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1、网络工程师培训教程通信基础第1页，共118页，编辑于2022年，星期二4.1 主要知识点1.基础概念2.数据通讯理论基础3.传输介质和通信电缆4.编码和传输5.传输技术6.传输控制7.交换技术8.公用网络和租用网络9.网络通信设备10.网络连接设备11.典型试题分析第2页，共118页，编辑于2022年，星期二4.2 基础概念单工、半双工、全双工单工、半双工、全双工模拟和数字模拟和数字周期信号周期信号简单信号和复合信号简单信号和复合信号振幅、周期和相位振幅、周期和相位数字信号分解数字信号分解介质带宽和有效带宽介质带宽和有效带宽信道容量信道容量串行与并行串行与并行一对一通信与一对多通信一对一通信与
2、一对多通信第3页，共118页，编辑于2022年，星期二资源子网和通信子网资源子网资源子网:实现资源共享功能的设备及其软件的集合实现资源共享功能的设备及其软件的集合通信子网通信子网:实现网络通信功能的设备及其软件的集合实现网络通信功能的设备及其软件的集合第4页，共118页，编辑于2022年，星期二模拟与数字模拟信号：随时间变化而平稳变化的连续波形式。模拟信号：随时间变化而平稳变化的连续波形式。数字信号：从一个值到另一个值的转换是瞬间发生的。数字信号：从一个值到另一个值的转换是瞬间发生的。数字信号数字信号数字信号数字信号模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号模拟：意味着连续的量。模拟：意味着连续的量。数
3、字：意味着离散的量。数字：意味着离散的量。第5页，共118页，编辑于2022年，星期二周期信号如果一个信号能在一个可测量的时间内，完成一种称作周如果一个信号能在一个可测量的时间内，完成一种称作周期的模式，并且在随后的同样长短的周期内不断重复这种模期的模式，并且在随后的同样长短的周期内不断重复这种模式，这个信号就是周期性的。式，这个信号就是周期性的。第6页，共118页，编辑于2022年，星期二简单信号和复合信号模拟信号可以被分为简单信号或者复合信号。模拟信号可以被分为简单信号或者复合信号。简单信号是不能被分解简单信号是不能被分解为更简单的模拟信号。为更简单的模拟信号。复合信号可以被复合信号可以被
4、分解为多个简单信号。分解为多个简单信号。a)简单信号简单信号b)复合信号复合信号第7页，共118页，编辑于2022年，星期二模拟信号三要素振幅：在波上任一点信号的值。它等于波形上给定点到水平振幅：在波上任一点信号的值。它等于波形上给定点到水平 轴的垂直距离。轴的垂直距离。周期：完成一个波形循环所要经历的时间（频率周期：完成一个波形循环所要经历的时间（频率1/1/周期）周期）相位：描述了波形相对与时间轴零点的位置。相位：描述了波形相对与时间轴零点的位置。最大值最小值第8页，共118页，编辑于2022年，星期二波特率和比特率波特率波特率波特率波特率:每秒信号变换（振幅每秒信号变换（振幅每秒信号变换
5、（振幅每秒信号变换（振幅/相位相位相位相位/频率）的次数。波频率）的次数。波频率）的次数。波频率）的次数。波特率的单位是特率的单位是特率的单位是特率的单位是b/sb/sb/sb/s。比特率比特率比特率比特率:每秒传输的比特（数字信号每秒传输的比特（数字信号每秒传输的比特（数字信号每秒传输的比特（数字信号0 0 0 0和和和和1 1 1 1）数量。比特率的单）数量。比特率的单）数量。比特率的单）数量。比特率的单位是位是位是位是bpsbpsbpsbps。第9页，共118页，编辑于2022年，星期二数字信号分解一个数字信号可以被分解成无穷多个被称为谐波的简单正弦波，一个数字信号可以被分解成无穷多个被
6、称为谐波的简单正弦波，每个谐波都有不同的振幅、频率和相位。每个谐波都有不同的振幅、频率和相位。当我们在传输媒体上发送数字信号时，其实在发送无穷多的简单当我们在传输媒体上发送数字信号时，其实在发送无穷多的简单信号。信号。第10页，共118页，编辑于2022年，星期二介质带宽和有效带宽介质带宽：传输介质有一个有限的带宽，它只能传 输某些频率范围内的信号。有效带宽：数字信号的频谱包括不同振幅的无数个 频率，而我们只传输那些具有重要振幅 的分量，我们可以已合理的精度在接收 端复制出数字信号，其带宽称为有效带 宽。第11页，共118页，编辑于2022年，星期二信道容量一种传输介质可以传输的最大比特率称为
7、介质的一种传输介质可以传输的最大比特率称为介质的信道容量。信道容量。信道容量大小依赖于编码技术种类和系统信噪比。信道容量大小依赖于编码技术种类和系统信噪比。第12页，共118页，编辑于2022年，星期二基带传输在信道中传输的原始数字电信号所固有的频在信道中传输的原始数字电信号所固有的频带，称为基本频带，简称带，称为基本频带，简称基带基带。在信道中直接。在信道中直接传送基带信号时，称为传送基带信号时，称为基带传输基带传输。如从计算机到。如从计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。大多数的局域网使用基带传输，如以太网和令大多数的局域网使用基带传输
8、，如以太网和令牌环网。牌环网。第13页，共118页，编辑于2022年，星期二宽带传输通过借助频带传输频带传输，宽带传输可以将链路容量分解成两个或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号。宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号。如CATV、ISDN等。等。当采用模拟信号传输数据时，往往只占用有限的频带，当采用模拟信号传输数据时，往往只占用有限的频带，对应基带传输将其称之为对应基带传输将其称之为频带传输频带传输第14页，共118页，编辑于2022年，星期二串行与并行并行传输：并行传输：两个短距离的设备之间的传输，如打印缆。两个短距离的设备之间的传输，如打印缆。串行传输：串行传输：远距离的设备之间的传
9、输，便宜、可靠、速度慢。远距离的设备之间的传输，便宜、可靠、速度慢。问题：问题：如何在串行传输时，使接收设备知道何时开始传输？如何在串行传输时，使接收设备知道何时开始传输？设备设备1设备设备201101100设备设备1设备设备2011011000 1 1 0 1 1 0 0发送发送0110110001101100 从右到左从右到左a)并行传输并行传输b)串行传输串行传输第15页，共118页，编辑于2022年，星期二异步与同步 异步传输：每个被传送的字符前有起始位，后有停止位。速率慢，开销大，适用于低速设备。同步传输：字符组合成数据帧成组发送 数据帧包含一组同步字符使收发双方进入同步。传输速度快
10、，开销少。第16页，共118页，编辑于2022年，星期二单工/半双工/全双工单单 工：工：信号只能在一个方向上传输信号只能在一个方向上传输半双工：半双工：通信可以在两个方向上传输，但不同时通信可以在两个方向上传输，但不同时全双工：全双工：通信可在双方向同时进行通信可在双方向同时进行 第17页，共118页，编辑于2022年，星期二一对一通信与一对多通信第18页，共118页，编辑于2022年，星期二4.3 数据通信理论基础傅立叶分析傅立叶分析傅立叶分析傅立叶分析:任何正常的周期为任何正常的周期为任何正常的周期为任何正常的周期为T T T T的函数的函数的函数的函数g(t)g(t)g(t)g(t)，
11、都可以由都可以由都可以由都可以由（无限个）正弦和余弦函数合成。（无限个）正弦和余弦函数合成。（无限个）正弦和余弦函数合成。（无限个）正弦和余弦函数合成。尼奎斯特证明尼奎斯特证明尼奎斯特证明尼奎斯特证明:如果一个任意信号通过带宽为如果一个任意信号通过带宽为如果一个任意信号通过带宽为如果一个任意信号通过带宽为H H H H的低通滤波器，的低通滤波器，的低通滤波器，的低通滤波器，那么每秒采样的那么每秒采样的那么每秒采样的那么每秒采样的2 2 2 2H H H H就能完整地重现通过这个被滤波的就能完整地重现通过这个被滤波的就能完整地重现通过这个被滤波的就能完整地重现通过这个被滤波的信号。信号。信号。信
12、号。尼奎斯特定理：尼奎斯特定理：尼奎斯特定理：尼奎斯特定理：例如例如例如例如:一个无噪声的一个无噪声的一个无噪声的一个无噪声的3 3 3 3KHzKHzKHzKHz信道不能以高于信道不能以高于信道不能以高于信道不能以高于6000600060006000b/sb/sb/sb/s的速率传输二的速率传输二的速率传输二的速率传输二进制（二电平）信号。进制（二电平）信号。进制（二电平）信号。进制（二电平）信号。第19页，共118页，编辑于2022年，星期二数据通信理论基础香农公式香农公式香农公式香农公式:任何带宽为任何带宽为任何带宽为任何带宽为H HzH HzH HzH Hz，信噪比为信噪比为信噪比为信
13、噪比为S/NS/NS/NS/N的信道，其最大数的信道，其最大数的信道，其最大数的信道，其最大数据传输速率为：据传输速率为：据传输速率为：据传输速率为：例如例如例如例如:一条带宽为一条带宽为一条带宽为一条带宽为3000300030003000HzHzHzHz，信噪比为信噪比为信噪比为信噪比为30303030dbdbdbdb的信道，不管使用的信道，不管使用的信道，不管使用的信道，不管使用多少信号级电平，也不管采用多大的采样频率，都不能以大多少信号级电平，也不管采用多大的采样频率，都不能以大多少信号级电平，也不管采用多大的采样频率，都不能以大多少信号级电平，也不管采用多大的采样频率，都不能以大于于于
14、于30000300003000030000b/sb/sb/sb/s的速率传输数据。的速率传输数据。的速率传输数据。的速率传输数据。注：注：注：注：30303030dbdbdbdb表示表示表示表示S/N=103=1000S/N=103=1000S/N=103=1000S/N=103=1000。第20页，共118页，编辑于2022年，星期二4.4 传输介质和通信电缆传输介质和通信电缆4.4.1 双绞线概述4.4.2 制作和测试UTP(实验)4.4.3 同轴电缆4.4.4 光纤4.4.5 无线传输第21页，共118页，编辑于2022年，星期二4.4.1 双绞线概述双绞线的两种类型双绞线的结构双绞线的
15、颜色双绞线的接头(RJ45)双绞线的线材等级第22页，共118页，编辑于2022年，星期二 双绞线的两种类型非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted-Pair,UTP)(Unshielded Twisted-Pair,UTP)屏蔽双绞线屏蔽双绞线(Shielded Twisted-Pair,STP)比比UTP多一层屏蔽层多一层屏蔽层第23页，共118页，编辑于2022年，星期二 双绞线的结构(1)第24页，共118页，编辑于2022年，星期二 双绞线的结构(2)第25页，共118页，编辑于2022年，星期二双绞线的颜色序号12345678颜色 橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕第26页，共11
16、8页，编辑于2022年，星期二 双绞线的接头(RJ45)正面正面侧面侧面第27页，共118页，编辑于2022年，星期二 双绞线的线材等级类别 最大传输速度应 用1类2Mbit/s模拟和数字语音(电话)通信以及低速的数据传输。2类4Mbit/s语音、ISDN和不超过的4Mbit/s的局域网数据传输。3类16Mbit/s不超过16Mbit/s的局域网数据传输。4类20Mbit/s不超过20Mbit/s的局域网数据传输。5类100Mbit/s100Mbit/s距离100米的局域网数据传输。E5类1000Mbit/s1000Mbit/s的局域网数据传输6类2.4Gbit/s1000Mbit/s以上的的
17、局域网数据传输。第28页，共118页，编辑于2022年，星期二4.4.2 制作和测试双绞线(UTP)准备工具和材料准备工具和材料连接连接UTPUTP和和RJ45RJ45接头接头第29页，共118页，编辑于2022年，星期二准备工具和材料UTP压线钳压线钳RJ45接头接头护套护套简易测线仪简易测线仪第30页，共118页，编辑于2022年，星期二连接UTP和RJ45接头(1)第31页，共118页，编辑于2022年，星期二 连接UTP和RJ45接头(2)第32页，共118页，编辑于2022年，星期二 连接UTP和RJ45接头(3)第33页，共118页，编辑于2022年，星期二4.4.3 同轴电缆 同
18、轴电缆的结构同轴电缆的分类和技术标准第34页，共118页，编辑于2022年，星期二 同轴电缆的结构第35页，共118页，编辑于2022年，星期二同轴电缆的类型和技术标准类型技术标准细缆粗缆直径0.25英寸0.5英寸传输距离185m500m接头螺旋形BNC头(端接)T形头(分接)AUI阻抗50 50 应用的局域网类型10Base2(细缆以太网)10Base5(粗缆以太网)第36页，共118页，编辑于2022年，星期二4.4.4 光纤 光纤的结构光纤的尺寸光纤的类型光纤通信系统第37页，共118页，编辑于2022年，星期二光纤的结构第38页，共118页，编辑于2022年，星期二光纤的尺寸描述光纤尺
19、寸的参数有两个：内芯直径和反射层直径，其度量单位都为微米(m,1m=110-6m)。最细的光纤其内芯直径通常只有510m，粗一些的光纤其内芯直径为50100m。局域网中最常用的光纤是62.5m/125m的光纤，其中62.5m是内芯直径，而125m是反射层的直径。第39页，共118页，编辑于2022年，星期二光纤的类型多模光纤多模光纤(Multimode Fiber,MMF)(Multimode Fiber,MMF)光信号不止一种波长，常用多模光纤中主要有Ala类50/125m和Alb类62.5/125m两种类型。单模光纤单模光纤(Singlemode Fiber,SMF)(Singlemode
20、 Fiber,SMF)光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸为8m/125m第40页，共118页，编辑于2022年，星期二光纤的类型第41页，共118页，编辑于2022年，星期二光纤通信系统第42页，共118页，编辑于2022年，星期二4.4.5 无线传输介质红外线无线电波第43页，共118页，编辑于2022年，星期二 红外线第44页，共118页，编辑于2022年，星期二 红外线红外线(Infrared,IR)技术广泛的应用在电视机和立体声系统的遥控器中，也可以做为网络通信的介质。它通过使用位于红外频率波谱中的锥形或者线型光束来传输数据信号。红外网络需要通信的双方设备都拥有一个收发器，最好还有
21、同步软件。传输速度4Mbit/s16Mbit/s。红外线是一种视线技术，不能通过不透明的物理(如墙壁)，并且易受外界光线干扰。第45页，共118页，编辑于2022年，星期二 无线电波 窄带无线电波 发射器与接收器使用相同的频率传输信号，如广播收音机。容易被非法听众截获信号。扩频无线电波扩频无线电波 (1)跳频扩频 (Frequency hopping spread spectrum,FHSS)(2)直序扩频 (Direct sequence spread spectrum,DSSS)第46页，共118页，编辑于2022年，星期二4.5 编码和传输 编码类型：数字-数字 数字-模拟 模拟-数字
22、模拟-模拟第47页，共118页，编辑于2022年，星期二模数转换模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号 脉冲幅度调制信号脉冲幅度调制信号脉冲幅度调制信号脉冲幅度调制信号111111110110101101100100011011010010001001000000111111110110101101100100011011010010001001000000数字化编码为：数字化编码为：数字化编码为：数字化编码为：001-010-101-110-001-010-101-110-111-110-101-011-111-110-101-011-010-010-011-100010-010-011-100模
23、拟信号模拟信号模拟信号模拟信号第48页，共118页，编辑于2022年，星期二数模转换第49页，共118页，编辑于2022年，星期二数字化的好处1.数字传输的出错率低2.能更有效的利用线路3.价格便宜4.维护方便第50页，共118页，编辑于2022年，星期二数字化传输需要考虑的问题直流分量：当传输信号的平均振幅不是零时，这将直流分量：当传输信号的平均振幅不是零时，这将产生直流分量（频率为产生直流分量（频率为0 0的分量）。当信号含有的分量）。当信号含有直流分量，它不能由没有处理直流分量的媒体传直流分量，它不能由没有处理直流分量的媒体传输，例如微波或变压器。输，例如微波或变压器。同步：当一个信号不
24、发生改变时，接受端无法知晓同步：当一个信号不发生改变时，接受端无法知晓每比特的开始和结束。如果传输延时或噪声使信每比特的开始和结束。如果传输延时或噪声使信号发生扭曲，将导致接收方无法正确接收数据。号发生扭曲，将导致接收方无法正确接收数据。第51页，共118页，编辑于2022年，星期二数字-数字编码单极性编码极化编码 非归零编码（非归零电平编码、非归零反相编码）归零编码 双相位编码（曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码）双极性编码 信号交替反转码 双极性8零替换编码 高密度双极性3零编码第52页，共118页，编辑于2022年，星期二非归零编码-NRZ第53页，共118页，编辑于2022年，星期二归零编
25、码正电压=1 负电压=0 直流分量基本抵消第54页，共118页，编辑于2022年，星期二Manchester码与差分Manchester码011010011上上：Manchester码 下下：差分Manchester码第55页，共118页，编辑于2022年，星期二信号交替反转码AMI第56页，共118页，编辑于2022年，星期二模拟-数字编码脉冲振幅调制PAM：通过接收模拟信号，对它进行采样，然后根据采样结果产生一系列脉冲。（采样指每隔相等的时间间隔就测量一次信号振幅。）脉冲编码调制PCM：将脉冲振幅调制PAM所产生的采样结果进行处理，将其完全数字化。为实现这一目的，要首先对PAM的脉冲进行量
26、化。（量化是一种对采样结果赋予一个特定范围内的整数值的方法。）PCM技术实际上由四个独立过程组成：脉冲振幅调制PAM、量化、二进制编码、数字-数字编码。第57页，共118页，编辑于2022年，星期二数字-模拟编码幅移键控ASK：通过改变信号的强度来表达二进制0、1，而振幅改变的同时频率和相位则保持不变。缺点是受噪声的影响很大。频移键控FSK：通过改变信号的频率来表达二进制0、1，而频率改变的同时振幅和相位则保持不变。FSK技术的限制因素是载波的物理容量。相移键控PSK：通过改变信号的相位来表达二进制0、1，而相位改变的同时频率和振幅则保持不变。PSK技术受到设备检测相位变化能力的限制。正交调幅
27、QAM：将ASK和PSK以某种方式结合起来，采用正交编组的方式提高抗干扰能力，使得传输率比单采用ASK或PSK为高。第58页，共118页，编辑于2022年，星期二模拟数据编码1 0 1 0 1 0 1 0 1ASK移辐键控法，有载波为1，无载波为0第59页，共118页，编辑于2022年，星期二模拟数据编码2 0 1 0 1 0 1 0 1FSK移频键控法，高频为1，低频为0第60页，共118页，编辑于2022年，星期二模拟数据编码3 0 1 0 1 0 1 0 1PSK移相键控法，正相为1，反相为0第61页，共118页，编辑于2022年，星期二模拟转数字A/D 采样、量化、编码 采样定理：采样
28、频率大于等于有效信号最高频率采样频率大于等于有效信号最高频率2 2倍（带宽），倍（带宽），采样值能包含原始信号的全部信息。采样值能包含原始信号的全部信息。量化：量化：将连续模拟信号化分成时间轴上的离散值。将连续模拟信号化分成时间轴上的离散值。4 4舍舍5 5入取入取整数。整数。编码：编码：将离散值按位数排成将离散值按位数排成2 2进制数码。进制数码。第62页，共118页，编辑于2022年，星期二 A/D7654321123456789001010011100010010010010010第63页，共118页，编辑于2022年，星期二模拟-模拟编码 调幅 调频 调相第64页，共118页，编辑于2
29、022年，星期二4.6 传输技术2.6.1 多路复用多路复用2.6.22.6.2 差错控制差错控制2.6.32.6.3 同步控制同步控制2.6.42.6.4 压缩和解压缩方法第65页，共118页，编辑于2022年，星期二4.6.1 多路复用时分复用时分复用TDMTDM频分复用频分复用FDMFDM波分复用波分复用WDMWDM第66页，共118页，编辑于2022年，星期二时分复用TDM信号在交替的时隙中传输 适用于数字信号S1S2S3S4B Bt4 t3 t2 t1t4 t3 t2 t1S1S2S3S4A At4 t3 t2 t1第67页，共118页，编辑于2022年，星期二频分复用FDM每条信道
30、被分配给不同的频率 适用于模拟信号TelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephoneTelephone108Khz108Khz108Khz108KhzChannel BankChannel BankChannel BankChannel BankModulatorModulatorModulatorModulatorLine SignalLine SignalLine Sign
31、alLine Signal104Khz104Khz104Khz104Khz100Khz100Khz100Khz100Khz64Khz64Khz64Khz64Khz第68页，共118页，编辑于2022年，星期二波分复用WDM不同的信号被携载在不同的光的波长上用于光缆传输的网络第69页，共118页，编辑于2022年，星期二无论通信系统如何可靠，通信过程中都会出现差错，其无论通信系统如何可靠，通信过程中都会出现差错，其差错大致可发为两类：一类是由热噪声引起的随机错差错大致可发为两类：一类是由热噪声引起的随机错误；另一类是由冲击噪声引起的突发错误。如何发现误；另一类是由冲击噪声引起的突发错误。如何发现
32、和纠正信号的差错，主要方式有以下三种：和纠正信号的差错，主要方式有以下三种：检错码检错码海明码海明码循环冗余校验码循环冗余校验码 CRCCRC4.6.2 差错控制第70页，共118页，编辑于2022年，星期二奇偶校验奇偶校验奇偶校验奇偶校验是最常用的检错方法，其原理是在是最常用的检错方法，其原理是在是最常用的检错方法，其原理是在是最常用的检错方法，其原理是在7 7 7 7单位的单位的单位的单位的ASCIIASCIIASCIIASCII代码后增加一位，使码字中代码后增加一位，使码字中代码后增加一位，使码字中代码后增加一位，使码字中 1 1 1 1 的个数成奇数的个数成奇数的个数成奇数的个数成奇数
33、（奇校验）或偶数（偶校验）。经过传输后，如果其中一位（奇校验）或偶数（偶校验）。经过传输后，如果其中一位（奇校验）或偶数（偶校验）。经过传输后，如果其中一位（奇校验）或偶数（偶校验）。经过传输后，如果其中一位出错，则接收端按同样的规则就能发现错误，这种方法简单出错，则接收端按同样的规则就能发现错误，这种方法简单出错，则接收端按同样的规则就能发现错误，这种方法简单出错，则接收端按同样的规则就能发现错误，这种方法简单实用，但只能对付少量的随机性错误。实用，但只能对付少量的随机性错误。实用，但只能对付少量的随机性错误。实用，但只能对付少量的随机性错误。检错码第71页，共118页，编辑于2022年，星
34、期二海明距离海明距离海明距离海明距离是一个码字要变成另一个码字时必须改变的最小位是一个码字要变成另一个码字时必须改变的最小位是一个码字要变成另一个码字时必须改变的最小位是一个码字要变成另一个码字时必须改变的最小位数。数。数。数。海明码海明码海明码海明码：用冗余数据位来检测和纠正代码差错。把所有合法的：用冗余数据位来检测和纠正代码差错。把所有合法的：用冗余数据位来检测和纠正代码差错。把所有合法的：用冗余数据位来检测和纠正代码差错。把所有合法的码字尽量安排使得任一对码字之间的距离最大。如果任意两码字尽量安排使得任一对码字之间的距离最大。如果任意两码字尽量安排使得任一对码字之间的距离最大。如果任意两
35、码字尽量安排使得任一对码字之间的距离最大。如果任意两个码字之间的海明距离是个码字之间的海明距离是个码字之间的海明距离是个码字之间的海明距离是d d d d，则所有少于等于则所有少于等于则所有少于等于则所有少于等于d-1d-1d-1d-1位的错误位的错误位的错误位的错误都可以检查出来。所有少于都可以检查出来。所有少于都可以检查出来。所有少于都可以检查出来。所有少于d/2d/2d/2d/2位的错误都可以纠正。位的错误都可以纠正。位的错误都可以纠正。位的错误都可以纠正。对于对于对于对于m m m m位的数据，要纠正单个错误，则海明码位数位的数据，要纠正单个错误，则海明码位数位的数据，要纠正单个错误，
36、则海明码位数位的数据，要纠正单个错误，则海明码位数k k k k需满足：需满足：需满足：需满足：m+k+12m+k+12m+k+12m+k+1=016位面向位的协议的帧格式面向位的协议的帧格式第78页，共118页，编辑于2022年，星期二4.7 传输控制传输控制SLIPSLIP串行线路 IPIP它的目的是使用调制解调器通过电话线，把工作站连接到因特网上去。不能进行错误检测和纠错工作；不能进行错误检测和纠错工作；SLIPSLIP只支持只支持IPIP；地址不能自动的设定；地址不能自动的设定；没有提供身份验证；没有提供身份验证；不是一个已通过的因特网标准。不是一个已通过的因特网标准。第79页，共11
37、8页，编辑于2022年，星期二4.7 传输控制传输控制PPPPPP 点到点协议点到点协议明确的划分出一帧的尾部和下一帧的头部的成明确的划分出一帧的尾部和下一帧的头部的成帧方式；帧方式；当线路不再需要时，挑出这些线路，测试它当线路不再需要时，挑出这些线路，测试它们，商议选择，并仔细地再次释放链路控制协议；们，商议选择，并仔细地再次释放链路控制协议；用独立于所使用地网络层协议地方法来商议使用独立于所使用地网络层协议地方法来商议使用网络层地哪些选项。用网络层地哪些选项。第80页，共118页，编辑于2022年，星期二4.7 传输控制传输控制PPPPPP 点到点协议点到点协议标志01111110地址11
38、111111标志01111110控制00000011协议校验和11111或22 或 4字节数用于无序号模式操作下的用于无序号模式操作下的PPPPPP完整帧格式完整帧格式有效载荷第81页，共118页，编辑于2022年，星期二4.8 交换技术交换技术交换技术线路交换存储转发报文交换分组交换数据报方式虚电路方式第82页，共118页，编辑于2022年，星期二电路交换直接的交换方式 真实、专用的物理链路 第83页，共118页，编辑于2022年，星期二存储转发报文交换分组交换第84页，共118页，编辑于2022年，星期二信元交换ATM SwitchATM SwitchATM SwitchATM Switc
39、hATM SwitchATM SwitchATM SwitchATM SwitchATM Switch第85页，共118页，编辑于2022年，星期二4.9 公用网络和租用网络公用网络和租用网络按按网络的使用范围分类：网络的使用范围分类：公用网络和租用网络。公用网络和租用网络。公用网络：公用网络：国家电信网的主体。国家电信网的主体。租用网络：租用网络：由其他部门兴建，并供自己本部门应用的网络。类型特点公用网络租用网络费用低昂贵数据安全性低高传输速率慢快线路稳定性低高第86页，共118页，编辑于2022年，星期二4.10 网络通信设备 线路终端设备、多路设备、交换设备、转接设线路终端设备、多路设备
40、、交换设备、转接设备备 线路连接设备（调制解调器、线路连接设备（调制解调器、DSUDSU数据服务单元、NCUNCU网络控制单元、TATA终端适配器、终端适配器、CCUCCU通通信控制单元、信控制单元、PBXPBX电话交换机）第87页，共118页，编辑于2022年，星期二4.11 网络连接设备中继器中继器集线器网桥（生成树网桥、源路由网桥）网桥（生成树网桥、源路由网桥）交换机交换机网卡网卡路由器网关 第88页，共118页，编辑于2022年，星期二中继器中中继继器器(Repeater)(Repeater)最最简简单单的的互互连连设设备备。它它工工作作在在OSIOSI模模型型的的物物理理层层，用用于
41、于扩扩展展LANLAN网网段段的的长长度度，延伸信号传输的范围，例如可加大线缆的传输距离。延伸信号传输的范围，例如可加大线缆的传输距离。中继器可以连接不同类型的线缆。中继器可以连接不同类型的线缆。第89页，共118页，编辑于2022年，星期二中继器 中继器的工作就是重发中继器的工作就是重发bitbit，将所收到的，将所收到的bitbit信号进行再生和还原并传给每个与之相连的网段。信号进行再生和还原并传给每个与之相连的网段。中断器是一个没有鉴别能力的设备，它会精确的中断器是一个没有鉴别能力的设备，它会精确的再生所收到的再生所收到的bitbit信号包括错误信息，而且再生信号包括错误信息，而且再生后
42、传给每个与之相连网段而不管目的计算机是否后传给每个与之相连网段而不管目的计算机是否在该网段上。但是，中继器的速度很快且时延很在该网段上。但是，中继器的速度很快且时延很小。小。第90页，共118页，编辑于2022年，星期二 “5-4-3”规则通常在一个网络中，最多可以分为通常在一个网络中，最多可以分为5 5个网个网段段其中用4 4个中继器个中继器连接只允许在其中只允许在其中3 3个网段包含计算机或设个网段包含计算机或设备备，其他，其他2 2个网段只能用于延长传输距离。个网段只能用于延长传输距离。第91页，共118页，编辑于2022年，星期二集线器的功能 集集线线器器(Hub)(Hub)其其实实是
43、是一一个个具具有有多多个个端端口口的的中中继器。它可以集中网络连接，可以重发继器。它可以集中网络连接，可以重发bitbit信号。信号。最最常常用用的的集集线线器器是是连连接接以以太太网网中中计计算算机机的的集集线线器器，线线缆缆从从单单个个节节点点的的NICNIC连连接接到到中中心心集集线器。一般线器。一般824824个端口。个端口。其其他他类类型型的的集集线线器器包包括括用用于于令令牌牌环环网网络络的的多站接入单元多站接入单元(MAU/MSAU)(MAU/MSAU)等。等。第92页，共118页，编辑于2022年，星期二中继器和集线器 第93页，共118页，编辑于2022年，星期二MAC aM
44、AC bMAC cPORT1PORT2PORT NbbbACB集线器基本工作流程集线器基本工作流程第94页，共118页，编辑于2022年，星期二集线器的应用与计算机直接连接与集线器形成堆叠与集线器形成级联第95页，共118页，编辑于2022年，星期二集线器的安装购置集线器选择安装位置识别接口和指示灯连接电源连接集线器和计算机集线器互相连接第96页，共118页，编辑于2022年，星期二网桥的功能 网桥(Bridge)(Bridge)工作在OSI模模型型的的数数据据链链路路层层，可可以以用用于于连连接接具具有有不不同同物物理理层层的的网网络络，如连接使用同轴电缆和如连接使用同轴电缆和UTP的网络。
45、网网桥桥是是一一种种数数据据帧帧存存储储转转发发设设备备，它它通通过过缓缓存存、过过滤滤、学学习习、转转发发和和扩扩散散等等功功能能来来完成操作完成操作。第97页，共118页，编辑于2022年，星期二冲突域在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧 第98页，共118页，编辑于2022年，星期二广播域 网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。广播：指数据帧发给所有的节点广播：指数据帧发给所有的节点第99页，共118页，编辑于2022年，星期二网桥的作用分割网段分割网段减少冲突减少冲突网桥网桥第100页，共118页，编辑于2022年，星期二网桥的工作原理(1)缓存：缓存：网桥首
46、先会对收到的数据帧进行缓存并处理 过滤：过滤：判断入帧的目标节点是否位于发送这个帧的网段中，如果是，网桥就不把帧转发到网桥的其他端口 转发：转发：如果帧的目标节点位于另一个网络，网桥就将帧发往正确的网段第101页，共118页，编辑于2022年，星期二网桥的工作原理(2)学习：学习：每当帧经过网桥时，网桥首先在网桥表中查找帧的源MAC地址，如果该地址不在网桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网桥端口信息加入数据帧要去往的目标MAC地址使用的网桥端口MAC AMAC A端口端口3 3MAC BMAC B端口端口2 2MAC CMAC C端口端口1 1第102页，共118页，编辑于2022年，星期
47、二网桥的工作原理(2)扩散：如果在表中找不到目标地址，则按扩散的办法将该数据发送给与该网桥连接的除发送该数据的网段外的所有网段。又称为扩散泛洪（flooding）。第103页，共118页，编辑于2022年，星期二交换机的功能交交换换机机(Switch)(Switch)其其实实是是更更先先进进的的网网桥桥，它它除除了了具具备备网网桥桥的的所所有有功功能能外外，还还通通过过在在节节点点或或虚虚电电路路间间创创建建临临时时逻逻辑辑连连接接，使使得得整整个个网网络络的的带带宽宽得得到到最最大化的利用。大化的利用。通通过过交交换换机机连连接接的的网网段段内内的的每每个个节节点点，都都可可以以使使用用网网
48、络络上上的的全全部部带带宽宽来来进进行行通通信信，而而不是各个节点共享带宽。不是各个节点共享带宽。第104页，共118页，编辑于2022年，星期二交换机第105页，共118页，编辑于2022年，星期二交换机与集线器的区别交换机的并行程度更高，不同于集线器的 共享带宽。8口集线器(100Mbps)与8口交换机(400Mbps)的带宽比较。交换机的缓存能力更强交换机的智能化程度更高交换机具有支持虚拟局域网(VLAN)的能力第106页，共118页，编辑于2022年，星期二不可管理交换机不具备可管理性，没有CPU或集中管理芯片，只是并行程度、吞吐能力等优于集线器。可管理式交换除了具有不可管理交换机的全
49、部功能，还带有CPU或集中管理芯片，可以支持VLAN及SNMP管理，又称为智能型交换机。交换机的类型交换机的类型第107页，共118页，编辑于2022年，星期二MAC aMAC bMAC dPORT1PORT2PORT NMAC cPORT1PORT2PORT2MAC aMAC bMAC cPORT N MAC dMAC TABLEbbbADCB交换机的基本工作流程交换机的基本工作流程第108页，共118页，编辑于2022年，星期二PORT1PORT2PORT N网段1网段3网段2ABCDcPORT1PORT2PORT2MAC aMAC bMAC cPORT NMAC dMAC TABLE网段
50、的形成网段的形成第109页，共118页，编辑于2022年，星期二PORT1PORT2PORT N网段1网段3网段2ABCDPORT1PORT2PORT2MAC aMAC bMAC cPORT NMAC dMAC TABLExx=MAC“FFFFFFFFFFFF 未知或广播xx透明网桥相当于交换环境下的广播交换环境下的广播第110页，共118页，编辑于2022年，星期二网桥同交换机的比较一般用做网段互连可连PC或网段网网网网 桥桥桥桥交换机交换机交换机交换机基于软件实现转发基于硬件实现转发单个生成树多个生成树通常不超过16个端口可多至数百个端口第111页，共118页，编辑于2022年，星期二路由