无标度网络中的SIS模型的计算机模拟

无标度网络中的SIS模型的计算机模拟
无标度网络中的SIS模型的计算机模拟

无标度网络模型构造

课题:无标度网络模型构造 姓名赵训 学号201026811130 班级实验班1001

一、源起 无标度网络(或称无尺度网络)的概念是随着对复杂网络的研究而出现的。 “网络”其实就是数学中图论研究的图,由一群顶点以及它们之间所连的边构成。在网络理论中则换一套说法,用“节点”代替“顶点”,用“连结”代替“边”。复杂网络的概念,是用来描述由大量节点以及这些节点之间错综复杂的联系所构成的网络。这样的网络会出现在简单网络中没有的特殊拓扑特性。 自二十世纪60年代开始,对复杂网络的研究主要集中在随机网络上。随机网络,又称随机图,是指通过随机过程制造出的复杂网络。最典型的随机网络是保罗·埃尔德什和阿尔弗雷德·雷尼提出的ER模型。ER模型是基于一种“自然”的构造方法:假设有个节点,并假设每对节点之间相连的 可能性都是常数。这样构造出的网络就是ER模型网络。科学家们最初使用这种模型来解释现实生活中的网络。 ER模型随机网络有一个重要特性,就是虽然节点之间的连接是随机形成的,但最后产生的网络的度分布是高度平等的。度分布是指节点的度的分布情况。在网络中,每个节点都与另外某些节点相连,这种连接的数目叫做这个节点的度。在网络中随机抽取一个节点,它的度是多少呢?这个概率分布就称为节点的度分布。 在一般的随机网络(如ER模型)中,大部分的节点的度都集中在某个特殊值附近,成钟形的泊松分布规律(见下图)。偏离这个特定值的概率呈指数性下降,远大于或远小于这个值的可能都是微乎其微的,就如一座城市中成年居民的身高大致的分布一样。然而在1998年,Albert-László Barab ási、Réka Albert等人合作进行一项描绘万维网的研究时,发现通过超链接与网页、文件所构成的万维网网络并不是如一般的随机网络一样,有着均匀的度分布。他们发现,万维网是由少数高连接性的页面串联起来的。 绝大多数(超过80%)的网页只有不超过4个超链接,但极少数页面(不到总页面数的万分之一)却拥有极多的链接,超过1000个,有一份文件甚至与超过200万个其他页面相连。与居民身高的例子作类比的话,就是说大多数的节点都是“矮个子”,而却又有极少数的身高百丈的“巨人”。Barab ási等人将其称为“无标度”网络。

神经网络建模及Matlab中重要的BP网络函数

神经网络建模及Matlab中重要的BP网络函数一、神经组织的基本特征 1.细胞体是一个基本的初等信号处理器,轴突是信号的输出通路,树突是信号的输入通路。信号从一个神经细胞经过突触传递到另一个细胞。 2.不同的神经元之间有不同的作用强度,称为联接强度。当某细胞收到信号时,它的电位发生变化,如果电位超过某一阈值时,该细胞处于激发态,否则处于抑制状态。 3.两神经元之间的联接强度随其激发与抑制行为相关性的时间平均值正比变化,也就是说神经元之间的联接强度不是一成不变的。这就是生物学上的Hebb律。

∑t j ij t S w )(二、人工神经元的M-P 模型(McCulloch 、Pitts,1943) 1.构造一个模拟生物神经组织的人工神经网络的三要素: (1).对单个神经元给出定义; (2).定义网络结构:决定神经元数量及连接方式; (3).给出一种方法,决定神经元之间的联接强度。 2.M-P 模型 其中,t 表示时间 S i (t)表示第i 个神经元在t 时刻的状态,S i (t)=1表示处于激发态,S i (t)=0表示处于抑制态 w ij 表示第j 个神经元到第i 个神经元的联接强度,称之为权,可正可负 表示第i 个神经元在t 时刻所接收到的所有信号的线性迭加。 μi 表示神经元i 的阈值, 可以在模型中增加一个S k (t)=1神经元k ,并且w ik =-μi ,则阈值可归并到和号中去。 注: 1.M-P 神经元虽然简单,但可以完成任何计算。 2.神经元的状态可以取[0,1]中的连续值,如用以下函数代替θ(x): ???<≥=-=+∑0 0011x x x t S w t S i j j ij i )() )(()(θμθ

ISO七层模型的定义及功能

《计算机网络基础》课程上机作业 题目:IOS七层协议的定义及功能 姓名:学号: 班级: 完成日期: 任课教师:

XX学院 学院:专业:姓名:学号: 授课老师: 作业题目:IOS七层协议的定义及功能 一、OSI七层模型介绍 答:OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型,他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。下面我简单的介绍一下这7层及其功能。 (一)OSI的7层从上到下分别是 7、应用层 6、表示层 5、会话层 4、传输层 3、网络层 2、数据链路层 1、物理层

其中高层,既7、6、5、4层定义了应用程序的功能,下面3层,既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。下面我给大家介绍一下这7层的功能: (二)各层的定义及功能: (1)应用层:与其他计算机进行通讯的一个应用,它是对应应用程序的通信服务的。例如,一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码,从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是,如果添加了一个传输文件的选项,那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例:telnet,HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。 (2)表示层:这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如,FTP 允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制,那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式,发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例:加密,ASII等。(3)会话层:他定义了如何开始、控制和结束一个会话,包括对多个双向小时的控制和管理,以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用,从而使表示层看到的数据是连续的,在某些情况下,如果表示层收到了所有的数据,则用数据代表表示层。示例:RPC,SQL等。(4)传输层:这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议,及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用,还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例:TCP,UDP,SPX。

计算机网络技术前三章习题

第1章概述 一、填空题 1、网络协议的三个要素是()、()和()。 2、相对于OSI/ISO 七层网络结构参考模型,TCP/IP协议没有定义()和()。 3、衡量网络性能的两个主要指标为()和()。 4、TCP/IP 模型分为四层,它们是( )、( )、( )、( )。 5、计算机网络的体系结构模型中,最有影响的有( )和( )。 6、计算机网络按距离划分可以分为( ),局域网和( )和个人区域网。 7、在分层结构中,从第一层到第三层数据传送的单位分别是( )、( )、( )。 8、OSI体系结构的可分为物理层、( )、( )、( )、会话层、 ( )、和应用层。 9、计算机网络采用( )交换技术,而传统电话网络则采用( )交换技术。 10、在网络上进行通信的双方必须遵守事先约定好的规则,这个规则称为( )。 11、利用电话拨号连接Internet过程中所不可缺少的一个非常重要的硬件设备是( ) 。 12、报文从网络的一端传送到另一端所需的时间叫时延,网络中时延主要由传播时延、( )、( )和()。 13、在OSI的不同层次中,所传输的数据形式是不同的,物理层所传的数据单位是()数据链路层的数据单位是()、网络层的数据单位是()、运输层传输的数据单位是()。 14、国际标准化组织ISO提出的“开放系统互连参考模型(OSI)”有()层。 15、按交换方式来分类,计算机网络可分为()、()和()。 16、按照覆盖的地理范围,计算机网络可以分为()、()和()。 17、建立计算机网络的主要目的是:()。 18、所谓的“三网”指()、()和()。 19、计算机网络向用户提供的最重要的功能是()和()。 20、Internet的前身是()。 21、因特网的拓扑结构从工作方式看可以划分为()和()两大块。 22、网络边缘的通信方式通常分为()和()两大类。 二、单选题 1、不属于网络协议的组成要素应是哪一种:() A、语义 B、语法 C、同步 D、词汇 2、数据从上到下封装的格式为:() A、比特分组帧段数据 B、数据段分组帧比特 C、比特帧分组段数据 D、数据分组段帧比特 3、网络协议主要要素为()。 A、数据格式、编码、信号电平 B、数据格式、控制信息、速度匹配 C、语法、语义、同步 D、编码、控制信息、同步 4、Intranet技术主要由一系列的组件和技术构成,Intranet的网络协议核心是()。 A、ISP/SPX B、PPP C、TCP/IP D、SLIP 5、通过电话网实现数据交换,采用的是:()。 A、电路交换 B、报文交换 C、数据报业务服务 D、虚电路业务服务 6、OSI代表()。 A、Organization for Standards Institute B、Organization for Internet Standards C、Open Standards Institute D、Open Systems Interconnection

无标度网络matlab建模

复杂系统无标度网络研究与建模 XXX 南京信息工程大学XXXX系,南京 210044 摘要:21世纪是复杂性的世界,基于还原论的世界观与方法论已经无法满足当前人们对作为一个整体系统的自然界和人类社会的认识和研究,利用系统科学的方法对科学重新审视已近变为迫切的需要。现实生活中众多复杂网络都具有无标度性,这种无标度网络的增长性和择优连接性很好的解释了富者越富的“马太效应”。对无标度网络的深入研究,让人们深刻的认识到其在Internet、地震网、病毒传播和社会财富分布网中的理论与现实意义。本文通过对复杂网络中的无标度网络的分析与研究,介绍了无标度网络区别于一般随机网络的特性与现实意义,并利用了Matlab生成了一个无标度网络。 关键词:无标度网络,幂律特性,模型建立 1 引言 任何一种网络都可以看作是由一些节点按某种方式连接在一起而构成的一个系统,曾经关于网络结构的研究常常着眼于包含几十个到几百个节点的网络,而近几年关于复杂网络的研究中则常常可以见上万个节点的网络,网络规模尺度上的改变也促使网络分析方法做相应的改变,而复杂网络是近年来随着网络规模、理论和计算机技术的飞速发展而出现的一个新的研究方向。它的出现不仅顺应了现代科技的发展趋势,而且反映了在以信息科学为支柱的新世纪中,各学科理论及应用交叉、渗透和融合的发展趋势[1]。复杂系统主要研究其个体之间相互作用所产生的系统的整体性质与行为“复杂系统的复杂性体现在系统的整体性质与行为往往不是系统各个个体的状态的简单综合”因此,复杂系统的研究不能采用还原论的方法,而要从整体上进行研究。 在对复杂系统的研究中,美国物理学家Barabasi和Albert通过对万维网的研究,发现万维网中网页连接的度分布服从幂律分布,而万维网中少数网页(Hub点)具有非常大的连接,大多数网页的连接数甚小Barabasi等把度分布为幂律分布(Power law)的复杂网络称为无标度网络(scale-free net)[2]。 经过众多的科研工作者的努力,已经证实了现实世界中无论是自然界还是人类社会都广泛的存在着具有度分布符合幂律分布的无标度网络,如生物网络、Internet网、WWW网、演员合作网、科学研究合作网、财富分布网、地震网、电站供电网、科技引文网和病毒传播网等。Newman将这些复杂网络粗略地分成四类:社会网络、信息网络、技术网络和生物网络[3]。

OSI七层模型基础知识及各层常见应用要点

OSI Open Source Initiative(简称OSI,有译作开放源代码促进会、开放原始码组织)是一个旨在推动开源软件发展的非盈利组织。OSI参考模型(OSI/RM)的全称是开放系统互连参考模型(Open System Interconnection Reference Model,OSI/RM),它是由国际标准化组织ISO提出的一个网络系统互连模型。它是网络技术的基础,也是分析、评判各种网络技术的依据,它揭开了网络的神秘面纱,让其有理可依,有据可循。 一、OSI参考模型知识要点 图表1:OSI模型基础知识速览 模型把网络通信的工作分为7层。1至4层被认为是低层,这些层与数据移动密切相关。5至7层是高层,包含应用程序级的数据。每一层负责一项具体的工作,然后把数据传送到下一层。由低到高具体分为:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 第7层应用层—直接对应用程序提供服务,应用程序可以变化,但要包括电子消息传输 第6层表示层—格式化数据,以便为应用程序提供通用接口。这可以包括加

密服务 第5层会话层—在两个节点之间建立端连接。此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置,尽管可以在层4中处理双工方式第4层传输层—常规数据递送-面向连接或无连接。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务 第3层网络层—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接,它包括通过互连网络来路由和中继数据 第2层数据链路层—在此层将数据分帧,并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址 第1层物理层—原始比特流的传输 电子信号传输和硬件接口数据发送时,从第七层传到第一层,接受方则相反。 各层对应的典型设备如下: 应用层……………….计算机:应用程序,如FTP,SMTP,HTTP 表示层……………….计算机:编码方式,图像编解码、URL字段传输编码 会话层……………….计算机:建立会话,SESSION认证、断点续传 传输层……………….计算机:进程和端口 网络层…………………网络:路由器,防火墙、多层交换机 数据链路层………..网络:网卡,网桥,交换机 物理层…………………网络:中继器,集线器、网线、HUB 二、OSI基础知识 OSI/RM参考模型的提出 世界上第一个网络体系结构由IBM公司提出(74年,SNA),以后

基于Matlab的无标度网络仿真

无标度网络 无标度网络(或称无尺度网络)的概念是随着对复杂网络的研究而出现的。“网络”其实就是数学中图论研究的图,由一群顶点以及它们之间所连的边构成。在网络理论中则换一套说法,用“节点”代替“顶点”,用“连结”代替“边”。复杂网络的概念,是用来描述由大量节点以及这些节点之间错综复杂的联系所构成的网络。ER模型随机网络有一个重要特性,就是虽然节点之间的连接是随机形成的,但最后产生的网络的度分布是高度平等的。度分布是指节点的度的分布情况。在网络中,每个节点都与另外某些节点相连,这种连接的数目叫做这个节点的度。在网络中随机抽取一个节点,它的度是多少呢?这个概率分布就称为节点的度分布。 自二十世纪60年代开始,对复杂网络的研究主要集中在随机网络上。随机网络,又称随机图,是指通过随机过程制造出的复杂网络。最典型的随机网络是保罗·埃尔德什和阿尔弗雷德·雷尼提出的ER模型。ER模型是基于一种“自然”的构造方法:假设有n个节点,并假设每对节点之间相连的可能性都是常数。这样构造出的网络就是ER模型网络。 Matlab程序如下: SFNG: function SFNet = SFNG(Nodes, mlinks, seed) seed = full(seed); pos = length(seed); rand('state',sum(100*clock)); Net = zeros(Nodes, Nodes, 'single'); Net(1:pos,1:pos) = seed; sumlinks = sum(sum(Net)); while pos < Nodes pos = pos + 1; linkage = 0; while linkage ~= mlinks rnode = ceil(rand * pos); deg = sum(Net(:,rnode)) * 2; rlink = rand * 1; if rlink < deg / sumlinks && Net(pos,rnode) ~= 1 && Net(rnode,pos) ~= 1 Net(pos,rnode) = 1; Net(rnode,pos) = 1; linkage = linkage + 1; sumlinks = sumlinks + 2; end end end clear Nodes deg linkage pos rlink rnode sumlinks mlinks

OSI七层模型与各层设备对应

OSI七层模型与各层设备对应 OSI七层网络模型由下至上为1至7层,分别为物理层(Physical layer),数据链路层(Data link layer),网络层(Network layer),传输层(Transport layer),会话层(Session layer),表示层(Presentation layer),应用层(Application layer)。 应用层,很简单,就是应用程序。这一层负责确定通信对象,并确保由足够的资源用于通信,这些当然都是想要通信的应用程序干的事情。为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。 应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。 表示层,负责数据的编码、转化,确保应用层的正常工作。这一层,是将我们看到的界面与二进制间互相转化的地方,就是我们的语言与机器语言间的转化。数据的压缩、解压,加密、解密都发生在这一层。这一层根据不同的应用目的将数据处理为不同的格式,表现出来就是我们看到的各种各样的文件扩展名。 会话层,负责建立、维护、控制会话,区分不同的会话,以及提供单工(Simplex)、半双工(Half duplex)、全双工(Full duplex)三种通信模式的服务。我们平时所知的NFS,RPC,X Windows等都工作在这一层。管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。 传输层,负责分割、组合数据,实现端到端的逻辑连接。数据在上三层是整体的,到了这一层开始被分割,这一层分割后的数据被称为段(Segment)。三次握手(Three-way handshake),面向连接(Connection-Oriented)或非面向连接(Connectionless-Oriented)的服务,流控(Flow control)等都发生在这一层。是第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。 在这一层,数据的单位称为数据段(segment)。 传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等 网络层,负责管理网络地址,定位设备,决定路由。我们所熟知的IP地址和路由器就是工作在这一层。上层的数据段在这一层被分割,封装后叫做包(Packet),包有两种,一种叫做用户数据包(Data packets),是上层传下来的用户数据;另一种叫路由更新包(Route update packets),是直接由路由器发出来的,用来和其他路由器进行路由信息的交换。负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。 在这一层,数据的单位称为数据包(packet)。 网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等 数据链路层,负责准备物理传输,CRC校验,错误通知,网络拓扑,流控等。我们所熟知的MAC地址和交换机都工作在这一层。上层传下来的包在这一层被分割封装后叫做帧(Frame)。在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用

无标度网络及MATLAB建模

无标度网络 1.简介 传统的随机网络(如ER模型),尽管连接是随机设置的,但大部分节点的连接数目会大致相同,即节点的分布方式遵循钟形的泊松分布,有一个特征性的“平均数”。连接数目比平均数高许多或低许多的节点都极少,随着连接数的增大,其概率呈指数式迅速递减。故随机网络亦称指数网络。 现实世界的网络大部分都不是随机网络,少数的节点往往拥有大量的连接,而大部分节点却很少,一般而言他们符合zipf定律,(也就是80/20马太定律)。人们给具有这种性质的网络起了一个特别的名字——无标度网络。这里的无标度是指网络缺乏一个特征度值(或平均度值),即节点度值的波动范围相当大。 现实中的交通网,电话网和Internet都是无标度网络,在这种网络中,存在拥有大量连接的集散节点。分布满足幂律的无标度网络还具有一个奇特的性质—“小世界”特性。虽然万维网中的页面数已超过80亿,但平均来说,在万维网上只需点击19次超链接,就可从一个网页到达任一其它页面。 无标度网络具有严重的异质性,其各节点之间的连接状况(度数)具有严重的不均匀分布性:网络中少数称之为Hub点的节点拥有极其多的连接,而大多数节点只有很少量的连接。少数Hub点对无标度网络的运行起着主导的作用。从广义上说,无标度网络的无标度性是描述大量复杂系统整体上严重不均匀分布的一种内在性质。 1999 年, Albert、Jeong和Barabs发现万维网网页的度分布不是通常认为的Poisson 分布,而是重尾特征的幂律分布,而且万维网基本上是由少数具有大量超链接的网页串连起来的, 绝大部分网页的链接很少,他们把网络的这个特性称为无标度性(Scale-free nature, SF)。1999 年Barabs和Albert考察了实际网络的生成机制, 发现增长和择优连接是实际网络演化过程的两个基本要素, 他们创造性地构建了能够产生无标度特性的第一个网络模型——BA 模型。 BA 网络主要具有以下特性: 具有幂律度分布, 是一个无标度网络; 具有小世界特征。幂律度分布的重尾特征导致无标度网络中有少数具有大量连接边的中枢点, 择优连接必然产生“富者愈富”的现象。BA 网络同时具有鲁棒性和脆弱性,面对结点的随机失效, 网络具有鲁棒性;但面对蓄意攻击时, 由于中枢点的存在, 网络变得十分脆弱, 很容易陷于瘫痪。 特别地, 网络传染性疾病在无标度网络中不存在传播阈值, 疾病一旦产生就在网络上迅速传播并达到稳定状态。如果没有人为干预, 疾病将在网络中永远存在, 不会自动灭绝。这对制定无标度网络上的网络疾病防控策略提出了重大挑战。 2.BA无标度网络构成原则 ( 1) 增长: 网络开始于少数几个结点(初始设定为m0个) , 每个相等时间间隔增加一个新点, 新点与m个(m小于等于m0)不同的已经存在于网络中的旧点相连产生m条新边。 (2)择优连接:新点与旧点i相连的概率P取决于结点i的度数ki。

OSI七层模型基础知识与各层常见应用

网络协议OSI模型-------讲稿 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++ 网络协议的定义:为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。例如,网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信,由于这两个数据终端所用字符集不同,因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能进行通信,规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后,才进入网络传送,到达目的终端之后,再变换为该终端字符集的字符。当然,对于不相容终端,除了需变换字符集字符外。其他特性,如显示格式、行长、行数、屏幕滚动方式等也需作相应的变换。 协议是用来描述进程之间信息交换数据时的规则术语(参见“法律学”对于“协议”的定义)。在计算机网络中,两个相互通信的实体处在不同的地理位置,其上的两个进程相互通信,需要通过交换信息来协调它们的动作达到同步,而信息的交换必须按照预先共同约定好的规则进行。 2要素 网络协议是由三个要素组成:[2] (1) 语义。语义是解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制信息,以及完成的动作与做出什么样的响应。 (2) 语法。语法是用户数据与控制信息的结构与格式,以及数据出现的顺序。 (3) 时序。时序是对事件发生顺序的详细说明。(也可称为“同步”)。[3] 人们形象地把这三个要素描述为:语义表示要做什么,语法表示要怎么做,时序表示做的顺序。

3工作方式 网络上的计算机之间又是如何交换信息的呢?就像我们说话用某种语言一样,在网络上的各台计算机之间也有一种语言,这就是网络协议,[4]不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。 网络协议是网络上所有设备(网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等)之间通信规则的集合,它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。大多数网络都采用分层的体系结构,每一层都建立在它的下层之上,向它的上一层提供一定的服务,而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。一台设备上的第n层与另一台设备上的第n层进行通信的规则就是第n层协议。在网络的各层中存在着许多协议,接收方和发送方同层的协议必须一致,否则一方将无法识别另一方发出的信息。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。常见的协议有:TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。 当然了,网络协议也有很多种,具体选择哪一种协议则要看情况而定。Internet 上的计算机使用的是TCP/IP协议。 ARPANET成功的主要原因是因为它使用了TCP/IP标准网络协议,TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)----传输控制协议/互联网协议是Internet采用的一种标准网络协议。它是由ARPA于1977年到1979年推出的一种网络体系结构和协议规范。随着Internet网的发展,TCP/IP也得到进一步的研究开发和推广应用,成为Internet网上的"通用语言"。 4、层次结构

计算机网络面试题(全)

计算机网络面试题 一、什么是互联网OSI模型? OSI(Open System Interconnection)是指开放式系统互联参考模型。在我们的平常使用的计算机网络中存在众多体系结构, 如IBM公司的SNA(系统网络体系结构)和DEC公司的DNA(Digital Network Architecture)数字网络体系结构等。 由于体系太多,为了能够解决不同网络之间的互联问题,国际标准化组织制定了这个OSI模型。 OSI将网络通信工作分为七层,由高到低依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 OSI模型结构图 二、数据如何各层之间传输? 物理层,数据链路层,网络层属于OSI模型的低三层,负责创建网络通信连接的链路,传输层,会话层,表示层和应用层是OSI模型的高四层,具体负责端到端的数据通信。 每层完成一定的功能,每层都直接为其上层提供服务,并且所有层次都互相支持,而网络通信则可以自上而下(在发送端)或者自下而上(在接收端)双向进行。 当然,并不是所有通信都是要经过OSI的全部七层,如物理接口之间的转接,只需要物理层中进行即可;而路由器与路由器之间的连接则只需网络层以下的三层。 三、各层的作用是什么?各自包括哪些就应用? 1.物理层。物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。物理层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。 属于物理层定义的典型规范包括:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。 2.数据链路层。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。数据链路层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。 数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。 3.网络层。网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。 网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等。 4.传输层。传输层是第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。 传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等。 5.会话层。会话层管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。 6.表示层。表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。 7、应用层。应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。 应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。 四、在各层之间,数据是以什么单位进行传输的? 这个问题比较有意思,数据在各层之间的单位都是不一样的,在物理层数据的单位称为比特(bit);在数据链路层,数据的单位称为帧(frame); 在网络层,数据的单位称为数据包(packet);传输层,数据的单位称为数据段(segment)。 ******************************************************************************************************************************************************** ******************************************

网络osi七层模型各层功能总结

1. 物理层 在OSI参考模型中,物理层(Physical Layer)是参考模型的最低层,也是OSI模型的第一层。 物理层的主要功能是:利用传输介质为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输。 物理层的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送,尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。需要注意的是,物理层并不是指连接计算机的具体物理设备或传输介质,如双绞线、同轴电缆、光纤等,而是要使其上面的数据链路层感觉不到这些差异,这样可使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务,而不必考虑网络的具体传输介质是什么。“透明传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化,对传送的比特流来说,这个电路好像是看不见的,当然,物理层并不需要知道哪几个比特代表什么意思。 为了实现物理层的功能,该层所涉及的内容主要有以下几个方面: (1)通信连接端口与传输媒体的物理和电气特性 λ机械特性:规定了物理连接器的现状、尺寸、针脚的数量,以及排列状况等。例如EIA-RS-232-D标准规定使用25根引脚的DB-25插头座,其两个固定螺丝之间的距离为47.04±0.17mm等。 λ电气特性:规定了在物理连接信道上传输比特流时的信号电平、数据编码方式、阻抗及其匹配、传输速率和连接电缆最大距离的限制等。例如EIA-RS-232-D标准采用负逻辑,即逻辑0(相当于数据“0”)或控制线处于接通状态时,相对信号的地线有+5~+15V的电压;当其连接电缆不超过15米时,允许的传输速率不超过20Kb/s。 λ功能特性:规定了物理接口各个信号线的确切功能和含义,如数据线和控制线等。例如EIA-RS-232-D 标准规定的DB-25插头座的引脚2和引脚3均为数据线。λ规程特性:利用信号线进行比特流传输时的操作过程,例如信号线的工作规则和时序等。 (2)比特数据的同步和传输方式 物理层指定收发双方在传输时使用的传输方式,以及为保持双方步调一致而采用的同步技术。例如在采用串行传输时,其同步技术是采用同步传输方式还是异步传输方式。(3)网络的物理拓扑结构 物理拓扑规定了节点之间外部连接的方式。例如星形拓扑、总线型拓扑、环形拓扑和网状拓扑等。 (4)物理层完成的其他功能 λ数据的编码。 调制技术。λ 通信接口标准。λ 2. 数据链路层 数据链路层(Data Link Layer)是OSI模型的第二层,负责建立和管理节点间的链路。该层的主要功能是:通过各种控制协议,将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。(交换机) 在计算机网络中由于各种干扰的存在,物理链路是不可靠的。因此,这一层的主要功能是在物理层提供的比特流的基础上,通过差错控制、流量控制方法,使有差错的物理线路变为无差错的数据链路,即提供可靠的通过物理介质传输数据的方法。 该层通常又被分为介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)两个子层。MAC子层的主要任务是解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题,完成网络介质的访问控制;LLC子层的主要任务是建立和维护网络连接,执行差错校验、流量控制和链路控制。 数据链路层的具体工作是接收来自物理层的位流形式的数据,并加工(封装)成帧,传送到上一层;同样,也将来自上层的数据帧,拆装为位流形式的数据转发到物理层;并且,还负责处理接收端发回的确认帧的信息,以便提供可靠的数据传输。数据链路层的主要功能如下: λ数据帧的处理:处理数据帧的封装与分解。 λ物理地址寻址:通过数据帧头部中的物理地址信息,建立源节点到目的节点的数据链路,并进行维护与释放链路的管理工作。 λ流量控制:对链路中所发送的数据帧的速率进 行控制,以达到数据帧流量控制的目的。 λ帧同步:对数据帧的传输顺序进行控制(即帧 的同步和顺序控制)。 λ差错检测与控制:通常在帧的尾部加入用于差 错控制的信息,并采用检错检测和重发式的差错控制技 术。例如处理接收端发回的确认帧。 3. 网络层 网络层(Network Layer)是OSI模型的第三层,它是OSI 参考模型中最复杂的一层,也是通信子网的最高一层。它 在下两层的基础上向资源子网提供服务。其主要任务是: 通过路由选择算法,为报文或分组通过通信子网选择最适 当的路径。该层控制数据链路层与传输层之间的信息转 发,建立、维持和终止网络的连接。具体地说,数据链路 层的数据在这一层被转换为数据包,然后通过路径选择、 分段组合、顺序、进/出路由等控制,将信息从一个网络 设备传送到另一个网络设备。 一般地,数据链路层是解决同一网络内节点之间的通信, 而网络层主要解决不同子网间的通信。例如在广域网之间 通信时,必然会遇到路由(即两节点间可能有多条路径) 选择问题。在实现网络层功能时,需要解决的主要问题如 下: λ寻址:数据链路层中使用的物理地址(如MAC 地址)仅解决网络内部的寻址问题。在不同子网之间通信 时,为了识别和找到网络中的设备,每一子网中的设备都 会被分配一个唯一的地址。由于各子网使用的物理技术可 能不同,因此这个地址应当是逻辑地址(如IP地址)。 λ交换:规定不同的信息交换方式。常见的交换 技术有:线路交换技术和存储转发技术,后者又包括报文 交换技术和分组交换技术。 λ路由算法:当源节点和目的节点之间存在多条 路径时,本层可以根据路由算法,通过网络为数据分组选 择最佳路径,并将信息从最合适的路径由发送端传送到接 收端。 λ连接服务:与数据链路层流量控制不同的是, 前者控制的是网络相邻节点间的流量,后者控制的是从源 节点到目的节点间的流量。其目的在于防止阻塞,并进行 差错检测。 4. 传输层 OSI下3层的主要任务是数据通信,上3层的任务是数据 处理。而传输层(Transport Layer)是OSI模型的第4 层。因此该层是通信子网和资源子网的接口和桥梁,起到 承上启下的作用。 该层的主要任务是:向用户提供可靠的端到端的差错和流 量控制,保证报文的正确传输。传输层的作用是向高层屏 蔽下层数据通信的细节,即向用户透明地传送报文。该层 常见的协议:TCP/IP中的TCP协议、Novell网络中的SPX 协议和微软的NetBIOS/NetBEUI协议。 传输层提供会话层和网络层之间的传输服务,这种服务从 会话层获得数据,并在必要时,对数据进行分割。然后, 传输层将数据传递到网络层,并确保数据能正确无误地传 送到网络层。因此,传输层负责提供两节点之间数据的可 靠传送,当两节点的联系确定之后,传输层则负责监督工 作。综上,传输层的主要功能如下: λ传输连接管理:提供建立、维护和拆除传输连 接的功能。传输层在网络层的基础上为高层提供“面向连 接”和“面向无接连”的两种服务。 λ处理传输差错:提供可靠的“面向连接”和不 太可靠的“面向无连接”的数据传输服务、差错控制和流 量控制。在提供“面向连接”服务时,通过这一层传输的 数据将由目标设备确认,如果在指定的时间内未收到确认 信息,数据将被重发。 λ监控服务质量。 5. 会话层 会话层(Session Layer)是OSI模型的第5层,是用户 应用程序和网络之间的接口,主要任务是:向两个实体的 表示层提供建立和使用连接的方法。将不同实体之间的表 示层的连接称为会话。因此会话层的任务就是组织和协调 两个会话进程之间的通信,并对数据交换进行管理。 用户可以按照半双工、单工和全双工的方式建立会话。当 建立会话时,用户必须提供他们想要连接的远程地址。而 这些地址与MAC(介质访问控制子层)地址或网络层的逻 辑地址不同,它们是为用户专门设计的,更便于用户记忆。 域名(DN)就是一种网络上使用的远程地址例如: https://www.360docs.net/doc/e24399887.html,就是一个域名。会话层的具体功能如下: λ会话管理:允许用户在两个实体设备之间建 立、维持和终止会话,并支持它们之间的数据交换。例如 提供单方向会话或双向同时会话,并管理会话中的发送顺 序,以及会话所占用时间的长短。 λ会话流量控制:提供会话流量控制和交叉会话 功能。 寻址:使用远程地址建立会话连接。λ λ出错控制:从逻辑上讲会话层主要负责数据交 换的建立、保持和终止,但实际的工作却是接收来自传输 层的数据,并负责纠正错误。会话控制和远程过程调用均 属于这一层的功能。但应注意,此层检查的错误不是通信 介质的错误,而是磁盘空间、打印机缺纸等类型的高级错 误。 6. 表示层 表示层(Presentation Layer)是OSI模型的第六层,它 对来自应用层的命令和数据进行解释,对各种语法赋予相 应的含义,并按照一定的格式传送给会话层。其主要功能 是“处理用户信息的表示问题,如编码、数据格式转换和 加密解密”等。表示层的具体功能如下: λ数据格式处理:协商和建立数据交换的格式, 解决各应用程序之间在数据格式表示上的差异。 λ数据的编码:处理字符集和数字的转换。例如 由于用户程序中的数据类型(整型或实型、有符号或无符 号等)、用户标识等都可以有不同的表示方式,因此,在 设备之间需要具有在不同字符集或格式之间转换的功能。 λ压缩和解压缩:为了减少数据的传输量,这一 层还负责数据的压缩与恢复。 数据的加密和解密:可以提高网络的安全性。λ 7. 应用层 应用层(Application Layer)是OSI参考模型的最高层, 它是计算机用户,以及各种应用程序和网络之间的接口, 其功能是直接向用户提供服务,完成用户希望在网络上完 成的各种工作。它在其他6层工作的基础上,负责完成网 络中应用程序与网络操作系统之间的联系,建立与结束使 用者之间的联系,并完成网络用户提出的各种网络服务及 应用所需的监督、管理和服务等各种协议。此外,该层还 负责协调各个应用程序间的工作。 应用层为用户提供的服务和协议有:文件服务、目录服务、 文件传输服务(FTP)、远程登录服务(Telnet)、电子 邮件服务(E-mail)、打印服务、安全服务、网络管理服 务、数据库服务等。上述的各种网络服务由该层的不同应 用协议和程序完成,不同的网络操作系统之间在功能、界 面、实现技术、对硬件的支持、安全可靠性以及具有的各 种应用程序接口等各个方面的差异是很大的。应用层的主 要功能如下: λ用户接口:应用层是用户与网络,以及应用程 序与网络间的直接接口,使得用户能够与网络进行交互式 联系。 λ实现各种服务:该层具有的各种应用程序可以 完成和实现用户请求的各种服务。 8. 7层模型的小结 由于OSI是一个理想的模型,因此一般网络系统只涉及其 中的几层,很少有系统能够具有所有的7层,并完全遵循 它的规定。 在7层模型中,每一层都提供一个特殊的网络功能。从网 络功能的角度观察:下面4层(物理层、数据链路层、网 络层和传输层)主要提供数据传输和交换功能,即以节点 到节点之间的通信为主;第4层作为上下两部分的桥梁, 是整个网络体系结构中最关键的部分;而上3层(会话层、 表示层和应用层)则以提供用户与应用程序之间的信息和 数据处理功能为主。简言之,下4层主要完成通信子网的 功能,上3层主要完成资源子网的功能。 9. 建立OSI参考模型的目的和作用 建立OSI参考模型的目的除了创建通信设备之间的物理 通道之外,还规划了各层之间的功能,并为标准化组织和 生产厂家制定了协议的原则。这些规定使得每一层都具有 一定的功能。从理论上讲,在任何一层上符合OSI标准的 产品都可以被其他符合标准的产品所取代。因此,OSI参 考模型的基本作用如下: λ OSI的分层逻辑体系结构使得人们可以深刻地 理解各层协议所应解决的问题,并明确各个协议在网络体 系结构中所占据的位置。 λ OSI参考模型的每一层在功能上与其他层有着 明显的区别,从而使得网络系统可以按功能划分。这样, 网络或通信产品就不必面面俱到。例如,当某个产品只需 完成某一方面的功能时,它可以只考虑并遵循所涉及层的 标准。 λ OSI参考模型有助于分析和了解每一种比较复 杂的协议。 以后还会介绍其他参考模型或协议,例如TCP/IP、IEEE 802和X.25协议等,因此,还会比较它们与OSI模型的 关系,从而使读者进一步理解网络体系结构、模型和各种 协议的工作原理。

MATLAB的建模和仿真

课程设计说明书 题目:基于Matlab的IIR滤波器设计与仿真班级:2012 级电气五班 姓名:王璐 学号:201295014178 指导教师:张小娟 日期:2015年 1 月12日

课程设计任务书

基于MATLAB的IIR滤波器设计与仿真 前言 数字信号处理(digital signal processing,DSP)是从20世纪60年代以来,随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。数字信号处理是把信号用数字或符号表示的序列,通过计算机或通用(专用)信号处理设备,用数字的数值计算方法处理(例如滤波、变换、压缩、增强、估计、识别等),以达到提取有用信息便于应用处理的目的。数字信号处理系统有精度高、灵活性高、可靠性高、容易大规模集成、时分复用、可获得高性能指标、二维与多维处理等特点。正是由于这些突出的特点,使得它在通信、语音、雷达、地震测报、声呐、遥感、生物医学、电视、仪器中得到愈来愈广泛的应用。在数字信号处理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是数字滤波器(DF,Digital Filter),根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类:无限冲激响应IIR(Infinite Impulse Response)滤波器和有限冲激响应FIR(Finite Impulse Response)滤波器。MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来结算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的有点,使MATLAB成为一个强大的数学软件,在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JA V A的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。 1 数字滤波器概述 数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程,实现对信号的运算处理。输入数字信号(数字序列)通过特定的运算转变为输出的数字序列,因此,数字滤波器本质上是一个完成特定运算的数字计算过程,也可以理解为一台计算机。描述离散系统输出与输入关系的卷积和差分方程只是给数字信号滤波器提供运算规则,使其按照这个规则完成对输入数据的处理。时域离散系统的频域特性:Y(eωj)=X(eωj)H(eωj) 其中Y(eωj)、X(eωj)分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特性(或称为

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