计算机网络PPT整理.docx

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计算机网络PPT整理

2、什么是计算机网络?

a．为了方便用户，将分布在不同地理位置的计算机资源实现信息交流和资源的共享。

b.计算机资源主要指计算机硬件、软件与数据。

数据是信息的载体。

c．计算机网络的功能包括网络通信、资源管理、网络服务、网络管理和互动操作的能力。

d．计算机网络技术是计算机技术与通信技术的结合，形成计算机网络的雏形。

3、0SI参考模型层次结构的七层名称是什么?

从上到下七层名称是应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。

4、写出现代计算机网络的五个方面的应用。

万维网（WWW）信息浏览、电子邮件（E-mail）、文件传输（FTP）、远程登录（Telnet）、电子公告牌（bulletinbroadsystem，BBS以及Netnews）、电子商务、远程教育。

2、试比较网络互连设备网桥、路由器、网章协议变换器在对应协议层功能方面的主要区别。

A．网桥用于数据层以上相同的网络，用于连接多个网段和多个服务器网际过滤。

B．路由器用于网络层以上相同的网络，对转发路径进行选择。

C．各层均不相同的网络，对不同类型网络协议进行转换。

5、简要说明电路交换和存储器转发交换这两面种交换方式，并加以比较。

A.电路交换是一种直接的交换方式，它为一对需要进行通信的装置（站）之间提供一条临时的专用通道，即提供一条专用的传输通道，即可是物理通道又可是逻辑通道（使用时分或频分复用技术）。

这条通道是由节点内部电路对节点间传输路径经过适当选择、连接而完成的，由多个节点和多条节点间传输路径组成的链路，例如，目前公用电话网广泛使用的交换方式是电路交换。

（2分）

B．存储转发交换方式又可以分为报文存储转发交换与报文分组存储转发交换，报文分组存储转发交换方式又可以分为数据报与虚电路方式。

分组交换属于“存储转发”交换方式，但它不像报文交换那样以报文为单位进行交换、传输，而是以更短的、标准的“报文分组”（packet）为单位进行交换传输。

分组经过通信网络到达终点有2种方法：

虚电路和数据报。

（2分）

C．与电路交换相比，报文交换方式不要求交换网为通信双方预先建立，条专用的数据通路，因此就不存在建立电路和拆除电路的过程。

1、计算机网络采用层次结构模型有什么好处？

：

层次结构能简化处理，使处理条理化。

体现对复杂问题采取“分而治之”的模块化方法，降低复杂问题的处理难度，同一层次具有相同的处理功能。

1、什么叫计算机对等网络？

对等网或称为对等式的网络（PeertoPeer）。

对等网可以不要求具备文件服务器，特别是应用在一组面向用户的PC机，每台客户机都可以与其它每台客户机实现“平等”对话操作，共享彼此的信息资源和硬件资源，组网的计算机一般类型相同，甚至操作系统也相同。

2、同步通信与异步通信有何不同？

参考答案：

在同步通信传送时，发送方和接收发将整个字符组作为一个单位传送，数据传输的效率高。

一般用在高速传输数据的系统中。

异步通信方式实现比较容易，因为每个字符都加上了同步信息，计时时钏的漂移不会产生大的积累，但每个字符需要多占2-3位的开销，适用于低速终端设备。

由于这种方式的字符发送是独立的，所以也称为面向安符的异步传输方式。

3、试比较模拟通信与数字通信。

参考答案：

模拟信号的电平随时间连续变化，语音信号是典型的模拟信号。

能传输模拟信号的信道称为模拟信道。

强果利用模拟信道传送数字信号，必须经过数字与模拟信号之间的变换（A/D变换器），例如，调制解调过程。

离散的数字信号在计算机中指由“0”、“1”二进制代码组成的数字序列。

能传输离散的数字信号的信道称为数字信道。

当利用数字信道传输数字信号是不需要进行变换。

数字信道适宜于数字信号的传输，史需解决数字信道与计算机之间的接口问题。

2、简述什么是网络协议，它在网络中的作用是什么？

参考答案：

答：

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。

在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守网络协议。

这些协议明确规定交换数据的格式以及有关的同步问题。

3、简述在何种情况下用路由器替代已有网桥。

参考答案：

答：

路由器执行的功能与网桥类似，例如学习、过滤及转发。

而不同的是，路由器具有内置的智能，以便研究网络交通及快速适应检测到的网络变化。

路由器工作于OSI模型网络7层协议的第3层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，能从包中解释更多的信息。

更适用于LAN与WAN

联接大型网络。

4.计算机网络采用层次结构模型有什么好处？

答：

1.各层之间是独立的

2.灵活性好

3.结构上可分割开

4.易于实现和维护

5.能促进标准化工作

1.与中继器相比，网桥具有哪些优点？

答：

与中继器相比，网桥不仅能使数据传送到更多的设备中，而且当冲突发生时，网桥可以将网络分隔成两个相互独立的冲突区域。

2.试述CSMA/CD协议规则？

答：

发前先侦听，空闲即发送，边发边检测，冲突时退避

3.试述二进制指数退避算法规则。

答：

在CSMA/CD协议中，一旦检测到冲突，为降低再冲突的概率，需要等待一个随机时间，然后再使用CSMA方法试图传输。

为了保证这种退避维持稳定，采用了二进制指数退避算法的技术，其算法过程如下：

1.将冲突发生后的时间划分为长度为2t的时隙

2.发生第一次冲突后，各个站点等待0或1个时隙在开始重传

3.发生第二次冲突后，各个站点随机地选择等待0,1，2或3个时隙在开始重传

4.第i次冲突后，在0至2的i次方减一间随机地选择一个等待的时隙数，在开始重传

5.10次冲突后，选择等待的时隙数固定在0至1023（2的10次方减一）间

6.16次冲突后，发送失败，报告上层。

数据交换技术有哪些，其各自有何优点？

线路交换技术：

优点是

分组交换技术：

帧中继交换技术：

信元交换技术：

1.目前应用最为广泛的一类局域网是Ethernet网，Ethernet的核心技术是它随机采用型介质访问控制方法，即CMSA/CD。

2.在以太网标准10BASE-7中，10时指数据传输速率为10Mbps，BASE传输模式为基带传输。

3.根据IEEE802模型标准将数据链路层划分为逻辑电路控制子网MAC子层。

4.计算机网络体系可划分为资源子网和通信子网。

5.常用的有线传输介质有3种同轴电缆、双绞线、光纤。

6.流量控制实际上是使发送方的发送信息流量不至于超过接收方能承受的能力。

7.数据报交换方式不保证数据分组的顺序纠正。

8.多路复用技术有频分复用，统计时分复用，波分复用，码分复用。

9.虚电路服务是OSI网络层向传输层提供的一种可靠的数据传送服务，它确保所有分组按发送无差错按序到达目的地端系统。

10.如果T线路失去了同步，它试图使用每一帧的第一位，来重新获得同步，请问平均要检查帧才能保证出错率为0.001的情况下重新获得同步。

11.数据链路层的最基本功能是向该层用户提供透明和可靠的数据传输基本服务。

12.网桥的种类有透明网桥，源路有选择网桥，封装网桥和转换网桥。

13.交换式局域网增加网络带宽改善网络性能的根本原因是交换机端口节点之间的多对节点的并发连接。

14.网络的功能有配置管理性能管理，故障管理，计费管理和安全管理。

。

15.网关的作用是实现的转换。

16.蓝牙技术一般用于10米之内手机，PC，手持终端等设备之间的无线连接。

17.计算机网络的主要功能硬件资源共享软件资源共享，用户之间的信息交换。

18.对于路有选择算法而言，固定路由选择属于策略，分布路由属于策略。

19.OSI的会话属于运输层提供的服务之上，给表示层提供服务。

Internet模型是为Internet定义的网络体系结构，是一种用于连接异构系统的分层模型框架。

开放系统互连参考模型（OSI）是由国际标准化组织（ISO）提出和定义的网络体系结构。

Internet采用TCP/IP协议，它是一种分层模型。

它由5个层次构成，即应用层、传输层、IP层、数据链路层和物理层。

概念性层次包含两个重要的分界线：

一个是协议地址分界线，另一个是操作系统分界线。

}物理层功能：

提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。

}有关在物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示。

数据链路层功能：

}在网络层实体间提供数据发送和接收的功能和过程。

}提供数据链路的流控。

网络层功能：

}控制分组传送系统的操作、路由选择、拥挤控制、网络互联等功能，它的作用是将具体的物理传送对高层透明。

}根据传输层的要求来选择服务质量。

}向传输层报告未恢复的差错

传输层功能：

}提供建立、维护和拆除传送连接的功能。

}选择网络层提供最合适的服务。

}在系统之间提供可靠的、透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制。

会话层功能：

}提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能。

}提供交互会话的管理功能，如3种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式。

表示层功能：

代表应用进程协商数据表示。

}完成数据转换、格式化和文本压缩。

应用层功能：

提供OSI用户服务，例如事务处理程序、文件传送协议和网络管理等。

物理层职责：

协调在物理介质上传输位流所需功能

}介质和接口物理特性

}位的表示

}数据率

}位同步

}传输线配置

}物理拓扑

}传输模式

数据链路层职责：

实现结点到结点的可靠传送链路

}成帧

}物理寻址

}流控

}差错控制

}访问控制

网络层职责：

将分组从源地址传送到目的地

}逻辑寻址

}路由

传输层职责：

将两个报文实现端到端的传送

}服务点地址SPA

}分段和组装

}连接控制

}流控

}差错控制

应用层职责：

提供用户接口及服务

}网络虚终端

}文件传送、存取和管理

}邮件服务

}目录服务

数据通信是两个实体间数据的传输和交换。

数据传输是将源站的数据编码成信号，沿传输介质传播至目的站。

数据传输的品质取决于被传输信号的品质和传输介质的特性。

}源：

产生要发送的数据的设备。

}发送器：

对信号进行转换或编码以产生能在特定传输系统中传输的电磁信号。

}传输系统：

连接源和目的地的传输线或复杂的网络。

}接收器：

从传输系统接收信号并转换成目的站设备能处理的信号。

}目的站:

：

从接收器输入数据的设备。

}时域概念：

信号是时间的函数，可分为连续信号和离散信号两种。

}频域概念：

信号由多个频率成分组成。

}正弦波是基本的连续信号

S（t）=Asin（2πft+Ø）

A为幅度、f为频率、Ø为相位

S（t）=sin（2πf1t）+1/3sin（2π（3f1）t）

}频谱：

一个信号包含的频率范围

}绝对频宽：

一个信号的频谱的宽度

}有效频带：

信号的大部分能量集中的频谱宽度

}信号数据率越高，所需有效频带越宽

}如数字信号数据率为W，则2WHZ有效频带的系统能很好满足传输需求

}数据率取决于三个因素:

可用的频宽.

能用的信号级别.

通道的质量.

}用于无噪音通道的Nyquist定律

BitRate=2×频宽×log2L

}用于噪音通道的Shannon定律

Capacity=频宽×log2（1+SNR）

}吞吐率（throughput）是度量数据通过一个实体（如某一点或网络）有多快。

}传播速度是度量一个信号或一位每秒通过介质的距离。

}波长既取决于信号频率，又和传输介质有关。

波长是在一个周期内单个正弦波能移动的距离.

}数据:

数据是有意义的实体，数据涉及到事物的形式，而信息涉及的是这些数据的内容和解释。

}信号和信号发送:

信号是数据的电磁或电子编码，信号发送是指沿传输介质传播信号的动作。

}传输:

指传播和处理信号的数据通信

}调制是载波信号的某些特性根据输入信号而变化的过程

}编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字通信介质传输出去

}在数据通信中经常使用位率和数据率这两个术语。

}位率是每秒传输的位的数。

}波特率是需要表示这些位的每秒传输的信号单元的数。

}波特率取决于发送信号需要的频宽。

位率等于波特率乘每个信号单元表示的位的数。

波特率等于位率除以每个信号单元表示的位的数。

}脉冲代码调制（PCM）是以采样定理为基础

}采样定理：

如在规则的时间间隔内，以高于两倍最高有效信号频率的速率对信号f（t）进行采样，那么，这些采样值包含了原始信号的全部信息

}数字数据传输方式：

串行传输与并行传输

}异步传输和同步传输

串行传输：

单工，半双工，全双工

}异步传输：

一次传输一个字符，用起始位引导，用停止位结束

}面向字符的同步传输：

每个数据块以一个或多个同步字符作为开始，以惟一的后文字符结束

}面向位的同步传输（HDLC、SDLC）：

数据块作为位流来处理

}数据终端设备DTE：

产生数据及必须的控制字符，并送到DCE

}数据通信设备DCE：

位于DTE和传输线路之间的中介通信设备，负责发送和接收在传输介质上的信号

}常用的传输介质

双绞线

同轴电缆

光导纤维（带宽最大，抗干扰最强）

无线介质

}传输损耗

外部损耗和内部损耗

信噪比

}传输特性:

包括是使用模拟信号发送还是数字信号发送，调制技术、传输容量及传输的频率范围。

}连通性:

点到点或者多点连接。

}地理范围:

网上各点间的最大距离，是在建筑物内、建筑物之间或扩展到整个城市。

}抗干扰性:

防止噪音对传输数据影响的能力。

}相对价格:

以元件、安装和维护的价格为基础。

传输耗损：

有三种类型的损耗：

衰减，畸变和噪音.

}衰减意味着能量的丢失，信号经过传输介质会丢失能量。

分贝（db）测量两个信号的相对强度。

db=10log2（P2/P1）

}畸变意味着信号的形式或外形改变。

}噪音也会损坏信号.

多路复由：

频分多路复用（适于模拟信号）

}时分多路复用（适于数字信号）

}统计时分多路复用

}波分复用

}码分多路复用

}码分复用访问（CDMA）中，不同于FDMA，因为只有一个通道占据整个链路频宽。

}也不同于TDMA，因为所有站能同时发送数据，而不用分时。

}CDMA是基于编码理论。

数据链路控制是为有效进行数据通信，对传输链路上的信号发送进行的控制和管理。

为此，要在物理接口之上增加数据链路控制的逻辑层。

}帧同步：

数据以帧发送，每个帧必须有起始和结束标志。

}流控：

发送站发送帧的速率不能超过接收站接收帧的速率。

}差错控制：

纠正传输系统引起的差错。

}寻址：

发送和接收站的标识。

}同一链路上数据和控制信息的识别。

}链路管理。

}成帧：

将上一层的传输单元（分组）加上帧头和帧尾，组装成数据链路层的传输单元--帧的过程。

}拆帧：

将对方物理层传送来的比特流信息去除帧头和帧尾，还原为组的过程。

}流控技术确保发送实体不会使接收实体发生数据溢出

}停—等流控

}滑动窗口流控

}发送站和接收站分别维护一张允许发送和接收的顺序号表格，称为窗口

}差错检测：

发送器在数据后面加一个检错码，它是数据块的函数

}接收器用同样的方法计算出接收到数据块的检错码

}与接收到的检错码比较以决定是否有差错

}1、校验码定义：

是一种具有发现某些错误或自动改正错误能力的一种数据编码方法。

}2、校验码目的：

用于检查或纠正在存取、读写和传送数据的过程中可能出现的错误。

}3、校验码的基本思想：

“冗余校验”，即通过在有效信息代码的基础上，添加一些冗余位来构成整个校验码。

}4、校验码的构成：

有效信息＋校验位（由有效信息产生的冗余位）

}两个代码之间的距离：

在一种编码中，在任何两个代码之间逐位比较，对应位值不同的个数。

}码距：

一种码制的码距是指该码制中所有代码之间的最小距离。

}只有当合法码之间的码距d>＝2时，校验码才具有检错能力，当码距d>＝3时，校验码才具有纠错能力。

4.4.1HDLC基本特征

}三种类型的站

◦主站：

控制数据链路的工作过程。

主站发出命令

◦从站：

接受命令，发出响应，配合主站工作

组合站：

具备主站和从站的功能

}两种链路组合

非平衡组合：

主-从组合

平衡组合：

组合站组合

}三种数据传输模式

正常响应模式NRM

异步平衡模式ABM

异步响应模式ARM

交换技术是采用交换机或结点机等交换系统，通过路由选择技术在欲进行通信的双方之间建立物理的逻辑的连接，形成一条通信电路，实现通信双方的信息传输和交换的一种技术。

•报文交换特性

•

（1）交换节点采用存储－转发方式对每份报文完整地加以处理。

•

（2）每份报文中含有报头，包含收、发双方的地址，以便交换节点进行路由选择，可以一对多地传送报文。

•（3）报文交换可进行速率、码型的转换，具有差错控制措施。

• （4）存储－转发时延大，随机性大，过负荷时将会导致报文延迟。

•报文长度、缓冲区分配

分组交换优点

•数据单位的最大长度限制在较小产度内，响应速度明显提高

•线路利用率高

•可进行数据率转换

•避免拥塞

•优先权的使用

帧中继交换的优点：

可以节省X.25分组交换的许多开销

•呼叫控制信号与用户数据采用分开的逻辑连接

•在第三层实现逻辑连接的多路复用和交换

•降低延迟，提高吞吐率

•对链路没有逐段的流控和差错控制

•信元交换技术的优点：

信元交换是将报文分割成具有统一格式、固定长度分组（简称信元）的一种交换方式。

ATM数据传送单位是一固定长度的分组，称为信元。

局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络，决定局域网特性的主要因素是用以传输数据的传输介质，用以连接各种设备的拓扑结构，用以共享资源的介质访问控制方法（MediaAccessControl,MAC）。

其中最重要的是介质访问控制方法，它对网络特性具有重要的作用。

1、局域网的定义

局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。

传输速率低于100Mbps的称传统局域网，传输速率高于100Mbps的称高速局域网。

局域网特性

}高数据率（0.1M-100Mbps）

}短距离（0.1km-25km）

}低误码率（10-8-10-11），99.999999999%的传输正确率

决定局域网特性的主要技术：

}用以传输数据的传输介质

}用以连接各种设备的拓扑结构

}用以共享资源的介质访问控制方法

网络拓扑结构：

}总线型

}环型

}星型结构

总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线

总线型拓扑的优点：

}结构简单，实现容易；

}易于扩展，可靠性较好。

在局域网中对数据传输介质进行的访问管理称介质访问控制。

CSMA控制方法：

①一个站要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否有其他站的发送信号存在。

②如果介质是空闲的，则可以发送。

③如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。

介质的最大利用率取决于帧的长度和传播时间,帧长越长，传播时间越短，则介质利用率越高。

退避算法：

二进制指数退避算法

①对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参量为L=2。

②退避间隔取1到L个时间片中的一个随机数。

1个时间片等于2a。

③当帧重复发生一次冲突，则将参量L加倍。

④设置一个最大重传次数，超过这个次数，则不再重传，并报告出错。

}截止二进制指数后退延迟算法

τ＝2k·R·a

其中：

τ为结点重新发送需要的后退延迟时间，a为冲突窗口值，R为随机数;

}限定k的范围,k=min（n，10）;

如果重发次数n<10，则取k=n；

如果重发次数n≥10时，则k取值为10;

}第n次重发延迟是分布在0与[2min（n，10）-1]个时间片之间，最大可能延迟时间为1023个时间片;

}在到后退延迟时间之后，结点将重新判断总线忙、闲状态，重复发送流程;

}当冲突次数超过16时，表示发送失败，放弃该帧发送。

光纤分布数据接口（FDDI）是以光纤为传输介质，以标记传递为介质访问控制方法、数据速率为100Mbps的一种双环结构高速网络。

FDDI协议：

MAC子层：

采用多标记的标记传递介质访问

•物理子层（PHY）：

控制用作MAC子层与PMD子层的连接

•物理介质相关子层（PMD）：

依照使用介质类型不同而不同

以太网是一种共享传输介质的局域网，采用争用的方法，介质访问控制MAC将传输介质的频带有效地分配给网上各站点的用户。

以太网是局域网的主流技术，有传统以太网、快速以太网和千兆位以太网。

MAC子层管理访问方法的运行。

从高层接收帧数据，并送到PLS子层进行编码。

传统以太网使用1坚持CSMA/CD作为介质访问方法。

网桥：

透明网桥和源路选网桥。

交换式局域网的基本模块

由输入输出接口以及具有交换分组或信元等数据单元能力的转发逻辑组成的网络。

输入输出端口是物理的和逻辑的接口，用来连接到需要交换数据单元的通信网络。

LAN交换器的特点

}低交换延迟

}支持不同的传输速率和工作模式

}支持虚拟局域网服务

两种交换方式

•存储转发方式：

交换器在转发分组至目的段以前，接收并缓存整个分组。

•穿通方式：

毋需缓存整个分组，而只需缓存用以决定目的地址的帧头，这样在任何时候只有很小一部分分组被缓存在交换器。

采用CSMA/CD介质访问控制,速率为100Mbps的一种LAN称快速以太网。

•100Base–T4采用3类、4类、5类UTP最大距离100M

•100Base–Tx采用5类UTP或150ΩSTP最大距离100M

•100Base–Fx采用多模光纤最大距离100M

快速以太网参考模型

}用介质无关接口（MII）代替传统以太网的连接单元接口（AUI）

}用调节子层（RS）代替物理信号子层（PLS）进行位串转换

}用物理编码子层（PCS）对数据编码

}物理介质相关子层（PMD）定义物理层

采用CSMA/CD介质访问控制,速率为1000Mbps的一种LAN称千兆以太网。

蓝牙设备有内置的短距离无线电发送器，数据率是1Mbps，2.4GHz频宽。

无线垫层的特点：

低功率、传输范围10m，使用2.4GHz频带

广域网是作用的地理范围从数十公里到数千公里，可以连接若干个城市、地区甚至跨越国界、遍及全球的一种通信网络。

高速广域网是速度高、延迟小的一种广域网，包括帧中继网、异步传输模式ATM网以及同步光纤网。

低速广域网是传输速度较低的广域网，低速广域网包括电话网、综合业务数字网ISDN以及X.25分组交换网。

随着计算机应用需求的不断扩大，对高速广域网的需求日益增加。

分组交换网原理

•分组交换是一种在距离相隔较远的工作站点之间进行大容量数据传输的有效方法，它结合线路交换和报文交换的优点，将信息分成较小的分组进行存储、转发，动态分配线路的带宽。

虚电路和数据报两种交换方式

•CCITTX.25是一种PSDN的协议

◦X.25包含有3层协议：