计算机网络13章要点.docx

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计算机网络13章要点

计算机网络

第5版

谢希仁编著

电子工业出版社出版

第1章概述

21世纪的网络化

特征

数字化

网络化（核心）

信息化

常见的网络

三网合一

电视网

电信网

计算机网

功能作用:

连通,共享（信息共享,软件共享,硬件共享等）

计算机网络的功能

连通性

共享

信息共享

软件共享

硬件共享

网络设备的组成

结点

链路

最大的网络因特网

网络的发展过程

局域网

城域网

广域网

不同技术的网络

互联网internet

泛指由多个计算机网络互边而成的网络

因特网Internet

把不同技术的网络按相同的协议组织成因特网

采用TCP/IP协议作为通信规则

逐渐演变成基于ISP和NAP折多层次结构的网络

万维网

统一协议标准形成万维网

WorldWideWeb，是一个资料空间

在这个空间中：

一样有用的事物，称为一样“资源”

资源由一个全域“统一资源标识符”（URL）标识

资源通过超文本传输协议传送给使用者，而后者通过点击链接来获得资源。

是一个透过网络存取的互连超文件系统

因特网的发展阶段

1，从单个网络ARPANET向互联网发展的过程

1983年TCP/IP协议成为标准协议

1983年为因特网的诞生时间

2，建成了三级结构的因特网

主干网

地区网

校园企业网

3，逐渐形成了多层次结构的因特网

ISP为因特网服务提供者

NAP为网络接入点

因特网的标准化

标准的制定分四个阶段P7

管理组织:

因特网协会/体系结构委员会

因特网工程部IETF

因特网研究部IRTF

标准的制定

因特网草案

建议标准

草案标准

因特网标准

互联网络的组成

边缘部分

按通信方式分为：

客户服务器方式C/S

有客户端和服务端

服务端一直工作，被动的接受客户的请求，不知道客户地址

服务端可同时为多个客户服务

服务端需强大的软硬件

客户端主动向服务端发服务请求，知道服务器地址

客户端不需特殊软硬件

对等方式P2P

严格来说也属客户服务器模式

客户端与服务端于一身

核心部分

电路交换,分组交换,报文交换三种交换技术的各自特点及比较

因特网的核心是路由器

实现分组交换,任务是转发收到的分组

电路交换

面向连接

建立、通信、释放

线路利用率低

数据按序发送和接收

报文交换

采用存储转发

可靠

整个报文传送到相邻结点

数据按序发送和接收

分组交换

采用存储转发

整个报文分解成若干单个分组

单个分组传送到相邻结点

高效、灵活、可靠、迅速

每个分组要加报文头，增加开销

按序发送，不一定按序接收，排队增加时延

网络分类

P17

性能指标

速率

在数字信道上传送数据的速率

单位：

b/s（比特每秒）

带宽

含义1

通信线路允许通过的信号频带范围称为线路的带宽

单位：

含义2

网络带宽表示单位时间网络中的一点到另一点所能通过的最高数据率

单位：

b/s

吞吐量

单位时间内通过某个网的数据量

受网络的带宽或额定速率的限制

单位：

b/s

有时也可用每秒钟传送的字节数或帧数表示

时延

发送时延=数据帧长度（b）/信道带宽（b/s）

传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）

处理时延

排队时延

总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

时延带宽积

时延带宽积=传播时延*带宽

表示某种链路可容纳多少个比特

又称为以比特为单位的链路长度

单位：

往返时延RTT

从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间

单位：

利用率

有信道利用率和网络利用率两种

信道或网络利用率过高会产生非常大的时延

非性能指标

费用

质量

标准化

可靠性

可扩展性和可升级性

易于管理和维护

网络体系结构

七层，四层，五层协议的关系

各层协议的主要任务

OSI的七层协议体系结构是国际标准

TCP/IP的四层体系结构应用最广

五层体系结构是七层和四层的综合

应用层：

直接为用户的应用进程提供服务

运输层

负责两个主机中进程之间的通信

使用的协议：

传输控制协议TCP，服户数据报协议UDP

网络层

选择合适的路由

负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务

发送方,分组,组装报文

收接方,合并分组

数据链路层：

两个相邻结点间的链路上透明传送帧中的数据

物理层：

透明传送比特流

实体，协议，服务的关系

协议是水平的

服务是垂直的

实体表示任何可发送和接收信息的硬件或软件进程

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合

在协议的控制下，两个对等实体间本层能够向上一层提供服务

服务是垂直的，协议是水平的

本层服务的实体只能看到服务，而无法看见下面的协议

下面的协议对上面的实体是透明的

第2章物理层

物理层基础知识

物理层任务：

透明的传送比特流

物理层要考虑的

怎样在传输媒上传输数据比特流

不是指具体的传输媒

屏蔽掉不同传输媒体的差异

确定与传输媒体的接口的一些特性

机械特性

指明接口所用接线器的形状和尺寸/引脚数目和排列/固定和锁定装置等等

电气特性

指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围

功能特性

指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义

过程特性

指明对于不同功能的各种可能事情的出现顺序

数据在计算机内部的并行和外部串行的转换

协议有很多种：

因为物理连接方式很多

点对点连接/多点连接/广播连接等

通信系统模型

源系统

发送端/发送方

源点

源点设备产生要传输的数据

发送器

源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输

传输系统

传输网络

目的系统

接收端/接收方

接收器

接收传输系统传送过来的信号,并把它转换为能够被目的设备处理的信息

终点

从接收器获取传送过来的数字比特流,然后把信息输出

调制解调器

调制，数字信号到模拟信号的转换

解调，模拟信号到数字信号的转换

概念

数据,信号,码元（1码元可携带多比特）,数字的,模拟的

数据：

运送消息的实体

信号：

是数据的电气或电磁的表现

信号分类

模拟信号：

代表消息的参数的取值是连续的

数字信号：

代表消息的参数的取值是离散的

码元

在使用时间域的波形表示数字信号时,则代表不同离散数值的基本波形

1码元可携带n个比特

信道

表示向某一个方向传送信息的媒体

与电路不等同

一条通信电路包含一个条发送信道和一条接收信道

信号的传递方向决定了通信双方的信息交互方式

单向通信

即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互

双向交替通信

又称为半双工通信

即通信的双方都可以发送信息,但不同双方同时发送

双向同时通信

又称为全双工通信

即通信的双方可以同时发送和接收信息

信号的分类

基带信号

来自信源的信号

计算机中的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于

包含有较多的低频成分，基于有直流成分

许多信道并不能传输低频分量或直流分量

带通信号

使用载波进行调制，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民称为带通信号

信号调制的分类

基带调制

仅对基带信号的波形进行变换

变换后的信号仍然是基带信号

带通调制：

使用载波的调制

信号调制的方法

调幅

即载波的振幅随基带数字信号而变化

调频

即载波的频率随基带数字信号而变化

调相

即载波的初始相位随基带数字信号而变化

信号的最大速率/信道的极限容量

码间串扰

信号在传输过程中会衰减

信号波形失去了码元之间的清晰界限

任何信道中，码元传输的速率是有上限的

传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题

理想信道的极限速率

奈氏准则

传输基带信号为2W

传输带通信号为W

非理想信道的极限速率

信噪比

是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为S/N

公式：

P39

香农定理

公式：

P40

意义：

只要信息传输速率代于信道极限传输速率，就有办法实现无差错

带宽和信噪比不能再提高后，提高传输速率的方法：

编码

信号的传输介质

导向

同轴电缆,双绞线,光纤性能指标的比较

网线名称性能的判定

双绞线

两根相互绝缘的铜导线规则的绞合

绞合可减少相邻导线的电磁干扰

不同类的网线有不同的绞合数

有屏蔽和非屏蔽

可进行模拟传输和数字传输

同轴电缆

由导体铜芯、绝缘层、外导体屏蔽层、绝缘保扩套层组成

具有较好的抗干扰性，被广泛用于传输较高速率的数据

带宽取决于电缆的质量

目前高质量的同轴电缆的带宽已接近1GHz

有50欧（传递数字信号）和75欧（传递数字、模拟信号）

光缆

利用光导纤维传递光脉冲进行通信

有光脉冲相当于1，没光脉冲相当于0

有多模和单模光纤

传输距离远，安全，抗干扰能力强，价格较贵

非导向

方法:

地面微波接力,卫星通信

无线电

微波

地面微波接力

卫星通信

红外通信

激光通信

信号（信道）的复用

频分复用FDM

对频带进行分配

用户在通信过程中自始至终都占用分配到的频带

各用户同时传递信号，数据的传输在时间上是连续的共享的

各用户的频带是从信道的总频带中分配出来的

各用户不能达到信道的最大频带值

时分复用TDM

对时间进行分配

给每用户统一/预先/轮流固定分配时间片

各用户按固定的时间片发送和接收数据

各用户在不同的时间占用同样的频带宽度

各用户并不是真正连续传送数据

由于时间片很短，所以各用户好象是一起共享信道

在获得时间片内，各用户可达到频带最大值

不管是否有数据传送，都预先分配时间片

复用后的信道有可能利用率不高

统计时分复用STDM

是一种改进的时分复用

各用户非固定时间片

各帧需加用户的地址信息，增加开销

信道利用率较高

波分复用WDM

就是光的频分复用

一根光纤可复用80多路光载波

码分复用CDMA

是一种基于扩频的技术

各用户的信号都能达到最大频带，并能对频带扩大

各用户发送信号前会获得一伪随机码片，根据码片组织数据发送

各用户的码片差异大，所以各用户的信号互相干扰小，信号强

各用户的信号合在一起发送

接收端，各用户再根据各自码片获得原数据

接收端收到1表发送的是1，0表没发送，-1发送的是0

信号的数字传输

脉码调制PCM体制

根据采样定理把模拟信号转变为数字信号,采样频率不低于信号最高频率的2倍

信号采用时分复用方法装成帧

有北美24路和欧洲30路两个标准，我国采用欧洲标准

是模拟信号转变为数字信号

首先对模拟信号进行采样

采样频率不低于信号最高频率的2倍

采样后形成离散的脉冲信号，其振幅形成二进制码元

PCM信号可用时分复用方法装成帧

缺点

速率标准不统一

不是同步传输

SONET和SDH

同步光纤网

关于光纤网的标准

SONET同步光纤网

整个的同步网络的各级时间都来自一个主时钟

第1级光载波51.84Mb/s作为基础传输速率

定义了同步传输的线路速率等级结构

SDH同步数字系列：

基本速率为155.52Mb/s，称为第1级同步传递模块

定义标准光信号，帧结构

定义了四个光接口层，只对应于OSI的物理层

宽带接入技术

xDSL技术

是用数字技术对现有模拟电话用户线进行改造

有上行和下行信道

多数为非对称带宽，下行一般较大

光纤同轴混合网HFC网

主干网采用光纤，本地网采用同轴电缆

光纤结点采用星形网，以下同轴电缆组成树形网

FTTx技术

光纤到户

光纤到大楼

光纤到路边

第3章数据链路层

链路层基础知识

链路层的基本任务：

两个相邻结点间透明传输帧

链路层信道类型

点对点信道：

使用一对一的点对点通信方式

广播信道：

使用一对多的广播通信方式