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计算机网络基础之学习总结(二)

2021-11-6 0:48:39

温故:

5、数据编码

数据有数字数据和模拟数据,数据在信道上传输,首先要变成信号。数字数据在模拟信道上传输需要进行模拟信号的编码,使用的是调制解调技术----ASK、FSK和PSK;数字数据在数据信道上传输需要进行数字信号的编码,使用的技术是NRZ、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码;模拟数据在数字信道上需要进行数字信号的编码,使用的是脉冲调制PCM.

6、数据传输方式

若按数据的传输顺序,可以分为并行传输和串行传输;在串行传输时若按数据的同步方式可以将其分为同步传输和异步传输;若按数据传输的方向可以分为单工、半双工和全双工;若按传输信号的频率范围可以分为基带传输和频带传输。
        如果对这部分内容有兴趣,请看我的《计算机网络基础之学习总结(一)》

知新:

        上一篇文章中主要总结的是一些概念性的知识,这篇文章中咱们主要总结一下零散的小知识点,虽然都是小知识点,但是都很具有代表性。希望大家能够举一反三,通过这一个个小知识点,学到更多的东西。

        1、数据传输速率是指每秒传输的二进制信息的位数,码元传输速率是指单位时间内通过信道传输的码元数(单位是波特),这两种不同的传输速率是根据不同的传输单位分类的。

        2、数字信号的模拟编码的方式有ASK、PSK、FSK;数字信号的数字编码的方式有不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码;模拟数据的数字信号编码的方式有PCM;

        3、根据信号在传输方向上的不同可以分为单工、半双工和全双工;

        4、数据传输的同步技术可以使用同步传输和异步传输实现,同步传输的单位是数据帧,实现的是帧同步;异步传输的单位是字符,每个传输字符由起始位、数据位、校验位和停止位组成;

        5、数据交换技术分为电路交换技术、存储转发技术和高速交换技术,其中存储转发技术又分为报文交换和报文分组交换。电路交换的三个阶段分别是电路建立、数据传输和电路拆除。存储转发交换相比于电路交换的特点是它可以动态的使用信道,不占用信道,线路利用率高;

        6、传输介质分为有线介质和无线介质,有线介质有双绞线、同轴电缆和光纤等,无线介质主要有微波、红外和激光等。双绞线有屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线;同轴电缆有基带同轴电缆和宽带同轴电缆,前者只能传输基带数字信号,后者是模拟信号和数字信号都可以传输;光纤分为单模光纤和多模光纤;

        7、信道容量指的是信道中数据的最大传输速率,它与数据传输速率的区别就在于前者是理论上的最大值,后者是实际传输中的速率;

        8、数据传输速率和信号传输速率是不同的。举个例子,如果说信号传输速率是单位时间内通行的货车数量,那么数据传输速率就是每一辆货车上装载的货物箱数,所以如果每辆车仅有一箱货物,那么二者的值是相同的,但是如果每一辆车上的货物不只一箱,此时就会出现货物箱数大于汽车个数,即一个信号可取的离散值(状态)的个数越多,它所携带的二进制位就越多,数据传输速率就越快;

其实还有一些关于计算或者公式相关的知识我没有介绍,比如差错控制的计算、误码率等等,这些涉及到计算公式的相关知识只能大家自己去探索了,我这里就不叙述了

拓展:


奇偶校验码

        奇偶校验码是 奇校验码和偶校验码的统称,是一种最基本的检错码。它是由n-1位信息元和1位校验元组成,可以表示成为(n,n-1)。如果是奇校验码,在附加上一个校验元以后,码长为n的码字中“1”的个数为奇数个;如果是偶校验码,在附加上一个校验元以后,码长为n的码字中“1”的个数为偶数个。设:如果一个偶校验码的码字用A=[an-1,an-2,…,a1,a0]表示,则:(1)式中 为校验元,“+”为模二和(以后也这样表示,请注意)。式(1)通常被称为校验方程。利用式(1),由信息元即可求出校验元。另外,如果发生单个(或奇数个)错误,就会破坏这个关系式,因此通过该式能检测码字中是否发生了单个或奇数个错误。

循环冗余码

1、生成循环冗余码的原理

        任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为‘0’和‘1’取值的多项式一一对应。例如:代码1010111对应的多项式为x6+x4+x2+x+1,而多项式为x5+x3+x2+x+1对应的代码101111。

常用的CRC循环冗余校验标准多项式如下:

CRC(12位) =X^12+X^11+X^3+X^2+X+1

CRC(16位) = X^16+X^15+X^2+1

CRC(CCITT) = X^16+X^12 +X^5+1

CRC(32位) = X^32+X^26+X^23+X^22+X^16+X^12+X^11+X^10+ X^8+X^7+X^5+X^4+X^2+X+1

以CRC(16位)多项式为例,其对应校验二进制位列为1 1000 0000 00000101。

各多项式的系数均为二进制数,所涉及的四则运算仍遵循对二取模的运算规则。

(注:对二取模的四则运算指参与运算的两个二进制数各位之间凡涉及加减运算时均进行XOR异或运算,即:1 XOR 1=0,0 XOR 0=0,1 XOR 0=1,0 XOR 1=1,即相同为0,不同为1)


2 、CRC码集选择的原则

        若设码字长度为N,信息字段为K位,校验字段为R位(N=K+R),则对于CRC码任一码字,存在且仅存在一个R次多项式g(x),使得V(x)=A(x)g(x)=xRm(x)+r(x);其中:m(x)为K次信息多项式,r(x)为R-1次校验多项式,g(x)称为生成多项式:g(x)=g0+g1x+g2x2+...+g(R-1)x(R-1)+gRxR发送方通过指定的g(x)产生CRC码字,接收方则通过该g(x)来验证收到的CRC码字。


3. CRC校验码软件生成方法

        借助于多项式除法,其余数为校验字段。例如:信息字段代码为:1011001;对应m(x)=x6+x4+x3+1假设生成多项式为:g(x)=x4+x3+1;则对应g(x)的代码为:11001x4m(x)=x10+x8+x7+x4对应的代码记为:10110010000;采用多项式除法:得余数为:1010(即校验字段为:1010)发送方:发出的传输字段为:10110011010信息字段校验字段接收方:使用相同的生成码进行校验:接收到的字段/生成码(二进制除法)如果能够除尽,则正确,给出余数(1010)的计算步骤:除法没有数学上的含义,而是采用计算机的模二除法,即,除数和被除数做异或运算10110010000/11001=111101111011100=1010


4. 特点

        如果生成多项式选择得当,CRC是一种很有效的差错校验方法。理论上可以证明循环冗余校验码的检错能力有以下特点:

1)可检测出所有奇数个错误;

2)可检测出所有双比特的错误;

3)可检测出所有小于等于校验位长度的连续错误;

4)以相当大的概率检测出大于校验位长度的连续错误。