計算機網(wǎng)絡安全基礎-appendix數(shù)據(jù)通信基礎

第2章數(shù)據(jù)通信基礎

1第2章數(shù)據(jù)通信基礎學習目標掌握數(shù)據(jù)通信的基本概念和常用術語掌握數(shù)據(jù)通信的主要技術指標和通信方式掌握常用傳輸介質(zhì)的類型和特性了解數(shù)據(jù)通信中的編碼方法與傳輸技術掌握多路復用技術的概念、了解實現(xiàn)方法掌握數(shù)據(jù)交換技術的概念、了解實現(xiàn)方法了解差錯控制的概念、原理與方法2第2章數(shù)據(jù)通信基礎教學內(nèi)容2.1相關基本概念2.2數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)2.3數(shù)據(jù)編碼與傳輸技術2.4多路復用技術2.5數(shù)據(jù)交換技術2.6差錯控制技術2.7本章要點小結32.1相關基本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.1.2數(shù)據(jù)通信的常用術語2.1.3數(shù)據(jù)通信方式2.1.4數(shù)據(jù)通信中的同步方式2.1.5數(shù)據(jù)通信中的主要技術指標42.1.1－數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信是依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息。52.1.1－通信系統(tǒng)模型信源指信息的來源或發(fā)送者，信宿指信息的歸宿或接收者。信道是傳輸信號的通路，由傳輸線路及相應的附屬設備組成62.1.1－噪聲噪聲是指信號在傳輸過程中受到的干擾按產(chǎn)生的原因可分為：內(nèi)部噪聲：來自通信系統(tǒng)內(nèi)部，例如：隨機熱噪聲是由導體中電子的熱擾動引起的，它存在于所有電子器件和傳輸線路中，引起的差錯是隨機差錯外部噪聲：來自通信系統(tǒng)外部，例如：沖擊噪聲是由外界特定的短暫原因（如，電火花等）所造成的，引起的差錯是突發(fā)差錯。72.1.2數(shù)據(jù)通信常用術語數(shù)據(jù)是指描述物體的數(shù)字、字母或符號，有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)之分。信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的表示形式，是用于傳輸?shù)碾娮?、光或電磁編碼，有模擬信號和數(shù)字信號之分。數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋，而信號是數(shù)據(jù)的編碼。82.1.2－模擬信號與數(shù)字信號92.1.2－信道和帶寬信道是傳輸信號的通路，一條傳輸線路上可以存在多個信道。信號帶寬指信號的頻率范圍，而信道帶寬是信道上能夠傳輸信號的最大頻率范圍102.1.3數(shù)據(jù)通信方式－串行通信將待傳送的每個字符的二進制代碼按由低到高位的順序，依次發(fā)送。特點是：成本低，利用率高，速度慢，需串/并轉換，適合長距離的傳輸。112.1.3數(shù)據(jù)通信方式－并行通信將表示一個字節(jié)的二進制代碼同時通過8條并行的通信信道發(fā)送出去，即每次發(fā)送一個字節(jié)特點是：成本高，速度快，不需串/并轉換；但是信道的利用率低。122.1.3－單工、半雙工和全雙工通信單工通信只支持數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸（正向或反向），任何時候不能改變信號的傳輸方向。半雙工通信允許信號在兩個方向上傳輸，但某一時刻只允許信號在一個信道上單向傳輸全雙工通信允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸（即允許雙向傳輸，并且可以同時進行）。132.1.4數(shù)據(jù)通信中的同步方式同步，就是要求通信的收發(fā)雙方在時間基準上保持一致。兩種同步方式異步傳輸同步傳輸142.1.4－異步傳輸在異步傳輸中比特被劃分成小組（通常是字符）獨立進行傳輸異步傳輸中比特小組一般以字符為單位，具體組成如下：起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位

152.1.4－異步傳輸無數(shù)據(jù)傳輸時，停止位（邏輯“0”）有數(shù)據(jù)傳輸時，檢測起始位（邏輯“1”）按收、發(fā)雙方約定的時鐘頻率對約定的字符比特數(shù)（5～8bit）進行接收差錯控制，完成一個字符的傳輸。特點：數(shù)據(jù)傳輸額外開銷大，主要用于低速設備，例如鍵盤、某些打印機等。162.1.4－同步傳輸在同步傳輸方式下，比特被劃分成大組（通常是數(shù)據(jù)幀）獨立進行傳輸。同步傳輸比特組成同步字符地址字段控制字段數(shù)據(jù)字段檢驗字段幀結束字段172.1.4－同步傳輸原理在無數(shù)據(jù)傳輸時，發(fā)送空閑信息有數(shù)據(jù)傳輸時，檢測同步字符（SYN）按收、發(fā)雙方約定的時鐘頻率對約定的數(shù)據(jù)進行接收差錯控制，完成一個數(shù)據(jù)幀的傳輸。同步傳輸?shù)奶攸c是：數(shù)據(jù)傳輸額外開銷小，但實現(xiàn)復雜，常用于高速數(shù)據(jù)傳輸。182.1.5數(shù)據(jù)通信中的主要技術指標數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率信道容量三個指標之間的關系192.1.5－數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率又稱比特率，指單位時間內(nèi)所傳送的二進制位的個數(shù)單位為比特每秒，表示為bps或b/s。

S—表示比特率T—表示脈沖寬度N—表示一個脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)，通常為2的整數(shù)倍。202.1.5－例若一連續(xù)信號，f=1200Hz，每個信號可表示4個不同的狀態(tài)，則波特率為1200數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）為2400bps。212.1.5－信號傳輸速率信號傳輸速率又稱波特率或調(diào)制速率，指單位時間內(nèi)所傳送的信號的個數(shù)，單位為baud（波特）B=1/TB波特率T信號周期。

例：若f=1200Hz的一連續(xù)信號，則B=1/T=1200（波特）222.1.5－波特率和比特率之間關系比特率針對的是二進制位數(shù)傳輸，波特率針對信號波形的傳輸N為一個脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)232.1.5－誤碼率誤碼率主要用于衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。定義為：二進制數(shù)據(jù)位在傳輸中出錯的概率。Pe=Ne/NPe

誤碼率Ne

出錯的位數(shù)N傳輸?shù)目偽粩?shù)242.1.5－信道容量信道容量指信道所能承受的最大數(shù)據(jù)傳輸速率（受信道的帶寬限制）單位為bps或b/s。兩種衡量的方法有限帶寬無噪聲信道（奈奎斯特公式）有限帶寬隨機噪聲信道（香農(nóng)公式）252.1.5－奈奎斯特公式其中：C最大數(shù)據(jù)速率（信道容量）

H信道的帶寬（Hz）

N一個脈沖所表示的有效狀態(tài)數(shù)，即調(diào)制電平數(shù)

奈奎斯特公式表明，對某一有限帶寬無噪聲信道，帶寬固定，則調(diào)制速率也固定，但可以通過提高信號能表示的不同的狀態(tài)數(shù)，以提高信道容量。262.1.5－例若某信道帶寬為4kHz，任何時刻信號可取0、1、2和3四種電平之一，則為:272.1.5－香農(nóng)公式H信道的帶寬（Hz）C信道內(nèi)信號的功率N信道內(nèi)服從高斯分布的噪聲的功率S/N是信噪比，通常用表示單位：

dB、分貝282.1.5－例信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道最大的數(shù)據(jù)速率為多少？S/N=1000表示無論采用何種調(diào)制技術，信噪比為30dB，帶寬為4kHz的信道最大的數(shù)據(jù)速率約為40kbps。292.1.5－三個指標之間的關系數(shù)據(jù)速率是信道的實際數(shù)據(jù)傳輸速率信道容量是信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率誤碼率用于衡量信道傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。302.1.5－例在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，調(diào)制速率為1200波特，數(shù)據(jù)傳輸速率為3600bps，則每個信號可有幾種不同狀態(tài)？如要使調(diào)制速率和數(shù)據(jù)傳輸速率相等，則每個信號應有幾種不同狀態(tài)？

已知數(shù)據(jù)傳輸速率S=3600bps，調(diào)制速率B=1200波特，代入公式S=Blog2N中，求的N=8，即每個信號可有8種不同狀態(tài)。由公式S=Blog2N可知，要使S=B，N應為2，即每個信號應有2種不同狀態(tài)。312.1.5－例在電話系統(tǒng)中，一路電話的帶寬是3KHz，典型的信噪比是35dB，請計算電話線上可以取得的理論上最大的數(shù)據(jù)傳輸速率？先求解S/N：35dB=10log10S/N，所以S/N≈3162，利用香農(nóng)公式求解信道容量：C=Hlog2（1+S/N）=3KHz×log2（1+3162）≈34880bps，即35Kbps左右的比特率將是常規(guī)調(diào)制解調(diào)器的上限322.2數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)2.2.1傳輸介質(zhì)基本概念2.2.2雙絞線2.2.3同軸電纜2.2.4光纖2.2.5無線介質(zhì)332.2.1－傳輸介質(zhì)基本概念傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實際傳送信息的載體。類型雙絞線、同軸電纜、光纖、無線信道、衛(wèi)星通信信道特性物理、傳輸、連通、地理范圍、抗干擾、相對價格342.2.2－雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成，把兩條導線按一定密度對扭在一起可以減少相互間的電磁干擾。雙絞線芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導率。雙絞線一般分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（FTP、STP、）。

352.2.2－非屏蔽雙絞線UTPUTPUnshieldedTwistedPair是將一對或多對雙絞線線對（常用4對）放入一個絕緣套管，外面沒有屏蔽層。362.2.2－屏蔽雙絞線FTP、STP屏蔽雙絞線是在一對或多對雙絞線線對的外面加上一個用金屬絲編織成的屏蔽層，然后再放入一個絕緣套管。按屏蔽層設置的不同分成外層屏蔽雙絞線（FTP，F(xiàn)loatedTwistedPair），全屏蔽雙絞線（STP，ShieldedTwistedPair）屏蔽雙絞線的抗干擾性能（尤其是線對間抗干擾性能）要遠高于非屏蔽雙絞線（UTP），價格也比非屏蔽雙絞線高37

2.2.2－

FTPSTP38

2.2.2－雙絞線的特性傳輸特性用于傳輸模擬信號，也可用于傳輸數(shù)字信號。連通性雙絞線可常用于點到點連接，也可用于多點連接。地理范圍雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù)傳輸?？垢蓴_性在低頻傳輸時，抗干擾性高于同軸電纜；而在10～100KHz時，則低于同軸電纜。價格雙絞線的相對價格最便宜392.2.3－同軸電纜

內(nèi)芯

金屬導體，用于傳輸數(shù)據(jù)絕緣層用于內(nèi)芯與屏蔽層間的絕緣屏蔽層金屬導體，用于屏蔽外部的干擾塑料外套用于保護電纜402.2.3－同軸電纜特性同軸電纜內(nèi)芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導率。同軸電纜分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩類。基帶同軸電纜用于傳輸數(shù)字信號寬帶同軸電纜既可以傳輸模擬信號，也可以傳輸數(shù)字信號，通常用于傳輸電視信號?？捎糜邳c到點連接和多點連接抗干擾性通常高于雙絞線高于雙絞線，低于光纖412.2.4－光纖傳輸速率高達幾百Mbps、誤碼率極低，是網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)中性能最好、應用前途最廣泛的一種。

422.2.4－光纖直徑50-150m導光介質(zhì)。由纖芯、包層、外保護層組成。分室外、室內(nèi)、桌面型。單模光纖、多模光纖。432.2.4－單模光纖與多模光纖單模光纖光纖上光信號單角度（軸線）、單光線傳輸纖芯小、性能好多模光纖光纖上光信號多角度、多光線傳輸纖芯大、性能不如單模光纖442.2.4－光纖的特性傳輸特性：要實現(xiàn)雙向通信就必須成對使用。連通性只用于點到點連接。地理范圍適用于長距離信號傳輸抗干擾性具有良好的抗干擾性，不受任何強電磁的影響，安全性也好。價格價格比較昂貴。在有線介質(zhì)中，光纖的價格最高452.2.5－無線介質(zhì)頻帶范圍：低頻-特高頻傳輸方式：地波、天波、空間波缺點：易受天氣等因素影響，信號幅度變化較大優(yōu)點：技術成熟、應用廣泛、發(fā)射功率要求小適用：長、中、短波，電視462.2.5－微波通信頻帶范圍：100M-10G傳輸方式：空間波直線傳播缺點：只能視距傳播、架高天線優(yōu)點：微波能量集中，發(fā)射功率要求小，適合點到點接力傳播。適用：調(diào)頻、電視、移動、定向通信472.2.5－衛(wèi)星通信特點：通信距離遠、覆蓋面積大、不受地理條件限制、費用與距離無關、信道帶寬寬、可多址通信和移動通信衛(wèi)星、地球站轉發(fā)器使用不同頻率接受、放大和發(fā)送信號上行鏈路Uplink下行鏈路Downlink482.3數(shù)據(jù)編碼與傳輸技術數(shù)據(jù)通信是在信源與信宿之間進行信息交流。用模擬信道進行的數(shù)據(jù)通信稱為模擬數(shù)據(jù)通信用數(shù)字信道進行的數(shù)據(jù)通信稱為數(shù)字數(shù)據(jù)通信。492.3.1－模擬數(shù)據(jù)通信模擬信道傳輸模擬數(shù)據(jù)典型的例子是聲音在普通電話系統(tǒng)中的傳輸。模擬信道傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)典型的例子是通過電話系統(tǒng)實現(xiàn)兩個計算機（數(shù)字設備）之間的通信。由于電話系統(tǒng)只能傳輸模擬信號，所以需通過調(diào)制解調(diào)器（Modem）進行數(shù)字信號與模擬信號的轉換。502.3.1－數(shù)字數(shù)據(jù)通信數(shù)字信道傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)典型的例子是將兩個計算機通過接口直接相連。512.3.1－模擬與數(shù)字通信比較模擬數(shù)據(jù)通信長距離傳輸時，需用放大器增加信號中的能量。雖克服了衰減，但增加了噪聲。數(shù)字數(shù)據(jù)通信長距離傳輸時，需用中繼器增加信號中的能量。既克服了衰減，又克服了噪聲，可以做到信號的完全復原。522.3.2－數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼研究如何用信號來表示相應的數(shù)據(jù)“0”和“1”。數(shù)字信號編碼的工作由網(wǎng)絡上的硬件完成常用的編碼方法有：不歸零碼NRZ（non-returntozero）歸零碼自同步碼532.3.2－不歸零碼NRZ單極性不歸零碼雙極性不歸零碼542.3.2－不歸零碼NRZ特點不歸零碼是指編碼在發(fā)送“0”或“1”時，在一碼元的時間內(nèi)不會返回初始狀態(tài)（零）。缺點：無法保持同步。必須用另一個信道同時發(fā)送同步時鐘信號。計算機串口與調(diào)制解調(diào)器之間使用的就是采用不歸零碼。552.3.2－歸零碼單極性歸零碼雙極性歸零碼562.3.2－自同步碼自同步碼是指編碼在傳輸信息的同時，將時鐘同步信號一起傳輸過去。在局域網(wǎng)中通常使用自同步碼。自同步碼典型代表有曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。572.3.2－曼徹斯特編碼Manchester每比特周期分前T/2和后T/2兩部分。前T/2傳反碼，后T/2傳原碼。自含同步時鐘無直流分量傳輸效率較低582.3.2－差分曼徹斯特編碼DifferenceManchester每比特中間跳變僅作同步之用。每比特值由臨界是否發(fā)生跳變決定。發(fā)生跳變表示傳輸邏輯“0”不發(fā)生跳變表示傳輸邏輯“1”592.3.2－例60數(shù)據(jù)編碼方式612.3.3數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼基本應用在電話信道傳輸數(shù)字信號，必須把數(shù)字信號轉換成模擬信號。采用技術調(diào)制Modulation解調(diào)Demodulation常用設備調(diào)制器Modulator解調(diào)器Demodulator調(diào)制解調(diào)器Modem622.3.3－交流信號三要素載波信號u(t)=Umsin(t+0)三要素幅值、頻率、初相位模擬數(shù)據(jù)編碼基本思想用“0”“1”改變載波三要素（調(diào)制），經(jīng)信道傳輸后再還原（解調(diào)）。632.3.3－振幅調(diào)制

Amplitude-ShiftKeying

通過改變載波信號振幅來表示數(shù)字信號1和0。

642.3.3－移頻調(diào)制

Frequency-ShiftKeying

通過改變載波信號角頻率來表示數(shù)字信號1和0。

652.3.3－移相調(diào)制Phase-ShiftKeying通過改變載波信號相位值來表示數(shù)字信號1和0三種形式絕對調(diào)相相對調(diào)相多相調(diào)相662.3.3－絕對相移鍵控用兩個固定的不同相位表示數(shù)字“0”和“1”672.3.3－相對相移鍵控用載波在兩位數(shù)字信號的交接處產(chǎn)生的相位偏移來表示載波所表示的數(shù)字信號最簡單的相對調(diào)相方法是：與前一個信號同相表示數(shù)字“0”，相位偏移180度表示“1”這種方法具有較好的抗干擾性682.3.3－多相調(diào)相用載波信號在兩位數(shù)字信號的交接處產(chǎn)生的不同相位偏移來表示載波所表示的數(shù)字信號多種組合。結合ASK、FSK和PSK可以實現(xiàn)高速調(diào)制692.3.4－模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼數(shù)字信號傳輸模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼最常用的方法是脈沖編碼調(diào)制（PCM，pulsecodemodulation）。PCM技術的典型應用是語音數(shù)字化過程采樣量化編碼702.3.4－理論基礎（采樣定理）若對連續(xù)變化的模擬信號進行周期性采樣，只要采樣頻率大于等于有效信號最高頻率或其帶寬的兩倍，則采樣值便可包含原始信號的全部信息，利用低通濾波器可以從這些采樣中重新構造出原始信號。即采樣頻率：其中：T為采樣周期

fmax為模擬信號的最高頻率分量712.3.4－采樣根據(jù)采樣頻率，隔一定的時間間隔采集模擬信號的值，得到一系列模擬值。722.3.4－量化將采樣得到的模擬值按一定的量化級（本例采用16級）進行"取整"，得到一系列離散值。732.3.4－編碼將量化后的離散值數(shù)字化，得到一系列二進制值；然后將二進制值進行編碼，得到數(shù)字信號。742.3.4－模擬信號的PCM編碼

752.3.4－三類聲音信號編碼參數(shù)類別頻率范圍Hz取樣頻率KHz量化精度bitPCM碼率Kb/s電話語音300-340087/856/64寬帶語音50-70001614224寬帶音頻10-200004816768雙聲道立體聲10-2000048161536762.3.5－基帶傳輸與頻帶傳輸數(shù)字信號頻譜在數(shù)據(jù)通信中，由計算機或終端等數(shù)字設備直接發(fā)出的信號是二進制數(shù)字信號，是典型的矩形電脈沖信號，其頻譜包括直流、低頻和高頻等多種成份。在數(shù)字信號頻譜中，把直流（零頻）開始到能量集中的一段頻率范圍稱為基本頻帶，簡稱為基帶。772.3.5－基帶傳輸數(shù)字信號被稱為數(shù)字基帶信號，在信道中直接傳輸這種基帶信號就稱為基帶傳輸。在基帶傳輸中，整個信道只傳輸一路信號，通信信道利用率低。由于在近距離范圍內(nèi)，基帶信號的功率衰減不大，從而信道容量不會發(fā)生變化，因此，在局域網(wǎng)中通常使用基帶傳輸技術。在基帶傳輸中，需要對數(shù)字信號進行編碼來表示數(shù)據(jù)。782.3.5－頻帶傳輸頻帶傳輸就是先將基帶信號變換（調(diào)制）成便于在模擬信道中傳輸?shù)?、具有較寬頻率范圍的模擬信號（稱為頻帶信號），再將這種頻帶信號在模擬信道中傳輸。計算機網(wǎng)絡的遠距離通信通常采用的是頻帶傳輸?；鶐盘柵c頻帶信號的轉換是由調(diào)制解調(diào)技術完成的。792.4多路復用技術Multiplexing在一條物理線路上建立多條通信信道的技術研究原因與目的通信線路建設費用昂貴，需要充分利用線路容量實際傳輸介質(zhì)容量已超過單一信道通信量802.4.1－多路復用原理將一個區(qū)域的多個用戶信息通過多路復用器匯集，然后將匯集后的信息群通過一條高速物理線路傳送到接收設備，接收設備通過多路復用器將信息群分離成各個單獨的信息，再分發(fā)給多個用戶。812.4.1－多路復用技術基本形式頻分多路復用FDMFrequencyDivisionMultiplexing波分多路復用WDMWavelengthDivisionMultiplexing時分多路復用TDMTimeDivisionMultiplexing822.4.2－頻分多路復用以信道頻帶為分割對象，通過為多個信道分配不重疊的頻率范圍來實現(xiàn)的多路復用方法。充分利用信道帶寬使用FDM的前提是：物理信道的可用帶寬要遠遠大于各原始信號的帶寬。適合模擬數(shù)據(jù)信號傳輸，廣泛用于廣播電視等領域832.4.2－頻分多路復用842.4.3－波分多路復用波分多路復用主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)中光纖通道技術采用波長分隔多路復用技術，簡稱波分復用，波分復用是頻分復用的一種特殊表現(xiàn)形式。

852.4.4－時分多路復用以信道傳輸時間為分割對象，通過為多個信道分配不重疊的時間片（時隙）來實現(xiàn)的多路復用方法。時間片內(nèi)獨占信道帶寬適合基帶數(shù)據(jù)信號傳輸分類：同步時分多路復用統(tǒng)計時分多路復用（異步時分多路復用）862.4.4－時分多路復用872.4.4－同步時分多路復用STDMSynchronousTDM將時間片預先分配給各個信道，時間片固定不變，各個信道發(fā)送與接收必須同步,順序發(fā)送接收。缺點：平均分配，計劃分配，信道資源浪費。周期1s復用信道n=10每時間片0.1s

882.4.4－同步與統(tǒng)計時分多路復用892.4.4－統(tǒng)計時分多路復用異步時分多路復用ATDMAsynchronousTDM按需動態(tài)分配時間片。動態(tài)分配通過呼叫響應來實行分為有周期和無周期（動態(tài)）兩種ATDM為ATM奠定了理論基礎902.5.2－數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)在各節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸過程稱為數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡中常用的數(shù)據(jù)交換技術可分為兩大類：線路交換和存儲轉發(fā)交換。存儲轉發(fā)交換技術又可分為報文交換和分組交換。

912.5.2－線路交換方式CircuitExchanging兩臺計算機通過通信子網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換之前，必須在通信子網(wǎng)中建立一個實際物理線路連接。過程：線路建立、數(shù)據(jù)傳輸、線路釋放

922.5.2－線路交換原理

932.5.2－線路交換特點是物理連接，專用，實時。不適應突發(fā)性通信，效率低。無存儲功能（透明）。無傳輸糾錯能力。942.5.3－報文交換方式所謂報文就是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。存儲轉發(fā)方式StoreandForwardExchanging將發(fā)送數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成數(shù)據(jù)單元（報文或報文分組），由通信控制處理器完成數(shù)據(jù)接收、差錯校驗、存儲、路選和轉發(fā)。

952.5.3－存儲轉發(fā)原理

962.5.3－存儲轉發(fā)特點共享信道，線路利用率高動態(tài)選擇，平滑交通量，系統(tǒng)效率高差錯檢驗和糾錯功能延遲時間長且不定，不適合對實時性要求強的傳輸通信不可靠、失序。972.5.3－存儲轉發(fā)分類按交換內(nèi)容分：報文交換MessageExchanging報文分組交換PacketExchanging

按傳輸技術分：數(shù)據(jù)報方式DGDatagram虛電路方式VCVirtualCircuit982.5.4－分組交換數(shù)據(jù)交換新要求：能適應從很低到很高范圍內(nèi)的不同速率的交換，以滿足不同用戶的需；有盡量快的接續(xù)速度要適應用戶實時通信的要求，網(wǎng)絡延時要小有高的傳輸準確性適應多樣化數(shù)據(jù)業(yè)務992.5.4－分組交換原理分組交換方式是吸取報文交換方式的優(yōu)點，仍然采用“存儲-轉發(fā)”的方式把報文“裁成”若干比較短的、規(guī)格化的“分組”（或稱包Packet）進行交換和傳輸發(fā)送站將一個長報文分成多個報文分組，接收站再將多個報文分組按順序重新組織成一個長報文分組交換技術在實際應用中，可以分成數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式1002.5.4－報文與報文分組結構

1012.5.4－數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報是報文分組存儲轉發(fā)的一種形式。分組傳輸過程中，源主機與目的主機不需事先建立“線路連接”。每個分組獨立選擇路徑，從源主機達到目的主機。1022.5.4－數(shù)據(jù)報方式工作原理1032.5.4－數(shù)據(jù)報方式特點不同分組通信路徑不同分組傳輸可能亂序、重復、丟失數(shù)據(jù)必須帶源、目的地址、分組編號傳輸延遲大適用突發(fā)通信，不適用會話、長報文1042.5.4－虛電路方式虛電路方式是將線路交換與數(shù)據(jù)報方式結合起來，發(fā)揮兩者的優(yōu)點。分組發(fā)送之前，需建立一條邏輯連接的虛電路。過程：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸、虛電路拆除1052.5.4－虛電路方式工作原理1062.5.4－虛電路方式特點分組發(fā)送前，需建立邏輯連接分組沿虛電路順序傳輸，不會亂序、重復、丟失結點只做差錯檢測，不選路徑每個結點可與任何結點建立多條虛電路（電路不是專用的）連接1072.6差錯控制技術通過信道后，接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一樣的現(xiàn)象稱為傳輸差錯。檢驗和糾正差錯的方法稱差錯控制技術。1082.6.1－

例題設有一線路使用PCM和TDM技術供30路采樣聲音信號在一個通道上復用，幀結構為：兩個字節(jié)的幀首字符、30路采樣數(shù)據(jù)和兩個字節(jié)的幀尾字符；每次采樣用8位表示，每秒采樣8000次；問線路數(shù)據(jù)速率最小為多少？線路數(shù)據(jù)速率最小為：（（2+30+2）*8bit）/（1/8000）s=2.176Mbps1092.6.1－差錯控制原因與類型原因：噪聲類型熱噪聲：隨機噪聲，時刻存在。沖擊噪聲：電磁干擾，突發(fā)。1102.6.1－噪聲造成差錯1112.6.1－誤碼率定義誤碼率誤碼率是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作情況下傳輸可靠性的參數(shù)。合理控制系統(tǒng)誤碼率計算機通信要求Pe<10-9普通Modem，

Pe>10-61122.6.1－差錯控制的兩種方案糾錯碼方案讓每個傳輸?shù)姆纸M帶上足夠的冗余信息，以便在接收端發(fā)現(xiàn)并自動糾正傳輸差錯。檢錯碼方案讓分組帶上足夠發(fā)現(xiàn)差錯的冗余信息，但不能確定哪一比特錯誤，也不能自動糾正傳輸差錯。1132.6.2－差錯控制編碼奇、偶檢驗校驗代碼中0和1的個數(shù)簡單，檢錯能力差。循環(huán)冗余多項式對比，常用方法實現(xiàn)容易，糾錯能力強1142.6.2－奇、偶校驗分奇校驗、偶校驗；水平、垂直以水平奇校驗為例：

ASCII碼，第一位檢驗位，后7位字符統(tǒng)計“1”個數(shù)，若為偶數(shù)，檢驗位置“1”，若為奇數(shù)，檢驗位置“0”可檢驗傳輸過程中的一位出錯。011010111152.6.2－水平垂直（矩陣）冗余校驗

奇偶校驗位字符110011000

字符210000101

字符310100100

字符410010001

字符510100001

字符610000011方塊校驗碼1111010

1發(fā)現(xiàn)一位、二位、三位錯誤和糾錯此例采用奇校驗1162.6.2－

CRC工作原理

CRCCyclicRedundancyCodeCRC碼檢錯能力強，且容易實現(xiàn)，是目前最廣泛的檢錯碼編碼方法之一在計算機網(wǎng)絡中，CRC被廣泛采用多項式和比特串的對應關系比特串10010101110可被解釋成1172.6.2－循環(huán)冗余碼工作流程1182.6.2－理論依據(jù)（n,k)碼

n位，k位有效數(shù)據(jù)位，n-k位冗余線性（分組）碼，線性碼冗余部分由其有效數(shù)據(jù)位經(jīng)模2加算出循環(huán)碼集合C中任一碼字循環(huán)右移仍在集合中碼字多項式

V(X)=Vn-1Xn-1+Vn-2Xn-2+…..+V1X+V0Vi=0或1，110對應X2+X1192.6.2－

G(x)多項式在采用CRC檢錯方法中，發(fā)送方和接收方使用的G(x)要一致生成多項式由協(xié)議規(guī)定，其數(shù)學嚴密性已得到論證CRC12=CRC16=（IBM公司）CRC16=（CCITT）CRC32=1202.6.2－

CRC校驗實例F(X)110011（6bit）X5+X4+X1+1G(X)11001(5bit,K=4)X4+X3+1移4位1100110000X9+X8+X5+X4異或運算,模2算法R(X)1001