计算机网络三

1、1 计计 算算 机机 网网 络络23应用层应用层 表示层表示层 会话层会话层 传输层传输层网络层网络层数据数据 链路层链路层物理层物理层应用层应用层 表示层表示层 会话层会话层 传输层传输层网络层网络层数据数据 链路层链路层物理层物理层DCEDCE信号信号传输传输信号信号传输传输如何把不可靠的物理链路如何把不可靠的物理链路变成可靠的数据链路？变成可靠的数据链路？发现差错？发现差错？数据成帧。数据成帧。4 567作业讲评：作业讲评：1 1、概念题：传输、概念题：传输信号的传递（过程）信号的传递（过程）模拟传输模拟传输传递的是模拟信号传递的是模拟信号数字传输数字传输传递的是数字信号传递的是数字信号

2、2 2、计算题、计算题1 1）已知信号的波特率）已知信号的波特率B B，求数据传输率，求数据传输率R R公式：公式：R=BR=Bloglog2 2N N，N N表示不同码元的个数表示不同码元的个数2828、解：已知、解：已知B=2400B=2400波特，波特，N=2N=24=84=8 代入公式得代入公式得 B=7200B=7200（bpsbps） 答：数据传输率为答：数据传输率为7200bps7200bps。82 2）在有噪声的信道上，香农公式）在有噪声的信道上，香农公式C=HC=Hloglog2 2（1+S/N1+S/N），），H H带宽，带宽，C C最大数据传输率最大数据传输率(1)(1)

3、已知信噪比已知信噪比S/NS/N，求噪声的分贝数，求噪声的分贝数 分贝数分贝数=10=10loglog1010S/NS/N9 9、解：已知、解：已知 H=4000HZ=4kHZH=4000HZ=4kHZ， C=20kB/4s20C=20kB/4s20100010008/4=40kbps8/4=40kbps 由香农公式有由香农公式有 S/N=2S/N=2C/HC/H-1=2-1=240/440/4-1=1023-1=1023 分贝数分贝数=10=10loglog1010102310102310loglog101010001000 =30 =30 答：信道的信噪比至少是答：信道的信噪比至少是303

4、0分贝。分贝。91010、解：已知、解：已知 分贝数分贝数=30=30，H=3kHZH=3kHZ 10 10loglog1010S/N=30S/N=30 S/N=10 S/N=103 3=1000=1000 由香农公式由香农公式 C=HC=Hloglog2 2（1+S/N)1+S/N) =3k =3kloglog2 2(1001)(1001) 3k 3kloglog2 210241024 =30k =30k（bpsbps） 答：最大数据率为答：最大数据率为30kbps30kbps。10上节课第三章我们介绍了帧定界的方式上节课第三章我们介绍了帧定界的方式1 1）字符填充定界）字符填充定界用特殊字

5、符表示一帧数据的开用特殊字符表示一帧数据的开始和结束。始和结束。2 2）比特填充定界）比特填充定界用用0111111001111110的一个字节数据模的一个字节数据模式表示一帧数据的开始和结束。式表示一帧数据的开始和结束。3 3）数据成帧发送与接收目的）数据成帧发送与接收目的差错的发现差错的发现4 4）差错）差错发送与接收的不一致，随机错和突发错发送与接收的不一致，随机错和突发错5 5）差错的发现）差错的发现数据数据+ +检验码检验码= =码字码字 检验码检验码=f(=f(数据数据) )，f f是关系或规则是关系或规则111213 11010100000 11001 11100000 1100

6、1 101000 11001 11010 11001 1114153 3、TCP/IPTCP/IP用于检验报头的检验码（用于检验报头的检验码（checksumchecksum） TCP/IPTCP/IP协议采用一种非常简单的检验码，称协议采用一种非常简单的检验码，称为检验和。为检验和。1 1）检验和的检验码长度）检验和的检验码长度1616比特（二进制比特（二进制1616位）位）2 2）只对）只对TCP/IPTCP/IP协议的报头用检验和检验码，对报协议的报头用检验和检验码，对报文本身不做差错检测。文本身不做差错检测。3 3）计算方法通过一个函数实现，该算法非常简单）计算方法通过一个函数实现，该

7、算法非常简单快速，因为计算只用到加法和移位运算。快速，因为计算只用到加法和移位运算。 书书7070页列出了页列出了CRCCRC检验码的基本性质，同时检验码的基本性质，同时也给出常用的也给出常用的CRCCRC生成多项式。生成多项式。16unsigned short /函数返回一个短整数（函数返回一个短整数（16位）位）checksum(unsigned short *addr, int count) unsigned long sum=0; while (count 1) sum += *addr+;count -= 2; if (count0) sum += *(unsigned char*)

8、addr; while(sum16) sum = (sum 16) + (sum & 0 xffff); return (unsigned short)(sum);17unsigned short /函数返回一个短整数（函数返回一个短整数（16位）位）checksum(unsigned char *addr, int count) unsigned long sum=0; unsigned short *p=(unsigned short*)addr; while (count 1)sum += *p+;count -= 2; if (count0) sum += *(unsigned

9、 char*)p; while(sum16) sum = (sum 16) + (sum & 0 xffff); return (unsigned short)(sum); while(sum/655360) sum = (sum / 65536) + (sum & 65535);18小结：小结：数据链路层一般采用数据链路层一般采用CRCCRC检验码发现差错检验码发现差错TCP/IPTCP/IP协议在协议在IPIP层与层与TCPTCP层采用检验和来发现报头层采用检验和来发现报头的差错。的差错。作业：书作业：书9999页页 1 1、6 6、193-33-3可靠传输协议（可靠传输协

10、议（ARQARQ）1 1、等、等停协议停协议每发送一帧，等待接收方确认。每发送一帧，等待接收方确认。2 2、后退、后退N N帧协议帧协议203 3、选择重传协议、选择重传协议21前面内容回顾：前面内容回顾：1 1、物理层解决数据编码（调制）与解码（解调），、物理层解决数据编码（调制）与解码（解调），使得数据传输能够通过信号的传递得以实现。使得数据传输能够通过信号的传递得以实现。2 2、数据链路层解决链路上（相邻节点间）信息无差、数据链路层解决链路上（相邻节点间）信息无差错的传递。错的传递。3 3、为了发现差错，数据必须附加检验码和成帧。、为了发现差错，数据必须附加检验码和成帧。4 4、数据链路

11、层最常用的检验码是、数据链路层最常用的检验码是CRCCRC检验码。检验码。5 5、数据链路层纠正差错的方法是选择重传。、数据链路层纠正差错的方法是选择重传。6 6、数据链路层最常用的帧格式是、数据链路层最常用的帧格式是HDLCHDLC帧和帧和PPPPPP帧。帧。223-4 HDLC协议1 1、HDLCHDLC协议简介协议简介由由IBMIBM的的SDLCSDLC发展而来的发展而来的01111110 Addr Ctrol Info FCS 011111103 3、控制字段、控制字段2 2、HDLCHDLC帧格式帧格式233-5 PPP3-5 PPP协议协议( (由由SLIPSLIP协议发展而来协议

12、发展而来) )1 1、PPPPPP简介简介点到点协议（点到点协议（CHAPPAP,NCPCHAPPAP,NCP）2 2、PPPPPP帧格式帧格式01111110 Addr Ctrol PRO Info FCS 011111103 3、PPPPPP链路链路 ( (网络协商网络协商选取网络协议选取网络协议) ) 4 4、PPPPPP论证论证PAP,CHAPPAP,CHAP5 5、PPPPPP应用应用COMCOM接口电话网接入接口电话网接入 发展出现在的发展出现在的PPPoEPPPoEADSLADSL接入接入24 数据链路层解决了数据在任意相邻的网络节点数据链路层解决了数据在任意相邻的网络节点之间传

13、递的问题，那么网络层要解决的问题就是数之间传递的问题，那么网络层要解决的问题就是数据在任意两个网络节点之间的传递问题。据在任意两个网络节点之间的传递问题。 通常我们把任意两个节点之间的数据传递称为通常我们把任意两个节点之间的数据传递称为数据交换。为了选择计算机网络中的有效的数据交数据交换。为了选择计算机网络中的有效的数据交换方法（技术），我们就必须对已有的网络交换技换方法（技术），我们就必须对已有的网络交换技术有一个完整的了解和认识。术有一个完整的了解和认识。一般地，数据交换有以下的技术：一般地，数据交换有以下的技术：电路交换电路交换(Circuit Switching)传统电话网传统电话网报

14、文交换报文交换(Message Switching)电报系统电报系统分组交换分组交换(Packet Switching)X.25网网25(1)电路交换o 原理原理n 传输双方在数据传输之前要建立一条物理电路（可以是传输双方在数据传输之前要建立一条物理电路（可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道），该物理电真正的物理线路，也可以是一个复用信道），该物理电路一直保持到双方通信结束后才释放。路一直保持到双方通信结束后才释放。o 特点特点n 建立物理电路所需的时间比较长；建立物理电路所需的时间比较长；n 建立连接后，传输延迟小，主要的延迟是物理信号的传建立连接后，传输延迟小，主要的延迟是物理信号的

15、传播延迟；播延迟；n 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低；一旦建立连接就独占线路，线路利用率低；n 电路的带宽是预先分配的，通信过程中固定不变；电路的带宽是预先分配的，通信过程中固定不变；n 不会发生数据传输冲突；无纠错机制；不会发生数据传输冲突；无纠错机制；n 不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的特不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到点，真正传输数据的时间不到10%10%。26(2)报文交换o 原理原理n 报文交换不事先建立电路，当发送方有数据要发送时，报文交换不事先建立电路，当发送方有数据要发送时，它把要发送的数据当作一个整体交给中间交换设

16、备，中它把要发送的数据当作一个整体交给中间交换设备，中间交换设备先将报文存储起来，然后选择一条合适的输间交换设备先将报文存储起来，然后选择一条合适的输出线将数据转发给下一个中间交换设备，直到将数据发出线将数据转发给下一个中间交换设备，直到将数据发送到目的结点。送到目的结点。这种数据传输技术称为这种数据传输技术称为存储存储- -转发转发。 o 特点特点n 没有建立和拆除连接所需时间，线路利用率高；没有建立和拆除连接所需时间，线路利用率高；n 报文大小不一，造成存储管理复杂；报文大小不一，造成存储管理复杂；n 大报文转发可能会长时间占用线路，导致报文在中间结大报文转发可能会长时间占用线路，导致报文

17、在中间结点的延迟非常大，导致吞吐率低，不适合交互式通信；点的延迟非常大，导致吞吐率低，不适合交互式通信；n 如果报文丢失或出错，需全部重传。如果报文丢失或出错，需全部重传。27(3)分组交换o 原理原理n 是报文交换技术的改进；是报文交换技术的改进；n 将用户的数据划分成若干个分组将用户的数据划分成若干个分组(packet)(packet)，而且分，而且分组的大小有严格的上限，这样使得分组可以被缓存组的大小有严格的上限，这样使得分组可以被缓存在交换设备的内存而不是磁盘中；在交换设备的内存而不是磁盘中；n 对于每个分组，按存储对于每个分组，按存储- -转发的机制发给下一站直到转发的机制发给下一站

18、直到目的地；目的地；n 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能。择功能。28特点特点1 1）对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分）对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组组速度快；速度快；2 2）转发延时小）转发延时小适用于交互式通信；适用于交互式通信；3 3）某个分组出错可以仅重发出错的分组）某个分组出错可以仅重发出错的分组效率高；效率高；4 4）各分组可通过不同路径传输，容错性好；）各分组可通过不同路径传输，容错性好；5 5）需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。）需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。29实

19、现方式实现方式1 1）数据报）数据报(Datagram)(Datagram)每个每个PacketPacket单独寻址，单独寻址，IPIP数据报数据报2 2）虚电路虚电路(Virtual Circuit)(Virtual Circuit)在传输双方先建立一条虚电路，所有在传输双方先建立一条虚电路，所有PacketPacket沿着同一条虚电路到达目的地：沿着同一条虚电路到达目的地：X.25/FR/ATMX.25/FR/ATM30三者的比较313-83-8网络性能指标网络性能指标1 1、带宽（、带宽（bandwidthbandwidth）模拟带宽模拟带宽(HZ),(HZ),数字带宽（数字带宽（bps

20、bps）信道传输数据能力的理论度量信道传输数据能力的理论度量2 2、吞吐量（、吞吐量（throughputthroughput）网络实际传输数据能力的度量，更多的是网络中设备的实际网络实际传输数据能力的度量，更多的是网络中设备的实际数据传输能力度量数据传输能力度量3 3、时延（、时延（delaydelay）信源到信宿之间的时间间隔信源到信宿之间的时间间隔1 1）处理时延）处理时延2 2）排队时延）排队时延3 3）传播时延）传播时延4 4）传输时延）传输时延323-93-9广域网实例广域网实例1 1、PSTN(PSTN(公共交换电话网）公共交换电话网）2 2、N-ISDNN-ISDN（窄带综合业

21、务数字网）（窄带综合业务数字网）3 3、X.25X.25很好的支持了分组交换和互联网的发展很好的支持了分组交换和互联网的发展4 4、帧中继（、帧中继（FRFR）1 1）广泛使用虚电路（）广泛使用虚电路（DLCI)DLCI)2 2）多路复用）多路复用3 3）约定信息速率）约定信息速率4 4）交换节点不进行差错控制）交换节点不进行差错控制335 5、ATMATM的网络的网络ATM ATM 参考模式分为三层：参考模式分为三层：AAL AAL 连接更高层协议到连接更高层协议到 ATM ATM 层，其主要负责上层层，其主要负责上层与与 ATM ATM 层交换层交换 ATM ATM 信元。信元。ATM A

22、TM 层主要负责将信元从层主要负责将信元从 AAL AAL 转发给物理层便于转发给物理层便于传输和将信元从物理层转发给传输和将信元从物理层转发给 AAL AAL 便于其在终端便于其在终端系统的使用。系统的使用。 ATM ATM 的物理层定义了位定时及其它特征，将数据编的物理层定义了位定时及其它特征，将数据编码并解码为适当的电波或光波形式，用于在特定物码并解码为适当的电波或光波形式，用于在特定物理媒体上传输和接收。理媒体上传输和接收。34ATMATM技术具有如下特点：技术具有如下特点：1 1）实现网络传输有连接服务，实现）实现网络传输有连接服务，实现(QoS)(QoS)。2 2）交换吞吐量大、带

23、宽利用率高。短信元，）交换吞吐量大、带宽利用率高。短信元， VPI VPI VCIVCI技术技术3 3）具有灵活的组网拓扑结构和负载平衡能力，伸）具有灵活的组网拓扑结构和负载平衡能力，伸缩性、可靠性极高。缩性、可靠性极高。ATMATM交换机交换机4 4）ATMATM是现今唯一可同时应用于局域网、广域网两是现今唯一可同时应用于局域网、广域网两种网络应用领域的网络技术，它将局域网与广域网种网络应用领域的网络技术，它将局域网与广域网技术统一。它的速率可达千兆位，即技术统一。它的速率可达千兆位，即1000Mbps1000Mbps。35POSPOS接口（接口（packet-over-SONET/SDHp

24、acket-over-SONET/SDH）基本原理：将基本原理：将IPIP分组直接放在同步光纤网络中传输，分组直接放在同步光纤网络中传输，提高带宽和速度，降低系统开销。提高带宽和速度，降低系统开销。网络层：网络层：IPIP协议协议数据链路层：数据链路层：PPPPPP协议协议物理层：物理层：SONET/SDHSONET/SDH36作业：作业：书书100页页 21、26、28、37节点节点A节点节点B节点节点C节点节点D节点节点E主机主机A主机主机B主机主机C电路交换电路交换返回返回主主机机D38节点节点A节点节点B节点节点C节点节点D节点节点E主机主机A主机主机B主机主机C报文、分组交换报文、分

25、组交换报文报文1报文报文2报文报文1报文报文2返回返回39节点节点A节点节点B节点节点C节点节点D节点节点E主机主机A主机主机B主机主机C虚电路电路交换虚电路电路交换40返回返回411 1、如果是（相当于）声音信号，则存在正整数、如果是（相当于）声音信号，则存在正整数N N， 当当n nN N时，时，a an n=b=bn n=0=0。 这样的信号称为频带信号，这样的信号称为频带信号，nn1 1就是其带宽。就是其带宽。2 2、如果是数字脉冲信号，则对于任何、如果是数字脉冲信号，则对于任何n n 都有都有 a an n00，b bn n 0 0。 这样的信号称为基带信号。这样的信号称为基带信号。

26、傅立叶级数傅立叶级数:423 3、模拟传输、模拟传输模拟信道模拟信道频带信号频带信号4 4、数字传输、数字传输数字信道数字信道基带信号基带信号结论：结论： 频分多路复用只适用于模拟传输系统，不适用频分多路复用只适用于模拟传输系统，不适用 于数字传输系统。于数字传输系统。 时分多路复用即适用于模拟传输系统也适用于时分多路复用即适用于模拟传输系统也适用于 数字传输系统。数字传输系统。=4344三三、FTPFTP客户端客户端1 1、浏览器、浏览器地址栏键入地址栏键入 ftp:/ftp:/用户用户: :密码密码 域名或地址域名或地址2 2、在命令行键入、在命令行键入 ftpftp1 1）open op

27、en 域名或地址域名或地址连接服务器连接服务器2 2）dir dir 显示服务器文件资源显示服务器文件资源3 3）get get 文件文件 下载文件下载文件4 4）put put 文件文件 上传文件上传文件四、四、FTPFTP服务器服务器45=46实验课复习实验课复习471 1、 如果是如果是windwoswindwos系统下编程，还得加以下两个函数：系统下编程，还得加以下两个函数：WSAStartup()WSAStartup()和和WSACleanup()WSACleanup()2 2、这些函数合起来称为、这些函数合起来称为socket socket 接口接口(API)(API)3 3、为了

28、方便理解通信编程原理，我们封装了这些接口，提、为了方便理解通信编程原理，我们封装了这些接口，提供了两个类供了两个类TcpServerTcpServer和和TcpClientTcpClientTcpServer TcpServer 构造函数需要一个参数：端口号构造函数需要一个参数：端口号TcpServer TcpServer 提供一个无参数接口接受连接提供一个无参数接口接受连接 AcceptClinet()AcceptClinet()TcpClient TcpClient 构造函数需要两个参数：构造函数需要两个参数：IPIP地址，端口号地址，端口号TcpClient TcpClient 提供两个

29、接口提供两个接口SendMsg(SendMsg(信息信息) )：发送信息：发送信息ReceiveMsg()ReceiveMsg()：接收信息：接收信息481 1、如果是模拟信号，则一定存在正整数、如果是模拟信号，则一定存在正整数N N， 当当n nN N时，时，a an n=b=bn n=0=0。 这样的信号称为频带信号，这样的信号称为频带信号，NN1 1就是其带宽。就是其带宽。2 2、如果是数字脉冲信号，则对于任何、如果是数字脉冲信号，则对于任何n n 都有都有 a an n00，b bn n 0 0。 这样的信号称为基带信号。这样的信号称为基带信号。傅立叶级数傅立叶级数:493 3、模拟传

30、输、模拟传输模拟信道模拟信道( (模拟模拟) )频带信号频带信号4 4、数字传输、数字传输数字信道数字信道( (数字数字) )基带信号基带信号因此因此 模拟传输也称为频带传输模拟传输也称为频带传输传输频带信号传输频带信号 数字传输也称为基带传输数字传输也称为基带传输传输基带信号传输基带信号2.6 2.6 多路复用多路复用 多路复用技术就是在一个信道上同时传输多路复用技术就是在一个信道上同时传输多个信号的技术。多个信号的技术。 50o 频分多路复用频分多路复用FDM(Frequency Division FDM(Frequency Division Multiplexing)Multiplexi

31、ng)n 主干线路的频带被划分为若干主干线路的频带被划分为若干子子( (逻辑逻辑) )信道，每信道，每个用户独占某些频段；个用户独占某些频段；n 调频广播以及有线电视。调频广播以及有线电视。DEMUX复用器复用器解复用器解复用器共享信道共享信道MUX信信源源信信宿宿51o 波分多路复用波分多路复用WDM(Wave Division Multiplexing)WDM(Wave Division Multiplexing)n FDMFDM在光纤介质中的应用；在光纤介质中的应用；o 时分多路复用时分多路复用TDM(Time Division MultiplexingTDM(Time Division

32、 Multiplexing）n 每个用户轮流瞬间地占有主干线路的整个带宽；每个用户轮流瞬间地占有主干线路的整个带宽；n 在数字通信系统中，对主干线路的多路复用只能在数字通信系统中，对主干线路的多路复用只能采用采用TDMTDM，因为数字信号的频谱有可能占居整个因为数字信号的频谱有可能占居整个信道带宽。信道带宽。522-82-8物理层接口物理层接口任务：在两个相邻的节点间传送比特流。任务：在两个相邻的节点间传送比特流。协议协议( (标准标准) )：规定了物理接口的各种特性：规定了物理接口的各种特性：机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格；机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格；电气特性：信号的表示

33、方式，脉冲宽度和频率电气特性：信号的表示方式，脉冲宽度和频率功能特性：接口引（线）脚的功能和作用；功能特性：接口引（线）脚的功能和作用；过程特性：信号时序，应答关系，操作过程。过程特性：信号时序，应答关系，操作过程。功能：建立和拆除物理连接、位流传输、管理功能：建立和拆除物理连接、位流传输、管理53物理层接口示例物理层接口示例1 1） RS-232-CRS-232-C是美国电子工业协会是美国电子工业协会(EIA)(EIA)于于19731973年提年提出的串行通信接口（出的串行通信接口（comcom）标准；）标准； 计算机A 计算机B 调制解调器A 调制解调器B 公用电话网 RS-232-C R

34、S-232-C 计算机通过串口（计算机通过串口（com）与调制解调器连接。）与调制解调器连接。一般有一般有9芯和芯和25芯两种。芯两种。54（1）RS-232-C机械特性12345678910111213141516171819202122232425RS-232-C 25根引脚编号图（插孔）RS-232-C (9)55信号电平使用负逻辑信号电平使用负逻辑l逻辑逻辑1 用负电平（用负电平（-5-15V）表示；）表示；l逻辑逻辑0 用正电平（用正电平（+5+15V）表示）表示数据传输率支持数据传输率支持100、300、600、1200、2400、4800、9600、19.2K、33.6K、56K l1200 bps， 传输距离传输距离 = 100m，l9600 bps，传输距离，传输距离 =19.2 kbps, 传输距离传输距离= 15 m。(2) RS-232-C电气特性56（3）RS-232-C功能特性25芯引脚号线的编号接口电路名称 DTE -DCE数据控制定时地线1AA屏蔽地 PG7AB信号地 GND2BA发送数据 TxD3BB接收数据 RxD4CA请求发送 RTS 5CB允许发送 CTS6CC数据设备准备好 DSR20 CD数据终端准备好 DTR8CF载波检测 CD5721CG信号质量检查 SQD23CH数据信号速率选择(DTE)18CI数据信号速率选择(DCE)24