网络工程师重点笔记Word格式文档下载.docx
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幅度·
相位
解调：
接收波形------数字信号
解码：
数字信号------原始数据
综上信息（信息编码）-------数据（数据编码）---------信号（调制）------信道------（解调）信号------（数据解码）数据------（信息解码）信息
列：
信息A数据01000001信号（电波等各种信号）
数据通信系统的构成（数据传输系统和数据处理系统）
数据传输系统
传输线路：
有介质和我无介质传输设备
传输设备：
调制解调器中继器多路复用器交换机等
调制解调器等网络接入设备也称DCE
数据处理系统;
计算机·
终端等
又分为：
源系统（信源+发送器）：
发出数据的计算机
目的系统（信宿+接收器）：
接受数据的计算机
计算机·
终端等设备也称DTE
DTE要通过DCE（接入设备）才能接入网络中
数据通信的基本过程（数据传输和通信控制）
与打电话比较
五个阶段
建立物理连接拨号拨通对方
建立逻辑连接互相确认身份
数据传输互相通话
断开逻辑连接互相确认要结束通话
断开物理连接双方挂断
注：
并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。
信道及其主要特征
数据信道和模拟信道
数字信道：
以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。
计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输（ADSLISDNDDNATM局域网）
模拟信道：
以连续模拟信号形式传输数据信道。
（CATV无线电广播电话拨号线路）
信号
模拟信号和数字信号
模拟信号：
时间上连续，包含无穷多个信号值
数字信号：
时间上离散，仅包含有限数目的信号值。
最常见的是二值信号。
周期信号和非周期信号
周期信号：
信号由不断重复的固定模式组成（如正玄波）
非周期信号;
信号没有固定的模式和波形循环（如语音的音波信号）
数字通信与模拟通信
数字通信：
在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输
模拟通信：
在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输
数字通信的优点：
抗噪声（干扰）能力强
可以控制差错，提高了传输质量
便于用计算机处理
易于加密保密性强
可以传输语言数据影像通用灵活
计算机通信仅在不得已的情况下，才会使用模拟通信，如通过电话线拨号上网。
数据传输方式
单/双工通信-----单/双向传输
单工：
数据单向传输（例：
无线广播）
半双工：
数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输（例：
对讲机）
全双工：
数据可以双向同时传输（例;
电话）
需要有两条物理上的传输线路;
或者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向的信号传输。
并行传输方式和串行传输方式
并行数据传输：
传输中有多个数据位同时传输（计算机内部各部件之间和近距离传输）
串行数据传输：
数据传输中数据的每一位按顺序依次传输（常用于计算机之间的通信）
基带/频带/宽带传输
基带：
调制前的原始信号所占用的频带。
主要传输数字信号
频带：
经调制的信号所占用的频率。
基带传输：
不需要调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。
例：
以太网（局域网）在信道上传输的是基带信号。
频带传输：
就是模拟传输。
数字信号调制成音频模拟信号后再传送，接收方需要解调。
（通过电话网络传输数据）
宽带传输：
把信号调制成频带为几十MHZ到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方需要解调。
闭合电视的信号传输。
（主要传输模拟信号）
数据同步方式
串行通信中，发和收数据应在时间上保持一致，称之为同步
目的是使接收端与发送端在时间基准上一致：
同步脉冲频率数据从什么时候开始，什么时候结束位边界数据块边界
数据通信中需要在三个层次上实现同步：
位------位同步
字符----字符同步
帧（Frame）-----帧同步
位同步：
目的是使接收端接收的每一位信号与发送端保持同步包括两种
外同步-----发送端发送数据之前发送同步脉冲信号，接收方用接收到的同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。
自同步：
通过特殊编码（如曼彻斯特编码），使数据编码信号中包含同步信号，接收方从数据编码信号提取同信号来锁定自己的时钟脉冲频率。
字符同步：
找到正确的字符边界。
计算机网络中站点的连接方式
点-点连接多点连接交换连接集线式连接
第二讲
传输介质
在计算机网络通信中必须要有实在的物理的介质来进行信号传输
传输介质：
磁介质高带宽低费用高延时（小时）-------在通信中很少使用（使用于硬盘软盘）
金属导体双绞线（目前使用最广泛）同轴电缆（粗细）
光纤用于高质量远距离价格昂贵
无线介质无线电微波卫星红外线
双绞线（TP）
简介：
每根有4对·
25对·
1800对典型连接距离100米。
用于局域网。
有RJ45接头（水晶接头）。
早期用于电话网络目前用于计算机网络
结构：
内导体芯线绝缘层内层屏蔽外屏蔽外套
优缺点：
1成本低
2组装密度高节省空间
3安装容易（综合布线系统）
4平衡转换（高速率）
5抗干扰性一般保密性不强
6连接距离短
分类：
屏蔽双绞线（应用较少）：
在外层加有铝箔以减小干扰和串音价格较贵
非屏蔽双绞线（应用广泛）：
双绞线外层无任何屏蔽层抗干扰能力较弱但常规应用已经足够
常用双绞线有3类（16Mb/s）和五类（155Mb/s）两种
双绞线连接标准：
色彩标记和连接方法：
交叉线：
（1-32-6交换）交换机-交换机·
pc-pc·
HUB-HUB（标准端口）
直连线：
pc/路由器-交换机/HUBHUB-HUB（级连端口）计算机连入网络设备
光纤（OpticalFiber）
原理：
依靠光波承载数据，光脉冲在玻璃纤维中传播
1传输带宽高：
仅受光电转换器件的限制（>
100GB/S）
2传输损耗小，适合长距离传输
3抗干扰性能极好（采用光波传输受电磁影响极小），误码率低，保密性好
4轻便
5价格较高
6需要光电转换（安装比较麻烦）
保护层包层纤芯（组成塑料二氧化硅即高纯玻璃）
光纤的传输原理——光的反射
光从折射率高的介质入射到折射率低的介质时会产生折射。
折射量取决于两种介质的折射率。
当入射角>
=临界值时产生全反射，不会泄露。
纤芯-折射率高玻璃包层-折射率低
亮度调制：
有光脉冲——1无光脉冲——0
光传输系统：
光源·
介质·
光检测
光源：
850nm/1300nm/1500nm，发光二级管/激光二极管/
光检测器：
光电二级管PIN/雪崩二极管APD
特点：
单项传输，双向需两根光纤
应用领域：
局域网主干。
电信网络。
服务器连接
多模光纤（MMF）：
价格便宜有发散性传输距离短
单模光纤（SMF）：
单束光线沿直线传播聚焦性好传输距离远
同轴电缆（CoaxialCable）
计算机网络中使用基带同轴电缆（阻抗50O欧姆有粗同轴和细同轴两种）粗轴应用有线电视网以前的计算机局域网使用细轴
应用：
总线局域网（以太网）
性能：
速率10Mb/s500米（粗）/185米（细）
无线介质（信号在大气或外层空间自由传播）
使用电磁波或光波携带信息
1无需物理连接
2适用于长距离或不便于布线的场合
3易受干扰传输带宽较小
4反射，为障碍物所阻隔
主要类型：
1无线电地面微波2通信卫星3红外线
原理图;
无线电
基站与终端之间通信采用无线链路
移动通信无线局域网（WLAN）
基站与终端之间连接的是无线网络而基站与intrnet相连是有线的
地面微波
通过地面站之间接力传送接力站之间距离50-100km
速率：
每信道45Mb/s
容易受天气变换影响
地球同步卫星
与地面站相对固定位置（同步）
覆盖面积较广
使用3颗卫星即可覆盖全球
传输延迟时间长
广播式传输
电视传输
长途电话
专用网络
广域网
编码与调制的区别
用数字信号承载数字或模拟数据
用模拟信号承载数字或模拟数据
数字数据的数字信号编码
使数字数据能在数字信道上传播
把数字数据转换成某种数字脉冲信号
常见的有两种：
不归零码和曼彻斯特编码
不归零码（NRZ）
二进制数字01分别用两种电平来表示：
常用-5v表示1+5v表示0
缺点：
存在直流分量，传输中不能有变压器或电容（由于采用直流量传播传播的距离较短不能进行大规模的传输）
不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。
（发送前必须发送同步信号）
曼彻斯特编码（ManchesterCoding）
用电压的变化表示0和1.
规定在每个码元的中间发生跳变
高—低的跳变代表0低—高的跳变代表1
每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号。
这种编码也称为自同步编码（Code）
因要发生跳变需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）
差分曼彻斯特编码（Differential）
每个码元的中间仍要发生跳变。
用码元开始处有无跳变来表示0和1，有跳变代表0，无跳变代表1
数字数据的调制
使数字数据能在模模拟信道上传输
三种常用的调制技术
幅移键控（ASK）
频移键控（FSK）
相移键控（PSK）
用数字信号对载波的不同参量进行调制
载波信号S（t）=Acos（wt+φ）载波信号类似正余玄波
S（t）的参量包括：
幅度A频率w初相位φ
调制就是要使Aw或φ随数字基带信号的变化而变化
模拟数据的数字信号编码
使模拟数据在数字信道上传输
采样定理：
如果模拟信号的最高频率为F，若以>
=2F的采样频率对其采样，则从采样得到的离散信号系列就能完整地恢复出原始信号。
要转换的模拟数据主要是电话语音信号
模拟数据要在数字线路上传输，必须将其转换成数字信号。
三个步骤：
采样：
按一定间隔对语音信号进行采样
量化：
把每个样本舍入到最接近的量化级别上
对每个舍入（4舍5入）后的样本进行编码为二进制
编码后的信号称为PCM信号（脉冲调制，PulseCodedModulation）
多路复用技术
多路复用：
多个信息源共享一个公共信道
为何多路复用--------提高线路利用率
适合场合：
当信道的传输能力大于每个信元的平均传输需求时
类比：
公共运输系统（铁路海运航空）
复用的基本思想：
把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据。
复用方法
频路复用（FDM）按频率划分不同的信道，如CATM系统
波分复用（WDM）按波长化分不同的信道用于光纤传输
时分复用（TDM）按时间划分不同的信道，目前应用最广泛
码分复用（CDM）按地址码划分不同的信道，非常有发展前途
频分复用（FDM）
整个传输频带被划分为若干个频率通道，每一路信号占用一个频率通道进行传输。
频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。
有线电视
波分多路复用--------光的频分复用
整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。
时分复用TMD
把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。
在通信网络中应用极为广泛。
由于每路数据总是使用每个时间片上固定的时隙，所以这种时分复用也称为同步时分复用。
一个时间片内传输的多路数据称为帧。
时分复用的典型例子是PCM信号的传输
把多个话路的PCM语音数据用TDM的方法装成帧（帧中还包括了帧同步信息和信令信息）
每帧在一个时间片内发送每个时隙承载一路PCM信号
统计（异步）时分TDM------STDM
TDM的缺点：
某用户无数据发送，其他用户也不能占用该时隙，将会造成带宽的浪费。
STDM：
用户不固定占用某个时隙，有空间时隙就将数据放入。
统计时分前要有标识，标明是哪一个用户的。
码分复用CDM
每个用户把发送信号用接收方的地址码系列编码（任意两个地址码系列相互正交）。
不同用户发送的信号再接收端被叠加，然后接收者用同样的地址码系列解码。
由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。
在无线移动通信中应用广泛。
数据交换技术
什么是交换？
按某种方式动态地分配传输线路资源。
例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行接续。
用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其他用户。
最初的交换：
人工转接交换后进化为自动交换
为什么要采用交换技术——节省线路投资，提高线路利用率。
实现交换的方法主要有：
电路交换报文交换分组交换
电路交换
在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程
可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。
数据传输前需要建立一条端到端的通路。
-----“面向连接的”（典型例子：
过程：
建立连接——通信——释放连接
建立连接的时间长
一但建立连接就独占线路，线路利用率低
无纠错机制
建立连接后，传输延时小
不适用于计算机通信：
因为计算机数据具有突发性（无数据传输时带宽为空有数据传输时数据量又非常的大）的特点，真正传输数据的时间不到10%。
电路交换也能在多路复用信道上实现在物理线路的某个信道上建立连接。
报文交换
以报文为单位进行“储存—转发”交换的技术。
可被多个链路所共享。
在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时在转发出去，一级一级中转，直到目的地。
这种数据传输技术称为存储-转发。
传输前不需要建立端到端的连接，仅在相邻结点传输报文时建立结点间的连接。
--------称为“无点连接”（典型例子：
电报）
整个报文作为一个整体一起发送。
没有建立和拆除连接所需的等待时间
线路利用率高（可被多个链路所共享。
）
传输可靠性较高
报文大小不一样，造成存储管理复杂
大报文造成储存转发延时长，且对存储容量要求较高
出错后整个报文全部重发（导致效率下降）
分组交换（包交换）---在报文交换上的改进
将报文分割成若干个大小相等的分组（packet）进行存储转发。
数据传输前不需要建立一条端到端的通路————也是“无连接的”。
有强大的纠错机制流量控制拥塞控制盒路由选择功能。
对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组——速度快
转发延时小——适用于交互式通信
某个分组出错可以仅重发出错的分组——效率高
各分组可通过不同路径传输，容错性好
需要分割报文和重组报文，增加了端点的负担
分组交换有两种交换方式：
数据报文方式和虚电路方式
数据报方式（Datagram）各分组独立确定路由（传输路径）
不能保证分组按序到达，所以目的站点需要按分组编号重新排序和组装。
虚电路方式（VirtualCircuit）
通信前预先建立一条逻辑连接——虚电路
虚电路是由其路劲上的所有交换机中的路由表定义的
类比：
铁路系统（旅客/列车：
分组，铁路网：
网络，火车站：
节点）各线路可以看成是一条虚电路。
也需要三个过程：
建立——数据传输——拆除
建立虚电路时，交换机将预留传输传输时所需要的所有资源
虚电路的路由在建立时确定,传输数据时则不再需要（每个分组走的路径是相同的且按序到达）
数据传输时只需指定虚电路号，分组即可按虚电路的路由穿越网络——“数字管道”
提供的是“面向连接”的服务
但却没有像电路交换那样始终占用一条端到端的物理通道，只是断续地依次占用传输路径上各个链路段——与铁路系统类比！
可以看成是采用了电路交换思想的分组交换
能够保证分组按序到达
永久虚电路PVC和交换虚电路SVC
差错控制与检错
什么是差错控制？
在通信过程中，发现·
检测差错并进行纠正
为何要进行差错控制？
不存在理想的信道——传输总会出错。
与语音图像传输不同，计算机通信要求极低的差错率
产生差错的原因：
信号衰减和热噪声
信道的电气特性引起信号幅度。
平率。
相位的畸变
信号反射串扰
冲击噪声，闪电，大功率电机的启停等。
差错控制的基本方法：
接收方进行差错检测并向发送方应答，告知是否正确接收。
自动请求重传（ARQ）
停等ARQ每发送一帧就需要一个应答帧只重传刚才出错的帧
Go-back-NARQ每发送N帧需要一个应答帧需重传前面（N-i+1）帧（0<
=i<
=N）
选择重传ARQ每发送N帧需要一个应答帧只重传出错的帧
检错码主要有两种编码方式：
奇偶校验（ParityChecking）准确性不高
最高位（或最低位）增加一个奇偶校验位，使结果中1的个数为奇数（奇效验）或偶（偶效验）。
例如：
1100010增加偶效验位后为11100010
若接收方收到的字节奇偶效验结果不正确，就可以知道传输中发生了错误。
只能用于面向字符的通信协议中。
只能检测出奇数个位错，偶数个位错则不能检出
循环冗余校验（CRC）
收发双方约定了一个生成多项式G（x）,发送方根据发送的数据和G（x）
计算出CRC校验和并把它加在数据的末尾。
接收方则用G（x）去除接收到的数据，若有余数，则传输有错。
校验和是16位或32位的位串
CRC校验的关键是如何计算校验和。
计算机网络的组成:
服务器（网络系统的中心）工作站外围设备通信协议（特殊的软件）
城域网的标准名称分布式队列双总线（DQDB）特点双总线结构，每条总线都可以独立运行可以使用多种传输媒体包括光纤微波同轴电缆等采用构成回路的双总线拓朴，确保容错能力
网关：
完成各种功能的相互转换
升级会员 