【优秀word硕士论文】网络流量课题的设计

摘要综合课题毕业设计包括8个设计课题频分复用、霍夫曼编码、网络流量、WEBSERVER、DSK语音、同步与定时和串行通信。传输专题要求理解通信各个环节的电路以及功率和带宽的计算，然后利用PROTEL绘制出各个单元电路，例如振荡电路、调制电路、分频电路等等。霍夫曼编码是在充分理解了霍夫曼编码的原理之后编写一个软件来实现霍夫曼编码的功能，并分析压缩率。网络流量课题的设计目的是通过从不同的角度对数据进行分析，得到结论，然后利用网络知识解释分析流量变化原因。WEBSERVER专题要求了解嵌入式系统开发环境，通过服务器端程序的编写了解基本的动态网站的设计方法。DSK语音设计要求理解DSK语音在工程实现上的方法。根据设计要求，给出一种语音编解码的实现方案，基于TI公司提供的TMS320VC5416DSK给出实现结果；通过本实验体会并初步学会DSP技术的实现方法及开发流程。同步与定时专题要求设计AD9959的外围电路，然后设计一个软件来控制AD9959使之输出我们需要的频率。串行通信专题要求进一步了解串行通信的基本原理；掌握串行接口芯片的工作原理和编程方法。关键词频分复用，霍夫曼编码，网络流量，WEBSERVER，DSK语音，同步与定时，串行通信ABSTRACTTHISDIPLOMADESIGNCONTAINSEIGHTPROJECTSFDM,HUFFMANCODE,NETWORKFLUX,WEBSERVER,DSKVOICEPROCESS,DDSANDSERIALCOMMUNICATEFDMPROJECTREQUIRESDEEPUNDERSTANDINGOFTHEPROCESSOFCOMMUNICATION,THENDESIGNSOMEIMPORTANTPARTSOFTHECIRCUITINHUFFMANCODEPROJECT,IDESIGNASOFTWAREWHICHHELPUSTOMAKEHUFFMANCODECOMETRUENETWORKFLUXPROJECTLETUSANALYZETHEFLUXBETWEENTWONETSWEBSERVERPROJECTSAIMISMAKEUSKNOWTHEBASICMETHODOFHOWTODESIGNAWEBSITEBASEDONC/SDSKVOICEPROCESSOFFERSASOLUTIONTOTRANSMITVOICETHROUGHDSPPROCESSINDDSDESIGNWEDESIGNCIRCUITFORAD9959,ANDTHENWEUSEVBTOWRITEAPROGRAMTOCONTROLTHEAD9959TOGENERATETHEFREQUENCYWEDESIREKEYWORDSFDM,HUFFMANCODE,NETWORKFLUX,WEBSERVER,DSKVOICEPROCESS,DDSANDSERIALCOMMUNICATE目录第一章传输专题（频分复用）111设计原理112系统的带宽和功率计算2121功率计算2122带宽计算213单元电路设计3131振荡电路3132同向输入放大器4133加法器4134调制电路5135滤波器5137四二转换器电路6138频率合成器714系统总电路图815总结和体会12第二章霍夫曼编码1321设计目的与要求1322设计原理1323设计过程14231霍夫曼编码的软件流程15232设计结果1524设计结果分析16241生成测试文件16242随机文件读取1724总结19第三章网络流量监测及分析2131设计背景和目的2132设计要求2133监测及分析的原理22331监测的原理22332监测软件SNIFFER2234方法与过程2235数据包分析2336全天数据总流量变化图2637流量分析27371网络进出流量分析27373TCP和UDP流量分析28374FTP流量分析2838安全漏洞2939结论与体会30第四章WEBSERVER3141设计目的3142设计环境31421硬件环境31422软件环境324221LINUX系统324222虚拟机3243基本操作3245HTTP协议简介33451报文33452请求报文34453响应报文34454首部3546TCP通信流程3647程序功能实现37471功能实现设计思想37472程序中相关代码解释3848程序最终效果4149总结42第五章DSK语音4351设计目的4352设计环境43521硬件设备43522软件4453设计原理45531DSK语音编解码原理45532PCM3002的结构框图如下图4554设计步骤45541PCM3002CODECAPI介绍45542为设计好的方案画各部分的流程图。46543根据流程图用C语言写程序。46544编译调试4755总结49第6章DDS频率合成技术5061引言5062硬件电路设计5263软件设计54631程序重要模块分析55632总体流程图5664总结60第7章串行通信6171引言6172设计方案617218250A简介617228250A内部寄存器。62738250与PC机通信64731串行口连接示意图64732设计流程图65733设计电路图6574设计改进66741程序改进66742硬件改进6775总结69参考文献70致谢71外文资料原文72译文74第一章传输专题（频分复用）11设计原理用于传输信号的许多系统都可以提供一个比信号所要求的频带宽的多的带宽。利用正弦幅度调制把它们的频谱在频率上进行搬移，使已调信号的频谱不再重叠，那样就能够在同一个宽带信道上同时传输这些信号。这就是频分复用的概念。在频分复用系统中，每一个信号的频谱在正的和负的频率上重复，因此已调信号就占据了原始信号两倍的带宽，这一点在频带的利用上是不经济的。所以我们采用单边带调制频分复用。频分复用系统的原理方框图如下图所示。图11频分复用原理图由于消息信号往往不是严格的限带信号，因而在发送端各路消息首先经过低通滤波，以便限制各路信号的最高频率，为了分析问题的方便，这里我们假设各路的FM都相等。然后对各路信号进行线性调制，各路调制器的载波频率不同。在选择载频时，应考虑到边带频谱的宽度。同时为了防止邻路信号间的相互干扰，还应留有一定的保护频带，即1，2公式（11）1GMCCFIFIFIN其中与分别为第1路与路的载频频率；ICI每一路调制信号的最高频率,本设计中为34KHZ；MF邻路间保护带。GF邻路间的保护频带越大，则在邻路信号干扰指标相同的情况下，对带通GF滤波器的技术指标的要求就可以放宽一些,但这时占用的总的频带就要加宽，这对提高信道复用率不利。因此在实际中，通常提高带通滤波器的技术指标，尽量减小邻路间的保护频带。GF各路已调信号相加送入信道之前，为了免它们的频谱重叠，还要经过带通滤波器。在信道中传送的路信号的总的频带宽度最小应等于N公式（12）MMGGMNFBNFFFFB11式中，它是一路信号占用的带宽。1在频分复用系统的接收端，首先用带通滤波器BPF来区分各路信号的频谱,然后通过各自的相干解调器解调,再经低通滤波后输出,便可恢复各路的调制信号。12系统的带宽和功率计算在这个系统中首先要解决带宽和功率问题。121功率计算每调制一次,电压幅度就衰减1/2,经过两次调制,电压幅度衰减为原来的1/4。在二四线转换中,电压还要衰减1/2，总的电压衰减为1/8。按照功率与电压的关系，总功率就衰减了1/64。而根据设计要求,线路上的信号总功率为09MW,分到每一路信号的功率为09/24MW。由此可见要加放大器对发射信号进行放大。同理也要加放大器对接受信号进行放大。经过计算要对发射信号放大24倍。122带宽计算实际中语音信号频带300HZ3400HZ，电缆传输频带60KHZ156KHZ，每路话音信号取4KHZ作为标准频带，由题目所给,电缆传输频带60KC156KHZ,带宽96KHZ。由于是全双工,96KHZ的带宽正好可容纳24路信号,即AB，12路,BA，12路。它们在一个信道上传输,这样就充分利用了信道资源。在采用滤波法的时候要考虑过渡带。因为实际中语音信号频带300HZ3400HZ，所有允许过渡带为600HZ。而实现滤波器的难易与过渡带相对于载频的归一化值有关。过渡带相对于载频的归一化值计算方法如下式公式（13）CLF/1题目要求001，随着载频的提高，就满足不了题目要求，所有我们采用二次调制。第一次用12KHZ,16KHZ,20KHZ调制形成前群。按最高载频计算,600/20103003,即3。第二次用84KHZ,96KHZ,108KHZ,120KHZ调制,按最高载频120KHZ计算,24103/1201030213单元电路设计单元电路包括振荡电路、放大器、幅度调制电路、解调电路、滤波器、加法器、四二转换器电路、载频提取电路、频率合成电路。131振荡电路电感分压反馈型振荡器电路，如图11所示。图中电阻、构成直流偏置电路；电容为隔直流电容。1BR2ECBC、和为振荡元件。1L2C图11振荡器电路设输入信号在基极的瞬时极性为正。在共集放大器中，集电极输出信号在同一瞬间的瞬时极性为负。此信号经过电抗元件、和构成的振荡回路，在1L2C两端的瞬时极性和集电极上的一样，也为负。那么，在下端的瞬时极性就1L应该为正。因此回送给基极的反馈信号与输入信号的瞬时极性符号相同，故此电路为正反馈环路，满足相位平衡条件。如果这个电路同时还满足AB1，那么该电路就可以起振。A是放大器的开环增益；B是反馈网络的反馈系数。其起振频率公式为1公式（14）CLF102取100，7MH，则6KHZ。CPF1L0F132同向输入放大器同向输入放大器电路如图12所示。信号自同向端输入，和组成SUERF反馈网络，跨接在输入端和反相输入端之间，形成串联电压负反馈。图12放大器输出信号与输入信号的关系是公式（15）SFUR/10我们取900，100，则放大倍数是10。FR1133加法器加法器总共要4个，在前群调制时需要3个，在二次调制时需要一个来插入导频。同向比例加法器如图13所示图13同向加法器当满足时，输出信号与输入信号的关系是1R23F公式（16）0U1S23S134调制电路我们采用MC1596来实现调制。图14调制电路135滤波器K称为过渡比，定义为SPK公式（17）K1称为分辨参数，定义为12AK公式（18）我们假设峰值通带纹波1DB，最小阻带衰减40DB，所要用到的公式有1LG102公式（19）40L2A公式（110）KN1LG公式（111）通带截止频率F1KHZ，阻带截止频率F37KHZ，25890102A73/1PSK5496/于是得到N403623，我们取N5。高通滤波器是用于在两次调制时获取上边带或者下边带的。第一次用12KHZ,16KHZ,20KHZ调制形成前群后，取上边带，我们举调制频率12KHZ为例，通带截止频率是12300HZ和15400HZ，阻带截止频率是11700HZ和15700HZ。通带宽均为4KHZ第二次用84KHZ,96KHZ,108KHZ,120KHZ进行调制,取下边带,从而将四个前群调制到了60KHZ108KHZ的频带上。我们举调制频率84KHZ为例，通带截止频率是72KHZ和60HZ，阻带截止频率是96HZ和36KHZ。通带宽均为12KHZ。137四二转换器电路由于语音信号是收和发同时存在收二线,发二线,所以是四线,而传输线是二线,这就需要进行四二线转换。在将二次群信号送入电缆传输时,为了使发送方不至于收到自己发出的信号,采用混合线圈。混合线圈原理是一个平衡电桥,使本端发送的信号不能渗漏到本端的接收信号处而形成回波。输入端是B1和GND，输入被R2和R3分压，输出端是A2和A1，传输线二线输入和输出是一样的。当电桥平衡时4个电阻大小相等,发端信号在收端A,B两点产生的电位相等,A到B间无电流流过,所以收端不会收到发端信号。而对发端和收端来说,输入,输出阻抗均为600。具体电路如图15所示图15四二转换器138频率合成器由振荡器电路产生标准频率源，经参考分频器R分频后，得到参SF考频率/R送到鉴相器的一输入端，VCO输出频率经N分频后RFS0F送到鉴相器的二输入端。环路锁定时有/N，因此VCO输出信号频RF0率为N/RN。即输出信号频率为输入参考信号频率的N0FSFRFRF倍，改变N分频系数就可得到不同频率的输出。图16是频率合成的原理图。图16频率合成原理图CD4046是低频多功能单片集成锁相环路。具有电源电压范围宽、功耗低和输入阻抗高等优点，最高工作频率为1MHZ。由CD4046组成的频率合成器如下图所示。图17频率合成器14系统总电路图前群调制的载波分别为12KHZ,16KHZ,20KHZ。分为4个前群调制模块。前群调制模块原理图如下图所示第一路信号加法器第二路信号调制电路1第三路信号调制电路2调制电路3图18前群调制原理图前群调制模块的电路图如下图所示图19前群调制电路图4个前群调制组成二次调制，第二次用84KHZ,96KHZ,108KHZ,120KHZ载波调制，导频也是在这里插入，原理框图如下前群调制模块1前群调制模块2前群调制模块3前群调制模块4调制电路1调制电路2调制电路3调制电路4加法器放大器四二转换器导频输出图110二次调制原理图电路图如下图所示图111二次调制电路图通过窄带滤波器可以提取出导频，然后通过频率合成器可以生成相干检波所需的载波。解调模块的原理图，BPF截止频率（604N）KHZ644NKHZ放大器乘法检波器LPF截止频率4KHZ窄带滤波器频率合成器信号输出图111解调模块的原理图解调模块的电路图图112解调模块的电路图整个解调电路的原理框图如图所示低通滤波相干解调相干解调相干解调低通滤波低通滤波64KHZ68KHZ104KHZOUT1OUT2OUT12截止频率4KHZ带通滤波器26468KHZ6064KHZ带通滤波器12104108KHZ信号频率合成器频率合成器频率合成器60KHZ图113解调电路原理框图15总结和体会在设计过程中，我复习了通信原理和通信电子线路的相关知识，将这些知识应用到设计中来，对频分复用有了更深入的理解。并且我对PROTEL的操作熟练多了，对电路图的绘制有了进一步提高；对于通信过程中所要涉及到的各个模块有了更深的了解。带通滤波器1第二章霍夫曼编码21设计目的与要求通过本专题设计，掌握熵编码的原理和方法，并熟悉C语言的使用。霍夫曼（HUFFMAN）编码是1952年为文本文件而建立，是一种统计编码。属于无损压缩编码。霍夫曼编码的码长是变化的，对于出现频率高的信息，编码的长度较短；而对于出现频率低的信息，编码长度较长。这样，处理全部信息的总码长一定小于实际信息的符号长度。22设计原理HUFFMAN于1952年提出一种编码方法，该方法完全依据字符出现概率来构造异字头的平均长度最短的码字，有时称之为最佳编码，一般就称HUFFMAN编码。下面引证一个定理，该定理保证了按字符出现概率分配码长，可使平均码长最短。定理在变字长编码中，如果码字长度严格按照对应符号出现的概率大小逆序排列，则其平均码字长度为最小。现在通过一个实例来说明上述定理的实现过程。设将信源符号按出现的概率大小顺序排列为表21分布率1UA1A2A3A4A5A6A7020019018017015010001给概率最小的两个符号A6与A7分别指定为“1”与“0”，然后将它们的概率相加再与原来的A1A5组合并重新排序成新的原为表22分布率2UA1A2A3A4A5A6020019018017015011对A5与A6分别指定“1”与“0”后，再作概率相加并重新按概率排序得U（026020019018017）直到最后得U（061039）霍夫曼编码的具体方法先按出现的概率大小排队，把两个最小的概率相加，作为新的概率和剩余的概率重新排队，再把最小的两个概率相加，再重新排队，直到最后变成1。每次相加时都将“0”和“1”赋与相加的两个概率，读出时由该符号开始一直走到最后的“1”，将路线上所遇到的“0”和“1”按最低位到最高位的顺序排好，就是该符号的霍夫曼编码。例如A7从左至右，由U至U，其码字为0000；A6按线线将所遇到的“0”和“1”按最低位到最高位的顺序排好，其码字为0001用霍夫曼编码所得的平均比特率为码长出现概率上例为02201920183017301530140014272BIT可以算出本例的信源熵为261BIT，二者已经是很接近了。采用霍夫曼编码时有两个问题值得注意首先，霍夫曼码没有错误保护功能，在译码时，如果码串中没有错误，那么就能一个接一个地正确译出代码。但如果码串中有错误，哪怕仅是1位出现错误，不但这个码本身译错，更糟糕的是一错一大串，全乱了套，这种现象称为错误传播ERRORPROPAGATION。计算机对这种错误也无能为力，说不出错在哪里，更谈不上去纠正它。其次，霍夫曼码是可变长度码，因此很难随意查找或调用压缩文件中间的内容，然后再译码，这就需要在存储代码之前加以考虑。尽管如此，霍夫曼码还是得到广泛应用。23设计过程下面是软件的流程图以及软件的最终界面。程序由下面几个模块组成READFILEANDCOLLECTDATA找出源文件路径和名称，读文件把数据移到缓存区中。COUNTTHEFOURBIT统计数据低四位和高四位的出现次数共16种。CACULATEANDSAVETHEHUFFMANCODE给16种符号创建霍夫曼码字。COMPRESSANDSAVEFILE写霍夫曼文件头、码表、文件，算出压缩率率。231霍夫曼编码的软件流程找出源文件路径和名称读文件把数据移到缓存区中统计数据低四位和高四位的出现次数共16种写霍夫曼文件头、码表、文件，算出压缩率率显示各节点的比率找出次数最少的两个节点给16种符号创建霍夫曼码字将转换后的霍夫曼码字保存到缓存区中再次读入文件转换成霍夫曼码字图21软件流程232设计结果根据设计要求所完成软件的最终效果如图22所示。图22软件界面对话框包括显示输入文件路径和名称，压缩文件和名称，压缩率，还有16个节点所占比例。这个比例可以帮助我们判断源文件的分布。生成的压缩文件的大小有4个组成部分文件头、霍夫曼码表、文件名和转换过后的霍夫曼码字。压缩率是源文件和转换过后的霍夫曼码字的比值。24设计结果分析通过选择大量满足不同分布（比如均匀分布、正态分布等）的测试文件，作出各种分布的概率密度函数曲线，通过图表分析不同分布情况下的压缩比。下面就生成测试文件和随机文件两个方面来分析。软件中的压缩率是源文件与生成的压缩文件之比，压缩后的文件包括4个部分文件头、码表、文件名和霍夫曼码字。241生成测试文件1均匀分布如表21所示。表21均匀分布压缩率表节点概率压缩率1/2333331/3241/421/516777测试文件生成时取0，1，3，F这16个节点，当只取0和1时，节点概率就是1/2，依此类推。可见随着节点的增加，压缩率呈下降趋势。2分布如表22所示。N表23分布压缩率表N节点个数压缩率123333221429321143421分布表示节点个数是N个，比如说N3，则节点是3个，每个节点出现的N2概率分别是，个，个，个数以2的幂次方增长。可见随着节点的021N2增加，压缩率也呈下降趋势。根据霍夫曼编码的原理，可以知道均匀发布时压缩率是最小的，而分布时N2压缩率最大。这和生成测试文件的实验结果是完全一致的。下面我们就随机文件的压缩率做一个分析。242随机文件读取我们从软件中读到随机文件中的节点分布的概率密度，然后用柱状图画出，就可以看出概率分布与压缩率的关系。图23概率分布与压缩率关系图1图24概率分布与压缩率关系图2图25概率分布与压缩率关系图3图26概率分布与压缩率关系图4图27概率分布与压缩率关系图5图28概率分布与压缩率关系图6从这个变化趋势图中可以清楚的看到随机文件的分布越接近均匀分布，压缩率越小，压缩效果越不好，分布中越接近分布，压缩率越高，压缩效果就越好，N2这也和霍夫曼编码的原理是一致的。均匀分布和分布如下图所示。图29各类分布由此可以得出所有的压缩算法都有自身的应用场合，适合于什么样的信源才能达到最佳效果。24总结在设计中，为了方便分析比较概率分布与压缩率的关系，在软件上添加了16个文本框用来显示16个节点的概率。对于程序中出现的一些BUG，经过分析调试进行了修改。比如，如果后缀名的长度大于3个或者文件名中有号，则压缩后的后缀名就不单单是HFM了，如果路径名中有（）号则程序还会报错不能正常运行。通过这次设计我有以下3个收获，1、信源编码以及霍夫曼编码的原理；2一个算法要转换到代码所要经历的过程，它会涉及到编程语言和编程工具。3、每一个压缩编码都有它最适用的场合和背景。第三章网络流量监测及分析31设计背景和目的网络流量监测和网络行为学研究涉及到网络运行状态的测量、分析、特征化和控制，通过这些方面的研究能够掌握并优化网络运行状况，增强网络运行的可靠性，更为有效的进行网络的规划和设计。网络应用的发展、网络结构的复杂化和用户的增多给网络管理、维护和检测技术带来很大的难度。网络流量监测是网络性能分析和通信网络规划设计的基础，精确的流量统计分析对设计高性能网络协议、高效网络拓扑结构、业务量预测与网络规划、精确的网络性能分析与预测、拥塞管理与流量均衡都有重要意义。因此，目前的网络流量采集和IP统计技术，已不仅用于网络流量费用的计算上，更重要的是透过对所采集数据的分析，可较为准确地获知站点的访问情况以及网络设备运作的状态从而实现对网络流量的监控和异常情况的报警。32设计要求1、设计者在了解实验目的后，自行设计监测计划，和按计划取得数据。自己制定数据分析方法和分析角度，得出实验结论。2、完成至少4种类型的数据包的分析，列出每个字段的含义。除了给出该字段的数值外，还要指出字段值表达了怎样的信息。3、做出全天数据总流量变化图。4、至少从3种不同角度对流量进行分析。5、完成整个监测计划中每天流量变化的比较分析。分析的重点不是各项统计数据本身，实验者需要完成对这些数据值的大小、关系、变化趋势等方面的进行分析和评价，进一步得出网络流量特点的结论，并尝试揭露形成相应特点的原因。33监测及分析的原理331监测的原理如果把SNIFFER与交换机的一个端口相连接，我们就只能看到广播、组播合送往未知地址的流量，而不是送往指定目的地的流量。我们可以用端口映射的办法来解决。我们可以这样设置交换机，使它把经过一个端口的流量都发送给交换机上的端口。但是，对于不同厂家的产品，开启映射的方式不同，对于运行CISCOIOS的CISCO交换机，可以使用下面的命令来启动映射功能PORTMONITORINTERFACE|VLANVLANID。在运行了CISCOCATOS的CISCO交换机上，如果想把端口1/10的所有数据都映射到端口3/1上，可以用下面的命令SETSPAN1/103/1。332监测软件SNIFFERSNIFFER是NETWORKASSOCIATES公司SNIFFER技术商业部门生产的一种网路分析软件。这种软件用于网路故障与性能管理，是业界应用最广泛的工具，它占网路分析软件市场的76。234方法与过程在选定的监测点；利用交换机的MONITOR功能和监测软件获取监测数据；多次监测，进行采样、统计、比较和分析。可以通过从不同的角度对数据进行分析，得到实验结论和利用网络知识解释分析流量变化原因。下面就各层给出了几个分析角度。数据链路层可广播、单播，分析广播风暴；报文长度，分析各种长度报文所占比例，计算报文平均长度等。网络层源和目的；分析内外网进出流量，分析焦点节点流量比例及变换情况；分析ICMP报文，网络开销比例等。传输层分析面向连接协议与面向无连接协议的使用情况。应用层分析各种典型应用的使用情况35数据包分析在使用SNIFFER时，整个过程中最主要的部分就是分析捕获文件。下面选取了4个数据报文进行了分析。1捕获并分析ARP报文图31ARP报文硬件类型1与SNIFFER相连的媒体的类型。协议类型0800（IP）产生请求要求的上层协议。硬件地址长度6字节这个媒体的MAC地址的长度（以太网时6个字节）。协议地址长度4字节高级协议地址的长度（IP是8个字节）。OPCODE1（ARP请求）ARP帧的类型。发送方的硬件地址00E04C2CD8F0发送方的MAC地址。发送方的协议地址2118398106发送方的IP地址。目标硬件地址000000000000目标的MAC地址。请注意这个地址全部设定为0。这个发送请求的硬件没有地址信息；实际上是发送方想要ARP请求的内容。目标协议地址21183981目标的IP地址。第一个帧已经被捕获和分析，可知第一个帧是作为“广播”发送的请求OPCODE1，而第二个ARP帧是响应OPCODE2，是作为单播数据包直接发送出去的。换句话说，响应是直接发送给发送方的，这样可以减少网络中的广播流量。2捕获并分析TCP报文图32TCP报文来源端口63479客户端的TCP端口，用于这次FTP对话中。目的端口FTP使用的著名端口（21）。序号168397937存在与发送方的TCP流中。第一个序号是随机生成的。下一个期望的序号168397938要注意下一个期望的序号并不是TCP头文件的一部分。数据间隔28BYTES这个长度是变化的，要取决于TCP文件头中的各个选项。标记02在连接建立时对序号进行同步。窗口65535TCP窗口的大小说明了接受方可以接受的数据量。这个参数如果太小（小于MTU大小）通常意味着接受方遇到了某种性能问题。校验和0FBC是接受方确保文件头在传输过程中没有中断。没有TCP选项。3捕获并分析CDP报文图33CDP报文在CDP头部中，应该注意到以下一些重要信息CDP采用的是多播目标MAC地址01000CCCCCCC（用于CDP和VTP）DLC后面所跟的8023帧的总长度为372字节，是指除了DLC头之外的所有内容的长度SNAP中的前3字节表示OUIID，这里是00000C代表厂商CISCOSNAP中的后2字节表示此帧承载的协议类型，0X2000表示是CDP协议当前采用的CDP的版本是CDP20保持时间（TTL）为180秒校验和2字节T（2字节）0X0001（设备名称）L（2字节）6（T、L、V加在一起的总长度）V（2字节）AP（主机名称）4捕获并分析IP报文图34IP报文版本当前版本是4；首部长度数据报总长度为20BYTES；服务类型优先级为0，TOS比特为0000，说明正常；总长度70BYTES，首部加上数据；标识36577，这个标识和源IP地址唯一的定义了这个数据报；标志00，标识可分片，且是最后的分片；分片偏移0；生存时间还有119跳；协议使用IP层服务的高层协议是ICMP；校验和D3E0，正确；源地址202200224110目的地址211839810636全天数据总流量变化图图35是全天总流量图，可以分为4个阶段。可以看出第一个阶段从监测开始即950到1130流量呈现上升的趋势；第二个阶段从1145到1240是全天平均流量最大的时段，达到10581512BYTES/10MINUTES；第三个阶段从1250到1530是流量起伏时期；第四个阶段从1750开始流量又开始增加，全天单位流量最大值出现在1802。这4个阶段数据流量也符合人们的作息时间。图35全天流量图37流量分析371网络进出流量分析图36所示的为一天中网络的进出流量分析图。蓝线是进入流量，红线是流出流量。流量单位是BYTE。图36进出流量分析虽然网络流量具有突发性，但是从图中两条曲线可以看出实际情况是进网流量大部分时间比出网流量大。这是因为出网流量中主要是聊天发送的信息以及请求报文，进网流量中有网页浏览和下载文件占了很大比例，而随着网络技术的发展，尤其是FTP以及P2P的大量使用，使得网络流量激增。373TCP和UDP流量分析TCP是传输控制协议，UDP是用户数据报协议。TCP和UDP都是属于传输层协议，负责承担数据传输的任务,其中TCP属于可靠的面向连接服务,UDP是不可靠的无连接数据报服务。下图是将全天的TCP和UDP流量做比较，蓝线代表TCP流量，红线代表UDP流量。流量单位是BYTE。图37TCP和UDP流量比较从图中可以看出TCP流量远大于UDP流量。基于TCP协议的服务有FTP、HTTP等等，尤其是下载视频文件，使得FTP流量很大；而基于UDP协议的服务有SNMP和QQ等等，这些流量相对很少，所以TCP流量要远大于UDP流量。374FTP流量分析FTP是TCP/IP协议组中的协议之一，是英文FILETRANSFERPROTOCOL的缩写。在TCP/IP协议中，FTP标准命令TCP端口号为21，PORT方式数据端口为20。下图是全天的FTP流量图图38FTP流量图从图中我们可以将全天的FTP流量分为4个阶段，第一阶段是从950到1045，这一阶段FTP流量很少，从1050到1200是全天FTP流量最大的时段，从1200到1730是FTP流量相对平稳，且比前一阶段要少，从1730到1930是全天FTP流量第二集中的时段。将FTP流量图和全天流量图比较可以看到流量集中的时段是基本吻合的，这也说明FTP流量占全部流量的大部分。38安全漏洞我们的网络并不是十全十美的，它有一些漏洞，现举一例说明FTP的密码在流量中是以明文传输的，如图39中浅蓝色标注的部分所示，FTP服务器地址是DNLEULLKASPERSKYLABSCOM，密码是INTER。图39FTP密码39结论与体会如今网络已经渗入到各行各业中，但如何对网络进行管理，恐怕很多人还知之甚少。在计算机网络的质量体系中，网络管理是一个关键环节，网络管理的质量也会直接影响网络的运行质量。当网络出现问题时，人们通常是一筹莫展，或者只能网络管理人员的经验解决问题，这样就导致了故障检修具有一定程度的盲目性。通过这次实验，我发现SNIFFER不仅能帮助你进行网络管理与故障检修，它还为如何检修网络故障提供了很多有益的思路。第四章WEBSERVER41设计目的了解嵌入式系统交叉开发环境，了解开发机、宿主机、交叉编译、交叉调试等概念；通过实现WEBSERVER程序设计，掌握嵌入式系统的交叉开发环境的使用方法和基本的动态网站的设计方法。42设计环境421硬件环境图41设备连接情况嵌入式系统也被称为嵌入式计算机系统，它是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件课裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统包括硬件和软件两部分。硬件部分主要包括嵌入式核心芯片、存储器系统和外部接口。软件部分包括嵌入式操作系统和应用软件。嵌入式系统本身不具备开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。MAGICARM2410实验箱是一款可使用C/OSII、LINUX和WINCE操作系统、支持QT、MINIGUI图形系统的ARM9教学实验开发平台，如图42所示。它采用ARM920T内核的S3C2410A微处理器，扩展有SDRAM、NANDFLASH、NORFLASH和E2PROM等存储资源，具有10/100M以太网接口、USBHOST接口、USBDEVICE接口、CAN接口、PCMCIA存储卡接口、IDE硬盘接口、CF卡接口、SD卡接口、IRDA接口和IIS数字音频接口，以及一个8英寸640480真彩TFT液晶屏（带触摸屏），可使用JTAG仿真调试。422软件环境4221LINUX系统LINUX系统是一套免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，它是由世界各地成千上万个程序员设计和实现的，其目的是建立不受任何商品化软件版权制约、全世界都能自由使用的UNIX兼容产品。由于LINUX是一套具有UNIX全部功能的免费操作系统，它在众多软件中占有很大优势，为广大计算机爱好者提供了学习、探索和修改计算机操作系统内核的机会。4222虚拟机这里提到的虚拟机是指安装在开发机上一种软件。这个软件在开发机的系统上虚拟出一个“计算机”，一个有CPU、内存、硬盘和外围设备的计算机，我们可以调整这个虚拟计算机的硬盘大小、内存大小、有哪些外设等。在这个计算机上我们又可以安装一个不同的操作系统。为什么在开发机上还要如此麻烦地再安装一个操作系统呢我们再来看看嵌入式开发环境，开发机和目标机的硬件体制不同，如果操作系统也不一样，那么在开发机上编译目标机的程序就更困难了。所以我们要么在开发机上安装与目标机相同的操作系统，如LINUX；要么就使用虚拟机的方式，在虚拟机上安装LINUX，在LINUX中编译目标机的程序。43基本操作在虚拟机中使用嵌入式LINUX系统的交叉编译环境，打开虚拟机程序VMWAREGSXSERVERCONSOLE，进入LINUX系统，打开串口控制台，对实验箱进行控制，了解开发机上的交叉编译环境。编译例程，然后进行编译，如果出现编译错误，请改正程序中的相应错误后，再次编译。上传程序后执行程序。在开发机上打开IE浏览器，输入URL就可以看到相关的网页。45HTTP协议简介HTTP（HYPERTEXTTRANSFERPROTOCOL）是超文本传输协议的缩写，它用于传送WWW方式的数据，HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求，请求头包含请求的方法、URL、协议版本、以及包含请求修饰符、客户信息和内容的类似于MIME的消息结构。服务器以一个状态行作为响应，相应的内容包括消息协议的版本，成功或者错误编码加上包含服务器信息、实体元信息以及可能的实体内容。下图就是HTTP工作的方式。图43HTTP工作模式451报文HTTP报文有两种通用类型，这两种通用类型如图44所示。图44报文的种类452请求报文请求报文包括请求行、首部，以及有时出现的主体。如图45所示。请求行定义请求类型、统一资源标识符URL、协议版本号。请求行包括请求类型、空格、统一资源标识符URL、空格以及协议版本号。如图46所示。图45请求报文图46请求行453响应报文响应报文包括状态行、首部，有时也包括主体。如图47所示。状态行定义响应报文的状态。它包括协议版本号、空格、状态行、和状态短语。如图48所示。图47响应报文图48状态行454首部首部在客户和服务器之间交换附加的信息例如,客户可以请求文档已特殊的形式发送出去,或服务器可以发送关于该文档的额外信息。首部可以有一个或多个首部行。每一个首部行由首部名、冒号、空格和首部值组成。图49首部的格式首部行属于4个种类中的一个通用首部、请求首部、响应首部和实体首部。请求报文可以只包含通用首部、请求报文和实体首部。响应首部则只包含通用首部、响应首部和实体首部。图410画出了请求报文和响应报文。图410首部46TCP通信流程我们使用TCP流套接字的面向连接的并发客户服务器通信。服务器在同一时间可以对多个客户提供服务。对于这种类型的服务器，在同一时间可以打开多个连接。因此需要多个端口，但是服务器只能使用一个熟知端口。解决的方法是使用一个熟知端口和几个短暂端口。服务器在熟知端口发出被动打开。客户首先是找到这个端口进行连接。当连接建立后，服务器就为这个连接指派一个短暂端口，而把这个熟知端口释放出来。数据传输就能够在这两个短暂端口之间进行，这两个端口一个在客户端，一个在服务器端。图411给出了服务器和客户端的事件流程图。图411面向连接的并发服务器的套接字接口47程序功能实现471功能实现设计思想本软件设计实现了下面两个功能1网页内容中包含基本的文字信息，图片信息，要求要美观简洁。2网页要具有交互功能，不能只是一个静态网页。我选择的是身份验证和超级链接。身份验证实现在网页中实现通过输入帐号和密码实现用户身份认证的功能。如果帐号和密码正确，则服务器弹出一个网页确认，如果帐号和密码不正确，则服务器弹出一个网页报告错误。超级链接实现点击链接后，跳转到另一页面。下图就是实现这两个功能的程序流程图。图412服务器端程序流程图网页的传送通常有两种方法采用数组传送网页的文本信息，页面的设计含在程序代码中；直接传送已经设计好的网页，可以通过DEAMWEAVER以及ASP等第三方软件设计动态网页，我是采用HTML语言直接实现的。472程序中相关代码解释下面是服务器程序的几个主要代码的解释1HTTP头部的定义首先发送HTTP头部接着发送页面。HTTP头部发送采用数组的方式，头部分为两种文本头部和图片头部，分别定义如下CHARHTTPWEB“HTTP/10200OKRN“DATEMON,24NOV2005102600GMTRN“SERVERMICROHTTP/10ZHIYUANELECTRONICSCO,LTDRN“ACCEPTRANGESBYTESRN“CONNECTIONKEEPCLOSERN“CONTENTTYPETEXT/HTMLRN“RN“其中CONTENTTYPETEXT/HTMLRN表明了头部的类型为文本类型，其后所传送的数据是文本内容。CHARHTTPGIF“HTTP/10200OKRN“DATEMON,24NOV2005102600GMTRN“SERVERMICROHTTP/10ZHIYUANELECTRONICSCO,LTDRN“ACCEPTRANGESBYTESRN“CONNECTIONKEEPCLOSERN“CONTENTTYPEIMAGE/BMPRN“RN“其中CONTENTTYPEIMAGE/BMPRN表明了头部的类型为图片类型，其后所传送的数据是图片内容。2客户请求信息处理GETFILENAMECHARBUFFERLENGTH此函数将REVBUF中的特定数据取出来，通过比较来判断客户端索要的文件，然后再发送。GETFILENAMECHARBUFFERLENGTHIFBUFFER5''IFBUFFER5'B'IFBUFFER5'G'IFBUFFER5'T'IFBUFFER5'S'IFBUFFER24'1'FILEFP1INTIFP1FOPENSTR1,“RB“FSEEKFP1,0,SEEK_ENDINTLENFTELLFP1REWINDFP1PCHARMALLOCLENWHILEFEOFFP1IFREADP,1,LEN,FP1IFILENSENDNSOCKFD,P,I,0PRINTF“DN“,IBREAKELSEISENDNSOCKFD,P,LEN,0IFILENPRINTF“NEEDTOCONTINUEWRITEN“PRINTF“DN“,IFCLOSEFP1FREEP48程序最终效果初始页面“史上最强搜索引擎”最终效果如图413所示图413最终效果首先打开服务器的程序，等待接受请求，通过REVBUF中的特定数据来判断客户端是什么请求，然后调用SENDFILE函数来发送数据。如果点击页面上任何一个链接，就会跳出图414所示的页面。为了实现身份验证功能，我在两张图片上也设置了超级链接，当用户点击时，就会弹出认证页面，如图415所示。图414测试页面图图415认证页面当输入帐号和密码正确时，就会弹出认证正确的欢迎画面，如图416所示。如果输入帐号或密码有错误，就会弹出认证错误画面，如图417所示。图416认证正确页面图417认证错误画面49总结这次的设计专题有两个有待提高的地方。第一个就是程序的稳定性有待提高。GETFILENAME函数将REVBUF中的数据取出来，应用特定数据的判断来得知客户端索要的文件，但是所有的数据判断都是基于单个符号的，这对程序的稳定性带来了隐患，如果有多个文件某些特定位相同，服务器就会出现混乱，发送错误的页面。改进的方法可以再设计一个字符比较函数就可以解决这个问题。第二个不足是交互式页面的设记略显简单，改进的方法是可以设计一个数据库文件，让用户输入的帐号和密码与数据库中的记录比较就更加科学。第五章DSK语音51设计目的1进一步学习DSK语音技术，并理解其在工程实现上的方法。2根据实验要求，给出一种语音编解码的实现方案，基于TI公司提供的TMS320VC5416DSK给出实现结果。3通过本实验体会并初步学会DSP技术的实现方法及开发流程。52设计环境521硬件设备一台计算机，TMS320VC5416DS一套，5416DSK实验板结构参见图51。图51TMS320VC5416DSKDSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。下图就是TMS320C54X的结构框图。图52TMS320C54X的结构框图522软件CCS（CODECOMPOSERSTUDIO）为TI公司的DSP集成开发环境。它提供了环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具，可以帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译链接、调试和数据分析等工作。与TI提供的早期软件开发工具相比，利用CCS能够加快软件开发进程，提高工作效率。CCS一般工作在两种模式下软件仿真器和与硬件开发板相结合的在线编程。前者可以脱离DSP芯片，在PC机上模拟DSP的指令集与工作机制，主要用于前期算法实现和调试。后者实时运行在DSP芯片上，可以在线编制和调试应用程序。53设计原理531DSK语音编解码原理AD转换DSPDA转换VINLVINRDOUTDINVOUTLVOUTR图53DSK编码原理532PCM3002的结构框图如下图图54PCM3002的结构框图54设计步骤集成开发环境为我们提供了CHIPSUPPORTLIBRARY，这使我们的开发更加容易，提高了效率，屏蔽了对底层硬件的操作。541PCM3002CODECAPI介绍DSK5415_PCM3002_OPENCODECALLOCATEANIDENTIFYINGHANDLEFORANINSTANCEOFACODECDSK5416_PCM3002_CLOSECODECRELEASEACODECHANDLEDSK5416_PCM3002_SETPARAMSSETPARAMETERSONCODECREGISTERSDSK5416_PCM3002_READ16READ16BITSFROMTHECODECDATASTREAMDSK5416_PCM3002_READ32READ32BITSFROMTHECODECDATASTREAMDSK5416_PCM3002_WRITE16WRITE16BITVALUETOTHECODECDATASTREAMDSK5416_PCM3002_WRITE32WRITE32BITVALUETOTHECODECDATASTREAMDSK5416_PCM3002_RSETSETTHEVALUEOFACODECCONTROLREGISTERDSK5416_PCM3002_RGETRETURNTHEVALUEOFACODECREGISTERDSK5416_PCM3002_OUTGAINSETTHECODECOUTPUTGAINDSK5416_PCM3002_LOOPBACKENABLE/DISABLETHECODECLOOPBACKMODEDSK5416_PCM3002_MUTEENABLE/DISABLETHECODECMUTEMODEDSK5416_PCM3002_POWERDOWNENABLE/DISABLETHECODECPOWERDOWNMODESDSK5416_PCM3002_SETFREQSETTHECODECSAMPLERATE542为设计好的方案画各部分的流程图。图55流程图543根据流程图用C语言写程序。INCLUDE“DSK5416H“INCLUDE“DSK5416_PCM3002H“DSK5416_PCM3002_CONFIGSETUP0X100,/SETUPREG0LEFTCHANNELDACATTENUATION0X1FF,/SETUPREG1RIGHTCHANNELDACATTENUATION0X0,/SETUPREG2VARIOUSCTLEGPOWERDOWNMODES0X0,/SETUPREG3CODECDATAFORMATCONTROLINT16S100VOIDUSERTASKINTIDSK5416_PCM3002_CODECHANDLEHCODEC/OPENCODECWITHDEFAULTSETTINGSHCODECDSK5416_PCM3002_OPENCODEC0,/STARTTHECODEC/CONFIGURECODECWITHDEFAULTANDMUTEBITSETDSK5416_PCM3002_CONFIG0,WHILE1FORI0I100IWHILEDSK5416_PCM3002_READ16HCODEC,/SETCODECFREQUENCYTO24KHZDSK5416_PCM3002_SETFREQHCODEC,24000WHILEDSK5416_PCM3002_WRITE16HCODEC,SIVOIDMAIN/INITIALIZETHEBOARDSUPPORTLIBRARYDSK5416_INITUSERTASK544编译调试1启动CCS2，在“PROJECT”菜单下选择“NEW”，开始创立一个新的工程文件DSKPJT，参见下图。图56新建工程2在“PROJECT”菜单下利用“ADDFILESTOPROJECT”将编写好的DSKC、C语言标准库RTSLIB和LIKCMD添加到PROJECT下。一般情况下，CCS会自动在源程序中包含的头文件，参见下图。图57添加文件3在“PROJECT”菜单中选择“OPTIONS”，可以加入编译、连接参数开关选择窗口。右键单击“PROJECT”文件夹下的工程文件名也可加入。4使用“PROJECT”菜单下的BUILD或REBUILDALL命令完成该工程的编译连接。5如编译连接没有错误，可以利用“FILE”菜单中的“LOADPROGRAM”，将生成的OUT文件装入目标板。6可以在“DEBUG”菜单项中，选择启动程序运行。55总结通过本次设计，我把通信原理、数字信号处理及DSP技术课程的有关知识又梳理了一下，对DSP的开发流程有全局性的认识。我还了解语音编解码的全过程，然后利用CCS中的各种工具对其进行调试仿真，最后观察设计结果。第6章DDS频率合成技术61引言DDS是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。DDS有如下优点（1）频率分辨率高，输出频点多；（2）频率切换速度快，可达US量级；（3）频率切换时相位连续；（4）可以输出宽带正交信号；（5）输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；（6）可以产生任意波形；（7）全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻，因此八十年代以来各国都在研制和发展各自的DDS产品，如AD公司的AD7008，AD9850，AD9854等。本设计中使用AD公司的DDS芯片AD9959,AD9959是一款采样率可达500MHZ的四通道DDS芯片，最高输出频率可达200MHZ。它由系统时钟部分、DDS通道及串行I/O三部分组成，其功能框图如下图61AD9959工作原理框图AD9959包括四个完整的DDS通道。一个完整的DDS通道由数字波形产生器、数字/模拟转换器DAC和专用的控制逻辑组成，能够提供32位频率分辨率控制，14位相位偏移控制和10位幅度控制。输出频率计算公式为公式（61）323200FTWWITHFFTFS其中是系统时钟频率,FTW是频率控制字,代表相位累加器容量。SF32其中是系统时钟频率,FTW是频率控制字,代表相位累加