现代通信网复习 重点.docx
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现代通信网复习重点
1.通信网是由一定数量的节点（包括终端节点、交换节点）和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。
2.通信网的构成要素：
硬件：
通信网由终端节点、交换节点、业务节点和传输系统构成，它们完成通信网的基本功能：
接入、交换和传输。
软件：
包括信令、协议、控制、管理、计费等，它们主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。
3.通信网的基本结构从功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：
业务网、传送网、支撑网；从网络的物理位置分布来划分，通信网还可以分成用户驻地网CPN（是业务网在用户端的自然延伸）、接入网AN（可以看成传送网在核心网之外的延伸）和核心网CN（包含业务、传送、支撑等网络功能要素）三部分。
4.面向连接型：
两个通信节点间一次数据交换过程包含三个阶段：
连接建立、数据传输和连接释放。
其中连接建立和连接释放阶段传递的是控制信息，用户信息则在数据传输阶段传输。
适用于大批量、可靠的数据传输业务，网络控制机制复杂。
5.无连接型：
数据传输前，不需要在源端和目的端之间先建立通信连接，就可以直接通信。
适用于突发性强、数据量少的数据传输业务。
面向连接型无连接型
6.面向连接和无连接都有路由表和转发表。
转发表记录的是一个交换节点当前维持的所有的连接状态信息，这些信息指明了一个连接上的用户信息在交换节点上应该如何转发。
7.网络分层的原因：
可以降低网络设计的复杂度；方便异构网络设备间的互连互通；增强了网络的可升级性；促进了竞争和设备制造商的分工。
8.协议：
在分层体系结构中，协议是指位于一个系统上的第N层与另一个系统上的第N层通信时所使用的规则和约定的集合。
一个通信协议主要包含以下内容：
语法：
协议的数据格式；语义：
包括协调和错误处理的控制信息；时序：
包括同步和顺序控制；
9.对等层之间的通信使用相应层协议；但实际上，一个系统上的第N层并没有将数据直接传到另一个系统上的第N层，而是将数据和控制信息直接传到它的下一层，此过程一直进行到信息被送到第一层，实际的通信发生在连接两个对等的第一层之间的物理媒介上。
10.
接口位于每一对相邻层之间,它定义了层间原语操作和下层为上层提供的服务。
网络设计者在决定一个网络应分为几层，每一层应执行哪些功能时，影响最终设计的一个非常重要的考虑因素就是为相邻层定义一个简单清晰的接口。
11.对等层间的通信
12.服务只在服务访问点（SAP）处有效，也就是说，第N+1层必须通过第N层的SAP来使用第N层提供的服务。
第N层可以有多个SAP，每个SAP必须有惟一的地址来标识它。
13.第N层提供的服务则由用户或其他实体可以使用的一个原语集合详细描述。
OSI定义了如下四种原语类型：
请求原语、指示原语、响应原语、证实原语；
相邻层间的接口关系
14.下层为其上层提供的服务可以分为以下两种类型：
面向连接的服务：
服务者首先建立连接，然后使用该连接传输服务信息，服务使用完毕，释放连接。
该类服务要用到全部四类原语。
无连接的服务：
使用服务前，无需先建立连接，但每个分组必须携带全局目的地地址，并且每个分组之间完全独立地在网上进行选路发送。
该类服务只使用请求、指示两类原语。
15.网络的服务性能保障机制：
差错控制、拥塞控制、路由选择、流量控制；（数据网都需要这四种，话音网不需要差错控制和流量控制）
16.差错控制：
差错控制机制负责将源端和目的地端之间传送的数据所发生的丢失和损坏恢复过来。
通常控制机制包括差错检测和差错校正两部分。
对于电话网，不提供差错控制机制；对于数据网，提供相应的差错控制机制。
在目前的分组数据网上，主要采用基于帧校验序列FCS（FrameCheckSequence）的差错检测和发端重发纠错机制实现差错控制。
17.拥塞控制：
拥塞控制的目标是将网络中的数据量控制在一定的水平之下，超过这个水平，网络的性能就会急剧恶化。
在电话网中，拥塞控制只在网络入口处执行。
在分组数据网中均提供了相应的拥塞控制机制
18.路由选择（每个网都需要）：
电话通信网，通常采用静态路由技术。
但到任意目的地，除正常路由外，都会配置两、三条迂回路由，以提高可靠性。
采用虚电路方式的分组数据网，情况与电话网类似。
采用数据报方式的分组数据网，一般都支持自适应的路由选择技术。
19.流量控制：
流量控制是一种使目的端通信实体可以调节源端通信实体发出的数据流量的协议机制，可以调节数据发送的数量和速率。
对于电话通信网，无需提供流量控制机制。
对于分组数据网，必须进行流量控制。
20.传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。
传输媒体可分为两大类:
导向传输媒体、非导向传输媒体。
21.在导向传输媒体中，电磁波被导向沿着固体媒体（铜线或光纤）传播：
双绞线、同轴电缆、光缆；非导向传输媒体就是指自由空间，在非导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输：
短波通信、地面微波接力通信、卫星通信。
22.停止等待协议ARQ的优缺点：
优点：
比较简单。
缺点：
通信信道的利用率不高，也就是说，信道还远远没有被数据比特填满。
23.连续ARQ协议的工作原理：
1）在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧。
2）如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧。
3）由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。
注意：
1）接收端只按序接收数据帧
2）ACK1表示确认0号帧DATA0，并期望下次收到1号帧；ACK2表示确认1号帧DATA1，并期望下次收到2号帧。
3）结点A在每发送完一个数据帧时都要设置该帧的超时计时器
4）仅仅是连续ARQ协议的工作原理
24.滑动窗口：
发送端和接收端分别设定发送窗口和接收窗口；发送窗口用来对发送端进行流量控制；发送窗口的大小WT代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。
25.接收端设置接收窗口：
在接收端只有当收到的数据帧的发送序号落入接收窗口内才允许将该数据帧收下；若接收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律将其丢弃；在连续ARQ协议中，接收窗口的大小WR=1
26.滑动窗口的重要特性：
只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。
2）收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议又称为滑动窗口协议。
3）当发送窗口和接收窗口的大小都等于1时，就是停止等待协议。
27.发送窗口的最大值：
当用n个比特进行编号时，若接收窗口的大小为1，则只有在发送窗口的大小WT2n1时，连续ARQ协议才能正确运行。
例如，当采用3bit编码时，发送窗口的最大值是7而不是8。
28.
HDLC的帧结构
标志字段F（Flag）为6个连续1加上两边各一个0共8bit。
在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置。
HDLC采用零比特填充法使一帧中两个F字段之间不会出现6个连续1。
在发送端，当一串比特流数据中有5个连续1时，就立即填入一个0。
在接收帧时，先找到F字段以确定帧的边界。
接着再对比特流进行扫描。
每当发现5个连续1时，就将其后的一个0删除，以还原成原来的比特流。
29.若控制字段的第1比特为0，则该帧为信息帧I；若控制字段的第1-2比特为10，则为监督帧S；若控制字段的第1-2比特为11，则为无编号帧U；
30.局域网的主要特点:
网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点数目均有限；（在同一时间只能允许一台计算机发送信息，否则计算机间会互相干扰）
31.局域网按网络拓扑分为星形网、环形网、总线网、树形网；（总线网可以用两种协议：
CSMA/CD;令牌传递总线网（物理上是总线网，逻辑上是令牌环形网））
32.媒体共享技术：
静态划分信道（包括频分复用、时分复用、波分复用、码分复用，不适于局域网和某些广播信道的网络使用）、动态媒体接入控制，或称多点接入（分为随机接入和受控接入（如多点线路探询，或轮询））；
33.局域网的数据链路层拆成两个子层：
逻辑链路控制LLC子层（与传输媒体无关，局域网对LLC层都是透明的）、媒体接入控制MAC子层（与接入到传输媒体有关的内部都放在MAC层）
34.网卡和局域网间的通信是通过电缆或双绞线以串行传输方式行进的；网卡和计算机间的通信是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行的；（网卡一重要功能是串行/并行转换；网卡是半自知单元）
35.当网卡收到一个出差错的帧，它将此帧丢弃而不必通知它所插入的计算机；当网卡收到一个正确的帧时，它就使用中断来通知该计算机并交付给协议栈中的网络层；当计算机要发送一个IP数据报时，就由协议栈向下交给网卡组装成帧后发送到局域网；
36.CSMA/CD协议（载波监听多点接入/碰撞检测）：
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
协议的实质是”载波监听”和”碰撞检测”;“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。
37.检测到碰撞后：
在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。
每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。
38.使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。
每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。
这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率
39.MAC层的硬件地址：
在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址。
MAC地址实际上就是网卡地址或网卡标识符EUI-48；
40.IEEE规定地址字段的第一字节的最低位为I/G比特，当I/G比特为0时，地址字段表示一个单个站地址；当I/G比特为1时，表示组地址，用来进行多播。
因此，当I/G比特为0和1时，一个地址块可分别生成2^24个单个站地址，2^24个组地址。
IEEE制定两种二进制EUI-48地址的记法：
一是802.5和802.6采用的标准：
将每一个字节的最高位写在最左边，每一个字节先发送的是最高位比特；二是802.3和802.4采用的标准：
将每一个字节的最高位比特写在最右边，每一个字节先发送的是最低位比特；
41.网卡从网络上每收到一个MAC帧就首先用硬件检查MAC地址。
如果是发往本站的帧就留下，然后再进行处理，否则丢弃，不再进行其他处理。
42.发往本站的帧有三种：
单播帧（一对一，即收到的MAC帧地址与本站的硬件地址相同），广播帧（一对全体，即发送给所有站点的帧，是全1地址），多播帧（一对多，即发送给一部分站点的帧）；所有的网卡都至少能识别两种帧：
单播帧和广播帧；只有目的地址才能使用广播地址和多播地址；
43.常用的以太网MAC帧格式有两种标准：
DIXEthernetV2标准和IEEE的802.3标准；
44.最常用的MAC帧是以太网V2的格式，由5个字段组成，前两个分别为6字节长的目的地址和源地址，第三个是2字节的类型字段，用来标志上一层使用什么协议，第四是数据段（正式名称是MAC客户数据字段，最小长度64字节18字节的首部和尾部=数据字段的最小长度），最后一个字段是4字节的帧检验序列FCS（当传输媒体的误码率为1108时，MAC子层可使未检测到的差错小于11014）；MAC层还规定了帧间最小间隔为9.6μs，相当于96bit的发送时间；
45.无效的MAC帧：
1）数据字段的长度与长度字段的值不一致；2）帧的长度不是整数个字节；3）用收到的帧检验序列FCS查出有差错；4）数据字段的长度不在46~1500字节之间。
5）有效的MAC帧长度为64~1518字节之间。
6）对于检查出的无效MAC帧就简单地丢弃。
以太网不负责重传丢弃的帧。
46.每个设备连接网络都需要网卡，每个设备可以有多个网卡，每个网卡有唯一的MAC地址，该地址与端口有关系，与设备无关系；
47.使用网桥带来的好处：
过滤通信量；扩大了物理范围；提高了可靠性；可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太网）的局域网。
48.使用网桥带来的缺点：
存储转发增加了时延；在MAC子层并没有流量控制功能；具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大；网桥只适合于用户数不太多（不超过几百个）和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。
这就是所谓的广播风暴。
49.最多的网桥是透明网桥：
透明网桥是一种即插即用设备，其标准是IEEE802.1D；
50.网桥应当按照以下算法处理收到的帧和建立转发表：
（1）从端口x收到无差错的帧（如有差错即丢弃），在转发表中查找目的站MAC地址。
（2）如有，则查找出到此MAC地址应当走的端口d，然后进行（3），否则转到（5）。
（3）如到这个MAC地址去的端口d=x，则丢弃此帧（因为这表示不需经网桥转发）。
否则从端口d转发此帧。
（4）转到（6）。
（5）向网桥除x以外的所有端口转发此帧（这样做可保证找到目的站）。
（6）如源站不在转发表中，则将源站MAC地址加入到转发表，登记该帧进入网桥的端口号，设置计时器。
然后转到（8）。
如源站在转发表中，则执行（7）。
（7）更新计时器。
（8）等待新的数据帧。
转到
（1）。
51.网桥在转发表中登记以下三个信息：
站地址：
登记收到的帧的源MAC地址。
端口：
登记收到的帧进入该网桥的端口号。
时间：
登记收到的帧进入该网桥的时间。
（转发表中的MAC地址是根据源MAC地址写入的，但在进行转发时是将此MAC地址当作目的地址。
）
52.透明网桥使用了支撑树算法：
（这是为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。
）1）每隔几秒钟每一个网桥要广播其标识号（由生产网桥的厂家设定的一个惟一的序号）和它所知道的其他所有在网上的网桥。
2）支撑树算法选择一个网桥作为支撑树的根（例如，选择一个最小序号的网桥），然后以最短路径为依据，找到树上的每一个结点。
3）当互连局域网的数目非常大时，支撑树的算法很花费时间。
这时可将大的互连网划分为多个较小的互连网，然后得出多个支撑树。
53.独占传输媒体的带宽：
对于普通10Mb/s的共享式以太网，若共有N个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽（10Mb/s）的N分之一。
54.使用以太网交换机时，虽然在每个端口到主机的带宽还是10Mb/s，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，因此对于拥有N对端口的交换机的总容量为N10Mb/s。
这正是交换机的最大优点。
55.当主机A要向另一个主机B发送数据报时，先要检查目的主机B是否与源主机A连接在同一个网络上。
如果是，就将数据报直接交付给目的主机B而不需要通过路由器。
但如果目的主机与源主机A不是连接在同一个网络上，则应将数据报发送给本网络上的某个路由器，由该路由器按照转发表指出的路由将数据报转发给下一个路由器。
这就叫作间接交付。
56.“转发”就是路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去。
57.“路由选择”则是按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化情况，动态地改变所选择的路由。
（路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择）
58.路由表是根据路由选择算法得出的。
而转发表是从路由表得出的。
59.网络互相连接起来要使用一些中间设备（又称为中间系统或中继系统）：
物理层中继系统：
转发器；数据链路层中继系统：
网桥或桥接器；网络层中继系统：
路由器；网桥和路由器的混合物：
桥路器/桥由器；网络层以上的中继系统：
网关；（许多有关TCP/IP的文献将网络层使用的路由器称为网关）
60.网际协议IP：
IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是惟一的32bit的标识符。
IP地址的编址方法：
分类的IP地址；子网的划分；构成超网。
与IP协议配套使用的还有四个协议：
地址解析协议ARP；逆地址解析协议RARP；因特网控制报文协议ICMP；因特网组管理协议IGMP；
61.路由器转发分组的步骤：
1）先按所要找的IP地址中的网络号net-id把目的网络找到。
2）当分组到达目的网络后，再利用主机号host-id将数据报直接交付给目的主机。
3）按照整数字节划分net-id字段和host-id字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来。
62.分类IP地址：
每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。
63.A类地址的网络号字段net-id为1字节、A类地址的主机号字段host-id为3字节；B类地址的网络号字段net-id为2字节、B类地址的主机号字段host-id为2字节；C类地址的网络号字段net-id为3字节、C类地址的主机号字段host-id为1字节；D类地址是多播地址；E类地址保留为今后使用
64.常用的三种类别的IP地址：
A类最大网络数为126（27–2），第一个可用的网络号为1，最后一个可用的网络号为126，每个网络最大主机数为16777214；B类最大网络数为16,384（214），第一可用的网络号为128.0，最后一个为191.255，每个最大主机数为65534；C类最大网络数为2,097,152（221），第一可用网络号为192.0.0，最后一个为223.255.255，每个网络中最大主机数254
65.IP地址的重要特点：
（1）IP地址是一种分等级的地址结构。
分两个等级的好处是：
第一，IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。
这样就方便了IP地址的管理。
第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组，这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。
（2）实际上IP地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。
（3）用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号net-id（4）所有分配到网络号net-id的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。
66.在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的。
路由器总是具有两个或两个以上的IP地址。
路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址。
67.网络层及以上使用IP地址，链路层及一下使用硬件地址；
68.IP数据报的格式：
一个IP数据报由首部和数据两部分组成。
首部的前一部分是固定长度，20字节，是所有IP数据报必须具有的。
在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。
（IP数据报首部的可变部分）
69.路由器和结点交换机有些区别：
①路由器是用来连接不同的网络，而结点交换机只是在一个特定的网络中工作。
②路由器是专门用来转发分组的，而结点交换机还可接上许多个主机。
③路由器使用统一的IP协议，而结点交换机使用所在广域网的特定协议。
④路由器根据目的网络地址找出下一个路由器，而结点交换机则根据目的站所接入的交换机号找出下一跳（即下一个结点交换机）。
70.
IP地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的IP地址变成为三级的IP地址。
这种做法叫作划分子网。
划分子网已成为因特网的正式标准协议。
划分子网只是将IP地址的本地部分进行再划分，而不改变IP地址的因特网部分。
71.划分子网的基本思路：
划分子网纯属一个单位内部的事情。
单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。
从主机号借用若干个比特作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干个比特。
凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报，仍然是根据IP数据报的目的网络号net-id，先找到连接在本单位网络上的路由器。
然后此路由器在收到IP数据报后，再按目的网络号net-id和子网号subnet-id找到目的子网。
最后就将IP数据报直接交付给目的主机。
72.从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。
使用子网掩码可以找出IP地址中的子网部分。
（IP地址）AND（子网掩码）=网络地址
73.主机H1要发送分组给H2，要发送的分组的目的IP地址：
128.30.33.138，因此H1首先检查主机128.30.33.138是否连接在本网络上，如果是，则直接交付；否则，就送交路由器R1，并逐项查找路由表。
本子网的子网掩码255.255.255.128，与分组的IP地址128.30.33.138逐比特相“与”，结果是255.255.255.128H1的网络地址，因此H1必须把分组传送到路由器R1然后逐项查找路由表。
路由器R1收到分组后就用路由表中第1个项目的子网掩码和128.30.33.138逐比特AND操作，R1收到的分组的目的IP地址：
128.30.33.138然后255.255.255.128AND128.30.33.138=128.30.33.128与路由表中的128.30.33.0不匹配
路由器R1再用路由表中第2个项目的子网掩码和128.30.33.138逐比特AND操作255.255.255.128AND128.30.33.138=128.30.33.128匹配!
这表明子网2就是收到的分组所要寻找的目的网络
74.在划分子网的情况下路由器转发分组的算法：
（1）从收到的分组的首部提取目的IP地址D。
（2）先用各网络的子网掩码和D逐比特相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。
若匹配，则将分组直接交付。
否则就是间接交付，执行（3）。
（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则将分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行（4）。
（4）对路由表中的每一行的子网掩码和D逐比特相“与”，若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给该行指明的下一跳路由器；否则，执行（5）。
（5）若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行（6）。
（6）报告转发分组出错。
75.因特网有两大类路由选择协议：
内部网关协议IGP（具体的协议有多种，如RIP和OSPF等）、外部网关协议EGP（目前使用的协议就是BGP。
）
76.无分类域间路由选择CIDR：
主要特点：
CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间。
CIDR使用各种长度的“网络前缀”来代替分类地址中的网络号和子网号
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