计算机网络谢希仁第五版读书笔记.docx

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计算机网络谢希仁第五版读书笔记

《计算机网络》—谢希仁

前言

1.1“三网”指的是：

电信网络、有线电视网络和计算机网络

因特网发展的三个阶段：

1、1969年美国国防部创建的第一个分组交换网ARPANET,1983年TCP/IP成为ARPANET上的标准协议，这也成为因特网诞生的标志，1990年ARPANET关闭。

注：

internet和Internet的区别

2、三级结构的因特网：

主干网、地区网、校园网（企业网）

3、多层次ISP结构的因特网

20世纪90年代欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网WWW

1996年美国提出“下一代因特网计划”，即“NGI计划”

1.2因特网标准化工作：

太早定标准容易过时而限制技术水平，太晚容易使技术无章可循，互不兼容。

标准参见RFC文档

1.3因特网的划分：

边缘部分和核心部分

通讯方式分为：

C/S和P2P

三种交换方式：

电路交换（适合传送大量数据）、报文交换、分组交换（比报文交换时延小，更灵活）

1.4计算机在我国的发展

最早着手建设专用计算机广域网的是铁道部（1980年）。

1989年我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行

1994年我国用64kb/s专线正式接入因特网

1994年9月CHINANET正式启动

目前为止，我国9个全国范围的公用计算机网络：

（1）CHINANET

（2）CERNET

（3）CSTNET

（4）UNINET

（5）CNCNET

（6）CIETNET

（7）CMNET

（8）CGWNET

（9）CSNET

此外还有NSFnet高速互联试验网

1.5计算机网络的分类：

（1）广域网

（2）城域网

（3）局域网

（4）个人区域网

不同使用者的网络：

公用网、专用网

接入网（AN）

1.6计算机网络的性能

（1）速率

（2）带宽：

原指频带宽度，现指能通过的“最高数据率”

（3）吞吐量

（4）时延：

发送时延：

发送数据帧，从第一比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕

==数据帧长度/信道带宽，也叫传输时延

传播时延：

信道长度/电磁波在信道上的传播速率

处理时延：

主机或路由器处理分组花费的时间

排队时延：

进入路由器之后先排队等待处理

（5）时延带宽积=传播时延*带宽

（6）往返时间RTT

（7）利用率：

信道利用率和网络利用率

信道利用率是指某信道有百分之几的时间是被利用的，并非越高越好，因为利用率越高，时延越高，一般ISP控制不超过50%

网络利用率是信道利用率的加权平均值

1.7计算机网络的非性能特征

1、费用

2、质量

3、标准化

4、可靠性

5、可扩展性和可升级性

6、易于管理和维护

1.8计算机网络体系结构

1.8.1计算机网络体系结构的形成

协议的三要素

（1）语法：

数据域控制信息的结构或格式

（2）语义：

需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应

（3）同步：

时间实现顺序的详细说明

协议各层要完成的功能：

1、差错控制

2、流量控制

3、分段和重装

4、复用和分用

5、连接建立和释放

OSI七层结构：

应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

TCP/IP四层结构：

应用层、传输层、网际层（解决不同网络的互联问题）、网络接口层

折中的五层模型：

应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

第二章物理层

物理层是考虑怎样才能在传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。

2.2数据通信的基础知识

基带信号—>经过调制—>传输

调制分为两类：

1、基带调制：

仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应，变换后信号仍然是基带信号。

2、带通调制：

需要实用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输，经过载波调制后的信号成为带通信号。

带通调制包括三种：

1、调幅（AM）：

载波的振幅随基带数字信号而变化

2、调频（FM）：

载波的频率随基带数字信号而变化

3、调相（PM）：

载波的相位随基带数字信号而变化

信道的极限容量

限制码元传输速率的因素：

1、信道能够通过的频率范围

2、信噪比：

S/N=10log10（S/N）（dB）

香农公式：

C=Wlog2（1+S/N）（b/s）W是信道带宽C表示信道的极限传输速率

2.3传输媒体

（1）导向传输媒体

（2）非导向传输媒体

放大器：

用于放大模拟信号

中继器：

用于对数字信号进行整形

双绞线

屏蔽双绞线STP：

多一层金属丝屏蔽层

无屏蔽双绞线UTP

同轴电缆

光纤

多模光纤：

可以存在许多条不同角度入射角的光线在一条光纤中传输。

单模光纤：

光纤的直径减少到只有一个光的波长，光一直向前传播，不会发生多次反射。

通过T形头连接到计算机

T形头：

无源的和有源的

无源T形头比较可靠，出问题不影响干路，整个光纤环路的长度受限

有源T形头实际上是一个有源转发器，进入的光信号通过光电二极管变成电信号，再生放大后，再经过发光二级管LED变成光信号继续向前传送。

现在纯光的信号再生器也已开始使用。

架空明线（铜线或者铁线）

非导向传输媒体

无线电微波通信在数据通信中占重要地位

微波不像短波可以通过电离层反射传回地面，而是穿透电离层进入宇宙，所以传播距离受限，所以有两种主要的方式：

地面微波接力通信和卫星通信

2.4信道复用

频分复用FDM

时分复用（同步）TDM

统计时分复用STDM（异步）：

TDM的基础上增加集中器（复用器）

波分复用WDM

就是光的频分复用

码分复用CDM

CDMA:

码分多址

码分复用各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。

在CDMA中，每一个比特时间再划分为m个短的间隔，成为码片

2.5数字传输系统

1、脉冲调制PCM体制

欧洲的30路PCM（简称E1，速率是2.048Mb/s）,北美的24路PCM（简称T1,速率是1.544Mb/s）

3、同步光纤网SONET和同步数字系列SDH

PCM数字传输的主要缺点：

（1）速率标准不统一

（2）不是同步传输

SONET的层次自下而上为：

（1）光子层

（2）段层

（3）线路层

（4）路径层

上两层是必须有的，下两层是可供选择的。

2.6宽带接入技术

xDSL技术

就是用数字技术对现有的模拟电话用户进行改造，使它能够承载宽带业务。

把0~4kHz低频谱留给传统电话使用，把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。

DSL就是数字用户线（DigitalSubscriberLine）的缩写，前缀x表示不同方案

几种类型：

1、ADSL非对称数字用户线

2、HDSL高速数字用户线

3、SDSL：

1对线的数字用户线

4、VDSL甚高速数字用户线

ADSL在用户线的两端各安装了一个ADSL调制解调器，实现方案有很多种，我国目前采用的方案是离散多音调DMT调制技术，多音调指“多子信道”,把40kHz~1.1MHz的高频谱划分为许多子信道，其中25个用于上行，249个用于下行，每个子信道占据4kHz带宽，并使用不同的载波进行数字调制。

ADSL最大的好处就是可以利用现有的电话网中的用户线，不需要重新布线

光纤同轴混合网（HFC）

HFC网是在目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的一种居民宽带接入网。

光纤结点，又叫光分配结点，在光纤结点光信号被转换成电信号，光纤结点以下就是同轴电缆。

许多厂商愿意采用正交相移键控QPSK座位上行信道中的调制手段。

FTTx技术

FTTH光纤到户将使用时分复用的方式进行双向传输

FTTB光纤到大楼

FTTC光纤到路边

第三章数据链路层

3.1使用点对点信道的数据链路层

数据链路层使用的信道主要有两种类型：

1、点对点信道

PPP协议

网络适配器（拨号适配器、局域网适配器）

2、广播信道

数据链路层三个基本问题：

--->封装成帧

前后分别添加首部和尾部，构成一个帧。

帧的数据部分的长度上限----最大传送单元MTU

—>透明传输

用字节填充或字符填充解决透明传输的问题

—>差错控制

广泛采用循环龙雨检验CRC

传输差错可分为两大类：

一类是最基本的比特差错，称为“无比特差错”；而另一类帧本身没有比特差错，却出现帧丢失、帧重复或帧失序，称为“无传输差错”。

因此在CRC检测的基础上，增加帧编号、确认和重传机制。

3.2点对点协议PPP

PPP协议不需要的功能：

（1）纠错，PPP协议是不可靠传输协议

（2）流量控制

（3）序号

（4）多点线路

（5）半双工或单工链路

PPP协议的组成：

（1）一个将IP数据包封装到串行链路的方法

（2）一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP

（3）一套网络控制协议NCP

帧格式如下：

PPP透明传输：

1、当PPP使用异步传输时，把转义符定义为0x7D，并使用字节填充来实现

2、当PPP协议用在SONET/SDH链路时，采用零比特填充方法来实现（因为边界符是01111110，所以每五个1后面插入一个0）

PPP协议已经不是纯粹的数据链路层协议，还包含了物理层和网络层的内容。

3.3使用广播信道的数据链路层

局域网共享通信媒体资源技术：

1、静态划分信道：

代价较高，不适合局域网使用

2、动态媒体接入控制：

（1）随机接入：

需要有协议解决碰撞

（2）受控接入：

探询、轮询等

以太网的两个标准（以太网是美国施乐公司的PaloAlto在75年研制成功的）

（1）DIXEthernetV2

（2）IEEE802.3、802.4令牌总线网、802.5令牌环网

IEEE802委员会把局域网的数据链路层拆成两个子层：

逻辑链路LLC子层和媒体接入控制MAC子层；由于因特网发展很快而TCP/IP体系经常使用的局域网只剩下DIXEthernetV2而不是IEEE802.3，LLC的作用已经消失，只剩下MAC协议而没有LLC协议。

CSMA/CD协议（载波监听多点接入/碰撞检测）

曼彻斯特编码：

把一个码元分成两个相等的间隔，码元1是前一个间隔为低电压而后一个间隔为高电压；码元0正好相反。

“多点接入”说明这是总线型的网络。

“载波监听”就是发送前先监听总线上是否有其他站发送数据。

“碰撞检测”就是“边发送边监听”。

争用期被规定为51.2us

强化碰撞：

除了停止发送外，再人为发送32bit或48bit的人为干扰信号

CSMA/CD协议要点：

3.4使用广播信道的以太网

10BASE-T的意义：

10表示10M/s，BASE表示基带信号，T表示双绞线

集线器工作在物理层

以太网的MAC层

MAC层的硬件地址48位，前24bit是想IEEE申请的公司标识符，后24bit是公司自行指派，

EUI-48

单播：

发给单个站点

广播：

发给所有站点

多播：

发送给一部分站点

混杂方式：

窃听所有的帧，黑客常用这种方法获取口令，例如Sniffer

MAC帧的格式有两种标准：

（1）DIXEthernetV2标准

（2）IEEE的802.3标准

V2标准的帧格式：

目的地址6个字节，源地址6个字节，类型2个字节，数据46~1500字节，FCS占4个字节

IEEE802.3和以太网V2帧格式的区别：

1、802.3规定MAC帧的第三个字段是长度/类型，当这个值大于0x0600（即1536）时表示类型，和V2没区别，小于0x0600时表示长度。

2、当“长度/类型”字段小于0x0600时，数据字段必须装入上面的LLC子层的LLC帧

3.5扩展的以太网

在物理层扩展：

集线器

在数据链路层扩展：

网桥。

它根据MAC