第3章 网络接口层

3-1-3 二进制数据编码技术 3．双相位编码 使用两种极性的电压，并在每个码元信号中间设置跳 变（极性反转），用作同步信息。 （1）曼彻斯特编码 每个码元中间都产生跳变，既表示比特值又表示同步 信息，根据跳变方向区分0和1，负电平到正电平的跳 变表示1，正电平到负电平的跳变表示0。 （2）差分曼彻斯特编码 每个码元中间的跳变仅用来表示同步信息。根据每比 特信号开始位置的电平是否发生变化来区分0和1。每 比特的开始位置没有跳变表示1，有跳变表示0。
3-4-3 循环冗余检验 例：求1011010的CRC编码，设除数为10011。
1010101 100111011010000 0
10011 01011 00000 10110 10011 01010 00000 10100 10011 01110 00000 11100 10011 1111
CRC检验码：1111。 实际发送的比特串：10110101111。
3-2-4 多路复用技术 3．波分多路复用 按照光的波长区分信号
4．码分多路复用 各个用户使用经过特殊挑选的不同的码型进 行通信
3-2-5 数据交换技术 交换又称转接，是在多节点网络中，利用交 换机等转接设备，在节点间建立临时连接， 完成通信的一种技术。 1．线路交换 在通信期间，发送方和接收方之间一直保持 一条专用的物理通路，而通路中间经过了若 干节点的转接。 （1）建立线路 （2）传输数据 （3）拆除线路
3-4-3 循环冗余检验 二进制序列除法规则：加法、减法运算进行 异或运算，加法不进位，减法不借位。 计算方法 （1）在数据的末尾加上r个0，r等于除数的位 数减1。 （2）采用二进制除法规则，计算加长的数据 除以预先设定的除数，得到的余数即为循环 冗余检验码。 （3）将循环冗余检验码替换数据末尾的r个0， 即得出整个传输的数据
3-4-3 循环冗余检验 循环冗余检验方法是一种功能很强的检错技 术，得到了广泛的应用。 循环冗余检验是将所传输的数据除以一个预 先设定的除数，所得的余数作为冗余比特 （CRC码） ，附加在要发送数据的末尾。 当整个数据传送到接收方后，接收方就利用 同一个除数去除接收到的数据，如果余数为0， 即表明数据传输正确，否则即意味着数据传 输出现了差错。
3-2-1 数据传输类型 2.并行传输和串行传输 根据同时在信道上传输的数据位数，数据传 输可分为 ：
0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 设备1 0 1 1 0
设备1
设备2
01101100
设备2
（a）并行传输
（b）串行传输
3-2-2 数据通信的同步技术 同步技术保证发送方和接收方能够同时动作， 实现数据的正确传输。 1．异步传输模式 以字符为单位传输，字符之间的时间间隔可以 是随机的、不同步的。但在传输一个字符的时 段内，收发双方仍需依据比特流保持同步。
3-1-2 数字调制技术 调制：选取音频范围内某一频率的正（余）弦 波作为载波，来运载需传输的数字数据。 载波信号： y(t)=Asin(2Лft+Ф)
其中：f=1/T 控制参数：A，f, Ф
3-1-2 数字调制技术
设载波信号为Asin2πft 1．振幅调制（ASK）
它是以振幅较弱的信号状态表示0，以振幅较强的信号状态表示1
1
1位 起始 位
0
1
1
0
1.5位停 止位
5位信息位 1个字符 （a）
0
1位 起始 位
1
0
1
1
0
1
0
0
1位 校验 位 2位停 止位
7位信息位 1个字符 （b）
3-2-2 数据通信的同步技术 2．同步传输模式
以数据块为传输单位，可以连续发送多个字符，每个 字符不需添加附加位，接收方接收的每一位数据都要 与发送方保持同步，字符间没有停顿。 自同步法：同步信息可以从数据本身获得，例如曼彻 斯特编码和差分曼彻斯特编码。 外同步法：在一组字符的前面附加1个（8位）或2个 （16位）同步字符，表示该组字符传送的开始。
计算机网络（第3版）
第3章 网络接口层
本章导读
TCP/IP模型的网络接口层实际上没有规定任何具体 协议，各物理网络可以使用自己的物理层协议和数 据链路层协议，仅仅提供一个各种网络和TCP/IP接 口的要求。 网络接口层所涉及到的数据通信技术是建立计算机 网络的重要基础。 本章将介绍数据通信技术的一些基础知识：信号及 信号传输方式、数据编码技术、同步技术、多路复 用技术、数据交换技术和差错检验等。并在此基础 上介绍广泛应用的高级数据链路控制协议。
3-2-5 数据交换技术 2．报文交换 存储转发原理：数据在传输过程中，要由交 换节点将输入数据存入节点的缓冲区内，一 旦输出线路空闲，就将数据发送出去。 报文交换是基于存储转发原理的一种交换技 术。 报文交换传输的信息单位是报文，其中包含 收发站地址及控制等信息。
3-2-5 数据交换技术 3．分组交换 分组交换是基于存储转发原理的一种技术。 分组交换信息传输单位是分组。分组格式比报 文短，包括分组头部和数据两部分，头部包含 收发站地址、分组编号和检验码等控制信息。
t
t
图3-1 模拟信号
图3-2 数字信号
3-1-1 数据和信号 2. 信号 （2）周期信号和非周期信号 周期信号
（a）模拟信号
（b）数字信号
非周期信号 见图3-1和图3-2
3-1-1 数据和信号 3. 数据传输形式 （1）模拟道传输模拟数据 （2）模拟信道传输数字数据 （3）数字信道传输数字数据 （4）数字信道传输模拟数据
3-3-1 有线传输介质
1．双绞线 （3）双绞线的线序
1
RJ-45插座排线顺序
2
3
4
5
6
7
8
制作双绞线
注： EIA/TIA-568A线序 EIA/TIA-568B线序
1 2 3 4 5 6 7 8 白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕 白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
直连线线序
交叉线线序
3-3-1 有线传输介质 2．同轴电缆 同轴电缆既可以传输模拟信号，又可以传输 数字信号。性能优于双绞线。
3-2-3 数据传输方式
数据信号 发送装置 监测信号 发送装置 接收装置 数据信号 监测信号 数据信号 发送装置 接收装置 监测信号 接收装置 发送装置 接收装置 发送装置 接收装置
（a）单工通信
（b）半双工通信
（c）全双工通信
3-2-4 多路复用技术 在一条通信线路上，同时传输多个信号。
S1 S2
3-4-4 海明码 海明码是一种纠错码。 基本思想：在数据中加入足够多的冗余位 （满足2r≥m+r+1），将这些冗余位分别放置 在2的幂的位置上，每个冗余位都是一组比特 的奇偶检验位。
3-4-4 海明码
例：传输数据为1011010，构成海明码（采用偶检验）
（1）对于7位的数据，24≥7+4+1，即取r=4个冗余位。海明码共11位。 （2）将这4个比特，分别放置在第1，2，4，8位上，记为r1，r2，r4， r8。 （3）r1为位置的二进制表示的最低位是1的各位的检验，r2为位置的 二进制表示的次低位是1的各位的检验，r4、r8依此类推。 数据 1 0 1 1 0 1 0 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 位置： 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 海明码： 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 d7 d6 d5 r8 d4 d3 d2 r4 d1 r2 r1 接收方接收到数据后，按照同样的规则进行奇偶检验。得出新的r1， r2，r4，r8。 如果传输正确，对于偶检验来说，这4个新值都应为0。 假设第4位发生了错误，即接收到的数据为10101011000，接收方计算 的结果是：r1=0，r2=0，r4=1，r8=0，4位组合起来为0100，即表示第 4位出现了错误，然后把1取反，从而纠正了该错误。
2．频率调制（FSK） 它是以频率较低的信号状态表示0，以频率较高的信号状态表示1 3．相位调制 （1）绝对相位调制 `利用载波信号的不同相位直接表示0和1。 （2）相对相位调制 用前后两个信号单元相位的相对变化表示数字0和1
3-1-2 数字调制技术 例：将数字数据01001101按上述方法进行调制
3-2-5 数据交换技术 3．分组交换 （2）虚电路 传输数据之前，需要建立一条发送站和接收 站之间的路径（虚电路 ），所有分组都沿着 这条虚电路按顺序传送。
E 5 4 3 2 1 A 1
4 3 2
4 3 2 1 4
4 3 2 1
D
1
2
3
B
C
3-3 传输介质
3-3-1 有线传输介质 1．双绞线 双绞线价格低廉，是 一种广泛使用的传输介质 （1）双绞线的结构 非屏蔽双绞线 RJ-45接头 （2）双绞线的分类 屏蔽双绞线STP 非屏蔽双绞线UTP：常用。使用RJ-45接头连 接网卡和交换机等通信设备。
3-2-5 数据交换技术
3．分组交换 分组交换有两种常用的方法：数据报和虚电路 （1）数据报 每个分组被独立传输，分组可能经由不同的路径到 达接收站。 数据报方式会导致属于同一个报文的分组以乱序到 达接收站，在到达接收站之后还需对数据报进行排 序重组。
E 1 4 3 2 1 A 3 2 2 2 B C 3 1 3 4 4 4 2 5 3 1 2 3 1 4 D
3-4-2 方块检验 以表格的形式组织数据，在行和列两个方向上 都采用奇检验或偶检验 例：发送方要发送字符 数据 位 偶检验 “word” 。以一个字母的 1 2 3 4 1 1 1 1 1 0 ASCII码为一组。按照 2 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 字母顺序一列一列地排 3 4 0 1 0 0 1 列起来，形成右表。 5 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 传送时，既可以按照行 6 7 1 1 0 0 0 的顺序，也可以按照列 偶检验 0 0 0 1 1 的顺序。