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自考“網(wǎng)絡技術”復習要點匯總
1.1 計算機網(wǎng)絡的形成和發(fā)展
早期的計算機通信網(wǎng)絡中，為了提高通信線路的利用率并減輕主機的負擔，使用了 多點通信線路 、 終端集中器 以及 前端處理機。
主機—終端間的通信具有 突發(fā)性 和 高帶寬 的特點。
60 年代中期出現(xiàn)了大型主機，因而也提出了對大型主機資源遠程共享的要求。
ARPA 網(wǎng)的主要特點：( 1 )資源共享;( 2 )分散控制;( 3 )分組交換;( 4 )采用專門的通信控制處理機;( 5 )分層網(wǎng)絡協(xié)議。
70 年代中后期是廣域網(wǎng)絡大發(fā)展的時期，以網(wǎng)絡標準化為基礎。這一時期的網(wǎng)絡被稱為第二代網(wǎng)絡，以遠程大規(guī)�；ミB為其主要特點。
1974 年 IBM 首先推出了該公司的系統(tǒng)網(wǎng)絡體系結構 SNA ( System Network Architecture )，為用戶提供能夠互邊的成套通信產品; 1975 年 DEC 公司宣布了自己的數(shù)字網(wǎng)絡體系結構 DNA ( Digital Network Architecture ); 1976 年 UNIVAC 宣布了該公司的分布式通信體系結構 DCA ( Distributed Communication Architecture )。
1977 年國際標準化組織 ISO 的 SC16 分技術委員會開始著手制定開放系統(tǒng)互連參考模型 OSI/RM ( Open System Interconnection/Reference Model )。
1980 年 2 月 IEEE 802 局域網(wǎng)標準出臺。
1.2 計算機網(wǎng)絡的基本概念
計算機網(wǎng)絡：指由通信線路互相連接的許多自主工作的計算機構成的集合體。
為了和多終端分時系統(tǒng)相區(qū)別，在后一種系統(tǒng)中，終端(無論是本地的還是遠程的)只是主機和用戶之間的接口，它本身并不擁有計算資源，全部集中在主機中，主機以自己擁有的資源分時地為各終端用戶服務。
與計算機網(wǎng)絡類似的概念是 計算機通信網(wǎng) ，計算機通信網(wǎng)以 傳輸信息 為主要目的。
網(wǎng)絡中的 資源 (主機、大容量硬盤、高速打印機以及數(shù)據(jù)等)由 網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 統(tǒng)一管理， 網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 為用戶提供了 操縱網(wǎng)絡 、 共享資源 的 統(tǒng)一接口。
比計算機網(wǎng)絡 更高級 的系統(tǒng)是 分布式系統(tǒng) ，分布式系統(tǒng)在 計算機網(wǎng)絡基礎上 為用戶提供了 透明的集成應用環(huán)境。
和計算機網(wǎng)絡 類似 的另一種系統(tǒng)是 多機系統(tǒng) .多機系統(tǒng)專指 同一機房 中的許多 大型主機 互連組成的 功能強大、能高速并行處理 的計算機系統(tǒng)。對這種系統(tǒng)互連的要求是 高帶寬和多樣的連通性 .所謂 高帶寬 就是要求計算機之間的 通信速度 能夠達到 訪問主存 的速度。(簡答)
1.3 計算機網(wǎng)絡組成
計算機網(wǎng)絡的組成元素可以分為兩大類，即 網(wǎng)絡結點 和 通信鏈路 .網(wǎng)絡結點又分為 端結點和轉接結點 . 端結點 指通信的 源和宿結點 ，如 用戶主機和用戶終端 ; 轉接結點 指網(wǎng)絡通信過程中起 控制和轉發(fā)信息 作用的結點。 通信鏈路 是指 傳輸信息的信道 ，可以是 電話線、同軸電纜、無線電線路、衛(wèi)星線路、微波中繼線路、光纖纜線 等。(填空、多選、簡答)
圖 1.3 中( P6 )， 框外 的部分稱為 資源子網(wǎng) .資源子網(wǎng)中主要包括 擁有資源的用戶主機和請求資源的用戶終端 ，它們都是 端結點 . 框內 的部分叫做 通信子網(wǎng) .通信子網(wǎng)的 任務 是在 端結點 之間 傳送由信息組成的報文 ，它主要由 轉接結點和通信鏈路 組成。在該圖中，我們按照 ARPA 網(wǎng)絡的術語 把 轉接結點 能稱為 接口信息處理機 IMP ( Interface Message Processor )。(填空、簡答)
一個報文從源結點到宿結點的旅行路程上可能要經過多個 IMP 的轉發(fā)，這種通信方式叫做存儲—轉發(fā)通信。在廣域網(wǎng)中的通信一般都采用這種方式。另一種通信方式是所謂的廣播通信方式，主要用于局域網(wǎng)。(簡答)
通信子網(wǎng)中 轉發(fā)結點 的 互連模式 叫做子網(wǎng)的 拓樸結構 。(填空)
在 廣域網(wǎng) 中常見的互連拓樸是 樹型和不規(guī)則型 ，而在 局域網(wǎng) 中則常用 規(guī)則型拓相結構(星型、環(huán)型、總線型) 。(填空)
習題： 計算機網(wǎng)絡與多終端分時系統(tǒng)，分布式系統(tǒng)，多機系統(tǒng)之間的主要區(qū)別是什么?
答：( 1 )計算機網(wǎng)絡與多終端分時系統(tǒng)的區(qū)別：計算機網(wǎng)絡中的各個計算機(工作站)本身擁有計算資源，它能獨立工作，完成一定的計算任務，同時用戶還可通過本地計算機或工作站使用網(wǎng)絡中其他計算機的資源( CPU 、大容量外存或信息等)。而多終端分時系統(tǒng)終端(無論是本地的還是遠程的)只是主機和用戶之間的接口，它本身并不擁有計算資源，全部集中在主機中，主機以自己擁有的資源分時地為各終端用戶服務。
( 2 )計算機網(wǎng)絡與分布式系統(tǒng)的區(qū)別：分布式系統(tǒng)在計算機網(wǎng)絡基礎上為用戶提供了透明的集成應用環(huán)境，用戶可以用名字或命令調用網(wǎng)絡中的任何資源或進行遠程的數(shù)據(jù)處理，不必計及這些資源或數(shù)據(jù)的地理位置。而計算機網(wǎng)絡則往往不要求這種透明性，甲地的用戶要利用乙地的計算機必須通過自己的終端顯式地指定地點和設備名。分布式系統(tǒng)比計算機網(wǎng)絡更為高級。
( 3 )多機系統(tǒng)專指同一機房中的許多大型主機互連組成的功能強大、能高速并行處理的計算機系統(tǒng)。對這種系統(tǒng)互連的要求是高帶寬和多樣的連通性。計算機之間的通信速度能夠達到訪問主存的速度，即每秒達數(shù)十兆位。而計算機網(wǎng)絡是遠遠達不到的，廣域網(wǎng)的通信速率是每秒數(shù)十千位，局域網(wǎng)的通信速率是 10Mb/s。計算機網(wǎng)絡的傳輸開銷較大，而多機系統(tǒng)的開銷則是不必要的。多機系統(tǒng)要求多樣靈活的連通性，即使做不到完全直接互邊，也要求能夠快速地變換互連模式經適應并行計算的要求，而計算機網(wǎng)絡則由于距離的限制，在網(wǎng)絡中的互連相當有限。
2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念
通信的目的就是 傳遞信息 . 一次通信中產生和發(fā)送信息的一端叫 信源 ，接收信息的一端叫 信宿 .通信線路稱為 信道 ，所以信源和信宿之間的 信息交換 是通過 信道 進行的。(見 P8 圖 2.1 )(填空、單選)
模擬信號 是 隨時間連續(xù)變化 的信號。 數(shù)字信號 只取有限個 離散值 ，而且 數(shù)字信號 之間的轉換幾乎是 瞬時 的。(判斷)
如果信源產生的是模擬數(shù)據(jù)并且以模擬信道傳輸則叫做模擬通信;如果信源發(fā)出的是模擬數(shù)據(jù)而以數(shù)字信號的形式進行傳輸，那么這種通信方式叫做數(shù)字通信。(填空)
如果信源發(fā)出的是 數(shù)字數(shù)據(jù) ， 當然也可有兩種傳輸方式 .這時 無論 是用模擬信號傳輸或是用數(shù)字信號傳輸都叫做 數(shù)據(jù)通信 .(判斷)
在模擬傳輸方式中，數(shù)據(jù)進入信道之前要經過調制，變換為模擬的調制信號。由于調制信號的頻譜較窄，因此信道的利用率較高。在數(shù)字傳輸方式中，可以直接傳輸二進制數(shù)據(jù)或經過二進制編碼的數(shù)據(jù)，也可傳輸數(shù)字化了的模擬信號。(判斷)
2.2 數(shù)字信號的頻譜和信道帶寬
諧波的最高頻率 f h 與最低頻率 f l 之差( f h - f l )叫做信號的頻帶寬度，簡稱帶寬。
信號帶寬與脈沖寬度成反比。(判斷)
信道的帶寬是指信道頻響應曲線上幅度取其頻帶中心處值的 1/ √ 2 倍的兩個頻率之間的區(qū)間寬度。(判斷、填空、選擇)
2.3 數(shù)字信道的特性
數(shù)字信道是一種離散信道，它只能傳送取離散值的數(shù)字信號。數(shù)字信道的通頻帶(即帶寬)決定了信道中能不失真地傳輸脈沖序列的最高速率。一個數(shù)字脈沖稱為一個碼元，碼元攜帶的信息量由碼元取的離散值個數(shù)決定�？傊粋�碼元攜帶的信息量 n (比特)與碼元取的離散值個數(shù) N 有如下關系： n = log 2 N
用碼元速率表示單位時間內信號波形的變換次數(shù)，即通過信道傳輸?shù)拇a元個數(shù)。若信號碼元的寬度為 T 秒，則碼元速率 B =1/ T ，碼元速率的單位叫波特( Band )。若信道帶寬為 W ，則尼奎斯特定理指出最大碼元速率為 B =2 W ( Band )。
單位時間內在信道上傳送的信息量(比特數(shù))稱為數(shù)據(jù)速率 R 。
R = B log 2 N =2 W log 2 N (b/s)
數(shù)據(jù)速率和波特率是兩不同的概念。僅當碼元取 0 和 1 兩離散值時兩者才相等( R=B )。對于普通電話線路，帶寬為 3000Hz ，最高波特率為 6000Band .而最高數(shù)據(jù)速率可隨編碼方式的不同而有不同的取值。這些都是在無噪音的理想情況下的極限值，至于有噪聲影響的實際信道，則遠遠達不到這個極限。(判斷 0
香農( Shannon )的研究表明，有噪聲信道的極限數(shù)據(jù)速率可由下面公式計算：
C = W log 2 (1+ S / N )
W 為信道帶寬， S 為信號的平均功率， N 為噪聲平均功率， S/N 叫做信噪比。
在有噪聲的信道中(實際中的信道都是有噪聲的)，數(shù)據(jù)速率的增加意味著傳輸中出現(xiàn)差錯的概率增加。我們用誤碼率來表示傳輸二進制位時出現(xiàn)差錯的概率。誤碼率可用公式表示： Pc = Ne (出錯的位數(shù)) / N (傳送的總位數(shù))
在電纜中的傳播速度一般為光速的 77% ，即 200m/us 左右。
500 米同軸電纜的時延大約是 2.5 us ，而衛(wèi)星信道的時延大約是 270ms。
2.4 物理信道
雙絞線既能用于傳輸模擬信號，也能用于傳輸數(shù)字信號。(判斷)
在局域網(wǎng)中常用的同軸電纜有兩種，一種是特性阻抗為 50 Ω 的同軸電纜，用于傳輸數(shù)字信號。通常把表示數(shù)字信號的方波所固有的頻帶稱為基帶，所以這種電纜也叫基帶同軸電纜，直接傳輸方波信號稱為基帶傳輸。另一種同軸電纜是特性阻抗為 75 Ω的 CATV電纜，用于傳輸模擬信號，這種電纜也叫寬帶同軸電纜。所謂寬帶在電話行業(yè)中是指比4 KHz更寬的頻帶。也可經采用頻分多路技術(FDM)，把整個帶寬劃分為多個獨立的信道，分別傳輸數(shù)字、聲音和視頻信號，實現(xiàn)多種電信業(yè)務。
由雙絞線、同軸電纜和光纖等傳輸介質組成的信道可統(tǒng)稱為有線信道�？臻g傳播信號的信道稱為無線信道。無線信道包括：微波、激光、紅外和短波信道。
2.5 數(shù)據(jù)編碼
單極性碼：這種編碼方案，只用正的(或負的)電壓表示數(shù)據(jù)。單極性的抗噪聲特性不好。
極性碼：分別用正和負電壓表示二進制 0 和 1 .這種代碼的電平差比單極碼大，而抗干擾特性好。
雙極性碼：信號在三個電平(正、負、零)之間變化。
歸零碼：在歸零碼 RZ ( Return to Zero )中，碼元中間的信號回歸到 0 電平。
不歸零碼： NRZ ( Non-Return to Zero )的規(guī)律是當 1 出現(xiàn)時電平翻轉，當 0 出現(xiàn)時電平不翻轉。這種編碼的特點是實現(xiàn)起來簡單而且費用低，但不是自定時的。
曼徹斯特碼：曼徹斯特( Manchester )碼是一種雙相碼。用高電平到低電平的轉換邊表示 0 ，而用低電平到高高電平的轉換邊表示 1 。(重點)( P18 圖 2.13 )
差分曼徹斯特碼：這種編碼也是一種雙相碼，和曼徹斯特編碼不同的是，這種編碼的碼元中間的電平轉換邊只作為定時信號，而不表示數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表示在每一位開始處是否有電平轉換：有電平轉換表示 0 ，無電平轉換表示 1 。(重點)
2.6 數(shù)字調制技術
調制模擬載波信號的三個參數(shù)——幅度、頻率、和相位來傳送數(shù)字數(shù)據(jù)。
三種基本調制方式：
幅度鍵控( ASK )：實現(xiàn)起來簡單，但抗干擾性能差。
頻移鍵控( FSK )：抗干擾性能好，但占用帶寬較大。
相移鍵控( PSK )：抗干擾性能最好，而且相位的變化也可以作為定時信息來同步發(fā)送機和接收機的時鐘。
碼元只取二個相位值叫 2 相調制，碼元可取 4 個相位叫 4 相調制。 4 相調制時，一個碼元代表兩位二進制數(shù)。
2.7 脈沖編碼調制
把模擬數(shù)據(jù)轉化成數(shù)字信號，要使用一種叫編碼解碼器( Codec )的設備。這種設備的作用和調制解調器的作用相反：調制解調器的作用是把數(shù)字數(shù)據(jù)變成模擬信號，經傳輸?shù)竭_接收端再還原為數(shù)字數(shù)據(jù)。(判斷)
用編碼解碼器把模擬數(shù)據(jù)變換為數(shù)字信號的過程叫模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字化。常用的數(shù)字化技術就是所謂的脈沖編碼解碼調制技術 PCM ( Pulse Code Modulation )，簡稱脈碼調制。(簡答)
PCM 的原理：( 1 )取樣：如果取樣速率大于模擬信號最高頻率的二倍，則可以用得到的樣本空間恢復原來的模擬信號。( 2 )量化。( 3 )編碼。
由脈碼調制的原理看出，取樣的速率是由模擬信號的最高頻率決定的，而量化級的多少則決定了取樣的精度。(填空、多選)
2.8 通信方式和交換方式
數(shù)據(jù)通信方式按傳輸方向分有：
單工通信：在單工信道上信息只能在一個方向傳送。
半雙工通信：在半雙工信道上，通信的雙方可交替發(fā)送和接收信息。
全雙工通信：一種可以同時進行雙向信息傳送的通信方式。
按同步方式分：
異步傳輸：把各個字符分開傳輸，字符之間插入同步信息。其優(yōu)點是簡單，但由于起止位和檢驗位的加入會引入 20%~30% 的開銷，傳輸?shù)乃俾室膊桓摺?/p>
同步傳輸：發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先發(fā)送一串同步字符 SYNC .
交換方式：
線路交換：交換的特點是建立連接需要等待較長的時間。特點： [1] 連接建立后通路是專用的。 [2] 不再有傳輸延遲，這種交換方式適合于傳輸大量的數(shù)據(jù)。 [3] 在傳輸少量信息時效率不高。
報文交換：特點： [1] 不建立專用鏈路。 [2] 線路利用率較高。電子郵件系統(tǒng)(例如 E-Mail )適合采用報文交換方式。
分組交換：
有兩種方式： [1] 數(shù)據(jù)報：類似于報文交換。引入分組拆裝設備 PAD ( Packet Assembly and Disassembly device )。
[2] 虛電路。類似于電路交換。
虛電路與線路交換的區(qū)別：邏輯連接并不意味著別的通信不能使用這條線路。它仍然具有線路共享的優(yōu)點。
虛電路與數(shù)據(jù)報的區(qū)別： ① 虛電路意味著可靠的通信，它涉及更多的技術，需要更在的開銷。 ②沒有數(shù)據(jù)報方式靈活，效率不如數(shù)據(jù)報方式高。③虛電路適合于交互式通信，數(shù)據(jù)報方式更適合于單向地傳送短信息。(簡答)
虛電路可以是暫時的，即會話開始建立，會話結束拆除，這叫虛呼叫;也可以是永久的，即通信雙方一開機就自動建立，直到一方(或同時)關機才拆除。這叫永久虛電路。
分組交換的特點：數(shù)據(jù)包有固定的長度。采用固定的、短的分組相對于報文交換是一個重要的優(yōu)點。除了交換結點的存儲緩沖區(qū)可以不些外，也帶來了傳播時延的減少，分組交換也意味著按分組糾錯：發(fā)現(xiàn)錯誤只需重發(fā)出錯的分組，使通信效率提高。(簡答)
2.9 多路復用技術
兩種基本的多路復用技術：
頻分多路復用( FDM )： FDM ( Frequency Division Multiplexing )是在一條傳輸介質上使用多個頻率不同的模擬載波信號進行多路傳輸。
時分多路復用( TDM )： TDM ( Time Division Multiplexing )要求各個子通道按時間片輪流地占用整個帶寬。
統(tǒng)計時分制是對同步時分制的改進，我們特別把統(tǒng)計時分制下的多路復合器稱為集中器。
在北美和日本使用很廣的一種通信標準是貝爾系統(tǒng)的 T 1 載波。 T 1 載波也叫一次群，它把 24 路話音信道按時分多路的原理復合在一條 1.544 Mb/s 的高速信道上。
CCITT 有一個類似于 1.544 Mb/s 的標準。 CCITT 還有一個 2.048 Mb/s 脈沖編碼調制載波標準。除了北美和日本外， 2.048 Mb/s 的載波在其他地區(qū)得到廣泛使用。
2.10 差錯控制
通信過程中出現(xiàn)差錯可大致分為兩類：一類是由熱噪聲引起的隨機錯誤;另一類是由沖擊噪聲引起的突發(fā)錯誤。熱噪的特點：熱噪聲時刻存在，具有很寬的頻譜，且幅度較小。通信線路的信噪比越高，熱噪聲引起的差錯越少。這種差錯具有隨機性，影響個別位。沖擊噪聲的特點：沖擊噪聲源是外界的電磁干擾，例如發(fā)動汽車時產生的火花，沖擊噪聲持續(xù)時間短而幅度大，往往引起一個位串出錯。
由于信號幅度和傳播速率與相位、頻譜有關而引起信號失真，以及相鄰線路之間發(fā)生串音等都會產生差錯，這些差錯也具有突發(fā)性的特點。
突發(fā)性差錯影響局部，而隨機性差錯總是斷續(xù)存在，影響全局。
奇偶校驗是最常用的檢錯方法。其原理是在 7 單位的 ASCII 代碼后增加一位，使碼字中 1 的個數(shù)成奇數(shù)(奇校驗)或偶數(shù)(偶校驗)。這種方法簡單實用，但只能對付少量的隨機性錯誤。
為了能檢測突發(fā)性的出錯位串，可以使用檢查和的辦法。
海明碼。對某種長度的錯誤串，要糾正它就要用比僅僅檢測它多一倍的冗余位。如果對于 m 位的數(shù)據(jù)，增加 k 位冗余位，則組成 n = m + k 位的糾錯碼。
2 m ( n + 1 ) ≤ 2 n
因為 n = m+k 推出 m+k+1 ≤ 2 k
循環(huán)冗余校驗碼( CRC )：所謂循環(huán)碼是這樣一組代碼，其中任一有效碼字經過循環(huán)移位后得到的碼字仍然是有效碼字，不論是右移或是左移，也不論移多少位。循環(huán)冗余校驗 CRC ( Cyclic Redundancy Check )是一種循環(huán)碼，它有很強的檢錯能力，而且硬件實現(xiàn)很容易，在局域網(wǎng)中有廣泛的應用。(重點)( P32 圖 2.28 以及用長除法求余數(shù))
習題：
什么是數(shù)字通信?什么是數(shù)據(jù)通信?在數(shù)據(jù)通信中采用模擬傳輸和數(shù)字傳輸各有什么優(yōu)缺點?
答：如果信源發(fā)出的是模擬數(shù)據(jù)而以數(shù)字信號的形式進行傳輸，那么這種通信方式叫做數(shù)字通信。如果信源發(fā)出的是數(shù)字數(shù)據(jù)，這時 無論 是用模擬信號傳輸或是用數(shù)字信號傳輸都叫做數(shù)據(jù)通信。
模擬傳輸?shù)膬?yōu)點：調制信號的頻譜較窄，信道的利用率較高。
缺點：模擬信號在傳輸過程中會衰減，還會受噪聲干擾，如果用放大器將信號放大，混入的噪聲也同時被放大了。
數(shù)字傳輸?shù)膬?yōu)點：可以直接傳輸二進制數(shù)據(jù)或經過二進制編碼的數(shù)據(jù)，也可以傳輸數(shù)字化了的模擬信號。數(shù)字信號只取有限個離散值，在傳輸過程中抗噪聲干擾能力較強。數(shù)字設備可以大規(guī)模的集成，比復雜的模擬設備便宜得多。
缺點：傳輸數(shù)字信號比模擬信號所要求的頻帶要寬得多，因而信道 的利用率較低。
電視頻道的帶寬為 6MHz ，假定沒有熱噪聲，如果數(shù)字信號取 4 種離散值，那么可獲得的最大數(shù)據(jù)速率是多少?
解：已知： W =6MHz=6 × 10 6 N = 4 求： R
R =2 W log 2 N=2×6×10 6 ×log 2 4=24Mb/s
畫出比特流 0001110101 的曼徹斯特編碼的波形圖和差分曼徹斯特編碼的波形圖。
0 0 0 1 1 1 0 1 0 1
設碼元速率為 1600Baud ，采用 8 相 PSK 調制，其數(shù)據(jù)速率是多少?
解：已知： B=1600 Band N=8 求： R
R=Blog 2 N=1600×log 2 8=4800 b/s
在異步通信中每個字符包含 1 位起始位， 7 位 ASCII 碼， 1 位奇偶校驗位和 2 位終止位，數(shù)據(jù)傳輸速率為 100 字符 / 秒，如果采用 4 相位調制，則傳輸線路的碼元速率為多少?數(shù)據(jù)速率為多少?有效數(shù)據(jù)速率為多少?
解：字符長度 =1+7+1+2=11 b/ 字符 數(shù)據(jù)速率 R1=11×100=1100 b/s
有效數(shù)據(jù)速率 R=7 × 100=700 b/s
碼元速率 B=R/ log 2 N=1100/ log 2 4=550 Baud
假設兩個用戶之間的傳輸線路由 3 段組成(兩個轉接結點)，每段的傳輸延遲為 1 / 1000 s ，呼叫建立時間(線路交換或虛電路)為 0.2 s ，在這樣的線路上傳送 3200bit 的報文，分組的大小為 1024bit ，報頭的開銷為 16 bit ，線路的數(shù)據(jù)速率是 9600 b/s .試分別計算在下列各種交換方式下的端到端的延遲
線路交換;
報文交換;
虛電路;
數(shù)據(jù)報。
解： t p =0.2 s t p1 =1/1000 s L=3200 bit L 1 =1024 bit L 報 =16 bit R=9600 b/s
線路交換的延遲時間為： t p + L/ R=0.2+3200/960 ≈ 0.533s
報文交換的延遲 ( L+ L 報 )× 3/R+ t p1 × 3= ( 3200+16 × 3 ) /9600
+1/1000 × 3=1.008 s
虛電路的延遲 t p +3 × t p1 + ( L+ L 報 × L/ L 1 )× 3/R=0.2+3/1000
+(3200+16×3200/1024)×3/9600=0.2+3/1000+
(3200+16×4)×3/9600=1.223 s
( 4 )數(shù)據(jù)報的延遲 3 ×( L+ L 報 × L/ L 1 ) /R= (3200+16×4)×3/9600=1.02 s
在 T 1 的載波中，由非用戶數(shù)據(jù)引入的開銷占的百分比是多少?
解： T 1 載波是把 24 個話音信道多路復用在一條高速信道上，每個信道包含 7 位的數(shù)據(jù)和 1 位的控制信令位，此外加入一位幀同步位組成基本幀。
其中，用戶的開銷為 24 × 1 (控制位) +1 (基本幀) =25 b
總開銷為：( 7+1 )× 24+1=193 b
因此，用戶的開銷所占的百分比為： 25/193 × 100% ≈ 13%
10 個 9600 b/s 的信道按時分多復用在一條線路上傳輸，如果忽略控制開銷，那么對于同步 TDM ，復用線路的帶寬應該是多少?在統(tǒng)計 TDM 情況下，假定每個子信道有 50% 的時間忙，復用線路的利用率為 80% ，那么線路的帶寬應該是多少?
解：( 1 )復用信道的帶寬應為： 10 × 9600=96 kb/s
( 2 )復用信道的事寬應為： 10 × 9600 × 50%/80%=60 kb/s
對于 7 位的數(shù)據(jù)要增加多少位冗余位才能構成海明碼?若數(shù)據(jù) 1001000 ，寫出其冗余位。
解：已知： m=7 求： k
由于 m+k+1 ≤ 2 k
k ≤ 2 k –8 k=4 因此必須增加 4 個冗余位
由于海明碼的冗余位置于 2 0 、 2 1 、 2 2 、 2 k-1 位上，即 1 、 2 、 4 、 8
因此 1001000 的冗余位應是：×× 1 × 001 × 000
試畫出 CRC 生成多項式 G ( X ) =X 9 +X 6 +X 5 +X 4 +X 3 +1 的硬件實現(xiàn)電路框圖。
解： —— 8 7 6 —— ⊕ —— 5 —— ⊕ —— 4 —— ⊕ —— 3 —— ⊕ —— 2 1 0 —— - ⊕←
利用上題的生成式檢驗收到的報文 101010001101 是否正確?
解：正確的報文應是： 1001111000 ，因此驗收到的報文不正確。
3.1 計算機網(wǎng)絡的功能特性
計算機網(wǎng)絡的功能特性：
計算機網(wǎng)絡應該在源結點和目標結點之間提供傳輸線路，這種傳輸線路可能要經過一些中間結點。
通信網(wǎng)絡有一個特點，即間歇性或突發(fā)性。
計算機網(wǎng)絡的功能之一是對傳輸?shù)男畔?比特流)分組(或稱為打包)，加入控制信息，并把分組正確地傳送目的地址。
加入分組的控制信息主要有兩種：一種是接收端用于驗證是否正確接收的差錯控制信息;另一種是指明數(shù)據(jù)包的發(fā)送端和接收端的地址信息。即差錯控制功能和尋址功能。
計算機網(wǎng)絡還必須有控制結點信息發(fā)送順序的數(shù)據(jù)鏈路控制功能 DLC ( Data Link Control )。
每個轉發(fā)結點都要有根據(jù)網(wǎng)絡配置和交通情況決定路由的能力。
數(shù)據(jù)鏈路控制功能( DLC )則與 Modem 的調制與調解功能無關，與數(shù)據(jù)幀中的信息字段的內容無關。
計算機網(wǎng)絡功能按它們的作用范圍分類：( 1 ) Modem 和數(shù)據(jù)鏈路控制功能;( 2 )協(xié)議轉換、會話管理和打包 / 拆包功能;( 3 )尋址和路由功能。
尋址—路由—數(shù)據(jù)分組功能以上的層次對端用戶隱藏了通信網(wǎng)絡很多細節(jié)，因而這些功能層次叫做高層功能，它們的下邊功能層次叫做低層功能。
用“接口”來描述相鄰層之間的相互作用。在兩個相鄰層之間，下層為上層提供服務，上層利用下層提供的服務實現(xiàn)規(guī)定給自己的功能，這種服務和被服務的關系就是所謂的接口關系。
對等層之間的按規(guī)定的協(xié)議通信，相鄰層之間按接口關系提供服務和接受服務。把實現(xiàn)復雜的網(wǎng)絡通信過程的各種功能劃分成這樣的層次結構，就是網(wǎng)絡的分層體系結構。
3.2 幾種商用計算機網(wǎng)絡的體系結構
SNA ( System Network Architecture )是 IBM 公司的系統(tǒng)網(wǎng)絡結構。由多個主機和終端組成任意拓相結構的廣域網(wǎng)絡。它對 OSI 模型有很大的影響。 SNA 關于分層的概念、層數(shù)的選擇以及各層的功能都類似于 OSI 模型。 SNA 是面向連接 .(填空、選擇、判斷)
SNA 一些功能涉及整個網(wǎng)絡的控制和管理，這些功能可以由一個單獨的結點——系統(tǒng)服務控制點( SSCP )來實現(xiàn)。
DNA ( Digital Network Architecture )是 DEC 公司的網(wǎng)絡體系結構。 DECnet 網(wǎng)絡就是根據(jù)這種體系結構實現(xiàn)的。
數(shù)據(jù)鏈路級和 DLC 功能一樣。 DEC 給這一層設計的專用協(xié)議叫 DDCMP ( Digital Data Communication Message Protcol )。這是一種面向字符的協(xié)議，它把字符作為信息傳輸?shù)幕締挝弧?DNA 是一種無連接 .
DNA 提交和順序方面的不正確性似乎是個缺點，但是它的確簡化了傳輸協(xié)議。 SNA 保證連接，順序和提交。
4 . X . 25 (重點) 是由 CCITT 建議的在公用數(shù)據(jù)網(wǎng) PDN ( Public Data Network )上數(shù)據(jù)終端設備 DTE (即計算機，終端或其它按分組方式工作的設備)和通信子網(wǎng)之間的接口。事實上， X.25 包括了通信子網(wǎng)最下邊的三個邏輯功能層： 即物理層、鏈路層(或幀層)和網(wǎng)絡層(或分組層) 和 SNA 下面的三層是對應的。(多選)
層)用 X.21 協(xié)議作為用戶結點( DTE )和通信子網(wǎng)中最近的數(shù)據(jù)電 路連接設備( DCE )之間建立電氣連接的對等協(xié)議。 鏈路層協(xié)議管理分組序列的無差錯傳輸 ，它使用 協(xié)議的全雙工異步平衡模式 . 分組層協(xié)議建立虛電路( VC )，有流控功能和尋址功能。 (填空、多選、判斷)
3.3 ISO 開放系統(tǒng)互邊參考模型的概念
開放系統(tǒng)：指遵從國際標準能夠通過互連而相互作用的系統(tǒng)。顯然系統(tǒng)之間的相互作用只涉及系統(tǒng)外部行為，而與系統(tǒng)內部的結構和功能無關。
分層是一種結構化技術，按照這種技術構造的系統(tǒng)可以從邏輯上看成是一些連續(xù)層次的組合。每一層的功能都是在其下層功能的基礎上實現(xiàn)的，是下層功能的增強或提高。
每一個開放系統(tǒng)邏輯上被年邁是由一些連續(xù)的子系統(tǒng)組成，這些子系統(tǒng)都處于各個開放系統(tǒng)和分層的交叉點上。一個層次邏輯上可民被看成由所有互連系統(tǒng)的同一行上的子系統(tǒng)組成的。
處于同一層中的實體叫對等實體。
分層的基本想法是： [1] 每一層都在它的下層提供的服務基礎上提供更高級的增值服務; [2] 分層的方法就把復雜問題分解開了; [3] 分層的另外一個目的是保持層次之間的獨立性。
( N+1 )實體從( N )服務訪問點 SAP ( Service Access Point )獲得( N )服務。服務可看作是層間的接口。
四種服務原語：請求原語、指示垢語、響應原語和確認原語。服務原語的服務數(shù)據(jù)單元和接口控制信息有關。用服務原語表示層間傳送的信息更能表現(xiàn)出信息流之間的因果關系。所有層都提供一種共同的服務，即在對等的 SAP 之間建立聯(lián)系，因而也使用這些 SAP 的對等實體之間建立了聯(lián)系。(多選、簡答)( P44 圖 3.8 )
( N )實體用名稱唯一標識，名稱的作用范圍叫域。
( N )連接的建立和釋放是在( N — 1 )連接之上動態(tài)地進行。
在( N — 1 )連接之上可以構造出三種具體的( N )連接：一一對應式、多路復用式、分流。
各個實體之間的信息傳輸是由各種數(shù)據(jù)單元實現(xiàn)的。
3.4 OSI 分層體系結構
七層協(xié)議模型是根據(jù)以下原則定義的：
層次不能太多，也不能太少。
每一層應該有定義明確的功能。
每一層的功能要盡量局部化。
以往的經驗證明成功的層次應予保留。
考慮數(shù)據(jù)處理的需要。
層次的邊界應劃分在服務描述的量最小，交互作用最少的地方。
每一層只與它的上下鄰層產生接口。
需要時，可以在一個層次中再劃分出一些子層。
七層功能
應用層：這一層的協(xié)議直接為端用戶服務提供分布式處理環(huán)境。
表示層：表示層的用途是提供一個可供應用造反的服務的集合，使得應用層可以根據(jù)這些服務功能解釋數(shù)據(jù)的涵義。
會話層：會話層支持兩個表示層實體之間的交互作用。
傳輸層：這一層在低服務的基礎上提供一種通用的傳輸服務。傳輸層用多路復用或分流的方式優(yōu)化網(wǎng)絡的傳輸性能。
網(wǎng)絡層：這一層功能屬于通信子網(wǎng)，它通過網(wǎng)絡連接交換傳輸層實體發(fā)出的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)鏈路層：這一層功能是建立、維持和釋放網(wǎng)絡實體之間的數(shù)據(jù)鏈路，這種數(shù)據(jù)鏈路對網(wǎng)絡層應表現(xiàn)為一條無差錯的信道。
物理層：規(guī)定通信設備的機械的、電氣的、功能的和過程的特性，用以建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路實體間的連接。
OSI 協(xié)議集：
物理層協(xié)議： OSI 采納了各種現(xiàn)成的協(xié)議。其中有 RS — 232 、 RS — 449 、 X.21 、 V.35 、 ISDN 以及 FDDI 、 IEEE 802.3 、 IEEE 802.4 和 IEEE 802.5 的物理層協(xié)議。
數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：在數(shù)據(jù)鏈路層， OSI 的協(xié)議集也采納了當前流行的協(xié)議。其中包括 HDLC 、 LAP — B 以及 IEEE 802 的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議( ISO 8802 )。數(shù)據(jù)鏈路導通知不同的協(xié)議滿足不同的技術要求。
網(wǎng)絡層協(xié)議：網(wǎng)絡層提供兩種服務：面向連接的服務和無連接的服務。與此相對應的協(xié)議是 CCITT X.213 。ISO 8473 文件定義了無連接的網(wǎng)絡服務 CLNS .
網(wǎng)絡層的三個子層功能： [1] 最上面的子層完成子網(wǎng)無關的會聚功能( SNIC )，相當于網(wǎng)際協(xié)議;中間一個子層實現(xiàn)子網(wǎng)相關的會聚功能( SNDC );最下面的子層利用數(shù)據(jù)鏈路服務，實現(xiàn)子網(wǎng)訪問功能( SNAC )。三個子層是任選的。
傳輸層協(xié)議：傳輸層和網(wǎng)絡層之間的界面是用戶和通信子網(wǎng)的界面。傳輸層的任務是在子網(wǎng)服務基礎上提供完整的數(shù)據(jù)傳送。面向連接的傳輸協(xié)議分為五類： TP0 、 TP1 、 TP2 、 TP3 和 TP4 。
會話層協(xié)議：會話層協(xié)議集像個大工具箱，每種工具叫做一個功能單元。
表示層協(xié)議： OSI 的第一個抽象語法是 ASN.1 ( Abstract Syntax Notation 1 )。表示層過程用于建立連接、控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和同步。它只是個很簡單的相鄰之間的“過路”協(xié)議。
應用層協(xié)議： OSI 提出了應用服務元素 ASE ( Application Service Element )。最主要的 ASE 有四種，即聯(lián)系控制服務元素 ACSE(Association Control Service Element) ，遠程操作服務元素 ROSE ( Remote Operations Service Element )，可靠傳輸服務元素 RTSE ( Reliable Transfer Service Element )，以及提交、并發(fā)和恢復 CCR ( Commitment Concurrency and Recovery )。
已經定義的 OSI 應用層協(xié)議主有五種： OSI 的電子郵件標準( ISO 10021 )叫做 MOTIS ( Message-Oriented Text Interchange System )，它是根據(jù) CCITT 的 X.400 建議制定的; OSI 的文件傳輸協(xié)議( ISO 8571 和 ISO 8572 )叫做 FTAM ( File Transfer Access and Management )， OSI 的目錄服務 DS ( Directory Service )協(xié)議( ISO 9594 )來源于 CCITTR X.500 系列建議， DS 提供分布式數(shù)據(jù)庫功能; OSI 的虛擬終端 VT(Virtual Terminal) 協(xié)議;關于網(wǎng)絡管理， OSI 制定了公共管理信息協(xié)議 CMIT ( Common Management Information Protocol )和公共管理信息服務 CMIS ( Common Management Information Service )。
習題：
OSI 層間的服務是用什么定義的?有確認的服務和無確認的服務有什么區(qū)別?說出下面服務中哪些是有確認的服務，哪些是無確認的服務，哪些可以有確認也可以沒有確認。
建立連接;( 2 )數(shù)據(jù)傳輸;( 3 )連接釋放。
答： OSI 層間的服務是由原語操作定義的。四種原語為：請求原語、指示原語、響應原語和確認原語。前二種為無確認服務，后二種有有確認原語。( 1 )建立連接為有確認服務;( 2 )數(shù)據(jù)傳輸為無確認服務;( 3 )連接釋放為有確認也可以為無確認服務。
OSI 的第幾層分別處理下面的問題?
把比特流劃分為幀：數(shù)據(jù)鏈路層
決策使用哪條路徑到達目的端：網(wǎng)絡層
提供同步信息：會話層
物理層提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻襟w。
4.1 公共交換電話網(wǎng)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)
如果計算機之間的傳輸媒體是全數(shù)字化的，則可以把一個計算機產生的二進制數(shù)字脈沖直接發(fā)往另一個計算機，這種情況叫做端到端的數(shù)字傳輸。
由電話公司提供的公共載體是模擬電話線路。
公共交換電話網(wǎng)( PSTN )，公用數(shù)據(jù)網(wǎng)( PDN )。
按照 CCITT 的術語，我們把用戶的數(shù)據(jù)終端或計算機叫做終端設備 DTE ( Data Terminal Equipment )。有通信網(wǎng)絡一邊，有一個設備管理網(wǎng)絡的接口，這個設備叫數(shù)據(jù)電路設備 DCE ( Data Circuit Equipment ) ，DCE 通常提調制解調器(同時具有調制和解調功能的設備)、數(shù)傳機、基帶傳輸器、信號變換器、自動呼叫和應答設備等。
4.2 物理層協(xié)議及其特點
在 OSI 參考模型中，物理層的功能規(guī)定為“在數(shù)據(jù)鏈路實體之間提供激活、維持和釋放用于傳輸比特的物理連接的方法，這些方法有機械的、電氣的、功能的和過程的特征”。
OSI 參考模型規(guī)定：物理連接可以是全雙工的或半雙工的比特流傳輸;物理服務數(shù)據(jù)單元在串行通信中的單個比特，在并行通信中的 n 個并行傳輸?shù)谋忍?物理服務數(shù)據(jù)單元的傳輸可以是同步的或異步的;物理層服務提交比特的順序和接收的順序一樣，即不改變比特流的順序。
交換控制信號的過程就是所謂的“握手”過程。
CCITT 和 ISO 用四個技術特性來描述設備之間通信的技術細節(jié)：機械特性、電氣特性、功能特性、過程特性。
機械特性： ISO 標準化的五種連接器規(guī)格： 9 針、 15 針、 25 針、 37 針、 34 針。
電氣特性：有關電氣特性最常見的技術標準是 CCITT 建議 V.10 、 V.11 和 V.28 。傳輸速率 V.28
V.10 和 V.11 在接收端均采用差動輸入。 V.10 的發(fā)送端是非平衡輸出。V .11 是一種平衡接口。
(3)功能特性：功能特性對接口連線的功能給出確切的定義。接口線的功能可分為數(shù)據(jù)線、控制線、定時線和地線。與功能特性有關的國際標準主要有 CCITT V.24 和 X.24 . X.24 適用于公共數(shù)據(jù)網(wǎng)。
4.3 EIA RS — 232 — C 接口
RS — 232 — C 沒有正式規(guī)定連接器的標準，只是在其附錄中建議全勝 5 針的 D 型。
RS — 232 — C 的電氣特性與 CCITT V.28 兼容。信號電平— 3~ — 15V 代表邏輯“ 1 ”， +3~+15V 代表邏輯“ 0 ”。在傳輸距離不大于 15m 時，最大數(shù)據(jù)速率為 19.2 kb/s。
RS — 232 — C 的應用：
電纜和連接器：最常用的數(shù)據(jù)通信電纜是雙絞線電纜。根據(jù) RS — 232 — C/V.24 標準，電纜長度在應用到最高數(shù)據(jù)速率 19200 b/s 時不應超過 15m 。
空 Modem 的應用：所謂空 Modem ，實際上是指沒有 Modem ，常應用于兩個計算機之間直接通信，這時可以不用 Moden。
4.4 CCITT X.21 接口
CCITT 的 X.21 建議是訪問公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的接口標準， X.21 建議分為兩部分：一部分用于公共數(shù)據(jù)網(wǎng)同步傳輸?shù)耐ㄓ?DTE/DCE 接口;另一部分是電路交換業(yè)務的呼叫控制過程。
電氣特性： X.21 采用 X.26 和 X.27 規(guī)定的兩種接口電路。 X.21 建議指定的數(shù)據(jù)速率有五種，即 600 、 2400 、 4800 、 9600 和 48000 b/s。
功能特性： X.21 對管腳功能的分配和 RS — 232 — C 不同，它不是把每個功能指定給一個管腳，而是對功能進行編碼，在少數(shù)電路上傳輸代表各種功能的字符代碼，來建立對公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接。
2 . X.21 接口是為公共數(shù)據(jù)網(wǎng)設計的標準，這個接口要求智能數(shù)字設備。 X.21 是用于同步傳輸?shù)臉藴式涌冢c之對應的用于異步傳輸?shù)墓矓?shù)據(jù)網(wǎng)接口標準是 CCITT 的 X.20 和 X.21 b 建議。( P71 例)
4.5 調制解調器( Modem )
能把數(shù)字信號變換為模擬信號，并把模擬信號變換為數(shù)字信號的設備叫調制解調器 Modem ( Modulation and Demodulation )。
Modem 的發(fā)送電路包括編碼器、擾碼器、調制器、濾波器、定時器和發(fā)送控制電路。
擾碼器的作用就是根據(jù)預定的算法發(fā)跡二進制數(shù)據(jù)流，使其不包含特別長的 0 或 1 串，通常采用線性反饋移位寄存器來實現(xiàn)預定算法。
三種最基本的數(shù)字解調技術：振幅鍵控( ASK )、頻移鍵控( FSK )和相移鍵控( PSK )。這三種調制技術有一個共同的特點，即都是用單個二進制位調制載波，所以數(shù)據(jù)速率等于碼元速率。低速 Modem 中使用頻移鍵控( FSK )調制。
大部分 1200 b/s 的 Modem 遵循 Ball 212A 或 CCITT V.22 標準。這類 Modem 采用 4 進制調相技術，即兩比特對應一個相移。另外一種更復雜的 Modem 標準是 V.22 bis ，它工作于 2400 b/s ，采用所謂正交幅度調制技術 QAM ( Quadrature Amplitude Modulation )。大部分 9600 b/s 的 Modem 符合 CCITT V.29 建議，這種 Modem 可以以 9600 b/s 的速率在租用線路上進行全雙工或半雙工傳輸。 Modem 彩的調制技術仍然是 QAM 。
做出判斷的過程是按照形似網(wǎng)格的決策樹進行的。因而這種調制技術叫格碼調制，也叫網(wǎng)格編碼調制。
習題：
物理層的主要功能是什么? OSI 物理層標準有什么特點?
答：在 OSI 參考模型中，物理層的功能規(guī)定為“在數(shù)據(jù)鏈路實體之間提供激活、
維持和釋放用于傳輸比特的物理連接的方法，這些方法有機械的、電氣的、功能的和過程的特征“ OSI 參考模型規(guī)定：物理連接可以是全雙工的或半雙工的比特流傳輸;物理服務數(shù)據(jù)單元在串行通信中的單個比特，在并行通信中的 n 個并行傳輸?shù)谋忍?物理服務數(shù)據(jù)單元的傳輸可以是同步的或異步的;物理層服務提交比特的順序和接收的順序一樣，即不改變比特流的順序。
CCITT 關于公共交換電話網(wǎng)和公共數(shù)據(jù)網(wǎng)接口標準標準各是什么?它們之間的兼容性如何?
答： CCITT 關于公共數(shù)據(jù)網(wǎng)接口標準是 X.21 。
3 .在什么情況下可以用空 Modem ?
答：在兩臺計算機直接連接起來進行通信的情況下可以用空 Modem
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