武汉理工大学计算机网络复习重点教学内容.docx

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武汉理工大学计算机网络复习重点教学内容

武汉理工大学计算机网络复习重点

第二章

1．数字信号与模拟信号有哪些区别？

答：

模拟信号是用一系列连续变化的电磁波或电压信号来表示；数字信号是用一系列断续变化的电压脉冲（如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0），或光脉冲来表示。

当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路（例如电话网、有线电视网）来传输。

当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点。

2．奈氏准则与香农公式在数据通信中的意义是什么？

答：

奈氏准则指出了：

码元传输的速率是受限的，不能任意提高，否则在接收端就无法正确判定码元是1还是0（因为有码元之间的相互干扰）。

奈氏准则是在理想条件下推导出的。

在实际条件下，最高码元传输速率要比理想条件下得出的数值还要小些。

电信技术人员的任务就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元波形，将比特转换为较为合适的传输信号。

需要注意的是，奈氏准则并没有对信息传输速率（b/s）给出限制。

要提高信息传输速率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个比特的信息。

这就需要有很好的编码技术。

香农公式给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传输带宽（以赫兹为单位）和一定的信噪比，信息传输速率的上限就确定了。

这个极限是不能够突破的。

要想提高信息的传输速率，或者必须设法提高传输线路的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外没有其他任何办法。

至少到现在为止，还没有听说有谁能够突破香农公式给出的信息传输速率的极限。

若要得到无限大的信息传输速率，只有两个办法：

要么使用无限大的传输带宽（这显然不可能），要么使信号的信噪比为无限大，即采用没有噪声的传输信道或使用无限大的发送功率（当然这些也都是不可能的）。

香农公式

2.2.2信道的最大信息传输速率

•1948年，香农（Shannon）用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的最大信息传输速率。

当用此速率进行传输时，可以做到不产生差错。

用公式表示，则信道的最大信息传输速率或信道容量C可表达为

•（2.4）

•式（2.4）就是著名的香农公式。

•例2.3若标准电话信道带宽为3.1kHz，信噪比为2500，则其最大的信息传输速率C为多少？

•根据香农公式（2.4）有

奈氏准则

理想低通信道的最高码元传输速率=2W（Baud）

其中W是理想低通信道的带宽，单位为Hz，数字信号可用一系列离散的电压脉冲表示，每一个脉冲称为一个信号码元Baud=码元/秒

3．基带信号与宽带信号的传输各有什么特点？

答：

（1）基带信号是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。

（2）宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。

基带信号进行调制后，其频谱移到较高的频率处。

由于每一路基带信号的频谱被搬移到不同的频段上，因此合在一起后并不会互相干扰。

这样做可以在一条线路中同时传送许多路的数字信号，因而提高了线路的利用率。

4．什么是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码？

其特点如何？

答：

曼彻斯特编码将每个二进制比特周期分为两个相等的时间段，前半段时间发送该比特值的补码状态；后半段时间再发送这个比特的原码状态。

曼切斯特编码的每个比特位在时钟周期内只占一半，当传输“1”时，在时钟周期的前一半为高电平，后一半为低电平；而传输“0”时正相反。

这样，每个时钟周期内必有一次跳变，这种跳变就是位同步信号。

差分曼彻斯特编码由曼彻斯特编码变化而来。

在每个比特周期开始初若不发生跳变则表示比特“1”，否则表示比特“0”。

但是在比特周期的两时间段之间必须存在跳变。

具有比曼彻斯特编码更好的噪声抑制特性。

它在每个时钟位的中间都有一次跳变，传输的是“1”还是“0”，是在每个时钟位的开始有无跳变来区分的。

5．什么是频分制多路复用？

什么是时分制多路复用？

答：

频分多路复用就是将多路信号在频率位置上互相分开，但同时在一个信道内传播。

时分多路复用是将通信线路传输时间分成若干个时间段，这些时间段轮流分配给不同的通信方，在某一时刻，传输信道上只能传送某一通信方的信息。

6．常用的传输媒体有哪几种？

各有何特点？

答：

（1）双绞线：

抗电磁干扰，模拟传输和数字传输都可以使用双绞线。

（2）同轴电缆：

同轴电缆具有很好的抗干扰特性。

（3）光纤：

传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济；抗雷电和电磁干扰性能好；无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据；体积小，重量轻。

（4）电磁波：

微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大；微波传输质量较高；微波接力通信的可靠性较高；微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较，建设投资少，见效快。

当然，微波接力通信也存在如下的一些缺点：

相邻站之间必须直视，不能有障碍物。

微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差；对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。

第三章

例3.1假设某网络体系结构包含5个层次，它们依次是：

物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层。

现有两台直接连接的主机要传送数据，试描述其通信过程。

•假设主机1的应用进程AP1向主机2的应用进程AP2发送数据（见图3.1） 。

AP1先将其数据交给第5层。

第5层加上必要的控制信息H5就变成了下一层的数据单元。

第4层收到该数据单元后，加上本层的控制信息H4，再交给第3层，成为第3层的数据单元。

依此类推。

不过到了第2层（数据链路层）后，控制信息分成两部分，分别加到本层数数据单元的首部（H2）和尾部（T2），而第1层（物理层）由于是比特流的传送，所以不再加上控制信息。

3.3.1ISO-OSI参考模型

•ISO-OSI体系结构主要由ISO-OSI参考模型来体现。

•ISO开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectReferenceModel）是ISO于20世纪80年代提出的一种参考模型。

•图3.2给出了该参考模型的示意图。

1．什么是计算机网络体系结构？

答：

网络体系结构是关于完整的计算机通信网络的设计蓝图，是设计、构造和管理通信网络的框架和技术基础,它采用分层结构模式。

主要的网络体系结构有OSI体系结构和TCP/IP体系结构，前者是国际标准，后者是工业标准。

2．什么是网络协议？

它在网络中的作用是什么？

答：

通信涉及的所有部分都必须认同一套用于信息交换的规则，这就是网络通信协议。

网络协议作为一种通信规则，它规定消息的格式以及传递每条消息所需的适当动作。

实现这些规则的软件称为协议软件。

3．计算机网络体系结构为什么要采用分层结构？

答：

之所以采用分层结构主要是因为分层结构具有以下优点：

容易解决通信的异质性（heterogeneity）问题；上层解决不同种语言的相互翻译（数据的不同表示）；下层解决信息传递；使复杂问题简化，高层屏蔽低层细节问题；每层只关心本层的内容，不用知道其他层如何实现；使设计容易实现，每个层次向上一层提供服务，向下一层请求服务。

4．计算机网络的分层结构与网络协议之间存在什么样的联系？

答：

在一个分层的网络体系结构中，各个层次所完成的任务实际上是由网络协议执行的。

也就是说，协议是作用于分层体系结构中的对等层次的。

5．简述端到端的通信需要解决的主要问题。

答：

端到端的通信任务主要在网络层完成。

需要解决的主要问题是：

如何在网络的两个端点间寻找最佳路径，即如何寻找最佳路由的问题。

6．什么是OSI参考模型？

它由哪些层次组成？

答：

OSI参考模型是国际标准化组织于1984年提出的开放系统互连参考模型。

它是一个7层模型，每一层实现特定的功能，并且只与相邻的上下两层直接通信。

高层协议偏重于处理用户服务和各种应用请求。

低层协议偏重于处理实际的信息传输。

OSI参考模型由7个层次组成，由低层到高层分别是：

物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。

7．简述OSI参考模型各个层次的主要功能。

答：

物理层负责在物理链路上以原始比特流的方式传送来自数据链路层的数据；

数据链路层负责在相邻结点间无差错地传输数据帧；

网络层为传输层提供建立端到端通信的功能，并管理路由策略；

传输层管理网络端到端控制和差错校验以确保完整的数据传输过程；

会话层允许不同主机上的应用程序进行会话，或建立虚连接；

表示层为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互操作；

应用层直接与用户和应用程序打交道。

•1.物理层（PhysicalLayer）

•它提供通信介质及连接的机械、电气的功能及其规程特性，该层涉及及介质的机、电特性参数及规格，其中包括介质的直径、数据传输速率及特性阻抗，连接器的引脚数目及功能分配，信号的约定、信号允许传输的最大距离及其调制或编码方式等。

•2.数据链路层（DataLinkLayer）

•确定信息怎样在链路中传输、信息的格式、成帧和拆帧、产生校验码、差错控制、数据流量控制及链路管理等。

面向字符的数据路控制协议和面向比特的数据链路控制协议。

（BSC）、（DDCMP）、（ADCCP）、（HDLC）。

•3.网络层（NetworkLayer）

网络层也叫通信子网层，提供数据交换、流控、拥控、拥塞控制、差错控制恢复、路由选择，网络层的典型协议可包括CCITT的X.25建议。

4.运输层（TransportLayer）

•也叫主机－主机层关键的一层，该层位于面向通信业务的通信子网和面向网络应用的资源子网之间，同时也是主机与通信处理机（网卡）的界面。

5.会话层（SessionLayer）

•两个用户进程之间为完成一次完整的通信而建立的会晤连接。

6.表示层（PresentationLayer）

•处理有关信息的表示问题，它是异种机、异种操作系统连网的关键局。

7.应用层（ApplicationLayer）

•应用层是OSI参考模型的最高层。

它给应用进程提供访问OSI环境的手段。

它是用户使用网络的唯一窗口。

3.4TCP/IP体系结构

•传输控制协议/网际协议TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）网络体系源于美国ARPA网，以及它的两个主要协议TCP和IP。

实际上，TCP/IP框架包含了大量的协议和应用，TCP/IP是多个独立定义的协议的集合，简称为TCP/IP协议集（簇）。

•虽然TCP/IP不是ISO标准，但其应用已经越来越广泛，可以说，TCP/IP是一种“事实上的标准”，它参考了ISO-OSI参考模型及其分层体系结构的思想。

由于Internet已经在全世界都得到广泛应用，因此，Internet所采用的TCP/IP体系在网络领域中具有非常重要的意义。

•

3.4.1TCP/IP参考模型（右边）

TCP/IP参考模型包含4个层次，它没有ISO-OSI参考模型中的会话层和表示层（见图3.9）

1.什么是TCP/IP参考模型？

它由哪些层次组成？

答：

TCP/IP参考模型是当前Internet上的工业标准或事实的标准。

它由4个层次组成：

主机至网络层、互联网层、传输层和应用层。

2.简述TCP/IP参考模型各个层次的主要功能。

答：

主机至网络层：

没有重新定义新标准，而是有效利用原有数据链路层和物理层标准。

互联网层：

定义了互联网中传输的“信息包”格式，以及从一个用户通过一个或多个路由器到最终目标的""信息包""转发机制。

传输层：

为两个用户进程之间建立、管理和拆除可靠而又有效的端到端连接。

应用层：

它定义了应用程序使用互联网的规程。

3.什么是存储-转发的数据传输方式？