计算机网络与通信要点Word文档下载推荐.docx
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⏹传输线路
⏹交换单元）
⏹按交换技术分为线路交换网、分组交换网和信元交换网；
⏹按带宽分为窄带网和宽带网。
⏹3计算机网络的功能；
⏹
（1）
扩大共享资源的地域范围
⏹
（2）
提高可靠性
⏹（3）
促进分布式数据处理和分布式数据库的发展
⏹（4）
提供各种通信服务
⏹（5）
提高可扩充性
⏹4通信系统模型
⏹
⏹信号是消息的表现形式，有两种基本形式：
⏹模拟信号：
信号的波形可以表示为时间的连续函数。
⏹数字信号：
幅度不随时间作连续的变化，只能取有限个离散值。
⏹基带信号：
未调制的信号直接在信道上传输（注意信号的带宽）
⏹数字通信与模拟通信的比较；
⏹优点：
抗干扰性强，保密性好，设备易于集成，并且便于使用计算机技术对其进行处理等。
⏹缺点：
所有的信道频带比模拟通信宽得多，因而降低了信道的利用率。
⏹数据通信是指由信息源产生的数据，不管通过模拟传输还是数字传输的信道，按照一定通信协议，形成数据流传送到受信者的过程。
⏹它包括数据传输和数据交换，以及在传输前后的数据处理过程。
⏹网络协议与协议体系结构两个概念：
⏹协议。
⏹计算机通信体系结构或协议体系结构。
⏹协议的三个要素：
⏹语法：
包括诸如数据格式和信号级别等内容。
⏹语义：
包括协调和差错处置等控制内容。
⏹计时：
包括速率匹配和时序等内容
⏹在网络访问层中，“看不见”传输头部，因为网络访问层不涉及传输PDU的内容。
⏹TCP/IP协议和OSI参考模型这两个协议体系结构已经成为网络互连通信标准的重要基础。
⏹TCP/IP协议是当今使用最广泛的互连网络体系结构，而OSI参考模型成为对通信功能进行分类的标准模型。
⏹TCP/IP协议体系结构：
物理层、网络访问层、
网际互连层、
传输层、
应用层。
⏹OSI（开放系统互连）参考模型由ISO（国际标准化组织）开发作为计算机通信体系结构模型和作为开发协议标准的框架。
⏹OSI参考模型由7个层次构成，每层执行的功能简单定义如下：
物理层涉及在物理媒质上非结构化比特流的传输，处置访问物理媒质的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
数据链路层使经过物理链路的信息可靠传输，用必要的同步信号、差错控制和流量控制发送数据（帧）。
⏹（3）
网络层为上面的各个层次提供对数据传输和用于连接系统的交换技术的独立性，负责建立、管理和终止连接。
⏹（4）
传输层在端点之间提供可靠、透明的数据传输，提供端点的差错恢复和流量控制。
⏹（5）
会话层为应用程序之间的通信提供了控制结构，建立、管理和终止应用程序之间的连接（会话）。
⏹（6）
表示层为各个应用进程提供在数据表示差异上的独立性。
⏹（7）
应用层提供对应用OSI环境的访问，还提供各种分布式的信息服务。
⏹标准化优点：
⏹确保符合标准的设备与部件有巨大的市场，这将降低生产成本，提高质量，使用户受益。
⏹允许不同厂商生产的产品相互通用，使用户对设备的选择有更大的自由度。
⏹同时也应看到标准的应用带来的问题：
⏹采用标准倾向于将技术状况冻结起来。
⏹对同一领域或设备，存在多个标准。
⏹第2章数据通信技术基础
⏹数据通信研究的内容划分为以下三个基本方面：
⏹数据传输数据编码数据交换
⏹单工（simplex）：
信号只沿单方向传输；
一端是发射机，另一端是接收机。
⏹半双工（half-duplex）：
传输的两端都可以发射，但是每次只允许一端发射。
⏹全双工（full-duplex）：
两端可以同时发射。
⏹基带传输：
将基带信号进行传输的方式。
（基带是指未经调制变换的信号所占的频带）
⏹频带传输：
将基带信号通过某种频率变换（例如调制，不局限于频率）后利用模拟信道进行传输的方式。
⏹信号是数据的表达形式。
⏹数据传输的优点：
⏹数字技术的优势
⏹数据完整性
⏹带宽的有效利用
⏹安全性与保密性
⏹统一性
⏹衰减向传输工程师提出了如下三个需要考虑的问题：
⏹接收到的信号必须有足够的强度；
⏹信号的电平必须保持足够高以便超出噪声，保证信号可以被正确地接收；
⏹衰减是频率的递增函数。
⏹三个需要考虑问题的解决方法
⏹第一个问题和第二个问题可以通过加强信号强度和使用放大器或转发器来加以解决。
⏹第三个问题对于模拟信号尤其值得注意。
因为衰减量是频率的函数，它随频率的变化而变化，所以接收到的信号会产生畸变，从而减少了信号的可理解性。
为了解决这个问题，可采用不同的技术使经过某频带的衰减保持均衡。
⏹信道容量的概念
⏹在给定条件下，通过指定的通信路径或信道所能够获得的最大数据传输速率称为信道容量（C）。
⏹与信号容量相关的4个概念：
⏹数据传输速率：
这是数据通信能够达到的速率，其单位是b/s（比特／秒）。
⏹信道带宽：
这是由发射机和传输媒质的特性所限定的传输信号的带宽，通常以Hz或周／秒为单位。
⏹噪声：
通信路径上噪声的平均电平。
⏹差错率：
错误发生的比率。
当发射0接收到1或者发射1接收到0时，便算产生了一个差错。
⏹
奈奎斯特公式——理想信道的最高信号传输速率
⏹在无噪声信道中，数据传输速率的制约因素是信号带宽
⏹奈奎斯特公式成立：
⏹理想带通信道的最高波形传输速率C=2WlbM（Baud）
⏹式中，W是信号带宽，M是离散信号或电平的数目
⏹香农公式——信道的极限信息传输速率
⏹C=Wlb（1+S/N）（b/s）
⏹式中，C是以b/s为单位的信道容量，W是以Hz为单位的信道带宽，S/N是平均信号噪声功率比。
⏹数字数据转换为模拟信号的基本调制技术比较简单，有三种：
幅移键控（ASK）载波的振幅随基带数字信号而变化。
例如，“0”对应于无载波输出，而“1”对应于有载波输出。
⏹频移键控（FSK）载波的频率随基带数字信号而变化。
例如，“0”对应于频率f1，而“1”对应于频率f2。
⏹相移键控（PSK）载波的频率随基带数字信号而变化。
⏹模拟数据的数字信号编码：
编码过程中使用到的两个主要技术：
⏹脉码调制（PCM）PCM的基础是取样原理（1最大主频率两倍的速率进行取样2要生成PCM数据，PAM样本必须被量化。
就是说，每个PAM脉冲用一个n比特整数近似。
比如n=3时，要近似PAM脉冲可以用8=23个电平值来实现，量化后的脉冲和编码后的比特流）
⏹增量调制（DM）用于提高PCM的性能或降低其复杂性的技术有多种，其中使用最广的一种PCM的替代方案是增量调制（DM）。
⏹基本模拟数据的调制技术有：
调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。
⏹扩频基本思想是将携带信息的信号扩散到较宽的带宽中，用以加大干扰及窃听的难度
⏹电路交换的基本原理是在源端和目的端间实时地建立起电路连接，构成一条信息通道，专供两端用户通信。
⏹分组交换:
在分组交换中，数据以短分组的形式传输，分组长度一般为1000字节。
如果发送端有更长的报文需要发送，那么这个报文被分割成一个分组序列。
每个分组由控制信息和用户数据两部分组成。
⏹分组交换相对于电路交换来说有
以下几个优点
⏹线路的效率较高
⏹分组交换网络能够完成数据率之间的转换。
⏹当电路交换网络中的通信量变得非常拥挤时，某些呼叫会被阻塞，直到网络负荷有所减轻。
在分组交换网络中，分组仍然能够被接收，只是传递的时延增长。
⏹能够使用优先级别
⏹三种时延:
传播时延:
信号从一个节点传播到下一个节点所需的时间。
传播时间:
发送器向外发送一块数据所需的时间。
节点时延:
节点在交换数据时完成必要的过程所需的时间。
⏹ATM是异步传输模式，ATM信元（cell）是固定长度的分组，共有53字节，前面的5字节为信头，主要完成寻址的功能；
后面的48字节为信息段，用来装载来自不同用户、不同业务的信息。
ATM不是基于HDLC的。
相反，ATM基于一种称为信元的全新的帧格式，它使用的处理开销最少。
⏹什么编码是自身带有时钟信号：
曼切斯特编码
⏹第三章数据链路控制
⏹数据链路控制要求和目标
⏹帧同步：
数据以数据块的形式发送，这些数据块简称为帧。
每个帧的开始和结束必须可以辨别。
⏹流量控制：
发送站点发送帧的速度不得超出接收站点接纳这些帧的速度。
⏹差错控制：
由传输系统引起的比特差错必须被校正。
⏹停止等待流量控制：
源站点在发送下一个帧之前必须等待，直到接收到这个确认。
给定报文M=1010001101（10bit）
⏹模式P=110101（6bit）
⏹FCSR=由计算得出（5bit）
⏹
（2）
报文M乘以25，得到101000110100000
得到的数值除以P：
2nM加上余数（R=01110）之后得到了传输用的T=101000110101110。
如果没有差错，接收方接收到E（X）就是发送方T（X）原封未动。
这个接收到的帧除以P后得到：
差错检测肯定确认。
超时后重传。
否认与重传。
⏹自动重发请求（ARQ）。
ARQ所起的作用就是使不可靠的数据链路变得可靠。
有三种ARQ已经形成标准。
⏹停止等待（stop-and-wait）ARQ。
停止等待ARQ的主要优点是简单易行。
⏹它的主要缺点在于停止等待本身是一种低效率的机制。
⏹如果采用滑动窗口技术，则能够提供更高的线路利用率。
在这种情况下，有时它被称为连续ARQ。
⏹返回N帧（go-back-N）ARQ。
⏹选择拒绝（selectiverepeat）ARQ。
⏹可能出现两种类型的差错：
第一种差错是到达目的站点的帧可能已经被损坏。
第二种差错是确认帧损坏。
⏹高级数据链路控制（HDLC）
⏹HDLC定义了三种类型的帧：
⏹信息帧（I帧）携带的是向用户传输的数据。
⏹监控帧（S帧）在未使用捎带技术时提供了ARQ机制。
⏹无编号帧（U帧）提供了增补的链路控制功能。
⏹HDLC的操作涉及了三个阶段：
⏹首先，双方中有一方要初始化数据链路，使得帧能够以有序的方式进行交换。
在这个阶段中，双方需要就各种选项的使用达成一致。
⏹其次，在初始化之后，双方交换用户数据和控制信息，并且实施流量和差错控制。
⏹最后，双方中有一方要发出信号来中止操作。
⏹解释数据传递过程或给出一段文字画出相应的图
⏹第四章多路复用与信道共享技术
⏹多路复用技术：
频分多路复用（FDM）时分多路复用（TDM）波分复用（WDM）
⏹码分复用（CDM）空分复用（SDM）记住字母简称
⏹多路复用是一种将若干彼此无关的信号合并成一路复合信号并在一条公用信道上传输，到达接收端后再进行分离的方法。
⏹多路复用技术包含信号复合、传输和分离三个方面的内容。
⏹频分多路复用是按照频率参量的差别来分割信号的。
把信道的可用频带分割为若干条较窄的子频带，每条子频带都可以作为一个独立的传输信道用来传输一路信号。
为了防止各路信号之间的相互干扰，相邻两个子频带之间需要留有一定的保护频带。
⏹话音信号频分多路复用系统需妥善处理好两个问题：
防止串话、减少互调噪声。
⏹频分多路复用（FDM）优缺点
⏹主要优点在于实现相对简单，技术成熟，能较充分地利用信道频带，因而系统效率较高。
⏹主要缺点：
⏹保护频带的存在大大地降低了FDM技术的效率；
⏹信道的非线性失真改变了它的实际频带特性，易造成串音和互调噪声干扰；
⏹所需设备量随输入路数增加而增多，且不易小型化；
⏹频分多路复用本身不提供差错控制技术，不便于性能监测。
因此，在实际应用中，FDM正在被时分多路复用所替代。
⏹时分多路复用通信是指各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。
目前常用的TDM有两种：
同步时分多路复用（比特交错TDM比特交错TDM、字符交错TDM用于异步终端系统。
）和统计时分多路复用。
⏹统计时分多路复用（STDM）
⏹STDM两种子帧的格式：
⏹每帧一源的格式：
帧末尾标志与总帧末尾标志相同。
⏹每帧多源的格式：
在一帧中包含多个数据源的数据，此时除了需要指明数据源的地址外，还要给出数据字长。
⏹STDM存在的一些潜在的技术缺陷：
时延问题。
⏹STDM常用的三种缓冲控制技术：
⏹同信道信号传输
⏹异信道信号传输
⏹降低时钟，减缓数据吞吐量。
⏹波分复用就是光的频分复用。
⏹码分复用（CDM），更常称为码分多址（CDMA）。
⏹CDMA系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声。
CDMA系统的一个重要特点就是各站的码片序列不仅必须各不相同，而且还必须互相正交
⏹每个比特时间再划分为m个短的间隔，称为码片（chip）。
通常m的值是64或128。
⏹CDMA的每个站被指派一个唯一的mbit码片序列。
要发送比特1，则发送它自己的mbit码片序列；
要发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。
⏹例如，指派给S站的8bit码片序列是00011011。
当S站发送比特1时，就发送序列00011011，而当发送比特0时，就发送序列11100100。
⏹习惯上，S站的码片序列记为（-1-1-1+1+1-1+1+1）
⏹S站发送数据110，码片序列为（-1-1-1+1+1-1+1+1）
⏹T站发送数据110，码片序列为（-1-1+1-1+1+1+1-1）
⏹CSMA/CD的全称是“带冲突检测的载波侦听式多址接入方式”，它是
⏹1-坚持型CSMA方式的一种改进形式
⏹第1步：
新帧进入缓冲器，等待发送；
⏹第2步：
监测信道。
若信道空闲，启动发送帧，发完返回第1步；
否则，若信道忙碌，继续；
⏹第3步：
转至第2步。
⏹选择题：
CSMA/CD控制规则相对于1-坚持型CSMA增加了如下三点：
⏹
（1）“边说边听”（LWT）。
⏹
（2）“强化干扰”（jamming）
⏹（3）“基本等待时间”（BWT）
⏹第1点保证尽快确知碰撞发生和尽早关闭碰撞发生后的无用发送，这有利于大大提高信道利用率；
⏹第2点可以提高网络上所有工作站对于碰撞检测的可信度，保证了分布控制的一致性；
⏹第3点能大大提高对一个发送帧的确认概率。
⏹“令牌”（Token），也称为“通行证”或“标记”，它是用于分配和调度共享信道资源的一种控制码型，是一个网络工作站接入并占用媒质资源的权力象征。
⏹令牌的忙或闲状态代表信道是否空闲以供节点站接入使用。
⏹第五章局域网
⏹局域网的体系结构由OSI参考模型中的低三层（物理层、数据链路层、网络层）组成。
⏹决定局域网特性的三个主要技术是：
传输媒质、拓扑结构和媒质访问控制方法，最重要的是最为重要的是媒质访问控制方法。
⏹局域网的典型特性是高数据传输率、短距离以及低误码率
⏹媒质访问控制方法：
是指将传输媒质的频带有效地分配给网络上各站点的方法。
⏹常用的局域网媒质访问控制技术有：
⏹载波监听多路访问-冲突检测（CSMA/CD）技术；
⏹令牌控制技术；
⏹令牌总线控制技术；
⏹光纤分布数据接口（FDDI）技术。
⏹局域网常用的网络拓扑结构有：
⏹总线形拓扑；
⏹环形拓扑；
⏹星形拓扑。
⏹逻辑链路控制（LLC）子层
⏹LLC层的功能主要是完成在网络的两个节点之间一条点-点或多点链路上的数据帧传输控制。
⏹LLC层还包括以下两项功能：
（1）差错控制；
（2）流量控制。
⏹LLC层中还提供本应在OSI参考模型第三层提供的两项附加功能：
数据报服务（无连接服务）；
虚线路服务（面向连接的服务）。
⏹物理地址或MAC地址，就是通常所说的计算机的硬件地址（hardwareaddress）。
局域网中包括三种帧：
⏹单播帧，即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。
⏹广播帧，即发送给所有站点的帧（全1地址）。
⏹多播帧，即发送给一部分站点的帧
⏹以太网中使用交换式集线器，又称为交换机，可明显地提高网络的性能。
⏹交换式集线器的主要特点是：
所有端口平时都不连通。
当工作站需要通信时，交换式集线器能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的工作站都能像独占通信媒质那样无冲突地传输数据。
通信完成后，就断开连接。
⏹利用交换式集线器可以很方便地实现虚拟局域网（VLAN）
⏹VLAN的优势：
⏹可以控制广播风暴的产生。
⏹提高了网络的整体性能和安全性。
⏹网络管理简单、直观。
⏹划分VLAN的考虑：
⏹广播控制是基于网络性能的考虑。
⏹安全性是基于数据安全的考虑。
⏹灵活性和可扩展性是基于组织结构的考虑
⏹MAC帧结构
⏹IEEE802.5令牌环网使用了两种帧结构：
令牌帧结构和数据帧结构。
⏹光纤分布式数字接口（FDDI）是一种以光纤作为传输媒质的高速令牌环网。
⏹FDDI可以用于高速局域网或城域网中，它的拓扑结构采用双环连接（一个主环，一个副环），环的周长可达100
km，环上最多可容纳500个节点。
⏹FDDI的站共有4种：
单向连接站（SAS）、双向连接站（DAS）、单向连接集中器（SAC）和双向连接集中器（DAC）。
⏹SAS只能通过集中器连接到主环上，当SAS与主环的连接中断或掉电后，对环路没有任何影响
⏹万兆以太网特征：
⏹
（1）
万兆以太网结构简单、管理方便、价格低廉。
采用万兆链路互连，甚至4个万兆链路捆绑互连可达到40GHz的宽带。
⏹（3）采用万兆以太网，网络管理者可以用实时方式，也可以用历史累积方式轻松地看到第二层到第七层的网络流量。
⏹（4）以太网的可平滑升级保护了用户的投资可实现无缝的升级。
⏹万兆以太网与传统以太网的不同之处在于：
万兆以太网在数据链路和物理层上包括了专供城域网和广域网使用的新接口。
万兆以太网只以全双工模式运行，而其他类型的以太网都允许半双工运行模式。
万兆以太网不支持自动协商。
自动协商功能的目的是方便用户，但在实际中却证明是造成连接性障碍的主要原因。
⏹第6章城域网
⏹局域网的缺点：
⏹首先，连接局域网的三个主要连网设备（网桥、路由器和网关）的速率却仍停留在很低的速率，使之成为传输的瓶颈所在。
⏹其次，连网设备必须具有从高速到低速，再由低速到高速的转换功能，造成设备的软硬件十分复杂，不仅效率低，而且价格昂贵。
⏹此外，新的调整数据通信业务不断出现，诸如大企事业单位的计算机辅助设计和制造系统（CAD/CAM）、信息系统的分布式处理、大容量文件传输以及图像信号，特别是多媒体信号的传输等都需要一个高速综合网络的支持
⏹与局域网相比，城域网有两个基本特点：
⏹首先，信息传输距离从局域网的几千米扩展到城域网的50
km。
⏹其次，局域网通常只限于传输计算机数据，而城域网必须传输很宽范围的业务，不仅有数据，而且有语音和图像。
⏹两者也不是截然不同的，特别是随着高速局域网（HSLAN）的出现，两者间的界限变得越来越模糊。
⏹IEEE802.6DQDB城域网的主要特点是：
面向公用网应用和多用户环境。
以公用接入宽带媒质为基础，宽带传输媒质（光缆）可以采用多种拓扑方式。
服务范围主要覆盖一个城市及其郊区。
为了扩展服务范围，可以通过公用转接网来互连相距较远的不同MAN。
MAN的初期业务主要是数据业务，其长期目标是支持综合的宽窄带业务，包括数据、图像和语音。
MAN的主要用户是企事业用户，特别是大型企事业用户。
⏹从业务供给的角度来看，MAN可以提供下述三种承载业务来支持各种宽窄带业务：
无连接业务。
面向连接的等时业务。
面向连接的非等时业务。
⏹下一代MAN必须具备以下特点：
⏹可扩展性
⏹费用低。
⏹支持各种下一代业务。
⏹支持传统话音业务。
⏹强大易用的网管。
⏹健壮性。
⏹与AON相比，PON具有以下优势：
⏹体积小，设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小。
⏹组网灵活，拓扑结构可支持树形、星形、总线形，以及混合型、冗余型等网络拓扑结构。
⏹安装方便，它有室内型和室外型。
其室外型可直接挂在墙上，或放置于“H”杆上，无须租用或建造机房。
而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。
⏹适用于点对多点通信，仅利用无源分光器就可实现光功率的分配。
⏹纯媒质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电
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