计算机网络第6版课件物理层

格式：ppt
大小：819.00 KB
文档页数：59

下载文档原格式

CH2-计算机网络-CH2-6ed-物理层剖析

实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。
请注意
对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，那么还有办法提高信息的传输速率。这就是用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量。
2.3 物理层下面的传输媒体
电信领域使用的电磁波的频谱
计算机网络（第 6 版）
第 2 章物理层
第 2 章物理层
2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术
2.1 物理层的基本概念
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
能通过
0
W (Hz)
不能通过
频率(Hz)
奈奎斯特(Nyquist)定理
在理想低通信道中，如果信道带宽WHz，则最高码元传输速率是每秒 2 W 个码元。
每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 2 个码元。
Baud 是波特，是码元传输速率的单位，1 波特为每秒传送 1 个码元。
信道容量是指在一定的条件下，给定通信路径（信道）上所能达到的最大数据传输速率。
误码率
数据传输速率
信道容量带宽
噪声
2.2.3 信道的极限容量
任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。

谢希仁版计算机网络(第6版)电子课件(1-10章)

课件制作人：谢希仁
因特网的边缘部分与核心部分
主机
因特网的边缘部分
1.3.1 因特网的边缘部分
处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(end system)。
“主机 A 和主机 B 进行通信”，实际上是指：“运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信”。
IXP
地区 ISP
本地 ISP
本地 ISP
本地 ISP
本地 ISP
大公司
校园网校园网
公司 A
本地 ISP
本地 ISP
本地 ISP B
主机A → 本地 ISP → 地区 ISP → 主干 ISP → 地区 ISP → 本地 ISP → 主机B
到 2012 年 3 月，全球已经有 91 个国家拥有 IXP，其中拥有 10 个以上 IXP 的国家仅有 9 个，而仅拥有一个 IXP 的有 48 个国家。
对于课件中出现的缺点和错误，欢迎读者提出宝贵意见，以便及时修订。
第 1 章概述
1.1 计算机网络在信息时代中的作用 1.2 因特网概述
1.2.1 网络的网络 1.2.2 因特网发展的三个阶段 1.2.3 因特网的标准化工作 1.3 因特网的组成 1.3.1 因特网的边缘部分 1.3.2 因特网的核心部分
即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另
一个进程进行通信”。或简称为“计算
机之间通信”
课件制作人：谢希仁
两种通信方式
在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：
客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式
对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式

计算机网络(第6版)课件-数据链路层

接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验

但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。
应当注意

仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无差错接受(accept)。 “无差错接受”是指：“凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧），我们都能以非常接近于 1 的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。
发送数据 1101011011 余数R=1110 余数R为冗余码实际发送端数据=11010110111110
4.接收端对收到的数据，根据冗余码求余数
原来的接受数据=1101011011 数据在传输过程中最后一个1变成0 接受数据 1101011010 冗余码=1110 将冗余码添加在接受数据后实际接受数据=1101011010 除数p 10011 R=实际接受数据/除数p
循环冗余检验的原理说明
110101 ← Q (商) P (除数) → 1101 101001000 ← 2nM (被除数) 1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110 0000 1100 1101 001 ← R (余数)，作为 FCS
帧检验序列 FCS

在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。循环冗余检验 CRC 和帧检验序列 FCS 并不等同。
物理层
物理层
物理层
物理层
3.1 使用点对点信道的数据链路层
3.1.1 数据链路和帧

链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

计算机网络樊昌信(第-6-版)课件CH3-6ed-数据链路层

主机 H1
路由器 R1
电话网
局域网
路由器 R2
广域网
路由器 R3
主机 H2
局域网
H1
应用层运输层网络层链路层物理层
仅从数据链路层观察帧的流动
R1 网络层链路层物理层
R2 网络层链路层物理层
R3 网络层链路层物理层
H2
应用层运输层网络层链路层物理层
2021/4/6
7
3.1 使用点对点信道的数据链路层
2021/4/6
2
第 3 章数据链路层（续）
3.3 使用广播信道的数据链路层 3.3.1 局域网的数据链路层 3.3.2 CSMA/CD 协议
3.4 使用广播信道的以太网 3.4.1 使用集线器的星形拓扑 3.4.2 以太网的信道利用率 3.4.3 以太网的 MAC 层
2021/4/6
3
第 3 章数据链路层（续）
点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。
广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发
2021/4/6
5
数据链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
主机 H1
路由器 R1
电话网
一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。
2021/4/6
8
数据链路层传送的是帧
网络层
数据链路层
结点 A
IP 数据报装入
帧
物理层
பைடு நூலகம்
1010… …0110
结点 B IP 数据报
取出帧

计算机网络教程第6版

2020/7/11
特殊IP地址（2）
（3）广播地址：一个有效网络号和一个全 “1”主机号，表示在本网络内进行广播。例如172.16.6.255，表示将数据广播到网络地址172.16.6.0中的所有主机上。
（4）有限广播地址：255.255.255.255，在不知道本网网络编号时，可以用这个地址来实现本网内的广播。发送有限广播前不需要知道网络号。
❖ 路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。
5.2.2 分类的 IP 地址
1. IP 地址及其表示方法
❖ 若把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机/路由器分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。
❖ IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司 ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配
ping 127.0.0.1 Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=64 Time To Live 生存时间能ping通127.0.0.1说明本机网卡和IP协议安装都没有问题。
（2）全0地址：0.0.0.0，表示“本网络中的本主机”，用于机器启动时与其它机器之间的通信，机器一旦知道自己的IP地址后就不再使用。
多归属（属主）主机
若主机在网络间移动， IP地址需作相应的修改。
2020/7/11
32
IP 地址的一些重要特点（3）
(3) 用网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。
(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，不任是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。

计算机网络CH2-6ed 物理层

最基本的二元制调制方法有以下几种：
调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。
调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。
调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。
2019/11/16
9
对基带数字信号的几种调制方法
基带信号 0 1 0 0 1 1 1 0 0 调幅调频
ATU-C ATU-C
电话分离器 PS
用户线
PS ATU-R
ATU-C
DSLAM
居民家庭至本地电话局
数字用户线接入复用器 DSLAM (DSL Access Multiplexer) 接入端接单元 ATU (Access Termination Unit) ATU-C（C 代表端局 Central Office） ATU-R（R 代表远端 Remote）
2019/11/16
2
第 2 章物理层（续）
2.4 信道复用技术
2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 2.4.2 波分复用 2.4.3 码分复用
2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术
2.6.1 ADSL技术 2.6.2 光纤同轴混合网（HFC 网） 2.6.3 FTTx 技术
2019/11/16
示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
2019/11/16
6
2.2.2 有关信号的几个基本概念
单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。
2019/11/16

《osi物理层介绍》课件

物理层的错误检测和纠正
1
校验和
将数据进行一定的算法运算，以得到一组校验和，接收端通过再次进行算法运算，来判断是否出现错误。
2
循环冗余检验（CRC）
将数据看作多项式系数，通过异或运算来寻找是否存在多项式因式，以判断是否出错。
3
海明码
将数据分段并加入部分冗余的校验码，可以检测和纠正多个比特的错误。
3
无线电波
4
用于移动通信、广播电视和卫星通信等场景。
双绞线
用于传输数字和模拟信号的低成本传输介质。
光纤
用于高速数字通信、互联网接入和长距离电话网络。
物理层的编码方式
非归零编码
利用波形的上升或下降来表示比特值。
曼彻斯特编码
通过波形的变化来表示比特值，有较高的信号带宽和抗干扰能力。
差分曼彻斯特编码
4 电气规范
定义传输介质和信号电气特性，以确保数据的可靠传输。
物理层的基本单位
比特（Bit）
最基本的计量单位，表示电子数据在物理层面上的存储和传输。
字节（Byte）
由八个比特组成，表示计算机系统中的数据量。
赫兹（Hz）
表示信号的频率，即单位时间内变化的次数。
物理层的传输介质
1
同轴电缆
2
用于高速数字通信和广播电视信号传输。
《OSI物理层介绍》PPT课件
物理层是OSI模型的第一层，负责处理物理层面上的数据传输以及设备之间的物理连接。
物理层的功能
1 数据传输
将数据从计算机转换为信号，并通过传输介质传输到其他设备。
2 物理连接
在设备之间建立物理连接，使它们能够互相通信。
3 时序控制

计算机网络(第六版)课件datalink数据链路层

在接收结点： (1) 等待。 (2) 若收到由发送结点发过来的数据帧，则将其放入数据链路层的接收缓存。 (3) 将接收缓存中的数据帧上交主机。 (4) 向发送结点发一信息，表示数据帧已经上交给主机。 (5) 转到(1)。
有噪音信道的停-等协议
• 收发双方都需维护各自的帧序号（sequence number）。发送端维护的帧序号N(S)表示当前所发帧的序号，接收端维护的帧序号N(R)表示接收端当前所期待接收的帧序号。接收端收到一个帧后，对其序号和N(R)进行比较：
• 检错和纠错
检出传输中出现的差错；可能的话确定出错位置从而纠正错误。
The Data Link Layer
5. 数据链路层协议的作用
路由器A 分组/包
路由器B
232 帧2
2 数据链路进程 3 路由选择进程
数据链路协议
232 2
传输线
DL协议的作用就是使不可靠的通信线路变得一定程度的好。
Model of Frame Transmission
– 若不等，则将其作为重复帧而丢弃； – 若相等则对其接收，经校验正确并送交网络层后，将N(R)加1（模2运算）
并放入确认帧中反馈回发送端；若校验出错，则丢弃出错的帧，保持N(R) 的值不变并放入确认帧中反馈回发送端。
• 发送端若在规定的时间内没有收到接收端的反馈确认帧（超时），就认为数据帧丢失，在保持N(S)不变的情况下重新发送缓冲器中的（旧）帧；若接收到确认帧后，比较确认帧中的序号和N(S)：
data i
ACK
data i+1
接收方
发出对刚收到的数据帧的应答
Figure 11.4
数据帧和确认帧的发送时间关系
A 数据帧的

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

13/60
数字信号通过实际的信道
• 有失真，但可识别
实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
•
失真大，无法识别实际的信道
（带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
计算机网络第6版课件物理层
接收信号波形
14/60
(2) 信噪比
• 信道的极限信息传输速率 C 可表达为
计算机网络第6版课件物理层
10/60
几种最基本的调制方法
• 最基本的二元制调制方法有以下几种：
– 调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。
– 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。
–调相(PM) ：载波的初始相位随基带数
字信号而变化。计算机网络第6版课件物理层
11/60
对基带数字信号的几种调制方法
• C = W log2(1+S/N) b/s
– W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； – S 为信道内所传信号的平均功率； – N 为信道内部的高斯噪声功率。
计算机网络第6版课件物理层
15/60
香农公式表明
• 信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
• 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。
第 2 章物理层
计算机网络第6版课件物理层
1/60
2.1 物理层的基本概念
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：
• 机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
计算机网络第6版课件物理层
2/60
2.1 物理层的基本概念
• 电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
19/60
举例说明(P43)
• 有基带信号 1111010 • 若直接发送，则每个码元对应一
个比特（1 b），
– 传输速率：码元/秒=比特 /秒
计算机网络第6版课件物理层
20/60
举例说明(P43)
• 若每个码元对应3个比特（3 b），
– 传输速率：码元/秒=3*（比特 /秒） – 所以传输速率提高3倍
调制解调器
PC
源系统
传输系统
目的系统
输源点输发送器
发送
传输系统
接收器
终点
接收
输
输
入
入
的信号
的信号
出出信数数信息
据
据
息
计算机网络第6版课件物理层
4/60
几个术语
• 数据(data)——运送消息的实体。 • 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表
现。
• “模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连续的。
• 功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
• 过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
计算机网络第6版课件物理层
3/60
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型
数据通信系统
输入数字比特流模拟信号汉字
PC
调制解调器
公用电话网
模拟信号数字比特流显示汉字
计算机网络第6版课件物理层
22/60
习题2-07
• 因为4比特的不同组合有16个值 • 所以1码元可以携带4比特的信
息 • 所以传输速率提高4倍
计算机网络第6版课件物理层
23/60
码元/ 秒和比特/秒的区别
• 根据编码的不同：
– 1码元可以对应一个或者多个比特
– 几个码元对应一个比特
计算机网络第6版课件物理层
8/60
基带(baseband)信号和带通(band pass)信号
• 基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
计算机网络第6版课件物理层
9/60
几种最基本的调制方法
• 基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。
基带信号 0 1 0 0 1 1 1 0 0 调幅调频
调相
计算机网络第6版课件物理层
12/60
2.2.3 信道的极限容量
• 任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。
• 码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。
计算机网络第6版课件物理层
• 1码元=3 比特的原理？
计算机网络第6版课件物理层
21/60
举例说明(P43)
• 1码元=3 比特的原理
– 将信号中的每3比特成一组 – 则有000,001,010,011,100，101,110，
111共8种组合 – 则有8种不同的值 – 所以 1码元可以代表3比特，有8种不同
的值 – 所以传输速率得到提高
计算机网络第6版课件物理层
5/60
几个术语
• “模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连续的。
• “数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。
• 码元(code)——在使用时间域（或简称为
时域）的波形表示数字信号时，代表不同
离散数值的基本波形。计算机网络第6版课件物理层
计算机网络第6版课件物理层
16/60
香农公式表明
• 若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。
• 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。
计算机网络第6版课件物理层
17/60
习题2-08
• C=Wlog2（1+S/N）(b/s) • W=3khz，C=64khz
6/60
2.2.2 有关信号的几个基本概念
• 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
• 双向交替通信（半双工通信）—
—通信的双方都可以发送信息，
但不能双方同时发送(当然也就不
能同时接收)。计算机网络第6版课件物理层
7/60
2.2.2 有关信号的几个基本概念
• 双向同时通信（全双工通信）— —通信的双方可以同时发送和接收信息。
S/N=64.2dB • 是个信噪比要求很高的信源
计算机网络第6版课件物理层
18/60
请注意
• 对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，那么还有办法提高信息的传输速率。这就是用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量。
计算机网络第6版课件物理层