网络通信与OSI_3b.pptx
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《OSI层次模型》课件
总结与展望
OSI层次模型提供了一种系统化的思维方式，帮助我们理解计算机网络通信的内部机制。未来，随着网 络技术的不断发展，也将出现新的通信协议和模型。
各层的功能和协议
物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层
信号传输、数据编码 错误检测、流量控制 路由、分组转发 可靠性、错误恢复 与TCP/IP的关系
OSI层次模型是一种理论标准，而TCP/IP协议是实际应用中使用的通信协议。 TCP/IP协议栈可以与OSI层次模型相对应，但并不完全一致。
《OSI层次模型》PPT课件
了解OSI层次模型的原理和应用是理解计算机网络的基础。本课件将介绍OSI 层次模型的七个层次、功能、协议以及在网络通信中的应用。
OSI层次模型简介
OSI层次模型是一种网络通信协议的理论框架，旨在标准化计算机网络中的通 信过程。它将网络通信划分为七个层次，每个层次负责不同的功能。
OSI层次模型在网络通信中的应用
1
网络故障排除
通过逐层分析和诊断，快速定位和解决网络故障。
2
协议开发与测试
按照每个层次的要求，开发和测试通信协议。
3
网络安全
通过在不同层次实施安全机制，保护数据传输的机密性和完整性。
OSI层次模型的优缺点
1 优点
2 缺点
标准化网络通信过程，促进互操作性和协 作。
过于复杂，实际应用中可能被简化或绕过。
OSI层次模型的七层结构
物理层
负责传输比特流，处理物理连接和电信号。
数据链路层
将比特流组织成数据帧，并提供错误检测和 纠正。
网络层
负责数据包的路由选择和转发。
传输层
提供端到端的可靠数据传输。
会话层
通信与网络PPT课件
20
NA No. M AGE
E
0123
韩三 立
25
0325
刘 明
33
3251
林小 鹏
28
7266
பைடு நூலகம்
马小 明
26
0021
王 海
27
21
22
指针是数据结构中的一个重要概念。上例中每个结 点只有一个指针，指向其下一个结点，称为单项链。 当结点指针多于一个时，就可以构造多种复杂的数 据结构，如双向链表、树、图等。利用指针可以把 数据的逻辑结构与物理结构分离开;数据的物理存储 位置可以任意安排，而在逻辑上通过指针把它们联 系起来。
2)索引文件。有时为了便于检索，除文件本身外， 另外建一张指示逻辑记录和物理记录之间对应关系 的索引表，这类包括文件数据区和索引表两大部分 的文件称为索引文件。
30
三、数据通信与计算机网络
1、计算机网络发展
通信技术是信息技术的一个重要组成部分。数据通信是
20世纪50年代后期随着电子计算机的广泛应用而发展起来的。
❖ 操作系统具备两大功能： ❖ 系统资源的管理者、用户与计算机之间的接口 ❖ 操作系统软件的版本：
单机版：Windows9x、Windows2000、Linux、Unix…… 网络版：Novell、Windows NT…...
8
2、数据库管理软件（Database Management System，DBMS）
3、输入设备
❖ 计算机键盘（Keyboard）、鼠标器(Mouse)； ❖ 图文扫描 仪、条形码阅读器； ❖ 触摸屏、手写体输入 设备、语音输入设备； ❖ 磁盘（带）、A/D，D/A模块。
4
4、输出设备
❖显示器 ❖打印机（针式/激光/喷墨） ❖绘图仪语音合成与输出设备 ❖磁盘（带）、 ❖A/D，D/A模块
NA No. M AGE
E
0123
韩三 立
25
0325
刘 明
33
3251
林小 鹏
28
7266
பைடு நூலகம்
马小 明
26
0021
王 海
27
21
22
指针是数据结构中的一个重要概念。上例中每个结 点只有一个指针，指向其下一个结点，称为单项链。 当结点指针多于一个时，就可以构造多种复杂的数 据结构，如双向链表、树、图等。利用指针可以把 数据的逻辑结构与物理结构分离开;数据的物理存储 位置可以任意安排，而在逻辑上通过指针把它们联 系起来。
2)索引文件。有时为了便于检索，除文件本身外， 另外建一张指示逻辑记录和物理记录之间对应关系 的索引表，这类包括文件数据区和索引表两大部分 的文件称为索引文件。
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三、数据通信与计算机网络
1、计算机网络发展
通信技术是信息技术的一个重要组成部分。数据通信是
20世纪50年代后期随着电子计算机的广泛应用而发展起来的。
❖ 操作系统具备两大功能： ❖ 系统资源的管理者、用户与计算机之间的接口 ❖ 操作系统软件的版本：
单机版：Windows9x、Windows2000、Linux、Unix…… 网络版：Novell、Windows NT…...
8
2、数据库管理软件（Database Management System，DBMS）
3、输入设备
❖ 计算机键盘（Keyboard）、鼠标器(Mouse)； ❖ 图文扫描 仪、条形码阅读器； ❖ 触摸屏、手写体输入 设备、语音输入设备； ❖ 磁盘（带）、A/D，D/A模块。
4
4、输出设备
❖显示器 ❖打印机（针式/激光/喷墨） ❖绘图仪语音合成与输出设备 ❖磁盘（带）、 ❖A/D，D/A模块
《OSI层次模型》PPT课件
精选课件ppt
HTTP FTP ASCII EBCDIC JPEG Operating System/ Application Access Scheduling
7
PDU
•PDU（Protocol Data Unit):每一层使用自己层
的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协 议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。
精选课件ppt
3
网络分层的优点
层 (Layer)：描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的 组叫做层。
分层的优点： 1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发； 2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元； 3.灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块 功能； 4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信。
精选课件ppt
4
OSI 模式
应用层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
精选课件ppt
模型
数据流层(数据传输)
5
数据流层(数据传输)的作用
应用层 表示层 会话层
传输层
• 可靠或不可靠的数据传输 • 数据重传前的错误纠正
网络层
提供路由器用来决定路径的逻辑寻址
• 将比特组合成字节进而组合成帧
网络层 数据连路层 物理层 通信介
பைடு நூலகம்
应用层协议
表示层协议 会话层协议 传输层协议
网络层
数据连路层
物理层
质
通
精选课件ppt
端系统B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据连路层 物理层 信介质
12
•物理层功能
物理层 Ethernet 802.3 EIA/TIA-232 V.35
HTTP FTP ASCII EBCDIC JPEG Operating System/ Application Access Scheduling
7
PDU
•PDU（Protocol Data Unit):每一层使用自己层
的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协 议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。
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3
网络分层的优点
层 (Layer)：描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的 组叫做层。
分层的优点： 1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发； 2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元； 3.灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块 功能； 4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信。
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4
OSI 模式
应用层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
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模型
数据流层(数据传输)
5
数据流层(数据传输)的作用
应用层 表示层 会话层
传输层
• 可靠或不可靠的数据传输 • 数据重传前的错误纠正
网络层
提供路由器用来决定路径的逻辑寻址
• 将比特组合成字节进而组合成帧
网络层 数据连路层 物理层 通信介
பைடு நூலகம்
应用层协议
表示层协议 会话层协议 传输层协议
网络层
数据连路层
物理层
质
通
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端系统B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据连路层 物理层 信介质
12
•物理层功能
物理层 Ethernet 802.3 EIA/TIA-232 V.35
网络体系结构与网络协议—OSI参考模型(计算机网络课件)
OSI参考模型
1.协议的主要目的是将异构系统互联与 互通
2.每一层都具有独立性，具有独立功能
3.每一层使用下层提供的服务，并向上 层提供服务。
OSI参考模型各层功能
OSI参考模型各层功能
7.应用层 6.表示层
物理层 定义了通信网络之间物理链路的电气或机械特性
5.会话层 4.传输层
负责将0、1的比特流与电压（高电平、低电平）或光等传 输方式之间的互换，实现的是按位(bit)传输。
2.数据链路层 1.物理层
主机A
主机B
OSI参考模型
负责建立、管理和终止应用程序之间的会话
OSI参考模型各层功能
7.应用层 6.表示层
表示层
关心的是所传输的数据的表现方式，它的语法 和语义。
5.会话层 4.传输层 3.网络层
表示层提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用
层可以根据这些服务功能解释数据的含义，它如同应用程序和
路由器C
OSI参考模型分层原则
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
OSI参考模型
协议的主要目的是将异构系统互联与互通
A公司
使用统一的通信模型 方可进行互相通信
B公司
C公司
OSI参考模型分层原则
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
2.数据链路层
主机A
主机B
1.物理层
OSI参考模型
网路层负责选择一条路径将数据传送到目的端
OSI参考模型各层功能
7.应用层 6.表示层
传输层
在两个节点之间通信链路已建立的基础上，实现 节点间端到端的传输。
1.协议的主要目的是将异构系统互联与 互通
2.每一层都具有独立性，具有独立功能
3.每一层使用下层提供的服务，并向上 层提供服务。
OSI参考模型各层功能
OSI参考模型各层功能
7.应用层 6.表示层
物理层 定义了通信网络之间物理链路的电气或机械特性
5.会话层 4.传输层
负责将0、1的比特流与电压（高电平、低电平）或光等传 输方式之间的互换，实现的是按位(bit)传输。
2.数据链路层 1.物理层
主机A
主机B
OSI参考模型
负责建立、管理和终止应用程序之间的会话
OSI参考模型各层功能
7.应用层 6.表示层
表示层
关心的是所传输的数据的表现方式，它的语法 和语义。
5.会话层 4.传输层 3.网络层
表示层提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用
层可以根据这些服务功能解释数据的含义，它如同应用程序和
路由器C
OSI参考模型分层原则
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
OSI参考模型
协议的主要目的是将异构系统互联与互通
A公司
使用统一的通信模型 方可进行互相通信
B公司
C公司
OSI参考模型分层原则
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
2.数据链路层
主机A
主机B
1.物理层
OSI参考模型
网路层负责选择一条路径将数据传送到目的端
OSI参考模型各层功能
7.应用层 6.表示层
传输层
在两个节点之间通信链路已建立的基础上，实现 节点间端到端的传输。
OSI模型ppt课件
OSI模型
公司经理 公司经理助理 公司秘书 公司送信职员 邮局排序工人 邮局装拆箱工人 邮局运送工人
8
我书他我叫我的对信寄助王我邀我件件和送地和联们把送核城了把件哪哪理总写请书负打负送B邮的王系的它信对市，这归里里公，谈目好文寄责包责到局总过地填员编这些类的装邮司寄我谈这找去把装把目的，址上工王号我包，就车局去的想项篇秘邮车邮的秘有，，送总写就裹该送
可路由协议：IP、IPX （类似包裹上的地址） 路由协议： RIP、OSPF、BGP等（类似邮局的分类员工） 网络层设备：路由器
IP包
IP头 源地址 目的地址 数据
129.0 .10.1 网络号 主机号
个人心得：网络层区别于其他层级就是它的路由寻址功能，着眼于 广域网的连接
17
二、OSI模型的层次结构
10
二、OSI模型的层次结构
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
APDU PPDU SPDU Segment Packet Frame
Bit
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
段 包 帧 比特
每一层利用下一层提供的服务与对等层通信 每一层使用自己的协议
11
15
二、OSI模型的层次结构
数据链路层
数据链路层的功能：物理地址定义，网络拓扑结构，链路的建立 拆除分离，差错验证，流控制。
局域网数据链路层分为2个子层：LLC子层和MAC子层。
LLC子层
目标SAP
源 SAPΒιβλιοθήκη Ctrl OUI 03 ID
类型
数据
MAC子 层
前导符 目标地址
源 地址
长度/ 类型
数据
FCS
国际电报电话 咨询委员会
公司经理 公司经理助理 公司秘书 公司送信职员 邮局排序工人 邮局装拆箱工人 邮局运送工人
8
我书他我叫我的对信寄助王我邀我件件和送地和联们把送核城了把件哪哪理总写请书负打负送B邮的王系的它信对市，这归里里公，谈目好文寄责包责到局总过地填员编这些类的装邮司寄我谈这找去把装把目的，址上工王号我包，就车局去的想项篇秘邮车邮的秘有，，送总写就裹该送
可路由协议：IP、IPX （类似包裹上的地址） 路由协议： RIP、OSPF、BGP等（类似邮局的分类员工） 网络层设备：路由器
IP包
IP头 源地址 目的地址 数据
129.0 .10.1 网络号 主机号
个人心得：网络层区别于其他层级就是它的路由寻址功能，着眼于 广域网的连接
17
二、OSI模型的层次结构
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二、OSI模型的层次结构
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
APDU PPDU SPDU Segment Packet Frame
Bit
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
段 包 帧 比特
每一层利用下一层提供的服务与对等层通信 每一层使用自己的协议
11
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二、OSI模型的层次结构
数据链路层
数据链路层的功能：物理地址定义，网络拓扑结构，链路的建立 拆除分离，差错验证，流控制。
局域网数据链路层分为2个子层：LLC子层和MAC子层。
LLC子层
目标SAP
源 SAPΒιβλιοθήκη Ctrl OUI 03 ID
类型
数据
MAC子 层
前导符 目标地址
源 地址
长度/ 类型
数据
FCS
国际电报电话 咨询委员会
《计算机网络与通信》PPT课件
第二章数据通信基础
本章主要介绍数据通信的基本概 念、数据传输技术、多路复用技 术、数据交换技术及差错控制技 术
编辑ppt
1
2.1 数据通信的基本概念
数据通信系统的基本组成 数据通信的几个基本概念 模拟传输和数字传输 数据通信系统的质量指标
编辑ppt
2
2.1.1 数据通信系统的基本组成
1、通信系统的基本模型
5
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
现在给出一个数学描述。假设s(t)是一个周期为P的周期函数。 依据傅立叶变换的其中一种形式：
s(t)a 2 0i 1[a i co 2 P is)t (b i si2 n P i)t(]
编辑ppt
8
2.1.2
我们来看一个列子，令s(t)为:
s(t) 1 1
0t;2t3;4t5;... t2;3t4;5t6;...
这是一个周期为2π的方波。
s(t)
1
t
2 3 4 5 6 7
8
-1
编辑ppt
9
2.4.2 模拟信号
1. 傅立叶变换
因为它是一个周期函数（周期为2），所以可以把它写成一个傅立叶级数。 在这里，所有的常量ai(i≥0 )都为0。常量bi定义为
6
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
（还有其他的形式，但这种更适合我们这里的需要。）
其中的系数ai和bi被定义为:
ai
2 P/2s(t)cos2(it)dt
P P/2
P
bi
P/2
2 s(t)si P
本章主要介绍数据通信的基本概 念、数据传输技术、多路复用技 术、数据交换技术及差错控制技 术
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1
2.1 数据通信的基本概念
数据通信系统的基本组成 数据通信的几个基本概念 模拟传输和数字传输 数据通信系统的质量指标
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2
2.1.1 数据通信系统的基本组成
1、通信系统的基本模型
5
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
现在给出一个数学描述。假设s(t)是一个周期为P的周期函数。 依据傅立叶变换的其中一种形式：
s(t)a 2 0i 1[a i co 2 P is)t (b i si2 n P i)t(]
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8
2.1.2
我们来看一个列子，令s(t)为:
s(t) 1 1
0t;2t3;4t5;... t2;3t4;5t6;...
这是一个周期为2π的方波。
s(t)
1
t
2 3 4 5 6 7
8
-1
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9
2.4.2 模拟信号
1. 傅立叶变换
因为它是一个周期函数（周期为2），所以可以把它写成一个傅立叶级数。 在这里，所有的常量ai(i≥0 )都为0。常量bi定义为
6
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
（还有其他的形式，但这种更适合我们这里的需要。）
其中的系数ai和bi被定义为:
ai
2 P/2s(t)cos2(it)dt
P P/2
P
bi
P/2
2 s(t)si P
网络通信基础知识 ppt课件
OSI参考模型
OSI RM ： 开 放 系 统 互 连 参 考 模 型 （ Open System Interconnection Reference Model）
OSI RM 定义了网络中设备所遵守的层次结构。 分层结构的优点：
简化网络的操作 提供设备间兼容性和标准接口 促进标准化工作 结构上可以分隔 易于实现和维护
总线型、星型、树型 环型、网型
标准化组织
国际标准化组织（ISO） 电子电器工程师协会（IEEE） 美国国家标准局（ANSI） 电子工业协会（EIA / TIA） 国际电信联盟（ITU） INTERNET架构委员会（IAB）
课程内容
网络概述 OSI参考模型
OSI参考模型
物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层、表示层和应用层
对等层通信
Host A
应用层
APDU
表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
PPDU SPDU Segment Packet Frame
Bit
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
Host B
每一层利用下一层提供的服务与对等层通信；每一层使用自己的协议。
数据封装
Data H Data H H Data
MAC地址有48bit，用16进制数表示；华为产品前3个字节是 0x00E0FC。
LAN与数据链路层
IEEE802标准：定义了系列局域网标准
IEEE802.1 基本局域网问题 IEEE802.2 定义LLC子层 IEEE802.3 以太网标准 IEEE802.4 令牌总线网 IEEE802.5 令牌环网
LAN常用设备
LAN的设计目标：
运行在有限的地理区域 允许网络设备同时访问高带宽的介质； 通过局部管理控制网络的权限； 提供全时的局部服务； 连接物理上相邻的设备。
《网络通信》PPT课件
将其还原为
网络层
网络层 决定传输初路始由的，信处息理信息传递
数据链路层
数据链路层 编码、编址、传输
物理层
物理层 管理硬件连接
精选ppt
7
物理传输信道
• OSI模型只是一种理想的模型，在实践中产 生了许多实用的协议体系，如TCP/IP、 IPX/SPX等
•因特网是网络中的网络，网络能够互相连同， 缺少不了网络中的”世界语”——TCP/IP协议 体系
精选ppt
6
系统ＡOSI模型系统Ｂ
应用层
应用层 在网络应用程序之间传递信息
表示层
表示层 处理文本格式化显示代码转换
自下而上， 自上而会下话，层数据变成更小会的话数层据包建，立、维进持行、反协向调转通信
并且加上一些地址信息，控制信息，
换，去除添
传输错层误效验信息等传。输层 确保数据正加确的发信送息，
精选ppt
10
发信端 TCP/IP
E-mail发送过程
收信端 TCP/IP
Internet
精选ppt
11
数据交换技术
精选ppt
12
电路交换技术
优点：提供一条专用的线路，比 较可靠，稳定。 缺点：占用一条线交路换之机后，别人 不能使用。电路空闲较大
数据
(乙
数据
(
甲
精选ppt
(
13
老式电话
精选ppt
•每一个层次中，通信双方都要共同遵守相应的 约定，我们将这个约定叫做协议
•各功能层之间，上一层向下一层提出服务的要 求
下一层则完成上一层提出的要求
精选ppt
5
OSI模型
• OSI模型：开放系统互联参考模型 （open system interconnection）
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举例： k＝４ ──＞ r≥３
即n＝７ （７，４）码
汉明码 —构造一种能纠正一位错码的编码
用a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0表示这７个码元，
用Ｓ１，Ｓ２， Ｓ３表示三个监督关系式的校正子。
Ｓ１Ｓ２Ｓ３ 错码位置 Ｓ１Ｓ２Ｓ３ 错码位置
００１
a0
１０１
a4
０１０
a1
１１０
a5
１００
a2
数字码 保护码 国际码 数字码 保护码 国际码 1 01011 11101 6 10101 10101 2 11001 11001 7 11100 11100 3 10110 10000 8 01110 01100 4 11010 01010 9 10011 00011 5 00111 00001 0 01101 01101
(a n1 , a n2 , a n3 ,...a1 , a 0 ) (a n1 , a n2 ,..., a r , a r1 ,...a1 , a 0 )
|k个信息| | r个监督|
汉明距离:两个码组对应位上数字不同的位娄称 码距.
码重:每个码中的"1"个数.
最小码距的与检错和纠错能力的关系 为检测E个错码,要求最小码距 :
H
AT
0
┌┐
┌
┐ │A6│ ┌ ┐
│1110100│ │A5│ │0│
│1101010│ │A4│ = │0│
│1011001│ │A3│ │0│
└
┘ │A2│ └ ┘
│A1│
│A0│
└┘
线性码
记为
H.AT=0T 或A.HT=0
其中H称为监督矩阵,A为一码组.
┌
┐┌
┐
│1110100│ │1110 100│
e
d≥e+1
最小码距的与检错和纠错能力的关系
为纠正t个错码,要求最小码距
t
d≥2t+1
最小码距的与检错和纠错能力的关系
为纠正t个错码,同时检测e个错误,要 求
e条件：t≤e t 1 ⒈
d≥t+e+1
2、常用的简单编码 ——奇偶监督码
n
Ci mod 2 偶校少,监 督位只一位,它使码 组中 “1”的数目为 偶数,即要求
常用的简单编码 ——恒比码
检错能力: 可检所有奇数个码元的错误及部分偶数个 码元的错误,但不能检测同时"1"变"0"和"0" 变"1"的偶个码元的错误.
例子
常用的简单编码 ——正反码
编码:正反码的监督位数目和信息位数目相同, 监督码元信息码元相同或相反,则由信息码中 "1"的个数而定.
设码长N=10,R=5,K=5
"0"位置 3. 有4个"0",1个"1" 4. 其它错码多于1个
常用的简单编码 ——交织码
在原有检错能力条件下,解决连续错误
3、线性码
1. 各种编码依据的原理不同 2. 奇偶监督码的编码原理利用了代数关系式
代数码:建立在代数学基础上的编码,其中有线 性码,•线性码中信息位和监督位是由一些线性 代数方程构成的.
汉明码
偶数监督码的构成.
n
S= Ci
i
S只有两种情况 0--无错 1---有错 若把监督位设为两位,有四种情况: 00---无错, 01,10,11表示1位错码的3种不同位
置,同理R•位监督可指示一位错位的(22 -1)个不 同位置.
汉明码 —构造一种能纠正一位错码的编码
设码长为n，信息位数为k，则监督位数r＝n－ k，要r位监督位数能指示一位错码的几种可能 位置，则要求： 2r－１＞＝n 或2r＞＝k＋r＋１
n
Ci 1 mod 2 奇校验 i 1
常用的简单编码 ——二维奇偶监督码
奇数个错误数字可检测 可能检测偶数个错误 不能检测的情况有构成 矩形的四个错码
常用的简单编码 ——恒比码
在恒比码中,每个码组含有相同数目的"1"(和"0)).检测 时,•只计算接收码组中"1"的数目是否对
电传机传输汉字钟"与口取了"的恒比码
H=│1101010│= │1101 010│ =[PIr]
│1011001│ │1011 001│
└
┘└
┘
H矩阵的各行是线性无关,即秩为R.
线性码
由生成式可得: ┌ ┐ ┌ ┐┌ ┐ │ A2│ │1110││A6│ │ A1│=│1101││A5│ │ A0│ │1011││A4│ └ ┘ └ ┘└A3┘ ┌┐
11001----1100111001 (奇数"1") 10001----1000101110 (偶数"1")
常用的简单编码 ——正反码
解码:信息位和监督位按位模2相加,得一合成 的码组,若信息位有奇个"1",为检验码组,若信 息位有偶个,则取反码为校验码组,校验规则如 下:
1. 全为"0",元错码 2. 有4个"1",1个"0"信息码中有一位错码,与
[A2A1A0]=[A6A5A4A3] │1 1 1│ =[A6A5A4A3].Q │1 1 0│ │1 0 1│ │0 1 1│ └┘
Q=PT
线性码
┌
┐
│1000 111│
a0=a3＋a4＋a６ a1=a3＋a5＋a６ 监督位的生成式 a2=a4＋a5＋a６
信息码（１０１０）可得码（１０１００１０）
a3
１０１１０１０错位<──
线性码
➢ 1.A6+1.A5+1.A4+0.A3+1.A2+0.A1+0.A0=0 ➢ 1.A6+1.A5+0.A4+1.A3+0.A2+1.A1+0.A0=0 ➢ 1.A6+0.A5+1.A4+1.A3+0.A2+0.A1+1.A0=0
计算机网络与通信
主讲：蔡伟鸿 汕头大学工学院计算机系
第三章、数 据 通 信
概论 差错控制编码 数据通信基础 传输控制电路 时钟同步技术
第六节 差错控制编码
纠错编码的基本原理 常用的简单编码 线性码 循环码原理
数据通信系统模型
1、纠错编码的基本原理
例子：“晴”，“雨”的编码 分组码:由信息码分组,附加若干监督码组成
１１１
a6
０１１
a3
０００
无错
汉明码 —构造一种能纠正一位错码的编码
Ｓ１＝a２＋a４＋a５＋a６ Ｓ２ ＝a１＋a３＋a５＋a６ Ｓ３ ＝a０＋a3＋a４＋a６ 当无错时，
Ｓ１＝Ｓ２ =Ｓ３ =０
a２＋a４＋a５＋a６＝０
a１＋a３＋a５＋a６＝０
a０＋a3＋a４＋a６＝０
汉明码 —构造一种能纠正一位错码的编码
即n＝７ （７，４）码
汉明码 —构造一种能纠正一位错码的编码
用a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0表示这７个码元，
用Ｓ１，Ｓ２， Ｓ３表示三个监督关系式的校正子。
Ｓ１Ｓ２Ｓ３ 错码位置 Ｓ１Ｓ２Ｓ３ 错码位置
００１
a0
１０１
a4
０１０
a1
１１０
a5
１００
a2
数字码 保护码 国际码 数字码 保护码 国际码 1 01011 11101 6 10101 10101 2 11001 11001 7 11100 11100 3 10110 10000 8 01110 01100 4 11010 01010 9 10011 00011 5 00111 00001 0 01101 01101
(a n1 , a n2 , a n3 ,...a1 , a 0 ) (a n1 , a n2 ,..., a r , a r1 ,...a1 , a 0 )
|k个信息| | r个监督|
汉明距离:两个码组对应位上数字不同的位娄称 码距.
码重:每个码中的"1"个数.
最小码距的与检错和纠错能力的关系 为检测E个错码,要求最小码距 :
H
AT
0
┌┐
┌
┐ │A6│ ┌ ┐
│1110100│ │A5│ │0│
│1101010│ │A4│ = │0│
│1011001│ │A3│ │0│
└
┘ │A2│ └ ┘
│A1│
│A0│
└┘
线性码
记为
H.AT=0T 或A.HT=0
其中H称为监督矩阵,A为一码组.
┌
┐┌
┐
│1110100│ │1110 100│
e
d≥e+1
最小码距的与检错和纠错能力的关系
为纠正t个错码,要求最小码距
t
d≥2t+1
最小码距的与检错和纠错能力的关系
为纠正t个错码,同时检测e个错误,要 求
e条件：t≤e t 1 ⒈
d≥t+e+1
2、常用的简单编码 ——奇偶监督码
n
Ci mod 2 偶校少,监 督位只一位,它使码 组中 “1”的数目为 偶数,即要求
常用的简单编码 ——恒比码
检错能力: 可检所有奇数个码元的错误及部分偶数个 码元的错误,但不能检测同时"1"变"0"和"0" 变"1"的偶个码元的错误.
例子
常用的简单编码 ——正反码
编码:正反码的监督位数目和信息位数目相同, 监督码元信息码元相同或相反,则由信息码中 "1"的个数而定.
设码长N=10,R=5,K=5
"0"位置 3. 有4个"0",1个"1" 4. 其它错码多于1个
常用的简单编码 ——交织码
在原有检错能力条件下,解决连续错误
3、线性码
1. 各种编码依据的原理不同 2. 奇偶监督码的编码原理利用了代数关系式
代数码:建立在代数学基础上的编码,其中有线 性码,•线性码中信息位和监督位是由一些线性 代数方程构成的.
汉明码
偶数监督码的构成.
n
S= Ci
i
S只有两种情况 0--无错 1---有错 若把监督位设为两位,有四种情况: 00---无错, 01,10,11表示1位错码的3种不同位
置,同理R•位监督可指示一位错位的(22 -1)个不 同位置.
汉明码 —构造一种能纠正一位错码的编码
设码长为n，信息位数为k，则监督位数r＝n－ k，要r位监督位数能指示一位错码的几种可能 位置，则要求： 2r－１＞＝n 或2r＞＝k＋r＋１
n
Ci 1 mod 2 奇校验 i 1
常用的简单编码 ——二维奇偶监督码
奇数个错误数字可检测 可能检测偶数个错误 不能检测的情况有构成 矩形的四个错码
常用的简单编码 ——恒比码
在恒比码中,每个码组含有相同数目的"1"(和"0)).检测 时,•只计算接收码组中"1"的数目是否对
电传机传输汉字钟"与口取了"的恒比码
H=│1101010│= │1101 010│ =[PIr]
│1011001│ │1011 001│
└
┘└
┘
H矩阵的各行是线性无关,即秩为R.
线性码
由生成式可得: ┌ ┐ ┌ ┐┌ ┐ │ A2│ │1110││A6│ │ A1│=│1101││A5│ │ A0│ │1011││A4│ └ ┘ └ ┘└A3┘ ┌┐
11001----1100111001 (奇数"1") 10001----1000101110 (偶数"1")
常用的简单编码 ——正反码
解码:信息位和监督位按位模2相加,得一合成 的码组,若信息位有奇个"1",为检验码组,若信 息位有偶个,则取反码为校验码组,校验规则如 下:
1. 全为"0",元错码 2. 有4个"1",1个"0"信息码中有一位错码,与
[A2A1A0]=[A6A5A4A3] │1 1 1│ =[A6A5A4A3].Q │1 1 0│ │1 0 1│ │0 1 1│ └┘
Q=PT
线性码
┌
┐
│1000 111│
a0=a3＋a4＋a６ a1=a3＋a5＋a６ 监督位的生成式 a2=a4＋a5＋a６
信息码（１０１０）可得码（１０１００１０）
a3
１０１１０１０错位<──
线性码
➢ 1.A6+1.A5+1.A4+0.A3+1.A2+0.A1+0.A0=0 ➢ 1.A6+1.A5+0.A4+1.A3+0.A2+1.A1+0.A0=0 ➢ 1.A6+0.A5+1.A4+1.A3+0.A2+0.A1+1.A0=0
计算机网络与通信
主讲：蔡伟鸿 汕头大学工学院计算机系
第三章、数 据 通 信
概论 差错控制编码 数据通信基础 传输控制电路 时钟同步技术
第六节 差错控制编码
纠错编码的基本原理 常用的简单编码 线性码 循环码原理
数据通信系统模型
1、纠错编码的基本原理
例子：“晴”，“雨”的编码 分组码:由信息码分组,附加若干监督码组成
１１１
a6
０１１
a3
０００
无错
汉明码 —构造一种能纠正一位错码的编码
Ｓ１＝a２＋a４＋a５＋a６ Ｓ２ ＝a１＋a３＋a５＋a６ Ｓ３ ＝a０＋a3＋a４＋a６ 当无错时，
Ｓ１＝Ｓ２ =Ｓ３ =０
a２＋a４＋a５＋a６＝０
a１＋a３＋a５＋a６＝０
a０＋a3＋a４＋a６＝０
汉明码 —构造一种能纠正一位错码的编码