数据通信实验报告
实验报告 实验名称 实验地点 小组成员 行政班级
实验 1: 信号频率分量 实验目的：
1)熟悉 MatLab 环境 2)考察信号带宽（所含频率分量）对信号波形的影响 实验任务：
傅里叶级数指出，任何周期函数都可以用正弦函数和余弦函数构成的无穷级数来表示。对于常用于 表示数字化数据的方波，相应的傅立叶级数的一种表示式可以写成 实验步骤：
1)设 f 为 1KHz，分别取 k 至 3、7、15、31、63、255、1023，观察波形的变化情况。说明信号带宽、信号的频率分量组成、信号边沿的陡峭程度、叠加波形与方波的近似程度这几者的关系。
结果：随着Ｎ的取值逐渐增大，信号波形与原信号波形相似度逐渐上升。信号由基波，一次谐波，二次谐波，多次谐波组成。当Ｎ的值较小时，信号波形的边缘较陡峭，随着Ｎ值逐渐增大，边缘陡峭降低，与原信号接近。
2)去掉几个低次谐波，波形会发生什么变化？以 k 从 7 开始直到 31（即去掉基波、三次谐波和五次谐波），绘制波形并进行解释。
结果：由于去掉了基波，和低次谐波，信号波形明显产生失真情况，如下图所示。原因是信号的能量主要是有基波携带的，所以去掉之后，产生失真。
实验结果：
１．实验程序 k=input("k=");y=0;a=1;while(a<=k)y=y+(4/pi)*sin(2*pi*a*t)/a;a=a+2;end t=(0:0.01:10);plot(t,y);２.实验图像
Ｎ＝３ Ｎ＝７ Ｎ＝１５ Ｎ＝３１ Ｎ＝２５５ Ｎ＝１０２３ 去掉基波，低次谐波
实验 2：PCM 与线性量化 实验目的：
1)熟悉线性量化原理，由实验验证并分析量化引起的量化误差及其与量化级数的关系 2)熟悉和理解 PCM 编码 一线性量化 PCM 系统，其输入信号区间为[-xmax，xmax]。
采用 N 个量化步级，每个子区间长度为Δ=2xmax/ N。
若 N 足够大，则可以认为在每一个子区间内的输入信号服从平均分布（密度函数为常数），其产生的失真(量化噪声功率)可表示为 E2= Δ2/ 12。如果 N 是 2 的幂次，满足 N = 2，那么可用 k比特来表示每个量化电平（PCM 编码）。
如果模拟信号的功率表示为 X2，则信号/量化噪声的比（SNR）由下式给出 实验给出 MATLAB 函数 linear_pcm(a, n)，其文件名linear_pcm 函数以样本序列和要求的量化电平数作为输入参数，求得已量化序列 a_quan，编码序列 code，以及产生的 SNR（dB）值 snr。
实验步骤：
1)产生一线性信号 y=x, 其输入信号区间为[-1，1]。调用 linear_pcm 函数分别用 8 电平和 16 电平进行量化，在同一坐标轴上绘出原信号和量化后的信号，比较这两种情况下 SNR。
结果：
snr（８）= 17.7886 snr（１６）= 23.8092 ８电平 １６电平2)绘出 1）的量化误差曲线，即画出输入信号作为输入值的函数的图形。对图形进行说明。
由上图的比较可以看出，１６电平的量化误差要小于８电平的量化误差。
3)对 1），绘出当量化电平数为 16 时的量化曲线。
要求画出量化值及量化编码对输入信号的曲线。
4)产生一正弦信号 y=sinx，x 取[0，2π]。调用 linear_pcm 函数分别用 8 电平和 16 电平对该正弦信 号进行量化。在同一坐标轴上绘出原信号和量化后的信号，并比较这两种情况下的 SNR。
snr =19.0658 snr=25.2756 5)对4），取量化电平数为 16。调用 linear_pcm 函数，写出返回的量化序列和相应的编码序列。
采样频率为 10 个样本每周期 a_quan = Columns 1 through 9-0.0594 0.5350 0.8916 0.8916 0.5350 0.0594-0.5350-0.8916-0.8916 Columns 10 through 11-0.5350-0.0594
实验 3：TCP 及流控制 实验目的：
1)验证 TCP 连接建立及释放过程 2)通过分析 TCP 流量数据，验证常用的流控制协议，如停等协议、滑窗协议及自动重传协议过程 实验任务：
1)学习TCP 协议（教材 20.1，20.2 章节）。总结 TCP 连接建立及释放过程。
2)文件传送协议（FTP）利用 TCP 传输协议进行文件传送。在 FTP 传输过程中，会建立 2 个 TCP 连 接--控制连接和数据连接。控制连接负责传送控制信息，如 FTP 客户发出的传送请求。数据传 送连接实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭“数据连接”并结束运行。
实验步骤：
1)打开浏览器，连接校内 FTP：172.16.11.2 2)打开 wireshark，开启抓包功能 3)从校内 FTP 上任意下载一文件 4)关闭 wireshark 抓包，并存储流量文件 5)利用 wireshark 提供的工具（如 TCP flow graph），分析 TCP 传输过程。
a)画出 TCP（数据连接）的连接建立和释放过程时序图，要求给出时间，分组（packet）序号，分组内容。
b)分析数据传输过程中实现的流控制过程，画出时序图。
c)下载过程中是否出现丢包？此时 TCP 接收端如何处理？（如有丢包发生，给出 wireshark 相应输出。）
实验结果：
a）建立连接过程 6 2.440945 115.239.211.11 192.168.0.10 TCP http > netclip [FIN, ACK] Seq=1 Ack=1 Win=20956 Len=0 7 2.440976 192.168.0.10 115.239.211.11 TCP netclip > http [ACK] Seq=1 Ack=2 Win=65276 Len=0 8 2.681051 192.168.0.10 61.164.154.235 TCP arepa-raft > http [SYN] Seq=0 Win=65535 Len=0 MSS=1460 SACK_PERM=1 9 2.692439 61.164.154.235 192.168.0.10 TCP http > arepa-raft [SYN, ACK] Seq=0 Ack=1 Win=65535 Len=0 MSS=1460 10 2.692467 192.168.0.10 61.164.154.235 TCP arepa-raft > http [ACK] Seq=1 Ack=1 Win=65535 Len=0 11 2.692533 192.168.0.10 220.181.8.43 TCP notify_srvr > http [RST, ACK] Seq=1 Ack=1 Win=0 Len=0 12 2.692561 192.168.0.10 42.156.140.11 TCP twsdss > http [RST, ACK] Seq=1 Ack=1 Win=0 Len=0 13 2.692581 192.168.0.10 42.156.140.11 TCP trusted-web > http [RST, ACK] Seq=1 Ack=1 Win=0 Len=0 释放连接过程 200 OK(application/octet-stream)6477 8.270162 192.168.0.10 61.164.154.235 TCP arepa-raft > http [ACK] Seq=673 Ack=5925447 Win=65167 Len=0 6478 8.270236 192.168.0.10 61.164.154.235 TCP arepa-raft > http [FIN, ACK] Seq=673 Ack=5925447 Win=65167 Len=0 6479 8.280019 61.164.154.235 192.168.0.10 TCP http > arepa-raft [ACK] Seq=5925447 Ack=674 Win=64863 Len=0 C）在传输过程中发生丢包。
6715 10.106398 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6716 10.106411 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6389195 Win=65535 Len=0 6717 10.125698 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP Previous segment lost] [TCP segment of a reassembled PDU] 6718 10.125717 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6716#1] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6389195 Win=65535 Len=0 6719 10.125731 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6720 10.125735 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6716#2] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6389195 Win=65535 Len=0 6721 10.125872 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP Fast Retransmission] [TCP segment of a reassembled PDU] 6722 10.125903 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP
gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6723 10.130338 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP Previous segment lost] [TCP segment of a reassembled PDU] 6724 10.130357 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#1] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6725 10.130372 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6726 10.130377 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#2] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6727 10.130512 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6728 10.130532 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#3] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6729 10.130564 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6730 10.130570 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#4] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6731 10.130834 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6732 10.130853 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#5] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6733 10.130863 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6734 10.130877 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#6] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6735 10.131012 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6736 10.131033 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#7] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6737 10.131314 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6738 10.131334 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#8] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6739 10.131344 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6740 10.131359 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#9] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6741 10.131514 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6742 10.131534 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup ACK 6722#10] gxs-data-port > http [ACK] Seq=806 Ack=6393575 Win=65535 Len=0 6743 10.131680 220.169.154.191 192.168.0.10 TCP [TCP segment of a reassembled PDU] 6744 10.131690 192.168.0.10 220.169.154.191 TCP [TCP Dup
