計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

第一章第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概述本章主要內(nèi)容計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程；計算機網(wǎng)絡(luò)基本概念；計算機網(wǎng)絡(luò)的類型及其特征。1.1計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程本講主要內(nèi)容從ARPAnet到互聯(lián)網(wǎng)；高速互聯(lián)網(wǎng)；移動互聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；云計算；大數(shù)據(jù)。一、從ARPAnet到互聯(lián)網(wǎng)ARPAnet：美國國防部高級研究計劃局研制的分組交換網(wǎng)絡(luò)ARPAnet到互聯(lián)網(wǎng)的幾個因素：局域網(wǎng)TCP/IPPCWeb一、從ARPAnet到互聯(lián)網(wǎng)局域網(wǎng)與電視事業(yè)發(fā)展過程相似，互聯(lián)網(wǎng)興起并快速發(fā)展主要得益于：終端設(shè)備、終端互聯(lián)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容。局域網(wǎng)是實現(xiàn)終端互聯(lián)的最佳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其是PC誕生后，局域網(wǎng)是實現(xiàn)PC互聯(lián)的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。一、從ARPAnet到互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)無處不在的關(guān)鍵是，由無數(shù)個不同類型、適合不同數(shù)據(jù)傳輸需求的傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。而實現(xiàn)不同類型傳輸網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基礎(chǔ)是TCP/IP。一、從ARPAnet到互聯(lián)網(wǎng)PC梅特卡夫定律：網(wǎng)絡(luò)的價值與網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的平方成正比。PC誕生并走入千家萬戶，使得普通用戶可以通過PC上網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的主要原因。一、從ARPAnet到互聯(lián)網(wǎng)Web沒有豐富多彩的信息資源、沒有便于訪問信息資源的方法，人們便會失去上網(wǎng)的興趣，Web的誕生，不僅使得互聯(lián)網(wǎng)成為信息資源供給地，而且還極大地拓展了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。Internet分成局域網(wǎng)、主干網(wǎng)和接入網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)在Internet中的作用和地位確定速率發(fā)展過程;同一種網(wǎng)絡(luò)在Internet中的作用不同，速率發(fā)展過程也不同。二、高速互聯(lián)網(wǎng)Internet結(jié)構(gòu)接入網(wǎng)局域網(wǎng)主干網(wǎng)二、高速互聯(lián)網(wǎng)從共享到交換;10Mbps→100Mbps→1Gbps→10Gbps→40/100Gbps;傳輸媒體從同軸電纜到雙絞線和光纖。局域網(wǎng)－以太網(wǎng)速率發(fā)展過程二、高速互聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)速率發(fā)展過程撥號上網(wǎng)

300bps→19.2kbps→33.6kbpsADSL512Kbps→1Mbps→8Mbps以太網(wǎng)

10Mbps→100Mbps二、高速互聯(lián)網(wǎng)EPON

50M/100Mbps主干網(wǎng)速率發(fā)展過程ATM:622MbpsSDH:2.5Gbps、10Gbps和40GbpsDDN:2.048Mbps→8Mbps→34Mbps二、高速互聯(lián)網(wǎng)三、移動互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)三、移動互聯(lián)網(wǎng)移動終端特點便攜；無線通信；一定的處理能力。三、移動互聯(lián)網(wǎng)移動終端種類筆記本計算機；平板電腦；智能手機。智能手機性能越來越好、隨時隨地上網(wǎng)三、移動互聯(lián)網(wǎng)無線局域網(wǎng)協(xié)議名稱發(fā)布年份電磁波頻段最高數(shù)據(jù)傳輸速率802.1119972.4GHz2Mbps802.11a19995GHz54Mbps802.11b19992.4GHz11Mbps802.11g20032.4GHz54Mbps802.11n（Wi-Fi4）20092.4GHz和5GHz600Mbps802.11ac（Wi-Fi5）20125GHz6Gbps802.11ax（Wi-Fi6）20192.4GHz和5GHz9Gbps三、移動互聯(lián)網(wǎng)蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)標準最高數(shù)據(jù)傳輸速率GPRS171.2kbps3G下行傳輸速率：2.8Mbps上行傳輸速率：384kbps4G下行傳輸速率：150Mbps上行傳輸速率：40Mbps5G下行傳輸速率：1Gbps上行傳輸速率：100Mbps三、移動互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

基于位置服務(wù)，如導(dǎo)航、實時查詢附近的服務(wù)設(shè)施和特定人員跟蹤等移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

扁平式雙向通信，減少層次結(jié)構(gòu)中的中間層，頂層與底層之間直接雙向通信。

移動支付、移動購物和移動社交等，真正做到一機在手，走遍天下，玩遍天下。四、物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)組成：智能物體；通信網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)分析處理中心；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。四、物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)組成

智能物體是指能夠感知物理世界，對物理世界實施動作，且能夠與其他智能物體和數(shù)據(jù)分析處理中心相互通信的設(shè)備。

通信網(wǎng)絡(luò)用于實現(xiàn)智能物體之間、智能物體與數(shù)據(jù)分析處理中心之間的通信過程。

數(shù)據(jù)分析處理中心用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理和控制命令發(fā)布等功能。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用于滿足用戶個性化需要。四、物聯(lián)網(wǎng)智能建筑結(jié)構(gòu)四、物聯(lián)網(wǎng)智能建筑

感知層由傳感器和執(zhí)行器等智能物體組成。

傳感器和執(zhí)行器這些智能物體連接到接入網(wǎng)，接入網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)。

傳感器和傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳到數(shù)據(jù)分析處理中心，數(shù)據(jù)分析處理中心生成的命令可以統(tǒng)一下發(fā)給執(zhí)行器和這些系統(tǒng)中的控制設(shè)備。

基于數(shù)據(jù)分析處理中心開發(fā)智能建筑的各種應(yīng)用程序，移動終端可以通過瀏覽器或定制APP按照權(quán)限訪問應(yīng)用程序生成的信息。五、云計算

傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)是客戶端和服務(wù)器結(jié)構(gòu)（C/S結(jié)構(gòu)），資源集中在服務(wù)器上，這里的資源包括計算資源、存儲資源和數(shù)據(jù)資源等。C/S結(jié)構(gòu)五、云計算

構(gòu)建由大量服務(wù)器組成的數(shù)據(jù)中心。但每一個企業(yè)構(gòu)建維護一個數(shù)據(jù)中心的方案并不可行，且數(shù)據(jù)中心無法滿足用戶對資源的彈性需求。數(shù)據(jù)中心五、云計算

由專門的企業(yè)建設(shè)、維護、管理和運營大型的數(shù)據(jù)中心，所有企業(yè)按需申請資源，并根據(jù)申請的資源的數(shù)量付費。企業(yè)可以根據(jù)實際需要動態(tài)調(diào)整所申請的資源的數(shù)量。云計算五、云計算

虛擬化是將一種形式的資源抽象成另一種形式的技術(shù)。實現(xiàn)虛擬化后，所有服務(wù)器的資源構(gòu)成一個邏輯上的資源池，創(chuàng)建的每一個虛擬機可以按需從資源池中分配資源，而且，分配的資源數(shù)量可以動態(tài)調(diào)整。云計算五、云計算云計算特點：按需自助服務(wù)；資源池化；快速部署、彈性伸縮；可計量服務(wù)。六、大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)特征：體量巨大（Volume）；類型繁多（Variety）；處理速度快（Velocity）；價值密度低（Value）。六、大數(shù)據(jù)

互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用導(dǎo)致海量和種類繁多的數(shù)據(jù)，如電商平臺生成的海量數(shù)據(jù)，社交網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的海量且種類繁多的數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器感知物理世界，大量的、不同類型的傳感器感知的數(shù)據(jù)不僅數(shù)量巨大，而且類型繁多。

存儲、處理數(shù)量巨大、類型繁多的大數(shù)據(jù)需要云計算，云計算強大的資源為大數(shù)據(jù)提供良好的存儲、處理平臺。1.2計算機網(wǎng)絡(luò)基本概念本講主要內(nèi)容計算機網(wǎng)絡(luò)定義；基本術(shù)語。一、計算機網(wǎng)絡(luò)定義

計算機網(wǎng)絡(luò)是，一些互相連接的、自治的計算機的集合。

計算機網(wǎng)絡(luò)特征：共享資源；自治系統(tǒng)；遵守統(tǒng)一的通信標準。二、基本術(shù)語物理線路：實際接觸到的線纜，如雙絞線纜，光纖等。物理鏈路：物理線路中一條用于實現(xiàn)信號傳輸?shù)耐ǖ?。邏輯鏈路：在物理鏈路基礎(chǔ)上增加了類似檢錯、流量控制和可靠傳輸?shù)裙δ芎蟮臄?shù)據(jù)傳輸路徑（或數(shù)據(jù)傳輸通路）。二、基本術(shù)語數(shù)據(jù)(data)：多種媒體信息在計算機中的表示形式。信號（signal）：數(shù)據(jù)的電氣或電磁表現(xiàn)。模擬信號：時間和幅度都是連續(xù)的信號。數(shù)字信號：時間和幅度都是離散的信號。信道：用于傳輸信號的通道。二、基本術(shù)語數(shù)據(jù)傳輸速率：終端單位時間內(nèi)經(jīng)過連接的線路發(fā)送或接收的二進制數(shù)位數(shù)，單位為比特每秒，縮寫為b/s或bps。信號傳播速度：單位時間內(nèi)信號在信道中的傳播距離，單位是m/s。帶寬：某個頻段的頻率寬度，是頻段中最大頻率和最小頻率的差，單位為Hz。二、基本術(shù)語時延：發(fā)送端發(fā)送一組長度為M字節(jié)的數(shù)據(jù)給接收端所需要的時間。即從發(fā)送端發(fā)送第一位數(shù)據(jù)，到接收端接收最后一位數(shù)據(jù)的時間間隔。比特時間：每一位二進制數(shù)的時間寬度，它是數(shù)據(jù)傳輸速率的倒數(shù)。比特長度：每一位二進制數(shù)占用信道的長度，等于比特時間×信號傳播速度。終端吞吐率：終端某段時間T內(nèi)的平均傳輸速率，等于終端時間段T內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)量/T。1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的類型及其特征本講主要內(nèi)容個域網(wǎng)；局域網(wǎng)；家庭網(wǎng)；城域網(wǎng)；廣域網(wǎng)；互聯(lián)網(wǎng)。一、個域網(wǎng)

個域網(wǎng)（PAN）的最大通信距離一般限制在10m以內(nèi)，主要用于實現(xiàn)可穿戴設(shè)備（如智能手表）與手機之間、計算機與外設(shè)之間的通信過程。

個域網(wǎng)通常采用無線通信方式，目前常見的個域網(wǎng)有藍牙（Bluetooth）、ZigBee等。二、局域網(wǎng)

局域網(wǎng)（LAN）的作用范圍為2～10km2，主要用于實現(xiàn)校園范圍內(nèi)主機之間的通信過程，或者企業(yè)園區(qū)內(nèi)主機之間的通信過程。最常見的局域網(wǎng)是以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)二、局域網(wǎng)

通過以太網(wǎng)將接入點（AP）連接在一起，構(gòu)成擴展服務(wù)集三、家庭網(wǎng)

家庭網(wǎng)（HomeNetwork）的作用范圍是一個住宅的范圍，從幾十平方米到幾百平方米。家庭網(wǎng)主要用于實現(xiàn)住宅范圍內(nèi)的固定終端、移動終端以及其他智能監(jiān)控設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)之間的通信過程。三、家庭網(wǎng)

家庭網(wǎng)的主要連接設(shè)備是無線路由器，無線路由器面向住宅范圍內(nèi)的設(shè)備時，相當(dāng)于是一個集成AP和交換機的路由器。三、家庭網(wǎng)

家庭網(wǎng)通常不是單一的傳輸網(wǎng)絡(luò)，而是由以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)這兩種不同的局域網(wǎng)組成。四、城域網(wǎng)

城域網(wǎng)（MAN）的作用范圍是一個大城市所覆蓋的地理范圍，用于實現(xiàn)城市范圍內(nèi)主機之間的通信過程，或是城市范圍內(nèi)局域網(wǎng)之間的互聯(lián)。

常見的城域網(wǎng)由SDH和以太網(wǎng)，以太網(wǎng)是一種適合作為城域網(wǎng)和局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。五、廣域網(wǎng)

廣域網(wǎng)（WAN）的作用范圍可以是一個省，一個國家，甚至全球。實際應(yīng)用中，廣域網(wǎng)通常為相隔甚遠的兩個設(shè)備之間提供點對點物理鏈路。目前常見的廣域網(wǎng)有PSTN、SDH等。五、廣域網(wǎng)

由SDH為兩個TM提供點對點物理鏈路，兩個TM之間的距離可以非常遠。六、互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)由無數(shù)個不同類型的傳輸網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而成，由路由器實現(xiàn)不同類型的傳輸網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)。六、互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP和路由器可以將多種具有不同特性的傳輸網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在一起，構(gòu)成覆蓋全球、無處不在的互聯(lián)網(wǎng)。使得遍布世界各地的人們可以通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)相互通信和資源共享。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

第二章第2章網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)本章主要內(nèi)容基本概念；OSI體系結(jié)構(gòu)；TCP/IP體系結(jié)構(gòu)；OSI體系結(jié)構(gòu)和TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較；網(wǎng)絡(luò)通信標準化組織。2.1基本概念本講主要內(nèi)容分層結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念。一、分層結(jié)構(gòu)（1）將復(fù)雜的功能體，分解為若干個功能子體，每一個功能子體完成功能體的部分功能，所有功能子體協(xié)調(diào)完成功能體的全部功能；（2）每一個功能子體對應(yīng)圖中的某一層，不同的功能子體之間符合圖所示的分層結(jié)構(gòu)；（3）圖中第1層實現(xiàn)的功能最簡單，每一層在下一層實現(xiàn)的功能的基礎(chǔ)上，增加本層實現(xiàn)的功能，第n層提供復(fù)雜功能體提供的全部服務(wù)；一、分層結(jié)構(gòu)（4）每一層需要定義以下內(nèi)容，一是下一層為本層提供的服務(wù)。二是本層為上一層提供的服務(wù)。三是本層實現(xiàn)的功能。本層實現(xiàn)的功能就是用于彌補下一層為本層提供的服務(wù)與本層為上一層提供的服務(wù)之間的落差；（5）相鄰層之間定義接口，n層通過接口發(fā)出服務(wù)請求，n－1層通過接口提供服務(wù)響應(yīng)；（6）只要n－1層與n層之間的接口不變，其他層的變化不會對n層的實現(xiàn)過程產(chǎn)生影響。一、分層結(jié)構(gòu)分層原則（1）每一層的功能相對獨立，以此保證每一層功能的實現(xiàn)過程對其他層是透明的。（2）相鄰層之間有著清晰的接口，相鄰層之間請求服務(wù)和提供服務(wù)時交換的信息盡可能的少。（3）需要綜合考慮實現(xiàn)難度和運行效率。分層越多，每一層的功能越容易實現(xiàn)，但運行效率越低，因此，層的數(shù)量需要綜合考慮實現(xiàn)難度和運行效率。一、分層結(jié)構(gòu)底層主板是硬件，用于執(zhí)行指令，控制數(shù)據(jù)輸入輸出過程。對于BIOS這一層，下一層為本層提供的服務(wù)是，主板提供的執(zhí)行指令、控制數(shù)據(jù)輸入輸出過程等。本層為上一層提供的服務(wù)是，基本的輸入輸出服務(wù)。對于操作系統(tǒng)這一層，下一層為本層提供的服務(wù)是，BIOS提供的基本輸入輸出服務(wù)。本層為上一層提供的服務(wù)是，為用戶提供良好的用戶接口、為應(yīng)用程序設(shè)計者提供高效的應(yīng)用程序開發(fā)和運行環(huán)境。PC分層結(jié)構(gòu)一、分層結(jié)構(gòu)信件投遞過程涉及寄信人一端和收信人一端;兩端都是分層結(jié)構(gòu)，每一端分為三層，分別是寄信人或收信人、郵局和公共運輸系統(tǒng);每一端位于相同位置的這一層的功能是相同的。一、分層結(jié)構(gòu)

公共運輸系統(tǒng)提供寄信人所在物理位置至收信人所在物理位置的信袋運輸服務(wù)。

郵局基于公共運輸系統(tǒng)提供的寄信人所在物理位置至收信人所在物理位置的信袋運輸服務(wù)，為上一層（寄信人或收信人）提供寄信人至收信人的信件投遞服務(wù)。一、分層結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)的好處（1）每一層實現(xiàn)過程只需關(guān)心以下四方面內(nèi)容。一是下一層為本層提供的服務(wù)。二是本層為上一層提供的服務(wù)。三是本層實現(xiàn)的功能。四是本層功能的實現(xiàn)技術(shù)。（2）可以屏蔽底層差異。（3）可以借用已有的公共服務(wù)。（4）分層可以簡化復(fù)雜系統(tǒng)實現(xiàn)過程。（5）分層容易使每一層功能實現(xiàn)過程專業(yè)化。（6）分層容易使每一層功能實現(xiàn)過程標準化。二、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念郵政系統(tǒng)的幾點啟示（1）用分層結(jié)構(gòu)構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)，相鄰層之間存在接口。（2）垂直調(diào)用和逐層封裝，寄信人通過垂直方向逐層調(diào)用，最終由垂直方向的最低層實際完成從發(fā)送地到接收地的運輸過程，而收信人通過從最低層開始的逐層提供的服務(wù)，最終獲得寄信人的信紙。（3）兩端每一層之間都有相應(yīng)的約定，且兩端每一層之間的約定只用于解決兩端該層之間的通信問題。二、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念二、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念

將根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)功能分解出的分層結(jié)構(gòu)、每一層的功能描述和兩端相同位置的功能層之間的協(xié)調(diào)過程的集合稱為計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

瀏覽器發(fā)送數(shù)據(jù)給Web服務(wù)器的過程和寄信人發(fā)送信紙給收信人的過程一樣，必須由多層功能體共同完成。

瀏覽器傳輸給Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)通過逐層封裝、逐層調(diào)用，最終由最低層的傳輸網(wǎng)絡(luò)真正完成用戶終端至Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸過程。

兩端每一層之間為了實現(xiàn)正常通信，需要制定一些規(guī)則。二、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)有關(guān)的一些概念對等層：在體系結(jié)構(gòu)中處于同一地位，起相同作用的功能層。實體：真正完成所處層功能的硬件和軟件集合。協(xié)議：兩端對等層之間的約定和規(guī)范。協(xié)議主要由三個要素組成，分別是語法、語義和同步。二、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)有三個要素分層結(jié)構(gòu)；每一功能層的功能；用于精確定義對等層之間交換的信息的格式等的協(xié)議。2.2OSI體系結(jié)構(gòu)本講主要內(nèi)容OSI網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；OSI各層功能；OSI數(shù)據(jù)傳輸過程。一、OSI網(wǎng)絡(luò)環(huán)境一、OSI網(wǎng)絡(luò)環(huán)境終端通過物理鏈路接入分組交換機；終端和分組交換機之間、分組交換機與分組交換機之間采用點對點連接方式，但也允許存在多點連接方式

；每一個分組交換機通過多個端口連接多條物理鏈路，這些物理鏈路可以直接連接終端，也可以連接其他分組交換機；分組交換機是一種具有存儲和轉(zhuǎn)發(fā)分組功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，分組是組合數(shù)據(jù)、地址信息和檢錯碼的一種信息格式。二、OSI各層功能

物理層的功能是實現(xiàn)二進制位流的傳輸過程，實現(xiàn)二進制位流傳輸過程涉及兩個方面，一是建立用于傳播信號的信道。二是完成二進制位流與信號之間的相互轉(zhuǎn)換過程。

數(shù)據(jù)鏈路層的功能是在物理層提供的二進制位流傳輸服務(wù)的基礎(chǔ)上，為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的分組傳輸服務(wù)。為實現(xiàn)分組可靠傳輸，鏈路層需要實現(xiàn)以下功能：一是差錯控制功能。二是將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)封裝成分組。三是能夠從信道傳輸?shù)亩M制位流中正確分離出屬于各個分組的一組二進制位。

網(wǎng)絡(luò)層的功能是在數(shù)據(jù)鏈路層提供的物理鏈路兩端之間的可靠分組傳輸服務(wù)的基礎(chǔ)上，為傳輸層提供連接在由分組交換機分隔開的不同物理鏈路上的兩個終端之間的分組傳輸服務(wù)。二、OSI各層功能

傳輸層的功能是在網(wǎng)絡(luò)層提供的不可靠的端到端分組傳輸服務(wù)的基礎(chǔ)上，為會話層提供可靠的進程之間的通信服務(wù)。

會話層的功能用于管理兩個用戶間進行的會話。

表示層的功能用于統(tǒng)一通信雙方描述傳輸信息所使用的語義和語法。

應(yīng)用層的功能是定義某個應(yīng)用的消息格式和實現(xiàn)過程。三、OSI數(shù)據(jù)傳輸過程

終端A應(yīng)用層產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，通過逐層服務(wù)請求，到達終端A的物理層。每一層都在上一層提交的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，增加本層的控制信息。

由終端A的物理層通過互連終端A和分組交換機1的物理鏈路將二進制位流發(fā)送給分組交換機1的物理層。分組交換機1通過逐層去封裝，將網(wǎng)絡(luò)層對應(yīng)的數(shù)據(jù)單元提交給分組交換機1的網(wǎng)絡(luò)層，由分組交換機1的網(wǎng)絡(luò)層選擇通往終端C的傳輸路徑。三、OSI數(shù)據(jù)傳輸過程

最終由終端C的物理層接收到分組交換機2的物理層發(fā)送的二進制位流。終端C從物理層開始，逐層向上返回服務(wù)響應(yīng)，每一層剝離本層控制信息后向上一層提供數(shù)據(jù)，最終由終端C應(yīng)用層接收到終端A應(yīng)用層產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。三、OSI數(shù)據(jù)傳輸過程

對等層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元提交給下層時，作為下層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU）。本層在上一層提供的服務(wù)數(shù)據(jù)單元的基礎(chǔ)上增加本層的協(xié)議控制信息后，產(chǎn)生本層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。2.3TCP/IP體系結(jié)構(gòu)本講主要內(nèi)容TCP/IP分層結(jié)構(gòu)；TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；TCP/IP各層功能；TCP/IP數(shù)據(jù)封裝過程；TCP/IP數(shù)據(jù)傳輸過程。一、TCP/IP分層結(jié)構(gòu)

分為4層，分別是應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層，不同類型的網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)接口層二、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是由多種不同類型的網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)際網(wǎng)；以太網(wǎng)終端之間的通信過程涉及OSI體系結(jié)構(gòu)中物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的功能；TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，存在兩種類型的終端之間的通信過程；三、TCP/IP各層功能應(yīng)用層的功能包含OSI體系結(jié)構(gòu)中應(yīng)用層、表示層和會話層的功能；傳輸層的功能與OSI體系結(jié)構(gòu)中傳輸層的功能相似；網(wǎng)際層實現(xiàn)連接在不同類型網(wǎng)絡(luò)上的兩個終端之間的IP分組傳輸過程。IP分組必須獨立于每一個網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)接口層基于網(wǎng)絡(luò)提供的連接在同一網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)點之間的幀傳輸服務(wù)，為網(wǎng)際層提供統(tǒng)一的連接在同一網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)點之間的IP分組傳輸服務(wù)。四、TCP/IP數(shù)據(jù)封裝過程應(yīng)用層數(shù)據(jù)→傳輸層報文→IP分組→傳輸網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的幀將上一層數(shù)據(jù)作為凈荷，加上本層的首部，構(gòu)成本層的PDU五、TCP/IP數(shù)據(jù)傳輸過程終端A應(yīng)用層產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)過逐層封裝成為PPP幀，IPoverPSTN負責(zé)將IP分組封裝成PPP幀；IP分組經(jīng)過以太網(wǎng)傳輸時封裝成MAC幀，IPover以太網(wǎng)實現(xiàn)這一過程。2.4OSI體系結(jié)構(gòu)和TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較本講主要內(nèi)容OSI體系結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點；TCP/IP體系結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點；綜合運用OSI和TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。一、OSI體系結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點OSI體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點較好地定義了服務(wù)、接口、協(xié)議等相關(guān)概念；分層結(jié)構(gòu)和每一層的功能為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和實現(xiàn)提供了依據(jù)；分層結(jié)構(gòu)和每一層的功能為理解網(wǎng)絡(luò)提供了思路。一、OSI體系結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點OSI體系結(jié)構(gòu)缺點每一層只定義了功能，沒有系統(tǒng)制訂用于定義對等層之間交換的信息的格式的協(xié)議；OSI體系結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，有些功能（如差錯控制）在多層中反復(fù)定義，影響OSI體系結(jié)構(gòu)的運行效率；OSI體系結(jié)構(gòu)不容易實現(xiàn)，幾乎沒有成功實現(xiàn)的案例。二、TCP/IP體系結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點TCP/IP體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點簡潔的分層結(jié)構(gòu)，TCP/IP四層結(jié)構(gòu)一是較好地平衡了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)難度和運行效率。二是將OSI體系結(jié)構(gòu)中最高三層的功能融合到應(yīng)用層后，使得應(yīng)用層的功能定義更加清晰；網(wǎng)絡(luò)接口層的開放性，是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑷魏晤愋徒K端、任何類型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在一起的基礎(chǔ)；二、TCP/IP體系結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點TCP/IP體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點定義各層協(xié)議，TCP/IP體系結(jié)構(gòu)定義了應(yīng)用層、傳輸層和網(wǎng)際層協(xié)議，為路由器的標準化、為終端各功能層的實現(xiàn)提供了依據(jù)；促使各種類型傳輸網(wǎng)絡(luò)獨立發(fā)展，TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的開放性促使各種不同類型的傳輸網(wǎng)絡(luò)各自獨立快速發(fā)展。二、TCP/IP體系結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點TCP/IP體系結(jié)構(gòu)缺點沒有清晰定義概念，TCP/IP體系結(jié)構(gòu)沒有清晰區(qū)分服務(wù)、接口、協(xié)議等概念之間的區(qū)別；無法描述具體傳輸網(wǎng)絡(luò)，很難通過TCP/IP體系結(jié)構(gòu)描述具體傳輸網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)和各層功能；網(wǎng)絡(luò)接口層和其他層之間有所區(qū)別，TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)接口層更像是具體傳輸網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)際層之間的接口。三、綜合運用OSI和TCP/IP體系結(jié)構(gòu)基于TCP/IP體系結(jié)構(gòu)組織教材內(nèi)容連接在同一網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)點之間的幀傳輸過程；連接在同一網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)點之間的IP分組傳輸過程；連接在不同類型網(wǎng)絡(luò)上的兩個結(jié)點之間的IP分組傳輸過程。三、綜合運用OSI和TCP/IP體系結(jié)構(gòu)基于OSI體系結(jié)構(gòu)描述具體傳輸網(wǎng)絡(luò)

將具體傳輸網(wǎng)絡(luò)功能按照OSI體系結(jié)構(gòu)分為物理層和鏈路層，討論該種類型傳輸網(wǎng)絡(luò)的物理層和鏈路層功能及協(xié)議。2.5網(wǎng)絡(luò)通信標準化組織本講主要內(nèi)容ITU；ISO；IEEE；IETF。一、ITU

ITU是聯(lián)合國主管信息通信技術(shù)事務(wù)的專門機構(gòu)，負責(zé)分配和管理全球無線電頻譜與衛(wèi)星軌道資源，制定全球電信標準，向發(fā)展中國家提供電信援助，促進全球電信發(fā)展等。二、ISOISO是標準化領(lǐng)域中的一個國際組織，為非政府組織。ISO的主要活動是制定國際標準，協(xié)調(diào)世界范圍的標準化工作，組織各成員和技術(shù)委員會進行情報交流，與其他國際組織進行合作，共同研究有關(guān)標準化問題。三、IEEEIEEE是一個國際性的電子技術(shù)與信息科學(xué)工程師的協(xié)會，在計算機、電信等領(lǐng)域已經(jīng)制定1300多個行業(yè)標準，如以太網(wǎng)標準IEEE802.3系列、無線局域網(wǎng)標準IEEE802.11系列等。四、IETFIETF是全球互聯(lián)網(wǎng)最具權(quán)威的技術(shù)標準化組織，其主要任務(wù)是負責(zé)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的研發(fā)和制定。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

第三章第3章數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容數(shù)據(jù)通信的基本概念；傳輸介質(zhì)；多路復(fù)用技術(shù)；數(shù)據(jù)交換技術(shù)；差錯控制技術(shù)。3.1數(shù)據(jù)通信的基本概念本講主要內(nèi)容數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；信號；編碼和調(diào)制。一、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)點：用于產(chǎn)生需要傳輸?shù)亩M制位流，或是接收二進制位流。是數(shù)據(jù)的發(fā)送端，或接收端。信道：信號傳播通道。收發(fā)器：實現(xiàn)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號，或?qū)⑿盘栠€原成數(shù)據(jù)的過程。一、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基本功能是實現(xiàn)兩個結(jié)點之間二進制位流傳輸過程。兩個結(jié)點具有差錯控制功能，即對在兩個結(jié)點之間物理層功能實現(xiàn)過程中出現(xiàn)的差錯進行處理的功能。一、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

根據(jù)同一信道連接的結(jié)點的多少可以把信道連接結(jié)點的方式分為點對點連接方式和多點連接方式。點對點連接方式下，信道兩端連接兩個結(jié)點，且只連接兩個結(jié)點。點對點連接方式的信道稱為點對點信道。多點連接方式下，信道連接三個以上結(jié)點（含三個結(jié)點。多點連接方式的信道稱為廣播信道。點對點信道廣播信道一、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)單向傳輸且固定傳輸方向任一時刻只能單向傳輸?shù)梢愿淖儌鬏敺较蛟试S同時進行雙向傳輸單工半雙工全雙工二、信號S（t）=Asin（2πft+φ）；正弦波信號由三個參數(shù)確定，這三個參數(shù)分別是幅度、頻率和初始相位（簡稱相位），函數(shù)中分別由A、f和φ表示；T=1/f，是該正弦波信號的周期。正弦波信號二、信號帶寬：是指一組頻率連續(xù)的正弦波信號的頻率寬度，除非特別指出，帶寬為BW的一組正弦波信號是指一組頻率范圍為0～BW的正弦波信號。波長：是指信號在信號周期內(nèi)傳播的距離，假定信號周期為T，信號傳播速度為c，則信號波長λ=T×c。由于信號周期是信號頻率的倒數(shù)T=1/f，因此，信號波長也可以表示為λ=c/f。二、信號數(shù)字信號是指幅度為有限離散值的信號，數(shù)字信號改變幅度時，直接從一種幅度跳變到另一種幅度。習(xí)慣上將幅度只有兩種離散值的數(shù)字信號稱為基帶信號。數(shù)字信號二、信號模擬信號是指時間和幅度連續(xù)的信號。模擬信號二、信號模擬信號失真情況數(shù)字信號失真情況

由于所有非正弦波周期性信號是由一系列不同頻率的正弦波信號合成后的結(jié)果，而物理鏈路對不同頻率的正弦波信號所造成的衰減是不同的，因此，信號經(jīng)過物理鏈路傳播就會造成失真。失真是指信號形狀發(fā)生變化，而不僅僅是信號幅度等比例降低。二、信號設(shè)置一個閾值，將失真后的信號重新分為兩種幅度的信號；通過同步技術(shù)將不同電平信號的寬度恢復(fù)到和原始基帶信號相同的寬度。二、信號

模擬信號由于是幅度連續(xù)的信號，只能通過用放大電路放大信號的方法來彌補信號衰減，但由于構(gòu)成模擬信號的各次諧波的衰減程度不同，用放大電路放大信號的方法不僅不能解決信號失真，反而加劇信號的失真程度。模擬信號失真情況三、編碼和調(diào)制

編碼是用數(shù)字信號表示二進制位流的過程，數(shù)字信號的4個離散值分別對應(yīng)2位二進制數(shù)的4個值。

數(shù)字信號中某個離散值維持不變的最小時間單位稱為碼元長度。

如果將信號以碼元長度為單位分隔，每一段碼元長度內(nèi)的信號稱為碼元。編碼后的數(shù)字信號三、編碼和調(diào)制傳輸速率：單位時間內(nèi)傳輸?shù)亩M制數(shù)位數(shù)。波特率：單位時間內(nèi)傳輸?shù)拇a元數(shù)。如果數(shù)字信號的幅度有n個離散值，波特率B和數(shù)據(jù)傳輸速率S之間的關(guān)系是S=㏒2n×B。編碼后的數(shù)字信號三、編碼和調(diào)制

調(diào)制是將正弦波信號（或余弦波信號）轉(zhuǎn)換成表示二進制位流的模擬信號的過程，解調(diào)是從調(diào)制后的模擬信號中還原出二進制位流的過程。調(diào)制解調(diào)過程中，被用來調(diào)制成表示二進制位流的模擬信號的正弦波信號（或余弦波信號）稱為載波信號。

碼元長度是指維持正弦波信號（或余弦波信號）幅度、頻率和相位不變的最短時間長度。

如果將信號以碼元長度為單位分隔，每一段碼元長度內(nèi)的信號稱為碼元。移幅鍵控調(diào)制技術(shù)(ASK)

數(shù)字信號1和0兩種狀態(tài)。用一種幅值的載波信號表示1對應(yīng)的狀態(tài)。用另一種幅值的載波信號表示0對應(yīng)的狀態(tài)。但兩種載波信號的其他兩種特征：頻率和相位相同。三、編碼和調(diào)制三、編碼和調(diào)制移頻鍵控調(diào)制技術(shù)(FSK)

數(shù)字信號1和0兩種狀態(tài)。用一種頻率的載波信號表示1對應(yīng)的狀態(tài)。用另一種頻率的載波信號表示0對應(yīng)的狀態(tài)。但兩種載波信號的其他兩種特征：幅值和相位相同。三、編碼和調(diào)制移相鍵控調(diào)制技術(shù)(PSK)

數(shù)字信號1和0兩種狀態(tài)。用一種相位的載波信號表示1對應(yīng)的狀態(tài)。用另一種相的載波信號表示0對應(yīng)的狀態(tài)。兩種載波信號的相位差為180

，但其他兩種特征：幅值和頻率相同。調(diào)相有絕對相位和相對相位之分。三、編碼和調(diào)制

奈奎斯特準則描述了理想信道帶寬與波特率之間的關(guān)系。如果信道的帶寬為BW（0～BW）Hz，且信道是無噪聲的理想信道。經(jīng)過該信道傳輸?shù)男盘柕淖畲蟛ㄌ芈蔙P=2×BW。

香農(nóng)定理描述了存在隨機熱噪聲的信道的最大傳輸速率RS與信道帶寬BW和信號信噪比S/N之間的關(guān)系。RS=BW×㏒2（1+S/N）3.2傳輸介質(zhì)本講主要內(nèi)容同軸電纜；雙絞線；光纖。一、同軸電纜

同軸電纜由中心導(dǎo)體和同軸向放置的外導(dǎo)體屏蔽層組成，中心導(dǎo)體和外導(dǎo)體屏蔽層之間由絕緣塑料等絕緣材料隔離，并用保護外套封裹外導(dǎo)體屏蔽層。一、同軸電纜

環(huán)繞著中心導(dǎo)體同軸向放置外導(dǎo)體屏蔽層的方法可以將所有電磁場保持在兩個導(dǎo)體之間。這種操作模式被稱為“不平衡”模式。用不平衡模式傳輸信號時，外導(dǎo)體屏蔽層保持零電勢，信號驅(qū)動電路將信號發(fā)送給中心導(dǎo)體。二、雙絞線

雙絞線電纜由公用外套內(nèi)組合在一起的一對或多對扭絞在一起的絕緣線路構(gòu)成，絕緣線路中的導(dǎo)體可以是實心線路，也可以是由一束導(dǎo)線絞合而成的絞合線路。一對雙絞線實例二、雙絞線

兩根線路的相互扭絞，使得電磁場耦合在每一根線路上的干擾都是相等的，因此，雙絞線能有效地消除干擾信號的影響，這種操作模式稱為“平衡”傳輸。為正確消除干擾，要求用平衡驅(qū)動電路和負載將傳輸信號加載到一對線路上。雙絞線抵消耦合干擾信號的原理二、雙絞線

雙絞線可分為屏蔽雙絞線（STP）和非屏蔽雙絞線（UTP）兩種，屏蔽雙絞線在雙絞線的外面加上了一個用金屬線編織的屏蔽層，以此提高雙絞線抗電磁干擾的能力。目前最常用的雙絞線是非屏蔽雙絞線，適用于在計算機網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的UTP種類有5類、5e類和6類UTP。非屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線三、光纖

光纖是由纖芯和包層構(gòu)成的雙層通信圓柱體，光信號通過纖芯進行傳導(dǎo)。包層較纖芯有較低的折射率，當(dāng)光信號從高折射率的介質(zhì)射向低折射率的介質(zhì)時，其折射角將大于入射角。當(dāng)入射角足夠大時，就會出現(xiàn)全反射，即光信號碰到包層時就會全部折射回纖芯。這個過程不斷重復(fù)，使光信號沿著光纖傳播。三、光纖

現(xiàn)代生產(chǎn)工藝可以制造出超低損耗的光纖，使光信號在光纖中傳播數(shù)公里而基本沒有損耗。光信號在光纖中的傳播過程三、光纖

一條光纖中可以同時有多條從不同角度入射的光信號在傳播，這種光纖就稱為多模光纖。

若光纖直徑小到只有光的波長，則只有軸向角度的光信號能進入光纖，且使光信號一直向前傳播，而不會產(chǎn)生多次反射，這樣的光纖稱為單模光纖。三、光纖

少則只有一根光纖，多則可包括數(shù)十至數(shù)百根光纖，再加上用于增強光纜機械強度的加強芯和填充物，必要時，還放入遠供電源線，最后加上保護層和外套，就構(gòu)成了達到施工要求強度的光纜。四芯光纜剖面的示意圖3.3多路復(fù)用技術(shù)本講主要內(nèi)容頻分復(fù)用技術(shù)；時分復(fù)用技術(shù)；波分復(fù)用技術(shù);碼分多址。一、頻分復(fù)用技術(shù)

三路模擬電視信號的帶寬均為0～6MHz，這些模擬電視信號經(jīng)過75歐姆同軸電纜傳輸前，先由復(fù)用器將其中兩路模擬電視信號的頻段分別調(diào)至6～12MHz和12～18MHz，然后，將分別位于三個不同頻段的模擬電視信號復(fù)合在一起，通過一根75歐姆同軸電纜進行傳輸。在接收端，由分用器將位于不同頻段的信號還原為帶寬為0～6MHz模擬電視信號。一、頻分復(fù)用技術(shù)

通過同一高帶寬的線路傳輸多路窄帶信號，每一路窄帶信號分配固定的頻段，復(fù)用時通過將多路窄帶信號分別調(diào)至不同頻段，使它們互不干擾，然后，將這些位于不同頻段的窄帶信號復(fù)合在一起，通過同一線路進行傳輸。分用時，根據(jù)頻段和窄帶信號之間的固定分配關(guān)系，確定每一路窄帶信號。二、時分復(fù)用技術(shù)

每一路傳輸速率為64kb/s的數(shù)字信號每125μs傳輸1個字節(jié)，4路傳輸速率為64kb/s的數(shù)字信號每125μs傳輸4個字節(jié)。而傳輸速率為256kb/s的線路每125μs傳輸4個字節(jié)，恰好能夠?qū)?路傳輸速率為64kb/s的數(shù)字信號在125μs時間內(nèi)到達的4個字節(jié)全部傳輸完畢。因此，將125μs劃分為4個時隙，每一個時隙固定分配給一路傳輸速率為64kb/s的數(shù)字信號。二、時分復(fù)用技術(shù)

每一路數(shù)字信號在線路傳輸?shù)拿恳粠瑪?shù)據(jù)中有著位置固定的時隙，線路接收端的分用器就是根據(jù)時隙和信號之間的固定關(guān)系重新將每一數(shù)據(jù)幀中包含的屬于不同信號的數(shù)據(jù)分離出來。三、波分復(fù)用技術(shù)

發(fā)送端首先將多個相同波長的光信號調(diào)制為不同波長的光信號，每一路光信號和波長之間的分配關(guān)系是固定的，復(fù)用器（也稱合波器）將不同波長的光信號復(fù)用到同一光纖上。接收端用分用器（也稱分波器）將不同波長的光信號分離出來，然后根據(jù)光信號和波長之間的固定關(guān)系確定每一路光信號。三、波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)實際上也是一種頻分復(fù)用（FDM）技術(shù)。但光信號通過光纖傳輸時，不是采用一種需要連續(xù)的頻段且幅度連續(xù)的模擬信號，而是無論是時間上，還是幅度（光信號亮度）上都是離散的數(shù)字信號，因此，每一路信號只需要單一波長（單一頻率）的光信號，而不是一組波長連續(xù)的光信號。光信號的強度也只是有光、無光這兩種。四、碼分多址

為每一個移動站分配一個碼片序列，不同移動站的碼片序列兩兩正交，當(dāng)某個移動站需要發(fā)送二進制數(shù)據(jù)1時，移動站發(fā)送碼片序列。發(fā)送二進制數(shù)0時，移動站發(fā)送碼片序列的反碼。所有移動站實現(xiàn)位同步，即需要發(fā)送數(shù)據(jù)的移動站實現(xiàn)碼片序列同步，則所有移動站可以同時使用相同頻段和基站通信，卻不會相互干擾。四、碼分多址假定移動站A發(fā)送數(shù)據(jù)101，移動站B發(fā)送數(shù)據(jù)011，移動站C發(fā)送數(shù)據(jù)110移動站A（-1-1-1+1+1-1+1+1）（+1+1+1-1-1+1-1-1）（-1-1-1+1+1-1+1+1）移動站B（+1+1-1+1-1-1-1+1）（-1-1+1-1+1+1+1-1）（-1-1+1-1+1+1+1-1）移動站C（-1+1-1+1+1+1-1-1）（-1+1-1+1+1+1-1-1）（+1-1+1-1-1-1+1+1）累計結(jié)果（-1+1-3+3+1-1-1+1）（-1+1+1-1+1+3-1-3）（-1-3+1-1+1-1+3+1）A碼片序列（-1-1-1+1+1-1+1+1）（-1-1-1+1+1-1+1+1）（-1-1-1+1+1-1+1+1）內(nèi)積結(jié)果（（1+(-1)+3+3+1+1+(-1)+1）/8=+1）

（（1+(-1)+(-1)+(-1)+1+(-3)+(-1)+(-3)）/8=-1）

（（1+3+(-1)+(-1)+1+1+3+1）/8=+1）四、碼分多址

移動站將每一位二進制數(shù)擴展為碼片序列，且保證所有移動站的碼片序列兩兩正交。使得接收端能夠通過將累計結(jié)果和某個移動站的碼片序列內(nèi)積，提取出該移動站發(fā)送的數(shù)據(jù)。3.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)本講主要內(nèi)容交換的本質(zhì)含義；電路交換；虛電路交換;數(shù)據(jù)報交換。一、交換的本質(zhì)含義

交換的本質(zhì)含義就是以下兩種機制的集成，一是建立連接在網(wǎng)絡(luò)上的任何兩個終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通路的機制，二是控制數(shù)據(jù)沿著源終端至目的終端傳輸通路完成傳輸過程的機制。二、電路交換

如果兩個終端之間同時存在用于發(fā)送和接收信號的兩個信道，n個終端需要n×（n－1）個信道。對于目前實現(xiàn)數(shù)以億計終端互連的互聯(lián)網(wǎng)，圖所示的終端兩兩之間直接用信道連接的方式顯然是不可行的。兩兩之間信道二、電路交換

電路交換機有著若干個端口，每一個端口連接一個終端，初始狀態(tài)下，電路交換機端口之間不存在連接，因此，終端之間不存在信道。如果兩個終端之間需要通信，首先由電路交換機在連接兩個終端的端口之間建立連接，以此在兩個終端之間建立信道。按需建立信道二、電路交換

這種由電路交換機按需在兩個終端之間動態(tài)建立信道的過程稱為電路交換過程。兩個終端之間的信道建立方式稱為電路交換方式。按需建立信道二、電路交換電路交換特點（1）完成數(shù)據(jù)傳輸需要三個階段

兩個終端之間進行數(shù)據(jù)傳輸前，必須完成兩個終端之間的連接建立過程。完成數(shù)據(jù)傳輸后，必須完成兩個終端之間的連接釋放過程。因此，兩個終端之間完成數(shù)據(jù)傳輸過程需要建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和釋放連接這三個階段。（2）獨占終端之間信道的帶寬

一旦建立兩個終端之間的連接，兩個終端之間的信道被兩個終端獨占，終端之間信道有著固定的數(shù)據(jù)傳輸速率。三、虛電路交換

電路交換的最大問題在于，一旦建立兩個終端之間的信道，該對終端將獨占該信道經(jīng)過的物理鏈路的帶寬。解決這一問題的根本方法是允許多對終端共享某段物理鏈路帶寬。三、虛電路交換共享引發(fā)的問題（1）交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)過程

對于允許終端A、終端B和終端C同時與終端D、終端E和終端F進行數(shù)據(jù)傳輸過程的情況，當(dāng)交換機2通過端口4接收到數(shù)據(jù)時，交換機2將無法確定該數(shù)據(jù)的輸出端口。（2）平滑流量

由于終端之間數(shù)據(jù)具有間歇性、突發(fā)性等特性，在某一瞬間，可能發(fā)生三對終端之間的數(shù)據(jù)量短暫大于交換機之間物理鏈路能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的情況。三、虛電路交換分組交換機結(jié)構(gòu)與分組傳輸過程（1）數(shù)據(jù)標識符和分組

對每一對終端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分配唯一的標識符，終端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需要攜帶該標識符，因此，終端之間傳輸?shù)南⒂蓛刹糠纸M成：數(shù)據(jù)和標識符，標識符的作用是幫助數(shù)據(jù)完成終端之間的傳輸過程。三、虛電路交換分組交換機結(jié)構(gòu)與分組傳輸過程（1）數(shù)據(jù)標識符和分組

對每一對終端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分配唯一的標識符，終端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需要攜帶該標識符，因此，終端之間傳輸?shù)南⒂蓛刹糠纸M成：數(shù)據(jù)和標識符，標識符的作用是幫助數(shù)據(jù)完成終端之間的傳輸過程。三、虛電路交換

通過交換機中的轉(zhuǎn)發(fā)表建立每一對終端之間的傳輸路徑，且由轉(zhuǎn)發(fā)表將標識該對終端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的標識符與該對終端之間的傳輸路徑綁定在一起。（2）轉(zhuǎn)發(fā)表三、虛電路交換

交換機將通過輸入端口接收到的信號還原成分組，將分組存儲在輸入端口的輸入隊列中，然后從分組中分離出標識符，根據(jù)輸入分組的端口和分組攜帶的標識符在轉(zhuǎn)發(fā)表中找到匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項，將分組從輸入端口輸入隊列交換到輸出端口輸出隊列。（3）存儲轉(zhuǎn)發(fā)三、虛電路交換（4）分組交換機結(jié)構(gòu)三、虛電路交換（4）分組交換機結(jié)構(gòu)

分組交換機的每一個端口需要設(shè)置輸入和輸出隊列。轉(zhuǎn)發(fā)表中的每一項轉(zhuǎn)發(fā)項用于建立某對終端之間的傳輸路徑，且將該對終端之間的傳輸路徑與唯一標識該對終端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的標識符綁定在一起。由交換結(jié)構(gòu)根據(jù)分組攜帶的標識符、分組的輸入端口和轉(zhuǎn)發(fā)表中匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項確定分組的輸出端口，并完成分組輸入端口輸入隊列至輸出端口輸出隊列之間的交換過程。三、虛電路交換（5）虛電路的本質(zhì)含義

虛電路是由分組交換機中的轉(zhuǎn)發(fā)表建立的某對終端間的傳輸路徑，且由轉(zhuǎn)發(fā)表將該傳輸路徑與唯一標識該對終端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的標識符綁定在一起。將用于唯一標識該對終端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的標識符稱為該對終端之間建立的虛電路的標識符，即虛電路標識符。

虛電路與電路交換建立的兩個終端之間的信道相對應(yīng)，多對終端之間的虛電路可以共享某段物理鏈路。三、虛電路交換3．虛電路交換特點（1）存儲轉(zhuǎn)發(fā)。（2）傳輸數(shù)據(jù)前需建立終端之間虛電路。（3）終端之間數(shù)據(jù)傳輸時延是不確定的。（4）各段物理鏈路的傳輸速率可以不同。（5）分組接收順序與發(fā)送順序相同。（6）虛電路標識符確定終端對。四、數(shù)據(jù)報交換1．面向終端間通信的網(wǎng)絡(luò)的特點

面向終端間通信的網(wǎng)絡(luò)有著以下特點，一是連接的終端數(shù)量巨大。二是每一個終端都有與所有其他終端通信的需求。三是每一個終端與所有其他終端通信的時間是不確定的。四是每一個終端與所有其他終端通信時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也是不確定的。虛電路交換并不適合這樣的網(wǎng)絡(luò)！

四、數(shù)據(jù)報交換2．?dāng)?shù)據(jù)報交換的交換機制四、數(shù)據(jù)報交換2．?dāng)?shù)據(jù)報交換的交換機制

將為每一對終端間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分配唯一的標識符改為為每一個終端分配唯一的標識符，即終端地址，并將分組中的數(shù)據(jù)標識符改為源終端和目的終端地址。

將轉(zhuǎn)發(fā)項指定的傳輸路徑，由一對終端間的傳輸路徑改為通往某個終端的傳輸路徑。

分組交換機根據(jù)分組中的目的終端地址和轉(zhuǎn)發(fā)表中對應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)項指定的通往該目的終端的傳輸路徑完成分組轉(zhuǎn)發(fā)過程。四、數(shù)據(jù)報交換（1）每一個終端分配唯一地址

為每一個終端分配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)唯一的地址。分組中除了數(shù)據(jù)，需要給出發(fā)送終端和接收終端地址。四、數(shù)據(jù)報交換（2）轉(zhuǎn)發(fā)表

每一個分組交換機都必須配置一張轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)表中對所有連接在網(wǎng)絡(luò)上的終端都有對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)項，某個終端對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)項中有著兩部分內(nèi)容：目的終端地址和轉(zhuǎn)發(fā)端口，目的終端地址是該終端的地址，轉(zhuǎn)發(fā)端口是分組交換機連接通往該終端的傳輸路徑的端口。四、數(shù)據(jù)報交換（3）分組傳輸過程

終端發(fā)送的分組中包含發(fā)送終端和接收終端的地址，分組交換機接收分組后，用分組的接收終端地址檢索轉(zhuǎn)發(fā)表，找到目的終端地址與分組接收終端地址相同的轉(zhuǎn)發(fā)項，將分組通過該轉(zhuǎn)發(fā)項指定的轉(zhuǎn)發(fā)端口發(fā)送出去。四、數(shù)據(jù)報交換3．?dāng)?shù)據(jù)報交換的特點（1）建立通往每一個終端的傳輸路徑。（2）存在多條通往同一終端的傳輸路徑。（3）不能保證分組按序到達。（4）具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)的特性。3.5差錯控制技術(shù)本講主要內(nèi)容出錯結(jié)果和原因；檢錯碼和糾錯碼；確認和重傳。一、出錯結(jié)果和原因1．出錯結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸出錯的結(jié)果是導(dǎo)致發(fā)送端發(fā)送的二進制位流與接收端接收到的二進制位流不一致。1．出錯結(jié)果2．出錯原因

經(jīng)過信道傳播的電信號（數(shù)字或模擬信號），因為受到電磁干擾，導(dǎo)致信道兩端的信號形態(tài)不一致。

為了在指定帶寬的信道上取得較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，對于數(shù)字傳輸系統(tǒng)，往往通過增加幅度的離散值的數(shù)量來提高每一個碼元表示的二進制數(shù)位數(shù)。對于模擬傳輸系統(tǒng)，往往通過增加信號的狀態(tài)數(shù)來提高每一個碼元表示的二進制數(shù)位數(shù)。這種情況下，數(shù)據(jù)傳輸過程會對信道干擾、解碼或解調(diào)電路的處理能力提出較高要求，因而增加出錯的概率。一、出錯結(jié)果和原因3．誤碼率

誤碼率是指二進制位在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中傳輸出錯的概率，計算誤碼率的公式如下。P=E/N

其中P是誤碼率，E是某個時間段內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸出錯的二進制位數(shù)量，N是某個時間段內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)目偟亩M制位數(shù)量。二、檢錯碼和糾錯碼1．檢錯碼和糾錯碼的定義（1）檢錯碼

這種為了使得接收端能夠檢測出數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生的錯誤而添加的附加信息稱為檢錯碼。（2）糾錯碼

這種為了使得接收端能夠檢測出數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生的錯誤，且能夠確定傳輸出錯的二進制位的位置而添加的附加信息稱為糾錯碼。二、檢錯碼和糾錯碼２．檢驗和

將數(shù)據(jù)分為長度固定（一般是字節(jié)的整數(shù)倍）的數(shù)據(jù)段，然后根據(jù)反碼運算規(guī)則累加分段后產(chǎn)生的每一段數(shù)據(jù)，再將累加結(jié)果取反作為檢錯碼C，這樣計算出來的檢錯碼C稱為檢驗和。二、檢錯碼和糾錯碼假定數(shù)據(jù)為字符串D=“0123456”，以8位為單位分段，求出檢驗和的過程。二、檢錯碼和糾錯碼假如字符‘0’變?yōu)樽址?’，則第一個字符的ASCII碼由00110000變?yōu)?0110111，接收端進行的計算過程。二、檢錯碼和糾錯碼３．循環(huán)冗余檢驗

將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)表示成一個多項式M（X），N+1位數(shù)據(jù)可以表示成N階多項式。找一個生成多項式G（X），生成多項式G（X）中不為0的項的最高階數(shù)為r，并且保證階數(shù)最低的那一項不為0。得出XrM(X)，使得R（X）為XrM(X)/G(X)的余數(shù)。用R（X）作為數(shù)據(jù)M（X）的檢錯碼。

假定接收到的數(shù)據(jù)是M(X)′，檢錯碼是R(X)′，使得T(X)=XrM(X)′－R(X)′，如果T(X)/G(X)＝0，認為M(X)′=M（X），R(X)′=R(X)，數(shù)據(jù)傳輸過程中沒有出錯，如果T(X)/G(X)≠0，認為數(shù)據(jù)傳輸過程中出錯。三、確認和重傳1．正常傳輸過程發(fā)送端發(fā)送給接收端的數(shù)據(jù)幀由數(shù)據(jù)和檢錯碼組成，接收端用檢錯碼判別數(shù)據(jù)是否傳輸出錯，只有在數(shù)據(jù)傳輸正確的情況下，接收端才向發(fā)送端發(fā)送確認應(yīng)答（ACK）幀。發(fā)送端只有接收到接收端發(fā)送的確認應(yīng)答幀，才能確認數(shù)據(jù)幀傳輸正確。三、確認和重傳2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸出錯如果接收端用檢錯碼檢測出數(shù)據(jù)傳輸出錯，接收端丟棄接收到的數(shù)據(jù)幀，不再向發(fā)送端發(fā)送確認應(yīng)答幀。發(fā)送端發(fā)送某個數(shù)據(jù)幀后，如果在規(guī)定時間內(nèi)一直沒有接收到接收端用于表明正確接收該數(shù)據(jù)幀的確認應(yīng)答幀，再次向接收端發(fā)送該數(shù)據(jù)幀。三、確認和重傳3．?dāng)?shù)據(jù)重復(fù)傳輸如果接收端用檢錯碼確認數(shù)據(jù)傳輸正確，接收端向發(fā)送端發(fā)送表明該數(shù)據(jù)幀正確接收的確認應(yīng)答幀，但確認應(yīng)答幀在傳輸過程中出錯。由于發(fā)送端沒有正確接收到接收端發(fā)送的確認應(yīng)答幀，經(jīng)過規(guī)定時間，發(fā)送端再次向接收端發(fā)送該數(shù)據(jù)幀，接收端將重復(fù)接收該數(shù)據(jù)幀。三、確認和重傳4．累積確認和序號重復(fù)使用

解決接收端重復(fù)接收數(shù)據(jù)幀問題的方法是在發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中增加序號。相同數(shù)據(jù)幀有著相同的序號，不同數(shù)據(jù)幀有著不同的序號。

確認應(yīng)答幀也需要攜帶確認序號n，確認序號n不是接收端正確接收到的數(shù)據(jù)幀的序號，而是用于向發(fā)送端表明所有序號小于n的數(shù)據(jù)幀都已經(jīng)正確接收。由于數(shù)據(jù)幀中用于表示序號的二進制數(shù)位數(shù)是有限的，需要重復(fù)使用序號。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

第四章第4章局域網(wǎng)原理與技術(shù)本章主要內(nèi)容局域網(wǎng)概述；以太網(wǎng)技術(shù)；局域網(wǎng)的擴展；高速以太網(wǎng)；虛擬局域網(wǎng)；無線局域網(wǎng)。4.1局域網(wǎng)概述本講主要內(nèi)容局域網(wǎng)定義和特點；局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)；典型局域網(wǎng)。一、局域網(wǎng)定義和特點1．局域網(wǎng)定義局域網(wǎng)是一種可以將幾平方公里范圍內(nèi)的計算機連接在一起，并實現(xiàn)相互通信的計算機網(wǎng)絡(luò)類型。一、局域網(wǎng)定義和特點2．局域網(wǎng)特點（1）單位所有。（2）傳輸速率高。（3）傳輸時延小。（4）多種傳輸介質(zhì)。（5）可靠性高。二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

把計算機網(wǎng)絡(luò)看作是由一組結(jié)點和鏈路組成的幾何圖形，這些由結(jié)點和鏈路組成的幾何圖形就是網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。局域網(wǎng)常見的拓撲結(jié)構(gòu)有總線形、星形、環(huán)形、樹形和網(wǎng)狀形。二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

通常用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)中的總線。為了防止反射信號干擾總線上用于傳輸數(shù)據(jù)的基帶信號，總線兩端必須接匹配阻抗。

總線形拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是簡單，缺點是連接在總線上的任何一個終端發(fā)生故障，都有可能使總線的阻抗發(fā)生變化，導(dǎo)致基帶信號傳輸失敗?？偩€形拓撲結(jié)構(gòu)二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備是物理層的集線器或鏈路層的交換機，核心設(shè)備和終端之間的傳輸介質(zhì)一般為雙絞線或光纖。

星形拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是核心設(shè)備能夠隔離每一個終端，因此，某個終端發(fā)生故障或者核心設(shè)備用于連接終端的某個端口發(fā)生故障時，不會影響其他終端之間的通信過程。星形拓撲結(jié)構(gòu)二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

環(huán)形物理鏈路任何一處發(fā)生故障，都不會影響終端之間連通性的特性，使得有容錯性要求的局域網(wǎng)往往采用這種拓撲結(jié)構(gòu)。

多站接入單元（MSAU）在終端正常的情況下，保證經(jīng)過環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過該終端。而在終端異常的情況下，能夠直接旁路該終端。環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

樹形拓撲結(jié)構(gòu)實際上就是通過級聯(lián)交換機或集線器將多個星形拓撲結(jié)構(gòu)連接在一起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。樹形拓撲結(jié)構(gòu)要求任何兩個終端之間只有一條傳輸路徑。樹形拓撲結(jié)構(gòu)二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

這種在樹形拓撲結(jié)構(gòu)上增加環(huán)路的拓撲結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)狀形拓撲結(jié)構(gòu)，增加環(huán)路是為了保障故障情況下終端之間的連通性。網(wǎng)狀形拓撲結(jié)構(gòu)三、典型局域網(wǎng)（1）以太網(wǎng)特點低成本；可擴展性；高可靠性；廣泛適用的管理工具。1．以太網(wǎng)三、典型局域網(wǎng)（2）以太網(wǎng)發(fā)展過程1．以太網(wǎng)協(xié)議名稱發(fā)布時間說明802.31986俗稱10BASE5，10Mbps傳輸速率，粗同軸電纜作為傳輸介質(zhì)802.3a1988俗稱10BASE2，10Mbps傳輸速率，細同軸電纜作為傳輸介質(zhì)802.3i1990俗稱10BASE-T，10Mbps傳輸速率，雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)802.3u1995俗稱100BASE-T，100Mbps傳輸速率，雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)802.3z19981000BASE-X，1000Mbps傳輸速率。X指多種傳輸介質(zhì)802.3ae200210Gbps以太網(wǎng)，目前支持多種傳輸介質(zhì)，包括光纖、雙絞線和同軸電纜802.3ba201040Gbps和100Gbps以太網(wǎng)。目前主要支持光纖作為傳輸介質(zhì)。三、典型局域網(wǎng)（1）無線局域網(wǎng)特點無線通信；高速；即插即用；與以太網(wǎng)相輔相成。2．無線局域網(wǎng)三、典型局域網(wǎng)（2）無線局域網(wǎng)發(fā)展過程2．無線局域網(wǎng)協(xié)議名稱發(fā)布時間頻段數(shù)據(jù)傳輸速率802.1119972.4GHz1Mbps和2Mbps802.11a19995GHz54Mbps802.11b19992.4GHz5.5Mbps和11Mbps802.11g20032.4GHz54Mbps802.11n（Wi-Fi4）20092.4GHz和5GHz600Mbps802.11ac（Wi-Fi5）20125GHz6Gbps802.11ax（Wi-Fi6）20192.4GHz和5GHz9Gbps802.11be（Wi-Fi7）2024（預(yù)計）1–7.5GHz30Gbps4.2以太網(wǎng)技術(shù)本講主要內(nèi)容總線形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能；曼徹斯特編碼；MAC地址；MAC幀；CSMA/CD工作原理。一、總線形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能

總線由同軸電纜組成，所有終端直接連接到總線上，任何終端發(fā)送的信號將沿著總線向總線兩端傳播，為了防止總線兩端反射信號，總線兩端必須接匹配阻抗。

總線形以太網(wǎng)無中繼情況下的總線長度（簡稱為無中繼長度）是受到限制的，如粗同軸電纜無中繼長度不能超過500m，細同軸電纜無中繼長度不能超過200m。總線形以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)1．總線形以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)一、總線形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能2．總線形以太網(wǎng)功能需求（1）數(shù)據(jù)與信號之間相互轉(zhuǎn)換的能力。（2）檢測總線是否空閑的能力。（3）尋址能力。（4）公平競爭總線的能力。（5）數(shù)據(jù)封裝成幀的能力。（6）幀對界能力。二、曼徹斯特編碼

將每一位二進制數(shù)對應(yīng)的信號分成二部份，對于二進制數(shù)0，前半部份為高電平，而后半部份為低電平。對于二進制數(shù)1，恰好相反，前半部份為低電平，后半部份為高電平（也可以采用相反約定，即二進制數(shù)1是先高后低，二進制數(shù)0是先低后高）。曼徹斯特編碼三、MAC地址48位MAC地址最高字節(jié)的最低位是I/G位，該位為0，表示該MAC地址對應(yīng)單個終端，該位為1，表示該MAC地址對應(yīng)一組終端。48位MAC地址最高字節(jié)的次低位是G/L位，該位為0，表示該MAC地址是全局地址，該位為1，表示該MAC地址是局部地址，全局地址表示該MAC地址全球范圍內(nèi)唯一。MAC地址可以分為單播地址、廣播地址和組播地址。廣播地址是48位全1的地址，用16進制數(shù)表示是ff:ff:ff:ff:ff:ff（6個用冒號分隔的全1字節(jié)）。組播地址范圍是：01:00:5e:00:00:00～01:00:5e:7f:ff:ff。單播地址是廣播和組播地址以外且I/G位為0的MAC地址。四、MAC幀先導(dǎo)碼：7個二進制數(shù)位流模式為10101010的字節(jié)組成；幀開始分界符：1字節(jié)二進制數(shù)位流模式為10101011的編碼；目的地址：用于標識該MAC幀的接收終端的48位MAC地址，目的地址可以是單播地址、廣播地址和組播地址；源地址：用于標識該MAC幀的發(fā)送終端的48位MAC地址；類型：用于標明數(shù)據(jù)類型；數(shù)據(jù)：用于傳輸數(shù)據(jù)；幀檢驗序列（FCS）：MAC幀的檢錯碼。

MAC幀結(jié)構(gòu)五、CSMA/CD工作原理CSMA/CD操作過程五、CSMA/CD工作原理（1）先聽再講

某個想要通過總線發(fā)送數(shù)據(jù)的終端必須確定總線上沒有其他終端正在發(fā)送數(shù)據(jù)后，才能向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）等待幀間最小間隔

偵聽到總線持續(xù)空閑一段時間后，才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，這段時間稱為幀間最小間隔（IFG）。（3）邊講邊聽

某個終端開始發(fā)送數(shù)據(jù)后，必須一直檢測總線上是否發(fā)生沖突。如果檢測到?jīng)_突發(fā)生，停止數(shù)據(jù)發(fā)送過程。（4）退后再講

一旦檢測到?jīng)_突發(fā)生，終端將停止數(shù)據(jù)發(fā)送過程，延遲一段時間后，再開始偵聽總線。1．CSMA/CD算法五、CSMA/CD工作原理（1）后退算法描述①確定參數(shù)K。初始時K=0，每發(fā)生一次沖突，K就加1，但K不能超過10，因此，K＝MIN[沖突次數(shù)，10]。②從整數(shù)集合[0，1，…，2K－1]中隨機選擇某個整數(shù)r。③根據(jù)r，計算出后退時間T=r×t基（t基是基本延遲時間，對于10Mbps以太網(wǎng)，t基=51.2

s）。④如果連續(xù)重傳了16次都檢測到?jīng)_突發(fā)生，則終止傳輸，并向高層協(xié)議報告。２．后退算法五、CSMA/CD工作原理（2）后退算法分析

截斷二進制指數(shù)類型的后退算法是一種自適應(yīng)后退算法，在少量終端發(fā)生沖突的情況下，為了提高總線的利用率，盡量減少終端平均延遲時間。在大量終端發(fā)生沖突的情況下，通過不斷增大整數(shù)集合，盡量保證有終端最終獲取通過總線發(fā)送數(shù)據(jù)的機會。２．后退算法4.3局域網(wǎng)的擴展本講主要內(nèi)容物理層擴展；鏈路層擴展。一、物理層擴展中繼器互連傳輸介質(zhì)的結(jié)構(gòu)1．中繼器

如果總線長度超過信號無中繼傳輸距離，需要在總線中間增加中繼器，中繼器的作用是完成信號再生，將已經(jīng)衰減、甚至失真的信號重新還原成發(fā)送端生成的初始信號。一、物理層擴展集線器互連終端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和集線器工作原理圖2．集線器

集線器是一個多端口中繼器，端口支持的傳輸介質(zhì)類型通常為雙絞線。用集線器連接終端方式構(gòu)建的以太網(wǎng)仍然是一個共享式以太網(wǎng)。一、物理層擴展級聯(lián)集線器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2．集線器

當(dāng)雙絞線無中繼距離為100m時，通過集線器互連的兩個終端之間的距離可以達到200m。通過不斷級聯(lián)集線器，使得終端之間的距離可以無限大。通過2個集線器級聯(lián)，使得終端A與終端C之間的距離可以達到300m。二、鏈路層擴展1．傳統(tǒng)以太網(wǎng)的缺陷

對于總線形以太網(wǎng)，任何時候，連接在總線上的終端中只能有一個終端發(fā)送數(shù)據(jù)，一旦有兩個（或以上）終端同時發(fā)送數(shù)據(jù)，就會發(fā)生沖突，因此，將具有這種傳輸特性的網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍，稱為沖突域，將同一沖突域中相距最遠的兩個終端之間的物理距離稱為沖突域直徑。二、鏈路層擴展1．傳統(tǒng)以太網(wǎng)的缺陷（1）只適應(yīng)輕負荷CSMA/CD算法是一種只適應(yīng)輕負荷的算法，采用CSMA/CD算法的總線形以太網(wǎng)只適用于輕負荷應(yīng)用環(huán)境。（2）對沖突域直徑的限制傳輸介質(zhì)類型中繼器數(shù)量單段電纜長度（單位m）沖突域直徑（單位m）粗同軸電纜45002500細同軸電纜4185925雙絞線410050010Mbps以太網(wǎng)各種類型電纜下允許的最大沖突域直徑二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割用雙端口網(wǎng)橋互連2個沖突域的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)電信號隔斷并在不同沖突域之間轉(zhuǎn)發(fā)MAC幀的原理二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（1）網(wǎng)橋分割沖突域原理

網(wǎng)橋互連的兩段電纜分別構(gòu)成兩個沖突域，網(wǎng)橋完全隔斷了電信號的傳播通路，電信號只能在構(gòu)成沖突域的單段電纜上傳播，一段電纜上的電信號無法通過網(wǎng)橋傳播到另一段電纜上。因此，從電信號傳播的角度看，通過網(wǎng)橋連接的兩段電纜完全是相互獨立的兩個沖突域。

為了實現(xiàn)位于不同沖突域的兩個終端之間的通信功能，網(wǎng)橋能夠從一個端口接收MAC幀，然后將MAC幀從另一個端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（2）轉(zhuǎn)發(fā)表和MAC幀轉(zhuǎn)發(fā)過程

轉(zhuǎn)發(fā)表中的每一項稱為轉(zhuǎn)發(fā)項，轉(zhuǎn)發(fā)項由MAC地址和轉(zhuǎn)發(fā)端口組成，MAC地址用于指定某個終端，對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)端口表明該MAC地址所指定的終端連接在轉(zhuǎn)發(fā)端口所連接的沖突域上。MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)端口MACA端口1MACB端口1MACC端口2MACD端口2二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（3）網(wǎng)橋工作流程

只要網(wǎng)橋接收到某個MAC幀，在轉(zhuǎn)發(fā)表中添加與該MAC幀源MAC地址關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)發(fā)項，轉(zhuǎn)發(fā)項中的MAC地址為該MAC幀的源MAC地址，轉(zhuǎn)發(fā)端口為網(wǎng)橋接收該MAC幀的端口。

網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)MAC幀過程分為以下三種情況，一是轉(zhuǎn)發(fā)表中不存在與該MAC幀匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項的情況，這種情況下，網(wǎng)橋?qū)⒊邮赵揗AC幀以外的所有其他端口輸出該MAC幀，即網(wǎng)橋廣播該MAC幀。二是該MAC幀匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項中的轉(zhuǎn)發(fā)端口與接收該MAC幀的端口相同的情況，這種情況下，網(wǎng)橋?qū)G棄該MAC幀。三是該MAC幀匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項中的轉(zhuǎn)發(fā)端口與接收該MAC幀的端口不同的情況，這種情況下，網(wǎng)橋?qū)霓D(zhuǎn)發(fā)項指定的轉(zhuǎn)發(fā)端口輸出該MAC幀。二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（4）交換到無限

雖然每一個沖突域受沖突域直徑限制，但網(wǎng)橋的互連級數(shù)沒有限制，可以由無數(shù)個網(wǎng)橋互連無數(shù)個沖突域。因此，經(jīng)網(wǎng)橋擴展后的以太網(wǎng)的端到端傳輸距離可以無限大。二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（4）交換到無限

雖然每一個沖突域受沖突域直徑限制，但網(wǎng)橋的互連級數(shù)沒有限制，可以由無數(shù)個網(wǎng)橋互連無數(shù)個沖突域。因此，經(jīng)網(wǎng)橋擴展后的以太網(wǎng)的端到端傳輸距離可以無限大。二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（5）全雙工通信擴展無中繼傳輸距離

如果網(wǎng)橋每一個端口只連接一個終端，且終端和網(wǎng)橋端口之間采用全雙工通信方式，沖突域?qū)⒉粡?fù)存在，沖突域?qū)е碌南拗埔矊⒉粡?fù)存在，終端和網(wǎng)橋端口之間傳輸距離不再受沖突域直徑限制。同樣，互連網(wǎng)橋的物理鏈路也可采用全雙工通信方式，以此消除沖突域直徑對兩個網(wǎng)橋之間的傳輸距離的限制。二、鏈路層擴展3．AP與以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)互聯(lián)AP是橋設(shè)備，在MAC層實現(xiàn)無線局域網(wǎng)與以太網(wǎng)互聯(lián)。AP與以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)互聯(lián)4.4高速以太網(wǎng)本講主要內(nèi)容100Mbps以太網(wǎng)；1Gbps以太網(wǎng)；10Gbps以太網(wǎng)；40Gbps和100Gbps以太網(wǎng)。一、100Mbps以太網(wǎng)1．100BASE-TX100BASE-TX是用雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，100代表100Mbps。100BASE-TX必須采用5類以上雙絞線纜。２．100BASE-FX100BASE-FX是用多模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，采用2根50/125mm或62.5/125mm的多模光纖，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如果兩個100BASE-FX端口以全雙工方式進行通信，它們之間的傳輸距離可達2Km。二、1Gbps以太網(wǎng)１．1000BASE-T1000BASE-T是用雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，1000代表1000Mbps。1000BASE-T必須采用5e類以上的雙絞線纜。２．1000BASE-SX1000BASE-SX是用多模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，在全雙工通信方式下，如果采用62.5/125mm多模光纖，無中繼傳輸距離可達225m，如果采用50/125mm多模光纖，無中繼傳輸距離可達500m。３．1000BASE-LX1000BASE-LX是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，采用9mm單模光纖。在全雙工通信方式下，最小無中繼傳輸距離為2Km，不同的1000BASE-LX端口，由于采用的激光強度不同，無中繼傳輸距離可在2km～70km之間。三、10Gbps以太網(wǎng)1．10GBASE-T10GBASE-T是用雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，10G代表10Gbps。10GBASE-T必須采用超6類以上的雙絞線纜，兩個10GBASE-T端口之間的傳輸距離必須小于100m。2．10GBASE-LR10GBASE-LR是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準。10GBASE-LR只能工作在全雙工通信方式，無中繼傳輸距離為10km。3．10GBASE-ER10GBASE-ER是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準。只能工作在全雙工通