东南大学信息学院通信网复习总结.docx

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东南大学信息学院通信网复习总结

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东南大学信息学院通信网复习总结

电话呼叫包括三个阶段呼叫建立阶段信息传输阶段连接释放阶段

电话网：

面向连接（传输信息前需要先建立连接）（电路交换）

IP协议使得分组形式卷月多个相异的网络传递信息成为可能

dns：

domainnamesystem域名系统提供主机名与IP地址之间的转换

tcp：

传输控制协议transmissioncontrolprotocol

协议的目的是用来提供某种类型的服务

多个终端共享往返于一个计算机的线路：

共享多站通信线路多路复用器系统

arpanet分组传输服务是无连接的服务

arpanet是第一个大规模的广域分组交换网络

IP传统上用来提供尽最大努力服务

TCP和UDP的区别：

（1）TCP是面向连接的传输控制协议，而UDP提供了无连接的数据报服务；

（2）TCP具有高可靠性，确保传输数据的正确性，不出现丢失，乱序，重复或数据冲突；UDP在传输数据前不建立连接，不对数据报进行检查与修改，无须等待对方的应答，所以会出现分组丢失、重复、乱序，应用程序需要负责传输可靠性方面的所有工作；

影响通信网络发展的因素：

技术法规和市场以及标准

osi模型：

帧是属于数据链路层也就是说当把单元由应用层通过表示层转成分组后,在传输层对分组在进行分划成数据报,网络层加上报头（IP地址）与报尾（校验码）在网络层到链路层成帧,至物理层时,将帧转换为0/1形式的比特流,在网络中以不同高低电压代表0/1正弦波形式传输.

物理层传输比特流；数据链路层传输帧，提供数据链路控制，差错控制，流量控制，媒体访问控制。

网络层传输信息包，路由选择，流量和拥塞控制。

TCP报头包含源和目的端口号，IP报头包含源和目的IP地址，传输协议类型；以太网报头包含源和目的MAC地址，网络协议类型。

传输层可以提供面向连接和无连接的服务

应用层协议用于文件传输，虚拟终端，电子邮件，域名服务，网络管理和其他应用程序。

物理层，数据链路层，网络层和传输层都采用了检错和纠错技术

数字技术传输距离长，性能更优越，可监视使用信道的传输质量，能进行多路传输，增加传输的信息量，增加网络所能实现的处理类型。

曼彻斯特编码：

从低到高跳变表示“1”，从高到低跳变表示“0”。

差分曼彻斯特编码：

主要看两个相邻的波形，如果后一个波形和前一个的波形相同，则后一个波形表示0，如果波形不同，则表示1。

长距离传输时，带宽效率重要，采用双极性编码。

局域网中距离较短，例如以太网和令牌环网采用曼彻斯特编码

双绞线主要用在局域网（如以太网）；同轴电缆用在有线电视；

10base5：

工作速率为10Mbps,采用基带传输并且最长段达到500m，传输使用曼彻斯特编码。

10base2：

10Mbps185

电路交换：

基于位置，面向连接，即在通信的两个站点间需要建立一个物理通信通路;一旦电路建立对用户是透明的，信息以固定的数率传输。

分组交换：

采用存储转发技术，无需建立一条专用物理通信通路；数据以分组形式传输，每个分组包括控制信息和用户数据两部分。

分组交换根据向端点提供的服务可以进一步分成数据报和虚电路两种。

虚电路（分为交换虚电路和永久虚电路）电路是面向连接的服务，在数据传输之前需要先建立一条逻辑链路，数据交换后，必须释放这个连接。

报文只需标识逻辑电路号，并沿着虚电路按序传输。

数据报:

数据报是无连接的服务，无需建立连接，网络随时接受主机发送的分组；每个数据报报文需要标识出完整的目标地址；每个分组独立的选择路由，因此不能防止报文的丢失、重复或失序，它提供“尽最大努力交付”的服务

电路交换独占资源,分组交换共享资源.

报文交换：

是以报文作为传送单元采用存储转发机制的交换方式。

1.基本的报文交换动作是存储报文、分析报文中的收报人地址和报文转发。

2.有多个报文送往同一地点时，要排队按顺序发送。

3.报文传送中有检错和纠错措施

由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。

在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。

电路交换的优点：

时延小，通信质量有保证；控制简单。

缺点：

呼叫建立需要时间，每个连接宽带固定，不传信息也占用资源。

分组交换的特点：

采用动态统计时分复用技术、按需分配带宽，即只有在传送数据分组时才占用传输媒体带宽资源，提高了资源利用率。

数据分组传输时，在网络中的每一段链路上都独立的进行差错、流量控制。

因此数据传输质量高、可靠性高。

网络设备费用低、用户通信费用低，经济性好

Numberofhops=M

Per-hopprocessingdelay=P

Linkpropagationdelay=L

Transmissionspeed=Wbit/s

Messagesize=Bbits

Packettransmissiondelay=T

Messagesize=Npackets

电路交换延时：

t=4ML+B/W+（M-1）P

分组交换延时t=ML+NT+（M-1）T+（M-1）P

虚电路交换延迟：

t=4ML+NT+（M-1）T+4（M-1）P

对等协议通常有两种基本方式：

一个是网络中跨越单跳的方式，另一个是跨越整个网络的端对端方式；

tcp可靠流服务是端对端机制。

HDLC数据链路控制规程采用逐跳方式

ARQ（自动重传请求automaticrepeatrequest）协议的目的是确保分组无差错，无重复，按顺序的传送到接收端。

停止-等待式ARQ：

进程Ａ在发送信息帧的同时将启动信息帧定时器，定时器设定的超时时间要大于Ａ收到ＡＣＫ帧所需要的时间。

停等协议在时延较低的信道中工作良好，时延高时，效率变得很低。

一个帧从开始发送到接收到ＡＣＫ共耗时

nf为每个信息帧的比特数，na为确认帧的比特数。

nf为帧长，n0为字节开销。

若帧有可能出错，需要重传，重传的概率为Pf；则修正后的效率为:

GBN协议的效率：

Ws为窗口大小含Ws个帧。

Ws要大于延时-带宽乘积，以保证信道或管道满负荷。

流水线机制。

当窗口尺寸大于2^m时会发生混淆。

因此窗口尺寸Ws等于或小于2^（m-1）,发送窗口的尺寸则是0-Ws-1；在接收端传送较长的信息帧会导致确认信息产生较大的延时，导致发送端因为等待超时而出发不必要的重传。

可以通过在场信息帧前发送短控帧来避免这种较长的延时，而不是使用报头捎带的方式。

TCP采用选择重传ARQ的方式来实现网络中端到端的差错控制。

选择重传的效率:

三种传输方式效率总结：

影响传输效率的因素有：

报头和CRC开销，延时-带宽乘积，帧的大小和帧的差错率

TCP通过三次握手方式在发送方和接收方之间建立连接。

TCP采用滑动窗口机制流量控制，慢启动方式拥塞控制。

成帧：

1.帧开始/结束字符和字节填充：

在每个DEL字符前再插入一个DEL

2.标志比特和字节填充：

5个连续的1插入一个0

ppp字节填充：

面向连接的服务都要经历三个阶段：

建立连接；数据传输；解除连接；

CSMA-CD构成了以太网标准的基础

介质访问控制的主要功能是最小化或消除碰撞的发生概率，采用的基本方法是随机访问和调度。

共享介质是各站点进行互相通信可以利用的唯一方式。

CSMA-CD不能提供有序的帧传输。

介质访问控制的调度方法：

1.预约系统2.轮询3.令牌传递环（本质是轮询的扩展）

局域网标准：

802系列标准把数据链路层分成LLC（逻辑链路控制）和MAC（介质访问控制）两个子层。

局域网网桥和以太网交换机：

网络互连有多种方法，物理层：

中继器（转发器和集线器）；MAC层或数据链路层：

网桥或桥接器（二层交换机）；网络层：

路由器；更高层：

网关。

网桥和路由器的混合物：

桥路器

桥接以太网和令牌环局域网的两种方法：

1.转换桥接2.源路由透明桥接

虚拟局域网解决站和局域网之间物理关联不灵活的问题。

无连接的服务只在传输层和网络层之间进行基本的交互。

一个无连接的分组网络能够同时支持无连接的服务和面向连接的服务。

一个面向连接的网络也能同时提供无连接的服务和面向连接的服务。

电路交换在物理层，数据报交换和虚电路交换在网络层。

虚电路交换的优点1.报头占用资源少，操作迅速2.资源可以在呼叫建立过程中被分配

缺点：

1.需要维护经过交换机流的信息2.网络出现故障时，受影响的连接必须重新建立。

ATM网络：

跨网络，面向连接。

分组交换机的功能：

路由和转发。

使用虚电路分组交换时，路由表将每个进入的VCI转换为一个输出的VCI，并且基于分组的输入VCI来识别分组要被转发到的输出端口。

数据报分组交换时，路由表基于分组的目的段地址来识别分组被转发到的下一跳。

传输层提供了运行在IP之上的两种基本的服务通信服务：

基于tcp的可靠的流服务和基于udp的数据报服务。

ftp和http使用tcp来发送消息。

snmp和dns使用udp来发送它们的消息。

IP地址用于回环测试

会识别IP地址是哪一类A类0开头B类10开头C类110开头D类1110开头E类1111开头

TCP/IP有四个层次，应用层传输层互联网层（对应网络层）网络接口层（对应网络层和数据链路层）分别对应OSI模型中的高层（上三层），传输层，网络层，物理层和数据链路层

dvmrp距离矢量组播路由协议（DistanceVectorMulticastRoutingProtocol）

dhcp动态主机配置协议（DynamicHostConfigurationProtocol）

rtcp的主要功能是提供数据发送的质量反馈RTP的控制协议

RTP实时传输协议real-timetransportprotocol

信息通信网复习

通信网包括电话网，计算机网，广播电视网，蜂窝网，因特网。

信息通信网：

将众多通信系统通过交换系统按照一定的拓扑结构组合在一起。

提供语音，图像，数据等业务。

信息通信网的组成：

用户终端设备；传输线路；交换系统；通信协议

通信网的主要拓扑结构：

总线型；环型网；星型网；树型网；分布式网；复合型网

通信网发展的关键因素：

技术法规（政府规范）和市场以及标准

通信网的主要技术：

1.交换技术2.信令技术3.传输技术4.业务实现方式

协议（Protocol）：

通信网中控制对等通信实体进行网络数据交换（通信）而建立的共同遵守的通信规则的集合。

三个基本要素：

（语法）：

定义用户数据与控制信息交换格式--确定通信双方"如何讲",定义了数据格式,编码和信号电平等.

（语义）：

发送者和接收者所要完成的操作--确定通信双方"讲什么",定义了用于协调同步,差错处理和响应等控制信息.

（同步）：

对事件实现顺序的详细说明--确定通信双方"讲话的次序",定义了速度匹配和排序等.

实体：

任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程，每一层中的活跃元素。

对等实体：

位于不同系统内同一层次的两个执行对等协议的实体

服务：

某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层

服务原语：

请求；指示；响应；确认（证实）

协议与服务关系：

在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务；要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。

本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议；下面的协议对上面的服务用户是透明的（看不见）

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则；服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的，由服务原语完成操作。

同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP

通信网的服务类型：

面向连接服务；TCP，虚电路（可靠通信），电话

无连接服务：

尽力而为服务；UDP，数据报

通信网的三大交换技术：

报文交换（无连接）；电路交换；分组交换（包括虚电路和数据报）

导向传输媒体:

双绞线（UTP和STP）、同轴电缆（50Ω和75Ω）、光纤

非导向传输媒体：

无线电波、红外、微波等

每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元

每赫带宽的理想带通信道的最高码元传输速率是每秒1个码元。

香农公式：

C=B*log₂（1+S/N）（bit/s）

该式通常称为香农公式。

信噪比越大，极限传输速率就越大。

理论上，只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到方法实现无差错的传输。

理论上成立，现实中不行。

媒体复用技术：

波分复用；时分复用（同步和异步）；频分复用（FDM和OFDM（正交频分））；码分复用（CDM）

调制的主要作用：

增大传输速率

三种基本的调制方法：

ASK（振幅键控），FSK（频移键控），PSK（相移键控）

脉冲编码调制（PCM）：

采样，量化，编码

数据链路层最重要的作用就是：

通过一些数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。

其主要功能可归纳如下：

（1）链路管理（建立、维护和释放）

（2）帧定界与同步（3）流量控制（4）差错控制（5）将数据和控制信息区分开

（6）顺序控制（7）帧的透明传输（8）寻址    

处理差错的两种基本策略：

纠错码（发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到的数据是否有错，并能纠正错误），检错码（发送方在每个数据块中加入足够的冗余信息，使得接收方能够判断接收到的数据是否有错，但不能判断哪里有错）

常用校验方法：

奇偶校验checksum（校验和）校验，CRC循环校验

HDLC（高级数据链路控制）中的三种帧：

信息帧；监控帧；无编号帧

HDLC帧格式：

信息帧和监控帧提供差错控制和流量控制。

无编号帧用于实现数据链路附加功能

信道共享技术–静态和动态

静态多路访问协议:

TDMA（时间多址）、FDMA（频分多址）、WDMA、CDMA（码分多址）

动态多路访问协议:

k随机接入技术：

ALOHA、SlottedALOHA（时隙型）、CSMA（载波侦听多路访问）、CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）、CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）等

k受控接入技术：

Token-PassingRing（令牌环）、Polling（轮询）、预约等

IEEE802协议：

LLC（802.2）以太网（802.3）、令牌总线和FDDI（光纤分布式数据接口）（802.4）、令牌环（802.5）、无线局域网（802.11）和无线城域网（802.16）

IEEE802协议栈：

LLC子层、MAC子层和物理层

将数据链路层分为LLC子层、MAC子层MAC子层负责协调访问共享物理介质的问题。

LLC增强MAC层提供的数据报服务，提供HDLC服务和寻址服务

竞争时隙问题：

为什么2τ？

答：

假设站A,B之间发送信号，A在t=0时发送信号，假设A在t=T时刻到达B站，若B在t

ALOHA算法分为四类：

1.纯ALOHA算法2.时隙ALOHA算法3.帧时隙ALOHA算法4.动态帧时隙ALOHA算法

为什么规定以太网的最小帧长为64字节？

最小数据帧的设计原因和以太网电缆长度有关，为的是让两个相距最远的站点能够感知到双方的数据发生了碰撞;最远两端数据的往返时间就是争用期，以太网的争用期是51.2微妙，正好发送64byte数据

无线局域网问题：

发送端信号功率强淹没了其它站点信号；隐藏站点问题

用CSMA/CA解决了上述问题；

带预约的CSMA/CA

随机访问技术：

CSMA/CA原理

信道预约技术：

RTS（请求发送）和CTS（清楚发送）解决了暴露站点和隐藏站点问题

局域网扩展：

转发器（repeater），属于中继器

物理层设备，在电缆段之间拷贝比特；

对弱信号进行放大或再生，以便延长传输距离。

集线器HUB属于中继器

物理层设备

采用争用方式，扩大冲突域

以太网交换机

数据链路层设备，在局域网之间转发帧；

扩大传输数率（带宽）

网桥（bridge）

数据链路层设备，在局域网之间存储转发帧；

网桥可以改变帧格式。

透明网桥的自主学习：

第七章：

分组交换

网络层的主要功能：

路由选择、流量和拥塞控制

数据链路层的基本功能：

帧定界、差错控制、流量控制（滑动窗口机制）

dijkstra最短路径算法

距离向量算法：

所有节点到节点6的最短距离

网络层以上的互连设备：

多协议路由器在网络之间存储转发包，必要时做网络层协议转换。

传输网关（传输层），在传输层转发字节流；应用网关（应用层），在应用层实现互连

应用层协议：

http（超文本传输协议）；ftp（文件传输协议）；dns（域名系统）；telnet（远程登录）；smtp（简单邮件传送协议）；IMAPpop3（邮件接收协议）；tftp（简单文件传送协议）；snmp（简单网络管理协议）；dhcp（动态主机配置协议）

HTML超文本标记语言

传输层协议：

TCP（传输控制协议）；UDP（用户数据协议）；

网络层协议：

ICMP；IGMP；IP；ARP；RARP；

arp根据IP地址获取mac地址地址解析协议（AddressResolutionProtocol）

rarp根据mac地址获取IP地址逆地址解析协议（ReverseAddressResolutionProtocol）

icmp：

处理错误和其他控制消息的协议因特网控制报文协议（InternetControlMessageProtocol）

igmp网络组管理协议（组播路由）因特网组管理协议（InternetGroupManagementProtocol）

TCP支持的应用协议主要有：

Telnet、FTP、SMTP等。

 UDP支持的应用层协议主要有：

NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系统）、TFTP（简单文件传输协议）等

TCP/IP协议簇：

TCP的流量控制：

滑动窗口（以字节为单位）TCP拥塞控制：

慢启动，拥塞避免，快速重传和快速恢复

TCP的链路链路管理:

三次握手过程的连接建立和“温和”关闭

TCP的连接和建立都是采用客户端服务器的方式，客户端在知道服务器的ip地址和端口号后，才能发起服务请求。

应用层：

客户端和服务器服务方式；

各种网络安全威胁：

窃听，冒名顶替客户，拒绝服务，冒名顶替服务器

信息传输安全要求：

私密性或机密性（加密），完整性（消息认证（报文摘要）），认证，不可否认性（数字签名技术）

DESAES私钥加密，对称加密可实现机密性，完整性和认证性的安全服务

RSA公钥加密非对称加密可实现机密性，完整性，认证性和不可否认性的安全服务

公钥加密可以提供完整性，身份验证，私密性和数字签名，缺点是速度慢

三次握手的过程第一次

（1）设置syn比特位1，主机A向主机B发送一个连接请求。

主机A注册它要使用的初始序号Seq_no=x

（2）设置ACK比特并指示要接收的下一个数据字节Ack_no=x+1，主机B确认了此连接请求。

同时主机B设置syn比特并注册它要使用的初始序号Seq_no=y，也发送了一个请求。

（3）通过设置ACK比特并确认下一个要接收的数据字节Ack_no=y+1,主机A确认来自主机B的请求。

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