计算机网络第三章
计算机网络(第3章)
码元 基本波形
编码
信号
25
不同的编码方案
表示不同数字数据的码元的形式不同，产生出 不同的编码方案。 1.单极性遍码 2.双极性编码 3.曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码
26
1.单极性编码
所谓单极性编码，是指在每一码元时间间隔内，有电流发出表 示二进制“1”，无电流发出表示二进制“0”。 （1）如果整个码元时间内维持有效电平，则属于全宽码，称 为单极性不归零型编码（NRZ）； （2）如果逻辑“1”只在该码元时间维持一段时间就变成0电 平，称为单极性归零型编码（RZ）。
量、数据通信的基本方式、 多路复用技术、 数据交换 方式和差错校验和控制等技术。
信息 信源
信息 传输媒体与通信技术
信息 信宿
数据通信系统构成与功能示意图
4
3、数据通信系统的模型
数据通信系统的模型 1、一个数据通信系统可以划分为三大部分：源系统、传输系统
和目的系统；
2、源系统一般包括源点和发送器两部分；目的系统一般包括接 收器和终点两部分。
振幅
f1
f2 频率
振幅频谱图
18
10、基带信号和宽带信号
直接来自信源的、没有经过调制（进行频谱搬移和变 换）的原始电信号称为基带信号，即基本频率信号。
调制分为基带调制和带通调制。 1.仅对基带信号的波形进行交换，使它能够与信道特 性相适应，变换后的信号还是基带信号，称为基带调 制； 2.利用载波信号将基带信号搬移到较高频段进行传输， 调制后的信号称为带通信号（也称宽带信号），这类 调制称为带通调制。 3.基本的调制方法有调幅（AM）、调频（FM）和调 相（PM）。
清华大学的《计算机通信与网络教程》：从高到低的跳变是 1 从 低到高的跳变是 0 。
《计算机网络（第7版）谢希仁著》第三章数据链路层要点及习题总结
《计算机⽹络（第7版）谢希仁著》第三章数据链路层要点及习题总结1.数据链路层的三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测2.点对点信道的数据链路层 （1）链路和数据链路 链路（物理链路）：链路（link）就是从⼀个结点到相邻结点的⼀段物理线路（有线或⽆线〉，⽽中间没有任何其他的交换结点 数据链路（逻辑链路）：为当需要在⼀条线路上传送数据时，除了必须有⼀条物理线路外，还必须有⼀些必要的通信协议来控制这些数据的传输，换⽽⾔之，数据链路=链路+通信协议 （2）早期的数据通信协议叫通信规程 （3）数据链路层的协议数据单元-------帧 （4）封装成帧：封装成帧（framing）就是在⼀段数据的前后分别添加⾸部和尾部，这样就构成了⼀个帧。
⼀个帧的帧长等于帧的数据部分长度加上帧⾸部和帧尾部的长度。
⾸部和尾部的⼀个重要作⽤就是进⾏帧定界（即确定帧的界限），为了提⾼帧的传输效率，应当使帧的数据部分长度尽可能地⼤于⾸部和尾部的长度。
但是，每⼀种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限⼀⼀最⼤传送单元 MTU (Maximum Transfer Unit），当数据是由可打印的 ASCII 码组成的⽂本⽂件时，帧定界可以使⽤特殊的帧定界符（如SOH和EOT）。
SOH：Start Of Header EOT：End Of Transmission （5）透明传输：所传输的数据中的任何 8 ⽐特的组合⼀定不允许和⽤作帧定界的控制字符的⽐特编码⼀样，⽆论什么样的⽐特组合的数据，都能够按照原样没有差错地通过这个数据链路层。
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符 “SOH”或“EOT”的前⾯插⼊⼀个转义字符“ESC”（其⼗六进制编码是 1B，⼆进制是 00011011 ）。
⽽在接收端的数据链路层在把数据送往⽹络层之前删除这个插⼊的转义字符。
这种⽅法称为字节填充或字符填充。
如果转义字符也出现在数据当中，那么解决⽅法仍然是在转义字符的前⾯插⼊⼀个转义字符。
第三章 计算机网络技术基础
各个站点进行。 • (2) 故障隔离困难：在总线拓扑网结构中，如故障发生在站点，则只需将该站点从总线上去掉；
3.1.4 环型拓扑结构
• 环型拓扑结构是由连接成封闭回路的网络 节点组成的。在环型结构中，每个节点与 它相邻两个节点连接，最终构成一个环。
• 环型拓扑结构的优点是： • (1) 电缆长度短：电缆长度与总线型网络相当，但比星型拓扑要短得多。 • (2) 适用于光纤：光纤传输速度快，没有电磁干扰，环型拓扑是单方向传输，
• (3) 提供把报文分组重新组成报文的功能：只有当报文分组全部 到达后，才能把整个报文传送给远方的用户。当传输层不对报 文进行编号时，会话层应完成报文编号和排序任务。当子网发 生硬件或软件故障时，会话层应保证正常的事务处理不会中途 失效。
2.2 数据链路层
• 数据链路可以粗略地理解为数据通道。数据链路层 的任务是以物理层为基础，为网络层提供透明的、 正确的和有效的传输线路，通过数据链路协议，实 施对二进制数据进行正确、可靠的传输，而对二进 制数据所代表的字符、码组或报文的含义并不关心。 物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及 其连接，媒体是长期的，连接是有生存期的。在连 接生存期内，收发两端可以进行不等的一次或多次 数据通信。每次通信都要经过建立通信联络和拆除 通信联络两过程，这种建立起来的数据收发关系就 叫数据链路。
• (2) 物理层服务数据单元传输：物理层在实现传输时，应能保证 比特传输的顺序性，即接收物理实体所收到的比特顺序，应该 与发送物理实体所发送的比特顺序一致。传输方式上，可采用 同步传送方式，也可采用异步传输方式来传输物理服务数据单 元。
第三章 计算机网络体系结构-基本概念
6.网络体系结构 6.网络体系结构 1 2 3 4 网络体系结构的概念 网络体系结构的功能 网络体系结构的特点 网络体系结构的种类
网络体系结构的概念
计算机网络各层,对等进程通信的协议的集合称 计算机网络的体系结构(architecture) 为计算机网络的体系结构 (architecture) 计算机网络的体系结构 (architecture),它是 计算机网络及其部件所应完成功能的比较精确的 定义.从功能的角度描述计算机网络的结构. 体系结构只定义网络及其部件通过协议应当完成 的功能,不定义协议的实现细节和各层协议之间 的接口关系.
语法(Syntax):规定通信双方"如何讲",
3. 1
基本概念
2. 协议的分层结构
(1)协议分层结构 协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成 协议分层结构的思想是用一个模块的集合来完成 不同的通信功能,以简化设计的复杂性. 不同的通信功能,以简化设计的复杂性.大多数的 网络都按照层或级的方式来组织, 网络都按照层或级的方式来组织,每一层完成特定 的功能,每一层都建立在它的下层之上. 的功能,每一层都建立在它的下层之上.
网络协议的重要性: 网络协议的重要性:
没有协议就没有网络,每一种计算机网络都有 一套协议支持着.由于计算机网络的种类多,所以 协议的种类也很多. 所有协议的目的和功能是一样的,都是保证网 络上的信息能畅通无阻,准确无误地传输到目的地.
3. 1
基本概念
什么是网络协议? 什么是网络协议?
网络协议就是使计算机网络能协同工作实现信息 就是使计算机网络能协同工作实现信息
计算机网络应用技术
第3章 计算机网络体系结构
本章要点
了解网络体系结构分类,功能特点. 了解网络体系结构分类,功能特点. 掌握OSI参考模型的结构和各层功能. 掌握OSI参考模型的结构和各层功能. OSI参考模型的结构和各层功能 掌握TCP/IP体系结构的层次和功能. 掌握TCP/IP体系结构的层次和功能. TCP/IP体系结构的层次和功能 掌握IP地址管理和子网划分的方法. 掌握IP地址管理和子网划分的方法. IP地址管理和子网划分的方法
《计算机网络》课件 第3章-广域网、局域网与城域网技术
物理链路、虚通路与虚通道的关系
物理链路（Physical Link） 虚通路（VP，Virtual Path） 虚通道（VC，Virtual Channel）
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支持远程教学的ATM网
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3.2 局域网的技术特点
局域网覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、 校园等有限范围内的计算机连网的需求； 局域网提供高数据传输速率（10～100Mbps）、低误 码率的数据传输环境，数据传输速率高达1Gbps的高 速局域网正在发展中； 决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介 质与介质访问控制方法； 从介质访问控制方法的角度来看，局域网可分为共享 介质式局域网与交换式局域网两类。
3.4.2 环型拓扑结构 结点使用点-点线路连接，构成闭合的物理环型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路； 环建立、维护、结点的插入与撤出。
令牌环的工作原理
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® à ¼ µ A ® à ¼ µ E ® à ¼ µ B ® à ¼ µ E é Å À Ä Token Ring Token Ring ® à ¼ µ B
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计算机网络第3章 传输层协议与进程通信
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点—点链路
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点—点链路
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点—点链路
网络层协议通过多段点—点链路组成的路径实现源主机与目的主机之间的分组传输
3.1.2 传输层与应用层、网络层之间的关系
传输地址 主机A 应用层 应用层/传输层 接口 主机B 应用层
传输实体
传输协议数据单元 （TPDU）
传输实体
网络地址
网络层
传输层/网络层 接口
网络层
10011001 00010010 00001000 01101001 10101011 00000010 00001110 00001010 00000000 00010001 00000000 00001111 00000100 00111111 00000000 00001101 00000000 00001111 00000000 00000000 01010100 01000101 01010011 01010100 01001001 01001110 01000111 00000000 10010110 11101011 01101001 00010100 153.18 8.105 171.2 14.10 0,17 15 1087 13 15 0（校验和） T,E S,T I,N G,0（填充） 和 校验和
SYN
ACK
FIN RST URG PSH
TCP 连接 互联网
3.4.3 TCP连接建立、释放
1）（经历3次握手） 2）报文传输（双向传输）
客户端 CLOSE SYN SYN -SEND SYN +ACK ACK ESTABLISHED
服务器端 LISTEN
SYN -RCVD
连接建立阶段 ： 三次握手
《计算机网络》教案(第三章)
数据通信的基本概念
数据通信的定义
数据通信的方式
数据通信是指在不同的计算机或设备 之间传输数据和信息的过程。
根据数据传输的方向和方式，数据通 信可分为单工、半双工和全双工三种 方式。
数据通信系统的组成
数据通信系统通常由数据源、发送设 备、传输介质、接收设备和数据宿五 个部分组成。
传输介质与通信设备
传输介质的分类
传输介质可分为有线介质和无线 介质两大类，其中有线介质包括 双绞线、同轴电缆和光纤等，无 线介质包括无线电波、微波和红
外线等。
通信设备的作用
通信设备是实现数据通信的重要 工具，包括调制解调器、网卡、
集线器、交换机和路由器等。
通信设备的选型
在选择通信设备时，需要考虑传 输速率、传输距离、网络拓扑结
特点
覆盖范围广、传输速率相对较低、网络结构复杂、通信成本 高。
常见广域网接入方式
电话线拨号接入
利用普通电话线，通过拨号方式连接 到ISP，速度较慢，已逐渐被淘汰。
DSL接入
数字用户线路（Digital Subscriber Line），利用普通电话线提供高速数 据传输服务，包括ADSL、VDSL等。
调制技术的选择
在选择调制技术时，需要考虑信道的特性、传输距离、传 输速率和误码率等因素。
04 局域网技术
局域网的特点与分类
特点
覆盖地理范围小、数据传输速率高、 通信延迟时间短、误码率低、通常属 于一个单位所有。
分类
按拓扑结构可分为星型、环型、总线 型和树型等；按传输介质可分为有线 局域网和无线局域网。
FTP协议
用于文件传输，支持 上传和下载功能，可 实现不同操作系统之 间的文件交换。
DNS协议
计算机网络_第3章习题解答
第三章习题解答3.1简述数据链路层的功能。
答：数据链路层是在物理层提供的比特流传送服务的基础上，通过一系列的控制和管理，构成透明的、相对无差错的数据链路，向网络层提供可靠、有效的数据帧传送的服务。
其主要功能包括：链路管理，帧定界，流量控制，差错控制，数据和控制信息的识别，透明传输，寻址。
3.2 试解释以下名词：数据电路，数据链路，主站，从站，复合站。
答：数据电路是一条点到点的，由传输信道及其两端的DCE构成的物理电路段，中间没有交换节点。
数据电路又称为物理链路，或简称为链路。
数据链路是在数据电路的基础上增加传输控制的功能构成的。
一般来说，通信的收发双方只有建立了一条数据链路，通信才能够有效地进行。
在链路中，所连接的节点称为“站”。
发送命令或信息的站称为“主站”，在通信过程中一般起控制作用；接收数据或命令并做出响应的站称为“从站”，在通信过程中处于受控地位。
同时具有主站和从站功能的，能够发出命令和响应信息的站称为复合站。
3.3 数据链路层流量控制的作用和主要功能是什么？答：流量控制简称“流控”，是协调链路两端的发送站、接收站之间的数据流量，以保证双方的数据发送和接收达到平衡的一种技术。
在计算机网络中，由于接收方往往需要对接收的信息进行识别和处理，需要较多的时间，通常发送方的发送速率要大于接收方的接收能力。
当接收方的接收处理能力小于发送方的发送能力时，必须限制发送方的发送速率，否则会造成数据的丢失。
流量控制就是一种反馈机制，接收方随时向发送方报告自己的接收情况，限制发送方的发送速率。
保证接收方能够正常、有序地接收数据。
3.4 在停止-等待协议中，确认帧是否需要序号？为什么？答：在停止-等待协议中，由于每次只确认一个已经发送的帧，确认帧可以不需要序号。
但在一些特殊情况下会出现问题。
如果发送方在超时重发一个帧后又收到了迟到的确认，就不能确定该应答是对哪一个帧的确认，并可能导致随后的传送过程重新差错。
3.5 解释为什么要从停止-等待协议发展到连续ARQ协议。
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海明码:
2^m*（m+r+1）<=2^(m+r)-- m+r+1<=2^r
m:信息位r:校验位放在2的0次、1次、2····r次方的位置上第x位上的数值用包含x的那些位上的数相加得到（二进制相加）
3=1+2
5=1+4 1001000—》00110010000
6=2+4 （m=7-->r=4）
7=1+2+4
9=1+8
10=2+8
four methods of framing (四种成帧方法)：
1、字符计数法
2、含字节填充的分界符法
3、含位填充的分界标志法
4、物理层编码违例法
The function of data link layer?(数据链路层的功能)
1、向网络层提供一个定义良好的服务接口。
2、处理传输错误
3、调节数据流，确保慢速的接收方不会被快速的发送方淹没sliding window protocols（滑动窗口协议）
1 、一位滑动窗口协议
2、使用回退N帧技术的协议
3、使用选择性重传的协议
2. The solution is
(a) 00000101 01000111 11100011 11100000 01111110（给定的位数加1）
(b) 01111110 01000111 11100011 11100000 11100000 11100000 01111110 01111110 （flag是字节开始结束标志，esc是转义字符，如果本身含esc,flag的话，在其前边各加一个esc）
(c) 01111110 01000111 110100011 111000000 011111010 01111110
（flag是字节开始结束标志）
9. Parity bits are needed at positions 1, 2, 4, 8, and 16, so messages that do not extend beyond bit 31 (including the parity bits) fit. Thus, five parity bits are sufficient. The bit pattern transmitted is 011110110011001110101
10. The encoded value is 101001001111.
11. If we number the bits from left to right starting at bit 1, in this
example, bit 2 (a parity bit) is incorrect. The 12-bit value transmitted (after Hamming encoding) was 0xA4F. The original 8-bit data value was 0xAF.
29. 答：对应三种协议的窗口大小值分别是1、7 和4。
使用卫星信道端到端的典型传输延迟是270ms，以1Mb/s 发送，1000bit 长的帧的发送时间为1ms。
我们用t=0 表示传输开始的时间，那么在t=1ms 时，第一帧发送完毕；t=271ms时，第一帧完全到达接收方；t=272ms，对第一帧的确认帧发送完毕；t=542ms，带有确认的帧完全到达发送方。
因此一个发送周期为542ms。
如果在542ms 内可以发送k 个帧，由于每一个帧的发送时间为1ms，则信道利用率为k/542，因此：
（a）k=1，最大信道利用率=1/542=0.18%
（b）k=7，最大信道利用率=7/542=1.29%
（c）k=4，最大信道利用率=4/542=0.74%
30. 答：使用选择性重传滑动窗口协议，序列号长度是8 位。
窗口大小为128。
卫星信道端到端的传输延迟是270ms。
以50kb/s 发送，
4000bit（3960+40）长的数据帧的发送时间是0.02*4000=80ms。
我们用t=0 表示传输开始时间，那么，t=80ms，第一帧发送完毕；
t=270+80=350ms，第一帧完全到达接收方；t=350+80=430ms，对第一帧作捎带确认的反向数据帧可能发送完毕；t=430+270=700ms，带有确认的反向数据帧完全到达发送方。
因此，周期为700ms，发送128 帧时间80*128=10240ms，这意味着传输管道总是充满的。
每个帧重传的概率为0.01，对于3960 个数据位，头开销为40 位，平均重传的位数为4000*0.01=40位，传送NAK 的平均位数为40*1/100=0.40 位，所以每3960 个数据位的总开销为80.4 位。
因此，开销所占的带宽比例等于80.4/(3960+80.4)=1.99%。
31. 答：使用卫星信道端到端的传输延迟为270ms，以64kb/s 发送，周期等于604ms。
发送一帧的时间为64ms，我们需要604/64=9 个帧才能保持通道不空。
对于窗口值1，每604ms 发送4096 位，吞吐率为4096/0.604=6.8kb/s。
对于窗口值7，每604ms 发送4096*7 位，吞吐率为4096*7/0.604=47.5kb/s。
对于窗口值超过9（包括15、127），吞吐率达到最大值，即64kb/s。