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??數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

數(shù)字通信：

數(shù)字通信的優(yōu)點： 抗干擾性強、保密性好、設(shè)備易于集成化、便于使用計算機技術(shù)對其進行處理等。

數(shù)字通信的缺點： 占用的信道頻帶比模擬通信寬得多，降低了信道利用率。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) - 模型：

由 源系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、目的系統(tǒng) 組成，有五個組成部分：

• 源點： 生成傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備，如PC。
• 發(fā)送器： 源點生成的數(shù)據(jù)需要發(fā)送器編碼后才能成為在傳輸系統(tǒng)中進行傳輸?shù)碾娦盘枴?/li>
• 傳輸系統(tǒng)： 簡單的傳輸線或復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
• 接收器： 接收來自傳輸系統(tǒng)的信號，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特流。
• 終點： 獲取來自接收器數(shù)據(jù)的設(shè)備。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標：

有效性指標： 衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 傳輸能力 的指標。通常用 帶寬、傳輸速率、頻帶利用率等指標表示。

特征性指標： 衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 傳輸質(zhì)量 的指標。

• ①差錯率： 常用誤碼率表示。

• ②可靠性： 由兩種主要指標表示：

• • 平均無故障工作時間MTBF： Mean Time Between Failure，系統(tǒng)各部件相鄰兩次故障的平均間隔時間，一般來說MTBF值越大越好。
  • 平均故障維修時間MTTR： Mean Time To Repair，系統(tǒng)發(fā)生故障時需要維修花費的平均時間，一般來說MTTR值越小越好。
  • 可靠性定量特征的描述用 系統(tǒng)有效度(A) 更為確切：

• ③通信建立時間： 反映數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)同步性能的指標，該指標應(yīng)盡可能短。

• ④適應(yīng)性： 指系統(tǒng)對外界條件變化的適應(yīng)能力。

• ⑤使用維修性： 操作與維護是否簡單方便，應(yīng)具備必要的性能顯示與自動故障檢測報警功能，便于迅速排除故障。同時要求系統(tǒng)體積小，重量輕。

• ⑥經(jīng)濟性： 就是常說的性能價格比指標。

• ⑦標準性： 是縮短研制周期、降低生產(chǎn)成本、利于用戶選購、便于維修的重要措施。采用國際化標準，易于升級換代。

??計算機網(wǎng)絡(luò)

計算機網(wǎng)絡(luò)的定義：

計算機網(wǎng)絡(luò)主要是由一些通用的、可編程的硬件互連而成的，而這些硬件并非專門用來實現(xiàn)某一特定目的。這些可編程的硬件能夠用來傳送多種不同類型的數(shù)據(jù)，并能支持廣泛和日益增長的應(yīng)用。

計算機網(wǎng)絡(luò)的功能：

①資源共享：共享網(wǎng)絡(luò)資源是開發(fā)計算機網(wǎng)絡(luò)的動機之一，網(wǎng)絡(luò)資源包括 計算機硬件、軟件和數(shù)據(jù) ，通過資源共享，消除了用戶使用計算機資源受地理位置的限制，也避免了資源的重復(fù)設(shè)置而造成的浪費。

硬件資源：是共享其他資源的基礎(chǔ)，包括 處理機，內(nèi)(外)存儲器，輸入/輸出設(shè)備 等。

軟件資源：各種 語言處理程序，服務(wù)程序，應(yīng)用程序 等。

數(shù)據(jù)：包括 數(shù)據(jù)文件和大量的電子文檔(包括音頻和視頻文件) 。

②數(shù)據(jù)通信：是計算機網(wǎng)絡(luò)的基本功能，計算機聯(lián)網(wǎng)后，為用戶互通信息提供了一個公用的通信平臺。

③提高系統(tǒng)可靠性

④有利于負載均衡

⑤提供靈活的工作環(huán)境

計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標：

①速率： 計算機網(wǎng)絡(luò)中的主機在信道上單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，單位 比特/秒(b/s)。

速率較高，可在b/s前加字母：k(103)、M(10?)、G(10?)、T(1012)、P(101?)、E(101?)

②帶寬： 某個信號所具有的頻帶寬度，帶寬越寬、傳輸速率越高，單位 比特/秒(b/s)。

③吞吐量： 單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)(或信道、接口)的數(shù)據(jù)量，單位 比特/秒(b/s)。

④時延： 數(shù)據(jù)從一端傳送到另一端所需要的時間，計算機網(wǎng)絡(luò)的時延由以下幾個部分組成：

• 發(fā)送時延：發(fā)送時延 = 數(shù)據(jù)幀長度(b) / 信道帶寬(b/s)
• 傳播時延：傳播時延 = 信道長度(m) / 電磁波在信道中的傳播速率(m/s)
• • 電磁波在自由空間的傳播速率是光速(3.0*10?km/s)，在銅線電纜中的傳播速率是2.3*10?km/s ，在光纜中的傳播速率是2.0*10?km/s 。
• 處理時延
• 排隊時延

⑤時延帶寬積： 時延帶寬積 = 傳播時延 * 帶寬

⑥利用率： 利用率分為網(wǎng)絡(luò)利用率和信道利用率。

• 信道利用率：規(guī)定時間內(nèi)信道上用于傳輸數(shù)據(jù)的時間比例，若信道未傳輸數(shù)據(jù)，利用率為0。
• 網(wǎng)絡(luò)利用率：全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素：

• 語法： 規(guī)定協(xié)議元素(數(shù)據(jù)和控制信息)的格式；
• 語義： 規(guī)定通信雙方做出何種動作和響應(yīng)，發(fā)出何種控制信息；
• 同步： 規(guī)定通信事件發(fā)生的順序并詳細說明；

??物理層

消息和信息：

消息和信息的區(qū)別： 消息是信息的載體，消息中可能包含有信息，但消息和信息是兩個不同的概念。

消息包含信息量的多少： 根據(jù)香農(nóng)的理論，一條消息包含信息的多少稱之為信息量。信息量的大小與消息所描述事件的出現(xiàn)概率有關(guān)。如果一條消息所表示的事件是必然事件，即該事件發(fā)生的概率為1，則該消息所傳遞的信息量應(yīng)該為0。如果一條消息表示的是一個根本不可能發(fā)生的事件，那么這條消息就含有無窮的信息量。香農(nóng)規(guī)定，一條消息所荷載的信息量I，等于它所表示的事件發(fā)生的概率p的倒數(shù)的對數(shù)。即信息量為：

信號：

• 隨機信號與確知信號的區(qū)別：
• • 隨機信號：取值不確定，且不能實現(xiàn)確切預(yù)知的信號。
  • 確知信號：取值在任何時間都是確定的和可預(yù)知的信號。
  • 嚴格的講，除了實驗室可產(chǎn)生有規(guī)律的信號外，一般的信號都是隨機的。

傳輸方式：

1. 基帶傳輸和頻帶傳輸：

基帶傳輸：不搬移數(shù)據(jù)信號頻譜的傳輸體制?；鶐盘柊念l率成分范圍極寬，故只限在能通過此頻率分量的線路上使用。

頻帶傳輸：一種利用調(diào)制解調(diào)器搬移數(shù)據(jù)信號頻譜的傳輸體制，搬移頻譜的目的是為了適應(yīng)傳輸信道的頻率特性。

2. 串行傳輸和并行傳輸：

串行傳輸：數(shù)據(jù)在一個信道上按位依次傳輸?shù)姆绞健?/p>

并行傳輸：數(shù)據(jù)在多個信道上同時傳輸?shù)姆绞健?/p>

3. 異步傳輸和同步傳輸：

異步傳輸：對每一個傳送的字符一般都附加有一個起始位和一個停止位。

同步傳輸：通常不是獨立地發(fā)送每個字符(每個字符都有自己地開始位和停止位)，而是把它們組合起來構(gòu)成數(shù)據(jù)幀進行傳輸。

• 區(qū)別：

• • ①異步傳輸是面向字符 的傳輸，而同步傳輸是面向比特 的傳輸。
  • ②異步傳輸?shù)膯挝皇?strong>字符 ，同步傳輸?shù)膯挝皇?strong>幀 。
  • ③異步傳輸通過字符起止的起始位和停止位 來實現(xiàn)，而同步傳輸則需從數(shù)據(jù)中抽取同步信息 。
  • ④異步傳輸對時序的要求較低，同步傳輸往往通過特定的時鐘線路協(xié)調(diào)時序。
  • ⑤異步傳輸相對于同步傳輸效率較低 。

4. 單工、半雙工和全雙工傳輸：

單工傳輸：兩數(shù)據(jù)站之間只能沿一個指定的方向傳送數(shù)據(jù)信號。

半雙工傳輸：兩數(shù)據(jù)站之間能夠在兩個方向上傳送數(shù)據(jù)信號，但不能同時進行。

全雙傳輸：兩數(shù)據(jù)站之間能夠在兩個方向上同時傳送數(shù)據(jù)信號。

傳輸速率（考計算）：

1. 調(diào)制速率

調(diào)制速率RB表示信號在調(diào)制過程中，單位時間內(nèi)調(diào)制信號波形的變換次數(shù)，即單位時間內(nèi)所能調(diào)制的次數(shù)，簡稱波特率，單位 波特(baud)。 如果一個單位調(diào)制信號波的時間長度為T秒，則：調(diào)制速率RB = 1 / T(s)（baud）

2. 數(shù)據(jù)信號速率

數(shù)據(jù)信號速率Rb簡稱比特率，表示單位時間內(nèi)通過信道的信息量，單位 比特/秒(b/s)：

多狀態(tài)的調(diào)制信號，如多相調(diào)制中的 4相和 8 相調(diào)制，多電平調(diào)幅中的 4 電平和8 電平調(diào)制等。在 4 相制調(diào)制中，單位調(diào)制信號波包含著2 位的信息量 ; 在 8 制調(diào)制中，單位調(diào)制信號波包含3位的信息量 。

傳輸損傷：

ITU-T推薦使用誤碼、抖動、漂移、滑動和時延 等來表示數(shù)字傳輸損傷：

• ①誤碼：信號在傳輸過程中碼元發(fā)生的差錯，即接收與發(fā)送數(shù)字信號的單個數(shù)字之間的差異。
• ②抖動：碼元出現(xiàn)的時刻隨事件頻繁地變化，即各有效瞬間相對于理想時間位置的短時間偏移。
• ③漂移：碼元各有效瞬間相對于理想時間位置地長期緩慢偏移。
• ④滑動：一個信號序列在傳輸過程中，不可恢復(fù)地丟失或增加若干碼元。
• ⑤時延：信號的各有效瞬間相對于理想時間位置的滯后或推遲。

傳輸損傷產(chǎn)生的原因：

①源于外界環(huán)境干擾和設(shè)備內(nèi)部的技術(shù)缺陷。

②來自傳輸損傷之間的互相影響或轉(zhuǎn)化。

傳輸質(zhì)量：

傳輸損傷對傳輸質(zhì)量的影響，可用以下指標加以描述：

1. 衰減和增益

衰減 ：當(dāng)信號沿傳輸介質(zhì)傳輸時，因其中的部分能力轉(zhuǎn)換成熱能或被傳輸介質(zhì)所吸收，信號強度會不斷減弱，這種現(xiàn)象稱為衰減。

衰減和增益的關(guān)系 ：當(dāng)信號通過傳輸系統(tǒng)時，若輸出端功率P2小于輸入端功率P1，則信號在系統(tǒng)中經(jīng)過了衰減，反之，則認為信號在傳輸系統(tǒng)中得到了增益。

2. 失真

信號通過傳輸系統(tǒng)時，其波形可能發(fā)生畸變，這種現(xiàn)象稱為失真。

衰減失真(振幅失真)： 由衰減所引起的失真，這種失真與信號的頻率有關(guān)，主要來源于音頻電纜與系統(tǒng)中的濾波器。

相位失真(群時延失真)： 由路線的相位-頻率特性的非線性或不同頻率分量的傳播速度不一致導(dǎo)致的失真，也主要來源于音頻電纜與系統(tǒng)中的濾波器。

衰減失真和群時延失真 對數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绊懯?strong>使得碼元信號波形展寬，從而引起碼間串?dāng)_ ，這是傳輸速率受到限制的主要原因。通過增加碼元寬度和采用均衡等措施 可以減少碼間串?dāng)_的影響。

3. 畸變

衰減和失真時是引發(fā)數(shù)字信號畸變的主要原因。

• ①規(guī)則畸變： 信號波形按一定的法則有規(guī)律地發(fā)生代碼畸變，這是由電源電壓不平衡，電平變動，調(diào)制解調(diào)器調(diào)整不良等因素引起的，規(guī)則畸變分為偏畸變和特性畸變。

• • 偏畸變：
  • • 正偏：使1時間伸長，使0時間 縮短。
    • 負偏：使0時間伸長，使1時間 縮短。
  • 特性畸變： 由信道、濾波器和調(diào)制解調(diào)器特性等因素形成得頻帶受限 以及群時延失真 造成。
  • • 正特性畸變：使得短1和短0兩者都伸長。
    • 負特性畸變：使得短1和短0兩者都縮短。

• ②不規(guī)則畸變： 指無規(guī)律地發(fā)生代碼畸變，傳輸信道的噪音、串音和設(shè)備不規(guī)則的調(diào)制等是引起不規(guī)則畸變的原因。

4. 噪聲和干擾

• 噪聲： 指那些額外混進來的非期望信號， 這是制約傳輸系統(tǒng)性能的重要因素。

• • ①熱噪聲： 即服從正態(tài)分布而功率譜密度又是均勻分布的噪聲，又稱為高斯白噪聲。

  • • 
      

  • ②交調(diào)噪聲：是多個不同頻率的信號公用同一傳輸介質(zhì)可能產(chǎn)生的噪聲，是出現(xiàn)在系統(tǒng)輸出端的一些附加的頻率成分。

  • ③串音：串音是一條信號道路中的信號在另一條信號道路上產(chǎn)生的干擾信號，又稱串?dāng)_。

  • ④脈沖噪聲：脈沖噪聲是一種突發(fā)的振幅很大且持續(xù)時間很短，耦合到信號通路中的非連續(xù)的尖峰脈沖引起的干擾信號。脈沖噪聲對語音通信的危害并不十分顯著，然而它卻是數(shù)據(jù)通信出現(xiàn)差錯的主要根源 。

• 干擾：

• • 環(huán)境干擾：大氣干擾、城區(qū)人為干擾、非惡意的鄰道干擾。
  • 人為惡意干擾：帶有惡意或敵意的人為干擾。

5. 信噪比

信噪比SNR(Signal Noise Rate)，用來描述信號在傳輸過程中不可避免受到噪聲影響的度量，該值越高越好。信噪比SNR指在信號通路的某一點上，信號有效功率PS與混在信號中的噪聲有效功率PN之比值

6. 誤碼率

度量誤碼損傷的嚴重程度一般用下述兩個指標：

• ①平均誤碼率

• • 

• ②誤碼秒平均時間百分數(shù)

• • 

信道容量的計算：

• 信道容量：信道容量是信道在單位時間里所能傳輸信息的最大速率，單位 比特/秒 (b/s)

1. 模擬信道容量的計算

2. 數(shù)字信道容量的計算

模擬信號的抽樣：

1. 低通模擬信號的抽樣

模擬信號通常是在時間上連續(xù)的信號，對這種信號在一系列離散的時間點上，進行抽取其樣值，我們稱這種操作為抽樣。

對一個帶寬有限的連續(xù)模擬信號進行抽樣是，若抽樣速率足夠高，則這些抽樣值就能夠完全代表原模擬信號。

2. 帶通模擬信號的抽樣

3. 模擬脈沖調(diào)制

一個周期性脈沖序列具有 4 個參量：脈沖重復(fù)周期、脈沖振幅、脈沖寬度和脈沖相位(位置) 。其中脈沖重復(fù)周期也就是抽樣周期，其值一般由抽樣定理決定，因此只有其他3個參量可以受調(diào)制。

• 脈沖振幅調(diào)制 PAM ：把周期性的脈沖序列看作非正弦載波，而把抽樣過程看作用模擬信號(見圖 4-3(a))對它進行振幅調(diào)制。
• 脈沖寬度調(diào)制 PDM ：將PAM信號的振幅變化按比例地變換成脈沖寬度的變化。
• 脈沖位置調(diào)制 PPM ：將PAM信號的振幅變化按比例地變換成脈沖相位(位置)的變化

上述各種類型的調(diào)制，雖然在時間上是離散的，因它們代表信息的參量仍然是可以連續(xù)變化的，所以仍然是模擬調(diào)制。而這些已調(diào)信號也屬于模擬信號。

抽樣模擬信號的量化：

• 脈沖編碼調(diào)制 PCM

常用的編碼方法有以下兩種:自然二進制碼和折疊二進制碼。

數(shù)字基帶傳輸技術(shù)：

• 為什么要研究基帶傳輸？

①基帶傳輸是近距離數(shù)據(jù)通信廣泛采用的一種傳輸方式，頗有實用價值；

②大多數(shù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在對傳輸信號進行與信道匹配的調(diào)制之前，都有一個處理基帶波形的過程；

③理論上可以證明，任何一個采用線性調(diào)制的帶通傳輸系統(tǒng)總是可以由一個等效的基帶傳輸系統(tǒng)所替代；

基帶傳輸對信號的要求：

基帶信號的波形：

數(shù)據(jù)交換技術(shù)：

1. 電路交換

根據(jù)一方的請求在一對站(或數(shù)據(jù)終端)之間建立的電氣連接過程，其接續(xù)路徑采用物理連接。

2. 報文交換

為了克服電路交換存在的缺點，提出了報文交換的思想。

3. 分組交換

分組交換，報文分組交換的簡稱，又稱為包交換，不同于報文交換將整個報文作為交換單位，分組交換將一份較長的報文分解成若干個定長的分組，每個分組前加上報頭和報尾。

• 三種交換技術(shù)的通信過程

物理層接口特性：

物理層協(xié)議實際上是數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE之間的一組接口 。

• 數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE： 一種具有一定的數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)能力的設(shè)備，還具有根據(jù)協(xié)議控制數(shù)據(jù)通信的功能。

• 數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE： 作用是在DTE和數(shù)據(jù)線路之間提供信號變換和編碼的功能，且負責(zé)建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路。

標準化的DTE/DCE接口具有以下4方面特性：

1. 機械特性

2. 電氣特性

DTE/DCE標準接口的電氣特性規(guī)定了DTE/DCE 之間多條信號線的電氣連接及有關(guān)電路特性：

DTE/DCE 標準接口的電氣連接有以下 3 種方式：

• 非平衡方式： 這種方式應(yīng)用于按分立元件設(shè)計的非平衡接口。
• 差動接收的非平衡方式： 這種方式應(yīng)用于按集成電路元件設(shè)計的非平衡接口。與前者相比，采用差動輸入方式，有效地減少了邏輯地電位差及外界干擾信號的影響。
• 平衡方式： 這種方式應(yīng)用于按集成電路元件設(shè)計的平衡接口。

3. 功能特性

DTE/DCE 標準接口的功能特性主要是對各接口信號線 做出確切的功能定義 以及相互間的操作關(guān)系定義 。

4. 規(guī)程特性

DTE/DCE 標準接口的規(guī)程特性 規(guī)定了 DTE/DCE 接口信號線之間的相互關(guān)系、動作順序及維護測試操作等 內(nèi)容。規(guī)程特性反映了通信雙方在數(shù)據(jù)通信過程中可能發(fā)生的各種事件。

??數(shù)據(jù)鏈路層

物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的區(qū)別：

• 物理層：

• • 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)最底層 ，指在連接開放系統(tǒng)的物理介質(zhì)上為上鄰的數(shù)據(jù)鏈路層提供傳送比特流的一個物理連接 。

• 數(shù)據(jù)鏈路層：

• • 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)次低層 ，按信道通信方式分為兩種類型。
  • • ①一對一通信方式的點對點信道。
    • ②一對多通信方式的廣播信道。

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能：

• (1)鏈路管理 對于面向連接的服務(wù)，數(shù)據(jù)鏈路層必須對數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放實施管理。
• (2)幀定界 數(shù)據(jù)鏈路層以幀為單位傳送數(shù)據(jù)。幀定界的作用就在于接收端能夠從收到的比特流中準確地確定幀的邊界位置，即一幀的開始和結(jié)束。
• (3)透明傳輸 所謂透明傳輸是指不管鏈路上傳輸?shù)氖呛畏N形式的比特組合，都不會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼＿M行。
• (4)流量控制 流量控制的實質(zhì)是控制發(fā)送方的發(fā)送數(shù)據(jù)速率，不應(yīng)超過接收方所能承受的能力。數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層都具有流量控制的功能，但它們的流量控制的對象不同。數(shù)據(jù)鏈路層控制的是相鄰兩結(jié)點之間數(shù)據(jù)鏈路上的流量，而傳輸層控制的則是從源點到終點之間的流量。
• (5)差錯檢測 差錯檢測是指數(shù)據(jù)在傳輸過程中檢測是否存在差錯的一種技術(shù)。通常采用在被發(fā)送的比特流后面附加差錯檢測碼，接收端根據(jù)接收到的比特流重新計算差錯檢測碼，然后與收到的差錯檢測碼相比較，指出差錯的存在與否

幀定界：

幀定界 (framing)就是確定幀的邊界，從傳送的比特流中正確地分離出來。幀定界可采用下面4種方法。

1. 字節(jié)填充法

以標志字節(jié)FLAG作為幀定界。

當(dāng)標志字節(jié)出現(xiàn)在待傳送的數(shù)據(jù)信息當(dāng)中時，就會被誤認為是幀的邊界。解決方式：發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在出現(xiàn)標志字節(jié)前插入一個轉(zhuǎn)義字符 (ESC);接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除掉這個轉(zhuǎn)義字符。這種技術(shù)稱為字節(jié)填充 (byte stufing)。

如果轉(zhuǎn)義字符出現(xiàn)在待發(fā)送的數(shù)據(jù)信息當(dāng)中。解決方式：仍是用一個轉(zhuǎn)義字符來填充。

2. 比特填充法

以標志字節(jié)01111110作為幀定界。

比特填充法，使用零比特插入、刪除技術(shù)：發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層遇到數(shù)據(jù)比特流中出現(xiàn)5個連續(xù)“1”的時候，它就自動在輸出比特流中插入一個“0”;接收端遇到 5 個輸入比特為“1”，且后面緊接的是“0”時，自動將其刪除。

3. 字節(jié)計數(shù)法

字節(jié)計數(shù)法采用一個特定字符來表示一幀的開始 ，隨后使用一字節(jié)計數(shù)字段指明該幀所要求傳輸?shù)淖止?jié)數(shù) 。接收端通過對特定字符的識別，從比特流中確切地區(qū)分出幀的起始位置，接著按照字節(jié)計數(shù)字段注明的字節(jié)數(shù)來確定該幀的結(jié)束位置。

存在問題： 如果字節(jié)計數(shù)字段的值在傳輸過程中出現(xiàn)錯誤，那么就無法確定幀的結(jié)束邊界。

4. 非法比特編碼法

非法比特編碼法僅適用于物理介質(zhì)上采用特定的比特編碼的場合。特定場合下，將非法比特碼作為幀定界。

例如，當(dāng)基帶傳輸碼型采用雙相碼時，每個碼元的中點都存在電平跳變，如以“先高后低”電平變化表示比特“0”，而以“先低后高”電平變化表示比特“1”。這樣，對于碼元中點不發(fā)生電平跳變的比特編碼就屬于非法比特編碼，這種非法比特編碼可用作幀的定界。

透明傳輸：

• 字節(jié)填充法中，采用字節(jié)填充技術(shù)實現(xiàn)透明傳輸。
• 比特填充法中，采用零比特插入、刪除技術(shù)實現(xiàn)透明傳輸。
• 字節(jié)計數(shù)法中，采用一個特定字符來表示一幀的開始，隨后使用一字節(jié)計數(shù)字段指明該幀所要求傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)。來實現(xiàn)透明傳輸。

差錯檢測：

PPP 和 PPPoE協(xié)議（點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議）：

• PPP協(xié)議的組成 ：

①一個將 IP 數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法 。它既支持異步鏈路，也支持面向比特的同步鏈路。IP 數(shù)據(jù)報作為 PPP幀 的信息部分，其長度僅受最大傳送單元 MTU的限制。

②一個用來建立、配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議 LCP (Link Control Protocol) 。該協(xié)議允許通信雙方協(xié)商一些配置選項。RFC 1661 定義了 11 種 LCP幀 的類型。
③一組網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(Network Control Protocol) 。其中的每一個協(xié)議支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，如 IP，OSI 網(wǎng)絡(luò)層，DECnet 等。

• PPPoE協(xié)議：

1999 年還公布了可運行在以太網(wǎng)上的 PPP，即 PPPOE 協(xié)議 (PPP over Ethernet) 007，這是一個目前流行于寬帶接入方式 ADSL 使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。PPPOE基于兩個廣泛接受的標準，即以太網(wǎng)協(xié)議和 PPP 協(xié)議。

??網(wǎng)絡(luò)層

數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層的區(qū)別：

• 數(shù)據(jù)鏈路層主要關(guān)注相鄰節(jié)點之間的通信，提供點對點的可靠傳輸。
• 網(wǎng)絡(luò)層則關(guān)注整個網(wǎng)絡(luò)的通信，通過路由器進行數(shù)據(jù)的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，使數(shù)據(jù)能夠跨越多個物理網(wǎng)絡(luò)到達目的地。

網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)：

1. 虛電路服務(wù)

虛電路服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)層向傳輸層提供 的一種使所有分組都能按序到達目的端系統(tǒng)的可靠的數(shù)據(jù)傳送方式。 在進行數(shù)據(jù)通信的兩個端系統(tǒng)之間存在著一條為之服務(wù)的虛電路。由于虛電路服務(wù)使得所有分組通信經(jīng)由同一條虛電路，因而這些分組到達目的端系統(tǒng)的順序與發(fā)送時的順序是完全一致的。

2. 數(shù)據(jù)報服務(wù)

數(shù)據(jù)報服務(wù)則是另一種情況。每一個分組都攜帶完整的目的地址信息，獨立地選擇不同的路由。 由于每個分組經(jīng)歷的路由不同，到達目的端系統(tǒng)的所花費的時間也不一樣，因而這種服務(wù)不能保證分組按發(fā)送順序交付給目的端系統(tǒng)。

IP數(shù)據(jù)報的格式：

在TCP/IP標準中，各種數(shù)據(jù)格式常以32位(即4B)為單位加以描述。

1. IP數(shù)據(jù)報的首部

①版本(4 位)。指明 IP 協(xié)議的版本號。

②首部長度(4 位)。表示數(shù)據(jù)報首部的長度。

③)區(qū)分服務(wù)(8 位)。表示對數(shù)據(jù)報的服務(wù)要求，只在使用區(qū)分服務(wù)時才起作用。它分為以下6個子字段：

• 1. 優(yōu)先權(quán)子字段(3 位)。表示本數(shù)據(jù)報的優(yōu)先權(quán)的高低，其取值范圍為 0(一般優(yōu)先權(quán))到 7(網(wǎng)絡(luò)控制優(yōu)先權(quán))。優(yōu)先權(quán)由用戶指定。
  2. D子字段(1位)。表示要求有更低的時延服務(wù)。
  3. T子字段(1位)。表示要求有更高的吞吐率服務(wù)。
  4. R子字段 (1位)。表示要求有更高的可靠性服務(wù)。
  5. C子字段(1位)。表示要求選擇費用更低廉的路由服務(wù)。
  6. 最后一位留待后用，被置為 0。

④總長度 (16 位)。表示整個 IP 數(shù)據(jù)報(包括首部和數(shù)據(jù))的長度，以字節(jié)為單位。

⑤標識(16位)。該字段用于目的主機將數(shù)據(jù)報各分片重裝成原來的數(shù)據(jù)報。

⑥ 標志 (3 位)。該字段目前只有后兩位有意義。其中：

• 最低位記作 MF (morefragment)，用于把數(shù)據(jù)報最后一片與前面其他各片區(qū)分開來。 MF=1 表示片未完，即該片不是原數(shù)據(jù)報的最后一片;MF=0 表示該片已是若干數(shù)據(jù)報分片中的最后一片。
• 次低位 DF(dont Fragment)，用來控制數(shù)據(jù)報是否允許分片。DF=1 表示該數(shù)據(jù)報不允許分片;DF=0才允許分片。

⑦片偏移(13 位)。表示本片在原數(shù)據(jù)報中的偏移，偏移量以 8B 為單位。

⑧生存時間(8位)。表示本數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中存在的最長壽命，記作 TTL (Time To Live)，最初以秒為計量單位。

⑨協(xié)議(8 位)。表示此數(shù)據(jù)報攜帶的數(shù)據(jù)所使用的協(xié)議編號。常用的一些協(xié)議和相應(yīng)協(xié)議字段的值如下:

⑩首部檢驗和(16 位)。該字段只用于檢驗數(shù)據(jù)報的首部，但不包括數(shù)據(jù)部分。

⑩①源 IP 地址(32 位)和目的 IP 址(32位)。這兩個字段分別表示本數(shù)據(jù)報的源主機和目的主機的因特網(wǎng)地址。

⑩② 選項和填充 (可變)。選項字段的長度取決于所選取的選項個數(shù)，其長度 1~40B。每一選項由3個部分組成:選項碼 (1B)、長度(B)和項數(shù)據(jù) (由"長度"部分決定)。而選項碼又由復(fù)制(1 位)、選項類(2 位)和選項號(5 位)三部分組成。

2. IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分

數(shù)據(jù)部分用于封裝上層(傳輸層)報文，表示所發(fā)送數(shù)據(jù)報的具體內(nèi)容，其長度以字節(jié)計，數(shù)據(jù)報的最大長度(含首部)為65535B。

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議：

1. 路由信息協(xié)議RIP

• RIP協(xié)議三個特點：
• • ①路由器僅與相鄰的路由器交換路由信息
  • ②路由器交換的是當(dāng)前本路由器所知道的所有路由信息。
  • ③路由器按照規(guī)定的時間間隔或網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化是，才與相鄰路由交換路由信息。

• 距離向量算法：

• 

  

??傳輸層

UDP主要特點：

UDP主要特點：

TCP傳輸控制：

• 1. 可靠傳輸?shù)幕驹?/strong>
• 停止等待協(xié)議（又稱 自動重傳請求ARQ）
• • ①A發(fā)送完一個分組后，等待B發(fā)回應(yīng)答。B收到一個分組，如果未檢測出傳輸過程中出現(xiàn)的差錯，則向A發(fā)回確認應(yīng)答。A收到確認應(yīng)答后再發(fā)送下一個分組。
  • ② B 收到 A 發(fā)來的一個分組，如果檢測出傳輸過程中出現(xiàn)差錯，則丟棄該分組;或者分組在傳送過程中丟失，則 A 通過超時計時器的超時，再重傳前面發(fā)送過的分組。
  • ③B 收到 A 發(fā)來的一個分組，如果未測出傳輸過程中出現(xiàn)差錯，則發(fā)回一個確認應(yīng)答，但這個確認應(yīng)答卻在回傳過程中丟失了。此時，A 在設(shè)定的超時重傳時間內(nèi)沒有收到確認，也無法知道是自己發(fā)送的分組出錯或丟失，還是 B 發(fā)回的確認丟失了。因此，只能在A 超時計時器超時后重傳前面發(fā)送過的分組。
  • ④B 收到 A 發(fā)來的一個分組，如果未檢測出傳輸過程中出現(xiàn)差錯，則發(fā)回一個確認應(yīng)答，但這個確認應(yīng)答卻在回傳過程中延誤了。此時，A 因在設(shè)定的超時重傳時間內(nèi)沒有收到確認，只得超時重傳。當(dāng) B 再次收到重傳的分組時，應(yīng)丟棄該重傳分組，并向 A 發(fā)送確認。A 收到確認后，即發(fā)送下一個分組。A 對遲到確認則以丟棄處理。
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