Internet基础与应用课件

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1、第一部分第一部分 Internet基础与应用基础与应用第一讲第一讲第一讲第一讲 Internet Internet 概述概述概述概述第二讲第二讲第二讲第二讲 数据通信基础数据通信基础数据通信基础数据通信基础第三讲第三讲第三讲第三讲 局域网与广域网技术局域网与广域网技术局域网与广域网技术局域网与广域网技术第四讲第四讲第四讲第四讲InternetInternet技术基础技术基础技术基础技术基础第五讲第五讲第五讲第五讲 Internet Internet地址和域名地址和域名地址和域名地址和域名第六讲第六讲第六讲第六讲 InternetInternet的连入方法的连入方法的连入方法的连入方法第七讲第七

2、讲第七讲第七讲 InternetInternet应用（应用（应用（应用（) )第八讲第八讲第八讲第八讲 InternetInternet应用（应用（应用（应用（E-mail&UsenetE-mail&Usenet）第九讲第九讲第九讲第九讲 InternetInternet应用（应用（应用（应用（Telnet&BBSTelnet&BBS）第十讲第十讲第十讲第十讲 Internet Internet的未来的未来的未来的未来Internet基础与应用第第2讲讲 数据通信基础数据通信基础 2.1 通信通信发展的历史发展的历史 社会的人与人交换思想社会的人与人交换思想 介质空气、书信、驿站介质空气、书信

3、、驿站 电报电报 1835，1837 莫尔斯电磁电报莫尔斯电磁电报 1892，马可尼无线电报，马可尼无线电报 电话电话 1 1876，贝尔电话机，贝尔电话机 1878，人工电话交换机，人工电话交换机 1892，史瑞乔自动电化交换机，史瑞乔自动电化交换机 电话电报开始了近代通信的历史，几百年；发挥了极其重要的作用；电话电报开始了近代通信的历史，几百年；发挥了极其重要的作用； 20世纪世纪30年代年代，信息论、调制论、信息论、调制论、 预测论、统计论预测论、统计论 一系列的突破；一系列的突破； 20世纪世纪50年代年代，载波传输、电话、电报通信系统；载波传输、电话、电报通信系统； 元件、光纤、收音

4、机、电视机、计算机，广元件、光纤、收音机、电视机、计算机，广 播电视、数字通信业大播电视、数字通信业大 发展；发展； 目前已形成数字传输、程控电话交换通信为主，其他非语音通信为目前已形成数字传输、程控电话交换通信为主，其他非语音通信为 辅的综合电信通信系统；并且日益与计算机、电视等其他技术融合。辅的综合电信通信系统；并且日益与计算机、电视等其他技术融合。 中国中国 1880 1880年，由丹麦人在上海创办第一个电话局。年，由丹麦人在上海创办第一个电话局。Internet基础与应用2.2 数据通信的传输介质数据通信的传输介质 信道是指以传输介质为为基础的信号通路，它是传输数据的物理基础。 有线传

5、输介质：有线传输介质：包括双绞线、同轴电缆和光纤。 无线传输介质：无线传输介质：包括无线电、微波、卫星、移动通信等各种通信介质。2.2.1 2.2.1 双绞线（双绞线（twisted pair)twisted pair) 每一对双绞线由绞合在一起的相互绝缘的两根铜线组成，每根铜线的直径大约每一对双绞线由绞合在一起的相互绝缘的两根铜线组成，每根铜线的直径大约1mm1mm。 减少电磁干扰，提高传输质量。电话线就是双绞线。 双绞线可以用于传输模拟传输或数字传输。双绞线可以用于传输模拟传输或数字传输。 计算机局域网中经常使用的双绞线有屏蔽和非屏蔽之分计算机局域网中经常使用的双绞线有屏蔽和非屏蔽之分。

6、屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP(STP，Shielded Twisted Pair)Shielded Twisted Pair)： 抗干扰性好，性能高，用于远程中继线时，最大距离可以达到十几公里。用于远程中继线时，最大距离可以达到十几公里。但成本也较高， 所以一直没有广泛使用。 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(UTP(UTP，Unshielded Twisted Pair)Unshielded Twisted Pair)： 非屏蔽双绞线的传输距离一般为非屏蔽双绞线的传输距离一般为100100米米由于它较好的性能价格比，目前被广泛使用。 非屏蔽双绞线有非屏蔽双绞线有1 1、2 2、3 3、4 4、5 5

7、五类，常用的是五类，常用的是3 3类线和类线和5 5类线，类线，5 5类线既可支持类线既可支持 100Mbps100Mbps的的快快速速以以太太网网连连接接，又又可可支支持持到到150Mbps150Mbps的的ATMATM数数据据传传输输，是是连连接接桌桌面面设设备备的的首首选选传输介质。传输介质。Internet基础与应用双绞线最便宜的传输媒介易受环境中电信号的干扰通常用于较短距离的连接Internet基础与应用2. 2. 2 2. 2. 2 同轴电缆同轴电缆(coaxial cable) 同轴电缆由同轴的内外两个导体组成，内导体是一根金属线，外导体是一根圆柱形的同轴电缆由同轴的内外两个导体

8、组成，内导体是一根金属线，外导体是一根圆柱形的套管，一般是细金属线编制成的网状结构，内外导体之间有绝缘层套管，一般是细金属线编制成的网状结构，内外导体之间有绝缘层。如图。 另外，同轴电缆的两端需要有两端需要有终结器终结器(用50欧姆或75欧姆的电阻连接内外导体)，中间连接需要连接需要收发器、收发器、T T形头、筒形连接器形头、筒形连接器等器件等器件。同轴电缆基本结构示意图 同轴电缆支持点到点连接，也支持多点连接。分为基带同轴基带同轴电缆和宽带同轴宽带同轴电缆。 基基带带同同轴轴电电缆缆一一般般用用于于二二进进制制数数据据信信号号的的传传输输，多多用用于于计计算算机机局局域域网网；宽宽带带同同轴

9、轴电电缆主要用于高带宽数据通信，支持多路复用。缆主要用于高带宽数据通信，支持多路复用。 基基带带同同轴轴电电缆缆又又分分为为粗粗缆缆和和细细缆缆。粗粗缆缆多多用用于于局局域域网网主主干干，支支持持25002500米米的的传传输输距距离离，可可以以连连接接数数千千台台设设备备，但但其其价价格格较较高高；细细缆缆多多用用于于与与用用户户桌桌面面连连接接，级级连连使使用用可可支支持持800800米的传输距离，但一般不超过米的传输距离，但一般不超过180180米，可以连接数千台设备。米，可以连接数千台设备。 基带同轴电缆的最大优点是抗干扰性强，而且支持多点连接。缺点是物理可靠性不好，在公用机房、教学楼

10、等人员嘈杂的地方，极易出现故障，而且一点发生故障，整段局域网都无法通信，所以基本已被非屏蔽双绞线所取代。Internet基础与应用同轴电缆比较便宜绝缘层保护外层绝缘层外导体Internet基础与应用2.2.3 2.2.3 光缆光缆(optical fiber) 光纤即光导纤维。利用光导纤维作为光的传输介质，以光波为信号载体的光光纤即光导纤维。利用光导纤维作为光的传输介质，以光波为信号载体的光纤通信，只纤通信，只20/3020/30年的历史。年的历史。 19601960年，年，美美MAINMANMAINMAN，红宝石激光器，红宝石激光器 19661966年，年，英英籍华人高锟（籍华人高锟（C C

11、。K K。KAOKAO）博士提出，）博士提出，Sio2 Sio2 石英玻璃制成光纤，低消耗石英玻璃制成光纤，低消耗 19701970年年，美国康宁公司制出了损耗为美国康宁公司制出了损耗为2020分贝的光纤。分贝的光纤。 1 1、 光纤通信的原理光纤通信的原理 见图，入射角入射角逐渐增大，12是折射角，光纤通信的原理，是基于光线由光密介质进入光疏介质光密介质进入光疏介质时，在入射角足够大的情况下会发生全在入射角足够大的情况下会发生全反射的特性射角达到反射的特性射角达到33时，发生全反射，即光波能量几乎全部反射，时，发生全反射，即光波能量几乎全部反射，这样才可以达到长距离高速传输的目的。光纤通信的

12、原理Internet基础与应用 2. 2. 室外光缆和室内光纤室外光缆和室内光纤光纤传输介质有室外光缆和室内光纤室外光缆和室内光纤之分室外光缆室外光缆，主要用于室外环境，可以架空或走地下管道。由于室外光缆所处环境比较恶劣，需要防水、防晒、防压、防化学侵蚀等，所以需要有很好保护，其结构如图所示。室外光缆 室内光纤，室内光纤，主要用于室内，单根光纤加上稍许保护材料。光波在纤芯上传播。 纤芯是一种直径50到100微米的柔软的光导介质，成分主要是二氧化硅。在折射率 较高的纤芯外面，由折射率较低的包层包裹着，以保证在界面上光波可以发生全反射。 光纤(单根) 3 3、单模和多模两种单模和多模两种 单模光纤

13、指光纤做得极细，接近光波波长，光信号只能与光纤轴成单个可辨角度传输。多模光纤的纤芯比单模的粗，光信号与光纤轴成多个可辨角度传输。单模光纤成本较高，但性能很好，在几十公里内能以几千兆bps的速率传输数据。多模光纤成本较低，但性能比单模光纤差一些。Internet基础与应用光纤昂贵的传输媒介不受电信号的干扰使用于长距离、高速率的信号传输Internet基础与应用2.2.4 2.2.4 无线传输介质无线传输介质无线电、微波、卫星、移动通信等，各种无线介质传输介质对应的电磁波谱范围如图所示。 各通信类型使用的电磁波谱范围Internet基础与应用 在计算机网络领域，无线通信介质主要是微波和卫星在计算机

14、网络领域，无线通信介质主要是微波和卫星。w 微波通信是指用频率在100MHz到10GHz的微波信号进行通信。 特点是：特点是： 只能进行可视范围内的通信；只能进行可视范围内的通信； 大气对微波信号的吸收与散射影响较大。大气对微波信号的吸收与散射影响较大。 微波通信主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点微波通信主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百到点的通信，速率也不高，一般为几百KbpsKbps。w 卫星通信是指利用人造卫星进行中转的通信方式。商用的通信卫星一般被发射在赤道上方3.6万公里的同步轨道上，另

15、外也有中低轨道的小卫星通信，如Motorala公司的铱星系统。 特点是：特点是： 适合与很长距离的传输，如国际之间、洲际之间；适合与很长距离的传输，如国际之间、洲际之间； 传输延时较大，一般为传输延时较大，一般为500ms500ms左右；左右； 费用较高。费用较高。Internet基础与应用2.2.5 2.2.5 几种传输介质的比较几种传输介质的比较 下表列出了计算机通信中几种传输介质的比较。下表列出了计算机通信中几种传输介质的比较。 我们在选择通信介质的时候，一定要从性能、价格和使用场合等各个角度综合考虑，我们在选择通信介质的时候，一定要从性能、价格和使用场合等各个角度综合考虑，一般来说，影

16、响传输介质选择的因素包括：一般来说，影响传输介质选择的因素包括：拓扑结构：拓扑结构：( (如星形结构不适合选用同轴电缆，可选择双绞线方等方式如星形结构不适合选用同轴电缆，可选择双绞线方等方式) ) 容量：介质提供的传输速率应能够满足要求容量：介质提供的传输速率应能够满足要求 可靠性可靠性( (差错率差错率) )：在可能的情况下，尽量选择可靠性高的介质：在可能的情况下，尽量选择可靠性高的介质应用环境：包括传输距离、环境恶劣程度、信号强度等等应用环境：包括传输距离、环境恶劣程度、信号强度等等 常用传输介质比较常用传输介质比较 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线 基带同轴电缆基带同轴电缆 光纤光纤 卫星卫星分

17、类分类 3 3类类 5 5类类粗缆粗缆细缆细缆 单模单模多模多模 同步同步 低轨低轨传输速率传输速率 3 3类类UTPUTP最大最大16Mbps 16Mbps 因种类、距离不同，因种类、距离不同， 几千几千Mbps Mbps 根据租用费用变化较大根据租用费用变化较大 5 5类类UTPUTP最大最大155Mbps155Mbps 变化较大变化较大( (但总要但总要 高于高于UTP) UTP) 地理范围地理范围100100米左右米左右 细缆小于细缆小于800800米米 几公里到几十公里几公里到几十公里 很大很大 粗缆小于粗缆小于25002500米米差错率差错率一般一般(1010) 中等中等(1010

18、) 最低最低(10) 高高成本成本 低低 中中 较高较高 高高 Internet基础与应用 卫星因其自身的优势，必然成为宽带业务的重要手段。 空中的卫星可以避免陆地光纤的各种瓶颈问题，直接将信号传达到用户，特别是对不易铺设光纤的边远地区来说，卫星宽带成了救星。 Internet基础与应用 2.3 2.3 数据通信数据通信的基础知识的基础知识 1、信息和数据信息和数据 信息信息(Information)(Information)：从哲学的观点哲学的观点看，信息是一种带普遍性的关系属性，是物质存在方式及其运动规律、特点的外在表现； 从通信的角度通信的角度考虑，可以认为是生物体或具有一定功能的机器通

19、过感觉器官或相应设备同外界交换的内容的总称。信息的含义是信息科学、情报学等学科中广泛讨论的问题。 一般认为，信息是客观世界内同物质、能源并列的三大基本要素之一。信息是客观世界内同物质、能源并列的三大基本要素之一。香农：香农：I=logI=log2 2（1/P1/P） I I是消息的信息量是消息的信息量 P P是事件发生的概率是事件发生的概率 不可能发生事件信息量不可能发生事件信息量= =无穷无穷 信息总是与一定的形式相联系，这种形式可以是语音、图像、文字等；信息是人们要通过通信系统传递的内容。 数据是任何描述物体概念、情况、形势的事实、数字、字母和符号。数据是任何描述物体概念、情况、形势的事实

20、、数字、字母和符号。可以说，数据是传递信息的实体，而信息是数据的内容或解释。 2 2、信号、信号(Signal)(Signal)：发送机将人或机器产生的信息转换为适合在通信信道上传输的电编码、电磁编码或光编码。这种在信道上传输的电在信道上传输的电/ /光编码叫做信号。光编码叫做信号。 信号可以是模拟信号或数字信号。模拟信号是指表示信息的信号及其振幅、频率频率、相位等参数随着信息连续变化，幅度必须是连续的，但在时间时间上可以是连续的或离散的。 3 3、信道、信道：在数据通信系统中，信道是传送信号的通路信道是传送信号的通路。信道本身可以是模拟的，也可以是数字方式的。用以传输模拟信号的信道叫作模拟信

21、道，用以传输数字信号的信道叫作数字信道。信道：信道：狭义（载波机）狭义（载波机）、广义广义（调制）、广义（广义（编码）Internet基础与应用 4 4、信道带宽、信道带宽：信道上传输的是电磁波信号，某个信道能够传送电磁波的有效频率某个信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带宽。范围就是该信道的带宽。数据通信系统的信道传输的是电磁波(包括无线电、微波、光波等)，带宽就是它所能传输电磁波的最大有效频率与最小有效频率之差。带宽就是它所能传输电磁波的最大有效频率与最小有效频率之差。 5 5、信道容量：、信道容量：信道的传输能力是有一定限制的，某个信道传输数据的速率有一个上限，叫作信道的最大传输

22、速率，即信道容量叫作信道的最大传输速率，即信道容量。信道的最大传输速率是与信道带宽有信道的最大传输速率是与信道带宽有直接联系的。直接联系的。 6 6、奈奎斯特定理：、奈奎斯特定理：1924年，奈奎斯特(Nyquist)就发现了信道传输速率有上限，并且给出了有限带宽、无噪声信道的最大传输速率公式： 无噪声信道最大传输速率无噪声信道最大传输速率=2Blog=2Blog2 2V(bps)V(bps) B代表信道的带宽。V是信号有效状态的数量。 对对于于二二进进制制的的数数据据信信号号，信信号号仅仅有有两两种种有有效效状状态态，分分别别代代表表“0”“0”和和“1”“1”，所所以以V=2V=2，此，此

23、时，无噪声信道的最大传输速率时，无噪声信道的最大传输速率=2B (bps)=2B (bps)。如果我们使用模拟电话系统传输二进制信号，即使用话音级信道，带宽3000Hz，那么最大传输速率为6000bps。现在大多数电话拨号上网用户采用的就是模拟电话系统，即利用3000Hz的话音级信道，来传输计算机信息，实际上现在一般拨号上网的速率都在14000bps以上，这又是怎么会事呢？这是因为采用了特殊的编码方法，将V的值增大，自然就提高了数据传输速率。那么，是不是可以无限增大V的值，从而提高数据传输速率呢？当然不是，下面介绍的香农定理将会回答这个问题。Internet基础与应用6 6、信道容量定理（香农

24、信道容量定理（香农（Shannon）定理）定理） 香农在二十世纪四十年代初奠定了通信的数字理论基础。他的香农在二十世纪四十年代初奠定了通信的数字理论基础。他的“信道容量定理信道容量定理”指出，指出，可以找到这可以找到这样一种技术，当数据传输速率小于或等于某个最大传输速率（信道容量）时，通过它可以以任意小的错样一种技术，当数据传输速率小于或等于某个最大传输速率（信道容量）时，通过它可以以任意小的错误概率传送信息。相反，如果大于这个上限，则不论采用什么编码技术，错误概率都将无法忍受。误概率传送信息。相反，如果大于这个上限，则不论采用什么编码技术，错误概率都将无法忍受。 香农给出了有噪声信道的最大传

25、输速率与带宽的关系，因为实际信道不可能没有噪声，所以香农定香农给出了有噪声信道的最大传输速率与带宽的关系，因为实际信道不可能没有噪声，所以香农定理比奈奎斯特定理更进了一步理比奈奎斯特定理更进了一步。C=BlogC=Blog2 2(1+S/N) (1+S/N) （B/sB/s） C C表示信道容量表示信道容量( (最大传输速率），最大传输速率），B B代表信道的带宽。代表信道的带宽。 S S是信号能量，是信号能量，N N是噪声能量是噪声能量 S/N S/N是信噪比，用来描述信道的质量，噪声小的系统信噪比大，反之则小。是信噪比，用来描述信道的质量，噪声小的系统信噪比大，反之则小。 （1）信道传输速

26、率信道传输速率RCRC，一定存在一种编码，一定存在一种编码，使信息源能以任意小的差错率通过信道使信息源能以任意小的差错率通过信道进行传输；反之是不可能的；进行传输；反之是不可能的； （2）对于给定的对于给定的C C，若减小，若减小B B，则必须增大，则必须增大S/NS/N，即提高信号强度；反之，若有较大的传，即提高信号强度；反之，若有较大的传输带宽，则可用较小的信噪比。输带宽，则可用较小的信噪比。 宽带系统有较好的抗干扰性能宽带系统有较好的抗干扰性能。带宽替换功率法带宽替换功率法。实践中常用编码和调制技术来解决。实践中常用编码和调制技术来解决。 （3）设单位频带内噪声功率为设单位频带内噪声功率

27、为n n0时时，则则N=nN=n0B B，B B，C=limC=limBlogBlog2 2（1+S/n1+S/n0B B） 1.44S/n1.44S/n0 0S S和和n n0 一定时，随一定时，随B B增大，增大，C C也增大；但是，也增大；但是，C C不可能趋于无穷大不可能趋于无穷大。 （4）设C=I/TC=I/T，I I为传输的信息量，为传输的信息量，T T为传输时间，为传输时间，B B与与T T之间存在着某种互换关系。之间存在着某种互换关系。 则则I=TBlogI=TBlog2 2（1+S/N1+S/N） 信噪比也可以用信噪比也可以用10 log10 log1010S/NS/N来表示

28、来表示，单位分贝，单位分贝(dB)(dB)。 10dB 10dB的信道的信道S/NS/N为为1010，20dB20dB的信道的信道S/NS/N为为100100，30dB30dB的信道的信道S/NS/N为为10001000。Internet基础与应用7 7、并行传输、并行传输(parallel)(parallel)与串行传输与串行传输(serial)(serial) 并行传输并行传输：局域网：局域网 距离近，至少有距离近，至少有8 8位数据同时传输，如图位数据同时传输，如图(a)(a)。计算机内。计算机内部的数据多是并行传输。部的数据多是并行传输。 串行传输串行传输：距离较远的情况，每次由源到目

29、的传输的数据只有一位，如图：距离较远的情况，每次由源到目的传输的数据只有一位，如图(b)(b)。成本因素，远距离通信一般采用串行传输技术。成本因素，远距离通信一般采用串行传输技术。Internet基础与应用 8 8、数据传输方向、数据传输方向 (1) (1) 单工单工(Simplex)(Simplex) 数据只能在一个方向一个方向上流动 (2) (2) 半双工半双工(Half-Duplex(Half-Duplex) 在一时刻向一个方向传输一时刻向一个方向传输 它实质上是可切换方向的单工通信。 (3) (3) 全双工全双工(Full-Duplex)(Full-Duplex) 通信允许数据在两个方

30、向上同时传输两个方向上同时传输 它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。 单工好象是单行线，半双工就好比独木桥，全双工就是来回可对行的新干线 9 9基带传输与频带传输基带传输与频带传输 基带和频带的概念最早是在电话界出现的，在电话界，人们将4KHz带宽以内的信道叫 做基带信道，而将任何高于4K带宽的信道叫做宽带信道。 计算机网络中采用如下概念：计算机网络中采用如下概念： 基带传输基带传输(Baseband) 人们将数据信道直接传输数字信号的传输方式叫做基带传输。人们将数据信道直接传输数字信号的传输方式叫做基带传输。 基带传输在基本不改变数字数据信号波形的情况下直接传输数字信号，具有速率高和误码

31、率低等优点，在计算机网络通信中被广泛采用。 频带传输频带传输(Broadband) 利用模拟信道传输信号的传输方式叫做频带传输或宽带传输。利用模拟信道传输信号的传输方式叫做频带传输或宽带传输。 频带传输的优点是可以利于现有的大量模拟信道(如模拟电话交换网)通信。价格便宜，容易实现。家庭用户拨号上网就属于这一类通信。它的缺点是速率低，误码率高。 Internet基础与应用 1010、异步传输异步传输(asynchronous)(asynchronous) 数据通信的一个基本要求是接收方必须知道它所接收的每一位的开始时间和持 续时间。满足上述要求的办法有两类：异步传输和同步传输。 异步传输的工作原

32、理是：每个字节作为一个单元独立传输，字节之间的传输间 隔任意。为了标志字节的开始和结尾，在每个字符的开始加一位起始位，结尾加1位、1.5位或2位停止位，构成一个个的“字符”。这里的“字符”指异步传输的数据单元，不同于“字节”，一般略大于一个字节。如下图所示： Internet基础与应用 11 11、同步传输、同步传输 (synchronous) (synchronous) 同步传输方式不是对每个字符单独进行同步，而是对一组字符组成的数据块对一组字符组成的数据块进行同步进行同步。同步的方法不是加一位停止位，而是在数据块前面加特殊模式的位组而是在数据块前面加特殊模式的位组合合( (如如011111

33、10)01111110)或同步字符或同步字符(SYN)(SYN)，并且通过位填充或字符填充技术保证数据块中的数据不会与同步字符混淆。 Internet基础与应用1212、调制速率与数据信号速率、调制速率与数据信号速率 波特率波特率( (调制速率调制速率) )：波形变换次数波形变换次数/ /单位时间单位时间比特率比特率( (数据信号传输速率数据信号传输速率) )：比特数比特数/ /单位时间单位时间 二者关系：二者关系：与调制相数有关，如与调制相数有关，如： 波特率波特率B 1200 1200 1200 1200B 1200 1200 1200 1200 调制相数调制相数n 2 4 8 16n 2

34、 4 8 16 比特率比特率S 1200 2400 3600 4800S 1200 2400 3600 4800S=Blog2nInternet基础与应用13、数据通信的主要技术指标数据通信的主要技术指标 1. 1. 带宽带宽 ：信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带宽。：信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带宽。 有时，也把信号所占据的频率范围叫做信号的带宽。有时，也把信号所占据的频率范围叫做信号的带宽。 2. 2. 信号传播速度：信号传播速度：信号在信号在信道上每秒钟传送的距离信道上每秒钟传送的距离，单位是米，单位是米/ /秒。秒。 信号传播速度接信号传播速度接 近光在真空

35、中的速度，基本上是近光在真空中的速度，基本上是2020万公里万公里/ /秒。秒。 3. 3. 数据传输速率数据传输速率：单位是比特单位是比特/ /秒秒(bps)(bps)。如在。如在100Mbps100Mbps传输速率的情况下，每比特传传输速率的情况下，每比特传 输时间为输时间为10ns10ns；在；在10Mbps10Mbps传输速率的情况下，每比特传输时间为传输速率的情况下，每比特传输时间为100ns100ns。 4. 4. 最大传输速率最大传输速率：每个信道传输数据的速率有一个上限，叫做信道的最大传输速率。每个信道传输数据的速率有一个上限，叫做信道的最大传输速率。 5. 5. 波特率波特率

36、( (码元速率码元速率) )：信号每秒钟变化的次数叫做波特率信号每秒钟变化的次数叫做波特率(Baud)(Baud)。 6. 6. 吞吐量：吞吐量：信道在单位时间内信道在单位时间内成功传输成功传输的信息量。单位一般为比特的信息量。单位一般为比特/ /秒。秒。例如，例如， 某信道在某信道在1010分钟内成功传输了分钟内成功传输了8.4M8.4M比特的数据，那么它的吞吐量就是比特的数据，那么它的吞吐量就是8.4M8.4M比特比特/600/600秒秒=14Kbps=14Kbps。 7. 7. 利用率：利用率：是吞吐量和最大数据传输速率之比。是吞吐量和最大数据传输速率之比。 8. 8. 延迟延迟：指从发

37、送者发送第一位数据开始，到接收者成功的收到最后一位数据为止，指从发送者发送第一位数据开始，到接收者成功的收到最后一位数据为止， 所经历的时间。所经历的时间。 9. 9. 抖动抖动(Jitter):(Jitter):延迟不是固定不变的，它的实时变化叫做抖动。延迟不是固定不变的，它的实时变化叫做抖动。 抖动往往与机器处理能力、信道拥挤程度等有关。延迟敏感，如电话；抖动敏抖动往往与机器处理能力、信道拥挤程度等有关。延迟敏感，如电话；抖动敏 感，如实时图像传输。感，如实时图像传输。 10. 10. 差错率差错率( (包括比特差错率、码元差错率、分组差错率包括比特差错率、码元差错率、分组差错率) )：

38、在计算机通信中最常用的是比特差错率和分组差错率。比特差错率是二进制比特错传的位数与传输总在计算机通信中最常用的是比特差错率和分组差错率。比特差错率是二进制比特错传的位数与传输总位数之比。码元差错率位数之比。码元差错率( (对应于波特率对应于波特率) )指码元被误传的概率。分组差错率是指数据分组被误传的概率。指码元被误传的概率。分组差错率是指数据分组被误传的概率。 我们通过一个对线路的描述来说明上述概念：有一条带宽我们通过一个对线路的描述来说明上述概念：有一条带宽3000Hz3000Hz的信道，最大传输速率可以达到的信道，最大传输速率可以达到30Kbps30Kbps，实际使用的数据传输速率为，实

39、际使用的数据传输速率为28.8Kbps28.8Kbps，传输信号的波特率为，传输信号的波特率为2400bps2400bps，它的吞吐量为，它的吞吐量为14Kbps14Kbps，所以利用率约等于所以利用率约等于50%50%，延迟约为，延迟约为100ms100ms，由于环境稳定，所以抖动很小，忽略不计。，由于环境稳定，所以抖动很小，忽略不计。Internet基础与应用2.4.1 2.4.1 局域通信局域通信 计算机网络技术中把计算机网络技术中把数据信道直接传输数字信号的传输方式叫做基带传输。数据信道直接传输数字信号的传输方式叫做基带传输。 基带传输中二进制数据信号的方法主要有以下三种：基带传输中二

40、进制数据信号的方法主要有以下三种：(1)(1)非归零编码非归零编码(NRZ)(NRZ) 非非归归零零编编码码是是用用低低电电平平表表示示逻逻辑辑“0”“0”，用用高高电电平平表表示示逻逻辑辑“1”“1”的的编编码码方方式式。非非归归零零编编码码的的缺缺点点是是：为为了了保保持持收收发发双双方方的的时时钟钟同同步步，需需要要额额外外传传输输同同步步时时钟钟信信号号。它它的的另另一一个个缺缺点点是是当当“0”“0”和和“1”“1”的的个个数数不不等时，会有直流分量，这在数据传输中是不希望出现的。等时，会有直流分量，这在数据传输中是不希望出现的。(2)(2)曼彻斯特编码曼彻斯特编码(Manchest

41、er)(Manchester) 每每比比特特的的中中间间有有一一次次跳跳变变，它它有有两两个个作作用用：一一是是作作为为位位同同步步方方式式的的内内带带时时钟钟；二二是是用用于于表表示示二二进进制制数数据据信信号号，我我们们可可以以把把“0”“0”定定义义为为由由高高电电平平到到低低电电平平的的跳跳变变，“1”“1”定定义义为为由由低低电电平平到到高高电电平平的的跳跳变变。曼曼彻彻斯斯特特编编码码的优点：一是的优点：一是“自带时钟信号自带时钟信号”，不必另发同步时钟信号，二是不含直流分量。，不必另发同步时钟信号，二是不含直流分量。(3)(3)差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码(Differenc

42、e Manchester)(Difference Manchester) 每每比比特特的的中中间间有有一一次次跳跳变变，它它只只有有一一个个作作用用，即即作作为为位位同同步步方方式式的的内内带带时时钟钟，不不论论由由高高电电平平到到低低电电平平的的跳跳变变，还还是是由由低低电电平平到到高高电电平平的的跳跳变变都都与与数数据据信信号号无无关关。“0”“0”和和“1”“1”是是根根据据两两比比特特之之间间有有没没有有跳跳变变来来区区分分的的。如如果果下下一一个个数数据据是是“0”“0”的的话话，则则在在两两比比特特中中间间有有一一次次电电平平跳跳变变；如如果果下下一一个个数数据据是是“1”“1”的

43、的话话，则则在在两两比比特特中中间间没没有电平跳变。有电平跳变。 曼曼彻彻斯斯特特编编码码和和差差分分曼曼彻彻斯斯特特编编码码的的缺缺点点都都是是效效率率较较低低，由由于于在在每每个个比比特特中中间间都都有有一一次次跳跳变变，所所以以时时钟钟频频率率是是信信号号速速率率的的2 2倍倍。例例如如为为了了达达到到10Mbps10Mbps的的数数据据传传输输速速率率，要要求求时时钟钟频频率率至至少少为为20MHz20MHz。上上述述编编码码技技术术是是在在10M10M局局域域网网中中经经常常采采用用，近近年年发发展展起起来来的的快快速速以以太太网网使使用用的的是是不不同同的的数数字字数数据据到到数数

44、字字信信号号的的编编码码技术，如技术，如100M100M局域网采用局域网采用8B6T8B6T或或4B5B4B5B等编码技术等编码技术. .2.4 数据传输技术数据传输技术Internet基础与应用数字数据到数字信号的编码方法数字数据到数字信号的编码方法Internet基础与应用数字数据到数字信号的编码方法数字数据到数字信号的编码方法Internet基础与应用RS-232RS-232简介简介 机械特性机械特性指网络接口形状等指网络接口形状等。在。在RS-232CRS-232C中，规定采用的连接器接中，规定采用的连接器接口有口有2525根针，接口形状为根针，接口形状为D D形接口。形接口。 电气特

45、性电气特性包括信号电压、持续时间等包括信号电压、持续时间等。目前计算机的二进制信号多。目前计算机的二进制信号多数是用电信号表示的，当然在用到光纤传输的时候也有光信号和光电转数是用电信号表示的，当然在用到光纤传输的时候也有光信号和光电转换问题。换问题。RS-232CRS-232C规定，对数据信号，以规定，对数据信号，以+12V+12V或或+8V+8V表示表示“0”“0”，-12V-12V或或- -8V8V表示表示“1”“1”，对控制信号，对控制信号，“0”“0”表示表示“开开”，“1”“1”表示表示“断断”，数据速，数据速率率0-0-20Kbps(20Kbps(比特每秒比特每秒) )。 功能特性

46、功能特性描述物理设备的功能描述物理设备的功能，如，如RS-232-CRS-232-C的第二根针是用于发送的第二根针是用于发送数据的，第三根针是用于接收数据的，第四根针表示请求发送，第五根数据的，第三根针是用于接收数据的，第四根针表示请求发送，第五根针表示允许发送。针表示允许发送。 规程特性规程特性指事件发生的合法顺序指事件发生的合法顺序。例如，。例如，RS-232-CRS-232-C的一段规程为：的一段规程为：第四根针置位，请求发送第四根针置位，请求发送第五根针置位，允许发送第五根针置位，允许发送数据通过第二根数据通过第二根针发送。针发送。Internet基础与应用 2. 4.2 2. 4.2

47、远程通信远程通信1 . 1 . 数字数据转换为模拟信号的编码数字数据转换为模拟信号的编码 首先要选择某一频率的正弦(函数)作为载波，这一函数可以表示为： U(t) = A(t)sin(t+)U(t) = A(t)sin(t+) 其中A A、和和，分别代表函数的幅度、频率和相位。 对这三个参量的调制产生了三 种调制技术： (1) (1) 调幅调幅(ASK)(ASK) 调幅就是通过改变载波信号的振幅来表示数字信号调幅就是通过改变载波信号的振幅来表示数字信号0 0或或1 1。 这种调制方式简单、容易实现，缺点是有直流分量，抗干扰能力差。这种调制方式简单、容易实现，缺点是有直流分量，抗干扰能力差。 (

48、2) (2) 调频调频(FSK)(FSK) 调频就是通过改变载波信号的频率来表示数字信号调频就是通过改变载波信号的频率来表示数字信号0 0或或1 1。 这种调制方式简单、容易实现，抗干扰力较强。这种调制方式简单、容易实现，抗干扰力较强。 (3) (3) 调相调相(PSK)(PSK) 调相就是通过改变载波信号的相位来表示数字信号调相就是通过改变载波信号的相位来表示数字信号0 0或或1 1。 调相又分为绝对调相和相对调相。绝对调相是指用相位的绝对值来表示数字信号调相又分为绝对调相和相对调相。绝对调相是指用相位的绝对值来表示数字信号; ; 相对调相如图所示，是指用相位的相对值来表示数字信号。相对调相

49、如图所示，是指用相位的相对值来表示数字信号。Internet基础与应用Internet基础与应用 模拟数据的编码方法模拟数据的编码方法 Internet基础与应用 可以有四相调制，可以有四相调制，取值有：取值有：+0+0、+/2+/2、+、+3/2 +3/2 ；共四种状态，可；共四种状态，可以表示以表示0000、0101、1010、1111四个值，这样就可以一次传输两位二进制数据。四个值，这样就可以一次传输两位二进制数据。 在波特率不变的情况下，数据传输速率可以提高到二相调制的在波特率不变的情况下，数据传输速率可以提高到二相调制的2 2倍。倍。 除了除了4 4相调制外，还有相调制外，还有8 8

50、相调制、相调制、1616相调制等等，每次分别可以传输相调制等等，每次分别可以传输3 3个、个、4 4个二进制数据。个二进制数据。Internet基础与应用2. 2. 调制解调器调制解调器(MODEM)(MODEM) (1) (1)调制解调器定义调制解调器定义 调调制制解解调调器器是是一一种种能能将将数数字字信信号号调调制制成成模模拟拟信信号号，又又能能将将模模拟拟信信号号解解调成数字数调成数字数 字信号的装置。字信号的装置。( (MODEMMODEM = MODulate-DEModulate) = MODulate-DEModulate) 调制解调器工作原理调制解调器工作原理 (2)(2)分

51、类分类 按照功能分为：普通按照功能分为：普通ModemModem，用于有线电视的，用于有线电视的Cable ModemCable Modem 按照外形分为：外接式，插卡式按照外形分为：外接式，插卡式(IDE(IDE、PCI)PCI)，PCMCIAPCMCIA，无线，无线 按照通信线路分为：拨号按照通信线路分为：拨号( (异步异步) )，专线，专线( (同步同步) ) 按照调制方式分为：调频，调相，调幅，混合调制按照调制方式分为：调频，调相，调幅，混合调制 (3)(3)调制技术调制技术Internet基础与应用3 3 多路复用技术多路复用技术 当传输介质的带宽超过了传输单个信号所需的带宽时，人们

52、通常用在一条介质上同时携带当传输介质的带宽超过了传输单个信号所需的带宽时，人们通常用在一条介质上同时携带多个传输信号的方法来提高传输系统的利用率，这就是所谓的多路复用多个传输信号的方法来提高传输系统的利用率，这就是所谓的多路复用(Multiplexing)(Multiplexing)。 多路复用分为两大类：频分多路复用多路复用分为两大类：频分多路复用(FDM)(FDM)和时分多路复用和时分多路复用(TDM)(TDM)。 A. A. 频分多路复用频分多路复用(FDM) (FDM) 在介质上同时传输多路信号，每路信号以不同的载波频率进行调制，而且各个载波频率完全独立，即载在介质上同时传输多路信号，

53、每路信号以不同的载波频率进行调制，而且各个载波频率完全独立，即载波形成的信号不互相重叠，则各路信号可以成功地在介质上传输。波形成的信号不互相重叠，则各路信号可以成功地在介质上传输。 原原始始信信号号带带宽宽为为3KHz3KHz，后后变变成成4KHz4KHz；因因为为每每个个信信道道的的波波形形都都不不是是直直上上直直下下的的方方波波，复复用用后后信信道道之之间间难难免免有有信信号号重重叠叠，信信号号重重叠叠过过多多就就会会发发生生错错误误，所所以以在在信信道道之之间间要要保保留留1KHz1KHz左左右右的的“警警戒戒频频带带”。当当然然，在在接接收收机一方，机一方，还要进行解复用还要进行解复用

54、(De-Multiplexing(De-Multiplexing) )，还原成原始信号才能被接收设备接收。，还原成原始信号才能被接收设备接收。 解复用就是去掉载波，将信号还原的过程。解复用就是去掉载波，将信号还原的过程。Internet基础与应用 B. B. 波分多路复用波分多路复用(WDM)(WDM) 有一类特殊的频分多路复用技术叫做波分多路复用有一类特殊的频分多路复用技术叫做波分多路复用(WDM)(WDM)。波分多路复用是根据光波。波分多路复用是根据光波波长的不同分隔复用的方法。波长的不同分隔复用的方法。 我们知道，不同波长的光波在通过透镜时会有不同的折射率，图表示了我们知道，不同波长的光

55、波在通过透镜时会有不同的折射率，图表示了WDMWDM的原理。的原理。其中，光纤其中，光纤1 1和光纤和光纤11的波谱范围相同，光纤的波谱范围相同，光纤2 2和光纤和光纤22的波谱范围相同，而光纤的波谱范围相同，而光纤1 1和和2 2的的波谱范围不同且不重叠，共享光纤的波谱范围则是光纤波谱范围不同且不重叠，共享光纤的波谱范围则是光纤1 1和和2 2的总和，这样就达到了多路复的总和，这样就达到了多路复用的条件。用的条件。 WDM WDM示意图示意图 光也是一种电磁波，光的波长是频率的倒数，所以说光也是一种电磁波，光的波长是频率的倒数，所以说WDMWDM本质上也是频分多路复用。随本质上也是频分多路复

56、用。随着光纤应用的普及，着光纤应用的普及，WDMWDM得到了较为广泛的应用。得到了较为广泛的应用。Internet基础与应用C. C. 时分多路复用时分多路复用(TDM)(TDM) 时分多路复用时分多路复用(Time Division Multiplexing)(Time Division Multiplexing)是把时间分为若干个时间槽是把时间分为若干个时间槽(Slot)(Slot)，每个用户分得一个时间槽，每个用户分得一个时间槽，在其占用的时间槽内，该用户可以独享信道的全部带宽。时间在其占用的时间槽内，该用户可以独享信道的全部带宽。时间槽的划分有交替性和周期性。交替性是指不会有连续的时间

57、槽被单个用户连续占用，而是槽的划分有交替性和周期性。交替性是指不会有连续的时间槽被单个用户连续占用，而是大家轮流占用各个时间槽；周期性是指时间槽的分配要有一定周期性地重复出现大家轮流占用各个时间槽；周期性是指时间槽的分配要有一定周期性地重复出现。 我们来看一下作为我们来看一下作为PCMPCM传输标准之一的传输标准之一的T1T1信道是如何复用多路话音信号的。信道是如何复用多路话音信号的。 T1 T1是在北美和日本广泛使用的标准，是在北美和日本广泛使用的标准，T1T1载波有载波有2424个信道组成，如图个信道组成，如图3.223.22。每帧数据。每帧数据有有193193个比特，传输一帧数据的时间位

58、传输个比特，传输一帧数据的时间位传输125125微秒。每帧的第一个比特是帧开始位，用于微秒。每帧的第一个比特是帧开始位，用于帧同步目的。另外有帧同步目的。另外有2424个个8 8比特的信道，每个信道有比特的信道，每个信道有7 7位数据位和一位校验位。位数据位和一位校验位。 由于传输一路由于传输一路PCMPCM编码的数字化语音信号需要每编码的数字化语音信号需要每125125微秒传输微秒传输8 8个比特，所以个比特，所以T1T1的的2424个个信道正好可以满足信道正好可以满足2424路路PCMPCM编码的数字化语音信号的传输要求，也就是说可以复用编码的数字化语音信号的传输要求，也就是说可以复用24

59、24路路PCMPCM编码的数字化语音信号。编码的数字化语音信号。 图图3-223-22的下半部是一个例子：的下半部是一个例子：信道一内容为信道一内容为ABCD ABCD ，信道二：，信道二：abcd abcd ，信道三：，信道三：1234 1234 ，信道四：，信道四：!#$ !#$ 。根据根据ASCIIASCII码的编码方式，每个字母码的编码方式，每个字母/ /数字的编码为数字的编码为7 7个比特，再加上一个比特的校验位，个比特，再加上一个比特的校验位，正好是正好是8 8个比特。在第一帧数据里，信道一传输个比特。在第一帧数据里，信道一传输“A”“A”， 信道二传输信道二传输“a”“a”， 信

60、道三传输信道三传输“1” “1” ，经过，经过125125微秒后，在第二帧数据里，信道一传输微秒后，在第二帧数据里，信道一传输“B”“B”， 信道二传输信道二传输“b”“b”， 信道三信道三传输传输“2” “2” ，依此类推，随着时间的流逝，依此类推，随着时间的流逝，每个信道的内容都将成功地传输到目的地。每个信道的内容都将成功地传输到目的地。Internet基础与应用Internet基础与应用D D统计时分多路复用统计时分多路复用 在传统的时分多路复用系统中，每个低速信道固定地对应于高速信道在传统的时分多路复用系统中，每个低速信道固定地对应于高速信道( (干线干线) )的一个时的一个时间槽间槽

61、(Slot)(Slot)，高速信道速率等于各低速信道之和。不论每个低速信道是不是有数据要传输，高速信道速率等于各低速信道之和。不论每个低速信道是不是有数据要传输，分给它的时间槽是固定不变的，当它没有数据通信时，高速信道分给它的时间槽就浪费掉分给它的时间槽是固定不变的，当它没有数据通信时，高速信道分给它的时间槽就浪费掉了。这就好比了。这就好比“大锅饭大锅饭”一样，显然不利于提高通信干线的利用效率。一样，显然不利于提高通信干线的利用效率。 统计时分多路复用能动态地分配时间槽，只把确实要传送数据的终端接入链路，这样，统计时分多路复用能动态地分配时间槽，只把确实要传送数据的终端接入链路，这样，只有工作

62、的终端才能够分到带宽，充分提高了总带宽的利用率。只有工作的终端才能够分到带宽，充分提高了总带宽的利用率。 E. E. 时分多路复用设备时分多路复用设备 (1) (1)多路复用器多路复用器 多路复用器是按照预先定义好的固定次序划分时间槽，每个用户终端都机会均等地、多路复用器是按照预先定义好的固定次序划分时间槽，每个用户终端都机会均等地、固定地获得各自的时间槽的一种设备。被复用的信道速率等于各信道速率的总和，反过来固定地获得各自的时间槽的一种设备。被复用的信道速率等于各信道速率的总和，反过来说就是，说就是，每条用户线路的数据传输速率最高不能超过总速率的每条用户线路的数据传输速率最高不能超过总速率的

63、1/N1/N，N N是使用复用线路的用是使用复用线路的用户总数。前面提到的户总数。前面提到的T1T1、E1E1等都使用多路复用器。等都使用多路复用器。 (2) (2)集中器集中器( (又叫统计多路复用器又叫统计多路复用器) ) 集中器是另一种多路复用器，它主要是针对统计多路复用技术而出现的，集中器是另一种多路复用器，它主要是针对统计多路复用技术而出现的，所以又叫统所以又叫统计多路复用器。计多路复用器。集中器按动态方式分配时间槽的，即有传输请求的用户终端才获得时间槽。集中器按动态方式分配时间槽的，即有传输请求的用户终端才获得时间槽。采用集中器的高速干线总容量可以小于各接入线路容量之和，它们的关系

64、由统计平均值决采用集中器的高速干线总容量可以小于各接入线路容量之和，它们的关系由统计平均值决定。如果干线总容量相对过大，定。如果干线总容量相对过大，势必降低带宽利用率，反之会使个别用户因无法及时得到势必降低带宽利用率，反之会使个别用户因无法及时得到信道而影响通信。不论如何，只要是统计多路复用，就以避免用户带宽需求超过干线总带信道而影响通信。不论如何，只要是统计多路复用，就以避免用户带宽需求超过干线总带宽的情况发生。为了解决这一问题，在集中器里设置了先进先出的缓存器，来不及分配时宽的情况发生。为了解决这一问题，在集中器里设置了先进先出的缓存器，来不及分配时间槽的用户终端数据可以先在缓存器里过渡一

65、下，这样就在很大程度上避免了数据丢失。间槽的用户终端数据可以先在缓存器里过渡一下，这样就在很大程度上避免了数据丢失。Internet基础与应用2.5 2.5 差错控制技术差错控制技术 人们总是希望数据在通信线路中正确无误地传输。但是，信道内外的干扰与噪声又是不可避免的。 传输出错传输出错 ： 外来干扰外来干扰 随机错（随机错（信号前后无关信号前后无关） 突发错（突发错（出错位相出错位相关关） 纠正方法：纠正方法： 电器性能，差错控制电器性能，差错控制 差错控制：差错控制： 检测，纠正，处理检测，纠正，处理 方法：方法： 时间时间冗余冗余，设备，设备冗余，冗余，数据数据冗余冗余 差错控制技术：差

66、错控制技术： 奇偶校验、海明校验、循环码冗余校验等。奇偶校验、海明校验、循环码冗余校验等。2.5.1 2.5.1 奇偶校验（垂直冗余校验奇偶校验（垂直冗余校验VRCVRC） 奇偶校验以字符为单位校验，一个字符由8位组成，低7位为信息字符的ASCII代码，最高位为“奇偶校验位”。 B B7 7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 原理：接收端、发送端“字符”中“1”的个数；“奇奇”或“偶偶”Internet基础与应用2.5.2 2.5.2 方块校验（水平垂直冗余校验方块校验（水平垂直冗余校验LRCLRC） 在垂直冗余校验在垂直冗余校验VRCVRC的基础上，在一批字符传输之后，另加一个称为的

67、基础上，在一批字符传输之后，另加一个称为“ “方块校验方块校验字符字符” ”的校验位字符。的校验位字符。 奇偶校验位（奇偶校验位（VRCVRC） 字符1 1 0 0 1 1 0 0 0 字符2 1 0 0 0 0 1 0 1 字符3 1 0 1 0 0 1 0 0 字符4 1 0 0 1 0 0 0 1 字符5 1 0 1 0 0 0 0 1 字符6 1 0 0 0 0 0 1 1 方块校验字符（方块校验字符（LRCLRC）1 1 1 1 0 1 0 11 1 1 1 0 1 0 1 上例是奇校验。上例是奇校验。 采用这种方法，若二进制传输错，不仅从横行中采用这种方法，若二进制传输错，不仅从横

68、行中VRCVRC反映出来，反映出来，也可以从纵行中也可以从纵行中LRCLRC） 得到反映。有较强的校错能力，不仅能发现一位、二位或三位错，且可以自动纠正，使得到反映。有较强的校错能力，不仅能发现一位、二位或三位错，且可以自动纠正，使 误码率降低误码率降低2-42-4个数量级。个数量级。 广泛应用于通信和计算机外设中。广泛应用于通信和计算机外设中。Internet基础与应用2.5.3 2.5.3 循环冗余校验循环冗余校验1、线性码线性码 由由k k个信息码元和个信息码元和r r个校验个校验码元码元构成的码组，其中每一个校验码元是该码组中某些信息码元的模构成的码组，其中每一个校验码元是该码组中某些

69、信息码元的模2 2和，具有这种结构格式的和，具有这种结构格式的码组码组称为线性码。习惯上用（称为线性码。习惯上用（n n，k k）表示码长为）表示码长为n n，信息码元为，信息码元为k k的线性码。的线性码。 线性码具有封闭性，即线性码的任何两个码组对应位按模线性码具有封闭性，即线性码的任何两个码组对应位按模2 2相加所得到的新码组仍然是该线性码相加所得到的新码组仍然是该线性码的一个码组。的一个码组。 （7 7，3 3） C3=C6 +C4C3=C6 +C4 C2=C6+C5+C4 C2=C6+C5+C4 C1=C6+C5 C1=C6+C5 C0= C5+C4 C0= C5+C4 信息码元信息

70、码元 码码 组组 C6 C5 C4 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0Internet基础与应用 2 2、循环码、循环码 对于码长为对于码长为n n、有、有k k个信息码元的线性码，若它具有如下性质：任一码组的每一次循环右移或左移个信息码元的线性码，若它具有如下性质：任一码

71、组的每一次循环右移或左移所得到的是码中另一码组。即若所得到的是码中另一码组。即若 是（是（n,kn,k）码的码组，则）码的码组，则 或或 也是（也是（n n，k k）码的码组。我们把具有这种循环移位不变性的线形码称为）码的码组。我们把具有这种循环移位不变性的线形码称为循环码。循环码。 用代数的方法研究，用代数的方法研究，将码元对应多项式的系数将码元对应多项式的系数。 这样，每个码组都与一个不大于（这样，每个码组都与一个不大于（n-1）次的多项式对应。）次的多项式对应。 左移一位，左移一位， 仍然是一个（仍然是一个（n-1）次多项式）次多项式 （右移（右移mod ） 多项式性质：多项式性质： 在

72、一个（在一个（n,k）循环码中，有且仅有一个（）循环码中，有且仅有一个（n-k）次的生成多项式）次的生成多项式 此循环码中的每个码多项式此循环码中的每个码多项式C（X）都是）都是g（X）的倍式）的倍式。反之，能被。反之，能被G（X）除尽的次数不大于）除尽的次数不大于 （n-1）的多项式，也必定是码多项式。）的多项式，也必定是码多项式。Internet基础与应用3、 循环码原理循环码原理 假设待编码假设待编码k k位信息的码组是位信息的码组是 对应的多项式是对应的多项式是 按模按模2 2运算规则（加与减相同）后可得：运算规则（加与减相同）后可得： 其中，其中，g g（X X）是生成多项式，）是生

73、成多项式，Q Q（X X）是商多项式）是商多项式 相应的码组是相应的码组是 4 4、常用的生成多项式有：、常用的生成多项式有： CRC-12: g(x)= CRC-16: g(x)= CRC-CCITT: g(x)=Internet基础与应用CRC-CCITTG(X) = X + X + X + 116 12 5Internet基础与应用5 5、实例、实例 步骤：步骤： （1）分析给定条件，一般给定信息码和生成多项式，确定）分析给定条件，一般给定信息码和生成多项式，确定N、K： k是信息码长度（位数）是信息码长度（位数） r=n-k是生成多项式的最高幂次是生成多项式的最高幂次 （2）用二进数表

74、示）用二进数表示m，g； m后补后补r位位0（即左移（即左移n-k位）位） （3）做除法（左移）做除法（左移n-k位的位的M除以生成多项式除以生成多项式G），求余数。），求余数。 （4）做除法时，按异或规则：）做除法时，按异或规则： 被除数相应位是被除数相应位是1，则商，则商1，否则商，否则商0； 被除数减去除数，按位相减或相加（异或）；被除数减去除数，按位相减或相加（异或）； 余数不超过余数不超过r位。位。 （5）写出码组，即左移）写出码组，即左移n-k位的位的M+R。 例如：例如：g g（x x）= =（1110111101）生成（）生成（7 7，3 3）码，信息码）码，信息码M M（x

75、x）= =（110110） m/g= m/g=（110 0000110 0000）/ /（1110111101） r= r=（10011001） 则码组为：则码组为： 110 1001 110 1001Internet基础与应用2.6 数据通信数据通信 数据通信任务是数据通信任务是利用介质传输信息利用介质传输信息，与电报电话通信不同：，与电报电话通信不同： - 通信控制过程是自动的，有差错自纠通信控制过程是自动的，有差错自纠 - 当前仍未脱离目前的通信网基础当前仍未脱离目前的通信网基础 - 总是与数据处理相结合，随处理方式、内容不同，通信要求也不同总是与数据处理相结合，随处理方式、内容不同，通

76、信要求也不同 数据通信的数据通信的研究内容研究内容 - 传输传输 解决通路问题解决通路问题 - 通信接口通信接口 将信号变成适合传输的形式，再转变成接收端认可形式将信号变成适合传输的形式，再转变成接收端认可形式 - 通信处理通信处理 编辑编辑-差错、格式、安排、监控差错、格式、安排、监控 转换转换-速度、代码速度、代码 控制控制-网控、查询、路由选择网控、查询、路由选择Internet基础与应用2.6.1 通信系统模型通信系统模型信息源信息源噪声源噪声源发信机发信机传输媒体传输媒体收信机收信机受信者受信者输入数据输入数据d或信号或信号d(t)发送信号发送信号s(t)接收信号接收信号r(t)输出

77、数据输出数据d或信号或信号d(t)噪声噪声N(t)N(t)d -源产生之待传输数据源产生之待传输数据d(t)-源产生之待传输信号源产生之待传输信号s(t)-适合传输的发送信号适合传输的发送信号N(t)-传输中产生的各种噪声源的干扰信号，引起畸变或失真传输中产生的各种噪声源的干扰信号，引起畸变或失真r(t)-接收机收到的信号，接收机收到的信号， r(t) =?s(t)d(t)-收信机转换出的信号，收信机转换出的信号， d(t) =? d(t)d-受信者收到经收信机转换得到的数据，受信者收到经收信机转换得到的数据， d =? d d =? d模拟信号：电参量（电压、电流）模拟信息源消息模拟信号：电

78、参量（电压、电流）模拟信息源消息 数字信号：振幅不随时间变化，只取离散数值数字信号：振幅不随时间变化，只取离散数值模拟通信：传输对象为模拟信号的传输方式模拟通信：传输对象为模拟信号的传输方式 数字通信：传输对象为数字信号的传输方式数字通信：传输对象为数字信号的传输方式Internet基础与应用1 模拟通信系统模型模拟通信系统模型信息源信息源噪声源噪声源调制器调制器传输媒体传输媒体解调器解调器受信者受信者（发信机发信机）（收信机收信机）信息源信息源 计算机计算机调制解调器调制解调器 公共交换公共交换 电话网电话网Internet基础与应用2 数字通信系统模型数字通信系统模型 对于数字通信系统，如

79、果信息源输出的是模拟信号，可以通过取对于数字通信系统，如果信息源输出的是模拟信号，可以通过取样、量化、编码等数字化处理后，以数字的形式通信。样、量化、编码等数字化处理后，以数字的形式通信。信源编码器：将源处之模拟信号数字化，提高信号有效性；信源码满足传输要求，可省信源编码器：将源处之模拟信号数字化，提高信号有效性；信源码满足传输要求，可省信道编码器：将信源编码器输出码再加工，如加入码元，以便纠错，提高可靠性信道编码器：将信源编码器输出码再加工，如加入码元，以便纠错，提高可靠性调制解调器：只对模拟信号系统有用；数字调制解调器：只对模拟信号系统有用；数字-模拟模拟-数字数字信道译码器：发现和纠正传

80、输信号之错，去掉加入之码元，恢复本来面貌信道译码器：发现和纠正传输信号之错，去掉加入之码元，恢复本来面貌 信源译码器：将数字信号转为模拟信号信源译码器：将数字信号转为模拟信号信息源信息源噪声源噪声源信源编码器信源编码器信道编码器信道编码器调制器调制器受信者受信者信息源信息源传输媒体传输媒体解调器解调器信源译码器信源译码器信道译码器信道译码器Internet基础与应用 2.6.2 数据通信系统数据通信系统 凡是将凡是将终端设备终端设备与与计算机计算机经由模拟或数字传输系统经由模拟或数字传输系统连接连接起来，并起来，并 将以收集、传输、分配和处理数据为目的的系统称为数据通信系统将以收集、传输、分配

81、和处理数据为目的的系统称为数据通信系统。-终端设备终端设备-数据传输子系统数据传输子系统-数数据处理子系统据处理子系统- 子系统子系统终端设备终端设备TTTTTM通通信信控控制制器器MMMMM计计算算机机MM通信网通信网集中器集中器专用线路专用线路调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器Internet基础与应用 2.6.3 2.6.3 数据通信系统的质量标准数据通信系统的质量标准 传输速率传输速率 单位时间内传送的信息单元的数量。单位时间内传送的信息单元的数量。bit/s，baud/s；二者不同，但可互换；二者不同，但可互换 出错率出错率 误码率误码率=接收出现差错的比特数接收出现差错的比特

82、数/传输全部的比特数传输全部的比特数 可靠性可靠性 （正常工作时间（正常工作时间/总工作时间）总工作时间）*100%，或平均无故障时间，或平均无故障时间 适应性适应性 对外界环境变化的适应能力对外界环境变化的适应能力 可维护性可维护性 维护方便程度维护方便程度 标准化程度标准化程度 衡量设计水准，共享，开放衡量设计水准，共享，开放 经济性经济性 性能价格比性能价格比 通信建立时效通信建立时效 同步性能的指标同步性能的指标Internet基础与应用2.6.4 2.6.4 数据通信数据通信网网 数据通信：信息源的数据数据通信：信息源的数据 信道信道 按协议按协议 形成数据流形成数据流 送受信者送受

83、信者 的过程的过程 数据通信系统主要功能是传输数据、处理数据。在远距离、多终端情况下，通常是通数据通信系统主要功能是传输数据、处理数据。在远距离、多终端情况下，通常是通过数据通信网来完成。过数据通信网来完成。数据通信，再某种意义下，可以看作是数字通信的特例。数据通信，再某种意义下，可以看作是数字通信的特例。HTTHHH终端终端计算机计算机交换结点交换结点 数据通信网是由一些处于不同地理位置不同地理位置的数据传输设备传输设备、数据交换设交换设备备、通信线路通信线路组成的线路所构成的系统；以能使网上两结点间可以正确、以能使网上两结点间可以正确、快速地传输与交换数据快速地传输与交换数据数据通信网数据

84、通信网Internet基础与应用思考与练习题思考与练习题一、选择题（正确的选择可能不止一个）一、选择题（正确的选择可能不止一个）1 1、数据传输速率最本质地是由、数据传输速率最本质地是由_决定的。决定的。 A. A.信道长度信道长度 B. B.信道带宽信道带宽 C. C.传输的数据类型传输的数据类型 D. D.信道利用率信道利用率2 2、双绞线的特点是、双绞线的特点是_。 A.A.可以传输模拟信号可以传输模拟信号 B. B.可以传输数字信号可以传输数字信号 C. C.可以用于点到点传输可以用于点到点传输 D. D.可以用于点到多点传输可以用于点到多点传输3 3、交换技术分为、交换技术分为_。

85、A. A.线路交换线路交换B.B.报文交换报文交换 C. C.虚电路交换虚电路交换D.D.数据包交换数据包交换4 4、常用的数据通信服务包括、常用的数据通信服务包括_。 A.Internet A.InternetB.B.帧中继帧中继 C. C.教育科研网教育科研网 D.DDN D.DDN5 5、_属于内含时钟的编码。属于内含时钟的编码。 A. A.曼彻斯特编码曼彻斯特编码B.B.差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码 C.PCM C.PCM D.NRZ D.NRZ6 6、利用模拟信道传输数字信号的方法叫做、利用模拟信道传输数字信号的方法叫做_。 A. A.基带传输基带传输B.B.调幅调幅 C. C.

86、调频调频D.D.频带传输频带传输7 7、采用时分多路复用的是、采用时分多路复用的是_。 A.T1 A.T1B.E3 C.SONETB.E3 C.SONETD.ATMD.ATM8 8、RS-232CRS-232C定义了有关物理链路的定义了有关物理链路的_。 A. A.机械特性机械特性B.B.电气特性电气特性 C. C.功能特性功能特性D.D.规程特性规程特性9 9、ModemModem采用的调制技术有采用的调制技术有_。 A. A.调幅调幅B.B.调频调频 C. C.调相调相 D. D.混合调制混合调制Internet基础与应用二、判断对错（正确的划二、判断对错（正确的划“V”“V”，错误的划，

87、错误的划“X”“X”）_通过改进编码技术，可以无限提高数据传输速率。通过改进编码技术，可以无限提高数据传输速率。_信号在介质上的传播速度由信道带宽决定。信号在介质上的传播速度由信道带宽决定。_无线电、移动通信、卫星通信都属于无线通信。无线电、移动通信、卫星通信都属于无线通信。_单模光纤比多模光纤细，所以传输速率低单模光纤比多模光纤细，所以传输速率低 。_同轴电缆既可用于计算机通信，又可用于传输有线电视信号。同轴电缆既可用于计算机通信，又可用于传输有线电视信号。_光纤通信采用的多路复用技术叫做光纤通信采用的多路复用技术叫做WDMWDM。三、思考题三、思考题1 1、如何理解数字通信模型？、如何理解

88、数字通信模型？2 2、从信道容量定理可以得出什麽结论？、从信道容量定理可以得出什麽结论？3 3、列出四种以上常用传输介质。、列出四种以上常用传输介质。4 4、画图说明二进制数据、画图说明二进制数据1001011010010110的的NRZNRZ、ManchesterManchester和差分和差分ManchesterManchester编码。编码。5 5、波特率与数据传输速率的关系是什么？对于波特率、波特率与数据传输速率的关系是什么？对于波特率24002400的数据传输系统，调制解调器的多相调制系的数据传输系统，调制解调器的多相调制系 数为数为8 8，那么它的最大数据传输速率是多少？，那么它的最大数据传输速率是多少？6 6、求、求CRCCRC码。设：码。设： M= M=（11001100） G= G=（10111011）Internet基础与应用