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文档简介

1、 DNS是域名系统 (Domain NameSystem)的缩写,于1983年由Paul V. Mockapetris博士发明的。 在Internet上域名与IP地址之间是一对一(或者多对一)的,但机器之间只能互相认识IP地址,它们之间的转换工作称为域名解析。 域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成,DNS就是进行域名解析的服务器。 DNS 命名用于 Internet 等 TCP/IP 网络中,通过用户友好的名称查找计算机和服务。 1 计 算 机 网 络 第二讲21 基本概念 2 数据通信基础理论3 传输介质4 编码和调制5 多路复用重点:数据通信基础理论和编码调制 第二章 数据通信基础主要

2、内容32.1 基本概念1、数据模拟数据连续的数据,比如音频数据数字数据离散的数据,比如整数。通常说的数字数据是可以用二进制整数表示的数据。2、信号信号是数据的电压或电磁编码。模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波;数字信号则是一系列离散的电脉冲。43、物理信道传输信号的介质(媒体) 逻辑信道建立在物理信道上的逻辑通信道路54、传输(信号传递过程)1)模拟传输传输的是模拟信号特点:长距离传输信号会衰减,用中继器放大信号再传输,噪声(干扰)信号也放大,导致信号严重失真。2)数字传输传输的是数字信号特点:对衰减的信号用转接器转接,转接器重新判别和恢复数字信号,继续传输,这样容易保真。3)数据传

3、递方式(1)并行传输、串行传输(2)异步传输、同步传输(3)单工、半双工和全双工62.2通信基础理论t码元1码元2码元3码元4码元5信号1、码元(Code cell):时间轴上一个信号的编码单元。T2、信号传输速率B - 每秒传输的码元数,单位为波特, 记作 Baud。计算公式: B=1/T (Baud) . 式中 T为信号码元的宽度,单位为秒 信号传输速率也称波特率。73、数据传输率R -每秒传输二进制信息的位数,单位为位/秒,记作bps。计算公式: R=Blog2N (bps) . 式中 B为信号的波特率,N为不同码元的个数; log2N 为码元可以携带二进制数据的位数 数据传输速率也称比

4、特率。解读:log2N 为码元可以携带二进制数据的位数,为什么?假设 M1 M2 M3 M4 是(N=)4个不同的码元 按二进制编号便是 M00 M01 M10 M11 用来编号的二进制数需要2位=log248同理:如果设N=8个不同码元则用二进制数表示它们便是M000 M001 M010 M011 M100 M101 M110 M111 需要编码的二进制数的位数=log28一般的,有log2N 表示编号N个不同码元的二进制数的位数另外,如果接收到码元就认为接收到编号,则信号通信就转换成二进制数字通信了,不是吗?因此,就有了前面的关系式 比特率=波特率log2N .(2)数据通信通过信号通信实

5、现,实现方式为发送M00即表示发送数据00。因此,发送一个码元即发送两位二进制数据。9例子:假设码元由载波 f(t)=Asin(Wt+P)形式的波形构成,A、W、P分别取两个不同的值,另某线路的信号传输率为3k(1000)波特,问该线路的数据传输率为多少?解:已知B=3k(baud),N=222=8 由公式有 R=Blog2N=3klog28=9k(bps)答:数据传输率为9kbps。10作业:书63页 1、4、28网络阅读:信息与数据,信息熵与bps114、误码率误码率是衡量数据通信系统在正常情况下传输可靠性的指标,它定义为例子:设信道的误码率为10-3,在此信道上传输1000个汉字, 最多

6、有几个汉字错?解:已知有 Pe=10-3,1000个汉字占100028=16000(位), 由公式有: 16位可以散落在16个汉字中, 最多可能导致16个汉字错.答:最多有16个汉字错.125、信道容量(信道最大数据传输速率)1)信道容量:一个信道的最大数据传输速率,(bps)2)信道容量与数据传输速率的区别:信道容量表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能力的极限;数据传输速率是实际的数据传输速率。像公路上的最大限速与汽车实际速度的关系一样。3)影响信道容量的主要因素是带宽和噪声。134)Nyquist定理:无噪声下的信道的最大信号传输速率Rmax与信道带宽H的关系如下:C=Rmax=2

7、Hlog2N (bps).(3)式中H为信道的带宽,单位为hz,N为不同码元的个数。说明在无噪声的理想条件下,信道的容量与带宽成正比。例子:普通电话线路带宽约3khz,若不同码元个数N=16,求最大数据传输速率(信道容量)。解:已知 H=3khz=3000hz,N=16, 由Nyquist定理有C=Rmax=23klog216=24kbps。答:最大数据传输率为24kbps。142)Shannon定理:对于带宽为H,信噪比为S/N的有噪声信道,其最大数据传输率Rmax为 Rmax = Hlog2(1+S/N) (bps) .(4) 其中S/N为信号功率与噪声功率的比,称为信噪比一般使用数值10

8、lgS/N -分贝(dB)来表示信噪比。示例:已知信噪比为30dB,带宽为3kHz,求信道容量。解:已知 10lgS/N=30,S/N=1000 由shannon定理有 C=Rmax=3klog2(1+1000)30kbps答:信道容量为30kbps。15通信基本参数小结1、信号传输率每秒钟发送几个码元(波特)2、数据传输率每秒钟发送几位(bps)3、误码率发送N位数据有几位出错4、信道容量信道的极限传输能力 Nyquist: Rmax=2Hlog2N (bps) 香农: Rmax = Hlog2(1+S/N)(bps)5、带宽即速度宽带即高速162.3 传输介质有线介质双绞线同轴电缆光纤无线

9、介质无线电微波(大地微波、卫星微波)红外线(毫米波)激光17双绞线双绞线(TP)-由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成。屏蔽双绞线STP(IBM)Type 1或Type 2非屏蔽双绞线UTP( EIA/TIA)Cat 3 :四对线组成,用作10Mbps或100Mbps以太网;Cat 5 :四对线组成,用作100Mbps以太网;特点距离短:100m5000m,传输容量:100Mbps以内;价格便宜; 低频(10kHz以下)抗干扰性能强于同轴电缆,高频(10-100kHz)抗干扰性能弱于同轴电缆。18 双绞线的连接标准色彩标记和连接方法:直连线:568B568B交叉线:568A568B线对色彩码1白

10、绿,绿2白橙,橙3白蓝,蓝4白棕,棕1122334412345678EIA-568A2211334412345678EIA-568B线对水晶头19从水晶头来看,A线和B线的区别20同轴电缆铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套基带电缆粗缆非中继传输距离10kmRmax=10 Mbps细缆(便宜的同轴电缆)非中继传输距离185米Rmax=10 Mbps宽带电缆非中继传输距离100kmRmax= 900Mbps传有线电视21光纤光纤-由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成的 。带宽频率范围:50 T Hz数据传输率:100 Gbps实际使用:10Gbps,原因:光/电、电/光转换的速度跟不上;光电子技术/

11、光子技术通过光纤中光的波长0.85m / 1.3m / 1.55 m22光纤及光缆构成玻璃封套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳单芯光缆多芯光缆23单模光纤和多模光纤多模光纤(multi-mode fiber)内芯直径稍大,其中有多个光沿不同的方向同时传播。直径为62.5m使用普通发光二极管作为光源波长为0.85m中继距离2公里单模光纤(single-mode fiber)内芯直径较小,与光的波长接近,光沿同一方向传播。直径为810m使用激光源,波长为1.55m中继距离100公里激光器光检波器单束光线沿直线传播多束光线以不同的反射角传播激光器包层折射率低纤芯折射率高亮度调制光检波器2

12、4光纤的特点优点高带宽、高数据传输率抗电磁干扰强,数据传输安全、可靠抗腐蚀衰减小缺点单向传输光纤接口价格昂贵工艺复杂、安装技术复杂252.3.4 无线介质无线介质是指信号通过空气传输,信号不被约束在一物理导体内无线介质主要包括无线电波微波(地面微波、卫星微波)红外线、激光26(1)无线电波无线电通信就是利用地面发射的无线电波通过电离层的反射而到达接收端的一种远距离通信方式。无线电通信使用的频率一般在3MHz 至1GHz。无线电波的传播特性与频率有关。在低频上,无线电波能轻易地绕过一般障碍物,但其能量随着传播距离的增大而急剧递减。在高频上,无线电波趋于直线传播并易受障碍物的阻挡,还会被雨水吸收。

13、27(2) 微波对于频率在100MHz以上的无线电波,其能量将集中于一点并沿直线传播,这就是微波。微波通信是利用无线电波在对流层的视距范围内进行信息传输的一种通信方式,它使用的频率范围一般在1GHz至20GHz左右。由于微波只能沿直线传播,所以微波的发射天线和接收天线必须精确对准,而且每隔一段距离就需要一个中继站。中继站之间的距离与微波塔的高度成正比例。对于100m高的微波塔,中继站之间的距离可以达到80km。28 地面微波-通过地面站之间接力传送-接力站之间距离:50 -100 km-速率:每信道 45 Mb/s地球地面站之间的直视线路 微波传送塔35,784公里地球 地球同步卫星-与地面站

14、相对固定位置-使用3颗卫星即可覆盖全球-传输延迟时间长(270ms)-广播式传输-应用领域: 电视传输、长途电话、专用网络、 广域网292.4 编码与调制 计算机中使用的都是二进制数据(数字数据),为了利用线路传输数据,就必须将其变成信号。1、数字数据数字信号(编码)1)不归零编码2)如何同步3)曼彻斯特编码302、模拟数据数字数据调制Nyquist抽样定理:设f(t)最大频率为fm,tm=1/fm,用tm/2的时间间隔采样,则采样的离散数据可以复原原来的f(t)。1)脉冲振幅调制(PAM) 2)脉冲编码调制(PCM)3)差分脉冲编码调制(DPCM) 4)增量调制(M)313、数字数据模拟信号

15、调制原理:采用载波 f(t)=Asin(Wt+P)来表示数字数据1)移辐键控W、P不变,A的变化表示数字数据,比如 A=1和0表示数字1和0。2)移频键控A、P不变,W的变化表示数字数据,如果有K个不同的频率W,就可以每次携带log2K位数字。3)移相键控A、W不变,P的变化表示数字数据,如果有L个不同的频率P,就可以每次携带log2L位数字。4)正交调制同时变化A、W、P32 假设码元的时间宽度是T,1=2/T,则在0,T的连续函数有以下的傅立叶级数展开。1、如果是模拟信号,则一定存在正整数N, 当nN时,an=bn=0。 这样的信号称为频带信号,N1就是其带宽。2、如果是数字脉冲信号,则对

16、于任何n 都有 an0,bn 0。 这样的信号称为基带信号。傅立叶级数:333、模拟传输模拟信道(模拟)频带信号4、数字传输数字信道(数字)基带信号因此 模拟传输也称为频带传输传输频带信号 数字传输也称为基带传输传输基带信号2.6 多路复用 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。 34频分多路复用FDM(Frequency Division Multiplexing)主干线路的频带被划分为若干子(逻辑)信道,每个用户独占某些频段;调频广播以及有线电视。DEMUX复用器解复用器共享信道MUX信源信宿35波分多路复用WDM(Wave Division Multiplexing)FDM

17、在光纤介质中的应用;时分多路复用TDM(Time Division Multiplexing)每个用户轮流瞬间地占有主干线路的整个带宽;在数字通信系统中,对主干线路的多路复用只能采用TDM,因为数字信号的频谱有可能占居整个信道带宽。362-8物理层接口任务:在两个相邻的节点间传送比特流。协议(标准):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;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;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37物理层接口示例1) RS-232-C是美国电子工业协会(EIA)于19

18、73年提出的串行通信接口(com)标准;计算机通过串口(com)与调制解调器连接。一般有9芯和25芯两种。38(1)RS-232-C机械特性RS-232-C (9)39信号电平使用负逻辑逻辑1 用负电平(-5-15V)表示;逻辑0 用正电平(+5+15V)表示数据传输率支持100、300、600、1200、2400、4800、9600、19.2K、33.6K、56K 1200 bps, 传输距离 = 100m,9600 bps,传输距离 =19.2 kbps, 传输距离00 B-01 C-10 D-11 每位考生成绩需要2比特。信息编码47第三种方案 用二进制10 0 110 111分别表示

19、A B C D 既: A-10 B-0 C-110 D-111 200位考生成绩需要 1001+502+253+253=350比特 平均每位考生需要 350/200=1.75比特(平均码长) 信息熵的值为 H=-(1/2)log2(1/2)-(1/4)log2(1/4) -(1/8)log2(1/8)-(1/8)log2(1/8) =0.5+0.5+0.375+0.375=1.75(比特)问题:有第四种方案,使得平均码长更短吗? =香农(1948)证明:平均码长信息熵48上节课两个重要定理Harry Nyquist:1924年Rmax=2Hlog2N (bps)Claude Elwood Sh

20、annon:1949年Rmax = Hlog2(1+S/N)(bps)491、TCP/IP通信原理实验课小结IP对应主机(网络层地址)端口对应应用程序(传输层地址)客户机程序计算机A服务器程序计算机B50TcpServerTcpClientSendMsgReceiveMsg书253页512、TCP/IP通信程序示例1)服务器端 int main() TcpServer myserver(6000); return 0;2)客户机端 int main() TcpClient myclient(“”;6000); myclient.SendMsg(“我能写通信程序了耶!”); coutmyclie

21、nt.ReceiveMsg(); return 0;523、STUDIO.NET 2005 命令提示工具基本命令C+相关1)编译 CL txclient.cpp /EHs 作用:将 txclient.cpp 变成 txclient.exe2)运行 可执行文件名,比如 txclient.exeC+无关3)进入D逻辑盘 d:4)改变文件夹 cd 文件夹名 比如 cd ftp5)查看当前文件夹内容 dir53 a tourist visiting Englands Eton College askd gardener how he got the lawns so perfect . “Thats easy,” he replied, “You just brush off the dew every morning, mow them every other day, and roll them once a week.”“Its that all? ” asked the to

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