计算机网络技术第六讲课件

计算机网络技术第六讲计算机网络技术第六讲51、没有哪个社会可以制订一部永远适用的宪法，甚至一条永远适用的法律。杰斐逊52、法律源于人的自卫本能。英格索尔53、人们通常会发现，法律就是这样一种的网，触犯法律的人，小的可以穿网而过，大的可以破网而出，只有中等的才会坠入网中。申斯通54、法律就是法律它是一座雄伟的大夏，庇护着我们大家；它的每一块砖石都垒在另一块砖石上。高尔斯华绥55、今天的法律未必明天仍是法律。罗伯顿2第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础3第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础4第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础5第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础6第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制l生成多项式生成多项式G(x)G(x)应满足的要求：应满足的要求：最高位和最低位同时为最高位和最低位同时为1 1；任何一位发生错误都应使余数不为任何一位发生错误都应使余数不为0 0；不同位发生错误应使余数不同；不同位发生错误应使余数不同；对余数继续做模对余数继续做模2 2除运算应使余数循环。除运算应使余数循环。1.3 1.3 传输技术传输技术7第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制常用的标准生成多项式有以下几种：常用的标准生成多项式有以下几种：CRC-ITU-T:CRC-ITU-T:G(x)=x G(x)=x1616+x+x1212+x+x+1+1CRC-12:CRC-12:G(x)=x G(x)=x1212+x+x1111+x+x+x+x+x+1+x+1CRC-16:CRC-16:G(x)=x G(x)=x1616+x+x1515+x+x+1+1CRC-32:CRC-32:G(x)=xG(x)=x3232+x+x2626+x+x2323+x+x2222+x+x1616+x+x1212+x+x1111+x+x1010+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+1+x+11.3 1.3 传输技术传输技术9第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制3.差错控制协议差错控制协议 在计算机通信中，一般都要求有极低的比特差错率。在计算机通信中，一般都要求有极低的比特差错率。在计算机通信中，一般都要求有极低的比特差错率。在计算机通信中，一般都要求有极低的比特差错率。为此广泛地使用了编码技术，主要有两大类：为此广泛地使用了编码技术，主要有两大类：为此广泛地使用了编码技术，主要有两大类：为此广泛地使用了编码技术，主要有两大类：n n前向纠错：前向纠错：前向纠错：前向纠错：开销较大，不适合于计算机通信。开销较大，不适合于计算机通信。开销较大，不适合于计算机通信。开销较大，不适合于计算机通信。n n检错重发：检错重发：检错重发：检错重发：在计算机通信中是最常用的。在计算机通信中是最常用的。在计算机通信中是最常用的。在计算机通信中是最常用的。由于发送方对出错的数据帧进行重复是自动进行的，由于发送方对出错的数据帧进行重复是自动进行的，所以这种差错控制体制常简称为所以这种差错控制体制常简称为ARQ（Automatic Repeat reQuest），直译是自动重复请求，意思是），直译是自动重复请求，意思是自动自动请求重发请求重发。10第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制（1）停等）停等ARQ协议协议 基基本本原原理理是是发发送送方方根根据据应应答答信信号号来来确确定定接接下下来来发发送数据帧的情况。送数据帧的情况。DATA0DATA0ACKACKACKACKACKACKDATA2DATA2DATA1DATA1出错出错a)a)正常情况正常情况b)b)数据帧出错数据帧出错送主机送主机A AB B送主机送主机送主机送主机DATA0DATA0ACKACKNAKNAKACKACKDATA1DATA1DATA1DATA1送主机送主机A AB B送主机送主机重重传传11第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制DATA0DATA0ACKACKACKACKDATA1DATA1DATA1DATA1丢失丢失DATA0DATA0ACKACKACKACKACKACKDATA1DATA1DATA1DATA1丢失丢失c)c)数据帧丢失数据帧丢失d)d)应答帧丢失应答帧丢失送主机送主机送主机送主机丢弃丢弃送主机送主机送主机送主机A AA AB BB Btouttout（1）停等）停等ARQ协议协议要解决的两个问题要解决的两个问题12第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制vv 优点：比较简单优点：比较简单优点：比较简单优点：比较简单 。vv 缺点：通信信道的利用率不高，也就是说，缺点：通信信道的利用率不高，也就是说，缺点：通信信道的利用率不高，也就是说，缺点：通信信道的利用率不高，也就是说，信道还远远没有被数据比特填满。信道还远远没有被数据比特填满。信道还远远没有被数据比特填满。信道还远远没有被数据比特填满。vv 为了克服这一缺点，就产生了另外两种协议，为了克服这一缺点，就产生了另外两种协议，为了克服这一缺点，就产生了另外两种协议，为了克服这一缺点，就产生了另外两种协议，即连续即连续即连续即连续 ARQ ARQ 和选择重传和选择重传和选择重传和选择重传 ARQARQ。停止等待协议停止等待协议 ARQ ARQ 的优缺点的优缺点 13第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制提示提示停止等待停止等待ARQ协议的信道利用率不高。协议的信道利用率不高。解决解决思路思路允许发送方不等确认帧返回就连续发送多允许发送方不等确认帧返回就连续发送多个数据帧个数据帧连续连续ARQ协议的基本思想。协议的基本思想。（2）连续）连续ARQ协议协议允许多少帧？允许多少帧？这要引入一定的技术这要引入一定的技术（算法）加以控制（算法）加以控制14第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制n 在发送完一个数据帧后，不是停下来等待应答帧在发送完一个数据帧后，不是停下来等待应答帧（ACK），而是可以），而是可以连续再发送连续再发送若干个数据帧。若干个数据帧。n 如果这时如果这时收到收到了接收方发来的了接收方发来的确认帧确认帧，那么还可以接，那么还可以接着发送数据帧。着发送数据帧。n 由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。n 若传输信道的传输质量很差因而误码率较大时，连续若传输信道的传输质量很差因而误码率较大时，连续ARQ不一定优于停止等待协议。不一定优于停止等待协议。连续连续ARQARQ协议的基本原理协议的基本原理15第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重传重传 DATA2重传重传 DATA3ACK1ACK1 确认确认 DATA1DATA2 出错，出错，丢弃丢弃DATA3 不按序，不按序，丢弃丢弃DATA4 不按序，不按序，丢弃丢弃DATA5 不按序，不按序，丢弃丢弃ACK2ACK2 确认确认 DATA2ACK3 确认确认 DATA3ACK3重传重传 DATA5重传重传 DATA4AB送交主机送交主机送交主机送交主机?NAK216第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制0123452345ACK0 ACK1 NAK2ACK2ACK3丢弃丢弃n 当发送方发现前面某一数据帧未收到确认信息而计时当发送方发现前面某一数据帧未收到确认信息而计时器已经超时后，就会重发该帧以及随后的器已经超时后，就会重发该帧以及随后的N个数据帧。个数据帧。17第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制n 为了进一步提高信道的利用率，可设法只重传出现为了进一步提高信道的利用率，可设法只重传出现差错的数据帧或者是定时器超时的数据帧。差错的数据帧或者是定时器超时的数据帧。n 但这时必须加大收方的缓冲区，以便先收下发送序但这时必须加大收方的缓冲区，以便先收下发送序号不连续但仍处在缓冲区中的那些数据帧。号不连续但仍处在缓冲区中的那些数据帧。n 等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。（3）选择重传）选择重传ARQ协议协议18第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.4 差错检测与控制差错检测与控制19第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.5 流量控制与滑动窗口协议流量控制与滑动窗口协议1.拥塞与死锁拥塞与死锁q网上传输的数据量增加到一定程度时，网络的网上传输的数据量增加到一定程度时，网络的吞吐量下降，网络的性能变坏，这种情况就叫吞吐量下降，网络的性能变坏，这种情况就叫拥塞拥塞。q拥塞的连锁反应将很快波及全网，使通信无法拥塞的连锁反应将很快波及全网，使通信无法进行，网络的这种状态叫做进行，网络的这种状态叫做“死锁死锁”。这就要采用流量控制技术来避免，典型的是这就要采用流量控制技术来避免，典型的是滑动窗口协议滑动窗口协议。20第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.5 流量控制与滑动窗口协议流量控制与滑动窗口协议 其主要思想是允许连续发送多个被给予其主要思想是允许连续发送多个被给予顺序编号的帧，而无需等待应答。顺序编号的帧，而无需等待应答。发送方和接收发送方和接收方通过方通过滑动窗口机制滑动窗口机制实现流量控制。实现流量控制。发送窗口发送窗口：接收窗口接收窗口：l滑动窗口协议滑动窗口协议21第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.5 流量控制与滑动窗口协议流量控制与滑动窗口协议 发送端和接收端分别设定发送窗口和接收窗口发送端和接收端分别设定发送窗口和接收窗口发送端和接收端分别设定发送窗口和接收窗口发送端和接收端分别设定发送窗口和接收窗口 。发送窗口用来对发送端进行流量控制。发送窗口用来对发送端进行流量控制。发送窗口用来对发送端进行流量控制。发送窗口用来对发送端进行流量控制。发送窗口的大小发送窗口的大小发送窗口的大小发送窗口的大小 WWT T 代表在还没有收到对方确认代表在还没有收到对方确认代表在还没有收到对方确认代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。下面用数据单元采用下面用数据单元采用模模8编码编码，发送窗口发送窗口的大的大小为小为5，接收窗口接收窗口的大小为的大小为4，来说明滑动窗口协议，来说明滑动窗口协议的工作原理。的工作原理。发送端设置发送窗口：发送端设置发送窗口：发送端设置发送窗口：发送端设置发送窗口：22第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础不允许发送这些帧允许发送 5 个帧01234567012发送窗口WT(a)01234567012不允许发送这些帧还允许发送 4 个帧WT已发送(b)01234567012不允许发送这些帧WT已发送(c)01234567012不允许发送这些帧还允许发送 3 个帧WT已发送 已发送并已收到确认(d)23第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.5 流量控制与滑动窗口协议流量控制与滑动窗口协议 在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下。接收窗口内才允许将该数据帧收下。接收窗口内才允许将该数据帧收下。接收窗口内才允许将该数据帧收下。若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律将其丢弃。将其丢弃。将其丢弃。将其丢弃。只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。否则，就丢弃它。能接收该帧。否则，就丢弃它。每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前（即向右方）滑动一个帧的位置。同时发送对（即向右方）滑动一个帧的位置。同时发送对该帧的确认。该帧的确认。接收端设置接收窗口接收端设置接收窗口接收端设置接收窗口接收端设置接收窗口24第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.5 流量控制与滑动窗口协议流量控制与滑动窗口协议不允许接收这些帧01234567012WR准备接收 0-3号帧(a)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收1-4 号帧已收到(b)不允许接收这些帧01234567012WR准备接收4-7号帧已收到(c)25第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.5 流量控制与滑动窗口协议流量控制与滑动窗口协议滑动窗口的重要特性滑动窗口的重要特性滑动窗口的重要特性滑动窗口的重要特性vv 只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。确认），发送窗口才有可能向前滑动。确认），发送窗口才有可能向前滑动。确认），发送窗口才有可能向前滑动。vv 收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议称为滑动窗口协议。因此这种协议称为滑动窗口协议。因此这种协议称为滑动窗口协议。因此这种协议称为滑动窗口协议。vv 当发送窗口和接收窗口的大小都等于当发送窗口和接收窗口的大小都等于当发送窗口和接收窗口的大小都等于当发送窗口和接收窗口的大小都等于 1 1时，就是时，就是时，就是时，就是停止等待协议。停止等待协议。停止等待协议。停止等待协议。26第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.5 流量控制与滑动窗口协议流量控制与滑动窗口协议举例：举例：发送窗口发送窗口W WT T=5=5，接收窗口接收窗口W WR R=1=127第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术 1.1.1.1.多路复用技术的原因及含义多路复用技术的原因及含义多路复用技术的原因及含义多路复用技术的原因及含义 (1)减少远距离通信时的线路开支减少远距离通信时的线路开支 (2)降低单路信号通信时的线路带宽的浪费降低单路信号通信时的线路带宽的浪费 (3)所谓的多路复用技术所谓的多路复用技术:是指将多路信号在单一的是指将多路信号在单一的传输线路上同时传输的技术。传输线路上同时传输的技术。28第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术复用：复用：多个信息源共享一个公共信道多个信息源共享一个公共信道为何要复用？为何要复用？为何要复用？为何要复用？提高线路利用率提高线路利用率提高线路利用率提高线路利用率 适用场合：当信道的传输能力大于每个信适用场合：当信道的传输能力大于每个信适用场合：当信道的传输能力大于每个信适用场合：当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时源的平均传输需求时源的平均传输需求时源的平均传输需求时类比：类比：类比：类比：公共运输系统公共运输系统公共运输系统公共运输系统(铁路、海运、航空铁路、海运、航空铁路、海运、航空铁路、海运、航空)DEMUX复用器复用器解复用器解复用器共享信道共享信道MUX信信源源信信宿宿29第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术复用类型复用类型频分复用频分复用FDM(Frequency Division Multiplexing)时分复用时分复用TDM(Time Division Multiplexing)波分复用波分复用WDM(Wave Division Multiplexing)30第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术1.1.频分多路复用频分多路复用频分多路复用频分多路复用(FDM):(FDM):典型应用典型应用典型应用典型应用:无线广播无线广播无线广播无线广播,无线无线无线无线(有线有线有线有线)电视。电视。电视。电视。特点特点特点特点:发发发发射射射射端端端端在在在在发发发发射射射射之之之之前前前前先先先先将将将将原原原原始始始始信信信信号号号号用用用用频频频频率率率率调调调调制制制制到到到到对应的频段对应的频段对应的频段对应的频段,称为称为称为称为”频谱搬移频谱搬移频谱搬移频谱搬移”。各各各各频频频频带带带带的的的的带带带带宽宽宽宽中中中中预预预预留留留留有有有有”保保保保护护护护带带带带”以以以以防防防防相相相相邻邻邻邻频频频频段信号的串扰。段信号的串扰。段信号的串扰。段信号的串扰。一般用于一般用于一般用于一般用于”模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号”传输中。传输中。传输中。传输中。31第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术CH2CH1CH3原带宽原带宽CH1CH2CH3移频后带宽移频后带宽MUXCH1 CH2 CH3带宽复用带宽复用fFDM适用于模拟信号传输适用于模拟信号传输 32第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术2.2.2.2.时分多路复用时分多路复用时分多路复用时分多路复用(TDM)(TDM)(TDM)(TDM):是是是是以以以以信信信信道道道道传传传传输输输输时时时时间间间间作作作作为为为为分分分分割割割割对对对对象象象象,通通通通过过过过为为为为多多多多个个个个信信信信道道道道分分分分配配配配互互互互不不不不重重重重叠叠叠叠的的的的时时时时间间间间片片片片来来来来实实实实现现现现多多多多路路路路复复复复用用用用，主主主主要要要要用用用用于于于于电话主干线路电话主干线路。同步时分复用同步时分复用同步时分复用同步时分复用(STM)(STM)(STM)(STM):将将将将一一一一条条条条共共共共享享享享传传传传输输输输线线线线路路路路上上上上的的的的时时时时隙隙隙隙按按按按固固固固定定定定,预预预预先先先先决决决决定定定定好的形式分配给设备。好的形式分配给设备。好的形式分配给设备。好的形式分配给设备。33第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后数据复用后数据时隙号时隙号1231D3D2D1STM适用于数字信号传输适用于数字信号传输 时间片时间片1时间片时间片2D1时隙时隙D2234第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术 (2)异步时分复用异步时分复用（ATM）：将一条共享传输路线上的时隙动态、按需分配将一条共享传输路线上的时隙动态、按需分配给设备的一种时分复用技术。给设备的一种时分复用技术。STM的的缺缺点点：某某用用户户无无数数据据发发送送，其其他他用用户户也也不能占用该通道，将会造成带宽浪费。不能占用该通道，将会造成带宽浪费。改改进进：异异步步时时分分多多路路复复用用（ATM），用用户户不不固固定占用某个通道，有空槽就将数据放入。定占用某个通道，有空槽就将数据放入。35第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术ABCD待发数据待发数据t1 t2 t3A1B1C2B2周期周期1周期周期2ATM可用带宽可用带宽A1B1C1D1C2D2A2B2周期周期1周期周期2STM带宽浪费带宽浪费36第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术T-T-标准标准标准标准 (北美、日本北美、日本)E-E-标准标准标准标准 (欧洲、中国、南美欧洲、中国、南美)E1(一次群一次群)标准标准每每125us为一个时间片，每时间片分为为一个时间片，每时间片分为32个通道。个通道。通道通道0用于同步，通道用于同步，通道16用于信令，其他用于信令，其他30个通道用个通道用于传输于传输30个个PCM话音数据。话音数据。E1E1速率速率速率速率 =(32x8bit)/125us=2.048 Mb/s=(32x8bit)/125us=2.048 Mb/s 对对对对E1E1进一步复用，还可构成进一步复用，还可构成进一步复用，还可构成进一步复用，还可构成E2E2、E3E3、E4E4和和和和E5E5。E5可承载可承载7680个话路，数据率约为个话路，数据率约为565Mbit/s实例：时分复用实例：时分复用实例：时分复用实例：时分复用数字载波复用标准数字载波复用标准数字载波复用标准数字载波复用标准37第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术 是在一根光纤上能同时传送多个波长不同的光载波信号是在一根光纤上能同时传送多个波长不同的光载波信号的复用技术。通过的复用技术。通过WDM，将光纤信道分为多个波段，每个，将光纤信道分为多个波段，每个波段传输一种波长的光信号，这样在一根光纤上可同时传输波段传输一种波长的光信号，这样在一根光纤上可同时传输多个不同波长的光信号。多个不同波长的光信号。光信号具有不同波长，波分多路复用利用了衍射光栅来光信号具有不同波长，波分多路复用利用了衍射光栅来实现不同光波的合成和分解。发送端的波分复用设备叫实现不同光波的合成和分解。发送端的波分复用设备叫合波合波器器，它将不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到一，它将不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到一条光纤信道上。接收端的波分复用设备叫条光纤信道上。接收端的波分复用设备叫分波器分波器，它分离出，它分离出不同波长的光信号，分送给不同的信道。不同波长的光信号，分送给不同的信道。3.3.3.3.光波分多路复用技术光波分多路复用技术光波分多路复用技术光波分多路复用技术38第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础1.3.6 信道的多路复用技术信道的多路复用技术 WDM技术对网络的扩容升级、发展宽带业务、挖技术对网络的扩容升级、发展宽带业务、挖掘光纤潜力、实现高速通信等具有十分重要的意义。掘光纤潜力、实现高速通信等具有十分重要的意义。DWDM为密集波分多路复用，是当前研制出的传为密集波分多路复用，是当前研制出的传输速率最高的网络技术，可以处理传输速率高达输速率最高的网络技术，可以处理传输速率高达80Gb/s的业务，并将传输速率提高到了的业务，并将传输速率提高到了800Gb/s，在信息高速，在信息高速公路的建设方面将发挥极大的优势。公路的建设方面将发挥极大的优势。3.3.3.3.光波分多路复用技术光波分多路复用技术光波分多路复用技术光波分多路复用技术39第第1章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础THANK YOU VERY MUCH！谢谢你的阅读v知识就是财富v丰富你的人生71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。康德72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。西塞罗73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。伏尔泰74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。屈原75、内外相应，言行相称。韩非