计算机网络(第3章)课件(7-111-22935-3)
第3章数据通信技术
基础
机械工业出版社
ISBN 7-111-22935-3
本章学习内容及要求
要求熟悉数据通信的基本概念，掌握信道复用技术、编码技术、交换技术和差错控制技术的原理和实现方法。
掌握网络传输时延计算方法，以及网络传输介质的选用方法。
3.1 数据通信基本知识
3.1.1 信息、数据与信号
\信息是在人们之间传递的知识，数据是信息的具体表现
形式，其本身是各种各样的物理符号或它们的组合。
信息涉及到数据的内容和解释。
\信号是数据的电子或电磁编码，数据必须经过编码转换
为电信号后才能在传输介质中传输。
\数据和信号都有两种不同的形式
一种称为模拟数据和信号
另一种称为数字数据和信号。
\存在两种数据、两种信号，就有四种类型的编码组合 即数字数据分别编码成数字信号或模拟信号，模拟数据分别编码
成模拟信号或数字信号。
3.1.2 通信的基本要求
通信的双方完成一次通信需要满足三个基本要求：
\一是双方有通信的愿望；
\二是通信的双方之间有信息传递的信道，也即是说通信要经过传输介质以及有关的传输设备；
\三是通信双方要遵循通信的规则和约定，即通信双方按照通信协议传输信息，并能理解这些通信协议。
信道
信道与电路并不等同，信道表示信号的通路，一般是用来表示向某一个方向传输信息的媒体
\一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。 信道与传输介质也是有区别的
\传输介质是指用于连接两个或多个网络节点的物理传输
线路。
通信信道建立在传输介质之上
\包括传输介质和通信设备。
差错率/误码率
由于噪声的影响和信道带宽的限制，
信号可能发生失真.
差错率/误码率：传输比特总数与其中出错比特数的比值
Pe= 出错比特数传输/比特总数
例：传输10000bit, 有2bit出错，
Pe＝2/10000
差错率越高表示信道的质量越差
信道的差错率与信号的传输速率
和传输距离成正比
3.1.3 数据通信传输系统模型
一个数据通信系统由
\源系统、传输系统、目的系统三部分组成
图3.1 数据通信系统的模型
接收的信号
发送的信号
输入信息
输出信息
输入数据
输出数据
目的系统
源系统
传输系统信源
变换器
信宿
反变换器
信道
信源：信息的发送者，
信宿：信息的接收者,是发出各种信息（语言、文字、图
象或者数据）的信息源
载体：传送信息的媒体；（信道）
注意：噪声的存在和对通信的影响
信源
信宿
载体（信道）
噪声源
通信三要素
变换器：将信源发出的信息变换成载体（信道）上可传输的格式；
反变换器：将载体（信道）上可传输的信息变换成信宿可识
别/处理的格式。
信源
信宿
载体（信道）
噪声源
反变换器
变换器
通信系统的基本组成
3.1.4 信道的最大容量
信道传输数据的能力是受到限制的，信道的最大容量与信道的带宽有关。
奈奎斯特定理的公式为（理想信道）：
C = 2H log 2L (bps)
香农在1936年给出了有热噪声信道的最大容量，香农定理的公式为：C = H log 2(1+S/N) (bps)
3.1.5 调制速率和数据传输率
在计算机网络中信号的传输有两种数据速率
\即调制速率和位数据速率。
调制速率也称为码元速率、波形速率或信号速率
\指的是每秒种发送信号的数目，单位为波特(baud)。
数据传输率为每秒种发送的二进制位数
\单位为bps ，读作每秒位。
两种数据速率之间的关系为：
C = B log 2 N (bps)
\其中：C 为数据传输率；\B 为调制速率；
\N 为一个信号可能取值的个数。
波特率（信道速率）: 指调制设备每秒可调制的符号个数，即
信道上每秒传输的符号个数。
数据传输速率：信道在单位时间内可以传输的最大比特数波特率和数据传输速率之间的关系
数据传输速率＝波特率×log 2N
(N--每个符号的取值个数，或可调制的线路状态数）
01110010
01 11 00 10
假设调制设备采用调幅调制技术，每秒调制出一个符号，该符号可取四种幅度之一：
两种速率的关系
3.1.6 基带传输和频带传输
把基本频率分量对应的矩形脉冲信号称为基本频带，简称为基带，对应的矩形脉冲信号称为基带信号。
\基带传输就是在数字信道上直接传送基带信号。
带宽与信道可以允许通过的信号的最大频率与最低频率有关。首先需要讨论什么是信道的频率特性
\通常人们把单级放大器输出功率从最大值下降到一半所对应的频率
范围，称为通频带宽，也称为带宽。
频带传输是利用模拟信道传输数据信号，例如把计算机设备输出的信号进行调制以后再放在传输介质上传输。
\频带传输有时也称为宽带传输。
3.1.7 通信双方信息交互的方式
依据通信的方向讨论，通信双方信息交互的方式有三种基本方式。
\单向通信，只能有一个方向上的通信，即A 只能传给B 。\双向交替通信，通信的双方都可以发送信息，但不能同
时发送，在某一个时刻仅存在一个方向上的通信。
\双向同时通信，通信的双方可以同时发送和接收信息。
这里需要指明的是，上述三个基本方式是规范的术语，分别对应以前的单工、半双工、全双工。
3.1.8 异步传输和同步传输
在计算机网络和通信网络中都是采用串行传输，这是由于远距离传输要考虑到技术实现上的要求和传输线路的费用。
串行传输在具体应用中，又分为异步和同步传输。异步和同步传输都要考虑收发双方的同步，即接收方能够正确的区分所收到数据的每一位。
异步传输是一次传输一个字符，字符之间有不确定的间隔，每个字符由1位起始位标识，起始位的值为0，字符由5-8位二进制数组成，例如采用ASCII 编码的字符，后跟1-2位停止位，停止位的值为1。
同步传输是一次传输一个数据块，数据块的内容可以是若干二进制位，也可以是若干字符，每一位与前一位之间的传输时间是确定的，即是可知的。
字符内部的各个比特采用固定的时间模式，每个字符独立传输，字符之间间隔任意，用独特的起始位和终止位来限定每个字符。传输效率较低。
起终始止
位
1 1 1 0 1 0 1 0 位
线路空闲
线路空闲
起始位
一个字符
下一字符
异步传输
接收方如何在时间上与发送方取得同步，以便能够正确地识别和接收发送方发来的数据。
字符同步：使接收方可以正确地识别数据群
同步传输时的同步字符（SYN）
接收方在识别到独特的同步字符或同步模式后，才开始真正的数据接收。
位同步：使接收方可以正确地接收各个比特
自同步法：接收方直接从数据波中获取同步信号。
外同步法：发送方在发数据前，先向接收方发一串同步时钟序列，接收方根据这一同步时序锁定接收频率。（异步传输的起始/终止位）
同步技术
3.2有线传输介质
3.2.1 传输介质的分类
\每一种传输介质在数据传输率、传输时延、安装、维护
和成本上有不同的特性。适应的网络应用环境也不同。\传输介质分为
有线传输介质 无线传输介质。
\在有线传输介质中，电信号的传播速度是光速的三分之
二，即每秒20万Km （千米）
\在无线传输介质中电信号的传播速度等于光速，为每秒30万Km （千米）。
\在网络的最低层次上，所有计算机通信都以某种能量形式对数据进行编码，并将这些能量通过传输介质发送。
3.2.2 双绞线
双绞线是由一对相互绝缘的导线缠绕在一起构成的，两条导线缠绕在一起。
双绞线在Ethernet网和Token Ring网中用得相当多，它常用作总线型拓扑结构或星形拓扑结构的连线。 双绞线分为屏蔽和非屏蔽两大类
\在这两大类中又分100欧姆非屏蔽电缆、双体电缆、大对数电缆、150欧姆屏蔽电缆和100欧姆屏蔽电缆。
图3.2 双绞线双绞线图示及UTP-5的线序
第1针第8针
图3.5 RJ45插座针脚排列
3.2.3 铜轴电缆
同轴电缆是最早用于数据网和局域网的一种线缆类型。它中央是铜芯，铜芯外包着一层绝缘层，绝缘层外是一层屏蔽层，屏蔽层把电线很好地包起来，再往外就是外包皮了。
用于局域网的同轴电缆有两种：
\一种是为支持以太网设计的，用在符合IEEE 802.3标准Ethernet网络环境中，阻抗为50Ω的电缆，又分为RG58A/U标准的细缆和RG11标准的粗缆，细缆的塑料外皮颜色为黑色，粗缆的塑料外皮颜色为黄色。
塑料外层屏蔽网层铜芯
绝缘层
图3.7 同轴电缆构造
3.2.4 光纤
光纤具有圆柱形的形状，由传输光波的玻璃纤芯以及包围在纤芯外面的反射层组成，形成三部分：
\纤芯、包层和护套。
光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输媒体的通信方式,起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。可以这样理解：
\①光源是光波产生的根源；
\②光纤是传输光波的导体；
\③光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号,再把光信号导入光纤；
\④光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号,并将
它转变成电信号,经解码后再作相应处理。
目前使用的光源 目前使用的光源有两种：
\发光二极管LED
\半导体激光ILD。
按传输点模数分类光纤分为
\单模光纤和多模光纤。
光纤工作原理。
空气/ 氧化硅
α1β1β2
α2α3β3
氧化硅
全反射形成
光注入
内部全反射
图3.9 光入射角不同时的反射情况
光纤与电缆线相比的优缺点
光纤传输的优点：
\①因为传输的形式是光，所以光纤不会引起电磁干扰也不会被干扰；
\②光纤传输信号的距离比电缆线所能传输的距离要远得多，线路损耗低；
\③与电信号相比，传输频带宽，通信容量大。光可以对更多的信息进行编
码，所以光纤可在单位时间内传输比导线更多的信息；
\④线径细,重量轻；⑤抗化学腐蚀能力强；
\⑥光纤制造资源丰富。
光纤在应用中的不足之处：
\①光纤的安装需要专门设备以保证光纤的端面平整以便光能透过；
\②当一根光纤在护套中断裂（如被弯成直角），要确定其位置是非常困难
的；
\③修复断裂光纤也很困难
3.3 无线传输介质
3.3.1 电磁波谱
在无线传输介质（指自由空间）中，电磁波沿自由空间传播
\传播速度为光速。
无线传输介质也称为非导向传输媒体。
无线传输介质需要
\采用电磁波谱的某些可用频带。
电磁波谱的频谱
100
无线电微波红外紫外X射线伽马射线10210410610810101012101410161018102010221024
可见光
1051061071081091010101110121013101410151016
双绞线
同轴电缆
低频波无线电
AM
无线电
FM
卫星
地面微波
光纤
LF MF HF VHFUHF EHF
SHF THF
图3.10 电磁波谱的频谱和在通信中的应用
f (H
Z
)
f (H
Z
)
TV
波段
3.3.2 无线电传输
无线电通信在无线电广播和电视广播中已经广泛使用。
\在低频段和中频波段内，无线电波可以轻易的通过障碍
物，沿地球表面传播。但信号能量随着与信号源距离增
大而急剧衰减，使得传输距离收到限制。
在高频、甚高频波段内，地表电波会被地球吸收。
\但会被离地表几百千米高度的带电粒子层-电离层反射回地面，可以传播到很远的距离。
3.3.3 微波传输
微波(microwave)通信通常是指利用在l GHz－10 GHz频率范围内的电磁波来进行通信。
\和低频的无线电波不同的是微波是沿着直线传播的，而不是向各个方向扩散，而地球表面是弯曲的，其传播距离受到限制。在相距几十公里的距离之间需要建设微波接力中继站，像接力赛跑那样，一站接一站补充能量。
微波通信的优点是：
\①微波接力通信适应的业务种类多，可以传输长途电话、电报、蜂窝移动电话、广播电视、图像、文本数据等信息；
\②微波传输工作在波段lGHz－10GHz频率范围，其通信信道的容量大；
\③微波传输质量高，不容易受工业干扰和天电干扰，这两者的主要频谱比微波低的多；
\④与同样效果的有线通信建设比较，微波通信建设周期快、投资少；
\⑤微波通信的可靠性高。
3.3.4 红外线传输
红外线传输通信是利用电磁波频谱红外频段
进行通信
\频率范围1012Hz－1014GHz，红外线传输主要用
于短距离的通信，通信距离一般在十几米范围内。 红外线的发送与接收装置硬件相对便宜且容
易制造，也不需要天线
\红外通信不宜在室外使用。
红外线传输也用于数据通信和计算机网络。
3.3.5 激光传输
激光能直接在空中传输而无需通过有形的光导体
\具有能在很长的距离内保持聚焦(即定向)的特点。 作为物理传输媒体，它和微波通信在直线传输上有相似性
\激光同样不能被遮挡，而且对雨雪和雾都比较敏
感，这限制了它的应用。
3.3.6 卫星传输
卫星是指围绕地球转动的物体。
\天体卫星和人造卫星
1962年第一颗人造地球卫星发射成功，开创了天际通信的里程碑。
通信卫星可以看作是一个空间微波中继器
\通信卫星上一般12—20个异频雷达接收机，每个都有
36MHz—50 MHz 的带宽，异频雷达接收机对相应的波段进行监听，上行波束从地面卫星站传向卫星，下行波束从卫星传向地面站，下行波束覆盖范围很广。
通信卫星与天体卫星的区别在于，返回地面的信号可以在卫星上通过放大器放大。
卫星传输采用的波段为微波波段。
卫星通信的特点
通信与地面两个节点的位置无关，也即传送一条报文的成本与距离无关
卫星的一个重要特性是收发器向上千个地面站发送一条报文的时间与向一个地面站发送该报文所用的时间基本相同。
卫星传输具有很低的出错率。
上行地面站
地球表面
图3.11 卫星通信
下行
3.4 信道复用技术
复用技术用于在一个信道上同时传输多路信号，这样可以充分利用信道的传输能力。 复用可以实现的前提是信道的传输能力大于传输一路信号的需求，体现在两个方面：
\一是信道的带宽很宽，而传输一路信号所需的带
宽很窄。
\另一方面是信道的数据传输率很高，而一路信号所需的数据传输率很低，这样在能力很强的信道上仅传输一路信号就很浪费。
3.4.1 频分复用FDM
信道的带宽很宽，信道的可用带宽大于一路信号所需的带宽，把信道划分为多个子信道，每个子信道传输一路信号。
\在子信道之间要留有隔离频带，对每路信号以不同频率的载波进行调制，使
其适应不同子信道频段的要求，传输到目的地后再恢复为原始信号。
子信道N
图3.13 频分复用FDM
F2
F1
子信道1子信道2
T
3.4.2 时分复用TDM
时分复用TDM （Time Division Multiplexing ）技术的依据是信道的数据传输率大于一路信号传输所需要的数据传输率
\可以把传输时间分成时间片帧，每一时间片帧包含若干时间隙，每个时间隙对应一路信号的若干位
643215564321…
1564321f
时间片帧时间片帧
时间片帧
图3.14 时分复用TDM
FDMA 和TDMA
FDMA
频率
时间
TDMA
频率
时间
4 用户
示例:
3.4.3 TDM 与FDM 的比较
TDM 中
\每一路信号传输占用信道的全部带宽
\在某一微小的时间间隔只有一路信号在传输
FDM 中
\每一路信号占用部分带宽
\在某一微小的时间间隔有多路信号在传输。
在应用中
\TDM 适合数字信号的传输\FDM 适合模拟信号传输
许多应用是先进行FDM ，然后再进行TDM ，即两种复用技术综合使用。
3.4.4 波分复用WDM
在光纤信道上采用波分复用WDM 。
波分复用是光的频分复用
\WDM 是FDM 的一个变种
\频率和波长之间满足关系式：
f ≡c ／λ，这里f 为频率，c 为光速，λ为波长。
每根光纤上光信号的波长不同，两根光纤连接到一个棱柱或衍射光栅上，两束光通过棱柱或衍射光栅合成到一根共享的光纤上。
传输到远方的目的地后，再用棱柱或衍射光栅将它们分解开，交给接收方。
波分复用WDM 图示
7
1557 nm
61556nm 51555 nm 41554 nm 31553nm 21552 nm 11551nm 01550 nm 01550 nm 11551 nm 21552 nm
31553 nm 41554 nm 51555 nm 61556 nm 7
1557 nm
120 Km
EPFA
图3.15 波分复用的概念
8×2.5Gbps 1310 nm
20 Gbps
复用分用器
复用分用器
3.4.5 空分复用SDM
空分复用SDM （Space Division Multiplexing ）
\采用对空间划分的方法\架设多条传输线路
\在每一条线路上传输一路信号。
例如在电线杆之间架设多条线路，用于多条话音信号线，连接到电话用户。
3.4.6 统计复用
统计复用是对时分复用的改进
\也称为统计时分复用STDM （Statistic Time
Division Multiplexing ）。
在时分复用中
\各路信号的时隙是固定分配好了的
\每一路信号与复用的其它各路信号之间的时间间
隔是固定的
\从这个意义上讲，各路信号是同步传输的。
统计复用图示
12
1
23
34
图3.16 统计复用与异步传输概念
缓冲队列
1
2
2
33
4
1
t
信道
信号1信号2信号3信号4
3.5 数据编码技术
模拟数据和数字数据都可以转换为模拟信号或数字信号
调制器
PCM 编码器数字发送器放大器调制器
图3.17 两种数据与两种信号的组合
模拟信号
数字数据
数字数据
模拟数据
模拟数据数字信号
模拟信号
数字信号
3.5.1 数字数据编码为模拟信号
为了使计算机数据能在模拟信道，例如模拟电话网上传输
\需要对计算机设备输出的数字数据或数字信号进行变换为模拟信号。
调制依据：模拟信号的三要素
（幅度、频率和相位）
幅度
相位
周期=频率的倒数
1 0 1 0 1 1 0
本例仅采用两种不同的幅度。
调幅：（幅度调制或移幅键控法ASK）：
将不同的数据信息（0和1）调制成不同幅度但相同频率的载波信号；
调制方法（调幅）
调频：将不同的数据信息（0和1）调制幅度相同, 但不同频率的载波信号；
1 0 1 0 1 1 0
本例的相位变化值为180度。
1 0 1 0 1 1 0
本例仅采用两种不同的频率。
调相：（相位调制或移相键控法PSK）：
利用相邻载波信号的相位变化值来表示相邻信号是否具有相同的数据信息值，此时的幅度和频率均不发生变化；
调频和调相
3.5.2 数字数据编码为数字信号
用高电平标识1、低电平标识0的二进制数据信号不能直接放在信道上传输，这种不归零制编码NRZ 存在接收方无法在连续1或连续0时区分出每一位的问题。解决问题的方法是在（1/2）T 加上同步时钟信号。
码元1
1
1
1
1
图3.19 数字数据到数字信号编码
基带数字信号
曼切斯特编码信号
差分曼码编码信号
3.5.3 模拟数据编码为数字信号
脉冲编码调制PCM （Pulse Code Modulation ）
\是用于模拟数据编码为数字信号的技术。
PCM 技术的实现有三个步骤：
\采样；量化；编码。
PCM 技术的实现基础是依据采样定理。
(1/2)T 采样间隔
幅度/样本值
图3.20 模拟数据编码为数字信号
t
3.5.4 模拟数据编码为模拟信号 模拟数据可以通过电磁感应变化转换为模拟信号
\例如话音数据通过电话系统转换为模拟信号，之后在模拟电话网中传输，例如最早的电话系统，这里不再赘述。
3.6 交换技术
3.6.1 交换技术的用途
\传统的交换技术有
电路交换
报文交换
分组交换。
\现在较多使用的交换技术有信元交换。用在ATM 网络中
3.6.2 电路交换
电路交换
\是面向连接的
\通信双方在通信之前先建立一条连接，然后在建立的连
接上传输数据，数据传输完后释放连接。
在通信的过程中通信的双方独占这一连接。连接建立过程需要一定的时间
\若连接经过的节点和线路有空闲的资源则允许连接建
立，否则不允许建立连接。
电路交换适宜实时通信的应用
\生活中的电话通信就是采用电路交换的通信。
3.6.3 报文交换
报文交换与节点的存储转发联系
\双方通信的数据组成报文的格式
\报文是节点之间传输的数据
节点先接收报文，进行存储，然后根据线路的情况决定通过线路向其它节点转发
节点的存储转发需要一定的时延
报文交换是无连接的
报文的大小是不固定的
3.6.4 分组交换
分组交换也与存储转发相联系
\把需要传输的数据（报文）分成长度固定的分组
\节点对分组进行存储转发。
分组的大小比报文小的多
\在节点的时延比较小，即使传输出现差错，重传的数据量也比较小。
计算机数据的传输具有突发性的特点，若采用电路交换来传输计算机数据，线路的利用率会非常低
\只有分组交换适合计算机数据的传输。
分组交换可以分为
\面向连接的虚电路分组交换
\无连接的数据报分组交换。
分组（报文）交换：存储-转发
用L/R 秒把L bits的
分组传输(输出)到链
路上（速率是R bps）
全部分组在被传输到
下一链路前必须到达
路由器: 存储转发
delay = 3 L/R
例子:
L = 7.5 Mbits
R = 1.5 Mbps
delay = 15 sec
R R R
L
分组交换: 报文分段
现在把报文分割成5000个分组
每个分组1,500 bits
1 msec 分配给每条线路传输分组
途径:每条线路并行工作
延迟从15 sec 降低到5.002 sec
3.6.5 传统交换技术的比较
图中A 、B 、C 、D 为节点，A 为源节点，D 为目的节点，垂直方向为时间。图中用时间延迟比较三种交换技术的差异。时间延迟包括连接建立时延、信号的传播时延、数据的传输时延，以及节点的存储转发时延。
分组3
分组2分组1分组3
分组2
分组1
分组3
分组2分组1
传播延迟数据
呼叫接收信号
A C
B D A
C B D
排队时延报文
报文
报文A C B D （1）电路交换（2）报文交换（3）分组交换
图3.21 传统交换技术的比较
呼叫连接请求信号
3.6.6 信元交换
信元交换用在ATM 网络中。信元长度是固定的。
\信元可以看作一个很小的快速分组，长度为53个字节，
其中信头占5个字节，数据部分占48字节
由于信元比较小，在交换节点的时延很小。
\多种媒体信息都划分或装配为信元，使一个网络中传输
多媒体信息成为可能。
53字节
48字节
5字节
数据信头图3.22 信元格式
3. 7差错控制技术
3.7.1 差错产生的原因
\信号在信道上传输会受到噪声的干扰，出现差
错，差错是不可避免的。
噪声分为内部噪声和外部噪声。
\用误码率衡量一个信道的质量
通常用10的负若干次方描述信道的误码率P：
P＝发生错误的码元数／接收的码元总数
\一般在有线传输介质信道，误码率为10的负5次
方，就是说传输10 000位有1位错。
3.7.2 差错控制方法
数据通信和计算机网络中的差错控制方法采用编码的方法，分为
\检错编码和纠错编码。
按照差错控制规则计算出校验码，校验码和发送的数据编码组成校验序列（也称为码字）一起发送
\在接收端根据同样的差错控制规则判断传输是否正确。
校验码并不是真正要传输的数据信息，是为了检测出差错所必须的冗余信息。
差错控制方法分为
\前向纠错FEC
\自动请求重发ARQ 。
3.7.3 前向纠错及海明校验
1950年R.Hamming 提出可以纠正一位差错的编码，称为海明码
\海明码是前向纠错码。
海明码利用监督关系式的校正因子对一位二进制位进行差错判断，找到出错位，纠正就比较容易了，例如把“0”改为“1”。
海明码的设计思想是从奇偶校验码开始的。
3.7.4 循环冗余校验编码
循环冗余校验编码CRC（Cyclic Redundancy Code）\用于ARQ差错校验方法
\是在数据通信和计算机网络中用的最多的差错控制方法。 CRC编码又称为多项式编码
\可以把任何一个由二进制数位串组成的代码与一个只含
有0和1两个系数的多项式建立一一对应的关系。
在实现CRC运算时，k位要发送的信息位对应一个(k-1)次多项式K(x)，r位冗余位对应一个(r-1)次多项式R(x)，由k位信息位后面加上r位冗余位组成的
n=k+r位码字对应一个（n-1）次多项式：
T(x)=x r×K(x)+ R(x)
第3章小结
传输介质分为
\有线传输介质和无线传输介质。
数据通信是指计算机之间或其它数字终端装置之间的通信。 信道传输数据的能力是受到限制的
\信道的最大容量与信道的带宽有关。
复用技术用于在一个信道上同时传输多路信号。
模拟数据和数字数据都可以转换为模拟信号或数字信号。 传统的交换技术有：
\电路交换；报文交换；分组交换。
数据通信和计算机网络中的差错控制方法采用编码的方法，分为
\检错编码和纠错编码。
计算机网络(第五版)课件——第三章数据链路层
计算机网络（第5 版）第3 章数据链路层
第3 章数据链路层 3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.1.1 数据链路和帧 3.1.2 三个基本问题 3.2 点对点协议PPP 3.2.1 PPP 协议的特点 3.2.2 PPP 协议的帧格式 3.2.3 PPP 协议的工作状态
第3 章数据链路层（续） 3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层 3.3.2 CSMA/CD 协议 3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的信道利用率 3.4.3 以太网的MAC 层
第3 章数据链路层（续）3.5 扩展的以太网 3.5.1 在物理层扩展以太网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网 3.6 高速以太网 3.6.1 100BASE-T 以太网 3.6.2 吉比特以太网 3.6.3 10 吉比特以太网 3.6.4 使用高速以太网进行宽带接入 3.7 其他类型的高速局域网接口
数据链路层 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型： ?点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。 ?广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发
数据链路层的简单模型局域网广域网主机H 1 主机H 2路由器R 1路由器R 2路由器R 3电话网 局域网主机H 1向H 2发送数据 链路层应用层运输层网络层物理层链路层 应用层运输层网络层物理层 链路层网络层 物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层R 1 R 2R 3H 1 H 2从层次上来看数据的流动
《计算机应用基础》第7章 计算机网络与Internet技术[PPT教案]
教学纲要第二节第三节第一节 第四节知识拓展第五节
教学纲要第二节第三节第一节 第四节知识拓展第五节 计算机网络与Internet 技术第七章 我们可以通过局域网上计算机的资源共享，在英特网上搜索资料，下载、上传文件以及收发电子邮件操作等，学习计算机网络与Internet 技术。
教学纲要第二节第三节第一节 第四节 知识拓展第五节 计算机网络基础知识 Internet 的两种接入方式 网上冲浪，学会新的学习方法 常用网络工具的使用 教学内容：
教学纲要第二节第三节第一节 第四节 知识拓展第五节 记要章节： §7.1 计算机之间的文件共享§7.2 ADSL 接入§7.3 上网搜索信息§7.4 收发电子邮件§7.5下载工具的用法
教学纲要第二节第三节第一节 第四节 知识拓展第五节 ●了解网络互连的方法和技巧●TCP/IP 协议的设置 ●文件共享操作本节任务： 有多台计算机，已连接了局域网，要求各计算机之间共享文件 任务描述：某公司局域网内有多台计算机，为了实现计算机之间的资源共享，经理让您上机进行相关设置，以实现计算机之间的文件共享。 学习目标
教学纲要第二节第三节 第一节第四节知识拓展第五节 操作步骤： 1、检查硬件连接 2．配置网络协议检查网卡是否已经安装？再检查一下网线的两端是否连接到了计算机和集线器，连接正常时，网卡上的指示灯会显示绿灯并有闪烁，而集线器上对应的指示灯也显示绿灯。配置网络协议，确保所有计算机上都安装了TCP/IP ，并且工作正常。打开“资源管理器”，找到“网上邻居”并右击，从快捷菜单中选择“属性”选项，打开“网络连接”窗口。双击本地连接图标，在“本地连接状态”对话框，单击“属性”按钮，在“本地连接属性”对话框中双击Internet 协议（TCP/IP ），在打 开的Internet 协议属性对话框， 根据网络管理规划，配置网络协 议，如右图所示。
华中科技大学计算机网络课件 习题讲解范文
1.5 考虑在具有Q段链路的路径上发送一个F比特的分组。每段链路以R bit/s速率传输。该网络负载轻，因此没有排队时延。传播时延可忽略不计。 a）假定该网是一个分组交换虚电路网络。VC建链时间为t s s，假定发送层对每个分组增加总计h比特的首部。从源到目的地发送该文件需要多长时间？ b）假定该网络是一个分组交换数据报网络，使用无连接服务。现在假定每个分组具有2h 比特的首部。发送该分组需要多长时间？ c）最后，假定该网络是电路交换网。进一步假定源和目的地之间的传输速率是R bi t/s。假定t s为建链时间，h比特的首部附加在整个文件上，发送该分组需要多长时间？ 解答： a）t s＋Q（F＋h）/R b）Q（F＋2h）/R c）t s＋（F＋h）/R 1.6 ．这个基本问题开始研究传播时延和传输时延，这是数据网络中两个重要概念。考虑两台主机A和B由一条速率为R bit/s的链路相连。假定这两台主机相隔m米，沿该链路的传播速率为s m/s。主机A向主机B发送长度为L比特的分组。 a）根据m和s表达传播时延d prop。 b）根据L和R确定分组的传输时间d trans。 c）忽略处理时延和排队时延，得出端到端时延的表达式。 d）假定主机A在时刻t=0开始传输该分组。在时刻t=d trans，该分组的最后一个比特在什么地方？ e）假定d prop大于d trans。在时刻t= d trans，该分组的第一个比特的何处？ f）假定d prop小于d trans。在时刻t= d trans，该分组的第一个比特的何处？ g）假定s=2.5×108，L=100b，R=28kb/s。求出d pro等于d trans的距离m。 解答： a）d prop=m/s b）d trans=L/R c）d end-end= d prop＋d trans= m/s＋L/R d）在主机A的出链路上，正要向主机B传播。 e）该分组的第一个比特在从A到B的链路上传输 f）该分组的第一个比特已经到达B g）由m/s=L/R得m=Ls/R=2.5×108 ×0.1/28=8.93×105 第二章习题 1．是非判断题。 a.假设用户请求由某些文本和两幅图片组成的Web页面。对于这个页面，客户机将 发送一个请求报文及接收三个响应报文。 b.两个不同的Web页面（例如，https://www.wendangku.net/doc/f56678736.html,/research.html及 https://www.wendangku.net/doc/f56678736.html,/students.html）可以通过同一个持久连接发送。 c.在浏览器和起始服务器之间使用非持久连接的话，一个TCP报文段可能携带两个 不同的HTTP服务请求报文。
计算机网络(谢希仁第五版)第三章课后习题详解
第三章数据链路层 3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数 据链路接通了”的区别何在? 答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数 据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。 “电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。 3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层 有哪些优点和缺点. 答：链路管理 帧定界 流量控制 差错控制 将数据和控制信息区分开 透明传输 寻址 可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。 3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层? 答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件 网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层） 3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以 解决？ 答：帧定界是分组交换的必然要求 透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆 差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源
计算机网络课后答案第三章
第三章 数据链路层 习题 数据链路层中的链路控制包括哪些功能？ 答：数据链路层中的链路控制功能有：（）链路管理。（）帧定界。（）流量控制。（）差错控制。（）将数据和控制信息区分开。（）透明传输。（）寻址。 习题考察停止等待协议算法。在接收结点，当执行步骤（）时，若将“否则转到（）”改为“否则转到（）”，将产生什么结果？ 答：“否则”是指发送方发送的帧的（）和接收方的状态变量（）不同。表明发送方没有收到接收方发出的，于是重传上次的帧。若“转到（）”，则接收方要发送。发送方继续重传上次的帧，一直这样下去。 习题 信道速率为。采用停止等待协议。传播时延ms t p 20=,确认帧长度和处理时间均可忽略。问帧长为多少才能使信道利用率达到至少。 解：根据下图所示停等协议中的时间关系： 在确认帧长度和处理时间均可忽略的情况下，要使信道利用率达到至少必须使数据帧的发送时间等于倍的单程传播时延。 即：p f t t 2= 已知：C l t f f = ，其中为信道容量，或信道速率。f l 为帧长（以比特 为单位）。 所以得帧长16004.040002=?=?≥?=p f f t C t C l 习题试证明：当用个比特进行编号时，若接收窗口的大小为，则只有在发送窗口的大小≤时，连续协议才能正确运行。 答：（）显然 内不可能有重复编号的帧，所以≤。设； （）注意以下情况： 发送窗口：只有当收到对一个帧的确认，才会向前滑动一个帧的位置； 接收窗口：只有收到一个序号正确的帧，才会向前滑动一个帧的位置，且同时向发送端发送 对该帧的确认。 显然只有接收窗口向前滑动时，发送端口才有可能向前滑动。发送端若没有收到该确认，发送窗口就不能滑动。 （）为讨论方便，取。并考虑当接收窗口位于时，发送窗口的两个极端状态。
计算机网络第三章课件详解考研必看
三．计算机网络通信协议知识 ⒈计算机网络发展中所遇到的问题 ·连线对端的信号标准不一致； ·接入网络的操作系统所使用的网络数据传输控制方法不一致； ·网络汇接、交换控制方法随不同厂商的产品而不同； 上述问题使得众多网络产品制造商迫切希望不同的计算机和网络产品都能按照相同的信号、交换控制标准进行设计和生产。1978年，国际标准化组织（ISO）设立了T（9）（即ISO的9）技术委员会专门研究网络通信的体系结构并提出了开放系统互连OSI（Open System Interconnection）的标准参考模型。 ⒉OSI标准参考模型与计算机网络通信协议①OSI的标准参考模型的层次结构 OSI的标准参考模型将网络通信系统结构分为七个相互独立的层面，故又被称为七层模型（如下图所示）。 结点A结点B
②OSI的标准参考模型的工作原理 设想：将信号、数据按一定的长度分为若干个数据单位—数据包（Packet）。对数据包再按不同的应用功能分层组装，经过物理信道传送到目的站后再逐层分解、还原（如下图）。进行同层或相邻层间n+1层n层的用户对等的n层的用户 数据划分、组装、分解和还原的操作规则及其标准的总和就是网络通信协议（简称网络协议）。为了使不同计算机的同层间能相互识别对方，每台计算机的网络各层都要定义一个唯一的表示本层的网络地址。 结点A发送结点B接收
自从上述OSI模型推出之后，许多与计算机网络服务相关的国际组织和许多国家的专门技术管理部门针对不同层的网络通信陆续推出了多种相关层面的网络协议。 网络协议由语义、语法和变换规则三个部分组成。语义是关于该层功能所涉及的内容的定义。语法是为实现该层功能所涉及的数据格式的定义。变换规则是关于实现该层功能所必须进行的操作步骤的定义。 ③OSI的标准参考模型分层功能的划分 （一）物理层 实现数据的数模、模数转换（既前述的数据通信内容）和传送。目前使用较多的物理层协议有电子工业联盟（Electronic Industries Alliance—EIA）的RS-232C协议（RS意为Recommended Standard、232为标准序号、C为版本号）、国际电报电话咨询委员会（Consultative Committee on International Telephone and Telegraphy—CCITT）的协议（V意为Volume、24为标准序号）等（参见下表）。 物理层的网络地址由置于计算机内的网卡来确定。每一块网卡
计算机网络课件
基本概念题： 8-1 已知图G=(V,E)，其中V={a,b,c,d,e,f,g}，E={
算法设计题： 8-9 编写函数，求邻接矩阵存储结构的有向图G中各顶点的入度。 8-10 编写函数，求邻接矩阵存储结构的有向图G中各顶点的出度。 *8-11 要求： （1）给出图的非递归的深度优先遍历算法步骤。 （2）设图G采用邻接表存储结构存储，编写一个非递归的深度优先遍历函数。 *8-12 编写实现在邻接表存储的图G中删除顶点v的函数。 （提示：删除一个顶点时要删除和该顶点有关联的所有边） *8-13 编写函数，判断邻接矩阵存储结构的有向图G中，两个顶点v1和v2之间是否存在从v1到v2的路径。 （提示：利用深度优先遍历函数或广度优先遍历函数） 上机实习题： 8-14 邻接表存储结构图的程序设计。要求： （1）以图8-17为例，设计一个测试8.3.2节讨论的邻接表存储结构下图的操作函数的主函数，并给出程序运行的输出结果。 （2）设计邻接表存储结构下图的深度优先搜索遍历函数和广度优先搜索遍历函数，并以图8-17为例，编写主函数测试这些函数。 *（3）编写删除图G中顶点v的函数（提示：删除一个顶点时要删除和该顶点有关联的所有边），并测试该函数的正确性。