




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò)第四講劉威華中科技大學(xué)電信學(xué)院 2020回顧回顧: 網(wǎng)絡(luò)連通性網(wǎng)絡(luò)連通性什么是直連網(wǎng)絡(luò)什么是直連網(wǎng)絡(luò)? ?所有的主機(jī)通過某種物理媒質(zhì)直接連接所有的主機(jī)通過某種物理媒質(zhì)直接連接-2-直連網(wǎng)絡(luò)直連網(wǎng)絡(luò)直連網(wǎng)絡(luò) 什么是直連網(wǎng)絡(luò)什么是直連網(wǎng)絡(luò)(Direct Link Network)? 所有的主機(jī)通過某種物理媒質(zhì)直接連接所有的主機(jī)通過某種物理媒質(zhì)直接連接 物理傳輸媒質(zhì)物理傳輸媒質(zhì): 電纜電纜, 光纖光纖, 空氣接口空氣接口, 與距離無關(guān)與距離無關(guān): 小的區(qū)域小的區(qū)域(例如例如, 一棟辦公大樓一棟辦公大樓) 或者一個(gè)大的區(qū)或者一個(gè)大的區(qū)域域(例如例如, 橫貫大陸橫貫大陸) 本
2、章的研究動(dòng)機(jī)本章的研究動(dòng)機(jī)(Motivation) 直連網(wǎng)絡(luò)是最簡單的網(wǎng)絡(luò)形式直連網(wǎng)絡(luò)是最簡單的網(wǎng)絡(luò)形式 我們從簡單的場景入手,首先考慮用傳輸媒質(zhì)將兩臺(tái)或多臺(tái)我們從簡單的場景入手,首先考慮用傳輸媒質(zhì)將兩臺(tái)或多臺(tái)主機(jī)主機(jī)(Host)連接起來連接起來 然后考慮更加復(fù)雜的場景:不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、不同然后考慮更加復(fù)雜的場景:不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、不同網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)-3-回顧回顧: 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 直連網(wǎng)絡(luò)在體系結(jié)構(gòu)中所處的層次主要在直連網(wǎng)絡(luò)在體系結(jié)構(gòu)中所處的層次主要在L2 L1(物理層物理層) :物理傳輸媒質(zhì)上的數(shù)字通信:物理傳輸媒質(zhì)上的數(shù)字通信 L2(數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層)
3、:網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在鏈路上的傳輸管理:網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在鏈路上的傳輸管理-4-應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接入運(yùn)輸層應(yīng)用層IPLANPacketradioTCPUDPTelnetFTPDNSISO OSI 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(7層參考模型層參考模型)Internet 體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) (4層層TCP/IP 協(xié)議棧協(xié)議棧)第2章的核心問題:如何連接到網(wǎng)絡(luò)-5-第第2章章 開始連接開始連接 問題:連接到網(wǎng)絡(luò)問題:連接到網(wǎng)絡(luò) 2.1 連接概覽連接概覽 2.2 編碼編碼 2.3 組幀組幀 2.4 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè) 2.5 可靠傳輸可靠傳輸 2.6 以太網(wǎng)和多路訪問網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)和多路訪問
4、網(wǎng)絡(luò) 2.7 無線無線 2.8 小結(jié)小結(jié)-6-鏈路鏈路 物理傳輸媒質(zhì)物理傳輸媒質(zhì) 導(dǎo)向型媒質(zhì)導(dǎo)向型媒質(zhì): 信號(hào)在固態(tài)媒質(zhì)上傳播信號(hào)在固態(tài)媒質(zhì)上傳播, 例如同軸電纜例如同軸電纜, 光纖光纖, 雙雙絞線絞線 非導(dǎo)向型媒質(zhì)非導(dǎo)向型媒質(zhì): 信號(hào)自由傳播信號(hào)自由傳播, 例如電磁波例如電磁波-7-無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波 調(diào)幅無線電 調(diào)頻無線電 海事無線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 1
5、04 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動(dòng)無線電 物理媒質(zhì): 有線 雙絞線(twisted pair,TP)絕緣的銅線3類: 傳統(tǒng)電話線, 10 Mbps 以太網(wǎng)5類: 100Mbps 以太網(wǎng)-8-類型類型簡稱簡稱頻率帶寬頻率帶寬數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率傳輸距離傳輸距離應(yīng)用應(yīng)用一類線CAT1750kHz/語音傳輸二類線CAT21MHz4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)三類線CAT316MHz10Mbps100m10M以太網(wǎng)四類線CAT420MHz16Mbps100m10M以太網(wǎng)五類線CAT5100MHz100Mbps100m100M以太網(wǎng)六類線CAT62
6、50MHz1Gbps100m高速以太網(wǎng)七類線CAT7600MHz10Gbps100m高速以太網(wǎng)物理媒質(zhì): 有線 -9-光纖采用玻璃纖維傳遞光脈沖, 一個(gè)脈沖代表一個(gè)比特高速、低誤碼率遠(yuǎn)距離中繼轉(zhuǎn)發(fā)同軸電纜寬帶: 多信道 有線電視網(wǎng) 混合光纖同軸網(wǎng)(HFC)商業(yè)鏈路 租用線路 通常指通過電話網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)邏輯連接 價(jià)格昂貴 最后一公里鏈路 傳統(tǒng)電話服務(wù)(POTS)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN): 網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字用戶線(xDSL) 和電纜調(diào)制解調(diào)器:用戶接入網(wǎng)絡(luò)-10-物理媒質(zhì):無線 通過電磁波攜帶信號(hào) 不存在物理的“線路” 雙向 易受環(huán)境影響: 反射 障礙物 干擾-11-典型無線鏈路類型:地面微波
7、可達(dá)到45 Mbps局域網(wǎng)(例如, 802.11)11 Mbps 54 Mbps較大區(qū)域 (例如, 蜂窩網(wǎng))3G 蜂窩網(wǎng): 1 Mbps4G 蜂窩網(wǎng)衛(wèi)星網(wǎng)45Mbps 270 ms 端到端時(shí)延通信的基礎(chǔ)概念通信的基礎(chǔ)概念 通信方式通信方式 同步同步 vs. 異步異步 是否雙方需要采用相同是否雙方需要采用相同的時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘頻率 通信模式通信模式 單工:只有單向的通信單工:只有單向的通信過程,例如廣播電視過程,例如廣播電視 半雙工:通信雙方僅能半雙工:通信雙方僅能交替通信,不能同時(shí)收交替通信,不能同時(shí)收發(fā)發(fā) 雙工:通信雙方可以同雙工:通信雙方可以同時(shí)雙向通信時(shí)雙向通信-12-通信的基礎(chǔ)概念通信的
8、基礎(chǔ)概念 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 波特率(又稱碼元速率、調(diào)制速率、波形速率):單位波特率(又稱碼元速率、調(diào)制速率、波形速率):單位時(shí)間可以傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)(或者脈沖個(gè)數(shù)、信號(hào)變化個(gè)時(shí)間可以傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)(或者脈沖個(gè)數(shù)、信號(hào)變化個(gè)數(shù)),單位是數(shù)),單位是Baud 波特波特 比特率:單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元個(gè)數(shù),即比特率:單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元個(gè)數(shù),即bit數(shù),單位為數(shù),單位為bps 波特率與比特率的關(guān)系:比特率波特率與比特率的關(guān)系:比特率S(單位為(單位為bps)與調(diào)制)與調(diào)制速率速率B(單位為(單位為baud)之間關(guān)系可以表示為:)之間關(guān)系可以表示為:S=Blog2k,式中式中k
9、為多相調(diào)制的相數(shù)。為多相調(diào)制的相數(shù)。 log2k值表示一次調(diào)制狀態(tài)的變化傳輸?shù)亩M(jìn)制比特?cái)?shù)。值表示一次調(diào)制狀態(tài)的變化傳輸?shù)亩M(jìn)制比特?cái)?shù)。-13- 調(diào)制速率(baud) 多相調(diào)制的相數(shù)log2k值 數(shù)據(jù)傳輸速率(bps)2400QPSK-2(k=2)124002400QPSK-4(k=4)248002400QPSK-8(k=8)372002400QPSK-16(k=16)49600通信的基礎(chǔ)概念通信的基礎(chǔ)概念奈奎斯特采樣準(zhǔn)則奈奎斯特采樣準(zhǔn)則如果表示碼元的窄脈沖信號(hào)以時(shí)間間隔為如果表示碼元的窄脈沖信號(hào)以時(shí)間間隔為/(=2f=2f)通過理想通信信道,則前后碼元之間不產(chǎn)生相互串?dāng)_。通過理想通信信道,則
10、前后碼元之間不產(chǎn)生相互串?dāng)_。根據(jù)奈奎斯特準(zhǔn)則,二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率根據(jù)奈奎斯特準(zhǔn)則,二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率RmaxRmax與理想信道帶寬與理想信道帶寬B B(單位(單位HzHz)的關(guān)系可以寫為:)的關(guān)系可以寫為: Rmax=2BRmax=2B(bpsbps)。)。奈奎斯特定理描述了有限帶寬、無噪聲的理想信道的最大傳奈奎斯特定理描述了有限帶寬、無噪聲的理想信道的最大傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系。輸速率與信道帶寬的關(guān)系。-14-通信的基礎(chǔ)概念通信的基礎(chǔ)概念香農(nóng)定理香農(nóng)定理在有隨機(jī)熱噪聲的信道中傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí),傳輸速在有隨機(jī)熱噪聲的信道中傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí),傳輸速率率RmaxRmax與
11、信道帶寬與信道帶寬B B、信噪比、信噪比S/NS/N的關(guān)系為:的關(guān)系為:Rmax=Blog2Rmax=Blog2(1+S/N1+S/N)式中,式中,RmaxRmax單位為單位為bpsbps,帶寬,帶寬B B單位為單位為HzHz香農(nóng)定理則描述了有限帶寬、有隨機(jī)熱噪聲信道的香農(nóng)定理則描述了有限帶寬、有隨機(jī)熱噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬、信號(hào)噪聲功率比之間的最大傳輸速率與信道帶寬、信號(hào)噪聲功率比之間的關(guān)系。關(guān)系。-15-物理層 vs 數(shù)據(jù)鏈路層模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)比特流0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0數(shù)據(jù)幀0 0 0 0 Header/BodyHeader/BodyHeader
12、/Body接收端發(fā)送端傳輸數(shù)據(jù)幀16物理層為上層提供比特流傳輸服務(wù)物理層為上層提供比特流傳輸服務(wù)物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層直連網(wǎng)絡(luò)的研究問題直連網(wǎng)絡(luò)的研究問題 編碼編碼(Coding) 對(duì)發(fā)送到電纜或光纖上的比特進(jìn)行編碼,使其能被接收主機(jī)所解讀對(duì)發(fā)送到電纜或光纖上的比特進(jìn)行編碼,使其能被接收主機(jī)所解讀 組幀組幀(Framing) 把物理鏈路上傳輸?shù)谋忍匦蛄薪M裝成數(shù)據(jù)單元,以便傳送到目的節(jié)把物理鏈路上傳輸?shù)谋忍匦蛄薪M裝成數(shù)據(jù)單元,以便傳送到目的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)-17-0101010110111 01010101 0011?直連網(wǎng)絡(luò)的研究問題直連網(wǎng)絡(luò)的研究問題 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè)(Error Detec
13、tion) 檢測(cè)幀傳輸過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤檢測(cè)幀傳輸過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤 可靠傳輸可靠傳輸(Reliable Transmission) 通過特定機(jī)制在有差錯(cuò)鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的無差錯(cuò)的傳輸通過特定機(jī)制在有差錯(cuò)鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的無差錯(cuò)的傳輸-18-1100110111001101111111011100110111001101110011011111110111111101 直連網(wǎng)絡(luò)的研究問題直連網(wǎng)絡(luò)的研究問題 共享鏈路的通信共享鏈路的通信 /介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制(Media Access Control) 靜態(tài)共享:按序接入,易于實(shí)現(xiàn)靜態(tài)共享:按序接入,易于實(shí)現(xiàn) 動(dòng)態(tài)共享:隨機(jī)接入,如何協(xié)調(diào)多個(gè)主機(jī)的
14、接入動(dòng)作動(dòng)態(tài)共享:隨機(jī)接入,如何協(xié)調(diào)多個(gè)主機(jī)的接入動(dòng)作? -19-第第2章章 開始連接開始連接 問題:連接到網(wǎng)絡(luò)問題:連接到網(wǎng)絡(luò) 2.1 連接概覽連接概覽 2.2 編碼編碼 2.3 組幀組幀 2.4 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè) 2.5 可靠傳輸可靠傳輸 2.6 以太網(wǎng)和多路訪問網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)和多路訪問網(wǎng)絡(luò) 2.7 無線無線 2.8 小結(jié)小結(jié)-20-比特和信號(hào)比特和信號(hào) 比特比特 編碼編碼/解碼解碼 信號(hào)信號(hào)-21-Signalling componentSignalBitsNodeNodeAdaptorAdaptor假設(shè)假設(shè) 假設(shè)處理離散信號(hào)假設(shè)處理離散信號(hào)( (忽略調(diào)制細(xì)節(jié)忽略調(diào)制細(xì)節(jié)), ), 高信號(hào)和
15、低信號(hào)高信號(hào)和低信號(hào), , 對(duì)應(yīng)編碼為對(duì)應(yīng)編碼為1 1和和0 0 收發(fā)雙方同步收發(fā)雙方同步, , 即存在一個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行信號(hào)采樣即存在一個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行信號(hào)采樣 如果信號(hào)的幅值和持續(xù)時(shí)間足夠大如果信號(hào)的幅值和持續(xù)時(shí)間足夠大, , 接收機(jī)可以識(shí)別接收機(jī)可以識(shí)別出發(fā)送的信號(hào)出發(fā)送的信號(hào). . -22-不歸零不歸零 NRZ (Non-Return to Zero) 編碼編碼 1 高信號(hào)高信號(hào); 0 低信號(hào)低信號(hào) 問題問題: 連續(xù)的連續(xù)的1 或或 0 連續(xù)的連續(xù)的 0可能被誤認(rèn)為沒有信號(hào)可能被誤認(rèn)為沒有信號(hào) 連續(xù)的連續(xù)的 1可能導(dǎo)致基線漂移可能導(dǎo)致基線漂移 時(shí)鐘恢復(fù)困難(同步問題)時(shí)鐘恢復(fù)困難(同步問題)-23
16、-001010110NRZ(不歸零)時(shí)鐘不歸零反轉(zhuǎn)不歸零反轉(zhuǎn) (NRZI) 編碼編碼 1 信號(hào)跳變信號(hào)跳變 0 信號(hào)保持信號(hào)保持 可以解決持續(xù)可以解決持續(xù)1的問題的問題, 未能解決連續(xù)未能解決連續(xù) 0的問題的問題-24-001010110時(shí)鐘NRZI(不歸零反轉(zhuǎn))曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼 編碼編碼 1 高到低跳變高到低跳變 0 低到高跳變低到高跳變 有效恢復(fù)時(shí)鐘有效恢復(fù)時(shí)鐘 缺點(diǎn)缺點(diǎn): 信號(hào)跳變速率翻倍信號(hào)跳變速率翻倍 比特率是信號(hào)跳變速率(波特率)的一半比特率是信號(hào)跳變速率(波特率)的一半 編碼效率編碼效率: 50%-25-001010110ClockManchester圖示說明圖示說明-2
17、6-BitsNRZClockManchesterNRZI00101111010000104-bit/5-bit 目標(biāo)目標(biāo): 解決曼徹斯特編碼的低效問題解決曼徹斯特編碼的低效問題, 同時(shí)避免持續(xù)的同時(shí)避免持續(xù)的低信號(hào)低信號(hào) 解決方案解決方案: 用用5個(gè)比特對(duì)個(gè)比特對(duì)4個(gè)比特的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼個(gè)比特的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼, 其中每個(gè)代碼其中每個(gè)代碼 (5個(gè)比特個(gè)比特)中最多有中最多有1個(gè)前導(dǎo)個(gè)前導(dǎo)0, 且末端最多有且末端最多有2個(gè)個(gè)0 采用采用NRZI對(duì)對(duì)5比特的代碼進(jìn)行編碼比特的代碼進(jìn)行編碼 編碼效率編碼效率: 80%-27-0000 111100001 010010010 101000011 101010
18、100 010100101 010110110 011100111 011111000 100101001 100111010 101101011 101111100 110101101 110111110 111001111 111014-bit 5-bit4-bit 5-bit第第2章章 開始連接開始連接 問題:連接到網(wǎng)絡(luò)問題:連接到網(wǎng)絡(luò) 2.1 連接概覽連接概覽 2.2 編碼編碼 2.3 組幀組幀 2.3.1 Byte-Oriented Protocols (BISYNC, PPP, DDCMP) 2.3.2 Bit-Oriented Protocols (HDLC) 2.3.3 Clo
19、ck-Based Framing (SONET) 2.4 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè)-28-幀定界問題幀定界問題 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸以塊為單位兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸以塊為單位(幀幀) 能夠識(shí)別數(shù)據(jù)幀的開始和結(jié)束能夠識(shí)別數(shù)據(jù)幀的開始和結(jié)束-29-FramesBitsNode ANode BAdaptorAdaptor面向字節(jié)的協(xié)議面向字節(jié)的協(xié)議 面向字節(jié)面向字節(jié) 把每一幀看做一個(gè)字節(jié)把每一幀看做一個(gè)字節(jié)(字符字符)集合集合 兩種方法兩種方法 字符計(jì)數(shù)法字符計(jì)數(shù)法 起止標(biāo)記法起止標(biāo)記法-30-字節(jié)計(jì)數(shù)法字節(jié)計(jì)數(shù)法DDCMP (Digital Data Communication Message Prot
20、ocol) DEC 公司公司(Digital Equipment Corporation), 1974 特點(diǎn)特點(diǎn)幀首部有一個(gè)字段注明幀的字節(jié)數(shù)幀首部有一個(gè)字段注明幀的字節(jié)數(shù)缺點(diǎn)缺點(diǎn)一旦發(fā)生錯(cuò)誤一旦發(fā)生錯(cuò)誤, 錯(cuò)誤會(huì)發(fā)生累積效應(yīng)錯(cuò)誤會(huì)發(fā)生累積效應(yīng)-31-HeaderBody884214168CRCCountCount: Specifies # of bytes in the body起止標(biāo)記法起止標(biāo)記法BISYNC (Binary Synchronous Communication) IBM公司在公司在1960s末期開發(fā)末期開發(fā)特點(diǎn)特點(diǎn)起止字符起止字符: 開始和結(jié)束字符開始和結(jié)束字符STX (正
21、文開始符正文開始符), ETX (正文結(jié)束符正文結(jié)束符)問題問題ETX字符可能出現(xiàn)在數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)部分字符可能出現(xiàn)在數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)部分解決方案解決方案 字符填充字符填充在數(shù)據(jù)部分的在數(shù)據(jù)部分的ETX前填充前填充DLE (數(shù)據(jù)鏈路轉(zhuǎn)義數(shù)據(jù)鏈路轉(zhuǎn)義)數(shù)據(jù)部分的數(shù)據(jù)部分的DLE前也重復(fù)填充前也重復(fù)填充DLE-32-HeaderBody8888168CRCSYN: Synchronization characterSOH: Start of headerSTX, ETX: Start of text, End of textCRC: Cyclic redundancy check起止標(biāo)記法起止標(biāo)記法PPP
22、 (Point-to-Point Protocol )IETF, 首次提出在首次提出在 1992 正式版版本正式版版本 RFC 1661 , 1994特點(diǎn)特點(diǎn)成幀成幀STX和和ETX: 0 x7E鏈路控制功能:鏈路控制功能:LCP (鏈路控制協(xié)議鏈路控制協(xié)議),可用于啟動(dòng)路線、測(cè)試線,可用于啟動(dòng)路線、測(cè)試線路、協(xié)商參數(shù)以及關(guān)閉線路路、協(xié)商參數(shù)以及關(guān)閉線路網(wǎng)絡(luò)控制功能:網(wǎng)絡(luò)控制功能:NCP (網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議),協(xié)商網(wǎng)絡(luò)參數(shù),常用于,協(xié)商網(wǎng)絡(luò)參數(shù),常用于在連接時(shí)刻協(xié)商在連接時(shí)刻協(xié)商IP地址地址-33-ProtocolControlAddressFlagPayload88816168Fla
23、gChecksum第第2章章 開始連接開始連接 問題:連接到網(wǎng)絡(luò)問題:連接到網(wǎng)絡(luò) 2.1 連接概覽連接概覽 2.2 編碼編碼 2.3 組幀組幀 2.3.1 Byte-Oriented Protocols (BISYNC, PPP, DDCMP) 2.3.2 Bit-Oriented Protocols (HDLC) 2.3.3 Clock-Based Framing (SONET) 2.4 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè)-34-面向比特的協(xié)議面向比特的協(xié)議 面向比特的協(xié)議面向比特的協(xié)議 把數(shù)據(jù)幀看做比特的集合把數(shù)據(jù)幀看做比特的集合 HDLC (High-Level Data Link Control) 基于
24、基于IBM的的SDLC協(xié)議開發(fā),經(jīng)由協(xié)議開發(fā),經(jīng)由ITU標(biāo)準(zhǔn)化,在標(biāo)準(zhǔn)化,在X.25協(xié)議協(xié)議棧中被采納,編制時(shí)間棧中被采納,編制時(shí)間70年代初年代初 最終版本是最終版本是ISO 3309 起止比特位串起止比特位串:- 01111110 問題問題: 數(shù)據(jù)字段可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)字段可能出現(xiàn)01111110 解決方法解決方法 零比特填充零比特填充-35-HeaderBody816168CRCBeginningsequenceEndingsequenceHDLC (高級(jí)鏈路控制規(guī)程高級(jí)鏈路控制規(guī)程) 發(fā)送端發(fā)送端, 每連續(xù)發(fā)送每連續(xù)發(fā)送5個(gè)個(gè)1 插入一個(gè)比特插入一個(gè)比特0 接收端接收端, 每連續(xù)收到每連續(xù)收
25、到5個(gè)個(gè)1 如果后續(xù)比特為如果后續(xù)比特為0: 刪除刪除0比特比特 如果后續(xù)比特為如果后續(xù)比特為10: 幀結(jié)束幀結(jié)束 如果后續(xù)比特為如果后續(xù)比特為11: 出錯(cuò)出錯(cuò) 比特填充的特點(diǎn)比特填充的特點(diǎn) 可能連續(xù)兩次接收失敗可能連續(xù)兩次接收失敗 幀的長度由幀中有效載荷中傳送的數(shù)據(jù)決定幀的長度由幀中有效載荷中傳送的數(shù)據(jù)決定-36-零比特填充案例零比特填充案例-37-第第2章章 開始連接開始連接 問題:連接到網(wǎng)絡(luò)問題:連接到網(wǎng)絡(luò) 2.1 連接概覽連接概覽 2.2 編碼編碼 2.3 組幀組幀 2.3.1 Byte-Oriented Protocols (BISYNC, PPP, DDCMP) 2.3.2 Bit
26、-Oriented Protocols (HDLC) 2.3.3 Clock-Based Framing (SONET) 2.4 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè) 2.4.1 Two-Dimensional Parity 2.4.3 Cyclic Redundancy Check 2.4.2 Internet Checksum Algorithm -38-直連網(wǎng)絡(luò)的研究問題直連網(wǎng)絡(luò)的研究問題 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè)(Error Detection) 檢測(cè)幀傳送過程種可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤檢測(cè)幀傳送過程種可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤, 并采取相應(yīng)的動(dòng)作并采取相應(yīng)的動(dòng)作-39-11001101110011011111110111001101
27、 比特錯(cuò)誤比特錯(cuò)誤 問題問題 電磁干擾和熱噪聲可能導(dǎo)致比特錯(cuò)誤電磁干擾和熱噪聲可能導(dǎo)致比特錯(cuò)誤 數(shù)據(jù)幀有時(shí)會(huì)發(fā)生比特錯(cuò)誤數(shù)據(jù)幀有時(shí)會(huì)發(fā)生比特錯(cuò)誤 解決方案解決方案 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè)(Error Detection) 接收方可以通過編碼方式檢測(cè)到差錯(cuò)接收方可以通過編碼方式檢測(cè)到差錯(cuò) 差錯(cuò)糾正差錯(cuò)糾正(Error Correction), 通常有兩種方法通常有兩種方法: 接收方通知發(fā)送方重發(fā)消息接收方通知發(fā)送方重發(fā)消息 接收方重新構(gòu)造消息接收方重新構(gòu)造消息-40-差錯(cuò)檢測(cè)的基本原理差錯(cuò)檢測(cè)的基本原理-41-EDC/ECC = 檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的比特檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的比特(冗余填充冗余填充)D = 受差錯(cuò)保護(hù)的
28、數(shù)據(jù)部分受差錯(cuò)保護(hù)的數(shù)據(jù)部分, 包括首部字段包括首部字段otherwise差錯(cuò)檢測(cè)的基本原理差錯(cuò)檢測(cè)的基本原理 主要目標(biāo)主要目標(biāo) 冗余度冗余度 n = 數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)長度, k = EDC長度長度 k 遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于 n 檢錯(cuò)概率檢錯(cuò)概率 概率最大化概率最大化 差錯(cuò)檢測(cè)并不一定差錯(cuò)檢測(cè)并不一定100% 可靠可靠! 協(xié)議可能出現(xiàn)錯(cuò)誤協(xié)議可能出現(xiàn)錯(cuò)誤(極少數(shù)極少數(shù)) EDC字段越長檢錯(cuò)效果越好字段越長檢錯(cuò)效果越好-42-二維奇偶校驗(yàn)二維奇偶校驗(yàn)-43-“1” x 9 in 16 bits odd parity bit奇數(shù)校驗(yàn)二維奇偶校驗(yàn)二維奇偶校驗(yàn) 可以檢測(cè)并糾正單比特錯(cuò)誤可以檢測(cè)并糾正單比特錯(cuò)誤-4
29、4-00偶數(shù)校驗(yàn)第第2章章 開始連接開始連接 問題:連接到網(wǎng)絡(luò)問題:連接到網(wǎng)絡(luò) 2.1 連接概覽連接概覽 2.2 編碼編碼 2.3 組幀組幀 2.3.1 Byte-Oriented Protocols (BISYNC, PPP, DDCMP) 2.3.2 Bit-Oriented Protocols (HDLC) 2.3.3 Clock-Based Framing (SONET) 2.4 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè) 2.4.1 Two-Dimensional Parity 2.4.3 Cyclic Redundancy Check 2.4.2 Internet Checksum Algorithm -4
30、5-循環(huán)冗余校驗(yàn)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)循環(huán)冗余校驗(yàn)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 原理原理 數(shù)學(xué)有限域數(shù)學(xué)有限域(Finite field)的理論的理論 有限域有限域GF(2)(關(guān)于關(guān)于2同余同余)的多項(xiàng)式環(huán):所有系數(shù)都為的多項(xiàng)式環(huán):所有系數(shù)都為0或或1(又叫做二進(jìn)制)的多項(xiàng)式系數(shù)的集合,該集合對(duì)于所有的(又叫做二進(jìn)制)的多項(xiàng)式系數(shù)的集合,該集合對(duì)于所有的代數(shù)操作都是封閉的,對(duì)系數(shù)的加法都會(huì)模代數(shù)操作都是封閉的,對(duì)系數(shù)的加法都會(huì)模2 有限域封閉的特性,便于設(shè)計(jì)各種二進(jìn)制運(yùn)算,例如加密、有限域封閉的特性,便于設(shè)計(jì)各種二進(jìn)制運(yùn)算,例如加密、糾錯(cuò)編碼等糾錯(cuò)編碼等-46-循環(huán)冗余校驗(yàn)的原理循環(huán)冗余校驗(yàn)的原理 通過生成元多項(xiàng)式構(gòu)造整除
31、關(guān)系式通過生成元多項(xiàng)式構(gòu)造整除關(guān)系式其中其中 是原始的信息多項(xiàng)式是原始的信息多項(xiàng)式 是生成元多項(xiàng)式是生成元多項(xiàng)式 是余數(shù)是余數(shù)發(fā)送方發(fā)送方首先將原始多項(xiàng)式擴(kuò)充首先將原始多項(xiàng)式擴(kuò)充n階,構(gòu)成零擴(kuò)展的消息階,構(gòu)成零擴(kuò)展的消息然后除以然后除以 獲得獲得 ,構(gòu)造校驗(yàn)和,構(gòu)造校驗(yàn)和最后構(gòu)造包含校驗(yàn)和的編碼后的消息最后構(gòu)造包含校驗(yàn)和的編碼后的消息接收方接收方檢驗(yàn)收到的消息檢驗(yàn)收到的消息 能否被能否被 整除整除如是,則收到無誤如是,則收到無誤如否,則存在錯(cuò)誤如否,則存在錯(cuò)誤-47-循環(huán)冗余校驗(yàn)的原理循環(huán)冗余校驗(yàn)的原理 -48-發(fā)送數(shù)據(jù)M(x)生成多項(xiàng)式G (x)M(x)xn.C(x)=Q(x)+R(x)C(x)實(shí)際發(fā)送: M(x)xn.+ R(x).R(x)接收數(shù)據(jù)M (x)生成多項(xiàng)式G (x)R(x)= R(x) 接收正確R(x) R(x) 接收錯(cuò)誤發(fā)送M (x)xn.C(x)=Q (x)+R(x)C(x)+數(shù)據(jù)字段校驗(yàn)字段發(fā)送端接收端M(x)xn.R(x)+M(x)xn接收模2運(yùn)算 類似于二進(jìn)制運(yùn)算, 但不存在借位 示例: 模2運(yùn)算中的加法和減法等同于XOR操作aba b00001110111049101 +010111101 +0011001011 +011111001011 -01111100101 -0101
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 書法教師培訓(xùn)提升計(jì)劃
- 醫(yī)院感染監(jiān)測(cè)與培訓(xùn)計(jì)劃
- 幼兒園保育員崗位輪換工作計(jì)劃
- 部編版九年級(jí)語文上冊(cè)教師成長計(jì)劃
- 學(xué)生不服從管理違紀(jì)檢討書范文
- 鋼結(jié)構(gòu)大型體育場館成本控制措施
- 高三物理目標(biāo)分?jǐn)?shù)達(dá)成計(jì)劃
- 制造業(yè)工資審核發(fā)放流程規(guī)范
- 幼兒園2025年秋季后勤保障工作計(jì)劃
- 以形助思:高中物理教學(xué)中圖像法的深度應(yīng)用與策略探究
- 國際咨詢工程師聯(lián)合會(huì)fidic合同中英文對(duì)照版
- 天然氣開采業(yè)的技術(shù)裝備與設(shè)施建設(shè)
- 高素質(zhì)農(nóng)民培育培訓(xùn)
- 《厭氧菌感染的治療》課件
- 葫蘆灸培訓(xùn)課件
- 社區(qū)中醫(yī)健康知識(shí)講座總結(jié)
- 耵耳護(hù)理查房
- 貴州省黔東南州2024屆化學(xué)高一第二學(xué)期期末統(tǒng)考試題含解析
- 避孕套市場需求分析報(bào)告
- 2023年切削刀具行業(yè)市場分析報(bào)告及未來發(fā)展趨勢(shì)
- 標(biāo)準(zhǔn)教程HSK1第5課
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論