?发送器产生一个包含有n位的序列FCS
?把FCS加到数据后面,组成一个包含有k+n的发送帧T，使T能用已知数P整除 ?接收器把接收到的帧除以P，若没有余数，则无差错。
模2算法
?假设：M是包含有k位的一个数据块。 ? F是包含有n位的FCS，n ? 模2算法的过程是：用2nM除以P，得到的余数R即是FCS。注意模2算法中，加减法只 作异或操作，没有进位。 模2算法举例 设：M=1010001101（10位） P=110101（6位） 求： FCS 解： (1) 求2nM 由于P包含6位，所以n=5。把M左移5位得到 2nM=101000110100000。 （2） 求FCS 把2nM除以P=110101，得余数R=01110即为FCS。 （3）将余数R加到２nM，组成发送帧T=101000110100111。 （4） 接收器把接收到的帧除以P，若余数为零，则认为没有出错。如果是接收到包含有位错的帧也能用P整除，传输中的位错就不能检测到，但这种情况发生的概率是极小的。 多项式 ?第二种表示方法是多项式(polynomials)表示法。把二进制用一个伪变量为X的多项式表示。每一项的系数由二进制数的值来决定。例如对于M=110011，可用M（x）=x5+x4+x+1表示。 43 ?P=11001可用P（x）=x+x+1表示。算术运算仍用模2算法。则CRC过程可用下式表示： xnM(x) R(x) =Q(x)+ p(x) P(x) T(x)=xnM(x)+R(x) ?如果接收到的帧包含有位错，但能被P(x)整除，那么所发生的位错就没有被检测出来。选择恰当P(x)可以减少这种可能性，常用的P(x)有如下几种： CRC-16=x16+x15+x2+1 CRC-CCITT=x16+x12+x5+1 CRC-32=x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1 4.3 差 错 控 制 ?自动重复请求ARQ ?停—等ARQ ? Go—Back—N ARQ ? Selective—Reject ARQ 4.3.1 停—等ARQ Go—Back—N ARQ差错控制 4.3.3 Selective—Reject ARQ ?当接收到某一帧的负响应时，只需重传该帧 ?它比Go—Back—N的效率高 ?接收器必须要有足够的缓冲器 4.4 高级数据链路控制 4.4.1 HDLC基本特征 ?三种类型的站 主站 次站 组合站 ?两种链路组合 非平衡组合 平衡组合 ?三种数据传输模式 正常响应模式NRM 异步平衡模式ABM 异步响应模式ARM 4.4.2 HDLC帧结构 位插入 HDLC操作 4.5 其他数据链路控制协议 ?LAP B ?LAP D ?LLC ?帧中继 ?ATM 数据链路控制帧格式 4.6 本章小结 ?数据链路控制是为有效进行数据通信，对传输链路上的信号发送进行的控制和管理。为此，要在物理接口之上增加数据链路控制的逻辑层。 ?流控技术用于确保发送实体不会使接收实体发生数据溢出的现象。停—等流控是一种最简单的流控技术，缺点是同一时刻只有一帧在传输。滑动窗口流控允许在同一时刻有多个帧在传输，可大大提高利用率。 ?奇偶校验是一种最简单的检错方法。循环冗余检错CRC是一种最普遍最有效的检错方法。 ?差错控制机制用来检测和纠正错误。停—等ARQ基于停—等流控技术，Go—Back—N ARQ基于滑动窗口流控技术。 ?高级数据链路控制HDLC是最重要的数据链路控制协议。HDLC定义了三种站的类型，两种链路组合以及三种数据传送运行模式。 第5章 数据交换 交换技术是采用交换机或结点机等交换系统，通过路由选择技术在欲进行通信的双方之间建立物理的逻辑的连接，形成一条通信电路，实现通信双方的信息传输和交换的一种技术。 本章学习要点 1、线路交换的原理及实现方式 2、分组交换的原理 3、数据报和虚电路交换的特性 4、帧中继和信元交换原理 5.1 线路交换技术 ?空分交换 ?时分交换 5.1.1 空分交换 三级空分开关 5.1.2 时分交换 ?时分复用 ?时间片互换 ?多时分交换 TDM总线交换 5.2 分组交换 将报文分割成具有统一格式、一定长度的报文分组，按存储转发方式进行的一种数据交换方式 。 5.2.1 分组交换的原理 ?数据以短的分组传输，分组长度的上限为1000字节 ?每个分组中包含有部分用户数据及一些控制信息 ?控制包含有把此报文经网络传送到目的站所需的信息 分组原理 分组交换网络 分组交换优点 ?线路利用率高 ?可进行数据率转换 ?避免拥塞 ?优先权的使用 5.2.2 分组交换的技术 ?数据报 ?虚电路 数据报 ?每个分组具有目的地址，并独立处理 ?同样目的地址的分组可有不同的路径 ?在目的站重新排序 虚电路 ?需先建立一第逻辑连接 ?毋需为每个分组作路径选择判定 ?分组在每个结点上需缓冲并进行输出排队 分组大小与传输时间的关系 5.2.3 外部的和内部的操作 ?外部虚电路，内部虚电路 ?外部虚电路，内部数据报 ?外部数据报，内部数据报 ?外部数据报，内部虚电路 外部和内部的虚电路、数据报 5.3 帧中继交换 ?可以节省X.25分组交换的许多开销 ?呼叫控制信号与用户数据采用分开的逻辑连接 ?在第三层实现逻辑连接的多路复用和交换 ?降低延迟，提高吞吐率 ?对链路没有逐段的流控和差错控制 分组交换和帧中继比较 5.4 信元交换技术 ?ATM信元 ?异步时分多路复用 ?ATM信元标识 ?应用独立和透明的传送能力 数据在ATM中发送和接收过程 ATM信元标识 ?虚拟通道模式 ?通信通道用一个逻辑号标识 ?两种标识符 虚拟通路标识VPI 虚拟通道标识VCI ?一个虚拟通路包含有若干个虚拟通道 5.5 本章小结 ?交换技术是采用交换机或结点机等交换系统，通过路由选择技术在欲进行通信的双方之间建立 物理的逻辑的连接，形成一条通信电路，实现通信双方的信息传输和交换的一种技术。 ?在空分线路交换中，每个通信设备之间的路径以空间来划分，每个连接都需要通过开关建立一 条物理路径，这条路径只能专门用来传送该对通信设备间的信号。 ?时分交换是把低速数据流划分成块，与其他信息块一起，共享一个高速数据流。各个数据块由 控制逻辑操作，使数据从输入通向输出。 ?分组交换是将报文分割成具有统一格式、一定长度的报文分组（简称分组），按存储转发方式进行的一种数据交换方式。分组交换有数据报和虚电路两种方法。在数据报（datagram）方法中，每个分组被独立地处理，就像在报文交换网络中每个报文被独立地处理那样。在虚电路（virtual circuit）方式中，在发送任何分组之前，需要建立一条逻辑连接。 ?帧中继交换是将报文分割成具有统一格式、一定长度的帧，按存储转发方式进行的一种数据交换方式。帧中继的优点是减少了用户与网络之间接口的协议功能以及网络内部的处理需求，从而降低了延迟，提高了吞吐率。 ?信元交换是将报文分割成具有统一格式、固定长度分组（简称信元）的一种交换方式。 ?ATM数据传送单位是一固定长度的分组，称为信元。 计算机网络 第1章 计算机网络引论 1. 计算机网络的发展历史及发展趋势 2. 计算机网络的定义 3. 连网需求 4. 计算机网络体系结构 1.1 计算机网络的产生和发展 ?历史的回顾 ?推动计算机网络发展的动力 ?计算机数据网的重大发明 1.1.1 历史回顾 ?1945年 第一台计算机问世（ENIAC） 冯·诺依曼计算机（EDVAC） ?1971年 第一台微型机问世（MCS－4） ?1984年 网络就是计算机 Internet发展的阶段 ?研究试验阶段 ?实用阶段 ?商业化阶段 1.1.2 推动网络发展的两大动力 ?日益增长的社会需求 使远程资源的使用成为可能 共享程序、数据和信息资源 网络用户的通信和合作 ?推动网络发展的物质基础 微电子、光电子技术的发展 计算机技术和通信技术的发展及融合 1.1.3 计算机及数据网的重大发明 ?异步数据传输(RS-232-C) ?同步数据传输(SDLC, HDLC) ?存储转发分组交换 ?互联网协议(TCP/IP) ?多路访问方法(以太网、标记环网) ?光纤分布数据接口（FDDI） ?异步传输模式（ATM） 1.2 计算机网络的定义 计算机网络是地理上分散的多台自主计算机互连的集合。计算机互连必需遵循约定的通信（网络）协议，由通信设备、通信链路及网络软件实现。计算机网络可实现信息交互、资源共享、协同工作及在线处理等功能。 1.3 计算机网络连网需求 ?连接性 ?有效的资源共享 ?公共服务的支持 ?性能 1.3.1 连接性 ?物理连接 ?寻址 ?路由 ?不同层次的连接 1.3.2 有效的资源共享 ?多路复用 ?服务质量的支持 ?合理的为不同数据流分配链路容量 ?有效的手段处理拥塞 1.3.3 公共服务的支持 ?提供逻辑信道，支持应用进程间通信 ?公共通信模式的确定 公共通信模式 ?请求/响应信道 文件传输 数据库检索 环球网WWW ?报文流信道 视频播放 视频会议 1.3.4 计算机网络的重要特性准则 ?性能 ?可靠性 ?安全性 可靠性 ?数据包在物理链路传输过程中的位差错 ?数据包的丢失 ?结点和链路层的故障 可靠性度量 ?发生故障的频度 ?恢复故障所需时间 ?对实发性故障的网络健壮性 1.3.5 网络的性能 ?带宽与延时 ?延时带宽乘积 ?高速网络的带宽要求 ?应用程序对性能的要求 性能之一—带宽 ?单位时间内网络上可以传输数据位的数目称带宽 ?带宽确定了传输每位数据需要花的时间 ?带宽的类别 物理链路带宽 逻辑信道带宽 网络带宽 性能之二—延时 ?报文从网络的一端传输到另一端所需花费的时间称延时 ?网络往返时间RTT ?延时的组成 光速造成的延时 传输数据的时间 网络内排队的时间 ?延时＝传播＋传输＋排队 传播＝距离/光速 传输＝数据包大小/带宽 带宽和延时 ?带宽和延时共同决定了某个给定链路或信道的性能特性 ?带宽和延时的相对重要性依赖于应用程序 传输1字节报文 100msRTT洲际信道 1msRTT室内信道 1Mbps 带宽 8ms 100Mbps 带宽 0.08ms 读取25MB图像 10Mbps带宽需20秒 1msRTT信道 0.001秒 100msRTT信道 0.1秒 1.4 计算机网络分类方法 ?按地域范围 可分为局域网、城域网和广域网三类。 ?按拓扑结构 可分为总线、星状、环状、网状网等。 ?按交换方式 可分为电路交换网、分组交换网、帧中继交换网、信元交换网等。 ?按网络协议 可分为采用TCP/IP、SNA、SPX/IPX、AppleTALK等协议的网络。 ?按应用规模 可分为Intranet、Extranet、Internet。 网状拓扑 星型拓扑 树型拓扑 总线型拓扑 环型拓扑 局域网 局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络，传输速率低于100Mbps的称传统局域网，传输速率高于100Mbps的称高速局域网。 决定局域网特性主要技术 ?传输介质 ?拓扑结构 ?介质访问控制 城域网 城域网是在5-100公里的地理覆盖范围内,以高的传输速率支持数据、声音和图像综合业务传输的一种通信网络。 城域网 广域网 广域网是在数十公里到数千公里的地理覆盖范围内，可以连接若干个城市、地区、甚至跨越国家，遍及全球的一种通信网络，也称远程网。 电路交换 X.25 ATM 网络结构 Internet Internet是全球最大的、开放的、由众多网络互连而成的计算机互连网。 Internet（TCP/IP） Intranet Intranet 是基于Internet TCP/IP协议、使用环球网WWW工具、采用防止外界侵入的安全措施、为企业内部服务，并有连接Inernet功能的企业内部网络。 Extranet Extranet是使用公共通信设施和Internet协议的企业外联网，是企业内部网（Intranet）向外部的延伸。通过Extranet，供应商、分销商和客户能共享企业Intranet的部分信息，增强企业与其供应商和客户的联系速度和效率。 1.5 网络体系结构 网络体系结构是计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。 网络协议 网络协议是计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集合。 网络协议关键成分 ?语法 ?语义 ?定时 1.6 计算机网络发展趋势 ?一个目标 ?两个支持 ?三个融合 ?四个热点 一个目标 ?建立完善的信息基础设施 ?信息社会最重要的基础设施 ?信息产业是现代社会最重要的产业 ?电子信息文化是人类文化发展第四个里程碑 两个支撑技术 ?微电子技术 ?光电子技术 微电子技术 ?信息产业发展的基础 ?莫尔定理 ?PC的处理能力 ?新的微电子技术工艺 光电子技术 ?光纤传输性能 ?光纤传输技术的发展 –第一代：0.8微米 –第二代：1.3微米 –第三代：1.5微米 –第四代：光放大器 280兆比特 560兆比特 10-20千兆比特 ?波分复用技术 –100G bps 40种波长 –同时传送100万个话音和1500个电视信道 三个融合 ?计算机、通信、信息内容的融合 ?电信、电视、计算机的三网合一 ?融合的基础是数字化 ?三网合一的网络体系结构 四个热点 ?多媒体 ?宽带网 ?移动通信 ?信息安全 多媒体 多媒体的两种类型 静态?数据、文本、静态图象 基于时间?音频、视频、虚拟现实 ?多媒体应用 视频点播 交互视频 协同工作 远程医疗 远程教学 ?促进技术和行业融合的驱动力 宽带网 ?从传统的电话网到OC48的光缆通信 ?高速的传输载体和信息内容 ?信息高速公路载体的技术特征 全动态视频信号 全交互双向通信 ?宽带通信技术 主干网 接入网 曼卡夫定律 ?以太网发明者Metcalfe于90年代初提出 ?网络价值≈N（N－1）/2 N为用户数 ?曼卡夫定律表述：任何通信网络的价值是以网络内用户数的平方来增长 ?N个用户可能的连接数 ?网络频宽的需求按接入网络的PC能力的平方增长 ?每年网络频宽增长需求为3倍 ?Internet利用率和容量需求以指数增长 网络频宽需求的增加 各种应用对频宽的需求 媒介的描述 未压缩速度范围（Mbps） 压缩速度范围（Mbps） ?广播类NTSC视频 120 3-6 ?播音室NTSC视频 216 10-30 ?高分辨率广播视频 1500 20-30 ?全动感可视图像 60帧/秒,1000X1000象素 1500-2500 50-200 ?单色二进制代码静止图像 600X600点/英寸，135PP/分钟 120 5-50 ?全彩色静止图像 400X400象素/英寸,60PP/分钟 500 45 移动通信 ?移动通信的发展 ?未来NII、GII的重要组成 ?便携式信息设备 电脑的运算能力 Internet的联网能力 电视的清晰图象 电话的方便 ?移动通信用户数激增 移动通信 信息安全 面临的安全威胁 ? 以破坏系统为目标的系统犯罪 ? 以窃取、篡改信息，传播非法信息为 目标的信息犯罪 安全的历史回顾 ?通信安全 解决数据传输的安全 密码技术 ?计算机安全 解决计算机信息载体及其运行的安全 正确实施主体对客体的访问控制 ?网络安全 解决在分布网络环境中对信息载体 及其运行提供安全保护 完整的信息安全保障体系 1.7 本章小结 ? 计算机网络是地理上分散的多台自主计算机互连的集合。计算机互连必需遵循约定的通信（网络）协议，由通信设备、通信链路及网络软件实现。计算机网络可实现信息交互、资源共享、协同工作及在线处理等功能。 ?计算机网络的连网需求包括连接性、有效的资源共享、公共服务的支持、公共通信模式的确定 以及计算机网络的3个重要特性：性能、可靠性和安全性。 ?网络分类方法繁多，几种典型的网络是局域网、城域网、广域网、Internet、Intranet以及Extranet。 ?网络体系结构是计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。网络协议是计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必需遵守的规则的集合。协议的关键成分是：语法、语义和定时。 第2章 开放系统互连参考模型 开放系统互连OSI（open system interconnection，OSI）参考模型是由国际标准化组织ISO（international standard organization, ISO）提出和定义的网络体系结构，是一种用于连接异构系统的分层模型框架，为连接分布式应用处理的开放系统提供了基础。 本章学习要点 1、 OSI参考模型的分层结构 2、 OSI参考模型的各层功能及实现机制 3、 TCP/IP体系结构 2.1 OSI模型简述 ?分层结构 ?基本构造技术 2.1.1 分层结构 OSI参考模型 ?异构系统互连的分层结构 ?控制互连系统交互规则的标准骨架 ?抽象结构，非具体实现的描述 ?同等层实体间通信由该层协议管理 ?相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务 具有中间结点的OSI层结构 物理层功能 ?提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。 ?有关在物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示。 数据链路层功能 ?在网络层实体间提供数据发送和接收的功能和过程。 ?提供数据链路的流控。 网络层功能 ?控制分组传送系统的操作、路由选择、拥挤控制、网络互联等功能，它的作用是将具体的物理 传送对高层透明。 ?根据传输层的要求来选择服务质量。 ?向传输层报告未恢复的差错。 传输层功能 ?提供建立、维护和拆除传送连接的功能。 ?选择网络层提供最合适的服务。 ?在系统之间提供可靠的、透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制。 会话层功能 ?提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能。 ?提供交互会话的管理功能，如3种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时会话 模式。 表示层功能 ?代表应用进程协商数据表示。 ?完成数据转换、格式化和文本压缩。 应用层功能 提供OSI用户服务，例如事务处理程序、文件传送协议和网络管理等。 2.1.2 基本构造技术 ?各子系统的同一层共同构成开放系统中的一层 ?一般表示： （N）层——某一特定层 （N+1）层——相邻的高层 （N-1）层——相邻的低层 ?对等实体通信必需通过相邻低层及下面各层通信完成 ?（N）实体向（N+1）实体提供相互通信能力称（N）服务 2.2 OSI参考模型实现机制 2.2.1 物理层 协调在物理介质上传输位流所需功能 ?介质和接口物理特性 ?位的表示 ?数据率 ?位同步 ?传输线配置 ?物理拓扑 ?传输模式 2.2.2 数据链路层 实现结点到结点的可靠传送链路 ?成帧 ?物理寻址 ?流控 ?差错控制 ?访问控制 数据链路层实例 2.2.3 网络层 将分组从源地址传送到目的地 ?逻辑寻址 ?路由 网络层实例 2.2.4 传输层 将两个报文实现端到端的传送 ?服务点地址SPA ?分段和组装 ?连接控制 ?流控 ?差错控制 传输层实例 2.2.5 会话层 建立、保持和同步交互通信 ?会话控制 ?同步 2.2.6 表示层 两个系统间交换信息的语义和语法 ?转换 ?加密 ?压缩 2.2.7 应用层 提供用户接口及服务 ?网络虚终端 ?文件传送、存取和管理 ?邮件服务 ?目录服务 各层功能的小结 2.3 TCP/IP体系结构 ?TCP/IP分层模型 ?TCP/IP和OSI的对应关系 2.3.1 TCP/IP分层模型 4个概念性层次 ?应用层 ?传输层 ?IP层 ?网络接口层 TCP/IP概念性层次结构 TCP/IP分层工作原理 使用路由器的TCP/IP分层 TCP/IP概念层模型的分界 基于帧的报头中的类型字段进行帧的分解 IP层的分解 2.3.2 TCP/IP和OSI的对应关系 2.4 本章小结 ?开放系统互连(OSI)模型采用了分层的结构化技术，是一种将异构系统互连的分层结构，它提供 了控制互连系统交互规则的标准骨架。它定义了一种抽象结构，而并非具体实现的描述；不同系统上的相同层的实体为同等层实体；同等层实体之间通信由该层的协议管理；相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务。 ?物理层协调在物理介质上传输位流所需的各个功能，数据链路层实现结点到结点的可靠传送链路, 网络层负责把通过多个网络（链路）的一个分组从源地址到目的地址的传送, 传输层负责把整个报文实现端到端的传送, 会话层负责在通信系统之间建立、保持和同步交互通信, 表示层关心的是在两个系统间交换的信息的语义和语法, 应用层提供用户接口以及服务支持。 ?Internet采用TCP/IP协议，它也是一种分层模型。它是由基于硬件层次上的4个概念性层次构成，即应用层、传输层、IP层和网络接口层。概念性层次包含两个重要的分界线，一个是协议地址分界线，另一个是操作系统分界线。 第3章 数据传输 ?数据通信是两个实体间数据的传输和交换。数据传输是将源站的数据编码成信号，沿传输介质 传播至目的站。数据传输的品质取决于被传输信号的品质和传输介质的特性。 本章学习要点 1、 数据通信模型及其关键成份 2、 数据传输的时域概念和频域概念 3、 数据调制与编码的概念及常用方法 4、 数字数据传输方式 5、 数字数据传输接口 6、 多路复用技术及常用的数字信号分级 7、 传输介质的特性 8、 铜环接入技术（XDSL） 3.1 数据通信模型 模型中关键部分 ?源：产生要发送的数据的设备。 ?发送器：对信号进行转换或编码以产生能在特定传输系统中传输的电磁信号。 ?传输系统：连接源和目的地的传输线或复杂的网络。 ?接收器：从传输系统接收信号并转换成目的站设备能处理的信号。 ?目的站:：从接收器输入数据的设备。 数据通信关键任务 ?传输系统利用率 ?接口 ?同步 ?交换管理 ?差错检测和校正 ?寻址和路由 ?恢复 ?报文格式 ?安全 ?网管 3.2 时域和频域概念 ?时域概念：信号是时间的函数，可分为连续信号和离散信号两种。 ?频域概念：信号由多个频率成分组成。 3.2.1 时域概念 周期信号 ?相同的信号形式能周期地重复 ?数学表达式： S（t+T）=S(t) -∞ ?正弦波是基本的连续信号 S(t)=A sin(2πft+?) A为幅度、f为频率、?为相位 周期信号 3.2.2 频域概念 S(t)=sin(2πf1t)+1/3 sin(2π(3f1)t) f1：合成信号的基本频率成分 T：信号周期，即基本频率信号周期 多个频率成分组成的信号 频域表示 具有直流成分的信号 3.2.3 数据率和频带的关系 ?频谱：一个信号包含的频率范围 ?绝对频宽：一个信号的频谱的宽度 ?有效频带：信号的大部分能量集中的频谱宽度 ?信号数据率越高，所需有效频带越宽 ?如数字信号数据率为W，则2W HZ有效频带的系统能很好满足传输需求 方波（T=1/f1）的频率成分 方波（T=1/f1）的频率成分 ?方波S（t）包含无限数的频率成分， 具有无限频宽 ∞ S(t)=A×∑ 1/ksin(2πkf1t) k为奇数 k=1 ?方波大部分能量集中在头几个少数频率成分中 3.3 数据调制与编码 几个术语： ?数据: 数据是有意义的实体，数据涉及到事物的形式，而信息涉及的是这些数据的内容和解释。 ?信号和信号发送: 信号是数据的电磁或电子编码，信号发送是指沿传输介质传播信号的动作。 ?传输: 指传播和处理信号的数据通信。 模拟和数字数据的模拟和数字信号 调制与编码 ?调制是载波信号的某些特性根据输入信号而变化的过程 ?编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字通信介质传输出去 3.3.1 模拟数据的模拟信号调制 ?幅度调制是一种载波的幅度会随着原始模拟数据的幅度变化而变化的技术 ?频率调制是一种高频载波的频率会随着原始模拟信号的幅度变化而变化的技术 幅度调制 频率调制 3.3.2 数字数据的模拟信号调制 ?幅移键控(ＡＳＫ)是用载波频率的两个不同的振幅来表示两个二进制值 ?频移键控(ＦＳＫ)是用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值 ?相移键控(ＰＳＫ)是利用载波信号的相位移动来表示数据 数字数据的模拟信号调制 频移键控FSK传输 3.3.3 数字数据的数字信号编码 ?不归零制编码 ?曼彻斯特编码 ?差动曼彻斯特编码 数字信号的编码 3.3.4 模拟数据的数字信号编码 ?脉冲代码调制（PCM）是以采样定理为基础 ?采样定理： 如在规则的时间间隔内，以高于两倍最高有效信号频率的速率对信号f（t）进行采样，那么，这些采样值包含了原始信号的全部信息 脉冲代码调制 3.4 数字数据传输方式 ?串行传输与并行传输 ?异步传输和同步传输 ?单工 3.4.1 串行传输与并行传输 ?半双工 ?全双工 3.4.2 异步传输和同步传输 ?异步传输：一次传输一个字符，用起始位引导，用停止位结束 ?面向字符的同步传输：每个数据块以一个或多个同步字符作为开始，以惟一的后文字符结束 ?面向位的同步传输（HDLC、SDLC）：数据块作为位流来处理 3.5 数字数据传输接口 ?DTE-DCE接口 ? 物理层特性 ?RS-232-C接口 ?其他标准接口 3.5.1 DTE-DCE接口 ?数据终端设备DTE：产生数据及必须的控制字符，并送到DCE ?数据通信设备DCE：位于DTE和传输线路之间的中介通信设备，负责发送和接收在传输介质 上的信号 DTE-DCE接口 3.5.2 物理层特性 ?机械特性 ?电气特性 ?功能特性 ?规程特性 3.5.3 RS-232-C接口 ?定义DTE和DCE之间的接口 ?RS-232-C的四个特性 ?异步应用的RS-232-C ?同步应用的RS-232-C ?零调制解调器连接 数据通信模式 RS-232-C的功能特性 异步应用的RS-232-C引线 同步应用的RS-232-C引线 零调制解调器连接 3.5.4 其他标准接口 ?V.24 ? RS-449 ?V.35 ? X.21 3.6 传输介质 ?传输介质特性 ?常用的传输介质 双绞线 同轴电缆 光导纤维 无线介质 ?传输损耗 外部损耗和内部损耗 信噪比 传输介质特性 ?物理描述: 说明传输介质的特征。 ?传输特性: 包括是使用模拟信号发送还是数字信号发送，调制技术、传输容量及传输的频率范 围。 ?连通性: 点到点或者多点连接。 ?地理范围: 网上各点间的最大距离，是在建筑物内、建筑物之间或扩展到整个城市。 ?抗干扰性: 防止噪音对传输数据影响的能力。 ?相对价格: 以元件、安装和维护的价格为基础。 3.7 多 路 复 用 ?频分多路复用 ?时分多路复用 ?统计时分多路复用 ?波分复用 多路复用 3.7.1 频分多路复用 ?传输介质的可用带宽分隔成一个频段 ?适用于模拟信号 ?数字数据首先经调制解调器转换成模拟信号 3.7.2 时分多路复用 ?传输介质的可用时间分成时隙 ?适用于数字信号 ?时分多路复用类型 隔位扫描 隔字符扫描 ?数字信号分级 时分多路复用技术 隔位扫描TDM 隔字符扫描TDM T1多路复用器 3.7.3 统计时分多路复用 统计时分多路复用 3.7.4 波分多路复用(WDM) ?不同波长的光载波信号在同一根光纤中传输 ?波分多路复用光纤通信系统 单向系统 双向系统 ?复用器主要性能指标 插入损耗 串扰衰减 ?光纤带宽达2×1010 ——３×1010Hz 3.8 铜环接入技术（XDSL） ?数字用户线DSL提供用户方便地用数字形式接入网络 ?DSL系列统称XDSL ?XDSL技术已标准化 不对称数字用户线ADSL 对称的高速数字用户线HDSL 甚高速数字用户线VDSL ADSL体系结构 ADSL“Lite”体系结构 HDSL体系结构 3.8 本章小结 ?数据通信是两个实体间数据的传输和交换。数据传输是将源站的数据编码成信号，沿传输介质传播至目的站。数据传输的品质取决于被传输信号的品质和传输介质的特性。 ?通信系统的基本作用是在两个实体间交换数据，数据通信模型的关键成分是源站、发送器、传输系统、接收器以及目的站。 ?从时域概念分析，信号是时间的函数，可分成连续信号和离散信号两种。从频域概念分析，信号是频率的函数，可由多个频率成分组成。一个信号的频谱是它包含的频率范围，一个信号的绝对频宽是它的频谱的宽度。 ?调制是载波信号的某些特性根据输入信号而变化的过程。编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号。模拟数据的模拟信号调制有幅度调制、频率调制和相位调制。数字数据的模拟信号调制有幅移键控法、频移键控法和相移键控法。数字数据的数字信号编码有不归零制编码、曼彻斯特编码及差动曼彻斯特编码。最常用的模拟数据的数字信号编码是脉冲代码调制(PCM)，它是以采样定理为基础的。 第4章 数据链路控制 ?数据链路控制是为有效进行数据通信，对传输链路上的信号发送进行的控制和管理。为此，要 在物理接口之上增加数据链路控制的逻辑层。 本章学习要点 1、流量控制的原理及方法 2、差错检测的原理及算法 3、差错控制的方案 4、高级数据链路控制协议HDLC 数据链路控制作用 ?帧同步： 数据以帧发送，每个帧必须有起始和结束标志。 ?流控： 发送站发送帧的速率不能超过接收站接收帧的速率。 ?差错控制： 纠正传输系统引起的差错。 ?寻址： 发送和接收站的标识。 ? 同一链路上数据和控制信息的识别。 ?链路管理。 4.1 流 控 技 术 ?流控技术确保发送实体不会使接收实体发生数据溢出 ?停—等流控 ?滑动窗口流控 帧传输模型 4.1.1 停—等流控 ?发送实体发送一帧后，必须停止发送并等待接收到确认后，才能发送下一帧 ?适用于只有少量大的帧发送 ?链路利用率低 停—等流控链路的利用率 4.1.2 滑动窗口流控 ?为了提高传输线利用率，允许有多个帧同时传输 ?接收站的缓冲器容量为n帧 ?发送站可以发送n帧而不必等待接收确认 ?每个帧都有一个顺序号，占帧中k位 ?发送站和接收站分别维护一张允许发送和接收的顺序号表格，作为窗口 滑动窗口原理 滑动窗口协议 4.2 差错检测 ?发送器在数据后面加一个检错码，它是数据块的函数 ?接收器用同样的方法计算出接收到数据块的检错码 ?与接收到的检错码比较以决定是否有差错 差错检测 4.2.1 奇偶校验 ?偶校验：奇偶位使整个8位中的1的个数为偶数。 ?奇校验：奇偶位使整个8位中的1的个数为奇数。 ?两位同时出错，无法检错 4.2.2 循环冗余检错CRC ?已知一个数据块包含有k位 第6章 局域网技术 局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络，传输速率低于100Mbps的称传统局域网，传输速率高于100Mbps的称高速局域网。 本章学习要点 1、局域网的定义及特性。 2、LAN的参考模型以及和OSI模型的对应关系。 3、局域网的介质访问控制方法。 4、载波监听多路访问/冲突检测的协议(CSMA/CD)。 5、交换式局域网的工作原理及两种交换方法。 6、虚拟局域网工作原理 7、无线局域网特点及IEEE 802.11体系结构。 6.1 局域网的定义及特性 1、局域网的定义 局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络，传输速率低于100Mbps的称传统局域网，传输速率高于100Mbps的称高速局域网。 2、局域网特性 ?高数据率(0.1M～100Mbps) ?短距离 (0.1km～25km) ?低误码率 (10-8～10-11) ?数据率大于100Mbps的称高速局域网 决定局域网特性的主要技术： ?用以传输数据的传输介质 ?用以连接各种设备的拓扑结构 ?用以共享资源的介质访问控制方法 6.2 局域网参考模型 局域网参考模型 1、服务访问点SAP和服务原语 用服务访问点SAP来定义接口 服务原语描述提供的服务 2、逻辑链路控制(LLC)子层 3、介质访问控制(MAC)子层 4、物理层 物理介质无关（PMI）子层 物理介质相关（PMD）子层 5、服务原语 两个网络层实体间发送数据的例子 用来说明服务原语的时序图 ISO服务原语 未成功的连接企图 成功的连接企图 IEEE802服务原语类型 IEEE802数据报服务原语 IEEE802建立连接服务原语 ISO和IEEE802服务原语间的变换说明 6.3 局域网协议标准 6.4 介质访问控制 1、在局域网中对数据传输介质进行访问管理的访问称介质访问控制。 2、共享介质访问控制 把传输介质作为各站点共享的资源，并将传输介质的频带有效地分配给网上各站点的用户的控制方法。 3、交换方式控制 为了解决网络冲突，进一步提高网络有效带宽的一种MAC方法。 局域网络访问控制方法 6.5 争用协议 1、 载波监听多路访问（CSMA） 2、 坚持退避算法 3、载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD） 6.5.1 载波监听多路访问 1、CSMA控制方案 ① 一个站要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否有其他站的发送信号存在。 ② 如果介质是空闲的，则可以发送。 ③ 如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。 介质的最大利用率取决于帧的长度和传播时间,帧长越长，传播时间越短，则介质利用率越高。 2、坚持退避算法 ①不坚持CSMA ② 1-坚持CSMA ③ P-坚持CSMA CSMA坚持和退避 6.5.2 载波监听多路访问/冲突检测 基带冲突检测的定时 宽带冲突检测的定时 6.5.3 退避算法 二进制指数退避算法 ① 对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参量为L=2。 ② 退避间隔取1到L个时间片中的一个随机数。 1个时间片等于2a。 ③ 当帧重复发生一次冲突，则将参量L加倍。 ④ 设置一个最大重传次数，超过这个次数，则不再重传，并报告出错。 6.6 交换式局域网 6.6.1 交换式局域网的基本模块 由输入输出接口以及具有交换分组或信元等数据单元能力的转发逻辑组成的网络。 转发逻辑描述了用于交换技术的规则，实现数据单元的转发。 输入输出端口是物理的和逻辑的接口，用来连接到需要交换数据单元的通信网络。 基本的交换模块 LAN交换器的逻辑模块 LAN交换器的转发逻辑 访问端口和网络上连端口的关系 6.6.2 LAN交换器的特点 ?基于透明的能力从而增加网络通信的容量 ?毋需对端系统作任何配置 ?基于801.1D桥的技术，必须遵守一定的拓扑规则 6.6.3 两种交换方式 ?存储转发方式：交换器在转发分组至目的段以前，接收并缓存整个分组。 ?穿通方式：毋需缓存整个分组，而只需缓存用以决定目的地址的帧头，这样在任何时候只有很小一部分分组被缓存在交换器。 存储转发逻辑 穿通方式转发逻辑 6.6.4 第3层交换器 通常定义为具有转发带有第3层及3层以上协议知识的数据分组能力的方式。 第3层交换器有3种类型： 路由器 嵌入路由器 混合型第3层交换器 路由器转发逻辑 嵌入路由器功能的LAN交换器 混合交换器的操作 6.7 虚拟局域网（VLAN） 1、VLAN是将小区域内的数据通信设备逻辑上互连在一起的通信网。 2、 VLAN类型 ?基于端口的VLAN ?基于协议的VLAN ?介质访问控制MAC层的VLAN ?网络层的VLAN ?IP组播的VLAN ?复合型VLAN ?基于策略的VLAN 基于MAC层的VLAN 基于IP的VLAN 6.8 无线局域网 1、 一种灵便的、以无线电波为传输介质的局域网。 2、 无线局域网类型 ?窄带：采用一个特定的无线频率去发送和接收用户信息。 ?扩频：消耗比窄带技术更多的带宽，以便产生更强的信号，让接收器更易检测到该信号的存在。 ?红外：能用很高的、接近可见光的频率传送数据。 ?蓝牙：一种开放性短距离无线通信技术标准，使用2.4GHZ频段，采用跳频扩频技术。 3、 IEEE802.11体系结构 ?3种物理介质： 红外线 直接序列扩展频谱 频率跳动扩展频谱 ?2种MAC算法： 分布式访问控制 中央访问控制 IEEE802.11体系结构 IEEE802.11协议结构 IEEE802.11 MAC定时 6.9 本章小结 ?局域网是将小区域内的各种通信设备互联在一起的通信网络。传统局域网的典型特性是：高数据率(0.1～100Mbps),短距离(0.1km～25km),低误码率(10-8～10-11)。数据传输率大于100Mbps的称高速局域网。 ?LAN的参考模型对应于OSI模型的最低两层(物理层和链路层)，它包括物理层、介质访问控制层MAC和逻辑链路控制层LLC。服务访问点SAP定义上下层间的通信接口，服务原语描述为上一层提供的服务，并规定通过服务访问点接口所必需传递的信息。 ?IEEE802标准系列规定了LAN标准体系结构、LLC标准以及各种MAC标准。 ?决定局域网特性的主要因素是传输介质、拓扑结构以及介质访问控制方法，其中最重要的就是用以共享资源的介质访问控制方法，它对网络的响应时间、吞吐量和效率起着十分重要的作用。 ?载波监听多路访问/冲突检测的协议(CSMA/CD)是一种争用式协议，这种协议已广泛应用于以太网。介质的最大利用率取决于帧的长度和传播时间,帧长越长，传播时间越短，则介质利用率越高。CSMA/CD算法中，在检测到冲突并发完阻塞信号后，为了降低再次冲突的概率，需要 等待一个随机时间，然后再用CSMA的算法发送。 ?交换式局域网不采用共享介质的访问控制方法。它的基本模块包括转发逻辑和I/O端口，前者描述了用于交换技术的规则，实现数据单元的转发，后者是物理的和逻辑的接口，用来连接到需要交换数据单元的通信网络。采用存储转发方式，交换器在转发分组至目的段以前，接收并缓存整个分组。穿通方式毋需缓存整个分组，而只需缓存用以决定目的地址的帧头。 ?虚拟局域网VLAN有别于通常的物理局域网，它是根据不同的组成原则将一些终端站点构建 的，常用的VLAN有基于端口的VLAN、基于MAC地址的VLAN以及基于IP地址的VLAN。 ?IEEE802.11是无线局域网的标准。标准定义了3种物理介质，即红外线、直接序列扩展频谱 以及频率跳动扩展频谱。标准考虑了两种MAC算法，即分布式访问控制和中央访问控制。 第11章 网络互连 ?网络互连是将多个网络互相连接以实现在更大范围内的信息交换、资源共享和协同工作。 本章学习要点 1. 网络互连的基本要求和结构方案 2. 网间协议(IP)的定义、功能和操作 3. Internet地址结构、地址映射和子网划分 4. 核心路由器体系结构和自治系统 5. 路由选择算法.和网关协议 网络互连 11.1 网络互连方式 网络互连划分为4个层次： (1) 层次一：使用中继器在不同电缆段之间复制位信号。 (2) 层次二：使用网桥在局域网之间存储、转发帧。 (3) 层次三：使用路由器在不同网络间存储、转发分组。 (4) 层次四：使用协议转换器提供高层接口。 11.1.1 中继器互连方式 11.1.2 网桥互连方式 网桥类型 按帧转发功能分： ?透明网桥(transparent bridge) ?源地址路径选择网桥(source routing bridge) 按桥接方式分： ?封装桥接方式(encapsulation bridging) ?转换桥接方式(translation bridging) ?源地址路径选择透明桥SRT方式 11.1.3 路由器互连方式 11.1.4 网关工作方式 11.2 网络互连原理 11.2.1 网络互连基本要求 (1) 在网络之间提供一条链路，至少需要一条物理和链路控制的链路。 (2) 在不同网络的进程间提供路径选择和传递数据。 (3) 提供各用户使用网络的记录和保持状态信息。 (4) 协调各个网络的不同特性。 11.2.2 网络互连结构 （1）面向连接的运行模式，对应于虚电路机制。 （2）无连接的运行模式，对应于数据报机制。 （3）网桥运行模式。 两种互连运行模式 11.3 网间协议IP IP功能： (1)定义在TCP/IP互联网上数据传送的基本单元，规定互联网上传送的数据格式。 (2)完成路由选择功能，选择数据传送的路径。 (3)包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处理、差错信息发生以及分组丢弃等的规则。 11.3.2 IP数据报 IP数据报的封装 数据报的分段 11.3.3 IP数据报选项 ?记录路由选项 ?源路由选项 ?时间戳选项 11.3.4 IP操作 11.3.5 无连接互连网络的设计 ?路由 ?数据报生命周期 ?分段和重组 ?纠错 ?流控 11.4 Internet地址 11.4.1 Internet地址结构 IP地址由两部分组成： ?网络标识netid 确定了该台主机所在的物理网络 ?主机标识hostid 确定了在某一物理网络上的一台主机 IP的编址方案将IP地址空间划分为A，B，C三种基本类，每类有不同长度的网络标识和主机标识。 11.4.2 Internet地址映射 将一台计算机的IP地址映射到物理地址的过程称地址解析。 地址解析协议ARP 地址解析算法： 查表法 相近形式计算法 消息交换法 11.4.3 子网划分 IP地址 213 23 47 37 掩码 255 255 255 240 子网地址 213 23 47 32 因为37和240的与操作为32，即 37 00100101 240 11110000 32 00100000 11.5 Internet地址空间的扩展 11.5.1 IP的更新 Ipv4有32位地址空间，Ipv6扩展为128位地址空间。 Ipv6的特点： 更大的地址空间 灵活的报头格 增强的选项 支持资源分配 支持协议扩展 11.5.2 IPv6数据报格式 11.5.3 IPv6地址空间 冒号十六进制表示 例：用点分十进制表示的128位数为：104.230.140.100.255.255.255.255.0.0.17.128.150.10.255.255 用冒号十六进制表示为： 68E6：8C64：FFFF：FFFF：0：1180：960A：FFFF IPv6基本地址类型 单播(unicast)地址 群集(cluster)地址 组播(multicast)地址 11.6 差错与控制报文协议ICMP ICMP报文格式 ?差错报告 ?控制报文 ?请求/应答报文 11.7 路由器体系结构 11.7.2 自治系统 11.8 IP数据报的路由选择 路由选择是指选择一条路径发送分组的过程。 11.8.1 IP数据报的两种传送方式 直接传送方式 间接传送方式 11.8.2 IP路由选择表与算法 11.8.3 距离矢量路由选择算法 ?根据每个路由器发布的直接连接网络以及到其他网络的距离矢量，动态地修改路由器到目标网 络的路径选择。 ?该类算法的缺点： 路由信息更新缓慢， 必须进行大量的报文交换，才能维持路由信息表。 11.8.4 链路状态路由选择 ?要求每个参与的路由器都要具有完全的拓扑结构信息 ?由路由器根据自己所拥有的拓扑图自主地选择路由 ?每个路由器仅对外发布自己所直接连接的网络 ?链路状态路由算法要优越于距离矢量算法 11.9 内部网关协议 在一个自治系统内的两个路由器彼此互为内部路由器,使用内部网关协议(interior gateway protocol,IGP)。 内部网关路由选择协议类别： 路由信息协议(RIP) HELLO协议 开放式最短路径优先协议(OSPF) 两个自治系统的路由 11.9.1 路由选择信息协议RIP ?是使用最广泛的一种IGP ?用于本地网的距离矢量路由选择的实现。 ?以主动方式运行RIP的路由器每隔30秒广播一次路由信息报文。 ?使用跳数度量来测量到达目的站的距离。 11.9.2 开放最短路径优先协议OSPF 基于链路状态路由选择算法的一种协议 OSPF协议有以下几个特点： (1) 包含服务类型的路由选择 (2) 提供负载均衡功能 (3)允许一个网点上的网络和路由器被划分成若干个域 (4)协议规定路由器之间交换的任何信息都必须经过鉴别 (5)支持主机路由、子网路由及网络路由 (6)采用扩展SPF算法 (7)允许管理者用一个虚拟网络拓扑来描述 (8)允许路由器之间交换的路由选择信息来自于外部网点 11.10 外部网关协议 ?两个交换路由选择信息的路由器若分别属于两个自治系统则称为“外部邻站” ?外部邻站使用的向其他自治系统通知可达信息的协议称为外部网关协议(EGP) ?使用EGP的路由器称外部路由器 ?在Internet中EGP特别重要，因为自治系统用它向核心系统通知可达信息 EGP基本功能 (1) 它支持邻站获取机制，允许一个路由器请求另一个路由器同意交换可达信息。 (2) 路由器持续地测试其邻站是否有响应。 (3) EGP邻站周期地传送路由更新报文来交换网络可达信息。 使用EGP进行网络可达信息通信 11.11 边界网关协议BGP ?BGP处理自治系统之间的路径 ?BGP和EGP主要差别是将“距离矢量”的概念换成“路径矢量”的概念,可对路由环路提供足够的 保护 ?每个路由更新报文都带有中转自治系统的从源站点到目的站点的全部列表 ?运行BGP有个特定的要求，即路径属性必须通过自治系统传播 11.12 本章小结 ?网络互连是将多个网络互相连接以实现在更大范围内的信息交换、资源共享和协同工作。 ?网络互连有如下要求：(1) 在网络之间提供一条链路，至少需要一条物理和链路控制的链路。(2) 在不同网络的进程间提供路径选择和传递数据。(3) 提供各用户使用网络的记录和保持状态信息。(4) 在提供上述服务时，不需修改原有各网络的网络结构，这就需要网络互连功能协调各个网络的不同特性： ?从协议的层次看，可以把网络互连分成四个层次： 层次一：使用中继器在不同的电缆段之间复制位信号。层次二：使用网桥在局域网之间存储转发帧。层次三：使用网间连接器在不同的网络之间存储转发分组。 层次四：使用协议转换器提供更高层次的接口。 ?从概念上讲，一个TCP/IP互联网提供了三组服务。在最底层，无连接传送服务为其他层的服务提供了基础。在第二层，一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用服务层。这种不可靠的、无连接传送机制称为Internet协议，简称IP协议。IP提供了三个重要的定义：(1) IP定义了在TCP/IP互联网上数据传送的基本单元，规定了互联网上传送的数据格式。(2) IP软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。(3) IP包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处理、差错信息发生以及分组丢弃等的规则。 ?Internet地址又称IP地址，它能惟一确定Internet上每台计算机、每个用户的位置每个IP地址由两部分组成，即网络标识netid和主机标识hostid。将一台计算机的IP地址映射到物理地址的过程称地址解析。采用子网划分可将一个网络进一步划分成很多子网。从一个IP地址中抽取物理网络地址的方法和过程称为掩码masking。新版的IP已正式命名为IPv6，它保持了IPv4许多成功的特点。IPv6将原来的32位地址空间增大到128位地址空间。 ?从路由选择的作用看，由一个管理机构控制的网络和路由器的集合称为一个自治系统。在一个 自治系统内的路由器可以自由地选择寻找路由、传播路由、确认路由，以及检测路由一致性的机制。按照这个定义，核心路由器也组成一个自治系统。 ?在一个分组交换系统中，路由选择是指选择一条路径发送分组的过程。可以把路由选择分成两 种方式，即直接传送和间接传送。为了进行路由选择，需要路由选择表。该表存储各个目的站点以及如何到达目的站点的信息。 ?在一个自治系统内的两个路由器彼此互为内部路由器，使用内部网关协议(interior gateway protocol, IGP)。将整个自治系统的可达信息汇集起来之后，系统中的某个路由器可使用外部网关协议(exterior gateway protocol, EGP)将可达信息通知另一个自治系统。 ?路由选择信息协议(routing information protocol，RIP)是使用最广泛的一种IGP。RIP是用于本地网的距离矢量路由选择的实现。开放最短路径优先协议(OSPF)是基于链路状态路由选择算法的一种协议。Internet工程组IETF边界网关协议工作组制定了边界网关协议(BGP)标准，最新的版本是BGP—4。