💻计算机网络

第一章：概述

1.1 信息时代的计算机网络

• 进入 20 世纪 90 年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。

• 已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。

• 已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。

• 因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。

• 现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。

1.2 因特网概述

• 起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网

• 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。

• 互联网是“网络的网络”(network of networks)。

• 连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。

• 网络与因特网
• 若干节点和链路互联形成网络
• 若干网络通过路由器互联形成互连网（互联网）

• 第一阶段：ARPANET向互连网发展 1969年，第一个分组交换网ARPANET由美国国防部创立，70年代中期，研究多种网络的互连；1983年，TCP/IP协议成为ARPANET的标准协议（因特网诞生时间）

• 第二阶段：三级结构因特网 1985年，NSFNET（主干网、地区网和校园网） 1990年，ARPANET任务完成，正式关闭 1991年，因特网初步开始商业化，开始收费

• 第三阶段：多层次ISP结构的因特网 1993年，NSFNET被替代，由各种ISP运营 1994年，WWW技术推动因特网迅速发展 1995年，NSFNET停止运作，因特网彻底商业化

• 因特网服务提供者（Internet Servidce Provider, ISP）

• 国际级—>区域或国家级—>本地级—>…

• 因特网的标准化工作是面向公众的，其任何一个意见标准在称为因特网标准之前都以RFC技术文档的形式在因特网上发表，RFC的意思是“请求评论”。任何人都可以从因特网上免费下载RFC文档，并随时对某个RFC文档发表意见和建议

• 制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段
• 因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是 RFC 文档。
• 建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为 RFC 文档。
• 草案标准(Draft Standard)
• 因特网标准(Internet Standard)
• 从2011.10起，取消了草案标准阶段，简化了制定过程

• 因特网协会（ISOC）全面管理

• 因特网体系结构委员会（IAB）管理相关协议的开发

• 因特网工程部（IETF）研究中短期工程问题主要针对协议的开发和标准化

• 因特网研究部（IRTF）理论方面的研究开发一些需要长期考虑的问题

1.3 电路交换、分组交换和报文交换

• 交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 在电路交互中，必须先拨号请求建立连接，当被叫用户听到交换机的振铃音并摘机后，从主叫端到被叫端就建立了一条连接，也就是一条专用的物理线路；通话完毕后，交换机释放刚刚使用的这条专用的物理通路。这种必须经过“建立连接（占用通信资源）—>通话（一直占用通信资源）—>释放连接（归还通信资源）”三个步骤的交换方式称为电路交换

• 电路交换的一个重要特点是：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源；当使用电路交换来传送计算机数据时，线路传输效率往往很低，这是因为数据往往是突发地出现在线路上的，而真正用来传输的时间往往占很少时间，这导致了通信资源的浪费

• 分组交换采用存储转发技术，把一个报文划分成几个分组后再进行传送，在发送报文之前，把较长的报文划分成一个个更小的等长数据段。在每个数据段前面添加上首部，组成分组（包）

• 分组是在互联网中的数据传输单元，首部包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息，才能独立的选择传输路径并正确地交付到分组传输的终点

• 分组交换的优点：
高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活 以分组为传送单位和查找路由。
迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。
可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。

• 分组交换带来的问题：
分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。整个分组交换网还需要专门的管理和控制机制

• 报文交换是分组交换的前身。在报文交换中，报文交换也采用基于存储转发的原理，但报文被整个地发送，而不是拆分成若干个分组进行发送。

• 交换节点要将报文整体接收完成后才能查找转发表，将整个报文转发到下个节点

• 报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等，需要交换节点的缓存空间也很大

1.4 计算机网络的定义和分类

• 最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合

• 现阶段的较好的定义：计算机网络主要是由一些通用的，可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（如传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用

• 因特网(Internet)是“网络的网络”

• 按交换方式分类：
• 电路交换
• 报文交换
• 分组交换

• 按使用者分类：
• 公用网（因特网）
• 专用网（军队、铁路、电力、银行…）

• 按传输介质分类：
• 有线网络
• 无线网络

• 按覆盖范围分类：
• 广域网 WAN (Wide Area Network) 几十到几千千米
• 城域网 MAN (Metropolitan Area Network) 5-50千米
• 局域网 LAN (Local Area Network) 1千米左右
• 个域网 PAN (Personal Area Network) 10米

• 按拓扑结构分类：
• 总线型
• 星型
• 环型
• 网状型

1.5 计算机网络的性能指标

• 速率 速率是指数据的传送速率（即每秒传送多少个比特），也称为数据率或比特率 速率的基本单位是比特/秒。速率的常用单位有千比特/秒，兆比特/秒，吉比特/秒以及太比特/秒 比特（bit，记为小写b）是计算机内数据量的基本单位，一个比特就是二进制数字中的一个1或0 数据量的常用单位有字节（byte，记为大写B）、千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）以及太字节（TB）

• 带宽 在模拟信号系统中的意义是指某个信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围；单位：Hz 在计算机网络中的意义是指用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，即在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的最高数据率；单位：b/s 数据传送速率 = min[主机接口速率，线路贷款，交换机或路由器的接口速率]（木桶效应） 自由空间： m/s 铜线： m/s 光纤： m/s

• 吞吐量 吞吐量是指在单位时间内通过某个网络或接口的实际数据量。吞吐量常被用于对实际网络的测量，以便获知到底有多少数据量通过了网络 吞吐量受网络带宽的限制

• 时延 时延是指数据从网络的一段传送到另一端所耗费的时间，也成为延迟或迟延。数据可由一个或多个分组、甚至是一个比特构成 发送时延 = 分组长度（b）/发送速率（b/s） 传播时延 = 信道长度（m）/信号传播速率（m/s） 排队时延 不方便计算 处理时延 不方便计算

• 时延带宽积 时延带宽积是传播时延和带宽的乘积 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度

• 往返时间 往返时间（Round-Trip Time, RTT）是指从发送端发送数据分组开始，到发送端接受接收端发来的相应确认分组为止，总共耗费的时间

• 利用率
• 链路利用率：
链路利用率是指某条链路有百分之几的时间是被利用的（即有数据通过）完全空闲的链路利用率为零
• 网络利用率：
网络利用率是指网络中所有链路的链路利用率的加权平均
根据排队论可知，当某链路的利用率增大时，该链路引起的时延就会迅速增加
当网络的通信量较少时，产生的时延并不大，但在网络通信量不断增大时，分组在交换节点（交换机或路由器）中的排队时延会随之增大，因此网络引起的时延就会增大
若令 D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示 D 和 D0之间的关系：
P.S. U是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间

• 丢包率：
丢包率是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率
分组丢失的主要情况：
1.分组在传输过程中出现误码，被传输路径中的节点交换机或目的主机检测出误码而丢弃
2.节点交换机根据丢弃策略主动丢弃分组
丢包率可以反应网络的拥塞情况：
无拥塞时路径丢包率为0
轻度拥塞时路径丢包率为1%-4%
严重拥塞时路径丢包率为5%-15%

1.6 计算机网络的体系结构

• OSI参考模型（开放系统互连基本参考模型） 由国际标准化组织ISO于1977年成立专门机构，为解使不同体系结构的计算机网络能够互连，提出了OSI，其有七层结构，自下而上为： 物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层 OSI体系结构是法律上的国际标准
在市场化方面 OSI 失败的原因
• OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力；
• OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；
• OSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场；
• OSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。

• TCP/IP参考模型 因特网已抢先在全世界覆盖率相当大的范围，从1983年开始使用TCP/IP协议族，并逐渐演变成TCP/IP参考模型，其有四层结构，自下而上为： 网络接口层、网际层、运输层、应用层 TCP/IP参考模型是事实上的国际标准

• 原理参考模型 讲述原理的五层协议，自下而上为： 物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层

• 应用层：解决通过应用进程的交互来实现特定网络应用的问题

• 运输层：解决进程之间基于网络的通信问题

• 网络层：解决数据包在多个网络之间传输和路由的问题

• 数据链路层：解决数据包在一个网络或一段链路上传输的问题

• 物理层：解决使用何种信号来表示比特0和1的问题

• 主机中的应用层根据HTTP协议的规定构建一个HTTP请求报文，用来请求Web服务器执行相应操作；

• 向下交给运输层给HTTP请求报文添加一个TCP首部，将其封装称为TCP报文段，TCP首部的主要作用是区分应用程序，实现可靠传输

• 网络层给TCP报文段添加一个IP首部，将其封装成为IP数据段，IP首部的主要作用是IP寻址和路由，网络层将封装好的IP数据报向下交给数据链路层

• 数据链路层给IP数据报添加一个首部和一个尾部，将其封装为以太网帧，帧首部和尾部的作用是MAC寻址和帧校验，数据链路层将封装好的帧向下交付给物理层

• 物理层不认识帧的结构，仅仅将其看作比特流，以便将比特流转换成相应的电信号进行发送，对于以太网，物理层会在比特流前添加前导码，目的是使接收方的时钟同步并做好接受准备，然后发送出去

• 路由器收到后，其物理层将电信号转化成比特流，物理层将前导码去掉后向上交付给数据链路层

• 数据链路层将帧首部和尾部去掉后将IP数据段向上交付给网络层

• 网络层从IP数据报的首部中提取出目的IP地址，根据目的IP地址查找自己的转发表，决定从哪个接口转发该IP数据报，同时对首部中的某些字段，如生存时间TTL的值进行修改，然后将IP数据报向下交给数据链路层

• 数据链路层给IP数据报添加一个首部和一个尾部，将其封装为帧，帧首部和尾部的作用是MAC寻址和帧校验，数据链路层将封装好的帧向下交付给物理层

• 物理层将其看作比特流，将比特流转换成相应的电信号进行发送

• Web服务器收到数据包后按网络数据体系结构自下而上的顺序逐层解封，直到应用层收到HTTP请求报文后执行相应操作，然后向主机发送含有浏览器请求内容的HTTP响应报文，响应过程如下图，于主机发送请求报文类似

• 实体 实体是指任何可发送或接受信息的硬件或软件进程 对等实体是指通信双方相同层次中的实体

• 协议 协议是控制两个对等实体在“水平方向“进行”逻辑通信“的规则的集合 协议的三要素：
• 语法定义所交换信息的格式
• 语义定义通信双方所要完成的操作
• 同步定义通信双方的时序关系
在协议的控制下，两个对等实体在水平方向的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务
• 要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务
• 协议是”水平“的，而服务是”垂直“的
• 实体看得见下层提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。下层的协议对上层的实体是“透明”的

• 在同一系统中相邻两层实体交换信息的逻辑接口称为服务访问点SAP，它被用于区分不同的服务类型

• 帧的“类型”字段、IP数据报的“协议”字段，TCP报文段或UDP用户数据报的“端口号”字段都是SAP

• 上层要使用下层所提供的服务，必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语

• 对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元（Protocol Data Unit, PDU）

• 同一系统内层与层之间交换的数据包称为服务数据单元（Service Data Unit, SDU）

第二章：物理层

2.1 物理层概述

• 物理层要实现的功能就是在各种传输媒体上传输比特0和1，进而给其上面的数据链路层‘透明’传输比特流,数据链路层“看不见”(也无需看见)物理层究竟使用的是什么方法来传输比特流。数据链路层只管“享受”物理层提供的比特流传输服务即可

• 机械特性
• 形状和尺寸
• 引脚数目和排列
• 固定和锁定装置

• 电气特性
• 信号电压的范围
• 抗阻匹配的情况
• 传输速率
• 距离限制

• 功能特性
• 规定接口电缆的各条信号线的作用

• 过程特性
• 规定在信号线上传输比特流的一组操作过程，包括各信号间的时序关系

2.2 物理层下面的传输媒体

• 双绞线
• 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)
• 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)

• 同轴电缆
• 50 Ω同轴电缆
• 75 Ω 同轴电缆

• 光缆
• 光纤的工作原理
• 光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射

• 无线传输所使用的频段很广。

• 短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。

• 微波在空间主要是直线传播。
• 卫星通信
• 地面微波接力通信

• 红外线

• 可见光

• 大气激光

2.3 传输方式

• 串行传输
• 在发送端和接收端之间只有一条数据传输线路，构成数据的多个比特在这条数据传输线路上逐比特依次传输

• 并行传输
• 在发送端和接收端之间又多条数据传输线路，构成数据的多个比特，被安排在不同的数据传输线路上同时传输
• 若比特在单条传输线路上的传输速率相同，则并行传输的传输效率是串行传输的的n倍，n取决于并行传输所采用的数据传输线路的数量，也称为数据总线宽度，常见的有8位 16位 32位以及64位
• 成本高，通常仅用于短距离传输，如计算机内部的数据传输

• 网卡同时有串行和并行传输，其一个重要作用是并/串行转换

• 同步传输
• 同步传输以比特为传输单位，数据块以比特流的形式传输，字节之间没有间隔，没有起始位和终止位，接收方在比特信号的中间时刻进行采样，以判别接收到的是比特0还是比特1。这要求收发双方对表示比特的信号的时间长度达成一致，即所谓的同步；
• 收发双方时钟频率的误差会积累，造成比特信号采样时刻的严重偏移
• 收发双方时钟同步的方法
• 外同步：在收发双方之间增加一条时钟信号线
• 内同步：发送端将时钟信号编码到发送数据中一起发送（例如曼彻斯特编码）

• 异步传输
• 异步传输以字节为传输单位，但字节之间的时间间隔并不固定，接收端只在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步，因此要为每个字节添加起始位和结束位
• 字节之间异步，即字节之间的时间间隔不固定
• 字节内的每个比特依然要同步，即个比特的持续时间是相同的

• 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信，没有双向的交互（无线电广播和电视广播…）
P.S. 单工电台 中的 单工 表示的是 双向同时通信，不是单向通信

• 双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息和接受信息，但不能双方同时发送和接受（对讲机、总线型以太网上的各主机之间…）

• 双向同时通信（全双工通信）——通信的双方都可以同时发送和接收信息（手机、电话…）

2.4 编码与调制

• 码元
• 在使用时间域的波形表示信号时，表示不同离散数值的基本波形称为码元

• 双极性不归零编码（编码效率高，但存在同步问题）
• 需要给收发双方再添加一条时间信号线
• 发送方通过数据信号线给接收方发送数据的同时，还通过时钟信号线给接收方发送时钟信号，接收方按照接收到的时钟信号的节拍，对数据信号线上的信号进行采样
• 对于计算机网络，宁愿用这跟传输线传输数据信号，也不是传输时钟信号

• 双极性归零编码（编码效率低）
• 归零是指信号在每个码元期间会回归到零电平
• 接收方只需要在信号归零时采样即可
• 归零编码相当于将时钟信号用“归零”方式编码在了数据之内，这称为“自同步”信号
• 归零编码中大部分的数据贷款，都用来传输“归零“而浪费掉了，编码效率低

• 曼彻斯特编码（子同步，10Mb/s传统以太网）
• 码元中间时刻的电平跳变既表示时钟信号，也表示数据
• 正跳变表示1或0，负跳变表示0或1，可以自行定义

• 差分曼彻斯特编码
• 码元中间时刻的电平跳变仅表示时钟信号，而不表示数据
• 数据的表示在于每一个码元开始处是否有电平跳变：无跳变表示1，有跳变表示0
• 与曼彻斯特编码的对比： 在传输大量连续1或连续0的情况下，差分曼彻斯特编码比曼彻斯特编码信号的变化少； 在噪声干扰环境下，检测有无跳变比检测跳变方向更不容易出错，因此差分曼彻斯特编码信号比曼彻斯特编码更易于检测； 在传输介质接线错误导致高低电平反转的形况下，差分曼彻斯特编码依然有效

• 基本的带通调制方式
• 调幅（AM）：无载波输出表示比特0，有载波输出表示比特1
• 调频（FM）：频率f1的波形表示比特0，频率f2的波形表示比特1
• 调相（PM）：初相位0度的波形表示比特0，出相位180度的波形表示比特1

• 混合调制方式
• 载波的频率和相位是相关的，即频率是相位随时间的变化率，所以载波的频率和相位不能进行混合调制
• 通常情况下，载波的相位和振幅可以结合起来一起调制，例如正交振幅调制QAM
• 正交振幅调制QAM-16
• 12钟相位
• 每种相位有1或2种振幅可选
• 可以调制出16钟码元（波形），每种码元可以对应表示4个比特（）
• 每个码元与4个比特的对应关系采用格雷码，即任意两个相邻码元只有1个比特不同

2.5 信道的极限容量

• 码元的传输速率
• 传输速率越高，信号经过传输后的失真就越严重

• 信号的传输距离
• 传输距离越大，信号经过传输后的失真就越严重

• 噪声干扰
• 噪声干扰越大，信号经过传输后的失真就越严重

• 传输媒体的质量
• 传输媒体质量越差，信号经过传输后的失真就越严重

• 信道上传输的数字信号，可以看作是多个频率的模拟信号进行多次叠加后形成的方波

• 模拟数字信号，可以通过基波经过多次更高频率谐波的叠加形成高度接近数字信号的波形

• 如果数字信号钟的高频分量在传输时收到衰减甚至不能通过信道，则接收端收到的波形前沿和后沿就变得不那么陡峭，每个码元所占的时间界限也不再明确。这样，在接收端接收到的信号波形就失去了码元之间的清晰界限，这种现象称为码间串扰

• 如果信道的频带越宽，则能通过的信号的高频分量就越多，那么码元的传输速率就可以更高，而不会导致码间串扰

• 然而，信道的频率带宽是有上限的，不可能无限大，因此，码元的传输速率也有上限

• 数据的传输速率 = 波特率（码元传输速率） * 每个码元所携带的信息量

• 信道能够通过的频率范围
• 1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推导 出了著名的奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值
• 理想低通信道的最高码元传输效率 = 2W Baud = 2W 码元/秒 W：信道的频率带宽（单位为Hz） Baud：波特，即码元/秒

• 码元传输速率又称为波特率、调制速率或符号速率

• 波特率和比特率有一定的关系：
• 当1个码元只携带1比特的信息量时，波特率（码元/秒）与比特率（比特/秒）在数值上是相等的
• 当1个码元携带n比特的信息量时，波特率（码元/秒）转换成比特率（比特/秒）时，数值要乘以n

• 带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率（b/s）

• C 为极限信息传输速率（单位为b/s） W 为信道的带宽（单位为Hz） 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 S/N 为信噪比，常用分贝（dB）表示

• 香农公式表明
• 信道的频率带宽W或信道中的信噪比S/N越大，信道的极限信息传输速率C就越高
• 实际信道不可能无限制地提高频率带宽W或信道中的信噪比S/N
• 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。
• 实际信道中能够达到的信息传输速率，要比香农公式给出的极限传输速率低不少，因为在实际信道中，信号会受到其他一些损伤，例如各种脉冲干扰和信号衰减

2.6 信道复用技术

• 复用（Multiplexing）就是再一条传输媒体上同时传输多路用户的信号

• 当一条传输媒体的传输容量大于多条信道从传输的总容量时，就可以通过复用技术，在这条传输媒体上建立多条通信信道，以便充分利用传输媒体的带宽

• 尽管实现信道复用会增加通信成本（需要复用器、分用器以及费用较高的大容量共享信道），但如果服用的信道数量较大，还是比较划算的

• 频分复用FDM
• 将传输媒体的总频带划分成多个子频带，每个子频作为一个通信子信道，每对用户使用其中一个子信道进行通信，子信道之间需要留出隔离频带以免造成相互干扰
• 频分复用的所有用户同时占用不用的频带资源发送数据

• 时分复用TDM
• 将时间划分为一段段等长的时隙，每一个时分复用的用户在其相应时隙内独占传输媒体的资源进行通信
• 在使用时分复用技术进行通信的过程中，每个时分复用的用户所占用的时隙是周期性出现的，时分复用的各用户所对应的时隙，就构成了时分复用帧，即TDM帧。其周期就是TDM帧的长度
• TDM帧实际上是一段固定长度的时间，它与数据链路层对等实体间逻辑通信的“帧”，是完全不同的概念
• 时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带

• 波分复用WDM
• 波分复用WDM是光的频分复用FDM
• 根据频分复用的设计思想，可在一根光纤上同时传输多个频段（波长）相近的光载波信号，实现基于光纤的频分复用技术
• 目前可以在一根光纤上复用80路或更多路的光载波信号。因此，这种复用技术也称为密集波分复用DWDM
• 铺设光纤的工程耗资巨大，应尽量在一根光缆中放入尽可能多的光纤，然后对每一根光纤使用密集波分复用技术

• 码分复用CDM
• 码分复用（CDM）常称为码分多址（CDMA）
• 与FDM和TDM不同，CDMA的每个用户可以在相同的时间使用相同的频段进行通信
• CDMA最初用于军事通信，这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其谱段类似于白噪声，不易被敌人发现
• 随着技术的发现，CDMA设备的价格和体积都已大幅下降，下放至民用设备中
• CDMA将每个比特时间划分为m哥更短的时间片，称为码片。m的取值通常为64或128。为了简单起见后续取8
• CDMA中的每个站点都被指派一个唯一的m比特码片序列
• 某个站要发送比特1，则发送它自己的m比特码片序列
• 某个站要发送比特0，则发送他自己的m比特码片序列的反码
【举例】
假设给某个站指派的8比特码片序列为01011001
该站发送比特1：则发送它自己的8比特码片序列 01011001；
该站发送比特1：则发送它自己的8比特码片序列的反码 10100110
将码片序列中的比特0记为-1，而比特1记为+1，则可以写出码片序列相应的码片向量
在本例中，该站的码片向量为（-1+1-1+1+1-1-1+1）
• 如果有两个或多个站同时发送数据，则信道中的信号就是这些站各自所发送一系列码片序列或码片序列反码的叠加，为了从信道中分离出每个站的信号，给每个站指派码片序列时，必须遵循以下规则：
• 分配给每个站的码片序列必须各不相同，实际常采用伪随机码序列
• 分配给每个站的码片序列必须相互正交，即各码片序列相应的码片向量之间的规格化内积为0
 
 
 
各手机用自己的码片向量与收到的叠加后的码片向量，做规格化内积运算，运算结果为1；表明收到的是比特1，结果为-1，说明收到的是比特0；运算结果为0，表明没有收到信息、

第三章：数据链路层

3.1 数据链路层概述

• 链路(link)是指从一个节点到相邻节点的一段物理线路（有线或无线），而中间没有任何的交换节点

• 数据链路(data link) 是基于链路的。当在一条链路上传输数据时，除需要链路本身外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

• 计算机中的网络适配器（俗称网卡）和其相应的软件驱动程序就实现了这些协议。一般的网络适配器都包含了物理层和数据链路层这两层的功能

• 帧（Frame）是数据链路层对等实体之间在水平方向进行逻辑通信的协议数据单元PDU

• 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：
• 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

• 数据链路层模型

• 数据链路层传送的是帧

3.2 数据链路层的三个重要问题

• 封装成帧
• 封装成帧是指数据链路层给上层交付下来的系欸一数据单元PDU添加一个首部和一个尾部，使之成为帧
• 帧的首部和尾部中包含有一些重要的控制信息
• 帧首部和尾部的作用之一就是帧定界
• 为了提高数据链路层传输帧的效率，应当使帧的数据载荷的长度尽可能地大于首部和尾部的长度
• 考虑到对缓存空间的修去以及差错控制等诸多因素，每一种数据链路层协议都规定了帧的数据载荷的长度上限，即最大传输单元（MTU）。例如，以太网的MTU为1500个字节

• 透明传输
• 透明传输是指数据链路层对上层交付下来的协议数据单元PDU没有任何限制，就好像数据链路层不存在一样
• 面向字节的物理链路使用字节填充的方式实现透明传输
• 面向比特的物理链路使用比特填充的方法实现透明传输
• 帧使用首部和尾部进行定界，如果帧的数据部分含有和首部尾部相同的内容，那么帧的开始和结束位置就会被错误的判定。需要在数据部分出现首部尾部相同的内容前面插入转义字符。如果数据部分出现转义字符，那么就在转义字符前面再加个转义字符。在接收端进行处理之后可以还原出原始数据。这个过程透明传输的内容是转义字符，用户察觉不到转义字符的存在。