第二章计算机网络基础知识

循环冗余校验码是基于将位串看成是系数为0或1的多项式，一个k位帧 可以看成是从xk-1到x0的k次多项式的系数序列，这个多项式的阶数为k-1。高 位（最左边）是xk-1项系数，下一位是xk-2的系数，以此类推。例如，110001 有6位，表示成多项式是x5+x4+x0。它的6个多项式系数分别是1，1，0，0，0， 和1。 多项式的运算法则是模2运算。按照它的运算法则，加法不进位，减法 不借位。加法和减法两者都与异或运算相同。 如果采用多项式编码的方法，发送方和接收方必须事先商定一个生成多 项式G（x），生成多项式的最高位和最低位必须是1。要计算m位的帧M（x） 的校验和，生成多项式必须比该校验和的多项式短。基本思想是：将校验和 加在帧的末尾，使这个带校验和的帧的多项式能被G（x）除尽。当接收方 收到带有校验和的帧时，用G(x)去除它，如果有余数，则传输出错。
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4．数字数据在数字信道上传输
这种方式最典型的例子是在两个装有Windows 98操作系统的计算机上， 利用Windows 98中自带的“直接电缆连接”功能把两个计算机通过串行口或 并行口直接相连。在这种情况下通信的双方发出的数据和接收的数据以及在 信道上所传输的全部都是数字信号。 对于数字数据在数字信道上传输来说，最普遍而且最容易的办法是用两 个不同的电压电平来表示两个二进制数字。例如，无电压（也就是无电流） 常用来表示0，而恒定的正电压用来表示1。另外，使用负电压（低）表示0， 使 用 正 电 压 （ 高 ） 表 示 1也 是 很 普 遍 的 。 后 一 种 技 术 称 为 不 归 零 制 NRZ （Non—Return to Zero）。
2.3 计算机网络的体系结构
2.4 数据的传输媒体
2.5 网络的拓扑结构
2.6 网络互连设备 退出
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2.1 数据通信基础
2.1.1 数据通信的基本概念 2.1.2 模拟数据与数字数据的传输形 2.1.3 数据传输中的检错与纠错 2.1.4 多路复用 返回
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2.1.1 数据通信的基本概念 数据
数据是定义为有意义的实体，是表征事物的形式，例如文字、声音和图像等。 数据可分为模拟数据和数字数据两类。模拟数据是指在某个区间连续变化的 物理量，例如声音的大小和温度的变化等。数字数据是指离散的不连续的量， 例如文本信息和整数。
信号
信号是数据的电磁或电子编码。信号在通信系统中可分为模拟信号和数字信 号。其中模拟信号是指一种连续变化的电信号，例如：电话线上传送的按照 话音强弱幅度连续变化的电波信号。数字信号是指一种离散变化的电信号， 例如计算机产生的电信号就是“0”和“1”的电压脉冲序列串。 信道 信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。一般来说，一条通信线路至 少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于接收的信道。和信号的分 类相似，信道也可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适合传送数字信号的 数字信道两大类。
3400Hz频率输入，发送方的电话机把这个语音信号转变成
模拟信号，这个模拟信号经过一个频分多路复用器进行变化， 使得线路上可以同时传输多路模拟信号，当到达接收端以后
再经过一个解频的过程把它恢复到原来的频率范围的模拟信
号，再由接收方电话机把模拟信号转换成声音信号。
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2．数字数据在模拟信道上传输
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曼彻斯特编码还有一个变种叫做差分曼彻斯特编码，这种差分曼彻斯特 编码与上面讲的曼彻斯特编码有着共同的特点，即在每一个码元的正中间有 一次电平的变换，这种编码在表示码元1时，其前半个码元的电平与上一个码 元的后半个码元的电平一样（见图中的实心箭头）；但若码元为0，则其前半 个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反（见图）中的空心箭 头），即用每位开始时有无电平的跳变来表示0（1）的编码。不论码元是1或 0，在每个码元的正中间的时刻，一定要有一次电平的转换。差分曼彻斯特编 码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰性能。
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2．检错码
检错码是指在发送每一组信息时发送一些附加位，接收端通过这些 附加位可以对所接收的数据进行判断看其是否正确，如果存在错误，它 不能纠正错误而是通过反馈信道传送一个应答帧把这个错误的结果告诉 给发送端，让发送端重新发送该信息，直至接收端收到正确的数据为止。 奇偶校验
最简单的检错码为奇偶校验。它是在一个二进制数据字上加上一位， 以便检测差错。例如，在偶校验时，要在每一个字符上增加一个附加位， 使该字符中“1”的个数为偶数。在奇校验时，要在每一个字符上增加一 个附加位，使该字符中“1”的个数为奇数。接收端检测该校验位以确定 是否有差错发生。奇偶校验并不是一种十分安全可靠的检错方法，如果 有偶数个数据位在传输中同时出错，接收端无法检测出差错的数据，所 以其检错概率为50%。对于低速传输来说，奇偶校验是一种令人满意的 检错法。通常偶校验常用于异步传输或低速传输，而奇校验常用于同步 传输。
计算机和终端设备都是数字设备，它们只能接收和发送数字数 据，而电话系统只能传输模拟信号，所以这个数字数据要进入到模 拟信道以前要有一个变换器进行数字信号到模拟信号的转换，以便 它能在模拟信道上传输，这样的一个变换过程叫调制（注意：这个 调制过程并不改变数据的内容，仅是把数据的表示形式进行了改 变）。这个变换器又叫做调制器。而当调制后的模拟信号传到接收 端以后，在接收端也有一个变换器再对这个信号进行反变换，即又 把它变回数字信号，这样的一个变换过程叫解调。这个变换器又叫 解调器。由于计算机和终端设备之间的数据通信一般是双向的，因 此在数据通信的双方既有用于发送信号的调制器又有用于接收信号 的解调器，所以把这两个设备合在一起形成我们通常所说的调制解 调器（Modem）。调制解调器就是使用一条标准话路（3.1kHz的标 准话路带宽）提供全双工的数字信道。
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调制解调器最基本的调制方法有以下几种（在图2-1中给出了这几种波形传 输数据的波形的示意图）： （1）调幅（AM） 即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0对应于无 载波输出，而1对应于有载波输出。 （2）调频（FM） 即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0对应于频 率f1，而1对应于频率f2。 （3）调相（PM） 即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0对应 于相位0度，而1对应于180度。ຫໍສະໝຸດ 2013-7-2919
循环冗余校验（CRC）码
其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。 计算校验和的算法如下： ①设生成多项式G(x)为n阶，在帧的末尾附加n个零，使帧为m +n 位，则相 应的多项式是2n M(x)。 ②按模2除法用对应于G(x)的位串去除对应于2n M(x)的位串。 ③按模2减法从对应于2n M(x)的位串中减去余数。结果就是要传送带校验和 的帧，叫多项式T(x)。 图2-4表示帧1101011011和G(x)=x4+x+1的算法。 很清楚，T(x)能被G(x)除尽。在任何除法问题中，如果用被除数减去余 数，则剩下的部分是肯定能够被除数除尽。例如，如果你用100除以7，余数 为2；如果先用100减去2 ，剩下的98就能被7除尽。可以认为这种方法除了 是G(x)整数倍数据的多项式差错检测不到外，其他错误均能捕捉到，由此可 看出它的检错率是非常高的。 目前，常见的生成多项式G(x)国际标准有以下几种： CRC-12 G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1 CRC-16 G(x)=x16+x15+x2+1 CRC-CCITT G(x)=x16+x12+x5+1
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3．模拟数据在数字信道上传输
用数字信道传输模拟数据时，需要对模拟数据进行脉冲编码调 制（PCM）。PCM最初并不是为传送计算机数据所设计的，它的 目的是为了能使电话局之间的一条中继线不只传送一路电话而是 可以同时传送几十路电话所设计的。PCM是将模拟电话信号转变 为数字信号，所以首先要对电话信号进行取样。根据取样定理， 只要取样频率不低于电话信号最高频率的2倍，就可以从取样的脉 冲信号中无失真地恢复出原来的电话信号。标准的电话信号的最 高频率为3.4KHz，为方便起见，取最高频率为4KHz，那么取样频 率就是8KHz，相当于取样周期为125μs，即每秒钟采样8000次。下 一步是进行编码。在我国使用的PCM体制中，电话信号是采用8bit 编码，也就是说，将取样后的模拟电话信号量化为256个不同等级 中的一个。
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循环冗余校验（CRC）码
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循环冗余编码（CRC）
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循环冗余编码（CRC）
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循环冗余编码（CRC）
循环冗余编码的生成与校验过程可以用软件 或硬件方法实现。 CRC校验码的检错能力很强，除了能检查出 离散错外，还能检查出突发错。 ①CRC校验码能检查出全部单个错。 ②CRC校验码能检查出全部离散的二位错。 ③CRC校验码能检查出全部奇数个错。 ④CRC校验码能检查出全部长度小于或等于k 位的突发错。
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计算机网络基础与Internet应用 （第三版）
周大钧
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第2章 计算机网络基础知识
学习要点：
• 数据的传输方式
• 计算机网络的体系结构
• 网络传输介质的特性
• 计算机网络的拓扑结构
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第2章 计算机网络基础知识
2.1 数据通信基础 2.2 数据交换
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信
号
数据在传输过程中的电信号的表示形式 模拟信号 在时间和幅度上连续
数字信号 在时间、幅度上离散