计算机网络技术教程

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1、计算机网络技术教程计算机网络技术教程9/17/20241第一部分第一部分 计算机网络基础知识计算机网络基础知识n第一章第一章 计算机网络基础计算机网络基础n第二章第二章 网络体系结构、协议和软件系统网络体系结构、协议和软件系统n第三章第三章 局域网实用组网技术局域网实用组网技术n第四章第四章 广域网实用组网技术广域网实用组网技术n第五章第五章 Internet 基础基础n第六章第六章 Intranet 网络管理网络管理9/17/20242第二部分第二部分 Windows NT 组网技术组网技术n第七章第七章 构建构建 Windows NT 网络网络n第八章第八章 NT 网络中的网络中的 TCP

2、/IP 管理管理n第九章第九章 各种各种 NT 网络工作站的连接网络工作站的连接9/17/20243第一章第一章 计算机网络基础计算机网络基础本章具体内容：本章具体内容：计算机网络的形成和发展计算机网络的定义、功能、分类、组成和网络拓扑结构计算机网络的典型应用数据通信的基本概念和通信系统的常用指标数据传输类型和编码技术数据通信方式和同步技术多路复用技术广域网中的数据交换技术差错控制技术9/17/202441.1 计算机网络的形成和发展计算机网络的形成和发展1计算机网络的产生计算机网络的产生1.1.计算机网络技术的产生与发展是随着计算机网络技术的产生与发展是随着计算机技计算机技术术和和通信技术通

3、信技术的发展而发展起来的，它是计算的发展而发展起来的，它是计算机技术与通信技术的有机结合，代表了当代计机技术与通信技术的有机结合，代表了当代计算机体系结构发展的一个极其重要的方向；算机体系结构发展的一个极其重要的方向；2.2.计算机网络的雏形是美国在计算机网络的雏形是美国在19521952年建立的年建立的半自半自动化地面防空系统动化地面防空系统SAGESAGE，它第一次实现了把计，它第一次实现了把计算机技术和通信技术结合起来进行远程集中处算机技术和通信技术结合起来进行远程集中处理；理； 9/17/202453.3.19691969年由美国国防部高级研究计划局年由美国国防部高级研究计划局(ARP

4、A)(ARPA)主持主持研制的研制的ARPAARPA计算机网络计算机网络投入运行，它可以说是世投入运行，它可以说是世界上的第一个计算机网络；界上的第一个计算机网络； 4.4.19761976年，美国年，美国XeroxXerox公司开发基于载波监听多路公司开发基于载波监听多路访问访问/ /冲突检测原理的、用同轴电缆连接多台计冲突检测原理的、用同轴电缆连接多台计算机的局域网，取名算机的局域网，取名以太网以太网； 5.5.随着微型计算机的广泛应用，目前随着微型计算机的广泛应用，目前InternetInternet是计是计算机网络的发展主流。算机网络的发展主流。 9/17/202462计算机网络的发展

5、计算机网络的发展 随着计算机技术和通信技术的不断发展，随着计算机技术和通信技术的不断发展，计算机网络也经历了从简单到复杂，从单机到计算机网络也经历了从简单到复杂，从单机到多机的发展过程，其发展大致可分为以下多机的发展过程，其发展大致可分为以下4 4个个阶阶段：段： 具有通信功能的单机系统具有通信功能的单机系统 （终端）；（终端）；具有通信功能的多机系统具有通信功能的多机系统 ；以共享资源为主要目的的计算机网络阶段以共享资源为主要目的的计算机网络阶段( (ARPAnetARPAnet););局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计算阶段。算阶段。 9/17

6、/202471.具有通信功能的单机系统（终端） 图图1-1 1-1 采用多重线路控制器的采用多重线路控制器的“具有通信功能的单机系统具有通信功能的单机系统” 9/17/202482.具有通信功能的多机系统 图图1-2 1-2 具有通信功能的多机系统具有通信功能的多机系统 9/17/202493.以共享资源为主要目的的计算机网络阶段(ArpaNet) 图图1-3 1-3 计算机计算机计算机网络模型计算机网络模型 外界干扰引起外界干扰引起9/17/2024104.局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计算阶段由局域网互连的若干台计算机组成了分布式计算机系由局域网互连的若干台计算机组成了分布式计算机

7、系统；统； 网络计算机由微型计算机组成；网络计算机由微型计算机组成； 系统中的各台计算机无主次之分，即没有主机、从机系统中的各台计算机无主次之分，即没有主机、从机之分；之分； 一个任务由多台计算机通过网络分解，并行地运行一个任务由多台计算机通过网络分解，并行地运行完成。完成。9/17/2024113信息高速公路与未来的计算机网络1.信息高速公路 （1）信息高速公路的由来信息高速公路的由来 19911991年美国国会参议员阿尔年美国国会参议员阿尔戈尔提出了戈尔提出了“信息信息高速公路法案高速公路法案”。19931993年年9 9月美国政府正式提出了建立月美国政府正式提出了建立“国家信息国家信息基

8、础设施基础设施”计划，即美国信息高速公路计划，简计划，即美国信息高速公路计划，简称称NIINII计划。计划。9/17/202412（2）信息高速公路的基本组成 信息高速公路的全部内涵，包括以下四部分：信息高速公路的全部内涵，包括以下四部分： 通信网、计算机、信息和人通信网、计算机、信息和人 从信息高速公路的结构来看，可分为三部分：从信息高速公路的结构来看，可分为三部分： 主干线、支线和支点主干线、支线和支点（3）我国的信息高速公路计划与“金”字工程 发起中国信息基础设施建设发起中国信息基础设施建设 CII CII建设建设 “ “三金三金”工程：工程：“金桥金桥”、 “ “金卡金卡”、 “ “金

9、关金关” 9/17/2024132.未来的计算机网络世界 幻想变成现实：幻想变成现实： 电视电话、电视购物、电视教学、电视会议、电视电话、电视购物、电视教学、电视会议、家庭影院、家中办公、全球医疗会诊、全球电家庭影院、家中办公、全球医疗会诊、全球电脑数据库等。脑数据库等。9/17/2024144计算机网络的发展趋势一个目标一个目标：在全球建设完善的信息基础设施。：在全球建设完善的信息基础设施。 二个支撑二个支撑：微电子技术、光电技术。：微电子技术、光电技术。 三个融合三个融合：计算机、通信、信息内容。：计算机、通信、信息内容。 四个热点四个热点：多媒体、宽带网、移动通信、信：多媒体、宽带网、移

10、动通信、信息安全。息安全。 9/17/202415 计算机网络的定义计算机网络的定义1计算机网络的定义 将分布在不同地理位置上的具有独立工作将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的能力的计算机计算机、终端及其附属设备用通信设备、终端及其附属设备用通信设备和和通信线路通信线路连接起来，并配置连接起来，并配置网络软件网络软件，以实，以实现计算机现计算机资源资源共享的系统。共享的系统。u计算机：微型计算机、大型计算机，巨型计算机。计算机：微型计算机、大型计算机，巨型计算机。u通信线路：通信线路： 双绞线、同轴电缆、光纤、通信卫星、微波。双绞线、同轴电缆、光纤、通信卫星、微波。u网络软件：网络协议、

11、信息交换方式、网络操作系统。网络软件：网络协议、信息交换方式、网络操作系统。u资源：硬件、软件、数据资源：硬件、软件、数据。 9/17/2024162计算机网络的定义中包括三个方面的内容计算机网络是由两台或两台以上的具有计算机网络是由两台或两台以上的具有“自主自主”功能计算机连接起来构成的系统；功能计算机连接起来构成的系统；计算机之间要通信和交换信息彼此之间需要有共计算机之间要通信和交换信息彼此之间需要有共同遵守的规则，这就是协议；同遵守的规则，这就是协议；建立网络的目的：实现通信的交往、信息资源的建立网络的目的：实现通信的交往、信息资源的交流、计算机分布资源的共享或协同工作。交流、计算机分布

12、资源的共享或协同工作。9/17/2024171.3 计算机网络的功能和分类计算机网络的功能和分类1计算机网络的功能计算机之间和计算机用户之间的相互通信交计算机之间和计算机用户之间的相互通信交往；往；资源共享；资源共享；计算机之间和计算机用户之间的协同工作；计算机之间和计算机用户之间的协同工作；最基本最基本的功能：资源共享。的功能：资源共享。9/17/2024182计算机网络的分类 1.1.按网络拓扑结构划分：按网络拓扑结构划分： 总线型、星状、环状、网状、树状总线型、星状、环状、网状、树状。2.2.按网络的覆盖范围划分：按网络的覆盖范围划分： 3.3. 局域网、城域网、广域网局域网、城域网、广

13、域网。3.3.按数据传输所用的结构和技术划分：按数据传输所用的结构和技术划分： 交换网交换网：包括电路交换网、分组交换网。：包括电路交换网、分组交换网。 广播网广播网：包括分组无线网、卫星网、局域网。：包括分组无线网、卫星网、局域网。4.4.按通信传输介质划分：按通信传输介质划分： 双绞线网、同轴电缆网、光纤网、卫星网双绞线网、同轴电缆网、光纤网、卫星网等。等。 9/17/2024195.5.按信号频带占用的方式划分：按信号频带占用的方式划分： 基带网、频带网基带网、频带网。 6.6.按交换方式划分：按交换方式划分： 电路交换网、分组交换网、帧中继交换网、信元交电路交换网、分组交换网、帧中继交

14、换网、信元交换网换网。 7.7.按网络的数据传输和系统的拥有者分类：按网络的数据传输和系统的拥有者分类： 专用网、公用网专用网、公用网。 8.8.按网络结构划分：按网络结构划分： 资源子网、通信子网资源子网、通信子网。 9.9.按照互联网分：按照互联网分： InternetInternet、 Intranet Intranet 、ExtranetExtranet。9/17/202420u一般主要按计算机网络的分布距离来分类：局域网 局域网是局部地区网的简称，计算机网络的通信局域网是局部地区网的简称，计算机网络的通信距离通常限于中等规模的地理区域内，一般不超距离通常限于中等规模的地理区域内，一般

15、不超过过10km10km，可以是一个单位或地区组建。，可以是一个单位或地区组建。广域网 广域网又称远程网，其覆盖范围可以是几个广域网又称远程网，其覆盖范围可以是几个城市、地区，甚至国家、洲和全球。城市、地区，甚至国家、洲和全球。9/17/202421城域网 城城域域网网是是介介于于局局域域网网与与广广域域网网之之间间的的高高速速网网络络，其其规规模模限限于于一一个个城城市市范范围围。这这类类网网络络近近几几年年发发展展迅迅速速，其其设设计计目目标标是是要要满满足足几几十十公公里里范范围围内内的的大大量量机机关关、公公司司、企企事事业业单单位位的的计计算算机机联联网网需需求，实现大用户、多种信息

16、传输的综合信息网络。求，实现大用户、多种信息传输的综合信息网络。因特网 因特网不是一种具体的网络，它把全球各种因特网不是一种具体的网络，它把全球各种局域网和广域网通过路由器连接起来，采用局域网和广域网通过路由器连接起来，采用TCPTCPI I协议通信来实现全球化的信息服务。协议通信来实现全球化的信息服务。9/17/202422广域网城域网城域网接入网接入网接入网接入网图图1-4 1-4 广域网、城域网和局域网广域网、城域网和局域网局域网接入网企业网9/17/2024231.4 计算机网络的组成计算机网络的组成 虽然计算机网络系统的结构和组成是复杂的、多样的，但对于以分组交换技术为基础建立起来的

17、计算机网络系统来说，所有系统都具有相同的结构和组成。按照逻辑划分，可将计算机网络划分为： 资源子网资源子网 通信子网通信子网9/17/202424 图图1-5 1-5 通信子网和资源子网通信子网和资源子网9/17/2024251.资源子网资源子网 资资源源子子网网由由主主计计算算机机、终终端端、通通信信控控制制设设备备、连连网网外设、各种软件资源等组成。外设、各种软件资源等组成。主要负责全网信息处理，向网络用户提供可用的资主要负责全网信息处理，向网络用户提供可用的资源和网络服务源和网络服务。9/17/2024262.通信子网通信子网 通信子网由网络中的各种通信设备及只用作信息交通信子网由网络中

18、的各种通信设备及只用作信息交换的计算机构成。传输介质可以是双绞线、同轴电换的计算机构成。传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤等有线通信线路，也可以是微波、通信卫缆、光纤等有线通信线路，也可以是微波、通信卫星等无线通信线路。星等无线通信线路。通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，完通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，完成全网之间的数据传输、交换、控制成全网之间的数据传输、交换、控制。9/17/2024271.5 网络的拓扑结构网络的拓扑结构1.拓扑的概念拓扑的概念 拓扑学是几何学中的图论演变而拓扑学是几何学中的图论演变而来的来的“拓扑拓扑” ” (TOPOLOGY) (TOPOLOGY

19、) 方法。方法。 它它把具体实体抽象为把具体实体抽象为“点点”，把连接实体，把连接实体的线路抽象为的线路抽象为“线线”，进而研究点、线、，进而研究点、线、面之间的关系。面之间的关系。9/17/2024282.网络拓扑结构网络拓扑结构 采用拓扑学方法抽象出的网络结构被采用拓扑学方法抽象出的网络结构被称为计算机网络系统的拓扑结构。称为计算机网络系统的拓扑结构。 各种不同计算机网络系统的拓扑结构是不各种不同计算机网络系统的拓扑结构是不同的同的。拓扑结构对整个网络系统的设计、功能、拓扑结构对整个网络系统的设计、功能、可靠性、费用等方面有着重要的影响可靠性、费用等方面有着重要的影响。9/17/20242

20、93.几种常见的拓扑结构4. 环形环形 总线型总线型 星型星型 树型树型9/17/202430总线形网络拓扑结构 所有入网设备共用一条物理传输线路，所有入网设备共用一条物理传输线路，所有的数据发往同一条线路，并能够由附接所有的数据发往同一条线路，并能够由附接在线路上的所有设备感知。入网设备通过专在线路上的所有设备感知。入网设备通过专用的分接头接入线路。用的分接头接入线路。9/17/202431星形网络拓扑结构 以一台中心处理以一台中心处理机（通信设备）为主机（通信设备）为主而构成的网络，其它而构成的网络，其它入网机器仅与该中心入网机器仅与该中心处理机之间有直接的处理机之间有直接的物理链路，所有

21、的数物理链路，所有的数据必须经过中心处理据必须经过中心处理机。机。 9/17/202432环形网络拓扑结构 入网设备通过转入网设备通过转发器接入网络。环形发器接入网络。环形网的数据传输具有单网的数据传输具有单向性，所有的转发器向性，所有的转发器及其物理线路构成了及其物理线路构成了一个环状的网络系统。一个环状的网络系统。9/17/202433树型拓扑结构树型拓扑结构是星型拓扑的扩展。采用分层结构，树型拓扑结构是星型拓扑的扩展。采用分层结构，有一个根节点和多层分支节点，除叶节点外，所有有一个根节点和多层分支节点，除叶节点外，所有根节点和层分支节点都是转发节点。根节点和层分支节点都是转发节点。适用于

22、分级管理或控制型网络适用于分级管理或控制型网络。网状拓扑结构由分布在不同地理位置的计算机经传输介质和通信由分布在不同地理位置的计算机经传输介质和通信设备相连，节点间连接是任意的、无规律的。点设备相连，节点间连接是任意的、无规律的。点点之间多条路径，由路由选择来进行路径选择。点之间多条路径，由路由选择来进行路径选择。9/17/2024341.6 计算机网络的典型应用计算机网络的典型应用管理信息系统（管理信息系统（MISMIS）办公自动化系统（办公自动化系统（OAOA）信息检索系统（信息检索系统（IRSIRS）电子收款机系统（电子收款机系统（POSPOS）分布式控制系统（分布式控制系统（DCSDC

23、S）计算机集成与制造系统（计算机集成与制造系统（CIMSCIMS）电子数据交换系统（电子数据交换系统（EDIEDI）9/17/2024351.7 数据通信的基本概念数据通信的基本概念1基本概念1.信息 信息是人脑对客观物质的反映。信息是人脑对客观物质的反映。既可以是对物既可以是对物质的形态、大小、结构、性能等部分或全部特性的质的形态、大小、结构、性能等部分或全部特性的描述，也可以是物质与外部的联系。信息有各种存描述，也可以是物质与外部的联系。信息有各种存在形式，如：文字、声音、图像等等。在形式，如：文字、声音、图像等等。2.数据 数据是定义为有意义的实体，是表征事物的数据是定义为有意义的实体，

24、是表征事物的形式，例如文字、声音和图像等。形式，例如文字、声音和图像等。数据可分为模拟数据可分为模拟数据和数字数据两类。模拟数据是指在某个区间连数据和数字数据两类。模拟数据是指在某个区间连续变化的物理量，例如声音的大小和温度的变化等。续变化的物理量，例如声音的大小和温度的变化等。数字数据是指离散的不连续的量，例如文本信息和数字数据是指离散的不连续的量，例如文本信息和整数整数。9/17/2024363.信号和信号发送 数据通信中的数据通信中的“信号信号”是是指数据的电磁编码或电指数据的电磁编码或电编码编码，信号可分为，信号可分为模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号两种。两种。信号发送是指沿传输介

25、质传播信号的动作信号发送是指沿传输介质传播信号的动作。4.信号带宽 信号通常都是以电磁波的形式传送信号通常都是以电磁波的形式传送的，电磁波都有一定的频谱范围，该频谱范围称的，电磁波都有一定的频谱范围，该频谱范围称做该信号的带宽。但在实际应用中，频谱宽度被做该信号的带宽。但在实际应用中，频谱宽度被看做是信号能量比较集中的那样一个频谱范围。看做是信号能量比较集中的那样一个频谱范围。9/17/2024375.模拟信号和数字信号模拟信号模拟信号（analoganalog signal signal）的信号电平是连续变）的信号电平是连续变化的。化的。数字信号数字信号（digital signaldigi

26、tal signal）是用两种不同的电平）是用两种不同的电平去表示去表示0 0、1 1比特序列的电压脉冲信号表示。比特序列的电压脉冲信号表示。6.模拟传输与数字传输 7.以模拟信号的形式在信道上传输数据称做以模拟信号的形式在信道上传输数据称做模拟传输。模拟传输。8.以数字信号的形式在信道上传输数据称做以数字信号的形式在信道上传输数据称做数字传输。数字传输。 9/17/202438 图图1-6 1-6 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号9/17/2024397.信道信道是传送信号的一条通路，由传输介质及相应的信道是传送信号的一条通路，由传输介质及相应的 附属设备组成。附属设备组成。信道可以按以

27、下标准进行分类：信道可以按以下标准进行分类：计算机网络结构划分：计算机网络结构划分：物理信道物理信道和和逻辑信道逻辑信道传输介质划分：传输介质划分：有线信道有线信道和和无线信道无线信道传输数据信号类型划分：传输数据信号类型划分：模拟信道模拟信道和和数字信道数字信道信道的使用方式划分：信道的使用方式划分：专用信道专用信道和和公共交换信道公共交换信道9/17/2024408.信道的几个主要技术指标比特率（S）：单位时间内传递的二进制代码的有效位：单位时间内传递的二进制代码的有效位数。数。波特率（B）：表示调制后模拟电信号每秒钟的变化次：表示调制后模拟电信号每秒钟的变化次数。（数。（B B1/T1/

28、T）。）。信道容量：物理上信道所能传输数据的最大能力。：物理上信道所能传输数据的最大能力。误码率（Pe）：二进制位在数据传输中被传错的概率。：二进制位在数据传输中被传错的概率。（PePe= =NeNe/N/N，一般一般PePe 10 10-6-6）吞吐量：信道在单位时间内传输的总的信息量。：信道在单位时间内传输的总的信息量。9/17/2024419.网络通信系统设计中涉及的主要问题数据传输类型 模拟通信模拟通信、数字通信数字通信数据通信方式 串行通信串行通信、并行通信并行通信数据交换方式 线路交换线路交换、存储转发交换存储转发交换同步技术 同步传输同步传输、异步传输异步传输差错控制技术 奇偶校

29、验奇偶校验、循环冗余校验循环冗余校验9/17/2024421.8 串行传输与并行传输串行传输与并行传输1数据传输 图图1-7 1-7 数据的传输数据的传输 模拟通信模拟通信 数字通信数字通信 数据通信数据通信信源信源发、信宿收的都是发、信宿收的都是数字信号。数字信号。信信源源信信宿宿发发数数字字信信号号数数字字信信号号收收模拟信号模拟信号数字信号数字信号9/17/2024432传输方式1.并行传输字符编码的各位（比特）同时传输字符编码的各位（比特）同时传输 。 图图1-8 1-8 并行传输并行传输9/17/202444 特点：传输速度快传输速度快 : : 一位（比特）时间内可传输一个一位（比特

30、）时间内可传输一个字符；字符；通信成本高通信成本高 : : 每位传输要求一个单独的信道支每位传输要求一个单独的信道支持；因此如果一个字符包含持；因此如果一个字符包含8 8个二进制位，则并个二进制位，则并行传输要求行传输要求8 8个独立的信道的支持；个独立的信道的支持；不支持长距离传输不支持长距离传输 : : 由于信道之间的电容感应，由于信道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。远距离传输时，可靠性较低。9/17/2024452.串行传输将组成字符的各位串行地发往线路。将组成字符的各位串行地发往线路。 图图1-9 1-9 串行传输串行传输9/17/202446 特点：传输速度较低传输速度较低

31、，一次一位；，一次一位；通信成本也较低通信成本也较低，只需一个信道；，只需一个信道；支持长距离传输支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方，目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。式均为串行传输。数据的通信方式：单工通信单工通信：传送的信息始终是一个方向。：传送的信息始终是一个方向。 半双工通信半双工通信：通信双方都可以发送或接收信息，但：通信双方都可以发送或接收信息，但不能同时不能同时 双向发送。双向发送。双工通信双工通信：通信双方可以同时发送和接收信息：通信双方可以同时发送和接收信息。 9/17/202447 图图1-10 1-10 数据传输的三种方式数据传输的三种方式9/17/2

32、024481.9 数据传输类型与编码技术数据传输类型与编码技术1数据的传输类型数据通信数据通信：在不同的计算机和数字设备之间传：在不同的计算机和数字设备之间传送二进制代码送二进制代码0 0、1 1比特位的过程。比特位的过程。频带传输（模拟传输）频带传输（模拟传输）：信源发出模拟信号在：信源发出模拟信号在模拟信道传输。模拟信道传输。基带传输（数字传输）基带传输（数字传输）：信源发出模拟信号以：信源发出模拟信号以数字信号的形式传输。数字信号的形式传输。9/17/2024492基带传输与数字信号编码基带传输基带传输：信号只占有一定的频率范围。这种信号只占有一定的频率范围。这种由计算机或终端产生的，频

33、谱从零开始而未经由计算机或终端产生的，频谱从零开始而未经调制的数字信号所占用的频率范围叫基本频带，调制的数字信号所占用的频率范围叫基本频带，简称基带。利用基带信号直接传输的方式称基简称基带。利用基带信号直接传输的方式称基带传输带传输。数字基带信号的编码 非归零编码非归零编码曼彻斯特编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码9/17/2024501.非归零编码码元码元 每一位二进制数字。每一位二进制数字。9/17/202451优点： 简单、容易实现简单、容易实现。缺点： 无法保证收发双方的同步，必须附加发无法保证收发双方的同步，必须附加发送同步信号。送同步信号。应用： 计算机串口和调制解调

34、器之间。计算机串口和调制解调器之间。9/17/2024522.曼彻斯特编码曼曼彻彻斯斯特特编编码码是是目目前前广广泛泛使使用用的的编编码码方方法法之之一一。在在每每一一码码元元时时间间间间隔隔内内，当当发发0 0时时，在在间间隔隔的的中中间间时时刻刻电电平平从从低低向向高高跃跃变变；当当发发1 1时时，在在间间隔隔的的中中间间时时刻电平从高到低的跃变。刻电平从高到低的跃变。差差分分曼曼彻彻斯斯特特编编码码是是对对曼曼彻彻斯斯特特编编码码的的改改进进。在在每每一一码码元元时时间间间间隔隔内内，无无论论发发0 0或或1 1，在在间间隔隔的的中中间间都都有有电电平平的的跃跃变变；但但发发1 1时时，

35、间间隔隔开开始始时时刻刻不不变变；发发0 0时，间隔开始时刻变。时，间隔开始时刻变。9/17/202453 1 0 1 1 0前半周期传送原码、后半周期传送反码前半周期传送原码、后半周期传送反码发发0 0时在中间时刻电平从低跃变到高时在中间时刻电平从低跃变到高发发1 1时在中间时刻电平从高跃变到低时在中间时刻电平从高跃变到低曼特斯特编码曼特斯特编码发发0 0时前半码元与上一后半码元相反时前半码元与上一后半码元相反发发1 1时前半码元与上一后半码元相同时前半码元与上一后半码元相同差分曼特斯特编码差分曼特斯特编码9/17/202454曼彻斯特编码的特点及应用曼彻斯特编码的特点及应用优点：内同步、成

36、本低内同步、成本低缺点：效率低效率低应用：典型的典型的10BASE10BASE以太网等以太网等差分差分曼彻斯特编码的特点曼彻斯特编码的特点优点：内同步、抗干扰性能较好内同步、抗干扰性能较好缺点：实现技术复杂实现技术复杂9/17/202455 图图1-11 1-11 数字信号三种编码波形数字信号三种编码波形 9/17/2024563.基带传输的特点及应用优点： 抗干扰能力强、成本低抗干扰能力强、成本低缺点： 信道利用率低，使用有线介质限制了使用信道利用率低，使用有线介质限制了使用场合场合应用： 一般局域网中经常使用基带传输技术一般局域网中经常使用基带传输技术9/17/2024573频带传输与模拟

37、信号编码1.基本概念编码编码：是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，：是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字传输介质传输出去。以便通过数字传输介质传输出去。调制调制：将数字信号或非正弦波的模拟信号变成正：将数字信号或非正弦波的模拟信号变成正弦波的模拟信号的过程。弦波的模拟信号的过程。解调解调：将经过调制变换过的模拟信号恢复成原来：将经过调制变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号。的数字信号。解码解码：在接收端，将数字信号变换成原始数据。：在接收端，将数字信号变换成原始数据。 9/17/2024582.数字数据的模拟信号编码 通过调制振幅、频率和相位等载波特性通过调制振幅、频率和相位等

38、载波特性或者这些特性的某种组合，来对数字数据进或者这些特性的某种组合，来对数字数据进行编码。最基本的数字数据行编码。最基本的数字数据模拟信号调制模拟信号调制方式有以下三种方式有以下三种: :幅移键控方式（幅移键控方式（ASKASK）频移键控方式（频移键控方式（FSKFSK）相移键控方式（相移键控方式（PSKPSK）9/17/202459幅度调制幅幅度度调调制制又又称称“振振幅幅键键控控”，在在幅幅度度调调制制中中，频频率率和和相相位位都都是是常常数数，振振幅幅为为变变量量, ,即即载载波波的的幅幅度度随随发送的信号而变化。发送的信号而变化。频率调制频频率率调调制制又又称称“移移频频键键控控”，

39、在在频频率率调调制制中中，振振幅幅和和相相位位为为常常量量，频频率率为为变变量量，即即载载波波的的频频率率随随发送的信号而变化。发送的信号而变化。9/17/202460相位调制相位调制又称相位调制又称“移相键控移相键控” 。在相位调制中，振幅、。在相位调制中，振幅、频率为常量，相位为变量，即载波的相位随发送的信频率为常量，相位为变量，即载波的相位随发送的信号而变化。号而变化。9/17/202461 图图1-121-12三种调制方式波形三种调制方式波形9/17/2024621.10 数据同步技术数据同步技术1基本概念1.概念 数据的发送和接收要求同步，数据的发送和接收要求同步，发送端以一发送端以

40、一定的速度在一定的起止时间内发送数据，接定的速度在一定的起止时间内发送数据，接收端也必须以相同的速度在相同的起止时间收端也必须以相同的速度在相同的起止时间内发送数据。内发送数据。9/17/2024632.需解决问题正确区分和识别每个比特正确区分和识别每个比特-位同步位同步区分每个代码的起始和结束位区分每个代码的起始和结束位-字符同步字符同步区分出完整的报文数据块的开始和结束位区分出完整的报文数据块的开始和结束位-帧同步帧同步3.同步方式4.异步传输方式异步传输方式5.同步传输方式同步传输方式9/17/2024642异步传输方式每个字符在传输时都前后分别加上起始位和结束位，每个字符在传输时都前后

41、分别加上起始位和结束位，以表示一个字符的开始和结束。起始位为以表示一个字符的开始和结束。起始位为“0”0”，结，结束位为束位为“1”1”，结束位的长度可以为，结束位的长度可以为1 1位、位、位或位或2 2位。位。 图图1-13 1-13 异步传输异步传输发送端接收端停止位停止位 奇偶位奇偶位 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 起始位起始位起始位校验位终止位9/17/202465工作特点各个位以串行方式发送，并附有各个位以串行方式发送，并附有“起止位起止位”作为识别作为识别符符以以字符字符为单位，字符之间通过为单位，字符之间通过“空号空号”来分隔来分隔优点 设备简单、技术容易、费用低设备

42、简单、技术容易、费用低缺点 每传输一个字符，都需要附加每传输一个字符，都需要附加23位附加位，开销大，位附加位，开销大，消费传输时间消费传输时间应用 适用低速的通信场合适用低速的通信场合9/17/2024663同步传输方式以固定的时钟节拍来发送数据信号，字符间顺序以固定的时钟节拍来发送数据信号，字符间顺序相连，既无间隙也没有插入位。收发双方的时钟相连，既无间隙也没有插入位。收发双方的时钟信号与传输的每一位严格对应，以达到位同步，信号与传输的每一位严格对应，以达到位同步，在开始发送一帧数据前须发送固定长度的帧同步在开始发送一帧数据前须发送固定长度的帧同步字符，发送完数据后再发送帧终止字符，这样就

43、字符，发送完数据后再发送帧终止字符，这样就实现了字符和帧的同步，之后连续发送空白字符，实现了字符和帧的同步，之后连续发送空白字符，直到发送下一帧时重复上述过程。直到发送下一帧时重复上述过程。 9/17/202467工作特点同步传输中，信息是以同步传输中，信息是以数据块数据块的方式传输的方式传输在位流中采用同步字符来保证定时在位流中采用同步字符来保证定时附加位多，效率高于异步传输附加位多，效率高于异步传输发送端发送端接收端接收端数据块数据块同同步步信信号号同同步步信信号号数据块数据块0111111001111110图图1-14 1-14 同步传输同步传输9/17/202468优点 传输速率高。传

44、输速率高。缺点 设备较贵，线路使用高，加大设备较贵，线路使用高，加大DCE设备负担。设备负担。应用 计算机和计算机之间的通信，智能终端与主机之间的计算机和计算机之间的通信，智能终端与主机之间的通信，以及网络通信等。通信，以及网络通信等。9/17/2024691.11 多路复用技术多路复用技术1基本概念2 2当信道的传输能力超过某一信息的需求时，为了提当信道的传输能力超过某一信息的需求时，为了提高信道的利用率，需要用一条信道传输多路信号，高信道的利用率，需要用一条信道传输多路信号，即多路复用技术即多路复用技术 。3通过多路复用器，将多路信号进行汇集后传输，接通过多路复用器，将多路信号进行汇集后传

45、输，接收端再通过多路复用器将信息进行分离。收端再通过多路复用器将信息进行分离。4常用的多路复用技术常用的多路复用技术频分多路复用（频分多路复用（FDM）时分多路复用（时分多路复用（TDM）波分多路复用（波分多路复用（WDM）空分多路复用（空分多路复用（SDM）9/17/202470多路复用器多路复用器图图1-15 1-15 多路复用技术多路复用技术9/17/2024712频分多路复用（FDM）频分多路复用频分多路复用FDMFDM是利用传输介质的可用带宽超过是利用传输介质的可用带宽超过给定信号所需的带宽这一优点。给定信号所需的带宽这一优点。频分多路复用频分多路复用FDMFDM是把每个要传输的信号

46、以不同的是把每个要传输的信号以不同的载波频率进行调制，而且各个载波频率是完全独立载波频率进行调制，而且各个载波频率是完全独立的，即信号的带宽不会相互重叠，然后在传输介质的，即信号的带宽不会相互重叠，然后在传输介质上进行传输，这样在传输介质上就可以同时传输许上进行传输，这样在传输介质上就可以同时传输许多路信号。多路信号。 9/17/202472应用 适用于适用于宽带局域网宽带局域网、公用电话网公用电话网传输语音信息时的电传输语音信息时的电话线复用技术话线复用技术图图1-16 1-16 频分多路复用技术频分多路复用技术9/17/2024732时分多路复用技术（TDM）时分多路复用时分多路复用TDM

47、TDM利用每个信号在时间上交叉，可利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通路上传输多个数字信号。以在一个传输通路上传输多个数字信号。这种交叉可以是位一级的，也可以是由字节组成的这种交叉可以是位一级的，也可以是由字节组成的块或更大量的信息。块或更大量的信息。与频分多路复用类似，专门用于一个信号源的时间与频分多路复用类似，专门用于一个信号源的时间片序列被称为是一条通道时间片的一个周期（每个片序列被称为是一条通道时间片的一个周期（每个信号源一个），称之为一帧。信号源一个），称之为一帧。在每个用户占有的时间片内，用户使用通信信道的在每个用户占有的时间片内，用户使用通信信道的全部带宽。全部带宽。 9/

48、17/202474应用 适用于传输占信道带宽较宽的数字基带信号，常用于适用于传输占信道带宽较宽的数字基带信号，常用于基带局域网基带局域网中。中。图图1-17 1-17 时分多路复用技术时分多路复用技术9/17/2024751.12 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术1基本概念交换交换也称为转接。是在多结点网络中实现数据传输也称为转接。是在多结点网络中实现数据传输的技术，两结点要通信时，在双方之间建立一条物的技术，两结点要通信时，在双方之间建立一条物理的或逻辑的通道，称为理的或逻辑的通道，称为链路链路。所谓所谓交换技术交换技术是采用交换机或节点机等交换系统，是采用交换机或节点机等交换系

49、统，通过路由选择技术以实现通信双方的信息传输和交通过路由选择技术以实现通信双方的信息传输和交换的一种技术。换的一种技术。常用的数据交换方式可分为两大类：常用的数据交换方式可分为两大类：电路交换方式电路交换方式和和存储转发方式存储转发方式。其中，存储转发方式按照被转接。其中，存储转发方式按照被转接的信息单位不同，又可分为的信息单位不同，又可分为报文交换报文交换和和报文分组交报文分组交换换。 9/17/2024762线路交换（静态分配）原理原理：通过呼叫：通过呼叫( (拨号拨号) )在通信的双方之间建立起一在通信的双方之间建立起一条传输信息的实际的物理通路，并且在整个通信过条传输信息的实际的物理通

50、路，并且在整个通信过程中，这条通路被通信双方独占而不能被其它站使程中，这条通路被通信双方独占而不能被其它站使用，直到数据传输结束。用，直到数据传输结束。包括三个阶段包括三个阶段建立线路建立线路传输数据传输数据线路拆除线路拆除 9/17/202477特点 在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的固定传输带宽。端的固定传输带宽。优点 数据传输可靠、速度快，且按序传送数据传输可靠、速度快，且按序传送缺点 线路利用率低；线路建立和拆除的时间较长；线路利用率低；线路建立和拆除的时间较长；不具备不具备差错控制能力；不具有存储转发能力差错控制能力；不具

51、有存储转发能力9/17/2024783存储转发交换（动态分配）产生19641964年，巴兰提出了年，巴兰提出了“存储转发存储转发”的概念；的概念；19661966年，戴维斯提出了年，戴维斯提出了“分组分组”的概念。的概念。19691969年美国的分组交换网年美国的分组交换网ARPANETARPANET投入运营。投入运营。存储转发和线路交换的主要区别发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网通信子网中的结点要负责完成数据单元的接收、差错校验、通信子

52、网中的结点要负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。存储、路选和转发功能。9/17/202479分类 数据通过通信子网传输时可以有数据通过通信子网传输时可以有报文报文（messagemessage）与）与报报文分组文分组（packetpacket）两种方式；）两种方式；报文传输报文传输：不管发送数据的长度是多少，都把它当作：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；一个逻辑单元发送；报文分组传输报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，如果：限制一次传输数据的最大长度，如果传输数据超过规定的最大长度，发送结点就将它分成传输数据超过规定的最大长度，发送结点就将它分成多

53、个报文分组发送。多个报文分组发送。9/17/2024801.报文交换报文交换属于存储交换，它不需要在两个站之间建报文交换属于存储交换，它不需要在两个站之间建立一条专用通路。存储交换的立一条专用通路。存储交换的主要原理主要原理是：把待传是：把待传送的信息存储起来，等到信道空闲时发出去。存储送的信息存储起来，等到信道空闲时发出去。存储交换具有存储信息的能力。交换具有存储信息的能力。优点无需建立专用通道，传送的报文可分时共享通路，从而提无需建立专用通道，传送的报文可分时共享通路，从而提高线路利用率；高线路利用率；可以进行不同速率、不同码型的交换，从而实现不同种类可以进行不同速率、不同码型的交换，从而

54、实现不同种类的终端间的数据传送；的终端间的数据传送；可以实现把一个报文送到多个目的站点。可以实现把一个报文送到多个目的站点。 9/17/202481缺点报文不按顺序到达报文不按顺序到达 ；延迟时间较长，为延迟时间较长，为“报文接收时间报文接收时间+ +排队等待时间排队等待时间+ +报文转发时间报文转发时间”；中间节点须具备很大的存储空间中间节点须具备很大的存储空间, ,且大报文从外存且大报文从外存调入内存增加了延迟时间；调入内存增加了延迟时间；大报文长时间占用线路进行传输大报文长时间占用线路进行传输, ,增加了其他小报增加了其他小报文在网络中的延迟时间；文在网络中的延迟时间；大报文出错率较高而

55、引起频繁的重发大报文出错率较高而引起频繁的重发, ,影响传输效影响传输效率。率。应用 电报、电子邮件等非实时系统电报、电子邮件等非实时系统9/17/2024822.分组交换分组分组：将较长的报文分割长若干个一定长度：将较长的报文分割长若干个一定长度( (等长等长) )的段的段, ,每段加上交换时所需的地址信息、差错校验信每段加上交换时所需的地址信息、差错校验信息，按规定格式构成的数据单元。息，按规定格式构成的数据单元。基本思想基本思想: :限制信息的长度限制信息的长度, ,以分组为单位进行存储以分组为单位进行存储转发，在接收端再将各分组重新组装成一个完整的转发，在接收端再将各分组重新组装成一个

56、完整的报文。报文。优点优点: :高效、灵活、迅速、可靠高效、灵活、迅速、可靠缺点缺点: :实现复杂。实现复杂。适合适合: :计算机间联网通信，是目前数据网络中最广泛计算机间联网通信，是目前数据网络中最广泛使用的一种交换技术使用的一种交换技术 9/17/202483虚电路分组交换 （面向连接）特点特点: :分组传送前在发送站和接收站间建立一条逻辑分组传送前在发送站和接收站间建立一条逻辑电路电路 优点优点: :数据传送前仅作一次路由选择数据传送前仅作一次路由选择; ;数据传送时不数据传送时不需目的地址减少了分组长度需目的地址减少了分组长度, ,节省通信处理时间等额节省通信处理时间等额外的开销外的开

57、销; ;保证每个分组正确有序的到达保证每个分组正确有序的到达缺点缺点: :当某个节点出故障时当某个节点出故障时, ,沿途经过的虚电路瘫痪沿途经过的虚电路瘫痪适合适合: :系统之间长时间的数据交换系统之间长时间的数据交换 9/17/202484数据报分组交换 （面向无连接）数据报数据报: :指每个独立处理的报文分组指每个独立处理的报文分组特点特点: :没有建立连接的过程没有建立连接的过程; ;以数据报为信息单元来以数据报为信息单元来处理处理; ; 接收节点割据网络中的实际情况等来选择路接收节点割据网络中的实际情况等来选择路由由; ; 每个数据报经过的路径可能不同每个数据报经过的路径可能不同, ,

58、到达时可能不到达时可能不 按序按序, ,甚至有的数据报可能会丢失甚至有的数据报可能会丢失优点优点: :传输少数分组时速度更快、灵活传输少数分组时速度更快、灵活; ;且传输较为且传输较为可靠可靠, , 当某个节点出故障而失效当某个节点出故障而失效, ,报文分组还可以通报文分组还可以通过其它路径传送过其它路径传送缺点缺点: :分组不按序到达分组不按序到达, ,不能及时发现分组丢失不能及时发现分组丢失 9/17/2024853.三种交换技术的比较9/17/2024863.虚电路方式和数据报方式的比较对比的方面对比的方面 虚电路服务虚电路服务 数据报服务数据报服务 思路思路可靠通信应当由网络来保证可靠

59、通信应当由网络来保证可靠通信应当由用户主机来保证可靠通信应当由用户主机来保证 连接的建立连接的建立 必须有必须有 不要不要 目的站地址目的站地址 仅在连接建立阶段使用，每仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号个分组使用短的虚电路号每个分组都有目的站的全地址每个分组都有目的站的全地址 路由选择路由选择 在虚电路建立时进行，所有在虚电路建立时进行，所有分组均按同一路由分组均按同一路由每个分组独立选择路由每个分组独立选择路由 当结点出故障时当结点出故障时 所有通过出故障的结点的虚所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作路均不能工作出故障的结点可能会丢出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发

60、生变化失分组，一些路由可能会发生变化分组的顺序分组的顺序 总是按发送顺序到达目的站总是按发送顺序到达目的站到达目的站时不一定按发送顺序到达目的站时不一定按发送顺序 端到端的差错处端到端的差错处理和流量控制理和流量控制由分组交换网负责由分组交换网负责由用户主机负责由用户主机负责 9/17/2024871.13 差错控制技术差错控制技术1基本概念差错控制方法差错控制方法 数字通信系统的基本任务是高效率而无差错的传数字通信系统的基本任务是高效率而无差错的传送数据。但在任何一种通信线路上都不可避免地送数据。但在任何一种通信线路上都不可避免地存在一定程度的噪声。信道噪声所造成的后果是存在一定程度的噪声。

61、信道噪声所造成的后果是使得接收端接收到的数据和发送端所发送的数据使得接收端接收到的数据和发送端所发送的数据不一致，即造成传输差错不一致，即造成传输差错。9/17/202488提高传输质量的方法提高传输质量的方法选择好的通信线路，即改善通信线路的电气性能，选择好的通信线路，即改善通信线路的电气性能，使误差的出现概率降低到系统的要求。使误差的出现概率降低到系统的要求。在通信线路上，设法检查错误，采取措施对错误进在通信线路上，设法检查错误，采取措施对错误进行差错控制。行差错控制。差错的分类差错的分类热噪声差错（随机差错）：热噪声差错（随机差错）：传输介质内部因素引起传输介质内部因素引起冲击噪声差错（

62、突发差错）：外界干扰引起冲击噪声差错（突发差错）：外界干扰引起9/17/2024892常用的差错控制法1.奇偶校验奇偶校验 奇偶校验又叫字符校验、垂直冗余校验（奇偶校验又叫字符校验、垂直冗余校验（VRCVRC）。）。它是它是以字符为单位以字符为单位的校验方法。它在每个字符的校验方法。它在每个字符编码的后面（或最前面），另外增加一个二进编码的后面（或最前面），另外增加一个二进制位，该位叫做制位，该位叫做校验位校验位。其主要目的是使整个。其主要目的是使整个编码中编码中1 1（或（或0 0）的个数成为奇数或偶数。如果）的个数成为奇数或偶数。如果使编码中使编码中1 1的个数成为奇数则叫做奇校验，反之，

63、的个数成为奇数则叫做奇校验，反之，则叫做偶校验。则叫做偶校验。9/17/202490例如：例如：我们要传送的一组二进制编码为我们要传送的一组二进制编码为10100101010010后面增加一位进行奇校验后面增加一位进行奇校验1010010010100100（使（使1 1的个数为奇数）的个数为奇数）传送时未出现错误：传送时未出现错误：1010010010100100，奇校验正确，奇校验正确传送时其中一位出错：传送时其中一位出错：1011010010110100，奇校验能检查出错，奇校验能检查出错误误传送有两位出错时：传送有两位出错时：1011110010111100，奇校验就不能检查出，奇校验就

64、不能检查出错误了错误了9/17/202491这种方法只能检测错误而不能纠正错误，因为它不能这种方法只能检测错误而不能纠正错误，因为它不能检测出错在哪一位。检测出错在哪一位。奇偶校验法虽然简单，但并不是一种安全的差错控制奇偶校验法虽然简单，但并不是一种安全的差错控制方法，一般用于低速传输，如：普通电话线与方法，一般用于低速传输，如：普通电话线与ISPISP（低（低速时）。其中，速时）。其中，偶校验用于异步传输方式，奇校验用偶校验用于异步传输方式，奇校验用于同步传输方式于同步传输方式。9/17/2024922.方块校验方块校验 方块校验又叫报文校验、水平垂直冗余校验方块校验又叫报文校验、水平垂直冗

65、余校验（LRCLRC）。是一种对行和列都进行奇偶校验的方）。是一种对行和列都进行奇偶校验的方法。这种方法是在奇偶校验的基础上，在法。这种方法是在奇偶校验的基础上，在一批字一批字符符传送之后，另外增加一个检验字符，该检验字传送之后，另外增加一个检验字符，该检验字符的编码方法是使每一位纵向代码中符的编码方法是使每一位纵向代码中1 1的个数成的个数成为奇数（或偶数）。为奇数（或偶数）。9/17/202493LRCLRC的工作方式的工作方式字符位1位2位3位4位5位6位7校验位（偶）N10011100E10001011T10101001W10101111O10011111校验位（偶）100011109

66、/17/202494 例如：例如： 奇偶校验位（奇校验）奇偶校验位（奇校验） 字符字符1 1010010 01 1010010 0 字符字符2 1000001 12 1000001 1 字符字符3 1001100 03 1001100 0 字符字符4 1010000 14 1010000 1 字符字符5 1001000 15 1001000 1 字符字符6 1000010 16 1000010 1 - - 方块校验字符（奇校验）方块校验字符（奇校验） 1111010 11111010 19/17/202495这种方法的纠错能力较强，基本可以检测出所这种方法的纠错能力较强，基本可以检测出所有有1

67、 1位、位、2 2位或位或3 3位的错误，从而位的错误，从而使误码率能降低使误码率能降低2 24 4个数量级，纠错效果十分显著，广泛用于个数量级，纠错效果十分显著，广泛用于计算机通信和某些计算机外部设备的数据传输计算机通信和某些计算机外部设备的数据传输中。中。9/17/2024963.循环冗余校验循环冗余校验在反馈重发纠错法中，最常用的校验码是循环冗余在反馈重发纠错法中，最常用的校验码是循环冗余校验码校验码 (CRC)(CRC)，简称循环码，又称（，简称循环码，又称（n,kn,k）循环码，）循环码，循环码共循环码共n n位，其中前位，其中前k k位为数据位，后（位为数据位，后（n,kn,k）位

68、为）位为冗余位。一种通过冗余位。一种通过多项式除法检测错误多项式除法检测错误的方法。的方法。检错思想检错思想：收发双方约定一个生成多项式：收发双方约定一个生成多项式G(xG(x) )（其（其最高阶和最低阶系数必须为最高阶和最低阶系数必须为1 1），发送方在帧的末尾），发送方在帧的末尾加上校验和，使带校验和的帧的多项式能被加上校验和，使带校验和的帧的多项式能被G(xG(x) )整整除。接收方收到后，用除。接收方收到后，用G(xG(x) )除多项式，若有余数，除多项式，若有余数，则传输有错。则传输有错。 9/17/202497校验码计算方法校验码计算方法将要发送的数据当作一个多项式将要发送的数据当

69、作一个多项式F F（x x）的系数；最）的系数；最高指数为高指数为r;r;选择一个生成多项式选择一个生成多项式G(xG(x) )，最高指数为，最高指数为k k，0kr;0kr;计算计算 F F（x) * x) * x xk k; ;计算计算F F（x) * x) * x xk k / G / G（x)x)，生成余数多项式，生成余数多项式R R（x x）- -校验码。校验码。生成多项式生成多项式G(x)： 是接受方和发送方的一个约定，也就是一个二进制数，是接受方和发送方的一个约定，也就是一个二进制数，在整个传输过程中，这个数始终保持不变。在整个传输过程中，这个数始终保持不变。9/17/20249

70、8生成多项式生成多项式9/17/2024993 3种已成为标准的多项式种已成为标准的多项式lCRC-12 X12+X11+X3+X2+X+1 lCRC-16 X16+X15+X2+1 lCRC-CCITT X16+X12+X5+1 在数据通信与网络中，通常在数据通信与网络中，通常k k相当大，由一千甚至数千相当大，由一千甚至数千数据位构成一帧，而后采用数据位构成一帧，而后采用CRCCRC码产生码产生r r位的校验位。位的校验位。它只能检测出错误，而不能纠正错误。一般取它只能检测出错误，而不能纠正错误。一般取r=16r=16，标准的标准的1616位生成多项式有位生成多项式有CRC-16 XCRC

71、-16 X1616+X+X1515+X+X2 2+1+1和和 CRC-CRC-CCITT XCCITT X1616+X+X1212+X+X5 5+1+1 9/17/2024100CRC码的生成步骤码的生成步骤将将x x的最高幂次为的最高幂次为R R的生成多项式的生成多项式G(xG(x) )转换成对应的转换成对应的R+1R+1位二进制数；位二进制数；将信息码左移将信息码左移R R位，相当与对应的信息多项式位，相当与对应的信息多项式F(xF(x)*2)*2R R；用生成多项式（二进制数）对信息码做模用生成多项式（二进制数）对信息码做模2 2除，得除，得到到R R位的余数；位的余数；将余数拼到信息码

72、左移后空出的位置，得到完整的将余数拼到信息码左移后空出的位置，得到完整的CRCCRC码码。9/17/2024101模模2 2除（按位除）：除（按位除）： 模模2 2除做法与算术除法类似，但每一位除（减）的结果除做法与算术除法类似，但每一位除（减）的结果不影响其它位，即不向上一位借位。然后再移位做下不影响其它位，即不向上一位借位。然后再移位做下一位的模一位的模2 2减。减。步骤如下：步骤如下： 用除数对被除数最高几位做模用除数对被除数最高几位做模2 2减，没有借位。减，没有借位。 除数右移一位，若余数最高位为除数右移一位，若余数最高位为1 1，商为，商为1 1，并对余数，并对余数做模做模2 2减

73、。若余数最高位为减。若余数最高位为0 0，商为，商为0 0，除数继续右移一，除数继续右移一位。位。 一直做到余数的位数小于除数时，该余数就是最终余一直做到余数的位数小于除数时，该余数就是最终余数。数。 9/17/2024102例：例： 试通过计算求出试通过计算求出CRCCRC校验码，并写出完整传输的比特序列。校验码，并写出完整传输的比特序列。要求：要求：(1)CRC(1)CRC校验的生成多项式：校验的生成多项式：G(x)=xG(x)=x4 4+x+1,+x+1,相应的比特序列为相应的比特序列为1001110011，k=4k=4；(2)(2)要发送的二进制多项式为：要发送的二进制多项式为：F(x

74、)=xF(x)=x4 4+x+x2 2+1(+1(比特序列比特序列10110)10110)9/17/2024103解：解：F(xF(x) )序列左移序列左移4 4位得到：位得到：101100000101100000进行模进行模2 2除法除法 101011010110011|10110000010011|101100000 1001110011 10100 10100 1001110011 11100 11100 1001110011 1111 1111 余数多项式余数多项式R R（x x）=1111=11119/17/2024104经通信信道实际传输的数据比特序列为：经通信信道实际传输的数据比

75、特序列为：101101111101101111它由两部分组成它由两部分组成：校验过程校验过程：用实际传输的数据比特序列对用实际传输的数据比特序列对G(xG(x) )进行模进行模2 2除法，除法，若得到的余数为若得到的余数为0 0，则表示传输正确，则表示传输正确要要发送的二送的二进制信息制信息CRCCRC校校验码1011010110111111119/17/2024105注意事项注意事项生成多项式的最高位和最低位必须为生成多项式的最高位和最低位必须为1 1当被传送信息（当被传送信息（CRCCRC码）任何一位发生错误时，被生成码）任何一位发生错误时，被生成多项式做模多项式做模2 2除后应该使余数不

76、为除后应该使余数不为0 0不同位发生错误时，应该使余数不同不同位发生错误时，应该使余数不同对余数继续做模对余数继续做模2 2除，应使余数循环除，应使余数循环当余数不足当余数不足R R位时，在前添位时，在前添“0”0”补足补足9/17/2024106循环冗余校验的基本思想是：循环冗余校验的基本思想是：l在发送时，将报文码多项式用生成多项式来除，将相在发送时，将报文码多项式用生成多项式来除，将相除结果的余数作为校验码跟在报文码之后一同发送出除结果的余数作为校验码跟在报文码之后一同发送出去。去。l在接收端，把接收到的含校验码的报文码再用同一个在接收端，把接收到的含校验码的报文码再用同一个生成多项式来

77、除，如在传送过程中无差错，则应该除生成多项式来除，如在传送过程中无差错，则应该除尽，即余数应为尽，即余数应为0 0，若除不尽，则说明传输过程中有差，若除不尽，则说明传输过程中有差错，应要求对方重新发送一次。错，应要求对方重新发送一次。l多项式以多项式以2 2为模运算。按照它的运算法则，为模运算。按照它的运算法则，加法不进位，加法不进位，减法不借位减法不借位。9/17/2024107循环冗余校验码的特点循环冗余校验码的特点 可检测出所有奇数位错可检测出所有奇数位错 可检测出所有双比特的错可检测出所有双比特的错 可检测出所有小于、等于校验位长度的突发错可检测出所有小于、等于校验位长度的突发错 9/

78、17/2024108CRC的纠错的纠错 l在接收端收到了在接收端收到了CRCCRC码后用生成多项式为码后用生成多项式为G(xG(x) )去做模去做模2 2除，若得到余数为除，若得到余数为0,0,则码字无误。则码字无误。l若如果有一位出错，则余数不为若如果有一位出错，则余数不为0 0，而且不同位出错，而且不同位出错，其余数也不同。其余数也不同。l可以证明，余数与出错位的对应关系只与码制及生成可以证明，余数与出错位的对应关系只与码制及生成多项式有关，而与待测码字（信息位）无关。多项式有关，而与待测码字（信息位）无关。l下表给出了下表给出了G(xG(x) )10111011，F(xF(x) )101

79、01010的出错模式，改的出错模式，改变变F(xF(x) )（码字），只会改变表中码字内容，不改变余（码字），只会改变表中码字内容，不改变余数与出错位的对应关系。数与出错位的对应关系。 9/17/2024109（7 7，4 4）CRCCRC码的出错模式（码的出错模式（G(x)G(x)10111011） 9/17/2024110如果循环码有一位出错，用如果循环码有一位出错，用G(xG(x) )作模作模2 2除将得到一个不除将得到一个不为为0 0的余数。如果对余数补的余数。如果对余数补0 0继续除下去，我们将发现继续除下去，我们将发现一个有趣的结果；各次余数将按上图所给顺序循环。一个有趣的结果；各

80、次余数将按上图所给顺序循环。例如第一位出错，余数将为例如第一位出错，余数将为001001，补，补0 0后再除（补后再除（补0 0后若后若最高位为最高位为1 1，则用除数做模，则用除数做模2 2减取余；若最高位为减取余；若最高位为0 0，则，则其最低其最低3 3位就是余数），得到第二次余数为位就是余数），得到第二次余数为010010。以后。以后继续补继续补0 0作模作模2 2除，依次得到余数为除，依次得到余数为100100，011011，反复，反复循环，这就是循环，这就是“循环码循环码”名称的由来。名称的由来。9/17/2024111 【例例】假设使用的生成多项式是假设使用的生成多项式是G(x)

81、=xG(x)=x3 3+x+1+x+1。4 4位的原始报文为位的原始报文为10101010，求编码后的报文。，求编码后的报文。9/17/2024112解：解： 1 1、将生成多项式、将生成多项式G(x)=x3+x+1G(x)=x3+x+1转换成对应转换成对应的二进制除数的二进制除数10111011。 2 2、此题生成多项式有、此题生成多项式有4 4位位（R+1R+1），要把原始报文），要把原始报文C(x)C(x)左移左移3 3（R R）位变成）位变成1010000 1010000 3 3、用生成多项式对应的二、用生成多项式对应的二进制数对左移进制数对左移4 4位后的原位后的原始报文进行模始报文

82、进行模2 2除：除： 1001-1001-商商 - - 1010 1010000000 1011- 1011-除数除数 - - 1000 1000 1011 1011 - - 0 011-11-余数（校验位）余数（校验位） 10100119/17/2024113例例: : 某循环冗余码（某循环冗余码（CRCCRC）的生成多项式）的生成多项式 G(x) G(x)x x3 3+x+x2 2+1+1，用此生成多项式产生的冗余位，加在信息位后形成用此生成多项式产生的冗余位，加在信息位后形成 CRC CRC 码。若发送信息位码。若发送信息位11111111和和11001100则它的则它的 CRC CRC

83、 码分别码分别为为A A和和B B。由于某种原因，使接收端收到了按。由于某种原因，使接收端收到了按某种规律可判断为出错的某种规律可判断为出错的CRCCRC码，例如码字码，例如码字C C、D D、和、和E E。A A：lllll00 1111101 1111110 1111111lllll00 1111101 1111110 1111111B B：1100100 1100101 1100110 11001111100100 1100101 1100110 1100111C CE E：0000000 0001100 00101110000000 0001100 001011100110100011

84、010 1000110 1001111 1010001 1011000 1000110 1001111 1010001 10110009/17/2024114解解: :lA A：G(x)G(x)11011101，F(x)F(x)1111 F(x)*21111 F(x)*23 3G(x)G(x)111100011011111000110110111011余余111,111,得到的得到的CRCCRC码为码为11111111111111lB B：G(x)G(x)11011101，F(x)F(x)1100 F(x)*21100 F(x)*23 3G(x)G(x)11000001101110000011

85、0110011001余余101,101,得到的得到的CRCCRC码为码为11001011100101lC CE E： 分别用分别用G(x)G(x)11011101对对 作模作模2 2除除: : 00000001101 00000001101 余余000000 11111011101 11111011101 余余001001 00101111101 00101111101 余余000000 00110101101 00110101101 余余000000 10001101101 10001101101 余余000 10011111101 000 10011111101 余余100100 1010

86、0011101 10100011101 余余000000 10110001101 10110001101 余余100100 所以所以C C、D D和和E E的答案是的答案是、9/17/2024115 计算机中常用的一种检错码是计算机中常用的一种检错码是CRCCRC，即，即 _A_ _A_ 码。在进行编码。在进行编码过程中要使用码过程中要使用 _B_ _B_ 运算。假设使用的生成多项式是运算。假设使用的生成多项式是 G(X)=X4+X3+X+1G(X)=X4+X3+X+1， 原始报文为，则编码后的报文为原始报文为，则编码后的报文为 _C_ _C_ 。CRCCRC码码 _D_ _D_ 的说法是正确

87、的。的说法是正确的。供选择的答案：供选择的答案： A A：水平垂直奇偶校验水平垂直奇偶校验循环求和循环求和循环冗余循环冗余正比率正比率 B B：模模2 2除法除法定点二进制除法定点二进制除法二十进制除法二十进制除法 循环移位法循环移位法 C C：D D： 可纠正一位差错可纠正一位差错 可检测所有偶数位错可检测所有偶数位错 可检测所有小于校验位长度的突发错可检测所有小于校验位长度的突发错 可检测所有小于、等于校验位长度的突发错可检测所有小于、等于校验位长度的突发错 9/17/2024116解：解：从前面有关从前面有关CRCCRC的论述中可得出：的论述中可得出： A A： 循环冗余循环冗余 B B

88、： 模模2 2除法除法C C：G(x)G(x)1101111011，F(x)F(x)，F(x)*2F(x)*24 4G(x)G(x)余余00110011 得到的得到的CRCCRC码为码为D D：从前面：从前面有关通信与网络中常用的有关通信与网络中常用的CRCCRC的论述的论述中可得出：中可得出：可检测所有小于、等于校验位长度的突发错可检测所有小于、等于校验位长度的突发错9/17/20241173两种差错控制机制停止等待方式停止等待方式连续工作方式连续工作方式拉回式方式拉回式方式选择重发方式选择重发方式9/17/2024118课前预习课前预习1.什么是协议？协议的组成？协议的功能？什么是协议？协

89、议的组成？协议的功能？2.计算机网络体系结构为何要采用分层结构？计算机网络体系结构为何要采用分层结构？3.ISO的开放系统互连参考模型分几层？从高到低分别的开放系统互连参考模型分几层？从高到低分别是什么？各层各有什么功能？是什么？各层各有什么功能？4.著名的标准化组织有哪些？著名的标准化组织有哪些？5.TCP/IP的参考模型分几层？各有什么功能？的参考模型分几层？各有什么功能？6.IP地址分为哪几类？什么是子网掩码？有何功能？地址分为哪几类？什么是子网掩码？有何功能？7.计算机系统的软件包括哪计算机系统的软件包括哪3个部分？个部分？8.网络操作系统是如何定义的？有何功能？网络操作系统是如何定义的？有何功能？9.计算机网络系统主要由哪几种系统结构？计算机网络系统主要由哪几种系统结构？9/17/2024119