù)位錯(cuò)；可以糾正部分情況下的差錯(cuò)。如：僅在某一行和某一列中有奇數(shù)位錯(cuò)時(shí)。77第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正2、 定比碼（恒比碼）指每個(gè)碼字中均含有相同數(shù)目的1。編碼效率（n中取m）：R=例

在國(guó)際無(wú)線電報(bào)通信中，廣泛采用7中取3定比碼。共有

=35種碼字，可用來(lái)分別代表26個(gè)英文字母和其它符號(hào)。其編碼效率R=log235/7=5.12/7=0.73。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，但編碼效率不高；可檢測(cè)出所有奇數(shù)位錯(cuò)以及部分偶數(shù)位錯(cuò)；適宜于傳輸字母和符號(hào)類(lèi)的信號(hào)，不能用于傳輸隨機(jī)的二進(jìn)制數(shù)字序列。78第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正793、 正反碼

是一種簡(jiǎn)單的能夠糾正差錯(cuò)的編碼，當(dāng)信息位中有奇數(shù)個(gè)1時(shí)，冗余位是信息位的簡(jiǎn)單重復(fù)；否則，冗余位是信息位的反碼。例

若信息位為01011，則編碼為0101101011；若信息位為10010，則編碼為1001001101。接收端的校驗(yàn)方法為：（P79）特點(diǎn)：編碼效率較低，為50%；差錯(cuò)控制能力較強(qiáng)。第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正三、海明碼也是一種可以糾正一位差錯(cuò)的編碼。對(duì)于奇偶校驗(yàn)碼，若信息位為an-1an-2…a1，加上一位偶校驗(yàn)位a0，an-2在接收端校驗(yàn)時(shí)，可按關(guān)系式

S

=

an-1

…

a0

來(lái)計(jì)算，若S=0，則無(wú)錯(cuò)；若S=1，則有錯(cuò)。上式稱(chēng)為監(jiān)督關(guān)系式，S稱(chēng)為校正因子。

思想：增加冗余位，也相應(yīng)地增加監(jiān)督關(guān)系式和校正因子，就能表示更多的差錯(cuò)情況，包括具體定出是哪一位出錯(cuò)。

理論依據(jù)：當(dāng)信息位為k位，增加r個(gè)冗余位，構(gòu)成n=k+r位碼字。若希望用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

n個(gè)不同的位置的一位錯(cuò)，則要求：2r≥k+r+1。80第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正生成過(guò)程：（假設(shè)k=4，則r取3，信息位a6a5a4a3，冗余位a2a1a0）（1）構(gòu)造監(jiān)督關(guān)系式表（2）寫(xiě)出監(jiān)督關(guān)系式由上表可知，a2

、a4

、a5

或a6的一位錯(cuò)都應(yīng)使S2=1，所以S2=a2

a4

a5

a6S2S1S0000001010100011101110111錯(cuò)碼位置無(wú)錯(cuò)a0錯(cuò)a1錯(cuò)a2錯(cuò)a3錯(cuò)a4錯(cuò)a5錯(cuò)a6錯(cuò)81第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正同理S1=a1

a3

a5

a6S0=a0

a3

a4

a6（3）求出冗余位關(guān)系式令S0

、S1

和S2為0，即可求出a0

、a1和a2：a2

=

a4

a1

=

a3

a0

=

a3a5

a6a5

a6a4

a6示例（P82表3.4）糾錯(cuò)（P82

）82第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正83特點(diǎn)：編碼效率為k/k+r

（上例4/7

）

；較容易實(shí)現(xiàn)，但只能糾正1位錯(cuò)。

為能糾正傳輸中出現(xiàn)的突發(fā)差錯(cuò)，可采用特殊處理：將連續(xù)p個(gè)碼字排成一個(gè)矩陣，每行一個(gè)碼字。（P83圖3.4）第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正四、循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC（多項(xiàng)式碼）它是一種檢錯(cuò)碼。

思想：任何一個(gè)由二進(jìn)制數(shù)位串組成的代碼都可以和一個(gè)只含0和1兩個(gè)系數(shù)的多項(xiàng)式建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

示例

k位信息位對(duì)應(yīng)于一個(gè)k-1次多項(xiàng)式K(x)，r位冗余位對(duì)應(yīng)于一個(gè)r-1次多項(xiàng)式R(x)，生成的n=k+r位碼字則對(duì)應(yīng)于一個(gè)n-1次多項(xiàng)式T(x)。生成方法：發(fā)送方和接收方依據(jù)一事先約定的r次生成多項(xiàng)式G(x)（最高項(xiàng)xr的系數(shù)為1），用G(x)去除xrK(x)得到的余式就是R(x)，即得冗余位。84第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正85

示例設(shè)信息位為1010001，即K(x)=x6+x4+1，取

G(x)=x4+x2+x+1（對(duì)應(yīng)的代碼為10111），則x4K(x)=x10+x8+x4（對(duì)應(yīng)的代碼為10100010000），則所以冗余位為1101， R(x)=x3+x2+1。T(X)=

x4

K(x)+

R(x)=

x10+x8+x4

+

x3+x2+1對(duì)應(yīng)的發(fā)送代碼為：10100011101第一節(jié) 差錯(cuò)檢測(cè)與糾正86檢測(cè)方法：用發(fā)送端發(fā)送時(shí)采用的生成多項(xiàng)式G(x)來(lái)除接收到的碼字多項(xiàng)式，若余式不為0，則傳輸有差錯(cuò)；否則，認(rèn)為傳輸無(wú)差錯(cuò)。特點(diǎn)：（P85）87第二節(jié)數(shù)據(jù)鏈路層的功能一、幀同步作用：識(shí)別幀的起始與終止幀同步的方法：①字節(jié)計(jì)數(shù)法:幀中含有起始字符及幀中數(shù)據(jù)的②字符填充的首尾定界符原理:用特定字符確定字C節(jié)c數(shù)oun。tdata特殊字符定義數(shù)據(jù)部分的字節(jié)數(shù)幀的起C

止界線。data特殊字符1幀D

C

C特殊字符1幀第二節(jié)數(shù)據(jù)鏈路層的功能③比特填充的首尾標(biāo)志法原理:用特定比特模式確定幀的起止界線。0④偽例編碼原理:用不容許出現(xiàn)的電位變化定義幀的起止位置例:在物理層，若用曼徹斯特編碼時(shí)，高→低表示”1”,低→高表示”0”，則可用高→高或低→低表示起止。0111111data010111111011111101幀0088第二節(jié)數(shù)據(jù)鏈路層的功能二、差錯(cuò)控制通常采用反饋重發(fā)的差錯(cuò)控制方法。常配合兩種技術(shù)：（P74）AB①

引入dat計(jì)a

時(shí)器（？）防止死等待ack②

對(duì)發(fā)送的幀編號(hào)（？）防止重復(fù)幀多次被接收方交給它的上一層89第二節(jié)數(shù)據(jù)鏈路層的功能90三、流量控制

用于處理發(fā)送方發(fā)送能力大于接收方接收能力，從而造成數(shù)據(jù)幀丟失的問(wèn)題。

流量控制并不是數(shù)據(jù)鏈路層所特有的功能。只不過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層控制的是相鄰兩節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)鏈路上的流量。四、鏈路管理主要用于面向連接的服務(wù)，包括：建立維持連接釋放第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議91一、停－等協(xié)議（stop

and

wait）

它規(guī)定發(fā)送方每發(fā)送一幀后就要停下來(lái)，等待對(duì)方已正確接收的確認(rèn)返回后才能繼續(xù)發(fā)送下一幀。停－等協(xié)議的工作流程圖（P89-圖3.7）？若不對(duì)返回的Ack幀編號(hào)，會(huì)造成什么樣的錯(cuò)誤？示例停－等協(xié)議效率：第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議設(shè)：B為信道容量（即比特率）,R為單程傳播延遲（距離/速度）,L為數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度。u

考慮不出差錯(cuò)的情況：∴信道的利用率=u

考慮出錯(cuò)重傳情況（P90）發(fā)送方接收方傳輸延遲L/B=Rackack92第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議捎帶確認(rèn)在雙向通信情況下，返回的ACK幀可由反向發(fā)送的數(shù)據(jù)幀一起捎帶回來(lái)。（如下圖）示例ABdataackABdataackdataack9394第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議超時(shí)時(shí)間的設(shè)置必須恰當(dāng)，既不能太大也不能太小設(shè)。置得？太大，當(dāng)數(shù)據(jù)幀或應(yīng)答幀丟失時(shí)，要等待較長(zhǎng)的時(shí)間才開(kāi)始重發(fā)，效率不高；如果設(shè)置得太小，則正常應(yīng)答還未返回時(shí)，發(fā)送端就超時(shí)重發(fā)，造成不必要的重復(fù)。合適的時(shí)間值應(yīng)選擇稍大于信號(hào)從發(fā)送端到接收端傳輸時(shí)間的兩倍加上接收端的處理時(shí)間之和。ABdataack95第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議?！葏f(xié)議的缺點(diǎn)：①距離較大的情況下，2R增大，使得信道有效利用率大大減小。②發(fā)送方要停下來(lái)等待Ack返回后再繼續(xù)發(fā)送而造成信道浪費(fèi)，在大批量的數(shù)據(jù)傳送下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。示例：衛(wèi)星信道B=50k

b/s

2R=0.5s

L=1kb則U===

≈4%9697第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議二、順序接收的管道協(xié)議（回退n協(xié)議）

協(xié)議內(nèi)容：容許發(fā)送方連續(xù)發(fā)送若干幀。接收方按正確的順序依次接收幀。當(dāng)收方未收到k幀，則拒絕之后所有的幀。當(dāng)發(fā)送方發(fā)現(xiàn)第k幀未收到確認(rèn)信息，計(jì)時(shí)器已經(jīng)超時(shí)后，則重發(fā)從k幀起的若干幀。工作情況圖幀號(hào)的位數(shù)公式：m≥第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議滑動(dòng)窗口協(xié)議發(fā)送窗口：限制發(fā)送方已發(fā)出但尚未經(jīng)確認(rèn)的幀的數(shù)目稱(chēng)為發(fā)送窗口。接受窗口：等待接收的幀的數(shù)目。幀號(hào)取3位，發(fā)送窗口取值為2的滑動(dòng)窗口協(xié)議工作過(guò)程：停等協(xié)議可看成是發(fā)送窗口等于1的滑動(dòng)窗口協(xié)議的特例。使用回退n協(xié)議，發(fā)送窗口的尺寸≤2m-1，舉反例？98第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議99缺點(diǎn)：①發(fā)送方必須有足夠大的緩沖區(qū)，否則重發(fā)無(wú)法完成。②當(dāng)發(fā)出的n個(gè)幀的第一個(gè)幀是重發(fā)，需要之后的n-1個(gè)幀一起重發(fā)，浪費(fèi)。第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議三、選擇重傳協(xié)議

協(xié)議內(nèi)容：若某一幀出錯(cuò)，后面送來(lái)的正確的幀雖然不能立即送主機(jī)，但接收方仍可以收下來(lái)，放在一個(gè)緩沖區(qū)中，同時(shí)要求發(fā)

送方重新傳送出錯(cuò)的那一幀，一旦收到重傳的那一幀后，就可與

原先已收到但暫存在緩沖區(qū)中的其余幀一起按正確的順序送主機(jī)。工作情況圖接收方也必須增加緩沖區(qū)。100第三節(jié) 數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議使用選擇重傳協(xié)議，發(fā)送窗口的尺寸≤2m-1，舉反例？四、關(guān)于三種協(xié)議的總結(jié)窗口尺寸與三種協(xié)議的關(guān)系效率效率（S）＜效率（G）＜效率（選）101第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例鏈路層協(xié)議分類(lèi)：異步協(xié)議：以字符為傳輸?shù)男畔挝?，在每個(gè)字符起始處同步，但各個(gè)字符之間的間隔時(shí)間是可以變化的。同步協(xié)議：以幀為單位，在該幀的起始處同步，而后面維持固定的時(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)控制和流量控制。102第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例01030/10/10/10/1

0/10/10/10/10/11起始位5至8位數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)位（可有可無(wú)）一、起止式異步規(guī)程（典型的異步數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議）

它是一個(gè)字符一個(gè)字符傳輸?shù)?，字符之間沒(méi)有固定的時(shí)間間隔要求。它是靠起始位和終止位來(lái)進(jìn)行字符同步的。傳輸格式為：空閑或前一字符的終止位1第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例104二、同步規(guī)程同步式的數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)程又可分為三種面向字符的面向比特的面向字節(jié)計(jì)數(shù)的第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例1、面向字符的同步規(guī)程

它是將若干個(gè)字符組成一個(gè)信息塊（幀）一起發(fā)送。利用一些特殊定義的字符來(lái)界定一幀的開(kāi)頭與結(jié)束、分隔不同的段和控制整個(gè)信息交換過(guò)程，被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也是由字符組成。其典型代表是IBM公司的二進(jìn)制同步通信協(xié)議（BISYNC或BSC）。面向字符的同步規(guī)程的幀格式為：

規(guī)程中的特殊定義的字符都是用來(lái)在通信雙方間傳遞一些控制信息用的，統(tǒng)稱(chēng)為通信控制字符。（P104表3.7）105第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例問(wèn)題：若傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊中含有通信控制字符如ETX，則會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)。（什么樣的差錯(cuò)？）因此要求規(guī)程應(yīng)有將這些特殊字符當(dāng)作普通數(shù)據(jù)字符處理的能力，這種能力叫做“數(shù)據(jù)透明”。

面向字符的同步規(guī)程是采用字符填充的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明的。它規(guī)定將每個(gè)獨(dú)立的控制字符都作為普通的數(shù)據(jù)字符對(duì)待，而只106有它們緊隨著一個(gè)DLE轉(zhuǎn)義字符后面才具有通信控制的含義。

字符填充方法：指發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若數(shù)據(jù)段正文本身出現(xiàn)

DLE字符，則在傳送前在它的前面再插入一個(gè)DLE。接收端一旦接收到連續(xù)兩個(gè)DLE，就刪去第一個(gè)DLE，而將它后面的任何字符都當(dāng)作普通數(shù)據(jù)字符對(duì)待。（示例）第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例同步比異步的優(yōu)點(diǎn)：避免了異步方式中許多起始和終止信號(hào)，信道的有效利用率提高 了（特別是在傳輸較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)時(shí)）；由于有標(biāo)題字段，它可以具備更為復(fù)雜的通信控制能力，校驗(yàn)的 功能也增強(qiáng)了。面向字符的缺點(diǎn)：它和特定的字符編碼集有關(guān)，不利于兼容；

字符填充方法用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)起來(lái)都較麻煩，而且它也要依賴(lài)于所采用的字符集。107第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例2、面向比特的同步規(guī)程

該規(guī)程的幀中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以含有任意數(shù)量的比特位，而且它是靠約定的比特模式來(lái)定界幀的開(kāi)始和結(jié)束。其典型代表有：IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLC。（ANSI的ADCCP，ISO的HDLC，X.25的LAP和LAPB）面向比特的同步規(guī)程的幀格式為：面向比特的同步規(guī)程中的數(shù)據(jù)透明是通過(guò)比特填充方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。108第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例

比特填充方法：發(fā)送端對(duì)除了用于定界幀起始的標(biāo)志（01111110）以外的其余字段，每連續(xù)出現(xiàn)5個(gè)1后就自動(dòng)插入一個(gè)0。接收端在連續(xù)出現(xiàn)5個(gè)1后，則刪除掉一個(gè)0。109第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例110特點(diǎn)：它不依賴(lài)于字符編碼集；比特填充的方法用硬件實(shí)現(xiàn)較方便；能實(shí)現(xiàn)各種較完善的控制功能。第五節(jié) 鏈路通信規(guī)程舉例3、面向字節(jié)計(jì)數(shù)的同步規(guī)程

它通過(guò)規(guī)定幀的某個(gè)域的數(shù)值來(lái)表示幀中數(shù)據(jù)字段中含有的字節(jié)數(shù)，并以此字節(jié)計(jì)數(shù)來(lái)確定幀的結(jié)束邊界位置，而且傳送的數(shù)據(jù)又必須是字節(jié)的整數(shù)倍。其典型代表是DEC的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信報(bào)文協(xié)議DDCMP。面向字節(jié)計(jì)數(shù)的同步規(guī)程的幀格式為：特點(diǎn)：不需采用填充技術(shù)即可達(dá)到數(shù)據(jù)透明；該幀中有兩段CRC校驗(yàn)碼，分別對(duì)前面的標(biāo)題部分和后面的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行校驗(yàn)。111本章結(jié)束112謝謝！返回1010111奇校驗(yàn)0113返回1011001

0111011

0101011若取p=7，用奇校驗(yàn)，則：1000111101110000111111011

1101010

0

1101110

1

1001101返回114115x4+x2+x+11

1

0

0

1

0

1返回1

0

1

1

1x6+x5+

x2+1116接受方0→期待幀號(hào)期待幀號(hào)⊕1→期待幀號(hào)收到幀的

Seq=期待幀號(hào)確認(rèn)幀號(hào)Ack=Seq(返回)不對(duì)對(duì)恢復(fù)報(bào)文送主機(jī)校驗(yàn)和檢查對(duì)不對(duì)等待數(shù)據(jù)幀到達(dá)從主機(jī)取報(bào)文裝配幀

(seq=發(fā)送幀號(hào))發(fā)送,并置計(jì)時(shí)器等待Ack=發(fā)送幀號(hào)發(fā)送方

0→發(fā)送幀號(hào)對(duì)發(fā)送幀號(hào)⊕1→發(fā)送幀號(hào)不對(duì)計(jì)時(shí)器超時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)幀返回Ack幀返回第一節(jié) 局域網(wǎng)概述117一、定義局域網(wǎng)：通常是指通過(guò)通信線路，把較小地理區(qū)域范圍內(nèi)的各種數(shù)據(jù)通信設(shè)備連接在一起。城域網(wǎng)：實(shí)際上不過(guò)是一個(gè)更大范圍的局域網(wǎng)系統(tǒng)。

把城域網(wǎng)劃分出來(lái)的一個(gè)最主要原因是為其制定一個(gè)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)叫做分布式隊(duì)列雙總線DQDB。二、局域網(wǎng)的特點(diǎn)：覆蓋范圍??；通常由某個(gè)組織單獨(dú)擁有；傳輸速率高而誤碼率低。第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型118一、局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

IEEE802委員會(huì)在IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)中定義了局域網(wǎng)的參考模型，由下而上的層次分別為：物理層、媒體訪問(wèn)控制子層MAC、邏輯鏈路控制子層LLC。其與OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型119第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型120把數(shù)據(jù)鏈路層細(xì)分為這兩層是基于以下考慮：對(duì)共享媒體的訪問(wèn)控制邏輯并沒(méi)有在傳統(tǒng)的第二層即數(shù)據(jù)鏈路層定義；對(duì)于同一個(gè)LLC，應(yīng)當(dāng)提供幾種不同的MAC選擇。1.

物理層的功能①

信號(hào)的編碼/解碼；②

前導(dǎo)的生成/去除（該前導(dǎo)用于同步）；③

比特的傳輸/接收；④

對(duì)傳輸媒體和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的說(shuō)明。第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型121MAC的功能①

在傳輸時(shí)，將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組裝成幀，幀中包含有地址和差錯(cuò)檢測(cè)等字段；②在接收時(shí)，將收到的幀解包，進(jìn)行地址識(shí)別和差錯(cuò)檢測(cè)；③

管理和控制對(duì)傳輸媒體的訪問(wèn)。LLC的功能為高層協(xié)議提供相應(yīng)的SAP，并且進(jìn)行流量和差錯(cuò)控制。第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型122二、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、 總線/樹(shù)型拓?fù)?？發(fā)送方和接收方分別以什么樣的方式收發(fā)數(shù)據(jù)？

發(fā)送方在發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的幀頭中加入了目的地的地址，當(dāng)此幀沿著總線廣播時(shí)，所有連接在該總線上的站點(diǎn)都能收到該幀，當(dāng)有站點(diǎn)檢查到幀頭中目的地址與自己相同時(shí)，就會(huì)在幀經(jīng)過(guò)時(shí)把數(shù)據(jù)拷貝下來(lái)，而其它站點(diǎn)則忽略它。？共享媒體上的數(shù)據(jù)由誰(shuí)消除？?jī)啥说亩私悠鞯诙?jié)局域網(wǎng)參考模型1232、 環(huán)型？轉(zhuǎn)發(fā)器工作的方式？

它是一種較簡(jiǎn)單的設(shè)備，能夠從一條線路上一個(gè)比特一個(gè)比特地接收數(shù)據(jù)，同時(shí)不經(jīng)過(guò)任何緩沖，以同樣的速率把數(shù)據(jù)傳送到其它線路上。？環(huán)上的數(shù)據(jù)幀由誰(shuí)消除？源站點(diǎn)3、 星型？中心節(jié)點(diǎn)的兩種工作方式？廣播方式：物理上是星型，邏輯上仍是總線型幀交換方式：第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型1244、 選擇傳輸媒體和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇與網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可擴(kuò)充性和性能等很多因素有關(guān)。①總線/樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的配置最靈活且簡(jiǎn)單，但覆蓋范圍不廣且網(wǎng)絡(luò)吞吐量不高。②環(huán)型拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)吞吐量較高，覆蓋范圍較廣，但不易維護(hù)。③星型拓?fù)湓诮ㄖ镏羞M(jìn)行布線非常簡(jiǎn)單和自然，適用于短距離且站點(diǎn)數(shù)量少的場(chǎng)合。第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型125

物理媒體的選擇與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、可靠性以及覆蓋范圍等很多因素有關(guān)。①

光纖>寬帶同軸電纜>基帶同軸電纜和屏蔽雙絞線>非屏蔽雙絞線（性能、可靠性及傳輸速率）② 物理媒體與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?duì)應(yīng)（P123表4.1）？物理媒體用在環(huán)型拓?fù)渲斜扔迷诳偩€/樹(shù)型拓?fù)渲行阅芤摺?/p>

在總線/樹(shù)型拓?fù)渲校军c(diǎn)與媒體的連接點(diǎn)在信號(hào)通過(guò)時(shí)都會(huì)使信號(hào)衰減變形，而在環(huán)型拓?fù)渲?，轉(zhuǎn)發(fā)器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的信號(hào)，彌補(bǔ)了信號(hào)衰減和變形的影響。第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型126三、IEEE802標(biāo)準(zhǔn)介紹IEEE802給出了一個(gè)協(xié)議參考模型和實(shí)現(xiàn)模型。127第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型128IEEE802各子標(biāo)準(zhǔn)（P131表4.2）四、邏輯鏈路控制LLC子層1、功能：① 實(shí)現(xiàn)流量控制，差錯(cuò)控制；② 支持多點(diǎn)訪問(wèn)，且和MAC層一道來(lái)規(guī)范對(duì)鏈路的訪問(wèn)；③ 為上層用戶提供SAP（服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)）2、服務(wù)內(nèi)容：①無(wú)確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)

是一種數(shù)據(jù)報(bào)式的服務(wù)，可用來(lái)發(fā)送或接收LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。不需流量控制和差錯(cuò)控制。支持單點(diǎn)、多點(diǎn)、廣播傳送方式。其邏輯相當(dāng)簡(jiǎn)單而且非常實(shí)用。第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型129②

面向連接的服務(wù)

提供建立、使用、復(fù)位以及終止數(shù)據(jù)鏈路層連接的手段，提供流量控制、差錯(cuò)控制機(jī)制，該服務(wù)僅支持單點(diǎn)傳送?？捎糜谝恍┫喈?dāng)簡(jiǎn)單的設(shè)備中，如終端控制器。③有確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)

提供了對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)的確認(rèn)機(jī)制，同時(shí)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸前無(wú)需建立邏輯連接。常用于非常重要且緊急信息處理的設(shè)備。第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型130五、媒體訪問(wèn)控制MAC子層1、 媒體訪問(wèn)控制策略① 哪里控制：1） 集中式：

一個(gè)控制器被選取出來(lái)，只有它可以授權(quán)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要傳輸時(shí)，它必須首先得到該控制器的允許。2）

分布式：

所有站點(diǎn)共同使用相應(yīng)的媒體訪問(wèn)控制機(jī)制來(lái)決定站點(diǎn)傳輸?shù)捻樞?。第二?jié)局域網(wǎng)參考模型131② 如何控制：即如何控制對(duì)共享媒體的訪問(wèn)。1） 同步：

整個(gè)信道帶寬被分割成許多部分，每一部分被分配給某一個(gè)站點(diǎn)。如頻分多路和時(shí)分多路技術(shù)。多用于WAN。2）異步

動(dòng)態(tài)分配信道，以便更好地響應(yīng)站點(diǎn)的即時(shí)請(qǐng)求?？蛇M(jìn)一步分為：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、預(yù)約和競(jìng)爭(zhēng)。

多用于MAN和LAN中，且總體而言，時(shí)間片輪轉(zhuǎn)和競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制是最廣泛使用的。（P137表4.3）第二節(jié)局域網(wǎng)參考模型2、

MAC幀通用格式

MAC控制字段：包括所有實(shí)現(xiàn)媒體訪問(wèn)控制所必須的協(xié)議控制信息，比如優(yōu)先級(jí)等。目的MAC地址源MAC地址LLC：來(lái)自于LLC層的數(shù)據(jù)。CRC：循環(huán)校驗(yàn)字段，用于差錯(cuò)控制。132第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)133一、載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMACSMA/CD是在CSMA、ALOHA技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它們都屬于隨機(jī)訪問(wèn)或競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)。

每個(gè)站點(diǎn)的信息傳輸是不可預(yù)期的，即它是隨機(jī)訪問(wèn)的；每個(gè)站點(diǎn)都為擁有對(duì)傳輸媒體的訪問(wèn)權(quán)而競(jìng)爭(zhēng)，因此它又是競(jìng)爭(zhēng)的。ALOHAALOHA最早是為分組無(wú)線網(wǎng)設(shè)計(jì)的，但其基本思想完全可用于任何共享的傳輸媒體。①

ALOHA協(xié)議原則

只要一個(gè)站點(diǎn)想要傳輸信息幀，它就把信息幀傳輸出去。然后它聽(tīng)一段時(shí)間，如果在信息來(lái)回傳播的最大延遲時(shí)間再加上一小段固定的時(shí)間內(nèi)收到了確認(rèn)，則傳輸成功；否則，傳輸站點(diǎn)重發(fā)信息幀。如果在發(fā)了好幾次后仍得不到確認(rèn)，就只好放棄。第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)②

ALOHA協(xié)議的效率設(shè)：S：為平均每幀時(shí)（幀長(zhǎng)度/傳輸速率）產(chǎn)生的新幀數(shù)；0<S<1（？）G：為每幀時(shí)發(fā)送的平均幀數(shù)（新幀和重發(fā)幀）。G≥S有：S=G·e-2G134第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)

由微分知識(shí)可知，G=0.5時(shí)，Smax=1/2e≈0.18，即信道的利用率最多只有大約18%。③ 分槽ALOHA

協(xié)議原則：信道上的時(shí)間被分成離散的時(shí)間間隔即時(shí)槽T，其大小相當(dāng)于幀的傳輸時(shí)間。所有站點(diǎn)的時(shí)鐘保持同步，站點(diǎn)只有在時(shí)槽開(kāi)始時(shí)才能傳輸數(shù)據(jù)。135第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)136這樣，只有那些都在同一個(gè)時(shí)槽開(kāi)始進(jìn)行傳輸?shù)膸庞锌赡軟_突。第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)分槽ALOHA協(xié)議的效率S=G·e-G

由微分知識(shí)可知，G=1時(shí)，Smax=1/e≈0.368，即信道的利用率最多只有大約37%。137第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)138問(wèn)題：純ALOHA，分槽ALOHA在發(fā)幀時(shí)均未考慮其它站是否在發(fā)幀；局域網(wǎng)中傳播時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于幀的傳輸時(shí)間，因此，只要有站在發(fā)送，其它站是可以預(yù)先知道的，可以減少?zèng)_突。CSMA

協(xié)議原則：想要傳輸?shù)恼军c(diǎn)首先聽(tīng)一聽(tīng)媒體上是否有其它站點(diǎn)在傳輸（載波監(jiān)聽(tīng)）。如果媒體忙，它必須等待。若媒體空閑，則可傳輸。所以又叫先聽(tīng)后說(shuō)（LBT）。？仍會(huì)產(chǎn)生沖突？

確認(rèn)沖突的方法：發(fā)送站點(diǎn)在發(fā)送完后要等待一段時(shí)間（要把來(lái)回傳播的最大時(shí)間和發(fā)送確認(rèn)的站點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)信道的時(shí)間考慮在內(nèi)）以待確認(rèn)，若沒(méi)有收到確認(rèn)，發(fā)送站點(diǎn)認(rèn)為發(fā)生了沖突，就重發(fā)該幀。第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)139特點(diǎn)：僅當(dāng)多個(gè)站點(diǎn)在很短一段時(shí)間（傳播延遲時(shí)間）內(nèi)同時(shí)開(kāi)始傳輸才會(huì)發(fā)生沖突；若一個(gè)站點(diǎn)發(fā)出的幀的頭部在傳播到離它最遠(yuǎn)的站點(diǎn)的過(guò)程中沒(méi)有遇到?jīng)_突，該幀以后也不會(huì)遇到

沖突，因?yàn)檫@時(shí)所有其它站點(diǎn)都知道信道已經(jīng)被

占用；CSMA技術(shù)的最大信道利用率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于ALOHA

或分槽ALOHA。其最大利用率由幀的平均長(zhǎng)度和傳播時(shí)間決定，幀越長(zhǎng)或傳播時(shí)間越短，利用率越高。第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)140監(jiān)聽(tīng)到媒體忙時(shí)的處理策略：① 非堅(jiān)持CSMA算法：若媒體空閑就傳輸；否則轉(zhuǎn)到第2）步。若媒體忙，等待一段隨機(jī)的重傳延遲時(shí)間，重復(fù)第1）步。優(yōu)點(diǎn)：減少?zèng)_突發(fā)生的可能性。缺點(diǎn)：媒體利用率低。②

1堅(jiān)持CSMA算法：1）若媒體空閑就傳輸；否則轉(zhuǎn)到第2）步。2）若媒體忙則繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直到檢測(cè)到信道空閑，然后立即傳輸。3）如果有沖突，則等待一段隨機(jī)的時(shí)間后重復(fù)第1）步。優(yōu)點(diǎn)：媒體利用率提高缺點(diǎn)；沖突增加第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)141③P堅(jiān)持CSMA算法：若媒體空閑以概率P傳輸，以概率（1-P）延遲一個(gè)時(shí)間單位。該時(shí)間單位通常等于最大傳播延遲的兩倍。若媒體忙則繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直到信道空閑，然后重復(fù)第1）步。若傳輸延遲了一個(gè)時(shí)間單位，則重復(fù)第1）步。優(yōu)點(diǎn)：是非堅(jiān)持和1堅(jiān)持算法的折衰缺點(diǎn)：基于P的取值（

NP<1

N：N個(gè)站點(diǎn)有幀要傳輸） P太小，讓試圖傳輸?shù)恼军c(diǎn)等待的時(shí)間太長(zhǎng)

P太大，沖突的可能性增大第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)142二、載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)CSMA/CD（邊說(shuō)邊聽(tīng)）

CSMA是先聽(tīng)再說(shuō)，主要缺點(diǎn)是：在延遲時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有檢測(cè)沖突的功能，一旦遇到?jīng)_突，浪費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)；而CSMA/CD是邊說(shuō)邊聽(tīng)，在發(fā)送幀的同時(shí)檢測(cè)沖突，一旦遇到?jīng)_突，兩個(gè)站點(diǎn)都停止傳輸，因此浪費(fèi)的時(shí)間相對(duì)較少。如圖：第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)143第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)144算法：若媒體空閑，則傳輸；否則，轉(zhuǎn)第2）步。若媒體忙，一直監(jiān)聽(tīng)直到信道空閑，然后立即傳輸。若在傳輸中監(jiān)聽(tīng)到?jīng)_突，則發(fā)出一個(gè)短小的人為干擾信號(hào)，讓所有的站點(diǎn)都知道發(fā)生了沖突并停止傳輸。發(fā)完人為干擾信號(hào)等待一段隨機(jī)的時(shí)間后重復(fù)第1）步。增加CD功能后，被浪費(fèi)的帶寬減少為檢測(cè)沖突所花費(fèi)的時(shí)間。對(duì)于基帶系統(tǒng)，用于檢測(cè)一個(gè)沖突的時(shí)間為從信道的一端到另一端的傳播延遲的兩倍。重要原則：幀必須足夠長(zhǎng)，以使沖突能在幀傳輸完畢前被檢測(cè)到。第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)145三、二進(jìn)制指數(shù)退避算法IEEE802標(biāo)準(zhǔn)和以太網(wǎng)采用二進(jìn)制指數(shù)退避的1堅(jiān)持方式。1. 算法：當(dāng)沖突發(fā)生后，時(shí)間被分割成離散的時(shí)槽。時(shí)槽長(zhǎng)度等于在傳輸媒體上來(lái)回傳輸?shù)臅r(shí)間。第一次沖突產(chǎn)生后，每個(gè)站點(diǎn)等待0或1個(gè)時(shí)槽后重新發(fā)送。若發(fā)生了第二次沖突，它們會(huì)從0、1、2、3中隨機(jī)挑選一個(gè)數(shù)作為等待的時(shí)槽數(shù)。若又產(chǎn)生第三次沖突，它們將從0～23-1中隨機(jī)挑選一個(gè)等待的時(shí)槽數(shù)。

一般而言，n次沖突后，等待的時(shí)槽數(shù)從0～2n-1中隨機(jī)選出。但在10次后，等待的最大時(shí)槽數(shù)固定為1023。在16次沖突后，站點(diǎn)放棄傳輸，并報(bào)告一個(gè)錯(cuò)誤。第三節(jié)

CSMA/CD和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)146優(yōu)點(diǎn)：在不同的負(fù)載時(shí)信道利用率都比較合理。3.

缺點(diǎn)：

沒(méi)有遇到過(guò)或遇到?jīng)_突次數(shù)少的站點(diǎn)比等待時(shí)間更長(zhǎng)的站點(diǎn)更有機(jī)會(huì)得到媒體的訪問(wèn)權(quán)。四、

IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)（P158～P162）IEEE

802.3

10Mb/s物理層媒體選項(xiàng)（P160表4.6）IEEE

802.3幀格式（P158圖4.22）補(bǔ)充：常用以太網(wǎng)1.

10Base5最大段長(zhǎng)度500米每段最多站點(diǎn)數(shù)

100粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)收發(fā)器:發(fā)送/接收,沖突檢測(cè),電氣隔離AUI:連接件單元接口總線型拓?fù)溆糜诰W(wǎng)絡(luò)骨干連接粗纜Vampire

tapBNC端子收發(fā)器AUI電纜NIC147兩站點(diǎn)間最小距離

2.5米網(wǎng)絡(luò)最大跨度

2.5公里2.

10Base2細(xì)同軸電纜，可靠性稍差BNC

T型接頭連接總線型拓?fù)溆糜谵k公室LAN細(xì)纜BNC

接頭NIC每段最大長(zhǎng)度185m每段最多站點(diǎn)數(shù)

30兩站點(diǎn)間最短距離0.5

m網(wǎng)絡(luò)最大跨度925

m網(wǎng)絡(luò)最多5個(gè)段1483.

10BaseT雙絞線介質(zhì)（UTP）以Hub

（集線器）為中心節(jié)點(diǎn)。Hub－多端口轉(zhuǎn)發(fā)器。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形，邏輯上仍然是總線形。用于小型LAN。NICHUB段最大長(zhǎng)度

100m1494.

10BaseF150使用光纖進(jìn)行長(zhǎng)距離連接，例如建筑物間連接。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最常見(jiàn)的布線標(biāo)準(zhǔn)：10BaseFL

- 異步點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，鏈路最長(zhǎng)2

km10Broad36使用75 電纜連接，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹(shù)形用于寬帶LAN第五節(jié) 令牌環(huán)訪問(wèn)控制和IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)151一、令牌環(huán)局域網(wǎng)的組成所有的站點(diǎn)通過(guò)環(huán)接口組成一個(gè)環(huán)，每一個(gè)比特通過(guò)環(huán)接口與環(huán)輸入輸出。如P142圖4.14（a）所示。特點(diǎn)：①環(huán)接口處有1比特延遲；②環(huán)中只能有一個(gè)令牌流動(dòng)，拿到令牌的站才能發(fā)送信息。令牌：它是一種特殊比特格式的幀。二、令牌環(huán)訪問(wèn)控制環(huán)接口的兩種操作模式①偵聽(tīng)模式：將收到的比特以1比特時(shí)延復(fù)制并輸出。②發(fā)送模式：在抓住令牌后，接口將截?cái)噍斎胼敵龅倪B接，將它自己的數(shù)據(jù)輸出到環(huán)上。數(shù)據(jù)幀在環(huán)中巡環(huán)一周，由發(fā)送站收回，并進(jìn)行效驗(yàn)。站點(diǎn)在發(fā)送完最后一幀的最后一個(gè)比特后，重新產(chǎn)生一個(gè)令牌。第五節(jié) 令牌環(huán)訪問(wèn)控制和IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)152確認(rèn)的處理在令牌環(huán)幀中的幀狀態(tài)字段中包含A和C兩個(gè)比特位：當(dāng)一幀通過(guò)目的站點(diǎn)的接口時(shí)，接口將A置1；若接口將該幀復(fù)制到本站內(nèi)，就將C也置為1。AC位的3種組合及其含義：①00：目的站點(diǎn)不存在或未加電；②10：目的站點(diǎn)存在但幀未被接收；③11：目的站點(diǎn)存在且?guī)粡?fù)制。優(yōu)先級(jí)控制環(huán)中的站點(diǎn)及令牌都有優(yōu)先級(jí)。站點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)在本地定義，令牌的優(yōu)先級(jí)由幀中訪問(wèn)控制字段的3個(gè)優(yōu)先級(jí)位定義。令牌的獲?。阂粋€(gè)站點(diǎn)僅在其優(yōu)先級(jí)高于或等于令牌的優(yōu)先級(jí)時(shí)才可以申請(qǐng)令牌。第五節(jié) 令牌環(huán)訪問(wèn)控制和IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)153預(yù)約系統(tǒng)：用來(lái)預(yù)約令牌和定義令牌優(yōu)先級(jí)的協(xié)議。①當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)收到一個(gè)比自己的優(yōu)先級(jí)要高的令牌或收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)：該站點(diǎn)檢查到來(lái)的預(yù)約位。若存儲(chǔ)在那兒的值比站點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)值小，站點(diǎn)就將它自己的優(yōu)先級(jí)存儲(chǔ)在那兒，完成預(yù)約；否則，放棄預(yù)約。②當(dāng)發(fā)送站點(diǎn)撤消一個(gè)幀并生成一個(gè)新的令牌時(shí)：該站點(diǎn)檢查到達(dá)幀的預(yù)約位，若發(fā)現(xiàn)某個(gè)站點(diǎn)已經(jīng)做了預(yù)約，它就將新令牌的優(yōu)先級(jí)設(shè)定為該預(yù)約值。然后它將老優(yōu)先級(jí)和新值存放在一個(gè)本地堆棧中。該站點(diǎn)被指定為堆棧站點(diǎn)——只有它才可以將令牌恢復(fù)至其原先的優(yōu)先級(jí)。第五節(jié) 令牌環(huán)訪問(wèn)控制和IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)154?算法：①

幀到達(dá)幀產(chǎn)生于其它站點(diǎn)若當(dāng)前站點(diǎn)有幀要發(fā)送，它就盡力實(shí)現(xiàn)預(yù)約：若該站點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)大于幀的預(yù)約值，它就進(jìn)行預(yù)約。否則，不做預(yù)約。不管什么情況，它都將幀轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居。幀產(chǎn)生于本地撤消該幀且生成一個(gè)新令牌。依據(jù)以下情況確定令牌優(yōu)先級(jí)：某些優(yōu)先級(jí)比幀的優(yōu)先級(jí)高的站點(diǎn)已經(jīng)做了預(yù)約：站點(diǎn)將預(yù)約值賦予令牌的優(yōu)先級(jí)，同時(shí)將令牌的預(yù)約值置為0，使任意一個(gè)站點(diǎn)有機(jī)會(huì)進(jìn)行另一個(gè)預(yù)約。同時(shí)站點(diǎn)還要將老的和新的優(yōu)先級(jí)存儲(chǔ)在一個(gè)堆棧中，并被指定為堆棧站點(diǎn)。某些優(yōu)先級(jí)比幀的優(yōu)先級(jí)低的站點(diǎn)已經(jīng)做了預(yù)約（即意味著當(dāng) 幀在環(huán)內(nèi)游歷時(shí)，沒(méi)有一個(gè)想要發(fā)送的站點(diǎn)能有足夠高的優(yōu)先 級(jí)來(lái)進(jìn)行發(fā)送。）當(dāng)前站點(diǎn)簡(jiǎn)單生成一個(gè)和到達(dá)幀具有相同優(yōu)先級(jí)和預(yù)約值的令牌。第五節(jié) 令牌環(huán)訪問(wèn)控制和IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)155當(dāng)前站點(diǎn)是堆棧站點(diǎn)：它產(chǎn)生一個(gè)較低優(yōu)先級(jí)的新令牌。具體取值依據(jù)以下情況：（1）若預(yù)約值較大，則新令牌的優(yōu)先級(jí)設(shè)為預(yù)約值，同時(shí)用預(yù)約值取代堆棧中的當(dāng)前優(yōu)先級(jí)。此時(shí)，該站點(diǎn)依然是堆棧站點(diǎn)，因?yàn)樗鼪](méi)有恢復(fù)在它成為堆棧站點(diǎn)之前存在的優(yōu)先級(jí)。（2）若棧中老的優(yōu)先級(jí)較大，則新令牌的優(yōu)先級(jí)設(shè)為棧中老的優(yōu)先級(jí)。同時(shí)將棧中老的和當(dāng)前的優(yōu)先級(jí)彈出。且若棧為空，此站點(diǎn)不再成為堆棧站點(diǎn)。②令牌到達(dá)首先判斷站點(diǎn)若為堆棧站點(diǎn)：處理方法同數(shù)據(jù)幀到達(dá)堆棧站點(diǎn)時(shí) 一樣。隨后，它確定是否存在幀要發(fā)送。若有，且當(dāng)站點(diǎn)的優(yōu)先 級(jí)大于令牌的優(yōu)先級(jí)，它就申請(qǐng)令牌；若小的話，它再將站點(diǎn)優(yōu) 先級(jí)和預(yù)約值比較，若優(yōu)先級(jí)高則可進(jìn)行預(yù)約。最后，它將令牌 或幀發(fā)送給它的鄰居。示例：（P147圖4.16

P148圖4.17）156157第五節(jié) 令牌環(huán)訪問(wèn)控制和IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)158令牌環(huán)中的監(jiān)控站每個(gè)令牌環(huán)有一個(gè)監(jiān)控站來(lái)總管全環(huán)。如果監(jiān)控站失效，競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議將保證很快選出另一個(gè)站點(diǎn)作為監(jiān)控站。監(jiān)控站的職責(zé)：確保令牌不丟失設(shè)置計(jì)時(shí)器為最長(zhǎng)無(wú)令牌時(shí)間，若到期，監(jiān)控站將取走環(huán)內(nèi)壞幀， 并產(chǎn)生一個(gè)新的令牌。在環(huán)斷開(kāi)時(shí)采取行動(dòng)利用線路中心的旁路中繼器在無(wú)人干預(yù)的方式下將失效的站點(diǎn)從 環(huán)上移去。當(dāng)有混淆的幀出現(xiàn)時(shí)清除環(huán)中壞幀當(dāng)出現(xiàn)混淆幀時(shí)，監(jiān)控站可從無(wú)效格式或檢驗(yàn)和中檢測(cè)到，然后斷開(kāi)環(huán)取走該幀，之后再產(chǎn)生一個(gè)新的令牌。第五節(jié) 令牌環(huán)訪問(wèn)控制和IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)1594）查看是否有無(wú)主幀的出現(xiàn)

無(wú)主幀指的是該幀會(huì)永久在環(huán)上循環(huán)下去，不能被移去。（為什么會(huì)產(chǎn)生？）

監(jiān)控站通過(guò)在訪問(wèn)控制字節(jié)中設(shè)置監(jiān)控位，可檢測(cè)到經(jīng)過(guò)它的無(wú)主幀。若到來(lái)的幀的該位已置為1，則意味著同一幀經(jīng)過(guò)監(jiān)控站兩次而未被取走，說(shuō)明發(fā)生了錯(cuò)誤，所以監(jiān)控站將該幀移去。5）插入額外的延遲位，使令牌能繞環(huán)運(yùn)行。三、IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)（P150）物理層規(guī)定使用差分曼徹斯特編碼的4Mb/s和16Mb/s的屏蔽雙絞線以及4Mb/s的非屏蔽雙絞線。2.MAC幀格式（P150圖4.18）實(shí)驗(yàn)一

Windows

2000的安裝與管理160一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉Windows2000

Server安裝2、掌握Windows2000

Server的基本管理功能3、熟悉網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、Windows

2000

Server的安裝；2、使用Windows2000

Server管理工具。包括：域、活動(dòng)目錄及賬號(hào)的管理、日志文件管理、服務(wù)的管理，重點(diǎn)掌握Windows2000

Server中賬號(hào)管理；3、了解Windows2000文件權(quán)限管理。實(shí)驗(yàn)一

Windows

2000的安裝與管理161三、安裝過(guò)程中一些設(shè)置規(guī)定：

計(jì)算機(jī)名：machineMN（M：組號(hào)，N：機(jī)器號(hào)）；域名：

domainMN；系統(tǒng)管理員賬號(hào)：Administrator密碼：計(jì)算機(jī)名注意：不要自己任意設(shè)置管理員帳號(hào)和密碼。獨(dú)立服務(wù)器方式，組名：workgroupMN；IP地址設(shè)定：

(

) (netmask),

(gateway)Dns:其它設(shè)置：采用默認(rèn)設(shè)置即可。ftp://210.45.x.x第七節(jié)IEEE802.6標(biāo)準(zhǔn)：DQDB一、DQDB概述DQDB采用兩條分離的單向總線（A和B）用于同時(shí)傳遞數(shù)據(jù)。MAN中的所有站點(diǎn)都連接在這兩條總線上，并且每條總線都有一個(gè)頭端。162第七節(jié)IEEE802.6標(biāo)準(zhǔn)：DQDB163每個(gè)頭端負(fù)責(zé)產(chǎn)生53字節(jié)的信元，該信元從頭端開(kāi)始沿著總線傳輸，流經(jīng)各個(gè)站點(diǎn)時(shí)，站點(diǎn)在媒體訪問(wèn)控制協(xié)議的控制下向信元中填充要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。當(dāng)信元到達(dá)總線的尾部時(shí)被移出總線。發(fā)送信息的站點(diǎn)是通過(guò)總線A傳輸信息給其右邊站點(diǎn)，通過(guò)總線B傳輸信息給其左邊站點(diǎn)。二、DQDB媒體訪問(wèn)控制基本原則：所有站點(diǎn)通過(guò)排隊(duì)來(lái)按照先進(jìn)先出順序傳輸數(shù)據(jù)，且 要求每個(gè)站點(diǎn)在下游站點(diǎn)有傳輸請(qǐng)求時(shí)延緩自己的傳 輸請(qǐng)求。只要有一個(gè)或多個(gè)下游站點(diǎn)還有未完成的預(yù) 約請(qǐng)求，該站點(diǎn)就必須等待，把空的信元傳遞給下游 站點(diǎn)。工作方式：（P158） 請(qǐng)求計(jì)數(shù)器RC反計(jì)數(shù)器CD第八節(jié)局域網(wǎng)性能一、局域網(wǎng)性能分析1.重要參數(shù)：a=傳播時(shí)間/傳輸時(shí)間鏈路的距離

d 傳播速率

V幀長(zhǎng)

L 數(shù)據(jù)速率

B∴a=

=

=數(shù)據(jù)鏈路長(zhǎng)度/幀長(zhǎng)度對(duì)LAN，0.01≤a≤0.1；對(duì)MAN，0.01≤a≤大于1164第八節(jié)局域網(wǎng)性能網(wǎng)絡(luò)最大吞吐量S假定局域網(wǎng)的站點(diǎn)數(shù)N，其規(guī)范化的最大傳播延遲為a，且每個(gè)站點(diǎn)總是準(zhǔn)備好了要傳輸?shù)囊粠＂?/p>

令牌環(huán)C=一個(gè)循環(huán)的平均時(shí)間DF=傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)幀的平均時(shí)間

TF=傳輸一個(gè)令牌的平均時(shí)間∴

S=165第八節(jié)局域網(wǎng)性能將幀的傳輸時(shí)間規(guī)范化為1，則a<1S=（推導(dǎo)見(jiàn)P161）a>1該公式同樣適用于令牌總線。166第八節(jié)局域網(wǎng)性能②

CSMA/CD把媒體的時(shí)間安排成一系列的時(shí)槽，每個(gè)時(shí)槽的長(zhǎng)度為2a。假定N個(gè)站點(diǎn)產(chǎn)生同樣的負(fù)載，且在一個(gè)可用的時(shí)槽內(nèi)每個(gè)站點(diǎn)限定自己以概率P進(jìn)行傳輸。媒體上的時(shí)間由兩個(gè)類(lèi)型的間隔組成：傳輸間隔和競(jìng)爭(zhēng)間隔。∴

S=傳輸間隔=1/2a時(shí)槽若假定A為一個(gè)時(shí)槽內(nèi)正好有一個(gè)站點(diǎn)試圖傳輸并因此獲得媒體的概率，則競(jìng)爭(zhēng)間隔=167第八節(jié)局域網(wǎng)性能∴

S=S與a的函數(shù)關(guān)系圖

（P163圖4.18）S與N的函數(shù)關(guān)系圖

（P164圖4.19）

S隨著N增加的趨近值：1

a<1（令牌環(huán)）1/a

a>1（CSMA/CD）168第八節(jié)局域網(wǎng)性能3.延遲DN+a-1D=aNa<1（令牌環(huán)）a>1169第八節(jié)局域網(wǎng)性能170二、802.3、802.4、802.5的比較1.

802.3優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行廣泛；協(xié)議簡(jiǎn)單，可靠性高；在輕負(fù)載時(shí)延遲為0……缺點(diǎn)：沖突檢測(cè)難；帶寬浪費(fèi)；非確定；無(wú)優(yōu)先級(jí)……2.

802.4優(yōu)點(diǎn)：出色的吞吐量；不必檢測(cè)沖突；能調(diào)節(jié)對(duì)媒體的訪問(wèn)；具 有確定性……缺點(diǎn)：協(xié)議復(fù)雜；存在時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)；難用光纖實(shí)現(xiàn)……3.

802.5優(yōu)點(diǎn)：工程較容易且完全數(shù)字化；傳輸媒體范圍廣泛；有優(yōu)先級(jí) 控制；在重負(fù)載時(shí)吞吐量和效率極佳……缺點(diǎn)：有集中式監(jiān)控站；存在時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。第九節(jié) 局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)NOS是計(jì)算機(jī)軟件和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的集合，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的管理和控制，是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用戶與網(wǎng)絡(luò)資源之間的接口。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源