第3章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

第3章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容：開放系統(tǒng)互連參考模型TCP/IP參考模型及兩種模型的比較集成自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層及高層協(xié)議

（一）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡(jiǎn)稱協(xié)議，有三要素。語義：規(guī)定通信雙方彼此“講什么”，如規(guī)定通信雙方要發(fā)出什么控制信息，執(zhí)行什么動(dòng)作和返回什么應(yīng)答。語法：規(guī)定通信雙方彼此“如何講”，如數(shù)據(jù)與控制信息的格式、數(shù)據(jù)編碼。時(shí)序：時(shí)間安排，定義“什么時(shí)間講”,“先講什么，后講什么”。三要素語義語法時(shí)序什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？其組成要素？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)同等層次中，通信雙方進(jìn)行信息交換時(shí)必須遵守的規(guī)則。3.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念

（二）協(xié)議分層

1、分層的思想是設(shè)計(jì)協(xié)議的基礎(chǔ)思想。設(shè)計(jì)者按照功能和數(shù)據(jù)信息的流動(dòng)過程把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)不同的功能層，并規(guī)定每一層所必須完成的功能，這就是網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)。各層通過SAP（服務(wù)訪問點(diǎn)）相聯(lián)系。2.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念結(jié)構(gòu)化的分層設(shè)計(jì)方法使任一對(duì)應(yīng)用實(shí)體之間的通信，實(shí)際上成為各個(gè)不同層次上的對(duì)等實(shí)體共同協(xié)調(diào)工作的通信?；谶@種概念的描述，可以這樣定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在邏輯上是由連續(xù)的層組成，具體地講，由三個(gè)基本要素組成：（1）層：能提供某一種或某一類服務(wù)功能集合的邏輯構(gòu)造；（2）協(xié)議：即某層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，每層所完成的功能都是在該層協(xié)議控制下進(jìn)行的，因此，協(xié)議一定是指某一層的協(xié)議；（3）接口：兩個(gè)相鄰協(xié)議層之間交換信息的連接點(diǎn)。不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其層次的數(shù)量和各層的名字、內(nèi)容、功能以及相鄰層之間的接口都是不一樣的。3.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次分析網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的每一層是相鄰上層服務(wù)的提供者，又是相鄰下層服務(wù)的用戶。每一層完成的功能都是在本層協(xié)議的控制下，在低一層服務(wù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，為高一層提供服務(wù)。因此，每一層的功能或服務(wù)實(shí)際每一層協(xié)議的功能或服務(wù)，任一層功能的實(shí)現(xiàn)并不是該層獨(dú)立完成的，而是需要以下各層服務(wù)的提供。這就是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)各層垂直方向的服務(wù)關(guān)系，這種服務(wù)關(guān)系是一種嵌套服務(wù)關(guān)系，即n層完成n層功能必須使用n-1層以下各層服務(wù)服務(wù)，目的是為了向n+1層以上提供服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)有哪些特征？分層的優(yōu)點(diǎn)各層獨(dú)立。每一層不需要知道下層是如何實(shí)現(xiàn)的，只需要知道層間的接口和所提供的服務(wù)。靈活性好。當(dāng)任意層發(fā)生變化時(shí)，只要接口不變，上下層均不受影響。結(jié)構(gòu)上分開。各層可采用最適合的技術(shù)。易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化。由于每一層及其提供的服務(wù)都有明確的定義。分層原則根據(jù)功能需要分層每層的功能明確每層的功能的選擇有利于制定國際標(biāo)準(zhǔn)每層的接口信息量盡可能少層數(shù)足夠多：避免不同的功能混于同一層層數(shù)不能太多：避免體系結(jié)構(gòu)過于龐大網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究方法按功能抽象分層定義層間的接口和提供的服務(wù)定義同層間通信的規(guī)則——協(xié)議網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義層服務(wù)協(xié)議層和相鄰層層（layer）(n)層：指在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的某特定層(n+1)層：指(n)層的相鄰上層(n-1)層：指(n)層的相鄰下層每層實(shí)體與同一系統(tǒng)的相鄰層實(shí)體交互每層實(shí)體與不同系統(tǒng)的對(duì)等實(shí)體交互分層的相關(guān)概念：對(duì)等層：不同系統(tǒng)的相同層次。實(shí)體：網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中每一層中實(shí)現(xiàn)該層功能的軟件或硬件。對(duì)等實(shí)體：處于不同結(jié)點(diǎn)的同一層次中的實(shí)體。第n層為第n+1層的服務(wù)提供者，第n+1層為第n層的服務(wù)用戶。相鄰層之間都有一個(gè)接口（interface），接口定義了下層向上層提供的原語操作和服務(wù)。

層間接口是服務(wù)訪問點(diǎn)的集合。什么是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)？請(qǐng)說出使用分層協(xié)議的兩個(gè)理由。什么是實(shí)體？什么是對(duì)等實(shí)體？接口和服務(wù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)中，每一層功能的本質(zhì)都是為它的上層提供服務(wù)。服務(wù)Service：(n)實(shí)體向(n+1)實(shí)體提供的相互通信的能力。服務(wù)是(n+1)實(shí)體能看見的(n)實(shí)體提供的功能集合，包括：(n)實(shí)體自己提供的某些功能。從(n-1)層及以下各層及本地系統(tǒng)得到的服務(wù)。通過與對(duì)等實(shí)體通信而得到的功能服務(wù)訪問點(diǎn)SAP服務(wù)訪問點(diǎn)SAP（ServiceAccessPoint）任何層間服務(wù)是在接口的SAP上進(jìn)行的；每個(gè)SAP有唯一的識(shí)別地址；每個(gè)層間接口可以有多個(gè)SAP。相鄰層之間可有多個(gè)SAP，每個(gè)SAP都有一個(gè)唯一的地址，不同的高層協(xié)議通過不同SAP對(duì)低層協(xié)議進(jìn)行調(diào)用。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（Networkarchitecture）：指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)模型、各層協(xié)議和層間接口的集合。

網(wǎng)絡(luò)參考模型（RM）：是設(shè)計(jì)和描述網(wǎng)絡(luò)通信的基本框架。具有代表性的參考模型有開放式系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM）和TCP/IP參考模型。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)定義？在概念上可把網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸看成是各層對(duì)等實(shí)體之間的數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)質(zhì)上就是對(duì)等實(shí)體之間的通信規(guī)則的約定。

數(shù)據(jù)的傳輸過程如圖。（三）、數(shù)據(jù)的傳輸過程

封裝：發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)由高向低逐層傳遞，每經(jīng)過一層，該層將上層的數(shù)據(jù)附加上本層的信息頭部（有些層次還同時(shí)附加上相應(yīng)的信息尾部)。

信息頭部（Header）

包含了本層的控制信息（如順序、報(bào)文類型、狀態(tài)等），反映了該層所使用的協(xié)議，供接收方對(duì)等層處理和分析時(shí)使用。

解封裝：接收方接收數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)從低到高逆向傳送。每一層都要將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分，去掉信息頭部（尾部），并根據(jù)頭部信息進(jìn)行相應(yīng)的操作，然后再把剩余的數(shù)據(jù)部分傳給上一層。3.2OSI模型ISO（InternationalStandardsOrganization，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）1978年提出的OSI/RM（OpenSystemsInterconnection/referencesmodel，開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）是一個(gè)7層模型，作為理論上的網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)。（一）

ISO/OSI參考模型分層結(jié)構(gòu)圖OSI參考模型將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功能分成7個(gè)層次來實(shí)現(xiàn)，它們是？

（二）ISO/OSI參考模型－功能劃分資源子網(wǎng) 從功能上，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為兩個(gè)子網(wǎng)：資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。1、資源子網(wǎng) 由計(jì)算機(jī)、終端控制器、終端和計(jì)算機(jī)所能提供的軟件資源（如數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序）構(gòu)成。它包括了OSI的高四層。2、通信子網(wǎng) 由用作信息交換的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)和通信線路組成，它承擔(dān)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、加工和變換等通信處理工作。它包括了OSI的低三層。OSI參考模型按功能劃分兩個(gè)子網(wǎng)，它們是？每個(gè)子網(wǎng)的功能是什么？第1層：物理層(Physical)實(shí)現(xiàn)在物理媒體上透明地傳送原始比特流。物理層的特性包括：機(jī)械特性：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格電氣特性：信號(hào)電平，脈沖寬度，頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大傳送距離等規(guī)程特性：信號(hào)時(shí)序，應(yīng)答關(guān)系，操作過程功能特性：接口引腳的功能作用第2層：數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)

在物理線路上提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，使之對(duì)網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無錯(cuò)的線路。主要功能和服務(wù)物理地址成幀定界與同步差錯(cuò)恢復(fù)法流量控制信道的訪問控制第3層：網(wǎng)絡(luò)層(Network)

在源結(jié)點(diǎn)與目的結(jié)點(diǎn)之間建立、維護(hù)、終止網(wǎng)絡(luò)連接。主要功能和服務(wù)路由選擇數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)流量控制和擁塞控制差錯(cuò)檢測(cè)與恢復(fù)審計(jì)：流量統(tǒng)計(jì)和記賬第4層：傳輸層(Transport)

為源端主機(jī)到目的端主機(jī)提供可靠的、滿足服務(wù)質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)主要功能和服務(wù)：屏蔽各類通信子網(wǎng)的差異，使上層不受通信子網(wǎng)技術(shù)變化的影響彌補(bǔ)應(yīng)用層和通信子網(wǎng)間差異提供進(jìn)程級(jí)通信能力。會(huì)話層(Session)和表示層(Presentation)會(huì)話層：建立、管理和中止不同機(jī)器上的應(yīng)用程序之間的會(huì)話。會(huì)話：完成一項(xiàng)任務(wù)而進(jìn)行的一系列相關(guān)的信息交換。表示層：處理被傳送數(shù)據(jù)的表示問題，即信息的語法和語義。第7層：應(yīng)用層(Application)為用戶的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)

主要功能包括：識(shí)別并證實(shí)目的通信方的可用性使協(xié)同工作的應(yīng)用程序之間進(jìn)行同步判斷是否為通信過程申請(qǐng)了足夠的資源……簡(jiǎn)述OSI參考模型各層的功能？OSI模型各層次功能總結(jié)應(yīng)用層（報(bào)文）負(fù)責(zé)用戶信息的語義表示，即：做什么？表示層（報(bào)文）解決用戶信息的語法表示，即：任務(wù)怎么描述？會(huì)話層（報(bào)文）會(huì)話的管理與數(shù)據(jù)的同步，即：從何時(shí)、何處開始？傳輸層（報(bào)文）建立一條傳輸?shù)倪B接，即：對(duì)方在何處？網(wǎng)絡(luò)層（分組或包）選擇合適的路由，即：走哪條路可到達(dá)該處？數(shù)據(jù)鏈路層（幀）在鏈路上無差錯(cuò)地傳送幀，即：每一步應(yīng)該怎樣走？物理層（比特）將比特流送到物理媒體上傳送，即：怎樣利用物理媒體？

（三）ISO/OSI參考模型數(shù)據(jù)流（四）服務(wù)原語服務(wù)在形式上是由一組接口原語（或操作）來描述的。當(dāng)(n+1)實(shí)體向(n)實(shí)體請(qǐng)求(n)服務(wù)時(shí)，服務(wù)提供者和服務(wù)用戶間需要交流一些必要信息，以說明要求的服務(wù)的一些情況，這些信息即服務(wù)原語。服務(wù)原語的類型請(qǐng)求（Request）指示（Indication）響應(yīng)（Response）確認(rèn)（Confirm）服務(wù)定義詳細(xì)地說明了各層所提供的服務(wù)；某一層的服務(wù)就是該層及其以下各層的一種能力；低層的服務(wù)是通過接口向上一層提供的;各層所提供的服務(wù)與這些服務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的無關(guān)；定義了層與層之間的接口與各層使用的原語，但不涉及接口是具體實(shí)現(xiàn)的。一組服務(wù)是由一組原語完成：原語就是服務(wù)提供者應(yīng)執(zhí)行的操作（五）服務(wù)分類面向（基于）連接的服務(wù)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，首先建立連接，然后使用該連接傳送數(shù)據(jù)。使用完后，關(guān)閉連接。特點(diǎn)：可靠，順序性好。無連接服務(wù)直接使用服務(wù)傳送數(shù)據(jù)，每個(gè)包獨(dú)立進(jìn)行路由選擇。特點(diǎn)：不可靠，順序性差。OSI參考模型中的網(wǎng)絡(luò)層可以提供哪兩類服務(wù)？面向連接的服務(wù)和無連接服務(wù)的主要區(qū)別是什么？（五）服務(wù)與協(xié)議的關(guān)系服務(wù)服務(wù)是各層向上層提供的一組原語（操作），只定義接口不涉及具體實(shí)現(xiàn)；協(xié)議協(xié)議定義同層對(duì)等實(shí)體的具體規(guī)則；二者關(guān)系實(shí)體利用協(xié)議實(shí)現(xiàn)服務(wù)定義的接口；只要服務(wù)不變，可以任意改變協(xié)議。協(xié)議與服務(wù)有何區(qū)別？有何關(guān)系？對(duì)OSI的評(píng)價(jià)OSI是20世紀(jì)80年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的核心和貢獻(xiàn)：分層模型，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究方法服務(wù)、接口、協(xié)議AndrewS.Tanenbaum在書中評(píng)價(jià)OSI：糟糕的提出時(shí)機(jī)（太晚）糟糕的技術(shù)（模型和協(xié)議都有缺陷）糟糕的實(shí)現(xiàn)（龐大，笨拙，緩慢）糟糕的策略（政府和組織的官僚）層次數(shù)量與內(nèi)容選擇不是很好，會(huì)話層很少用到，表示層幾乎是空的，數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層有很多的子層插入；OSI參考模型將“服務(wù)”與“協(xié)議”的定義結(jié)合起來，使得參考模型變得格外復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難；尋址、流控與差錯(cuò)控制在每一層里都重復(fù)出現(xiàn)，降低系統(tǒng)效率；數(shù)據(jù)安全性、加密與網(wǎng)絡(luò)管理在參考模型的設(shè)計(jì)初期被忽略了；參考模型的設(shè)計(jì)更多是被通信的思想所支配，不適合于計(jì)算機(jī)與軟件的工作方式；嚴(yán)格按照層次模型編程的軟件效率很低。在服務(wù)、接口與協(xié)議的區(qū)別上不很清楚，一個(gè)好的軟件工程應(yīng)該將功能與實(shí)現(xiàn)方法區(qū)分開，參考模型不適合于其它非TCP/IP協(xié)議族；3.3TCP/IP參考模型TCP/IP協(xié)議產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代后期TCP/IP協(xié)議集是Internet的核心，是事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP協(xié)議集的產(chǎn)生遵循了按需要制定協(xié)議的原則。TCP/IP協(xié)議一共出現(xiàn)了6個(gè)版本，后3個(gè)版本是版本4、版本5與版本6；目前我們使用的是版本4，一般被稱為IPv4；IPv6被稱為下一代的IP協(xié)議。3.3.1TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)是Internet采用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，也是事實(shí)上的國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP是指一系列協(xié)議組成的協(xié)議簇，目前包含了100多個(gè)協(xié)議，TCP和IP是其中兩個(gè)最基本、最重要的協(xié)議。對(duì)應(yīng)于OSI參考模型，TCP/IP體系結(jié)構(gòu)分為四個(gè)層次，包括網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，如下頁圖所示。圖對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議簇網(wǎng)絡(luò)接口層：TCP/IP協(xié)議集把物理層和數(shù)據(jù)鏈路層合起來稱為網(wǎng)絡(luò)接口層。沒有具體協(xié)議Internet層（網(wǎng)絡(luò)層）：控制通信子網(wǎng)提供源點(diǎn)到目的點(diǎn)的IP包傳送。IP傳輸層：提供端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。TCP和UDP應(yīng)用層：提供各種Internet管理和應(yīng)用服務(wù)功能。FTP、SMTP……網(wǎng)絡(luò)終端協(xié)議Telnet文件傳輸協(xié)議FTP，簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議SMTP，域名系統(tǒng)DNS，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP，超文本傳輸協(xié)議HTTP等TCP/IP層次結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議從下向上分為四個(gè)層次，它們是？TCP/IP參考模型的特點(diǎn)開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)；獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互連網(wǎng)中；

統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個(gè)TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的地址；標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。對(duì)TCP/IP的評(píng)價(jià)TCP/IP是Internet的支撐協(xié)議，是目前使用最廣泛的協(xié)議。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、靈活、易于實(shí)現(xiàn)充分考慮不同用戶的需求AndrewS.Tanenbaum在書中評(píng)價(jià)TCP/IP：沒有明顯地區(qū)分出協(xié)議、接口和服務(wù)的概念不通用，只能描述它本身主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層只是個(gè)接口不區(qū)分物理層和數(shù)據(jù)鏈路層有缺陷的協(xié)議很難被替換3.3.2兩種模型的比較相同點(diǎn)：1.兩者都是層次化模型2.都是基于獨(dú)立的協(xié)議棧概念。3.兩者都有功能相似的應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層。不同點(diǎn)：1.在OSI模型中，嚴(yán)格地定義了服務(wù)、接口、協(xié)議；在TCP/IP模型中，并沒有嚴(yán)格區(qū)分服務(wù)、接口與協(xié)議。2.OSI模型支持非連接和面向連接的網(wǎng)絡(luò)層通信，但在傳輸層只支持面向連接的通信；TCP/IP模型只支持非連接的網(wǎng)絡(luò)層通信，但在傳輸層有支持非連接和面向連接的兩種協(xié)議可供用戶選擇。3.TCP/IP模型中不區(qū)分、甚至不提起物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。4.TCP/IP模型不是通用模型，不適合除TCO/IP以外的任何協(xié)議。5.在應(yīng)用方面，OSI模型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)周期長(zhǎng)，沒有在工業(yè)中得到真正的應(yīng)用。列出OSI參考模型和TCP/IP參考模型的主要相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。抽象5層模型ISO/OSI關(guān)于物理層的定義：物理層提供機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，目的是啟動(dòng)、維護(hù)和關(guān)閉數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間進(jìn)行比特傳輸?shù)奈锢磉B接。這種連接可能通過中繼系統(tǒng)，在中繼系統(tǒng)內(nèi)的傳輸也是在物理層的。物理層的功能：在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供透明的比特流傳輸。研究?jī)?nèi)容：物理連接的啟動(dòng)和關(guān)閉，正常數(shù)據(jù)的傳輸，以及維護(hù)管理。3.4物理層3.4.1物理層的作用及特性物理層的四個(gè)重要特性物理層機(jī)械特性規(guī)程特性電氣特性功能特性主要定義物理連接的邊界點(diǎn)，即接插裝置。規(guī)定物理連接時(shí)所采用的規(guī)格、引腳的數(shù)量和排列情況。常用的標(biāo)準(zhǔn)接口ISO2110，25芯連接器，EIARS-232-C，EIARS-366-AISO2593，34芯連接器，V.35寬帶MODEMISO4902，37芯和9芯連接器，EIARS-449ISO4903，15芯連接器，X.20、X.21、X.22（1）機(jī)械特性（2）電氣特性規(guī)定傳輸二進(jìn)制位時(shí)，線路上信號(hào)的電壓高低、阻抗匹配、傳輸速率和距離限制。早期的標(biāo)準(zhǔn)是在邊界點(diǎn)定義電氣特性，例如EIARS-232-C、V.28；最近的標(biāo)準(zhǔn)則說明了發(fā)送器和接收器的電氣特性，而且給出了有關(guān)對(duì)連接電纜的控制。CCITT標(biāo)準(zhǔn)化的電氣特性標(biāo)準(zhǔn)CCITTV.10/X.26：新的非平衡型電氣特性，EIARS-423-ACCITTV.11/X.27：新的平衡型電氣特性，EIARS-422-ACCITTV.28：非平衡型電氣特性，EIARS-232-CCCITTX.21/EIARS-449電氣特性分類不平衡傳輸用單線傳輸信號(hào)，以地線作為信號(hào)的回路，發(fā)送器和接受其均采用非平衡工作方式。典型接口RS-232。干擾從信號(hào)線和地線上迭加后影響接收信號(hào)。半平衡傳輸發(fā)送器采用非平衡工作方式，接收器采用平衡工作方式。用單線傳輸信號(hào)，每個(gè)方向各有一根地線作為信號(hào)的回路，典型接口RS-423A。干擾從信號(hào)線和地線上迭加后影響接收信號(hào)平衡傳輸用雙絞線傳輸信號(hào)，信號(hào)在雙絞線中自成回路不通過地線，發(fā)送器和接收器均采用差動(dòng)方式輸入，共用一根地線。雙絞線上所感應(yīng)的干擾會(huì)相互抵消，地線干擾不會(huì)影響接收端。可以更遠(yuǎn)，更快的傳輸信號(hào)。典型接口RS-422A。物理層接口的電氣特性主要分為三類,請(qǐng)簡(jiǎn)述它們的特點(diǎn)？試比較每種方式的性能？請(qǐng)對(duì)每一種方式給出一種串行通信接口。功能特性主要定義各條物理線路的功能和作用。按線路的功能可分為：地線，數(shù)據(jù)線，控制線，定時(shí)線等。規(guī)程特性主要定義各條物理線路的工作規(guī)程和時(shí)序關(guān)系，指明在DTE,DCE之間在物理連接的建立、維護(hù)、拆除時(shí)，各線路的動(dòng)作順序及操作等。EIA-232-E是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA制訂的著名物理層異步通信接口標(biāo)準(zhǔn)，它最早是1962年制訂的標(biāo)準(zhǔn)RS-232，其中的RS表示EIA的一種“推薦標(biāo)準(zhǔn)”，232是編號(hào)。(3)功能特性和規(guī)程特性物理層有四個(gè)特性，它們是？3.4.2物理層的標(biāo)準(zhǔn)1、物理層標(biāo)準(zhǔn)的主要特性表3-3： 不同的物理接口標(biāo)準(zhǔn)在以上4個(gè)重要特性上都不盡相同。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中比較廣泛使用的是物理接口標(biāo)準(zhǔn)有EIA-232-C、EIARS-449和CCITT的X.21建議。EIARS-232C仍是目前最常用的計(jì)算機(jī)異步通信接口。2、EIA-232C接口標(biāo)準(zhǔn)1)電氣特性EIA-RS-232C對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V邏輯0(SPACE)=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V信號(hào)無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V～-15V以上規(guī)定說明了RS-323C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號(hào)）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號(hào)）的電平告語+3V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ON）即信號(hào)有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間。2)連接器的機(jī)械特性：

連接器：由于RS-232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了DB-25、DB-15和DB-9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面分別介紹兩種連接器。DB9和DB25的常用信號(hào)腳說明簡(jiǎn)述RS-232的電氣特性、機(jī)械特性和傳輸特性？數(shù)據(jù)的傳輸速率局限于20Kbps；傳輸距離為15米；不能直接與TTL電平連接，使用時(shí)必須加電平轉(zhuǎn)換接口電路。常用的電平轉(zhuǎn)換芯片為MC1488，MC1489。計(jì)算機(jī)串口－12輸出±12V輸入±12V＋12V輸入TTL電平1/4MC1488計(jì)算機(jī)串口輸入TTL電平＋5V1/4MC1489終端/計(jì)算機(jī)通信互連方式DTE：數(shù)據(jù)終端設(shè)備→終端DCE：數(shù)據(jù)電路設(shè)備→傳輸設(shè)備a：計(jì)算機(jī)與MODEM連接；b：三線連接c：自握手直接連接；d：查詢通信。采用Modem(DCE)和電話網(wǎng)通信時(shí)的信號(hào)連接3、RS-449接口標(biāo)準(zhǔn) RS-449是1977年由EIA發(fā)表的標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了DTE和DCE之間的機(jī)械特性和電氣特性。RS-449是想取代RS-232-C而開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，但是幾乎所有的數(shù)據(jù)通信設(shè)備廠家仍然采用原來的標(biāo)準(zhǔn)，所以RS-232-C仍然是最受歡迎的接口而被廣泛采用。RS-449有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組成，即：規(guī)定接口的機(jī)械特性、功能特性和過程特性。RS-449采用37根引腳的插頭座。在CCITT的建議書中，RS-449相當(dāng)于V.35規(guī)定在采用非平衡傳輸時(shí)的電氣特性。當(dāng)連接電纜長(zhǎng)度為10M時(shí)，數(shù)據(jù)的傳輸速率可達(dá)300kb/s.規(guī)定在采用平衡傳輸時(shí)的電氣特性。它可將傳輸速率提高到2Mb/s,而連接電纜長(zhǎng)度可超過60m.當(dāng)連接電纜長(zhǎng)度更短時(shí)（如10m），則傳輸速率還可以更高些（如達(dá)10Mb/s）。RS-449標(biāo)準(zhǔn)的電器特性有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即平衡式的RS-422標(biāo)準(zhǔn)和非平衡式的RS-423標(biāo)準(zhǔn)。RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)是非平衡標(biāo)準(zhǔn)，它采用單端發(fā)送器(即非平衡發(fā)送器)和差動(dòng)接收器。雖然發(fā)送器與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)相同，但由于接收器采用差動(dòng)方式，所以傳輸距離和速度仍比RS-232C有較大的提高。當(dāng)傳輸距離為10M時(shí)，速度可達(dá)成100KBPS；距離增至100M時(shí)，速度仍有10KBPS。RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)是平衡方式標(biāo)準(zhǔn)，它的發(fā)送器、接收器分別采用平衡發(fā)送器和差動(dòng)接收器，由于采用完全獨(dú)立的雙線平衡傳輸，抗串?dāng)_能力大大增強(qiáng)。又由于信號(hào)電平定義為±6伏(±2V為過度區(qū)域)的負(fù)邏輯，故當(dāng)傳輸距離為10M時(shí)，速率可達(dá)10Mbps；而距離增長(zhǎng)至1000m時(shí)，速率可達(dá)到100Kbps（1）、RS-422RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。圖9是典型的RS-422四線接口（2）、RS-485 由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式，都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信，參見圖10。

采用四線連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)主(Master)設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進(jìn)，無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個(gè)設(shè)備。參見圖11。 RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為12k，RS-422是4k；RS-485滿足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。請(qǐng)比較RS-422和RS485的異同點(diǎn)？常見串行接口性能比較 CCITT的X.21建議是訪問公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的接口標(biāo)準(zhǔn)，X.21建議分為兩部分：一部分是用于公共數(shù)據(jù)網(wǎng)同步傳輸?shù)耐ㄓ肈TE/DCE接口，這是X.21的物理層部分，對(duì)電路交換業(yè)務(wù)或分組交換業(yè)務(wù)都適用；另一部分是電路交換業(yè)務(wù)的呼叫控制過程，這一部分內(nèi)容有些涉及數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的功能。3.4.3X.21建議1.電氣特性 X.21采用X.26和X.27規(guī)定的兩種接口電路。X.21建議指定的數(shù)據(jù)速率有5種，即600、2400、4800、9600和48000b/s。X.21規(guī)定在DCE一邊只能采用X.27規(guī)定的平衡電氣特性；在DTE一邊，對(duì)于4種低速率可選用平衡的或不平衡電氣特性，對(duì)于超過9600b/s的速率只能采用平衡電氣特性，以保證通信性能。2.機(jī)械特性

X.21的機(jī)械接口采用15針連接器。X.21建議對(duì)管腳功能做了精心安排，使得每一互換電路都能利用一對(duì)導(dǎo)線操作。特別重要的是，即使DTE使用X.26的不平衡接口，而DCE使用X.27的平衡接口時(shí)，按照X.21賦予管腳的功能，也能使每一互換電路自成回路，這樣的互連能提供近似于全部使用X.27電氣特性時(shí)的性能指標(biāo)。引

腳

號(hào)

縮

寫

符

信

號(hào)

方

向

說

明

1PG公共端設(shè)備地2T（A）

輸出

發(fā)送數(shù)據(jù)（+）

3C（A）輸出

控制信號(hào)（+）

4R（A）

輸入

接收數(shù)據(jù)（+）5I（A）輸入指示（+）6S（A）輸入信號(hào)元素計(jì)時(shí)（+）

7B（A）輸入字節(jié)計(jì)時(shí)（+）8SG公共端信號(hào)地9T（B）輸出發(fā)送數(shù)據(jù)（）

10C（B）

輸出控制信號(hào)（）11R（B）

輸入

接收數(shù)據(jù)（）12I（B）

輸入指示（）13S（B）

輸入信號(hào)元素計(jì)時(shí)（）14B（B）

輸入字節(jié)計(jì)時(shí)（）3.功能特性 X.21對(duì)功能進(jìn)行編碼，在少數(shù)電路上傳輸代表各種功能的字符代碼，來建立對(duì)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接。這樣X.21的接口線數(shù)比RS-232-C大為減少，圖中畫出X.21定義的全部互換電路。3.4.4USB接口通用串行總線（UniversalSerialBus，USB）是PC機(jī)連接外部設(shè)備的接口，是由Intel和Microsoft等廠商組成的USB開發(fā)者論壇（USBImplementersForum，USB-IF）于1998年制定的，最初的版本是USB1.1。USB接口的機(jī)械和電氣特性定義了由4根針腳組成的連接器，參見圖。A型連接器中間兩個(gè)針為D+和D-，用于傳輸數(shù)據(jù)，兩邊兩個(gè)針為Vbus和地線，用于提供5伏電源。USB電纜分為屏蔽和非屏蔽兩種，屏蔽電纜傳輸速率可達(dá)12Mb/s，非屏蔽電纜的傳輸速率為1.5Mb/s。USB設(shè)備支持熱插拔。

USB設(shè)備可以串聯(lián)成菊花鏈，最多可串接127個(gè)設(shè)備。USB的功能和過程特性規(guī)定，主機(jī)采用輪詢方式與外圍設(shè)備通信，操作過程是由驅(qū)動(dòng)軟件實(shí)現(xiàn)的。 2000年發(fā)布的USB2.0的數(shù)據(jù)速率可達(dá)480Mb/s，最大電纜長(zhǎng)度為5米。最新的USB3.0規(guī)范已于2008年發(fā)布，USB3.0的最大傳輸帶寬高達(dá)5.0Gbps（500MB/s）。 USB2.0基于半雙工二線制總線，只能提供單向數(shù)據(jù)流傳輸；而USB3.0采用了對(duì)偶單純形四線制差分信號(hào)線，可以支持雙向并發(fā)數(shù)據(jù)流傳輸。 2013年1月，USB3.0推廣組織在美國消費(fèi)電子展(CES)上宣布，第一批傳輸速率達(dá)到10Gbps的USB3.0設(shè)備將于2014年面市，此速度將較之現(xiàn)在的5Gbps快一倍之多。在物理層提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)鏈路層在通信的實(shí)體間建立數(shù)據(jù)鏈路連接；傳輸以“幀”為單位的數(shù)據(jù)包；采用差錯(cuò)控制與流量控制方法，使有差錯(cuò)的物理線路變成無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路；3.5數(shù)據(jù)鏈路層功能：成幀，差錯(cuò)控制、流量控制，物理尋址，媒體訪問控制1、為什么要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層？在原始的物理傳輸線路上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)是有差錯(cuò)的，存在一定的誤碼率；設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層的目的就是如何在有差錯(cuò)的線路上，進(jìn)行無差錯(cuò)傳輸。向網(wǎng)絡(luò)層提供高質(zhì)量的服務(wù)。從網(wǎng)絡(luò)參考模型來看，物理層之上的各層都有改善數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的要求，數(shù)據(jù)鏈路層是重要的一層。3.5.1數(shù)據(jù)鏈路層概述2、數(shù)據(jù)鏈路層定義和數(shù)據(jù)鏈路要解決的問題：如何在有差錯(cuò)的線路上，進(jìn)行無差錯(cuò)傳輸。ISO關(guān)于數(shù)據(jù)鏈路層的定義：數(shù)據(jù)鏈路層的目的是為了提供功能上和規(guī)程上的方法，以便建立、維護(hù)和釋放網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路：數(shù)據(jù)鏈路(datalink)除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路包括傳輸?shù)奈锢砻襟w、鏈路協(xié)議、有關(guān)設(shè)備以及有關(guān)計(jì)算機(jī)程序。規(guī)程：早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾被叫做通信規(guī)程，因此在數(shù)據(jù)鏈路層中，規(guī)程和協(xié)議代表相同的內(nèi)容 將物理層傳輸原始比特流而提供的可能出差錯(cuò)的鏈路改造成為邏輯上無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。3、數(shù)據(jù)鏈路層的作用（1）鏈路管理（LinkManagement）：主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放。（2）幀同步（FrameSynchronism）：指接收方應(yīng)能從收到的比特流中明確區(qū)分出一幀的開始和結(jié)束在什么地方。（3）流量控制（FlowControl）：流量控制實(shí)際上指的是對(duì)發(fā)送方數(shù)據(jù)流量的控制，使其發(fā)送速率不會(huì)超過接收方所能處理的速率。（4）差錯(cuò)控制（ErrorControl）：在計(jì)算機(jī)通信中，往往要求有極低的比特差錯(cuò)率。這就要求通信系統(tǒng)必須具備發(fā)現(xiàn)（即檢測(cè)）差錯(cuò)的能力，并采取措施進(jìn)行糾正，使差錯(cuò)控制在所能允許的盡可能小的范圍內(nèi)，這就是差錯(cuò)控制過程。4、數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能（5）區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和控制信息：大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)和控制信息是處于同一幀中進(jìn)行傳送。要有措施在接收方將他們區(qū)分。（6）透明傳輸（TransparentTransmission）：就是不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合，都應(yīng)當(dāng)能夠在鏈路上傳輸。（7）尋址（Addressing）：在多點(diǎn)連接或多條數(shù)據(jù)鏈路連接的情況下，提供數(shù)據(jù)鏈路端口標(biāo)識(shí)的識(shí)別，支持網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體建立網(wǎng)絡(luò)連接，以保證每一幀都能送到正確的目的地址。接收端也應(yīng)該知道發(fā)送端是哪一個(gè)結(jié)點(diǎn)。簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能下面不是數(shù)據(jù)鏈路層的功能是（）A.幀同步，B.差錯(cuò)控制，C.流量控制，D.擁塞控制5、數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)無確認(rèn)的無連接服務(wù)發(fā)送前不建立連接，可以發(fā)送任意長(zhǎng)的信息，對(duì)方接收后也不需要做應(yīng)答，出錯(cuò)和丟失都不處理。由上層完成差錯(cuò)控制，適合于誤碼率低、實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合，如大部分有線局域網(wǎng)。有確認(rèn)的無連接服務(wù)發(fā)送前不建立連接，可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方接收后，經(jīng)過校驗(yàn)結(jié)果作不同的回答。進(jìn)行簡(jiǎn)單的差錯(cuò)控制。適用于不可靠的信道，如無線網(wǎng)。有確認(rèn)的面向連接的服務(wù)首先建立鏈路，然后維持連接，通信結(jié)束后釋放鏈路，在每個(gè)幀都要確認(rèn)。適合于可靠性要求較高的場(chǎng)合。適合于大多數(shù)廣域網(wǎng)。數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)有三類，它們是？3.5.2鏈路管理功能－成幀主要面向連接的服務(wù)；數(shù)據(jù)鏈路連接的建立、維持和釋放就稱為鏈路管理。幀的同步（幀定界）：接收方從收到的比特流中區(qū)分出一幀的開始和結(jié)束的方法。常見的如下（參考“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理”，王志文編著P75）字符計(jì)數(shù)法字符填充的首尾界定法違法編碼法IEEE802使用比特填充的首尾定界符法HDLC下面三頁成幀（1）－（3）可不講成幀（1）將比特流分成離散的幀，并計(jì)算每個(gè)幀的校驗(yàn)和。成幀方法：1）字符計(jì)數(shù)法在幀頭中用一個(gè)域來表示整個(gè)幀的字符個(gè)數(shù)缺點(diǎn)：若計(jì)數(shù)出錯(cuò)，對(duì)本幀和后面的幀有影響。 因此很少采用。555343224521355成幀（2）2）帶字符填充的首尾字符定界法用DLESTX標(biāo)示幀的開始用DLEETX標(biāo)示幀的結(jié)束用DLEDLE標(biāo)示傳送數(shù)據(jù)信息中的DLE例如：信息DLESTXADLEBDLEETX在網(wǎng)絡(luò)中傳送時(shí)表示為：DLESTXDLEDLESTXADLEDLEBDLEDLEETXDLEETX

缺點(diǎn)：局限于8位字符和ASCII字符傳送，也不被普遍采用。成幀（3）3）帶位填充的首尾標(biāo)記定界法：適用面向比特的通信規(guī)程。幀的起始和結(jié)束都用一個(gè)特殊的位串“01111110”，稱為標(biāo)志(flag)“0”比特插入刪除技術(shù)，在傳送的數(shù)據(jù)信息中每遇到5個(gè)連續(xù)的1在其后加0例如：0110111111011111001在網(wǎng)絡(luò)中傳送時(shí)表示為：01111110011011111010111110001011111104）物理層編碼違例法只適用于物理層編碼有冗余的網(wǎng)絡(luò)，如曼徹斯特編碼HDLC協(xié)議使用這種方法。注意：在很多數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議中，使用字符計(jì)數(shù)法和一種其它方法的組合。3.5.3差錯(cuò)控制差錯(cuò)出現(xiàn)的特點(diǎn)：隨機(jī)，連續(xù)突發(fā)（burst）差錯(cuò)產(chǎn)生的原因信道的電氣特性引起信號(hào)幅度、頻率、相位的畸變；信號(hào)反射；串?dāng)_；閃電、大功率電機(jī)的啟停等。

出錯(cuò)情況幀（包括發(fā)送幀和響應(yīng)幀）出錯(cuò)幀（包括發(fā)送幀和響應(yīng)幀）丟失差錯(cuò)控制的目的保證幀正確，按序送交上層。在接收方能夠判斷接收的數(shù)據(jù)是否正確，若錯(cuò)誤還可能要恢復(fù)錯(cuò)誤。差錯(cuò)控制的方法自動(dòng)糾錯(cuò)機(jī)制（該方法又稱作前向糾錯(cuò)（FEC-ForwardErrorControl），由接收端自動(dòng)恢復(fù)差錯(cuò)。）檢錯(cuò)反饋重發(fā)機(jī)制（該方法又稱作自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ–AutomaticRepeatRequest），出錯(cuò)后通過發(fā)送方重發(fā)來恢復(fù)差錯(cuò)。）差錯(cuò)控制的方法—混合方式（HybridFEC一ARQ） 少量糾錯(cuò)在接收端自動(dòng)糾正，差錯(cuò)較嚴(yán)重，超出自行糾正能力時(shí)，就向發(fā)信端發(fā)出詢問信號(hào)，要求重發(fā)。糾錯(cuò)碼和檢錯(cuò)碼碼字codeword一個(gè)幀包括m個(gè)數(shù)據(jù)位，r個(gè)校驗(yàn)位，稱為n

位碼字（n=m+r）。

糾錯(cuò)碼error-correctingcode加入了足夠多的冗余位，使接收方不僅知道有差錯(cuò)發(fā)生，并知道哪些位發(fā)生差錯(cuò)。檢錯(cuò)碼error-detectingcode加入了冗余位，使接收方知道有差錯(cuò)發(fā)生，但不知道什么差錯(cuò)，然后請(qǐng)求重發(fā)。

同學(xué)思考一下，采用什么方法可以進(jìn)行差錯(cuò)控制，或檢錯(cuò)和糾錯(cuò)？1、奇偶校驗(yàn)碼在數(shù)據(jù)后填加一個(gè)奇偶位（paritybit）例：使用偶校驗(yàn)（“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)） 10110101 ——> 101101011 10110001 ——> 101100010若接收方收到的字節(jié)奇偶結(jié)果不正確，就可以知道傳輸中發(fā)生了錯(cuò)誤。增加奇偶校驗(yàn)位后海明距離由1變?yōu)?，因此可以檢查出一位二進(jìn)制位的差錯(cuò)垂直水平奇偶校驗(yàn)碼提高了奇偶校驗(yàn)的差錯(cuò)檢測(cè)能力。

（參考“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理”，王志文編著P78）2、循環(huán)冗余碼(CRC)循環(huán)冗余碼（CRC碼，多項(xiàng)式編碼）110001，表示成多項(xiàng)式x5+x4+1生成多項(xiàng)式G(x)發(fā)方、收方事前約定；生成多項(xiàng)式的高位和低位必須為1生成多項(xiàng)式必須比傳輸信息對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式短。CRC校驗(yàn)基本思想：CRC碼（即校驗(yàn)和）加在幀尾，使帶CRC碼的幀的多項(xiàng)式能被G(x)除盡；接收方接收時(shí)，用G(x)去除它，若有余數(shù)，則傳輸出錯(cuò)。設(shè)G(x)為r階，在幀的末尾加r個(gè)0，使幀為

m+r位，相應(yīng)多項(xiàng)式為xrM(x)；按模2除法用對(duì)應(yīng)于G(x)的位串去除對(duì)應(yīng)于xrM(x)的位串；按模2減法從對(duì)應(yīng)于xrM(x)的位串中減去余數(shù)（等于或小于r位），結(jié)果就是要傳送的帶校驗(yàn)和的多項(xiàng)式T(x)。CRC碼計(jì)算算法CRC的檢錯(cuò)能力發(fā)送：T(x)；接收：T(x)+E(x)；余數(shù)((T(x)+E(x))/G(x))=0+余數(shù)(E(x)/G(x))若余數(shù)(E(x)/G(x))=0，則差錯(cuò)不能發(fā)現(xiàn)；否則，可以發(fā)現(xiàn)。四個(gè)多項(xiàng)式已成為國際標(biāo)準(zhǔn)CRC-12 =x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16 =x16+x15+x2+1CRC-CCITT =x16+x12+x5+1（HDLC）CRC-32=局域網(wǎng)X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1硬件實(shí)現(xiàn)CRC校驗(yàn)。循環(huán)冗余校驗(yàn)法CRC碼計(jì)算算法差錯(cuò)控制的方法基本上可以分為兩類，它們是？常用的檢錯(cuò)碼有

和

兩種。什么是CRC校驗(yàn)？試敘述CRC校驗(yàn)的過程？3、檢驗(yàn)和(checksum)算法檢驗(yàn)字段初值置0；數(shù)據(jù)拆分成與檢驗(yàn)字段等長(zhǎng)的分片，不足部分補(bǔ)0；將所有分片逐位取反，并連續(xù)累加，丟棄最高進(jìn)位；計(jì)算結(jié)果置入檢驗(yàn)字段；接收段執(zhí)行相同的過程，并將計(jì)算結(jié)果和傳輸過來的檢驗(yàn)和進(jìn)行比較以決定數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)差錯(cuò)；適用于高層協(xié)議，如IP、TCP、UDP等；檢驗(yàn)和算法舉例待傳輸數(shù)據(jù)為：10010100,01110110,1100計(jì)算過程~(10010100)+~(01110110)=1111010011110100+~(11000000)=00110011帶檢驗(yàn)和的傳輸數(shù)據(jù)是10010100,01110110,1100001100113.5.4流量控制數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，必須進(jìn)行流量控制。1．XON/XOFF方案

它是一種與差錯(cuò)無關(guān)的純流量控制技術(shù)，是在接收端來進(jìn)行控制的。當(dāng)接收緩沖區(qū)達(dá)到規(guī)定的上限值時(shí)，向發(fā)送端發(fā)送XOFF控制字符。發(fā)送端收到此字符以后，便暫時(shí)停止發(fā)送，等待接收端處理緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。當(dāng)接收端緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)占據(jù)量下降到規(guī)定的下限時(shí)，向發(fā)送端發(fā)送XON字符，發(fā)送端接收到XON字符以后，便可繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)了。2．停止等待協(xié)議一次發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀，便停止發(fā)送，等待接收端的響應(yīng)幀，根據(jù)響應(yīng)幀的情況，再進(jìn)行相應(yīng)的處理。有以下幾種情況：（1）發(fā)送端的數(shù)據(jù)被正確地接收，接收端給發(fā)送端發(fā)送ACK確認(rèn)幀，發(fā)送端收到ACK以后，便可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)了。（2）發(fā)送端的數(shù)據(jù)被錯(cuò)誤地接收，接收端給發(fā)送端發(fā)送NAK否認(rèn)幀，發(fā)送端收到NAK以后，便重新發(fā)送，直到正確為止。（3）如果發(fā)送端的數(shù)據(jù)幀在傳送過程中丟失，則接收端無響應(yīng)幀給發(fā)送端，發(fā)送端將無限地等待下去，從而造成死鎖。為解決此問題，我們可在發(fā)送端設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器來解決此問題，超過規(guī)定時(shí)間而沒有收到響應(yīng)幀，將重新發(fā)送數(shù)據(jù)。（4）發(fā)送端的數(shù)據(jù)被正確地送達(dá)到接收端，但是響應(yīng)幀丟失，接收端將收到重復(fù)的數(shù)據(jù)幀。為解決此問題，可在發(fā)送的數(shù)據(jù)中加入序號(hào)。一旦收到重復(fù)的數(shù)據(jù)幀，便將其丟棄。3．連續(xù)ARQ協(xié)議_滑動(dòng)窗口協(xié)議－教材P62在連續(xù)ARQ協(xié)議中，發(fā)送端在沒有收到響應(yīng)幀之前，可以連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)。由于鏈路不可靠，有可能出錯(cuò)，因此發(fā)送端需要有一個(gè)較大的緩沖區(qū)，以保存發(fā)送過的數(shù)據(jù)的拷貝。為了區(qū)分這些數(shù)據(jù)，還要對(duì)它們編號(hào)來加以區(qū)別。接收端按照順序來接收數(shù)據(jù)，每收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀，就返回一個(gè)確認(rèn)幀，發(fā)送端將從緩沖區(qū)中刪除該拷貝；如收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)幀，返回一個(gè)否認(rèn)幀，并丟棄該幀以及該幀以后所有的幀。發(fā)送端收到否認(rèn)幀，將重新發(fā)送該幀及該幀以后的所有的幀。超時(shí)情況的處理與停止等待的處理相似。簡(jiǎn)述連續(xù)ARQ協(xié)議進(jìn)行流量控制的原理？3.5.5HighLevelDataLinkControl（高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制）HDLC高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（High-LevelDataLinkControl或簡(jiǎn)稱HDLC），是一個(gè)在同步網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)、面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，它是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）根據(jù)IBM公司的SDLC（SynchronousDataLinkControl）協(xié)議擴(kuò)展開發(fā)而成的。面向字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的缺點(diǎn)：控制報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文格式不一樣；采用停止等待方式，效率低；只對(duì)數(shù)據(jù)部分進(jìn)行差錯(cuò)控制，可靠性較差；系統(tǒng)每增加一種功能就需要設(shè)定一個(gè)新的控制字符。面向比特型協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)：以比特作為傳輸控制信息的基本單元；數(shù)據(jù)幀與控制幀格式相同；傳輸透明性好；連續(xù)發(fā)送，傳輸效率高。1、HDLC（高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制）產(chǎn)生的背景2、HDLC的特點(diǎn)（1）.HDLC是面向比特的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議的典型代表，該協(xié)議不依賴于任何一種字符編碼集；（2）.數(shù)據(jù)報(bào)文可透明傳輸，用于實(shí)現(xiàn)透明傳輸?shù)摹?比特插入法”易于硬件實(shí)現(xiàn)；（3）.全雙工通信，有較高的數(shù)據(jù)鏈路傳輸效率；（4）.所有幀采用CRC檢驗(yàn)，對(duì)信息幀進(jìn)行順序編號(hào)，可防止漏收或重發(fā)，傳輸可靠性高；（5）.傳輸控制功能與處理功能分離，具有較大靈活性。 高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程(HDLC)，是位于數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議之一，其工作方式可以支持半雙工、全雙工傳送，支持點(diǎn)到點(diǎn)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，支持交換型、非交換型信道，它的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：（1）.透明性：為實(shí)現(xiàn)透明傳輸，HDLC定義了一個(gè)特殊標(biāo)志，這個(gè)標(biāo)志是一個(gè)8位的比特序列，(01111110)，用它來指明幀的開始和結(jié)束。同時(shí)，為保證標(biāo)志的唯一性，在數(shù)據(jù)傳送時(shí)，除標(biāo)志位外，采取了0比特插入法，以區(qū)別標(biāo)志符，即發(fā)送端監(jiān)視比特流，每當(dāng)發(fā)送了連續(xù)5個(gè)1時(shí)，就插入一個(gè)附加的0，接收站同樣按此方法監(jiān)視接收的比特流，當(dāng)發(fā)現(xiàn)連續(xù)5個(gè)1時(shí)而第六位為0時(shí)，即刪除這位0。（2）.幀格式：HDLC幀格式包括地址域、控制域、信息域和幀校驗(yàn)序列。（3）.規(guī)程種類：HDLC支持的規(guī)程種類包括異步響應(yīng)方式下的不平衡操作、正常響應(yīng)方式下的不平衡操作、異步響應(yīng)方式下的平衡操作。3、HDLC的幀格式（1）標(biāo)志字段(F)標(biāo)志字段為01111110的比特模式，用以標(biāo)志幀的起始和前一幀的終止。標(biāo)志字段也可以作為幀與幀之間的填充字符。通常，在不進(jìn)行幀傳送的時(shí)刻，信道仍處于激活狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，發(fā)方不斷地發(fā)送標(biāo)志字段，便可認(rèn)為一個(gè)新的幀傳送已經(jīng)開始。采用“0比特插入法”可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸。（2）地址字段(A)地址字段的內(nèi)容取決于所采用的操作方式。在操作方式中，有主站、從站、組合站之分。每一個(gè)從站和組合站都被分配一個(gè)唯一的地址。命令幀中的地址字段攜帶的是對(duì)方站的地址，而響應(yīng)幀中的地址字段所攜帶的地址是本站的地址。某一地址也可分配給不止一個(gè)站，這種地址稱為組地址，利用一個(gè)組地址傳輸?shù)膸鼙唤M內(nèi)所有擁有該組的站一一接收。但當(dāng)一個(gè)站或組合站發(fā)送響應(yīng)時(shí)，它仍應(yīng)當(dāng)用它唯一的地址。還可用全“1”地址來表示包含所有站的地址，稱為廣播地址，含有廣播地址的幀傳送給鏈路上所有的站。另外，還規(guī)定全“0”地址為無站地址，這種地址不分配給任何站，僅作為測(cè)試。（3）控制字段(C)控制字段用于構(gòu)成各種命令和響應(yīng)，以便對(duì)鏈路進(jìn)行監(jiān)視和控制。發(fā)送方主站或組合站利用控制字段來通知被尋址的從站或組合站執(zhí)行約定的操作；相反，從站用該字段作對(duì)命令的響應(yīng)，報(bào)告已完成的操作或狀態(tài)的變化。該字段是HDLC的關(guān)鍵?？刂谱侄沃械牡谝晃换虻谝?、第二位表示傳送幀的類型，HDLC中有信息幀（I幀）、監(jiān)控幀（S幀）和無編號(hào)幀（U幀）三種不同類型的幀。控制字段的第五位是P/F位，即輪詢/終止（Poll/Final）位。（4）信息字段(I)信息字段可以是任意的二進(jìn)制比特串。比特串長(zhǎng)度未作限定，其上限由FCS字段或通信站的緩沖器容量來決定，國際上用得較多的是1000~2000比特；而下限可以為0，即無信息字段。但是，監(jiān)控幀（S幀）中規(guī)定不可有信息字段。（5）幀校驗(yàn)字段(FCS)幀校驗(yàn)序列字段可以使用16位CRC，對(duì)兩個(gè)標(biāo)志字段之間的整個(gè)幀的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)。FCS的生成多項(xiàng)式CCITTV4.1建議規(guī)定的X16+X12+X5+1。HDLC的主用功能是什么？HDLC是面向（字符/位）幀同步方式？工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備(1)交換機(jī)(2)網(wǎng)橋(3)網(wǎng)絡(luò)適配器(網(wǎng)卡)通過路由選擇算法為分組通過通信子網(wǎng)選擇最適當(dāng)?shù)穆窂?；為?shù)據(jù)在結(jié)點(diǎn)之間傳輸,創(chuàng)建邏輯鏈路；實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能。路由、轉(zhuǎn)發(fā)，擁塞控制3.6網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是通信子層和網(wǎng)絡(luò)高層的界面網(wǎng)絡(luò)層----功能在數(shù)據(jù)鏈路層提供的兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)幀的傳送基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)設(shè)法從源端經(jīng)過若干個(gè)中間節(jié)點(diǎn)傳送到目的端，從而向提供傳輸層最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)；具體功能包括：路由選擇，擁塞控制和網(wǎng)際互連等。網(wǎng)絡(luò)層將傳輸層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，封裝有網(wǎng)絡(luò)層包頭，其中包含邏輯地址信息，既源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址。通信子網(wǎng)的操作方式網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的最高層，所以網(wǎng)絡(luò)層體現(xiàn)通信子網(wǎng)向端系統(tǒng)所提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。分組交換方式中，通信子網(wǎng)向端系統(tǒng)提供虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)兩種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；通信子網(wǎng)內(nèi)部的操作有虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)兩種操作方式。路由算法的要求：

◆正確性◆簡(jiǎn)單性◆可靠性◆穩(wěn)定性◆健壯性◆公平性◆最優(yōu)性路由選擇（鏈路層）郵遞員通信子網(wǎng)(郵遞公司）主機(jī)A主機(jī)B﹗﹗路由選擇靜態(tài)路由選擇策略（又稱非自適應(yīng)算法）認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是不變的，變化也不考慮算法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路由選擇策略（自適應(yīng)算法）認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行環(huán)境是隨時(shí)變化的，即網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，各節(jié)點(diǎn)的擁塞狀況等都是動(dòng)態(tài)的。路由器是實(shí)現(xiàn)路由功能的裝置。擁塞控制----擁塞當(dāng)通信子網(wǎng)中的有太多的分組待傳輸時(shí)，達(dá)到一定的數(shù)量，會(huì)造成子網(wǎng)的性能下降，這種情況叫擁塞擁塞控制和流量控制是有差異的擁塞控制是必須確保通信子網(wǎng)能正常傳輸-------全局性流量控制只是與某發(fā)送和接收者之間的通信量有關(guān)—局域性abab流量擁塞﹗擁塞----原因網(wǎng)絡(luò)的吞吐量（分組/S）與通信子網(wǎng)負(fù)荷（通信子網(wǎng)中正在傳輸?shù)姆纸M數(shù)）有著密切的關(guān)系。當(dāng)通信子網(wǎng)負(fù)荷比較小的時(shí)候，吞吐量與網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的增加而線性增加；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷增加到一定值后，吞吐量反而下降，表征網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了阻塞現(xiàn)象；甚至出現(xiàn)死鎖。擁塞產(chǎn)生的原因，引起的后果可能的原因突發(fā)性負(fù)載處理器速度慢，線路帶寬低引起的后果