计算机网络基础

1. 计算机网络基础 刘兵 刘欣 制作

2. 第2章数据通信 • 学习要点： • 数据通信系统的模型 • 数据的交换方式：线路交换、报文交换、报文分组交换 • 数据传输的控制规程和差错处理方法 • 数据信道的复用技术

3. 第2章数据通信 2.1 数据通信系统 2.2 数据交换方式 2.3 数据传输中差错处理 2.4 数据传输的控制规程 2.5 信道的复用技术 退出

4. 2.1 数据通信系统 2.1.1 数据通信系统的基本概念 2.1.2 数据通信系统的组成 2.1.3 数据通信系统的传输编码 2.1.4 数据通信系统的传输方式 2.1.5 数据通信系统的传输速率 返回

5. 2.1.1 数据通信系统的基本概念 1. 数据 数据是定义为有意义的实体，是表征事物的形式，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续变化的物理量。 数字数据是指离散的不连续的量。

6. 2.1.1 数据通信系统的基本概念 2. 信号 信号是数据的电磁编码或电子编码。信号在通信系统中可分为模拟信号和数字信号。 其中模拟信号是指一种连续变化的电信号。 数字信号是指一种离散变化的电信号。

7. 2.1.1 数据通信系统的基本概念 3. 信道 信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。 一般来说，一条通信线路至少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于接收的信道。

8. 4. 通信线路的通信方式

9. 2.1.1 数据通信系统的基本概念 5. 信道带宽 在模拟系统中，当输入的信号频率高或低到一定程度，使得系统的输出功率成为输入功率的一半时，最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的通频带宽，其单位为赫兹(Hz)。

10. 2.1.1 数据通信系统的基本概念 5. 信道带宽 在数字通信系统中“带宽” 通常是指数字系统中数据的传输速率，其表示单位为比特/秒或波特/秒(Baud/S)。

11. 2.1.2 数据通信系统的组成

12. 2.1.3 数据通信系统的传输编码 1. 数字信号模拟化时的编码方式 将数据信息变换成适合于模拟信道上传输的电磁波（称为载波）信号，并将频率限制在模拟信道支持的频率范围内，这一过程叫调制； 将从模拟信道上收取的载波信号还原成数字信息这一过程叫解调。

13. 调制的常用方法有三种 ： 振幅调制、频率调制和相位调制。 正弦波可用Αsin（ωt+φ）来表示，要使振幅Α、频率ω和相位φ随着数字信号的变化而变化

15. 2. 数字数据编码 不归零编码和曼彻斯特及差分曼彻斯特编码。 （1）不归零编码NRZ 用负电平表示“0”，正电平表示“1”。

16. （2）曼彻斯特编码 将每个码元再分成两个相等的间隔，码元1是由高至低电平转换，即其前半个码元的电平为高电平，后半个码元的电平为低电平。

17. （3）差分曼彻斯特编码 这种编码在表示码元1时，其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样；但若码元为0，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反，即用每位开始时有无电平的跳变来表示0（1）的编码。

18. 2.1.4 数据通信系统的传输方式 1. 串行传输与并行传输 串行传输指的是组成字符的若干位二进制码排列成数据流以串行的方式在一条信道上传输。 并行传输是构成字符的二进制代码在并行信道上同时传输的方式。

19. 2.1.4 数据通信系统的传输方式 2. 异步和同步传输 在异步传输方式中，数据的传输以字符为单位。当发送一个字符代码时，需按一定规定进行. 在同步传输的方式下，以固定的时钟节拍发送数据信号。字符间要求通信双方的时钟在每一位上保持严格同步，两个数据位之间无时间间隔，即采用的是位同步技术 .

20. 2.1.5 数据通信系统的传输速率

21. 1. 奈奎斯特公式 Ｃ＝２Ｈlog2Ｌ b/s （2-1） 例如，无热噪声的某信道带宽为 4 kHz，任何时刻数字信号可取0、1、2和3四种电平之一，则最大数据速率为多少？

22. 2. 香农公式 信道的极限信息传输速率 C 可表达为： C = W log2(1+S/N) b/s 例如，某信道的信噪比为30dB、带宽为4kHz的信道最大数据速率为多少？

23. 2.2 数据交换方式 2.2.1 线路交换 2.2.2 报文交换 2.2.3 报文分组交换 返回

24. 2.2.1 线路交换 “交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 线路交换方式的通信也应包括这三种状态，即线路建立、数据传送和线路拆除

25. 2.2.1 线路交换

26. 2.2.2 报文交换 报文交换方式传输的单位是报文,在报文中包括要发送的正文信息和指明收发站的地址及其他控制信息。 如果一个站想要发送一个报文给另一站，它只要把一个目的地址附加在报文上，然后发送整个报文即可。报文从发送站到接收站，中间要经过多个结点。每个中间结点都要接收、暂存整个报文，然后将其转发到下一个结点。

27. 2.2.3 报文分组交换 把一个要传送的报文分成若干段，每一段都作为报文分组的数据部分。 由于报文分组交换允许每个报文分组走不同的路径，所以一个完整的报文分组还必须包括地址、分组编号、校验码等传输控制信息，并按规定的格式排列每个分组。

28. 2.3 数据传输中差错处理 2.3.1 常用检错码 2.3.2 停止等待协议 2.3.3. 连续ARQ协议 2.3.4 选择ARQ协议 返回

29. 2.3.1 常用检错码 1．纠错码 纠错码是指在发送每一组信息时发送足够的附加位，接收端通过这些附加位在接收译码器的控制下不仅可以发现错误，而且还能自动地纠正错误。 2．检错码 检错码是指在发送每一组信息时发送一些附加位，接收端通过这些附加位可以对所接收的数据进行判断看其是否正确，如果存在错误，接收端不是纠正错误而是通过反馈信道传送一个应答帧把这个错误的结果告诉给发送端，让发送端重新发送该信息，直至接收端收到正确的数据为止。

30. （1）奇偶校验码 在一个二进制数据字上加上一位，以便检测差错。 （2）循环冗余校验 计算校验和的算法如下： ① 设生成的多项式G（x）为n阶，在帧的末尾附加n个零，使帧为m+n位，则相应的多项式是2n M（x）。 ② 按模2除法，用对应于G（x）的位串去除对应于2n M（x）的位串。 ③ 按模2减法，从对应于2n M（x）的位串中减去余数。结果就是要传送带校验和的帧，叫多项式T（x）。

32. 2.3.2 停止等待协议 1. 完全理想化的数据传输 （1）链路是理想的传输信道，所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失。 （2）不管发送端以多快的速率发送数据，接收端总是来得及收下，并及时上交主机。

33. 2. 具有简单流量控制的数据传输 现在去掉上述的第二个假定。但是，仍然保留第一个假定.

34. 3. 实用的停止等待协议 去掉前面两个假定

35. 2.3.3. 连续ARQ协议 在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧（数量由双方协商）。如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧。

36. 2.3.3. 连续ARQ协议

37. 2.3.3. 连续ARQ协议 例：发送序号用3bit来编码（SeqNum＝2n），发送窗口大小SWS＝5

38. 2.3.3. 连续ARQ协议 例：接收窗口大小RWS＝1

39. 2.3.3. 连续ARQ协议 问题：发送序号（SeqNum）一定，发送窗口（SWS）的最大值是多少?是不是SWS＝SeqNum就一定是最好的？

40. 2.3.4 选择ARQ协议 对于选择重传协议，若用n比特进行编号，接收窗口的最大值RWSmax＝2n/2，当接收窗口处于最大值时，发送窗口SWS=RWS=2n/2

41. 2.4 数据传输的控制规程 2.4.1 面向字符型的传输控制规程 2.4.2 面向比特型的传输控制规程 返回

42. 2.4.1 面向字符型的传输控制规程 1. 什么是面向字符型控制规程 以字符作为传输信息的基本单位，并把若干个字符组成一个信息块（即数据帧）一起发送，利用一些特殊的定义符来界定帧的起始和结束，分隔不同的段和控制整个信息的交换过程。

43. 2. 面向字符型控制规程的信息帧格式 数据传输时编码字符的排列形式称报文格式。 一般传输线上传输的信息分为两类：一类是信息报文、另一类是监控报文 。

44. 信息报文的帧格式，其帧格式如下： SYN SYN SOH 报文头 STX 正文 ETX 校验码 EOT

45. 3. 控制序列和控制协议 （1）确认（ACK）控制序列 SYN SYN DLE ACK （2）否认（NAK）控制序列 SYN SYN DLE NAK （3）询问（ENQ）控制序列 SYN SYN 站地址DLE ENQ （4）拆链（EOT） SYN SYN 站地址DLE EOT

46. 4. 面向字符型控制规程的数据传输过程 （1）建立连接阶段（建立收发关系）

47. 4. 面向字符型控制规程的数据传输过程 （2）数据传输阶段

48. 4. 面向字符型控制规程的数据传输过程 （3）拆除连接阶段（释放收发关系） 拆除连接是收发双方都要发出拆除连接请求才能把两者之间建立的连接真正拆除

49. 2.4.2 面向比特型的传输控制规程 1. HDLC链路的配置方式 （1）HDLC的工作站类型 HDLC的工作站有三种类型：主站、次站、复合站。

50. （2）HDLC链路结构 HDLC具有两种链路结构：非平衡结构和平衡结构 。