数通信信.docx
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数通信信
第一章
1.通信设备有：
路由器、交换机、网桥；
分别属于：
网络层、数据链路层、数据链路层
2、路由器的作用：
用于将各个网络连接到一起，形成一个有层次的网络。
交换机的作用：
用于把计算机连接到网络中。
网桥的作用：
一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁
3、传输介质有：
双绞线，光纤，微波，同轴电缆
双绞线的传输距离和不同双绞线的区别：
受绞合程度和有无金属罩的影响而不同，
绞合的目的：
尽量防止相邻导线对间的相互电磁干扰，减少外界信源的干扰
光纤的分类：
单模光纤和多模光纤；
单/多模光纤的区别：
在直径上，单模光纤的直径小于多模光纤的直径；在使用的光源上，
单模通常使用激光作为光源，贵，而多模通常用便宜的LED；从成本上，由于光端机非常昂贵，故采用单模光纤的成本会比多模光纤的成本高；在性能上，单模光纤可以消除模式色散，质量可靠；在传输距离上，单模传输距离远；
4、计算机网络的分类：
根据网络覆盖范围，可分为局域网（LocalAreaNetwork，LAN）、广域网（WideAreaNetwork，WAN）和城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）。
5、网络拓扑结构分类：
总线型，网状，环形，树形，星形
星形拓扑：
优（容易连接，传输效率高）
缺点（对中心节点的可靠性和冗余度有较高要求）
网状拓扑：
优（可靠性好，冗余度高）
缺点（结构复杂，维护成本高）
6、计算机网络的发展：
以太网分为：
传统以太网（10Mbps;DIX2.0,IEEE802.3;CSMA/CD），现代以太网（交换,更高带宽）
7、协议模型（TCP/IP）和参考模型（OSI）：
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，它们分别是：
网络接入层、网际互联层、传输层（主机到主机）、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，例如：
FTP、Telnet、DNS、SMTP等.
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，保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。
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的、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.网际互联层
网际互联层对应于OSI参考模型的网络层，主要解决主机到主机的通信问题。
它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。
注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址，它还负责数据包在多种网络中的路由。
该层有四个主要协议：
网际协议（IP）、地址解析协议（ARP）、互联网组管理协议（IGMP）和互联网控制报文协议（ICMP）。
IP协议是网际互联层最重要的协议，它提供的是一个不可靠、无连接的数据报传递服务。
4.网络接入层（即主机-网络层）
网络接入层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。
它负责监视数据在主机和网络之间的交换。
事实上，TCP/IP本身并未定义该层的协议，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，然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。
OSI参考模型：
第7层应用层：
OSI中的最高层。
为特定类型的网络应用提供了访问OSI环境的手段。
应用层确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要。
应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为应用进程的用户代理，来完成一些为进行信息交换所必需的功能。
它包括：
文件传送访问和管理FTAM、虚拟终端VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造报文规范MMS、目录服务DS等协议；
第6层表示层：
主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。
为上层用户解决用户信息的语法问题。
它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能；
第5层会话层：
—在两个节点之间建立端连接。
为端系统的应用程序之间提供了对话控制机制。
此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置，尽管可以在层4中处理双工方式；
第4层传输层：
—常规数据递送－面向连接或无连接。
为会话层用户提供一个端到端的可靠、透明和优化的数据传输服务机制。
包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务；
第3层网络层：
—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，为源端的运输层送来的分组，选择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。
它包括通过互连网络来路由和中继数据；
第2层数据链路层：
—在此层将数据分帧，并处理流控制。
屏蔽物理层，为网络层提供一个数据链路的连接，在一条有可能出差错的物理连接上，进行几乎无差错的数据传输。
本层指定拓扑结构并提供硬件寻址；
第1层物理层：
处于OSI参考模型的最底层。
物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传送比特流。
数据发送时，从第七层传到第一层，接收数据则相反。
上三层总称应用层，用来控制软件方面。
下四层总称数据流层，用来管理硬件。
数据在发至数据流层的时候将被拆分。
在传输层的数据叫段，网络层叫包/分组，数据链路层叫帧，物理层叫比特流，这样的叫法叫PDU（协议数据单元）。
8、数据的封装和解封装过程：
第二章传输介质
1、UDP和SDP的目的：
非屏蔽双绞线（UTP）:
外皮为塑料，不具有屏蔽能力
屏蔽双绞线（STP）:
金属屏蔽层，具有屏蔽能力）
2、直通线和双绞线的使用环境：
直通线：
接插点定义不同的设备之间的互联
双绞线：
接插点定义相同类的设备之间的连接
3、比较多模单模光纤的性能：
第三章通信基础
1、物理层目的：
尽可能屏蔽传输媒介的差异，透明传送和接收比特流（物理层的协议数据单元（比特））
物理层特性：
机械特性：
接线器形状、尺寸、引脚数等
电气特性：
信号电平（电流）的范围
功能特性：
信号电平（电流）的含义
规程特性：
信号的时序
2、并行/串行通信的特点和使用环境：
并行传输特点：
（1）传输速度快:
一位（比特）时间内可传输一个字符；
（2）通信成本高:
每位传输要求一个单独的信道支持；因此如果一个字符包含8个二进制位，则并行传输要求8个独立的信道的支持；（3）不支持长距离传输:
由于信道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。
2、串行传输特点：
（1）传输速度较低，一次一位；
（2）通信成本也较低，只需一个信道。
（3）支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。
并行方式主要用于近距离通信，
3.RS232接口，属于物理层上的标准
4、基带传输，频带传输:
基带传输：
基带信号（数字数据1，0直接用两种电压表示）直接送到线路上从传输（局域网）
频带传输：
将基带信号进行调制后的模拟信号的传输
5、信道：
是信号从发送端到接收端之间进行传输的路径，但不是实际的电缆，而是数据经过的由介质提供的路径
信息流的方向：
单工、半双工、全双工
码元传输速率B（波特率）：
每秒钟传输码元数（波特Baud）
信息传输速率S（数据传输速率/比特率）：
每秒传输的比特数（比特/秒bps）
两者关系：
S=B*log2V（V表示一个码元所取的有效离散值个数）
6、（☆计算题必考——关联的作业一定看）
（一条信道的带宽是2000HZ，信噪比为40db，信道的最大数据传输熟虑是多少？
）
1、波特率与比特率
比特率在数字信道中，比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位（bit）数来表示，其单位为每秒比特数bit/s（bps）、每秒千比特数（Kbps）或每秒兆比特数（Mbps）来表示（此处K和M分别为1000和1000000，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576）。
波特率波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特（Baud）。
二者关系：
波特率N和比特率R的关系为R=Nlog
（2）（M）,当码元为二进制时，M为2；
如果波特率为600Baud，在二进制时，比特率为600bps;
在八进制时，比特率为1800bps
2、信道带宽与信道容量
信道带宽：
信号传输频率的最大值和最小值之差（Hz）。
信道容量：
单位时间内可传输的二进制位的位数（称信道的数据传输速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，简记为bps。
口语中常把信道容量叫做“带宽”，比如“带宽10M的网络”，“网络带宽是10M”等等。
所以这两个概念也很容易混淆：
我们平常所说的“带宽”不是带宽，而是信道容量。
奈奎斯特定理：
（无噪音信道）
Cmax=2×B×log2L
这里Cmax指的是信道的最大容量，B是信道的带宽，L还是信号电平的个数
奈奎斯特定理适用的情况是无噪声信道，用来计算理论值。
没有噪声的信道在现实中是不存在的。
那么有噪声的信道该如何计算？
香农定理：
（有噪音信道）
Cmax=B×log2（1+（S/N））
这里Cmax指的是信道的最大容量，B是信道的带宽，S/N指的是信道的信噪比。
信噪比（Signal/Noise），通常以S/N表示，单位为分贝（dB）。
分贝数=10×log10（S/N）。
详细例子：
用香农定理来检测电话线的数据速率。
通常音频电话连接支持的频率范围为300Hz到3300Hz，则B=3300Hz－300Hz=3000Hz，而一般链路典型的信噪比是30dB，即S/N=1000，因此我们有Cmax=3000×log2（1001），近似等于30Kbps
7、编码方法（不要求绘图，只需会读图）
模拟数据编码：
ASK;FSK;PSK;
数字数据编码：
NRZ；曼侧斯特编码；差分曼侧斯特编码；
8、信道复用概念：
在单一物理通信线路（共用信道）上，传输若干个独立的信号
信道复用分为：
时分复用TDM；频分复用FDM；波分复用WDM；
9、模数转换中PCM的三个过程：
采样；量化；编码
10、T1和E1的时分复用系统
北美/日本的T1系统，也就是PCM24路制式（T体系）
1）采样频率＝8000HZ（采样周期为125us）
2）每个脉冲采用8位二进制码元（7位语音编码＋1位同步码）
3）则一个话路的PCM信号速率为8000HZ×8＝64kb/s
4）24个话路，在125us的周期里组成一帧：
24×8bit+1bit帧同步码＝193bit
欧洲（中国）的E1系统时分复用：
•PCM30/32路制式（E体系），一帧共有32个时隙，可以传送30路电话，即复用的路数n=32路，其中话路数为30
•编码器每秒取样8000次，一次采样125us
•32路PCM信号的每一路轮流将一个字节插入到帧中；
•每个字节的长度为8位，其中7位是数据位，1位用于信道控制；
•每帧由32×8=256位组成
•E1载波的数据传输速率为256bit×8000次/秒=2.048Mb/s
•E1载波的开销2/32约为6.25%
11、ADSL：
AsymmetricDigitalSubscriberLine，非对称数字用户环路
ADSL的特点：
1一条电话线可同时接听，拨打电话并进行数据传输，两者互不影响；2虽然使用的还是原来的电话线，但ADSL传输的数据并不通过电话交换机，所以ADSL上网不需要缴付额外的电话费，节省了费用；3ADSL的数据传输速率是根据线路的情况自动调整的，它以“尽力而为”的方式进行数据传输。
ADSL提供：
上行64K~1Mbps,下行512k~8Mbps，1对双绞线
12、Internet本地接入技术解决的问题是：
13、FTTC光纤到路边；FFTB光纤到大楼;FTTH光纤到户
第四章组建简单网络
1、网卡（NIC）即网络适配器的功能：
判断是否接收一个数据帧，对接收到的数据帧进行差错检测
网卡属于数据链路层；
MAC（mediaaccesscontrol）地址：
也称为硬件地址，存在网卡的ROM中，
使用ipconfig/all查询本机的MAC地址；
CRC（CyclicRedundancyCheck）循环冗余校验码
2、集线器（HUB）属于物理层；作用为：
对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。
集线器类似于中继器。
3、透明网桥的工作原理：
.网桥工作在混杂（promiscuous）方式，接收所有的帧；
.网桥接收到一帧后，通过查询地址/端口对应表来确定是丢弃还是转发；
.网桥刚启动时，地址/端口对应表为空，采用洪泛（flooding）方法转发帧；在转发过程中采用逆向学习（backwardlearning）算法收集MAC地址。
（如何学习？
－网桥通过分析帧的源MAC地址得到MAC地址与端口的对应关系，并写入地址/端口对应表；）
.网桥软件对地址/端口对应表进行不断的更新，每个表项都有一个时间戳，并定时检查，删除在一段时间内没有更新的地址/端口项；
.帧的路由过程：
目的LAN与源LAN相同，则丢弃帧；
目的LAN与源LAN不同，则转发帧；
目的LAN未知，则洪泛帧
网桥通过MAC地址表转发数据帧。
（注：
MAC（Medium/MediaAccessControl,介质访问控制）MAC地址是收录在NetworkInterfaceCard（网卡,NIC）里的.MAC地址,也叫硬件地址,是由48比特/bit长（6字节/byte,1byte=8bits）,16进制的数字组成.0-23位叫做组织唯一标志符（organizationallyunique，是识别LAN（局域网）节点的标识。
24-47位是由厂家自己分配.其中第48位是组播地址标志位。
）
网桥属于数据链路层设备；
交换机的工作原理：
交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。
交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。
如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。
这一过程称之为泛洪（flood）。
广播帧和组播帧向所有的端口转发。
交换机通过交换表转发数据帧；
交换机属于数据链路层/网络层设备。
（网络层是较新的）
4、交换机的交换方式有两种：
直通式和存储转发式
直通式：
交换控制器收到以太端口的报文包时，读出帧报头中的目标MAC地址，查询交换表，将报文包转发到相应端口。
存储转发方式：
接收到的报文包首先接受CRC校验。
然后根据帧报头中的目标MAC地址和交换表，确定转发的输出端口。
然后把该报文包放到那个输出端口的高速缓冲存储器中排队、转发。
☆直通式和存储转发式的区别：
直通式（优点：
转发速度快。
缺点：
可能增加网络带宽）
存储转发式：
（缺点：
延迟大。
优点：
节省了网络带宽）
第五章网络层技术和协议（重点考试分值为35—40分）
1、IP地址属于网络层的地址；
IP地址的分类：
A类：
0
网络号剩余的7bit
主机号24bit
网络号范围：
00000000-01111110即0-126，01111111为保留；主机号范围1-16,777,215
网络号共：
27-2=126个主机号共：
224-2=16,777,214个
A类地址范围：
1.0.0.1到126.255.255.254
A类地址中的私有地址和保留地址：
①10.0.0.0到10.255.255.255是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。
②127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址，用做循环测试用的。
B类：
10
网络号剩余的14bit
主机号16bit
网络号第一字节范围：
10000000-10111111即128-191；主机号范围1-65，535
网络号共：
214=16,384个主机号共：
216-2=65，534个
B类地址范围：
128.0.0.1到191.255.255.254。
B类地址的私有地址和保留地址
①172.16.0.0到172.31.255.255是私有地址
②169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。
如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器，这时你将会从169.254.0.0到169.254.255.255中临得获得一个IP地址。
C类：
110
网络号剩余的21bit
主机号8bit
网络号第一字节范围：
11000000-11011111，即192-223；主机号范围1-254
网络号共：
221=2,097,152个主机号共：
28-2=254个
C类地址范围：
192.0.0.1到223.255.255.254。
C类地址中的私有地址：
192.168.0.0到192.168.255.255是私有地址。
2、特殊IP地址
①网络号为0地址表示该地址是本地主机。
主机试图在本网内通信可又不知道网络号时，可以使用网络号为0的IP地址
②全“0”IP地址用于动态IP配置服务器的网络上，工作站启动时使用全0地址与配置服务器通信获得IP地址
③全1的IP地址是受限广播地址，只能用于本网络广播
④主机地址为全1的IP地址，表示向某个网络所有主机广播
⑤IP地址为127.*.*.*：
用于本地软件回路测试
特殊IP地址示例：
3、注意特殊IP地址的判断——————选择题必考
4、IP地址和MAC地址的分层：
5、IP数据报穿越多个路由器时IP地址和MAC地址的变化：
源IP不变化，目的IP地址不变化，目的MAC地址变化为下一跳MAC地址
6、ARP（地址解析协议）是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
源主机和目的主机不在同一网段时，使用ARP代理。
（路由器-————网段和网络是一个概念）
RARP（反向地址转换协议）
7.IP协议是网络层协议，是一个基于数据报的无连接的不可靠的通信协议，传输的数据单元为IP包
（注：
不考IP分组，但要能熟悉）
8、为什么要进行数据报分片：
从传输层－网络层考虑：
传输层数据加上IP数据报头长度不能超过65535B，若大于则需要传输层数据分成多个数据域封装成不同的IP数据报
从网络层－数据链路层考虑：
不能超过MTU（MTU典型值：
PPP协议（296B），X.25网（576B），以太网（1500B）,令牌环网（17914B））
9、IP分组转发流程—了解
10、ICMP协议属于网络层协议，其为IP协议的辅助协议；
Tracert命令:
用来侦测主机到目的主机之间所经过的路由情况
Ping命令：
用来测试两个主机之间的连通性
11、子网划分—实验二，考相应的命令的使用（必考）
12、CIDR无类域间路由
13、VLSM变长的子网掩码（记得一定看）
14、Internet路由选择协议
网络层最重要的两个功能：
转发和选路
•静态路由（staticroute）-人工在路由器上配置路由表
优点：
路由器不必为路由表项的生成和维护花费大量时间，有时可以抑制路由表的增长
缺点：
人工配置开销大，网络拓扑结构变更时需要重新路由表，一般只在小型网络或部分链路上使用
•动态路由（dyanmicroute）-由动态路由协议自动生成路由表
缺点：
路由器路由计算开销大
优点：
拓扑发生变化，动态路由协议会自动更新路由表
直连路由：
路由器接口所连接的子网的路由方式称为直连路由；分为静态路由和动态路由；
间接/非直连路由：
通过路由协议从别的路由器学到的路由称为非直连路由；分为静态路由和动态路由；
缺省路由是静态路由的一种，也是由管理员设置的。
在没有找到目标网络的路由表项时，路由器将信息发送到缺省路由器。
而动态的算法，顾名思义，是由路由器自动计算出的路由，常说的RIP、OSPF等都是动态算法的典型代表。
15、为了保证AS（autonomoussystem自治系统）内部所有路由器能互联互通，要求AS内部的路由器采用相同的路由协议，该协议称为内部网关协议（interiorgatewayprotocol,IGP）－RIP,OSPF
（RIP--RoutingInformationProtocol，路由信息协议；OSPF--OpenShortestPathFirst开放式最短路径优先）
16、RIP协议的路由代价度量值是到达目的地的跳步数。
每经过一个路由器跳数加1，最大可用跳数为15，跳数超过16及以上意味者无效路由。
用于比较小型的网络。
RIP认为一个好的路由就是距离最短（也是其缺点）
第六章建设局域网络
1、☆局域网的层次结构：
最底层：
终端层；底层：
接入层；中间层：
分布层；上层：
核心层
2、VLAN（虚拟局域网）的作用：
隔离广播风暴（即：
子网间广播隔离）
VLAN的工作原理：
通过软件的方法来自定交换机的各个端口属于那个子网的方法来分割网络。
3、三层交换机：
同时完成交换和路由功能，一次路由，次次交换，即：
一旦源和目的IP地址缓存到某一个第3层交换机中，随后第3层中跨子网的包传送将不再由路由器来进行。
第七章传输层协议及技术
1、传输层端口
端口号：
16bit，范围0-65535
1）知名端口：
知名端0～1023（0-255公共应用,256-1023商业公司）
HTTP:
80、FTP：
21、DNS：
53、SMTP:
25、TELNET:
23
2）注册端口：
程序设计师设计的应用程序使用哪个port，为了不和其他应用程序冲突，可在IANA网站上注册1024－49151
2）一般端口：
client应用程序启动，由操作系统分配一个动态的端口给应用程序使用。
应用程序结束后归还
传输层端口的作用：
区分不同的应用进程
2、HTTP全称为：
超文本传输协议
DNS全称为：
域名系统
3、Netstat命令
•netstat–a显示所有活动的tcp连接以及计算机监听的tcp和udp端口
•netstat–n以数字形式显示所有活动的tcp连接的地址和端口号
•netstat-o表示显示活动的tcp连接并包括每个连接的进程id（pid）
3、UDP和TCP
UDP和TCP的最主要的功能是将IP提供的端到端传递服务扩展到进程级
•用户数据报协议－UDP（UserDatagramProtocol）（无连接的服务）
作用：
1）负责进程－进程数据传递
2）差错检测
•传输控制协议－TCP（TransmissionControlProtocol）（面向连接的服务）
作用：
1）进程－进程数据传递
2）差错检测
3）可靠数据传递
4）面向连接
5）拥塞控制
数据传输单元
•TCP传送的协议数据单元是TCP报文段（segment）
•UDP传送的协议数据单元是UDP报文或用户数据报。
协议工作方式
•UDP不提供可靠交付，但在某些情况下UDP是一种最有效的工作方式（QQ通信）
•TCP要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。
这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源
4、TCP报文结构中，有源和目的端口；窗口等；其中窗口字段——占2字
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