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1、精选优质文档-倾情为你奉上网络工程师笔记目 录第一章 数据通信基础一、基本概念码元速率：单位时间内通过信道传送的码元个数，如果信道带宽为T秒，则码元速率。若无噪声的信道带宽为W，码元携带的信息量n与码元种类N关系为，则极限数据速率为有噪声的极限数据速率为 其中W为带宽，S为信号平均功率，N为噪声平均功率，为信噪比电波在电缆中的传播速度为真空中速率的2/3左右，即20万千米/秒编码：单极性码：只有一个极性，正电平为0，零电平为1；级性码：正电平为0，负电平为1；双极性码：零电平为0，正负电平交替翻转表示1。这种编码不能定时，需要引入时钟归零码：码元中间信号回归到零电平，正电平到零电平转换边为0，
2、负电平到零电平的转换边为1。这种码元自定时不归零码：码元中间信号不归零，1表示电平翻转，0不翻转。双相码：低到高表示0，高到底表示1。这种编码抗干扰性好，实现自同步。曼彻斯特码：低到高表示0，高到底表示1。相反亦可。码元中间电平转换既表示数据，又做定时信号。用于以太网编码，编码效率为50%差分曼彻斯特码：每一位开始处是否有电平翻转，有电平翻转表示0，无电平翻转表示1。中间的电平转换作为定时信号。用于令牌环网，编码效率为50%。ASK、FSK和PSK码元种类为2，比特位为1。DPSK和QPSK码元种类为4，比特位为2。QAM码元种类为16。一路信号进行 FSK 调制时，若载波频率为 fc , 调
3、制后的信号频率分别为 f1 和 f2 (f1f2)，三者具有关系fc-f1=f2-fc。编码技术：常用编码技术为脉冲编码调制技术。需要经过取样、量化和编码3个步骤。在数字系统中，将数字信号转换成模拟信号成为调制；将模拟信号转换为数字信号成为解调。尼奎斯特采样定理：采样速率大于模拟信号最高频率的2倍。复用技术：例： 10个9.6Kbps的信道按照统计时分多路复用在一条线路上传输，假定信道只有30%时间忙，复用线路开销为10%，则带宽为: 频分多路复用FDM，时分多路复用TDM，波分多路复用WDM，码分多路复用（CDM）T1采用时分复用技术，将24条话音数据复用在一条高速信道上，其速率为1.544
4、Mbps，单个信道数据速率为56KB/sT2=4T1 T3=7T2 T4=6T3E1采用同步时分复用技术将30个语音信道，2个控制信道（ch0作为帧同步，ch16传送信令）复合在一条高速信道上，其速率为2.048Mbps，每条话音信道速率为64Kb/sOC-1速率为51.84Mb/s。第三代通信技术：TD-SCDMA（中国），WCDMA（欧洲），CDMA2000（美国），WiMAX，其中TD-SCDMA属于时分双工模式，WCDMA和CDMA2000属于频分双工模式。奇偶校验码添加1位校验码，其码距变为2。海明码：利用奇偶性来检错和校验的方法。假设有m位信息码，加入k位校验码，则满足一个码组内有
5、e个误码，则最小码距一个码组能够纠正n个误码，则最小码距例： 求信息1011的海明码解：由求得k=3，即校验码为3位r3r2r1000a1001a2010a3011a4100a5101a6110a7111 校验码放在位上a7a6a5a4a3a2a1位数1011信息位r3r2r1校验位由上图得到监督关系式r3=a5+a6+a7r2=a3+a6+a7异或预算1+1=0 1+0=10+0=0 0+1=1偶数个1异或为0奇数个1异或为1r1=a3+a5+a7将表中数值带入经异或运算得：r3=a5+a6+a7=1+0+1=0r2=a3+a6+a7=1+0+1=0r1=a3+a5+a7=1+1+1=1由此
6、求得校验码为001，填入表中得到海明码为第二章 局域网技术一、预备知识10BaseT含义：10表示传输速率为10M（100M、1000M、10G） Base表示传输机制为基带（宽带Broad） T：代表传输介质为非屏蔽双绞线 C：为屏蔽双绞线 数字：为同轴电缆及电缆长度（10base5，10base2） F为光纤 Lx为长波长 （1300nm、1310nm、1550nm） Sx为短波长（850nm）综合布线测试参数：双绞线：最大衰减值 回波耗损限值 近端串扰衰减值 开路/短路 是否错对光 纤：最大衰减值 回波耗损限值 波长窗口参数 时延 长度光纤分类： 单模光纤：纤芯直径为，包层125um，采
7、用激光光源，工作波长为1310nm或1550nm，传输距离长（20千米），容量大，带宽宽。多模光纤：纤芯直径为和，包层125um，采用LED光源，工作波长为850nm或1300nm，传输距离短（500米），容量小，带宽窄。电磁波在铜缆中传输速率约为真空中的，即Km/sRS232C用于连接DTE和DCE设备，采用25芯D型连接器，微型机上一般采用9芯。-3v-15v表示1，3v15v表示0。采用V.24标准。电缆长度一般不超过15m二、局域网2.1 拓扑结构 总线拓扑：采用主线传输作为公共传输媒体，网络中所有设备通过相应接口和电缆连接到这根总线。可采用令牌传递和CSMA/CD介质访问控制方法。
8、环形拓扑：由一系列首尾相连的中继器组成。使用令牌传递来实现介质的访问。轻负载时效率低，重负载时利用率高 星型拓扑：以中央节点为中心，把若干外围节点连接在一起的网络结构，2.2 IEEE802标准IEEE802.1d 生成树协议IEEE802.1q 虚拟局域网IEEE802.1A 局域网体系结构 IEEE802.2 逻辑链路控制协议 IEEE802.3 CSMA/CD与物理层规范IEEE802.3u 快速以太网IEEE802.3z 千兆以太网IEEE802.3ae 万兆以太网 IEEE802.4 令牌总线标准 taken bus IEEE802.5 令牌环标准 taken ring IEEE80
9、2.10 局域网安全机制 IEEE802.11 无线局域网标准2.3 数据链路层分为两个子层：目的是将与硬件相关和与硬件无关的部分分开。逻辑链路控制子层（LLC）：目的是屏蔽不同子层的访问控制方法，向高层提供统一的服务和接口。LLC帧结构如下图：DSAP（8位）SSAP（8位）AC（8位或16位）DATADSAP第1位为地址标识，后7位表示端口号。SSAP第1位为命令或响应标识。广播地址用I/G=1表示 LLC地址作为LLC层的服务访问点，一个上层协议进程可以有多个服务访问点。 LLC协议与HDLC协议兼容。主要提供如下3种服务： A、无确认无连接的服务，不提供流控与差错控制，由高层软件完成。
10、 B、面向连接方式服务，提供流控和差错控制，需要建立连接。 C、有确认无连接，提供有确认的数据报，但不建立连接。介质访问控制（MAC）：局域网中，所有设备共享传输介质，需要一种方法有效的分配传输介质使用权。 根据控制方式不同分为同步和异步同步传输：顺序连续传输，在传输前进行同步，然后传输双方以相同频率工作，适用于短距离高速数据传输异步传输：各个字符分开传输，字符间插入起始位和终止位的同步信息，通常还需加入校验信息，适合长距离传输。异步分配方法分为循环（令牌、FDDI）、预约（IEEE802.6定义的DQDB）和竞争（CSMA/CD） 2.4 IEEE802.3标准（CSMA/CD协议）CSMA
11、/CD协议在发送数据前，先监听信道上是否有载波信号，有则说明信道忙，否则信道空闲，按照预定策略决定：2.4.1监听算法有3种：（轻负载时效率较高）A、非坚持型监听算法：当一个站准备好数据帧，发送前先监听信道，如果信道空闲则立即发送（1），否则后退一个随机时间，在重复（1）。该方法信道利用率低，增加了发送时延，减小了冲突概率。B、1-坚持型监听算法：当一个站准备好数据帧，发送前先监听信道，如果信道空闲则立即发送，如果信道忙则继续监听，直到信道空闲后再发送。该方法有利于抢占信道，减少信道空闲时间，但增加了冲突概率C、P-坚持型监听算法：如果信道空闲则以P概率发送，以（1-P）概率延迟一个时间单位（
12、1）（一个时间单位等于网络传输时延），如果信道忙则继续监听，直到信道空闲转到（1），如果发送延迟一个时间单位，则重复（1）。该方法吸取上述两种算法的优点。2.4.2冲突检测载波监听只能减小冲突概率，不能完全避免冲突。为充分利用带宽应采取边发送边监听的冲突检测方法：（1）发送期间同时接收，并把数据与站中存储的数据进行比较；（2）如果结果一致，则说明没有冲突，重复（1）（3）如果结果不一致，则说明发生冲突，此时立即停止发送，并发送一个干扰信号Jamming，使所有站停止发送，并等待一个随机的时间，重新监听，并试着发送。2.4.3二进制指数退避算法 按照该算法，后退时延的取值范围与重发次数n形成二进
13、制指数关系。随着n的增减后退时延取值按2的指数增大。 为避免无限制的重发，对重传次数n进行限制。一般n=16时停止发送，丢弃该帧，并向上层报告。 该算法把后退时延的平均值与负载大小联系起来，因此二进制指数退避算法能够解决在重负载下有效分解冲突的问题2.4.4 CSMA/CD协议实现 对于基带和宽带总线来说，CSMA/CD协议的实现方法基本相同，但也有差别： 差别一：（载波监听）基带系统是通过检测电压序列来实现载波监听，而宽带系统是监听站接受RF载波（射频）来判断信道是否空闲。 差别二：（冲突检测）基带系统是把直流电压加到信号上来检测冲突；宽带系统有两种方法来检测冲突：（1）把接收数据与发送数据
14、逐位比对；（2）分裂配置，在端头检测是否有破坏的数据，这种数据的频率与正常的数据频率不同。CSMA/CD协议的载波监听、冲突检测、冲突强化、二进制指数后退等功能均由硬件来实现，这些硬逻辑包含在网卡中。网卡中的主要器件是以太数据链路控制器。在IEEE802.3中使用1-坚持型监听算法，这个算法有利于抢占信道，减少空闲，同时实现简单，在监听到网络空闲后，不立即发送而是等待一个最小帧间间隔(规定为9.6us)时间，只有在这期间网络空闲才能开始发送。在发送过程中继续监听，如果冲突，则发送这是规定的阻塞信号。接受站要对接受到的数据进进行校验，除了CRC校验，还要检查帧长度，如果小于最小帧长（64字节）则认为是碎片。线路利用率：其中 a（Rd乘积）越大，线路的利用率越低 传播时延，信号在线路上传播的时间； 传输时延，数据帧加载到线路上所需时间；d为线缆长度v为信号传播速率；L为帧长R为数据速率2.5 以太网帧结构：712/62/6246-15000-464P
