通信专业实务互联网技术(学习笔记)

1互联网技术第一章数据通信基础数据通信与数字通信•数据通信是在信源与信宿之间进行信息交流。•用模拟信道进行的数据通信称为模拟数据通信。（模拟信号）•用数字信道进行的数据通信称为数字数据通信。（数字信号）1.1数据通信的基本概念1.1.1数据传输速率数据传输速率是衡量数据通信系统传输能力的主要指标，通常有三种定义方式：（1）码元速率定义每秒传输的码元数，单位波特（Bd）。（2）数据传信速率定义每秒传输二进制码元的数目，单位比特/秒（bit/s）。（3）数据传送速率定义单位时间内数据传输系统中的相应设备之间实际传送的比特、字符或码组平均数，单位分别是比特/秒、字符/秒或码组/秒1.2数据传输方式1.2.1并行传输与串行传输并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输。常用的就是将组成一个字符的几位二进制码，分别在几条并行信道上同时进行传输串行传输指的是数据流以串行方式，在一条信道上传输。1.2.2异步传输与同步传输异步传输一般以字符为单位，即把各个字符分开传输，字符之间插入同步信息。同步传输一般以数据块（帧）为单位，数据块可能是字符的集合，也可能是一串无结构的位，即同步传输又分为面向字符的同步传输和面向位流的同步传输1.2.3数据通信方式（1）单工通信数据只能沿着一个固定的方向传输。（2）半双工通信数据可沿着两个方向传输，但同时只能沿一个方向传输。（3）全双工通信数据可同时沿两个方向进行传输。1.2.4基带传输和频带传输数据传输时，对线路频带资源的使用方式有两种：基带传输与频带传输。基带传输在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输;在发送端，基带传输的数据经过编码器变换变为直接传输的基带信号，例如：曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码信号;在接收端由解码器恢复成与发送端相同的矩形脉冲信号;基带传输是一种最基本的数据传输方式。1、基带传输：由计算机或终端产生的未经调制的数字信号所占用的频率范围叫基本带宽，其信号称为基带信号，传送数据时，以原封不动的形式，把基带信号送入传输线路称基带传输。每一个脉冲代表一个信号单元，或称为码元，表示二进制数字信息的码元的形式不同，便产2生出不同的编码方案:A:单极性不归零码B:双极性不归零码C:单极性归零码D:双极性归零码E:曼彻斯特码F:差分曼彻斯特码频带传输利用模拟信道传输数据信号的方法，对多路信号采用不同的载波频率进行调制，每一路信号占用一定宽度的频带资源，在同一条通信线路上可同时传送多路信号，这样在远距离通信时有利于节约线路资源。调制解调器（modem）是频带传输中最典型的通信设备。1.3数据交换方式1.3.1电路交换电路交换是最早使用的数据交换方式。电路交换的工作过程分为三个阶段：连接（电路、链路）建立、数据传输和连接释放。1．连接建立2．数据传输3．连接释放1.3.2报文交换报文是数据传输的单位，即站点一次性要发送的数据块，长度不限且可变。报文交换采用存储-转发的数据传输机制。1.3.3分组交换分组交换也称包交换，它是目前应用最广泛的数据交换技术。分组交换通常有两种方式：数据报方式和虚电路方式。1.数据报数据报方式传输数据时无须建立和释放连接，当传输少量数据时非常灵活且效率高。2.虚电路虚电路方式传输数据时须建立和释放虚电路，当传输少量数据时不够灵活且效率低。3方式概念优点缺点应用电路交换两台计算机或者终端相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其他计算机或终端同时共享该电路，过程包含呼叫建立、信息传送、连接释放传输延时小、实时性好、交互性好、技术建单，容易实现信道利用率低、有呼损公用电话网、电路交换的公用数据网报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需要接受的交换机或终端，这种存储—转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。采用存储转发技术，信道利用率高，不同类型的终端可以通信，无呼损时延大，费用高适用于不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的以报文为单位进行存储转发的数据通信分组交换数据报类似报文交换，只是将每个每组作为一个报文来对待，每个数据都包含目的地址信息，分组交换机为为每一个数据分组独立的寻找路径，因此一份报文包含的多个不同分组可能会沿着不同路径到达目的地，在目的地需要重新排序。可靠性高，传输时延小，信道利用率高，通信环境灵活技术复杂，数据传输时延不等适用于对话时计算机通信，如数据库检索，图文信息存取，电子邮件传递，计算机间通信虚电路类似于电路交换，只是建立的逻辑上的连接，而不是物理连接，由于分组在网络中是顺序传送的，因而不需要在目的地重新排序分组交换：将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储—转发的方式在网内传输，在分组交换网中，不同的用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。41.4多路复用与多址通信多路复用:将若干彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复用信号方法。分类：频分复用（FDM）时分复用（TDM）空分复用（SDM）波分复用（WDM）“复用”与“多址”“复用”和“多址”是容易混淆的概念，“复用”是两点之间的不同信号通过复用实现的通信；“多址”是不同地点（常称为多址）的信号通过复用实现多点之间的通信。多址分类：频分多址（CDMA）时分多址（TDMA）空分多址（SDMA）码分多址（CDMA）混合多址（频分多址/时分多址、码分多址/频分多址）1.4.1频分复用原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每个用户占用一个频率通道，频率通道之间留有防护频带。y1.4.2时分复用原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个通道（时隙），每个用户占用一个通道传输数据。1.4.3码分多址复用码分复用：利用自相关函数抑制互相关函数的特性来选取正交信号码组中的所需信号，因此也称为正交复用。1.4.4波分复用波分复用：在同一根光纤信道上传输多路不同波长的光信号，以提高光纤的利用率，波分多路复用用于光信号传输。1.5差错控制方法1.5.1差错类型噪声的类型不同，引起的差错类型也不同，一般分为以下两类差错：（1）随机差错。差错是相互独立、互补相关的；（2）突发差错。指成串出现的错码，错码与错码之间有相关性。1.5.2差错控制方式（1）前向纠错；（2）检错重发；（3）反馈校验；（4）混合纠错。差错控制的根本措施是采用抗干扰编码，或称为纠错编码。5第二章数据通信网数据通信网数据通信网是由数据终端、传输、交换和处理等设备组成的体系，用于数据信息的传输、交换与处理，并尽可能提高网内各种设备的利用率，以获得网内资源（包括通信线路、硬件、软件数据库等）的共享。分组交换网分组交换网由分组交换机、传输设备、远程集中器，分组装拆设备、网络管理中心（NMC：NetworkManagementCenter）等组成。分组交换机可分为转接交换机和本地交换机两种转接交换机容量大、线路端口数多、具有路由选择功能，主要与其他交换机互连。本地交换机容量小，只有局部交换功能，不具备路由选择功能。分组交换网的基本业务交换虚电路：类似于电话电路，两个终端通信前先用呼叫程序建立虚电路，然后发送数据，通信结束后拆除虚电路。永久虚电路：类似于专线，两个终端在合同期内一直保持逻辑虚电路连接，通信时无需呼叫建立和拆除过程。分组交换网协议X.25X.25协议是数据终端设备与数据电路端接设备之间的接口规程X.25规定内容：1、定义了帧和分组结构；2、数据传输通路的建立和释放、数据的传输等过程；3、顺序控制、差错控制、流量控制等机制；4、分组交换提供的基本业务、可选业务；5、X.25属于接口规程，没有定义路由选择算法，这属于分组交换网内部控制功能；X.25协议分为三层，对应OSI模型的下三层：物理层数据链路层分组层6数字数据网DDNDDN的优点：1、DDN是同步数据传输网，传输质量高，误码率极低2、传输速率高，网络时延小；3、DDN为全透明网络；4、网络运行管理简便。利用数字信道传送数据信号的数据传输网，它的主要传输介质为光纤，DDN（DigitalDataNetwork）是采用数字信道来传输信号的数据传输网。可以为用户提供全数字、全透明、高质量的网络来连接、传递各种数据业务，为用户提供专用的数字数据传输通道。DDN为用户提供的数据信道是专用的，类似于专线。DDN的基础是数字传输网，必须以光缆、数字微波、数字卫星电路为基础。DDN的结构DDN由本地传输系统、复用/交叉连接系统、局间传输系统、网同步系统、网络管理系统。DDN由用户环路、DDN节点、网络控制管理中心帧中继帧中继是在传统分组交换技术和光纤传输的基础上发展起来的高速分组交换技术，沿用X.25的数据链路层帧格式。简化了分组交换中使用的X.25协议，取消了网内逐段的差错控制和流量控制，而将7其移到端系统中进行。提供交换虚电路和永久虚电路业务，但主要是永久虚电路业务。帧中继只用到物理层和数据链路层。用户接入帧中继方式局域网接入方式：通过网桥或路由器接入。计算机接入方式：通过FRAD设备。用户帧中继交换机接入方式：通过UNI规程。帧中继业务：大批量数据通信。文件传送。为多个用户提供复用传送。交互数据。局域网互联。ATM（异步转移模式）ATM作为ITU-T建议的B-ISDN的传递方式，具有以下特点：1、ATM是一种统计时分复用技术。2、ATM利用硬件实现固定长度分组的快速交换，具有延时小，实时性好的特点，能够满足多媒体数据传输的需求。3、ATM是支持多种业务的传输平台，并提供服务质量保证，ATM通过定义不同的AAL（ATM适配层）来满足不同业务对传输性能的要求。4、ATM是面向连接的传输技术，在传送用户数据之前必须建立端到端之间的虚连接。B-ISDN：宽带综合业务数字网，核心技术是ATM。ATM是一种基于分组的信息复用、交换和传输技术，把信息分成固定长度（53字节）的信元，其中信元头占5字节。ATM网络中的分组就是信元。ATM是一种统计复用技术，又叫异步时分复用技术。ATM是面向连接的分组交换技术，分为交换虚连接（SVC）和永久虚连接（PVC）。ATM协议参考模型：ATMPHY物理层高层用户面高层AAL适配层SAAL控制面管理面面管理层管理ATM参考模型：三面。用户面：提供用户信息的传送控制面：提供呼叫和连接的控制功能8管理面层管理：实现网络资源和协议参数的管理面管理：提供网络相关的管理和协调功能四层物理层，ATM层，ATM适配层，高层。B-ISDN协议参考模型的分层功能。协议参考模型包括四层功能，如下。（1）物理层：完成传输信息（比特/信元）功能。（2）ATM层：负责交换、路由选择和信元复用。（3）AT适配层（AAL）：完成将各种业务的信息适配成ATM信元流。（4）高层：根据不同的业务特点完成高层功能。VPI和VCI是ATM传输的名词，ATM把一条物理电路划分为几个虚拟的逻辑通路，称为VPI；然后在每一个VPI中再划分虚拟的信道（Channel），称为VCI。9X.25(分组交换网)DDN（数字数据网）帧中继ATM网络X.25是一个分组交换网，它本身具有三层协议，用户通过呼叫建立虚电路。X.25其数据分组包含3字节头部和128字节数据部分X.25具有协议转换、速率匹配等功能，适应不同通信规程、不同通信速率的用户之间的通信。X.25只在高层协议上对用户透明。X.25在网络层实现复用和转接，缺点：X.25协议过于复杂，交换机，业务成本较高，复杂的协议影响了传输速率，网络延时大，难实现高速率数据传输。X．25，吞吐率的主要部分是用于错误检查开销的，X．25接口不可支持高达64Kbps的线路，CCITT在1992年重新制定了这个标准，并将速率提高到2Mbps。DDN不具备交换功能，主要方式是定期或不定期的租用专线，用户申请专