通信中级工程师互联网实务串讲笔记.docx
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通信中级工程师互联网实务串讲笔记
第一章
一、数据通信基本概念
1.模拟数据通信
用来传输模拟数据或数字数据对应的模拟信号。
如目前我们广泛使用公共来传输语言或计算机数字数据对应的模拟信号。
我们也可以使用公共有线电视网来传输视频和计算机数字数据对应的模拟信号面微波与卫星通信传输的也可以是模拟数据或数字数据对应的模拟信号。
2.数字数据通信
直接利用数字传输技术在数字设备之间传输数字数据或模拟对应的数字信号。
由于计算机使用二进制数字信号因计算机与其外部设备之间以及计算机局域网，城域网大多直接采用数字数据通信。
由于数字数据通信传送的是离散的数字信号即逐位传送二进制数字代码因此要求系统硬能确知传输线上正在传送的数位是0还是1.
3、数据通信=数据传输+数据处理
数据传输：
指的是通过某种方式建立一个数据传输通道将数据信号在其中传输，它是数据通信的基础。
数据传输前后的数据处理：
其目的是使数据更有效、更可靠地传输，它包括数据集中、数据变换、差错控制等。
二、数据通信系统的构成
数据通信系统基本模型
信息的传递是通过通信系统来视线的。
基本模型共有五个基本组件，即发送设备，接受设备，发送机，信道和接收机。
其中，把出去两端的部分叫做信息传输系统。
信息传输通信系统由三个主要的部分组成，信源（发送机），信宿（接收机）和信道。
为了达到数据通信的目的，需要信道来传输数据信号，由于信道存在传输失真和噪声干扰，可能是数据信号发生差错，因此，要对差错进行控制。
同时为了使真个数据通信能按一定的规则有序的进行，通信双方必须建立一定的协议或约定，并且具有执行协议的功能，这样才实现了有意义的数据通信。
三、数据信号传输的基本方法
1.基带传输
数字基带信号：
数据终端输出的数字信号序列所占的频带称为基带，从0开始至某一频率的低通型频带。
不搬移数字基带信号频谱的传输方式称为基带传输。
在基带传输中，必须解决两个最基本的问题：
基带信号的编码问题和收发双方的同步问题。
2.频带传输
频带传输又称调制传输，先将数字设备发出的数字信号变换成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号，到达接收端后再调解成原来的数字信号。
需要对基带信号进行调制，以现实将基带信号的频带搬移到话音频带上再传输。
频带传输需要对基带数字信号进行调制以实现频带搬移，即将基带信号的频带搬到话音频带上再传输。
将数字数据调制程模拟信号进行传输。
通常有三种方式：
1）调幅ASK（AmplitudeShiftKeying）
2）调频FSK（FreequencyShiftKeying）
3）调相PSK（PhaseShiftKeying）
四、数据通信的差错控制
数据通信在传输过程中不可避免的会发生差错，即出现误码，主要有两个方面
1.信道不理想造成的符号间干扰
2.噪声对信号的干扰
差错又可以分为两类
1.随机差错，又称为独立差错，是指那些相互独立互补相关的差错。
产生原因：
随机噪声（热噪声）
2.突发差错，是指成串出现的差错，错码之间有相关性，一个差错可能会影响到后面一串字符。
产生原因：
脉冲噪声（雷电等）
差错控制方法
（1）检错重发，简称ARQ
原理
发送端：
对数据序列进行分组编码，并加入少量的监督码元使之具有一定的检错能力，能够发现错误的码元。
接收端：
收到码组后，按一定规则对其进行有无错误的判断，并把判决结果通过反向信道送回发送端。
如有错误，发送端把前面发出的信息重新传送一次，知道接收认为已经正确接收到信息为止。
通常有三种重发方式：
停止等待重发ARQ、回退N帧重发ARQ、选择性重发ARQ。
优缺点：
编码效率较高、解码设备教简单、需要反向信道，实时性差。
（2）前向纠错，简称FEC。
原理
发送端：
编码器采用教复杂的编码方法，将输入数据序列变换程在编码时能够纠正错误的码组。
接收端：
编码器根据编码规则检验出错误的位置并自动纠正。
优点：
不需要反向信道，实时性好。
缺点：
所选择的监督码必须与信道的错码贴密切配合，否则很难达到降低错码率的要求：
为了纠正较多的错码，纠错设备较复杂，要求附加的监督码也较多，传输效率很低。
（3）混合纠错，是上述两种方式的结合
原理
发送端：
发出同时具有检错和纠错的能力的码组。
接收端：
收到码组后，检查错码情况，如果纠错能力高于错码，则自行纠正，如果干扰严重，错误很多，超出纠正能力，但能检测出来，则经反向信道要求发端重发。
优缺点：
在实时性和复杂性方面是前向纠错和检错重发方式的折中。
（4）反馈校验，IRQ
原理
发送端：
比较发送的数据序列和送回的数据序列，从而发现是否有错误，并把认为错误的数据序列的元数据再次传送，知道发端没有发现错误为止。
接收端：
把收到的数据序列全部由反向信道送回发端。
优点：
不需要纠错、检错的编码器，设备简单。
缺点：
需要和前向信道相同的反向信道，实时性差。
发送端需要一定容量的存储器来存储发送码组，传输室是越大，数据速率越高，所需的存储的就要越大。
数据通信的交换方式
1.数据交换的必要性
如果在网内实现点对点的传输所需链路数太多线路利用率太低。
数据交换将各用户通过一个具有交换功能的网络链接起来，是的任何两个用户中断由网络来实现必要的交换操作。
2.数据交换方式
（！
）电路交换方式
采用电路，数据通信三个阶段：
呼叫建立——数据传输——呼叫拆除
特点：
独占性，实时性好，透明传输。
（2）报文交换方式
报文是一段完整的消息，其长度较长且不固定，有时也被称为“存储——转发”报文交换。
特点：
不独占，实时性差，数据管理难。
（3）分组交换方式
分组交换是试图结合电路交换和报文两者的优点，使其能达到最优。
分组交换把报文截成若干比较短的、规格化了的分组。
由于分组长度较短具有同意的格式便于在交换机中存储和处理。
分组进入交换机后只在主存储器中停留很短的时间进行排队和处理。
一旦确定新的路由很快输出到下一个交换机或用户终端。
特点：
提高线路利用率，提高短小用户信息的速度，支持实时处理的应用。
实现分组交换的关键：
分组的选择。
经统计分析，分组的长度与传输线路的质量和传输的速度有关。
3.分组交换工作模式——虚电路方式
虚电路又称为面向连接的数据传输，工作过程类似于电路交换，不同之处在于此时的电路是虚拟的。
采用虚电路方式传输时，物理介质被理解为无数个信道组成，子信道的串接形成虚电路VC，利用不同的虚电路来支持不同的用户数据的传输。
虚电路进行数据传输时，通常有三个过程：
（1）虚电路建立：
发送方发送含有地址信息的特定的控制信息块，该信息块途径的每个中间节点根据当前的逻辑链路使用状况，分配LC,并建立输入和输出LC映射表。
（2）数据传输：
站点的所有分组均沿着相同的VC传输，分组发收顺序完全相同。
（3）虚电路释放：
通信双方都可发起释放虚电路的动作。
4.数据报与虚电路比较
数据报传输：
无需连接建立和释放过程，数据分组中需携带较多的地址信息，用户的连续分组会无序的到达目的地，当用网状拓扑组建网时，任一中间节点或者线路的故障不会影响数据包的传输，因此可靠性较高，教适合站点之间少量数据的传输。
虚电路传输：
需虚连接建立和释放的过程，数据分组中仅含少量的地址信息LC，用户的连续数据分组沿相同的路径按序到达目的地，如果虚电路中的某个节点或者线路出现故障，将导致虚电路传输失效，虚电路方式较适合站点之间大批量的数据传输。
5.三种数据交换方式性能比较
电路交换
报文交换
分组交换
网络时延
最小
大
较小
可靠性
一般
较高
高
统计时分复用
不是
是
是
突发业务适用性
无
较好
好
电路利用率
低
高
高
异种终端相互通信
不可以
可以
可以
突时行会话业务
适用
不适用
适用
开销
最小
大
最大
五、网络传输介质与传输技术
1.数据通信系统中可以适用各种传输介质来组成物理信道。
有线信道：
传输介质为导线，为了保证电信号的传输，一对导线构成了一个有线信道，悠闲介质包括双绞线、同轴电缆、光纤。
无线信道：
无线传输介质主要是用于不适宜架设线路的局域网区域。
无线传输介质包括微波、红外线、短波。
2.网络传输技术
传输技术是指充分利用不同信道的传输能力构成一个完整的传输系统，使信息得以可靠传输的技术。
调制技术：
由于不同信道有各自使用的频率范围，信源的信号必须通过“调制”到给定的频率范围才能进行传输，因此调制技术是传输技术的关键之一。
3.复用技术
在一条物理线路上建立多条通信信道的技术，及两点间不同的信号通过复用实现的通信。
复用的目的是提高信道的传输效率。
常见复用技术：
时分多路复用（TDM），频分多路复用（FDM），空分多路复用（SDM），波分多路复用（WDM），码分多路复用（CDM）。
4.多址技术
复用是指两点之间的不同信号通过复用实现的通信：
多址是指不同地点的信号通过复用实现多点之间的通信。
多址方式：
频分多址（FSMA），时分多址（TDMA），空分多址（SDMA），码分多址（CDMA），波分多址（WDMA）。
第二章计算机网络技术
1.计算机网络将若干具有独立功能的计算机通过通信设备及传输介质互联起来，在通信软件的支持下，实现计算机间的信息与交换的系统。
2.计算机网络是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合的产物。
3.计算机网络系统的组成
包括：
一些的计算机和终端、具有信息处理与交换功能的节点、节点间的传输线路。
从逻辑上可以分成两大部分：
资源子网、通信子网。
4.按照计算机网络分类
按照网络的跨度划分：
广域网、局域网、城域网
按照网络的交换方式划分：
电路交换网、分组交换网。
按照网络的拓扑结构划分：
星型网、总线型网、环型网、树型网、网状网
按照网络的传输介质划分：
双绞线网、通州电缆网、光纤网、无线网
按照网络的信道划分：
窄带网、宽带网
按照网络传输技术划分：
点对点网、广播式网
按照网络的用途划分：
教育网、科研网、商业网、企业网
5.网络互联设备的作用：
链接不同的网络。
网络互联技术是不在改变原来网络体系结构的条件下，把一些异构型的网络互相链接程同意的通信系统，实现更大范围的资源共享。
根据网络互联设备工作的协议层次不同进行分类
中继器：
工作于物理层
网桥：
工作于数据链路层
路由器：
工作于网络层
网关：
工作于传输层
（1）中继器：
功能：
对接收信号进行放大再生和发送。
目的：
延长信号的传输距离。
优点：
扩大了通信距离，但代价是增加了一些存储转发延时；增加节点的最大数目；各个网段可使用不同的通信速率；提高了可靠性。
当网络出现故障时，一般只影响个别网段；性能得到改善。
缺点：
由于中继器对收到被衰减的信号再生稻发送时的状态，并转发出去，增加了延时；CAN总线的MAC子层并没有流量控制功能，当网络上的负荷很重时，可能因中继器中缓冲区的存储空间不够而发生溢出，以致产生帧丢失的现象；中继器若出现故障，对相应每个子网的工作都将产生影响。
工作原理：
由于传输线路噪声的影响，承载信息的数字信号或模拟信号只能传输悠闲的距离，中继器的功能是对接收吸纳进行再生和发送，从而增加信号传输的距离。
它是最简单的网络互联设备，链接同一个网络的两个或多个网段。
一般来说，中继器两端的网络部分是网段，而不是子网。
中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。
（2）网桥
功能：
将网络进行分段。
目的：
将广播域划分为一个小的冲突域。
优点：
延长通信距离，这意味着构成LAN的数据站总数和网段数很容易扩充；网桥纳入存储——转发功能可使其适应于链接使用不同MAC协议的两个LAN，因而构成一个不同LAN混连在一起的混合网络环境；网桥的中继功能仅依赖于MAC帧的地址，因而对高层协议完全透明；网桥讲义较大的LAN分成段，有利于改善可靠性、可用性和安全性。
缺点：
由于网桥在执行转发先接受帧并进行缓冲，与中继器相比会引入更多时延；由于网桥不提流控功能，因此在流量较大时有可能使其过载，从而造成帧的丢失。
工作原理：
数据链路层互联的设备是网桥，在网络互联中它起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用，用来实现多个网络系统之间的数据交换。
网桥的基本特征：
网桥在数据链路层上实现局域网互联；网桥能够互联两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络；网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互联的网络之间的通信；网桥需要互联的网络在数据链路层以上采用相同的协议；网桥可以分隔两个网络之间的通信量，有利于改善互联网络的性能与安全性。
（3）路由器
路由器是链接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。
功能：
在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发的选择合适的路由，引导通信；在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文，达到目的后再把分解的数据包包装成原有形式；多协议路由器还可以连接使用不同通信协议的网络段。
目的：
把通信引导到目的网络，然后到达特定的节点站地址，通过网络地址来分解完成。
优点：
安全性高、节省局域网的带宽、负载共享和最优路径、适用于大规模的网络、隔离不需要的通信量。
缺点：
路由器安装配置复杂、价格高；不知非路由协议。
****路由器和网桥的区别
工作层次不同、端口配置不同、用途不同、使用范围不同、智能化程度不同、可管理性不同。
（4）网关
网关又称网间连接器、协议转换器，。
网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。
网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。
网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。
再是不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。
网关与网桥只是简单的传达信息的不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。
同时，网关也可以提供过滤和安全功能。
在OSI中，网关有两种：
一种是面向链接的网关，一种是无连接的网关。
当两个子网之间有一定距离时，往往将一个网关分成两半，中间用一条链路连接起来，我们称之为半网关。
5.网络结构和网络协议
了解：
网络体系结构；网络协议的分类和功能；IPV6技术产生原因及特征。
熟悉：
根据实际工作环境及要求选择恰当的网络类型；根据不同网络需求选择适合的传输介质；网络应用协议的主要功能、配置方法。
掌握：
开放系统互连参考模型的层次结构及其主要功能；TCP/IP协议传输层、网络层，应用层的协议及其在网络建设、网络维护中的应用；各种应用层协议的选择和配置。
6.网络体系结构的分层原理
计算机网络体系结构采取了分层的方法，一个层次完成一项相对独立的功能，在层次之间设置了通信接口。
这样设置的优点是由于每一个层次的功能是相对的，所需完成这项功能的软件就可以独立设计、独立调试。
如果其中一个层次的功能有所变化，或者一个软件要采用新技术，都不会对其它层次产生影响，利于每一个层次的标准化。
7.OSI参考模型
（1）数据单元
在OSI中，有如下三种数据单元：
服务数据单元（SDU）；第N层中等待传送和处理的数据单元；协议数据单元（PDU）；同等层水平方向向上传送的数据单元；接口数据单元（IDU）；在相邻层接口之间传送的数据单元。
8．TCP/IP参考模型
TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。
Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。
基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次，分别是：
网络访问层、网际互连层、传输层和应用层。
（1）应用层：
应用层对应于OSI参考模型的高层，为用户提供所需要的各种服务。
（2）传输层：
传输层对应于OSI参考模型的传输层，为应用层实体提供端到端的通信功能。
该层定义了两个主要的协议：
传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
TCP协议提供的是一种可靠地、面向连接的数据传输服务；而UDP协议提供的则是不可靠的、无连接的数据传输服务。
（3）网际互连层：
网际互连层对应于OSI参考模型的网络层，主要解决主机到主机的通信问题。
该层有几个主要协议：
网际协议（IP），地址解析协议（ARP）、互联网组管理协议（IGM）和互联网控制报文协议（ICMP）。
IP协议是网际互连层最重要的协议，它提供的不可靠、无连接的数据报传递服务。
（4）网络访问层：
网络访问层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。
事实上，TCP/IP本未定义该层的协议，而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议，与TCP/IP的网络访问层进行连接。
9.TCP/IP与OSI/RM的比较
共同点：
（1）OSI参考模型和TCP/IP参考模型都采用了层次结构的概念。
（2）都能提供面向连接和无连接两种通信服务机制。
不同点：
（1）前者是七层模型，后者是四层结构。
（2）对可靠性要求不同（后者更高）
（3）OSI模型是在协议开发前设计的，具有通用性，TCP/IP是现有协议集然后建立模型，不适用于非TCP/IP网络。
（4）实际市场应用不同，OSI模型只是理论上的模型，并没有成熟的产品，而TCP/IP已成为“实际上的国际标准”。
10.TCP协议
TCP协议是传输层的协议，它提供面向连接的可靠数据传输服务。
TCP的特点：
面向连接：
在数据发送之前，两个TCP褓之间首先要建立连接；在数据传输结束后，要释放链接。
使用校验和来检测传输差错，并采用超时重发机制来实现可靠的传输。
提供流量控制功能，发送方根据接收方的反馈来确定能够发送的数据量。
提供拥塞控制功能，在网络负载较重时，源主机制TCP进程将降低发送速率，以缓解网络中的拥塞状况。
11.协议端口的概念P110042
在INTERNET中从一个节点向另一个节点发送消息时，需要三种不同的地址：
1,物理地址（mac子层地址）：
唯一标示网络中的一个节点
2，IP地址，唯一一个标识节点所在的网络。
3，端口地址（端口号）:
唯一标识生产数据消息的特定应用协议或者应用进程，每个端口拥有一个端口号。
16BIT表式。
因此可以表式2的16次方（65536）个不同的端口。
知名端口号：
FTP21.TELNET23SMTP25SNMP161HTTP80
4ICMP协议
ICMP经常被认为是IP层的一个组成部分，它传递差错报文以及其他需要注意的信息，ICMP报文通常被IP层或更高层协议（TCP,UDP）使用，一些ICMP报文把差错报文返回给用户进程。
5，域名和地址解析
在TCP/IP领域中，域名系统是一个分布式的数据库，由他来提供IP地址和主机名之间的映射信息。
ARP，地址解析协议。
是在仅知道主机的IP地址时确定其物理地址的一种协议。
某节点的IP地址时确定其物理地址的一种协议。
某节点的IP地址的ARP请求被广播到网络上后，这个节点会受到确认其物理地址的应答，这样数据包才能被传送出去。
RARP,反向地址转换协议。
是设备通过自己知道的IP地址来获得自己不知道的物理地址的协议.RARP以与ARP相反的工作方式工作。
RARP发出要反向解析的物理地址并希望返回其对应的IP地址，应答包括有能够提供所需信息的RARP服务器发出的IP地址。
IPV4，32位地址。
采用点分十进制法表式，如202.112.10.96，早期采用分类编址方法。
一个IP地址包含两部分：
网络和主机号。
12.Ipv4解决地址耗尽的尝试
（1）CIDR：
将好几个IP网络结合在一起，使用一种无类别的域际路由选择算法，可以减少由核心路由器运载的路由由选择信息的数量。
所有发送到这些地址的信息包都被送到如MCI或Sprint等ISP。
CIDR采用13-27位可变网络ID，而不是A-B-C类网络ID所用的固定8、16和24位。
（2）NAT：
是一种将私有地址转换为合法IP地址的转换技术，他将IP数据包头重的IP地址转换为另一个IP地址的过程。
在实际应用中，NAT主要用于实现私有网络访问公共网络的功能。
这种通过使用少量的公有IP地址代表较多的私有IP地址的方式，将有助于减缓可用IP地址空间的枯竭。
NAT不仅完美的解决了IP地址不足的问题，而且还能够有效的避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。
NAT的实现方式有一种，即静态NAT，动态NAT和网络地址端口转换。
（3）VLSM
13.IPv6：
是IETF设计的用于代替现行版本IP协议-Ipv4-的下一代IP协议。
目前全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。
Ipv6正处在不断发展和完善的过程中。
它在不久的将来将取代目前被广泛使用的Ipv4.每个人将拥有更多的IP地址。
IPV6的改进：
IPv6地址长度为128位，地址空间增大了2的96次方倍；IPv6简化了报文头部个事，字段只有8个，加快报文转发，提高了吞吐量；支持更多的服务类型；提高安全性。
身份认证和隐私权是IPv6的关键特性；服务质量。
14.电子邮件EMAIL
让发信人将数字消息通过网络发送给一个或多个收信人；基于C/S模型。
邮件地址：
用户邮箱名@邮件服务器名，如alice@.
SMTP、POP3和IMAP均使用TCP协议传输。
15.远程登录TELNET
终端：
只具有输入部分和输出部分，而没有CPU和存储设备。
远程登录：
一台计算机仿真成终端，通过网络连接到远程计算机上进行操作。
使用TELNET,采用C/S模型，使用NVT机制解决异构系统互联的问题，使用能力协商机制实现向上兼容。
16.文件传输FTP
允许用户从远程计算机下载文件，或者上传文件到远程计算机。
采用C/S模型。
PI（协议解释器）：
建立控制连接，完成对于远程主机文件的访问操作。
DTP（数据传输进程）：
控制和管理数据连接。
第五章局域网和城域网
了解：
局域网技术分类；城域网组网技术工作机制、组网方式、网络协议、网络接口；广域网组网技术的工作机制、组网方式、网络协议、网络接口。
熟悉：
吉比特以太网技术的工作方法、技术特点、性能指标、传输介质、网络接口。
掌握：
10M以太网技术的工作方法、技术特点、性能指标、传输介质、网络接口；快速以太网技术工作方法、技术特点、性能指标、传输介质、网络接口。
1.局域网的概念：
局域网是将分散在有限地理范围内的多台计算机通过传输介质连接起来鄂通信网络，通过功能完善的网络软件，实现计算机之间的相互通信和资源共享。
决定局域网网络特性的主要技术有三个：
1.用于传输网络数据的传输介质；
2.用于连接网络各种设备的网络拓扑了；
3.用于共享资源的网络介质访问控制方式。
2.IEEE局域网标准：
IEEE802.1-通用网络概念及体系结构
IEEE802.2-逻辑链路控制
IEEE802.3-载波监听多路访问/冲突检测规范
IEEE802.4-令牌总线结构及访问方法、物理层规范
IEEE802.5-令牌环访问方法及物理层规范
IEEE802.6-城域网的访问方法及物理层规范
IEEE802.7-宽带局域网
IEEE802.8-光纤网络技术标准
IEEE802.9-综合声音数据网的介质访问控制方法及物理层技术规范
IEEE802.10-网络的安全
IEEE802.11-无线局域网
IEEE802.12-100VG-AnyLAN的介质访问控制方法及物理层技术规范
IEEE802.16-无线城域网
3.局域网的基本组成
计
升级会员 