数据与计算机通信第七章
计算机组成原理(华科版)第七章 输入输出系统
第七章 输入输出系统
5. 外围处理机方式(Peripheral Processor Unit—PPU) 外围处理机的结构更接近于一般的处理机，甚至 就是一般小型通用计算机。它可完成I/O通道所要完 成的I/O控制，还可完成码制变换、格式处理、数据 块的检错、纠错等操作。它可具有相应的运算处理 部件、缓冲部件，还可形成I/O程序所必须的程序转 移等操作。它可简化设备控制器，而且可用它作为 维护、诊断、通信控制、系统工作情况显示和人机 联系的工具。 外围处理机基本上独立于主机工作。在多数系 统中，设置多台外围处理机，分别承担I/O控制、通 信、维护诊断等任务。有了外围处理机后，计算机 系统结构有了质的飞跃，由功能集中式发展为功能 分散的分布式系统。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
7.1 信息交换的控制方式
信息交换的控制方式一般分为5种类型。
1. 程序查询方式(Programmed Direct Control) 这种方式又称为程序直接控制方式，是指信息交 换的控制完全由主机执行程序来实现。当主机执行到 某条指令时，发出询问信号，读取设备的状态，并根 据设备状态，决定下一步操作，这样要花费很多时间 用于查询和等待，效率大大降低。这种控制方式用于 早期的计算机。现在，除了在微处理器或微型机的特 殊应用场合，为了求得简单而采用外，一般不采用了。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
I/O 控制方式
主要由程序实现
主要由附加硬件实现
程序 查询方式
程序 中断方式
DMA方式
通道方式
PPU 方式
图 7.1
外围设备的 I/O 方式
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
数据与计算机通信
数据与计算机通信1.引言数据与计算机通信是指通过不同的方式和协议，将数据从一个地方传输到另一个地方。
这在现代社会中无处不在，我们的日常生活已经与数据通信紧密相连。
无论是通过互联网浏览网页、发送电子邮件，还是通过手机发送文字、图片和视频，数据通信在许多方面都起到了关键作用。
本文将介绍数据与计算机通信的基本概念、传输方式和常用协议，以及相关的安全问题。
2.数据通信的基本概念数据通信是指在计算机网络中，将数据从一个节点传输到另一个节点的过程。
在数据通信中，数据被分为小的数据包（Packet），并通过网络进行传输。
数据通信可以在局域网（LAN）或广域网（WAN）中进行，也可以通过无线网络进行传输。
数据通信的基本要素包括发送端（Sender）、接收端（Receiver）、传输介质（Transmission Medium）和协议（Protocol）。
发送端将要发送的数据进行分段，并通过传输介质发送给接收端。
接收端将接收到的数据包进行重组，以恢复原始数据。
3.数据通信的传输方式数据通信可以有三种基本的传输方式：单工传输、半双工传输和全双工传输。
在单工传输中，数据只能在一个方向上进行传输。
发送端将数据发送给接收端，但接收端不能回复数据。
在半双工传输中，数据可以在两个方向上进行传输，但不能同时进行。
发送端和接收端可以交替地发送和接收数据。
在全双工传输中，数据可以在两个方向上同时进行传输。
发送端和接收端可以同时发送和接收数据，实现双向通信。
4.数据通信的常用协议数据通信的实现离不开各种协议。
协议定义了发送端和接收端之间数据传输的规则和格式。
IP协议是互联网中使用的最基本的协议。
它定义了数据包的分组和寻址规则，确保数据能够从发送端到达接收端。
TCP协议是基于IP协议的传输协议，用于在计算机之间建立可靠的连接。
TCP协议将数据分割成小的数据块，并确保它们按正确的顺序到达接收端。
UDP协议也是基于IP协议的传输协议，但它是无连接的，不提供可靠的数据传输。
《数据与计算机通信》课后习题参考答案
《数据与计算机通信》课后习题及参考答案第2章的参考答案2.1答案：设发送消息的蓝军为A，另外一个蓝军为B。
再设步兵由一头到量外一头所用的时间为t，可以定义两军的通信协议如下：（1）A发送消息后2t时间内还灭有收到B的确认，则重发，直到收到确认。
（2）B收到消息后，立即发送去确认知道不再收到A的消息。
（3）若在中午之前t时刻，A还没有收到B的确认信息，或者B在中午前的2t时间内还继续收到A发来的消息，则第二天进攻。
2．3答案：（1）预定（A）客人（Guest）向主人（Hosts）发出要Pizza的Request。
（B）主人接受请求，提起电话拨Pizza饼店，在电话中提出预定的种类和数量。
（C）Pizza店的外卖服务生(Order Clerk)填好订单，然后传送给Pizza Cook。
完成；（2）送货（A）Pizza Cook将做好的Pizza饼给服务生；（B）服务生在订单上签字后送给送货车司机，司机开车取送货，沿道路送往订货人的地点；（C）送货车司机到达后，拿出定单和主人交接；（D）主人将送来的Pizza饼再送给客人(Guest)2.4 答案A．(1)中国总理与英文翻译之间：(a)中国总理对自己的英文翻译说中文；(b)中国翻译将中文翻译成英文后给法国总理的英文翻译；(2)法国总理与英文翻译之间(a)法国总理的英文翻译接收中国总理的英文翻译给自己的英文翻译；(b)将英文翻译成法文，然后给法国总理，反之亦然。
B．这三者之间要实现一种类似于电信系统中三方通信之类的过程：(1)中国总理拿起电话，说中文给中文/德文翻译(2)德文翻译把中文翻译成德文，然后通过电话线传送给法国总理的德文/法文翻译(3)德文/法文翻译将接收到的德文翻译成法文(4)德文/法文翻译将翻译过来的法文给法国总理听2．7 答案a．在分段情况下，都需要包含N层数据首部的拷贝b．在组合的情况下，可以用一个N层的数据首部组合成单一的N－1层PDU。
数据与计算机通信(英文) 教学大纲
数据与计算机通信(英文)一、课程说明课程编号：090326Z10课程名称：数据与计算机通信(英文)/Data and Computer Communications课程类别：专业教育课程学时/学分：32 / 2先修课程：高等数学、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、通信原理适用专业：通信工程、电子信息工程教材、教学参考书：1.Behrouz A. Forouzan, Data Communications and Networking, 5th，McGraw-Hill, 20122.William Stallings. Data and Computer Communications, 9thEdition.Prentice Hall, 2010.3.Fred Halsall. Data Communications, Computer Networks and OpenSystems, 4th Edition. Addison-Wesley, 1996.4.David Salomon. Coding for Data and Computer Communications.Springer, 2005.5.Richard Stevens . Unix Network Programming - V olume 1 (2003) andV olume 2 (1999). Prentice Hall二、课程设置的目的意义《数据与计算机通信》课程是通信工程专业的一门选修的专业基础课。
课堂采用双语教学，使用经典的原版教材。
本课程的主要任务是从数据通信、计算机网络通信的视角来理解、分析、设计分布式的通信系统，使学生了解和掌握数据通信、计算机通信区别传统电信等语音业务承载网络的原理、技术等。
系统掌握数据通信所采用的技术，同时提高英语的阅读和理解能力。
三、课程的基本要求知识：理解数据通信的基本原理；熟练掌握数据通信、计算机通信所涉及的硬件、软件相关技术；理解计算机通信与传统电信等语音业务承载网络的区别；掌握原理计算机通信的原理；掌握科学研究的基本思路和方法，能力：掌握数据通信、计算机通信网的开发设计方法，将其用于解决实际的数据网络通信问题；熟练掌握网络编程的技能；针对数据通信新技术发展前沿问题，掌握英文科技文献综述的能力；在讨论中培养创新意识和国际前沿研究视野，培养追踪数据与计算机通信网的新技术前沿问题的能力，素质：建立原理－分析－综述-设计一体的观念，通过课程学习中的分析、讨论、辩论培养分析沟通交流素质，建立从原理分析到编程设计到实际应用的思维模式，提升发现问题、寻找解决问题方法的基本素质。
计算机网络与信息安全课件-第7章-防火墙基础
第七章防火墙技术防火墙的本义是指古代构筑和使用木制构造房屋的时候，为防止火灾的发生和蔓延，人们将巩固的石块堆砌在房屋周围作为屏障，这种防护构筑物就被称之为“防火墙〞。
与防火墙一起起作用的就是“门〞。
如果没有门，各房间的人将无法沟通。
当火灾发生时，这些人还须从门逃离现场。
这个门就相当于我们这里所讲的防火墙的“平安策略〞，所以在此我们所说的防火墙实际并不是一堵实心墙，而是带有一些小门的墙。
这些小门就是用来留给那些允许进展的通信，在这些小门中安装了过滤机制。
网络防火墙是借鉴了古代真正用于防火的防火墙的喻义，它指的是隔离在本地网络与外界网络之间的一道防御系统。
防火墙可以使企业内部局域网〔LAN〕网络与Internet之间或者与其他外部网络互相隔离、限制网络互访用来保护内部网络，防止发生不可预测的、潜在破坏性的侵入。
典型的防火墙具有以下三个方面的根本特性：〔1〕内部网络和外部网络之间的所有网络数据流都必须经过防火墙这是防火墙所处网络位置特性，同时也是一个前提。
因为只有当防火墙是内、外部网络之间通信的唯一通道，才可以全面、有效地保护企业内部网络不受侵害。
根据美国国家平安局制定的?信息保障技术框架?，防火墙适用于用户网络系统的边界，属于用户网络边界的平安保护设备。
所谓网络边界即是采用不同平安策略的两个网络的连接处，比方用户网络和Internet之间连接、和其它业务往来单位的网络连接、用户内部网络不同部门之间的连接等。
防火墙的目的就是在网络连接之间建立一个平安控制点，通过允许、拒绝或重新定向经过防火墙的数据流，实现对进、出内部网络的效劳和访问的审计和控制。
〔2〕只有符合平安策略的数据流才能通过防火墙防火墙最根本的功能是确保网络流量的合法性，并在此前提下将网络的流量快速地从一条链路转发到另外的链路上去。
从最早的防火墙模型开场谈起，原始的防火墙是一台“双穴主机〞，即具备两个网络接口，同时拥有两个网络层地址。
防火墙将网络流量通过相应的网络接口接收上来，按照协议栈的层次构造顺序上传，在适当的协议层进展访问规那么和平安审查，然后将符合通过条件的报文从相应的网络接口送出，而对于那些不符合通过条件的报文那么予以阻断。
第七章 计算机新技术
第七章计算机新技术一、单项选择题（50题）1、用计算机管理科技情报资料，是计算机在___方面的应用A、科学计算B、数据处理C、实时控制D、人工智能2、( ) 技术大大地促进了多媒体技术在网络上的应用,解决了传统多媒体手段由于数据传输量大而与现实网络传输环境发生的矛盾.A、人工智能B、虚拟现实C、流媒体D、计算机动画3、电子商务的本质是()。
A、计算机技术B、电子技术C、商务活动D、网络技术4、机器人中的各种电机属于机器人的( )设备.A、通信B、输入C、存储D、输出5、下列关于语音技术说法中,错误的是____.A、语音技术中的关键是语音识别和语音合成B、语音识别技术应用了人工智能技术C、多媒体技术就是语音技术D、语音识别就是使计算机能识别声音6、认证使用的技术不包括______。
A、消息认证B、身份认证C、人工智能技术D、数字签名7、物联网的核心和基础是（）。
A、RFIDB、计算机技术C、人工智能D、互联网8、人工智能是让计算机能模仿人的一部分智能,下列( )不属于人工智能领域中的应用.A、机器人B、信用卡C、人机对奕D、机械手9、计算机具有许多优秀的特点,比如( )、计算精度高、具有强大的记忆功能、具有逻辑判断能力、能实现自动控制等.A、运算速度快B、能自动运行C、具有创造能力D、体积小,功耗小10、下面哪一个不属于3C技术( ).A、通信技术B、微电子技术C、计算机技术D、控制技术11、智慧城市的智慧之源是（）A、数字城市B、物联网C、大数据D、云计算12、（）是现阶段物联网普遍的应用形式，是实现物联网的第一步。
A、M2MB、M2CC、C2MD、P2P13、______领域是计算机应用中最诱人、也是难度大且目前研究最为活跃的领域之一。
A、辅助设计B、信息处理C、人工智能D、过程控制14、穿戴式智能设备可以满足人们在健身、娱乐等方面的需求.下列叙述中不属于这一类产品的是( ).A、谷歌眼镜B、健康腕表C、智能鞋D、磁疗项圈15、（）是公有云计算基础架构的基石。
大学计算机第七章练习题
单项选择题：1.下列对网络硬件描述不正确的是（）。
A、按网络服务器的资源类型可分为设备服务器、管理服务器、应用程序服务器等B、网络用户端设备可以是简单的输入输出设备、也可以是PC或其他智能终端C、网络传输介质分为有线介质和无线介质两类，无线介质包括双绞线、同轴电缆和光缆D、网络互联设备，它通常指集线器（Hu、网桥、交换机、路由器和网关等设备参考答案：C2.OSI参考模型的物理层传送数据的单位是（）A、包B、比特C、帧D、分组参考答案：B3.下列有关IP地址和域名的说法中正确的是（）。
A、IP地址分为A、B、C三类B、IP地址必须和域名一一对应C、一个IP地址必须对应一个域名D、一个域名必须对应一个IP地址参考答案：D4.下列四项中，不合法的IP地址是（）。
A、100.0.0.10B、128.99.128.99C、150.46.254.1D、201.11.31.256参考答案：D5.以下哪个主机地址代表了主机在地理位置上是属于中国的（）。
A、www.Microsoft.auB、C、D、参考答案：D6.下列电子邮件格式正确的是（）。
A、B、C、WPK008@D、WPK007#参考答案：C7.下列有关Internet中主机域名与主机IP地址的说法，不正确的是（）。
A、用户可以用主机的域名或主机的IP地址与该主机联系B、主机的域名和主机IP地址的分配不是任意的C、主机的域名在命名时是遵循一定规则的D、用户可以根据自己的情况任意规定主机的域名或IP地址参考答案：D8.目前常见的10/100M自适应网卡的接口为（）。
A、RJ-45B、RJ-11C、AUID、BNC9.在Outlook Express窗口中，新邮件的“抄送”文本框输入的多个电子信箱的地址之间，应用（）作分隔。
A、逗号（，）B、空格C、冒号（:）D、减号（-）参考答案：A10.下列设备中，（）能够为计算机提供固定的网络地址。
A、网桥B、网卡C、路由器D、集线器参考答案：B11.通常所说的ADSL指的是（）。
数据通信与计算机网络复习题与答案全
第1章计算机网络概论一、填空题1．在20世纪50年代，(计算机)和（通信）技术的互相结合，为计算机网络的产生奠定了理论基础。
2．从传输范围的角度来划分计算机网络，计算机网络可以分为（局域网）、（城域网）和（广域网）。
其中，Internet属于（广域网）。
3．从资源共享的角度来定义计算机网络，计算机网络指的是利用（通信线路）将不同地理位置的多个独立的（自治计算机系统）连接起来以实现资源共享的系统。
4．从逻辑功能上，计算机网络可以分成（资源子网）和（通信子网）两个部分。
5．（ARPAnet）的诞生是计算机网络发展历史中的一个里程碑事件，为Internet的形成奠定了理论和技术基础。
6．局域网的主要技术要素包括（网络拓扑）、（传输介质）和（介质访问控制方法）。
7．Internet是由分布在世界各地的计算机网络借助于（路由器）相互联接而形成的全球性互联网。
8．在通信技术中，通信信道的类型有两类:点对点式和（广播式）。
在点对点式通信信道中，一条通信线路只能连接一对结点。
而在（广播式）通信信道中，多个结点共享一个通信信道，一个结点广播信息，其他结点必须接收信息。
9．在数据传输系统中，传输介质是发送者和接收者之间的物理路径，可以分为（导向）介质和（非导向）介质。
采用（导向）介质传输数据的网络称为（有线网），而不采用（非导向）介质传输数据的网络称为（无线网）。
10．对于通信子网，早期ARPAnet中承担通信控制处理机功能的设备是（接口报文处理机/IMP），而现代计算机网络中承担该功能的设备是（路由器/router）。
11.Internet是全球最大的、开放的、由众多网络互联而成的计算机网络，狭义的Internet是指由上述网络中采用IP协议的网络互联而成的，广义的Internet是指狭义Internet加上所有 (1) C 的网络。
Internet体系结构具有良好扩充性的主要原因在于它(2)B。
广义Internet的这种基于单一主干核心结构的弊端在于(3) D 。
数据与计算机通信dataandcomputercommunication课后习题答案
《数据与计算机通信》课后习题参考答案第2章的参考答案2.1答案：设发送消息的蓝军为A，另外一个蓝军为B。
再设步兵由一头到量外一头所用的时间为t，可以定义两军的通信协议如下：（1）A发送消息后2t时间内还灭有收到B的确认，则重发，直到收到确认。
（2）B收到消息后，立即发送去确认知道不再收到A的消息。
（3）若在中午之前t时刻，A还没有收到B的确认信息，或者B 在中午前的2t时间内还继续收到A发来的消息，则第二天进攻。
2．3答案：（1）预定（A）客人（Guest）向主人（Hosts）发出要Pizza的Request。
（B）主人接受请求，提起电话拨Pizza饼店，在电话中提出预定的种类和数量。
（C）Pizza店的外卖服务生(Order Clerk)填好订单，然后传送给Pizza Cook。
完成；（2）送货（A）Pizza Cook将做好的Pizza饼给服务生；（B）服务生在订单上签字后送给送货车司机，司机开车取送货，沿道路送往订货人的地点；（C）送货车司机到达后，拿出定单和主人交接；（D）主人将送来的Pizza饼再送给客人(Guest)答案A．(1)中国总理与英文翻译之间：(a)中国总理对自己的英文翻译说中文；(b)中国翻译将中文翻译成英文后给法国总理的英文翻译；(2)法国总理与英文翻译之间(a)法国总理的英文翻译接收中国总理的英文翻译给自己的英文翻译；(b)将英文翻译成法文，然后给法国总理，反之亦然。
B．这三者之间要实现一种类似于电信系统中三方通信之类的过程：(1)中国总理拿起电话，说中文给中文/德文翻译(2)德文翻译把中文翻译成德文，然后通过电话线传送给法国总理的德文/法文翻译(3)德文/法文翻译将接收到的德文翻译成法文(4)德文/法文翻译将翻译过来的法文给法国总理听2．7 答案a．在分段情况下，都需要包含N层数据首部的拷贝b．在组合的情况下，可以用一个N层的数据首部组合成单一的N－1层PDU。
第3章的参考答案3．1 答案a. 因为多点配置是共享的广播信道。
计算机网络基础
第七章计算机网络基础人类所处的是一个以计算机网络为核心的信息时代，其特征是数字化、网络化和信息化。
计算机网络的产生和发展：定义：计算机网络是指将一群具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体互联起来,在通信软件的支持下，实现计算机间资源共享、信息交换或协同工作系统。
计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，两者的迅速发展及相互渗透，形成了计算机网络技术。
发展历程：1、以数据通信为主的第一代计算机网络：1954年，以单个计算机为中心、面向终端设备的网络结构，严谨来说是一种联机系统，只是计算机网络的雏形，我们一般称之为第一代计算机网络。
2、、以资源共享为主的第二代计算机网络：1968年，建立该网的最初是出于军事目的，保证在现代化战争情况下，仍能够利用具有充分抗故障能力的网络进行信息交换，确保军事指挥系统发出的指令能够畅通无阻，APPA网的建成标志标志着计算机网络的发展进入了第二代。
（第二代计算机网络是以分组交换网为中心的计算机网络，它与第一代计算机网络的区别在于：一、是网络中通信双方都是具有自主处理能力的计算机，而不是终端机；二、是计算机网络功能是以资源共享为主，而不是以数据通信为主。
3、体系标准化的第三代计算机网络：20世纪70年代，IBM公司的SNA和DEC公司的DNA最著名，1983年国际标准化组织提出的开放系统互联参考模型（OSI-RM）各层的协议被批准为国际标准，给网络的发展提供了一个可以共同遵守的规则。
4、以internet为核心的第四代计算机网络：20世纪90年代，internet 的建立将分散在世界各地的计算机和各种网络连接起来，形成了覆盖世界的大网络。
计算机网络的发展特点：高速互联，智能与更广泛的应用。
计算机网络的组成：从物理连接上讲，计算机网络由计算机系统，通信链路和网络节点组成。
1、计算机系统：计算机网络中的计算机系统主要担负数据处理工作。
2、网络节点：主要负责网络中信息的传送，接收和转发。
计算机网络课后题答案第七章
第七章网络安全7-01 计算机网络都面临哪几种威胁？主动攻击和被动攻击的区别是什么？对于计算机网络的安全措施都有哪些？答：计算机网络面临以下的四种威胁：截获（interception），中断(interruption)，篡改(modification),伪造（fabrication）。
网络安全的威胁可以分为两大类：即被动攻击和主动攻击。
主动攻击是指攻击者对某个连接中通过的PDU 进行各种处理。
如有选择地更改、删除、延迟这些PDU。
甚至还可将合成的或伪造的PDU 送入到一个连接中去。
主动攻击又可进一步划分为三种，即更改报文流；拒绝报文服务；伪造连接初始化。
被动攻击是指观察和分析某一个协议数据单元PDU 而不干扰信息流。
即使这些数据对攻击者来说是不易理解的，它也可通过观察PDU 的协议控制信息部分，了解正在通信的协议实体的地址和身份，研究PDU 的长度和传输的频度，以便了解所交换的数据的性质。
这种被动攻击又称为通信量分析。
还有一种特殊的主动攻击就是恶意程序的攻击。
恶意程序种类繁多，对网络安全威胁较大的主要有以下几种：计算机病毒；计算机蠕虫；特洛伊木马；逻辑炸弹。
对付被动攻击可采用各种数据加密动技术，而对付主动攻击，则需加密技术与适当的鉴别技术结合。
7-02 试解释以下名词：（1）重放攻击；（2）拒绝服务；（3）访问控制；（4）流量分析；（5）恶意程序。
答：（1）重放攻击：所谓重放攻击（replay attack）就是攻击者发送一个目的主机已接收过的包，来达到欺骗系统的目的，主要用于身份认证过程。
（2）拒绝服务：DoS(Denial of Service)指攻击者向因特网上的服务器不停地发送大量分组，使因特网或服务器无法提供正常服务。
（3）访问控制：（access control）也叫做存取控制或接入控制。
必须对接入网络的权限加以控制，并规定每个用户的接入权限。
（4）流量分析：通过观察PDU 的协议控制信息部分，了解正在通信的协议实体的地址和身份，研究PDU 的长度和传输的频度，以便了解所交换的数据的某种性质。
计算机导论第七章-计算机网络基础知识
诞生于20世纪50年代。由一台中央主机通过通信线路连接大量的地理上分散的终端，构 成面向终端的通信网络，也称为远程联机系统。这是计算机网络的雏形，如图7-1所示。
图7-1 远程联机系统
远程联机系统最突出的特点是：终端无独立的处理能力，单向共享主机的资源(硬件、软 件)，所以称为面向终端的计算机网络。这种网络结构属集中控制方式，可靠性低。
2．环型拓扑网络
节点通过点到点通信线路连接成闭合环路，如图7-7所示，环中数据将沿一个方向单 向传送。
图7-7 环型拓扑结构
网络结构简单，传输延时确定，但是环中某一个节点以及节点与节点之间的通信线 路出现故障，都会造成网络瘫痪。 环型网络中，网络节点的增加和移动以及环路的维护和管理都比较复杂。
一般用微型计算机通过高速通信线路相连，数据传输速率较快，通常在10 Mbit/s以上。但 其覆盖范围有限，是一个小的地理区域（例如：办公室、大楼和方圆几公里远的地域）内的 专用网络。局域网的目的是将个别的计算机、外围设备和计算机系统连接成一个数据共享集 体，软件控制着网上用户之间的相互联系和信息传输。局域网结构如图7-4所示：
研究网络体系结构的目的：定义计算机网络各个组成部分的功能，以便在统一的原则指 导下进行网络的设计、建造、使用和发展。
7.5.2 网络协议的概念
1. 什么是网络协议
网络协议就是为进行网络中的数据通信或数据交换而建立的规则、标准或约定。
连网的计算机以及网络设备之间要进行数据与控制信息的成功传递就必须共同遵守 网络协议。
算方式，通过这种方式，共享的软、硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设 备。其核心思想是：将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资 源池向用户按需服务。
数据通信与计算机网络.pdf
数据通信与计算机网络第7讲共享式以太网浙江万里学院邵鹏飞@2014-2016 浙江万里学院版权所有目录1.数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式4.共享式以太网@2014-2016 浙江万里学院版权所有单播源发送给A 发送给C用户A用户C用户B@2014-2016 浙江万里学院版权所有广播源发送给所有用户用户A用户C用户B@2014-2016 浙江万里学院版权所有组播源用户A用户C用户B 用户B 与用户C 属于同一个组播组发送给部分用户@2014-2016浙江万里学院版权所有冲突域与广播域实线为广播域虚线为冲突域集线器交换机路由器@2014-2016 浙江万里学院版权所有传送方式主机显示器单工工作站工作站全双工工作站工作站半双工数据方向时刻1的数据方向时刻2的数据方向所有时刻的数据方向@2014-2016 浙江万里学院版权所有目录1.数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式4.共享式以太网@2014-2016 浙江万里学院版权所有MAC 与LLC物理层数据链路层网络层MAC子层LLC子层MAC子层MAC（Media Access Control）子层负责完成下列任务：●提供物理链路的访问●提供链路级的站点标识●提供链路级的数据传输@2014-2016 浙江万里学院版权所有@2014-2016 浙江万里学院版权所有以太网的MAC 地址例：00e0.fc 39.803400e0.fc——IEEE 为厂商分配的供应商代码(华为设备)39.8034——由供应商按顺序分配24 bits24 bits48 bits供应商代码由供应商分配LLC子层LLC子层除了定义传统的链路层服务之外，还增加了一些其他有用的特性。
这些特性由特定字段提供。
@2014-2016 浙江万里学院版权所有@2014-2016 浙江万里学院版权所有目录1.数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式4.共享式以太网@2014-2016 浙江万里学院版权所有以太网帧结构Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLength/Type 值含义Length/T > 1500Length/T <= 1500代表了该帧的类型代表了该帧的长度802.3662446～1500@2014-2016 浙江万里学院版权所有Ethernet_Ⅱ帧结构0800IP数据报0806ARP请求/应答8035RARP请求/应答DMACSMACLength/TDATA/PADFCS@2014-2016 浙江万里学院版权所有802.3帧结构TYPEDATADSAP SSAP CTRLORG CODE0806ARP请求/应答8035RARP请求/应答0800IP数据报1113238～1492DMACSMACLength/TDATA/PADFCS@2014-2016 浙江万里学院版权所有目录1.数据通信的基础知识2.以太网链路层的分层结构3.以太网的帧格式4.共享式以太网@2014-2016 浙江万里学院版权所有共享式以太网常见设备——Hub注意：HUB仅仅是物理上的连接设备应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层物理层物理层HUB应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层@2014-2016 浙江万里学院版权所有Hub 的工作原理12345INOUT OUTOUT OUT 所有的HUB 都是半双工的共享式以太网原理：CSMA/CDCS（Carrier Sense ）：载波侦听●在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会。
第七章 串行通信
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§7-2 MCS-51串行接口
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一、硬件条件
引脚：P3.0（RXD）——串行数据接收端 P3.1（TXD）——串行数据发送端 寄存器：SBUF （99H）数据缓冲寄存器 SCON （98H）串行口控制寄存器 PCON（ 87H ）的SMOD位 其中SBUF物理地址有两个, 逻辑地址只有一个 接收缓冲器SBUF 发送缓冲器SBUF 串行发送时，将要发送的数据写入发送缓冲器SBUF; 串行接收时，从接收缓冲器SBUF中读出数据
两种方式基本相同，区别在于波特率不同： 方式2波特率固定， 方式3波特率可通过改变T1的时间常数来改变。
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①方式2输出与方式3输出
预先在SCON的TB8位放入11位异步格式中的第9 位(可编程位)，即发送数据的最高位。 在TI=0条件下，用指令MOV SBUF，A启动发送。 先发送起始位，再发送8位数据，然后把TB8中第9位 发出去，最后发一位停止位，发送完毕后置TI=1并请 求中断，在中断服务程序中用软件使TI=0，并发送下 一个数据。 TB8中的第9位既可支持多微机通信，也可作为数 据的奇偶校验位。
19
串并转换： 74LS164：8位串入并出移位寄存器，用于发送 74LS166：8位并入串出移位寄存器，用于接收
20
二、方式1
8位异步串行通信口 TXD为数据输出线 RXD为数据输入线 一帧数据共10位： 1位起始位+8位数据位+1位停止位
第七章 计算机网络与Internet
7.2 局域网
7.2.1局域网的特点
1. 2. 3. 4. 5. 6. 覆盖的地理范围较小 传输速率高 传输质量好，误码率低 支持传输介质种类多 支持多种协议 有规则的拓扑结构
第8页
7.2 局域网
7.2.2局域网的基本组成
服务器：是向所有工作站提供服务的计算机。 工作站：是指连接到计算机网络中供用户使用的个人计算机。 网络适配器：也叫网络接口卡，俗称网卡。
7.3 计算机网络的组用于局域网内部多个工作站与服务器之间的连 接，可以提供多个微机连接端口，在工作站集 中的地方使用Hub，便于网络布线，也便于故 障的定位与排除。集线器将接收到的信息直接 发送到各个端口。
7.3 计算机网络的组成
（3）交换机（Switch）
►交换机与集线器功能相似，它能选择合适的端口送出 信息，与集线器将信息发送至各个端口相比，它可减 少网络传输的信息流量，降低系统的负担。交换机因 为具有路由的能力，它必须查看数据内容，所以具有 一些纠错功能。交换机在数据链路层实现网络互联。 连接在Switch上的多个端口设备，可并行完成数据传 输，因此数据传输效率可大大提高。
域 名 国家或地区 域 名 国家或地区
au ca ch cn de dk es
澳大地亚 加拿大 瑞士 中国 德国 丹麦 西班牙
fr gr jp nz ru uk us
法国 希腊 日本 新西兰 俄罗斯 英国 美国
7.4.5 FTP
FTP是文件传输协议（File Transfer Protocol）的缩 写，FTP是最早的Internet服务功能，也是Internet 中最重要的功能之一。FTP的作用是将Internet网 上的用户文件传送到服务器上（上传）或者将服务 器上的文件传送到本地计算机中（下载）。它是广 大用户获得丰富的Internet资源的重要方法，远程提 供FTP服务的计算机称为FTP服务器站点。
计算机网络概论第七章TCPIP协议
3、IPv6地址的零压缩 某些类型的地址中可能包含很长的零序列，为进一步简化表示法，IPv6
还可以将冒号十六进制格式中相邻的连续零位进行零压缩，用双冒号“：：” 表示。
例如链路本地地址FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2可压缩成 FE80::2AA:FF:FE9A:4CA2；多点传送地址FF02:0:0:0:0:0:0:2压缩后，可表 示为FF02::2。
六、网络地址翻译（NAT）
CIDR技术的应用使现有的IP地址得到了更有效的使用，而NAT（Network Address Translation，网络地址翻译）技术可以将网络内部的私有地址翻译成 Internet上使用的合法公有IP地址，这样便可以解决内部网络大量主机访问 Internet的需求问题，可以有效地减少对公有IP地址的注册需求。
四、可变长子网掩码（VLSM）
子网掩码（Subnet Mask）技术可以实现将一个大的网络划分成若于子网， 且各子网大小相同，也就是各子网所能容纳的主机数相同。而VLSM（Variable Length Subnet Mask, 可变长子网掩码）技术可以实现将一个大的网络分成多个不 同大小的子网，也就是说各子网所能容纳的主机可以不同。VLSM技术对IP地址的高 效分配及减少路由表大小都非常重要，但必须路由协议支持VLSM技术才能发挥作用。 能够支持VLSM技术的路由协议主要有RIP2，OSPF，EIGRP和BGP。
子网编址技术中不可缺少的就是子网掩码（Subnet Mask），子网掩码与IP 地址一样，其长度也是32位（4个字节），可以用二进制形式，也可以使用十进制 的形式。例如：255.255.252.0就是一个有效的十进制子网掩码，其对应的二进制 形式的子网掩码为11111111.11111111.11111100.00000000。子网掩码中用1代表网 络部分，0代表主机部分。通常A类地址的默认子网掩码为255.0.0.0，B类地址的默 认子网掩码为255.255.0.0，C类地址的默认子网掩码为255.255.255.0。利用子网 掩码可以确定IP地址的网络号和主机号，并可以判定网络中的主机是否属于同一子 网。若将IP地址与子网掩码进行按位与，便可以得出网络号；若将IP地址与子网掩 码的反码（即将子网掩码按位取反所得的二进制数）进行按位与，便可以得出主机 号。
《计算机组成原理》7-总线
PC CPU
接口 主存
外部设备
7.2.1 单总线结构
使用单总线在CPU和内存之间传数据 在单总线系统中，访存指令与输入/输出指令在形式上完全相同，区别仅在于地址 的数值。这就是说，对输入/输出设备的操作，完全和内存的操作方法一样来处理。 这样，当CPU把指令的地址字段送到总线上时，如果该地址字段对应的地址是主 存地址，则主存予以响应。此时，在CPU和主存之间将发生数据传送，而数据传 送的方向由指令的操作码决定，其过程如图所示。
7.1.2 总线的分类
计算机系统中使用的总线可分成3类。 1.片内总线 片内总线是芯片内部的总线，计算机系统中各部件内部传送信息的通路。例如运 算器内部寄存器与寄存器之间、寄存器与算逻运算单元（ALU）之间的传送通路， 通常称之为内部总线。 2.系统总线 计算机系统中个部件之间传送信息的通路。例如CPU与主存储器之间，CPU与I/O 接口之间传送信息的通路，通常称之为“系统总线”，由于这些部件通常都制作 在各个插件板上，故又叫作板级总线（在一块电路板上各芯片之间的连线）和板 间总线。
7.1.1存储器分类
3.总线特性 总线特性是指机械特性（尺寸、形状）、电气特性（传输方向和有效的电平范 围）、功能特性(每根传输线的功能）和时间特性（信号和时序的关系）。 4.总线的猝发传输方式 在一个总线周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输方式叫作猝发传送。 5.总线上信息传输方式 在计算机中，总线上的信息传输一般有串行、并行、并串行、分时四种方式。
小结 总线的基本概念和分类
总线基本概念 总线的分类
7.2总线结构
01
单总线结构
02
多总线结构
7.2.1 单总线结构
在许多微小型计算机中，将CPU、主存和I/O设备连接在一条单一的系统总线上， 叫作单总线结构，如图所示。
《数据通信与计算机网络》电子教案第7章 传输层
7.1 传输层提供的服务
7.1.2 提供给高层的服务
在整个通信的过程中，数据在传输层上，才是第一次 实现真正意义的端到端的数据通信。 要想实现传输层的功能，必须在主机中装有传输层协议， 此协议一般都可支持多个进程的连接。如上述例子中， 它同时支持了两对应用进程进行通信。在传输层中完成 传输功能的硬件和软件被称为传输实体TSAP（Transport Service Access Point），通过传输实体，传输层可以 向应用层提供传输服务
网络和现代通信技术基础——传输层
7.1 传输层提供的服务
7.1.4 端口
网络和现代通信技术基础——传输层
7.1 传输层提供的服务
7.1.2 提供给高层的服务
例如，设两台计算机主机 A 和主机 B 要进行 数据通信，如图 7-2 所示，在计算机 A 和计 算机B 上同时有两个应用程序在运行，每对 应用程序需要通过两个互连的网络才能进 行数据通信，如主机 A 上的应用程序 AP1 要 和主机 B 上的应用程序 AP3 进行通信，数据 传输的过程如图7-3所示：
网络和现代通信技术基础——传输层
7.1 传输层提供的服务
7.1.4 端口
TCP/IP传输层可以通过协议端口（protocol port，简称端 口）来标识通信的应用进程。传输层就是通过端口与应 用层的应用程序进行信息交互的，应用层各种用户进程 通过相应的端口与传输层实体进行信息交互。端口实际 上是一个 16Bit 长的地址，范围可以从 0 至 65535 。将 0 至 1023 端口号称为熟知端口 （ Well-Known Port ），其余 1024 至 65535 端口号称为一般端口或（动态）连接端口 （ Registered/Dynamic ），在数据传输过程中，应用层中 的各种不同的服务器进程不断地检测分配给它们的端口， 以便发现是否有某个应用进程要与它通信。
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帧结构
同步传输 所有传输以帧的形式 独立的帧格式能够完全满足各种类型的数 据和控制交换 帧格式
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标志字段
在帧的两端起定界作用 01111110模式 01111110模式 一个帧的结束标志，也是起始标志 接收方搜索标志序列用于帧起始同步 比特填充用于避免 和包含 011111（0）10的数据 011111（ 10的数据 混淆
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HDLC的操作
交换信息帧、监控帧及无编号帧 3个阶段 初始化 数据传送 中止操作
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操作举例（1）
重发
发送序号
接收序号
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操作举例（2）
启动了计时器
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归纳
流量控制
停止和等待 滑动窗口
差错检测
奇偶 循环冗余检测Cyclic 循环冗余检测Cyclic Redundancy Check
差错控制
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ARQ
停止等待 ARQ 返回 N ARQ 选择拒绝 ARQ
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停止和等待ARQ
源点发送一个帧 等待 ACK 收到损坏的帧，丢弃它 收到 ，丢弃它 发送器超时 没有收到确认, 没有收到确认, 重传 确认损坏，发送器无法辨认 ，发送器无法辨认 重传 接收到两个互为副本的帧 使用 ACK0 和 ACK1
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滑动窗口的控制
接收器能够发送确认帧不再接收更多帧 发送一个正常的确认帧重启滑动窗口 如果是双工，使用“捎带” 如果是双工，使用“捎带” 没有数据，发送一个独立“确认帧” 没有数据，发送一个独立“确认帧” 如果数据，没确认，则重新发送上次 的确认帧
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差错控制
检测和纠正帧传输中的差错 丢失的帧 损坏的帧 ARQ 差错检测 肯定确认 超时重传 否认与重传
停止等待 ARQ 返回N 返回N ARQ 选择拒绝 ARQ
高级数据链路控制High高级数据链路控制High-Level Data Link Control
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建议阅读内容
Stallings chapter 7 Web sites on HDLC
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8
停止和等待
Src Frame Ack Destn Src Destn
Prop. Delay > Transmission delay
Trans. Delay > Propagation delay
9
停止等待链路利用率(1)
链路的比特长度 bit length = R×(d/v) R× R:bps; d:m unguided media: v=3x108 m/s guided media: v=2x108 m/s 传送数据的总时间 T=nTF =n(tframe+ 2tprop) TF=tprop+ tframe+ tproc+ tprop+ tack+ tproc 线路利用率或者效率 u=ntframe/n(tframe+2tprop)=tframe/(tframe+2tprop)=1/(1+2a) a= tprop/tframe transmission time归一化 time归一化 propagation time表示为变量 a time表示为变量 10
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选择拒绝 ARQ（2）
接受窗口 滑动到可 接受帧7， 0，1，2， 3，4，5 B认为丢失 的是帧7，接 受到的是新 的帧0
接受者 缓存
累 计 确 认
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高级数据链路控制－站点类型
主站 控制链路操作 发出的帧称为命令 为链路上的每个从站维护独立的逻辑链路 从站 主站的控制下操作 发出的帧称为响应 混合站 发出的帧可以是命令或者是响应
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停止和等待
源实体传输一个帧 目的实体收到帧并发送确认 下个帧发送前等待确认 目的实体可以通过不发送确认而停止数 据流 适合发送比较长的帧
7
流控制－分割
大数据块分割成小数据块 缓存空间限制 及早发现传输错误 差错发生，重传的数据量也少 阻止一个站点长时间占用传输媒体 停止等待变得不合适 多个帧传送, 多个帧传送, 长的比特长度链路
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返回N－损坏的RR
发送器收到 i 并发送 RR (i+1) 它在传输中 (i+1) 丢失 确认是累积的, 确认是累积的, 下一个 RR (i+n) 可能在帧 i超 (i+n) 时前到达 传送器超时传输一个 RR，并设置一个P比 RR，并设置一个P 特计时器 在启动复位过程 前这个过程将重复数 前这个过程将重复数 次
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滑动窗口流量控制
允许多个帧传送 允许多个帧传送 接收器分配W 接收器分配W个帧的缓存 发送器可以在没有确认的情况下发送W 发送器可以在没有确认的情况下发送W个帧 每个帧都有序号标识 ACK 包括下个希望接收的帧序号 序号大小是受限的 K比特长的字段模编号为 2k
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滑动窗口图表
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发送方滑动窗口
3
流量控制
确保发送实体发送的数据不会超出接收实体接 收数据能力的一种技术 防止缓存溢出 传输时间－Transmission 传输时间－Transmission time 一个帧的所有比特送到媒体上所花的时间 传播时间－Propagation 传播时间－Propagation time 一个比特经过链路从源点到终点所花的时间
帧i丢失 发送器发送i 发送器发送i＋1 接收器收到i 接收器收到i＋1 发现次序不对 发送一个拒绝i 发送一个拒绝i 发送器重新回到 帧i并重传
Destn Frame RR Damaged REJ Retransmit
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返回N －丢失的帧（2）
帧 i 丢失并且没有发送 接受器没接受到任何帧并且不返回RR或 接受器没接受到任何帧并且不返回RR或REJ 发送器超时，传输一个RR帧，包含一个被置为 发送器超时，传输一个RR帧，包含一个被置为 RR 1的P比特的比特 比特的比特 接收器将这个比特解释为命令 ，该命令要求接 收器发送一个RR响应，表明自己希望接受到下 收器发送一个RR响应，表明自己希望接受到下 个帧，即帧i 个帧，即帧i 发送器重传帧i 发送器重传帧i
4
帧传输模型
传输时延
Propagation delay
5
传输时间与传播时间
Transmission time — tframe 将一帧所有比特发送到传输媒体所花的时间 与帧的长度成正比 传输时间 = L / R L=以比特为单位的帧长度 L=以比特为单位的帧长度 Propagation time (propagation delay) — tprop 一个比特通过链路的时间 传播时间 = d / V d=以米为单位的链路距离 d=以米为单位的链路距离 V=以m/s 为单位的传播速度 V=以
出现5 出现5个1插入一个附加0 插入一个附加0 有5个1的模式出现，检查下个比特 如果是0 如果是0，则删除 如果是1且第7个比特是0 如果是1且第7个比特是0，组合被认为是标志字段 如果后面两个比特都是1, 如果后面两个比特都是1, 发送方指明异常中止
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比特填充
一个帧被分 成两个帧
两 个 帧 合 并 成 一 个 帧
第二部分 数据通信
第七章 数据链路控制
要点
数据链路控制协议 流量控制 调整数据流，防止缓存溢出 差错检测 差错控制 对损坏帧重传
2
数据链路层功能
向网络层提供服务接口 组帧 纠正传输比特差错 调节数据流量 发送站的速度<=接受站接纳帧的速度 发送站的速度<=接受站接纳帧的速度 寻址 多点线路 链路支持自身的控制 链路管理
轮询/结束比特
应用与环境有关 命令帧
P 比特 1 是向对等实体请求（轮询）响应帧
响应帧
F 比特 1 表示发送的响应帧是一个请求命令的结果
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信息字段
只有信息帧和无编号帧 必须有整数个八位组成 必须有整数个八位组成 长度可变 长度可变
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FCS
帧检验序列 差错检测码 16比特的 CRC 16比特的 32比特的 CRC 32比特的
当发送出数据时，滑动窗口从左边开始收缩； 当收到确认时，滑动窗口向右扩展
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接收方滑动窗口
当接收到数据时，滑动窗口从左边开始收缩； 当发送确认时，滑动窗口向右扩展
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滑动窗口实例
Window size is limited to 7(2k-1) See P.165
又一个滑动窗口实例
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滑动窗口的改进
停止等待链路利用率(2)
a的另一个表达式
d /V Rd a= = = t frame L / R VL t prop
图7.2 当 a<1和 a>1时, 皆有: a<1和 a>1时 皆有: Total time=1+2a u=1/(1+2a) 例1: 求 ATM的链路利用率 ATM的链路利用率 P.179 L=424bits, d=1000km, R=155.52Mbps 例2:求LAN的链路利用率 2:求LAN的链路利用率 L=1000bits, d=0.1km~10km, R=10Mbps~1Gbps 例3:求拨号数据链路利用率 3:求拨号数据链路利用率 L=1000bits, d=5000km, R=56Kbps
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数据传送方式（2）
异步平衡方式(ABM) 异步平衡方式(ABM) 平衡设置 两个混合站都能够初始化数据传输， 不需要得到许可 使用最广泛 没有用于轮询的额外开销
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数据传送方式（3）
异步响应方式(ARM) 异步响应方式(ARM) 非平衡设置 主站没有明确允许，从站能够初始化 传输 主站对线路全权负责 ARM很少被使用 ARM很少被使用
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地址字段
标识了传输该帧或准备接收这个帧的从站 通常为8 通常为8比特 可以使用扩展格式，长度是7 可以使用扩展格式，长度是7比特的倍数 每个八位组的最低位是1 每个八位组的最低位是1或0取决于它是不是字段的 最后一个八位组 八位组地址11111111 八位组地址11111111，让主站广播帧，所有从站都能 11111111，让主站广播帧，所有从站都能 接收到