第四次课(差错控制,网络结构,OSI模型)

第四次课(差错控制,网络结构,OSI模型)第一页，共47页。差错检测方法早期差错检测方法：对每个数据单元都发送两次，接收设备在两个版本的数据之间进行逐比特比较。存在的问题：速度缓慢，开销大。当前差错检测方法——冗余技术：不需要重传整个数据流，只在每个数据单元末尾加上附加一些比特，以便于接收端进行差错检测。附加的比特对于所传输的数据来说是多余的，一旦传输的正确性被确认，这些附加的比特被丢弃，只保留原始数据。通常加入奇偶校验码和循环校验码。第二页，共47页。奇偶校验码是一种最简单的检错码，它的编码规则是在原有信息后附加一位校验位，使得原有信息中1的个数（包括校验位）是奇数（称为奇校验）或是偶数（称为偶校验）。发送方和接收方必须采用同一种奇偶校验方式。可以分为三种：垂直奇偶校验水平奇偶校验水平垂直奇偶校验

第三页，共47页。1.垂直奇偶校验在每一个数据单元后都增加一个校验位，使1的总数对于偶校验来说是偶数，对于奇校验来说是奇数。只能检测出奇数个错误。第四页，共47页。2.水平奇偶校验将多个数据单元组成一组，每个数据单元一列列排列，然后在水平方向上对每一位进行奇偶校验，并把校验码附加在各行的最后一位。只能检测出奇数个错误。第五页，共47页。3.水平垂直奇偶校验正确率比单独使用其中一种校验要高，但当水平和垂直方向上同时出现偶数个错误时，仍然无法验错。第六页，共47页。奇偶校验码分为：垂直奇偶校验水平奇偶校验水平垂直奇偶校验

特点能使误码率降低一个数量级。检错能力很低，只能检测出奇数个错误的情况，且无纠错能力。第七页，共47页。循环校验码在数据单元末尾附加一串冗余比特，称作循环校验码，使得整个数据单元可以被另一个预定的数整除。在接收端，对接收到的数据单元也用同一个数去除。如果能整除，就认为数据正确到达并进行接收；如果有余数，则说明传输过程有错，需要重发。模2除法（不借位）。第八页，共47页。循环校验码

例：将4位有效信息（1100），生成（7，4）循环校验码。其中，7表示加校验位后数据的总长度；4表示待编码的有效信息长度；校验位的长度为7-4=3。采用的生成多项式为：G(x)=X3+X+1，解：

(1)将待编码的4位有效信息表示为多项式M(x)：

M(x)=1100=X3+X2

第九页，共47页。循环校验码

(2)将M(x)

左移3位，得M(x)*X3，其目的是空出3位，以便附加校验位。

M(x)*X3

=X6+X5

=(3)用生成多项式G(x)对M(x)*X3

做模为2的除法:G(x)

=X3+X+1=1011（计算商和余数）商Q(X)为1110；余数R(X)为

010

M(x)*X3

=Q(X)*

G(x)

+R(X)(4)循环校验码为（模2减法与模2加法结果相同）

M(x)*X3+R(X)=1100000+010=1100010

第十页，共47页。循环校验码循环校验码验错原理利用循环码是否能被生成多项式G(x)整除，来判断收到的编码是否正确。若能整除（余数R(x)=0），则表示收到的编码无误；如果不能整除，则表示有错，由发送方重新发送该信息，直至正确为止。将接收到的正确编码信息去掉尾部的校验位，便可得到原始数据。

循环校验具有良好的代码结构，验错能力比奇偶校验更强，所以在计算机系统和计算机通信网络中得到广泛的应用。

第十一页，共47页。2.循环冗余校验第十二页，共47页。传输差错的校正纠错（校正）：在接收端发现并自动纠正传输错误的过程。1）自动重传2）前向差错纠正第十三页，共47页。自动重传检测错误接收端自动请求重发工作方式：1）停止等待：等待接收方应答帧再发，影响通信效率2）连续：连续发送，直到收到错误应答帧。重发方式：拉回、选择重发简单有效，出错确认、数据重发加大通信量，通信障碍第十四页，共47页。前向差错纠正在接收端检测和纠正差错，不需请求发送端重发。冗余位：判断是否出错、哪一位出错、纠正出错例：纠正ASCII码的单比特错误第十五页，共47页。网络结构和OSI模型明确网络的三个组成部分网络的基本结构与类型OSI参考模型OSI模型对等层协议和层间接口的重要概念第十六页，共47页。网络的组成三个组成部分独立功能的计算机通信线路和设备网络通信协议其它划分方式通信子网资源子网第十七页，共47页。设备之间的关系线路配置：设备连接到线路上的方式拓扑结构：网络的布线方式传输模式：设备间信号的流动方向网络类型：网络的分类网际互连：多个网络的互连第十八页，共47页。

线路配置线路配置:是指两个或两个以上的通信设备连接到链路的方式。点到点连接提供了两个设备之间的专用连接。多点连接两个以上的设备共享一条链路。第十九页，共47页。拓扑结构拓扑结构是网络中所有链路和设备之间相互关系的几何表示网络链路物理或逻辑的布置方式拓扑类型第二十页，共47页。

拓扑结构网状结构点-点专用线路点到点直接通信网络具有健壮性故障检测容易电缆数量巨大星型结构不能直接通信具有一定的健壮性故障检测容易电缆长度较长第二十一页，共47页。

拓扑结构总线结构多点连接广播通信电缆数量少可靠性较差环型结构点到点连接单向通信可靠性存在隐患第二十二页，共47页。拓扑结构树形结构不能直接通信故障检测容易电缆长度较长规模较大混合结构兼有各自的特点规模大第二十三页，共47页。网络类型与互连传输模式：定义两个互相连接的设备之间信号流动的方向。单工；半双工；全双工；网络类型局域网(LocalAreaNetwork)城域网(MetropolitanAreaNetwork)广域网(WideAreaNetwork)网际互连(internet)：连接两个以上的网络。

Internet与internet的区别第二十四页，共47页。网络的体系结构两台计算机之间进行通信需要解决的问题：必须有一条传送数据的通路告诉网络如何识别接收方发送方必须查明接收方是否已经准备好发送速度的选择对传输过程中出现的差错(如：数据出错或丢失)进行处理网络分层：将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题。“分而治之”第二十五页，共47页。计算机网络的体系结构

体系结构：计算机网络各层的功能及其协议的集合。不同公司的网络体系结构SNA（SystemNetworkArchitecture）——IBM公司（1974）DNA（DigitalNetworkArchitecture）——Digital公司BNA（BurroughsNetworkArchitecture）——宝来机器公司DSA（DistributedSystemsArchitecture）——Honeywell公司存在的问题

由于网络体系结构的不同，不同公司的网络难以相互连通第二十六页，共47页。OSI模型一、什么是OSI模型OSI(OpenSystemsInterconnection):开放系统互联由国际标准化组织提出的一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准层次模型。1983年正式成为国际标准。工业自动化网络的建立也参考该模型。第二十七页，共47页。OSI模型一.、为什么要建立OSI模型实现异种网络互连和互通需要灵活、健壮、互操作的网络体系结构促进网络标准化第二十八页，共47页。OSI模型二.协议及分层原则1.协议制定的有关的约定或规则,包含有下列成分:(1)语法规则,包括数据格式、编码及信号电平等规则(2)语义规定,包括各种命令及回答响应的含义、用于协调的差错处理的控制信息等规则(3)时序规则,包括速度匹配、应答次序、报文排序和状态变化规则.第二十九页，共47页。OSI模型2.分层原则(1)各层的功能及技术实现有明显的差别,交界面的相互作用要少、各层相互独立(2)每一层应完成精确定义的功能(3)分层处应当选则接口的描述最少、层间交互最少的地方(4)层次数目适当.应考虑数据传输过程的特点、在双方形成对等层关系(5)每一层功能的选择利于标准化第三十页，共47页。三、OSI/RM模型七层协议第三十一页，共47页。OSI层次第三十二页，共47页。应用层通过人机界面，为用户提供各种应用服务(邮件传输服务、文件访问和传输服务等)，产生原始数据。到表示层去从表示层来第三十三页，共47页。表示层加密，压缩，安全性第三十四页，共47页。会话层会话管理，同步，对话控制，优雅关闭第三十五页，共47页。传输层端到端消息传递，拆分和组装，连接控制第三十六页，共47页。网络层源到宿传递，寻址，路由，复用第三十七页，共47页。数据链路层点到点的传递，寻址，流控，错误处理等第三十八页，共47页。OSI模型注意区分概念数据链路层：提供点到点的连接。网络层：提供信源到信宿的传输。传输层：提供整个消息端到端的可靠传输。

交换网络AB1234第三十九页，共47页。物理层线路配置，通信模式，拓扑结构，信号编码，媒介第四十页，共47页。OSI模型例:某人通过网络给自己的好朋友发贺卡,注意信息如何按OSI模型完成其传输的过程.第四十一页，共47页。明天是我好朋友的生日,我得赶快给她发张卡片!先扫描入计算机上网发送先到应用层,进行消息处理服务应用层处理完毕可以继续OK第七层数据到表示层去别忘了,除了第一和第七层不加报文头外，其余都需要第四十二页，共47页。表示层1,保证通信设备之间的互操作性2,对第七层数据进行压缩,编码，加密处理完毕可以继续OK,去会话层会话层我的数据单元应包含寻求连接的主机的确认凭证,包括口令和登录确认哎呀,传输中断了，还得重输没关系,这里有检查点，不必全部重输数据已全部传输完毕,可以继续吗？OK!传输层我负责从信源到信宿的传递过程并进行流量控制和差错控制我将会话层的消息分成可传输的片段,并在各自的报文头消息中加入指明片段在整个消息中的顺序序号去网络层第四十三页，共47页。网络层我负责数据包经过多条链路,由信源到信宿的传递过程.保证每个数据包能成功,有效地从出发点到目的地我还提供交换和路由去数据链路层OK数据链路层我负责比特组无差错从一个站点送到下一个相邻站点我除了加报文头,还要加尾部,携带地址和其他信息我的数据是一帧帧传送110物理层我被转化为电磁信号在物理链路层上传输物理层110数据链路层我重新把电磁信号转化为数字信号我一帧帧接收,同时剥掉抱文头和