大学计算机网络复习提纲.docx

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大学计算机网络复习提纲

第一章

三网：

电信网络、有线电视网络和计算机网络theTelecommunicationnetworks,CabletelevisionnetworksandComputernetworks

网络最主要的功能：

连通性和共享性ConnectivityandSharing

网络：

由若干结点和连接这些节点的链路组成。

网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机、路由器等组成。

composedbythenodesandthelinksofthesenodes.Canbeacomputer,hubs,switches,routers,etc.

互联网：

网络和网络可以通过路由器连起来，构成一个覆盖范围更大的网络:

networkandthenetworkcanbeconnectedthrougharouter,constituteagreaternetworkcoverage

因特网：

世界上最大的互连网。

网络把计算机连接起来，因特网把网络连接起来。

theworld‘slargestInterconnectedNetwork。

Networkconnectthecomputers,theInternetconnectinterconnectednetworks.

主机：

连接在因特网上的计算机。

ComputerswhichconnectedontheInternet.

计网的组成：

按工作方式分为两部分：

边缘部分－由所有连接在因特网上的主机组成。

这部分是用户直接使用的，用来进行通信）和资源共享。

核心部分－由大量网络和连接这些网络的路由器组成。

这部分是为边缘部分提供服务的

Accordingtotheworkingstyle:

Edges-consistsofalltheHostconnectedtotheInternet.Thispartistheuseruse,directlyusedtocommunicateandresourcesharing.

Corepart-madeupofalargenumberofnetworkandconnectthenetworkrouter.Thissectionistoprovideservicefortheedgesprovideconnectivityandexchange

按逻辑结构分为以下两大子网：

资源子网－负责全网的数据处理，即向网络用户提供各种网络资源与网络服务，其主要包括主机和终端，主机通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接，而终端是用户访问网络的界面。

通信子网－由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，其主要完成网络数据传输、转发等通信处理任务。

通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络节点。

通信线路为通信处理机之间以及通信处理机与主机之间提供通信信道。

Accordingtothelogicalstructure:

Resourcesubnet-toberesponsiblefortheentirenetworkdataprocessing,thatis,tothenetworkuserswithavarietyofnetworkresourcesandnetworkservices,mainlyincludingtheHostandtheterminal,theHostthroughhigh-speedcommunicationlinesconnectedtothecommunicationsubnetcommunicationcontrolprocessor,andtheenduserisaccesstothenetworkinterface.

Communicationsubnet-bycommunicationcontrolprocessor,communicationlines,andothercommunicationsequipment,itsmainnetworkdatatransmission,suchasforwardingcommunicationprocessingtask.Communicationcontrolprocessorisreferredtoasnodesinthenetworktopology.Communicationlinesbetweencommunicationprocessorandcommunicationprocessorandprovideacommunicationchannelbetweenthehosts.

三种计算机分组交换方式比较

a）电路交换（CircuitSwitching）－整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传输；在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源，所以资源利用率低

b）报文交换（MessageSwitching）－整个报文传送到相邻节点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个节点；通信线路利用率高、出错后纠错效率高等优点，被计算机与通信界广泛采用。

存储转发是该技术的核心。

c）分组（包）交换（PacketSwitching）－单个分组（只是整个报文的一部分）传送到相邻节点，存储下来后查找转发表，转发到下一个节点；

分组交换的优点

高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

灵活以分组为传送单位和查找路由。

迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组。

可靠保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。

Highefficiency

Dynamicallocationoftransmissionbandwidth,thecommunicationlinkisaperiodoftime.

Flexibility

Lookuproutingandthepacketsasthetransmissionunit.

Rapid

itcanquicklysendpacketstootherhostswithoutestablishingaconnectionatfirst.

Reliability

Guaranteethereliabilityofthenetworkprotocol,andthedistributedroutingprotocolmakethenetworkhaveasoundsurvivability.

计算机网络是利用通信线路（连网设备）将地理上分散的、具有独立功能的许多计算机系统连接起来，按照某种协议进行数据通信，以实现资源共享的信息系统。

最简单计算机网络＝两个结点（计算机）＋一条链路

Computernetworkistheinformationsystemthatusesthecommunicationlines（networkingequipment）toconnectthegeographicallydispersedcomputersystemsandrealizestheinformationresourcessharingaccordingtosomeprotocolfordatacommunication.

计网的分类：

1.按不同作用范围划分1.classifiedbyscope（distance）

个人区域网PAN

局域网LAN

城域网MAN

广域网WAN

因特网Internet

2.按不同使用者划分Classifiedbyvarioususers

公用网（PublicNetworks）

专用网（PrivateNetworks）

3.按信息交流对象划分（TCP/IP协议为基础）Classifiedbyinformationexchangeobjects（basedonTCP/IPprotocol）

Internet（互联网、网际网或英特网）

Intranet（内联网）

Extranet（内联外延网）

拓扑结构

一个网络中各个节点之间互连的几何构形，即指各个节点之间互相连接方式。

基本的网络拓扑结构有星型、环型、总线型等三种。

任何一种网络系统都规定了它们各自的网络拓扑结构。

ThethreebasictopologyofthenetworkareStar,BusandRingtype.

分组时延的组成与原理

1.处理时延:

Processingdelay:

检查比特差错

决定输出链路

Checkbiterror

Decideoutputlink

2.排队时延Queuingdelay

等待输出链路传输的时间

取决于路由器拥塞的等级

Waitingforoutputlinktotransmit

Dependingonthelevelofcongestioninrouter

3.发送（传输）时延:

Senddelay

R=发送速率（bps）

L=数据帧长度（比特）

发送比特进入链路的时间=L/R

4.传播时延:

Propagationdelay

d=信道长度

s=在信道中传播速度（~2x108m/sec）

传播时延=d/s

时延与网络利用率的关系

根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。

若令D0表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示D和D0之间的关系：

协议的三个基本要素Threebasicelementsofaprotocol

语法（Syntax）：

怎么讲？

语法包括数据格式、编码及信号电平等。

dataformat,encodingandsignallevel

☐语义（Semantics）：

讲什么？

语义包括用于协调同步和差错处理的控制信息。

controlinformationforcoordinatingsynchronizationanderrorhandling.

☐同步（Synchronous/Time）：

何时讲？

同步包括速度匹配和事件实现排序。

speedmatchingandeventimplementationsorting.

计算机网络的体系结构

a）OSI参考模型共有7层，由低层至高层分别为

物理层physicallayer

数据链路层datalinklayer

网络层networklayer

传输层transportlayer

会话层sessionlayer

表示层presentationlayer

应用层applicationlayer

b）TCP/IP包括4层：

应用层Applicationlayer-对应OSI上三层

传输层Transportlayer

网络层Networklayer

网络接口层Networkinterfacelayer-对应OSI下两层

第二章

1.傅立叶级数的功能作用

2.尼奎斯特定理（无噪音信道情况）

若任一个信号已通过了一个带宽为H的低通滤波器，则只要每秒2H次采样，过滤后信号可被完全重构。

且若信号包含V个离散级数，则：

最大数据传输率=2Hlog2V

3.香农定理（有噪音信道情况）

香农（Shannon）在尼奎斯特定理的基础上，得到一条带宽为HHz、信噪比为S/N的有噪声信道的最大数据传输率为：

最大数据传输率=Hlog2（1+S/N）

其中，S为信号功率，N为噪声功率。

分贝（dB）=10lg（S/N）

4.数据通信系统的基本模型

a）源点：

源点设备产生待传输的数据

b）发送器：

格式转换、编码成适合传输的信号（典型的发送器是调制器）

c）传输系统：

传输线路（可能是一条线路，也可能是一个网络系统）

d）接收器：

接收信号并转换为目的设备可识别的数据格式（典型的接收器是解调器）

e）终点：

接收数据并对其进行所需要的处理

5.信道的三种通信方式

a）单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。

b）双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。

c）双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。

6.基带信号

（即基本频带信号）——来自信源的信号。

像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。

因此必须对基带信号进行调制（modulation）。

带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。

7.最基本的二元制调制方法

a）调幅（AM）：

载波的振幅随基带数字信号而变化。

b）调频（FM）：

载波的频率随基带数字信号而变化。

c）调相（PM）：

载波的初始相位随基带数字信号而变化。

8.信道复用技术

a）频分复用

用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。

频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源

b）时分复用

时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。

每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。

每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）。

TDM信号也称为等时（isochronous）信号。

时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

c）统计时分复用

统计时分复用又称为异步时分复用，它使用STDM帧来传送复用数据，但每个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器中的用户数。

各用户有了数据就随时发往集中器中的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存并将输入数据放入STDM帧，对没有数据的缓存就跳过去，当一个帧数据放满就发送出去。

因此，STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙，所以可以提高线路的利用率。

9.CDMA的基本原理与计算

第三章

1.物理层的基本作用主要任务

a）物理层的基本作用是：

要尽可能屏蔽掉传输媒体（介质）的差异，使物理层上面的数据链路层只需考虑完成本层的协议和服务而不用考虑网络的具体传输媒体（介质）是什么。

b）物理层的主要任务是：

利用某种传输介质和通信技术，以通信接口规程（物理层协议）实现并约束二进制比特流的传输。

2.物理层特性

a）机械特性–接线器形状、大小、排列等

b）电气特性–电缆线路上的电压变化范围

c）功能特性–某一电平的电压的表示含义

d）规程特性–各种可能事件的出现顺序

3.导向的传输媒体（介质）

a）双绞线

屏蔽双绞线STP（ShieldedTwistedPair）

无屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）

b）同轴电缆

同轴电缆（CoaxialCable）是局域网中应用较为广泛的一种传输介质。

它由内、外两个导体组成，内导体是单股或多股线，呈圆柱形的外导体通常由编织线组成并围裹着内导体，内外导体之间使用等间距的固体绝缘材料来分隔，外导体用塑料外罩保护起来。

c）光缆（光纤）

利用光线在光纤中的折射原理（全反射现象）

4.物理链路逻辑链路

链路（link）：

一个结点到相邻结点的一段物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

数据链路（datalink）：

除物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。

若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

5.数据链路层使用的信道主要有以下两种类型

a）点对点信道－这种信道使用一对一的点对点通信方式

b）广播信道－这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。

广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送

6.循环冗余检验的原理计算

在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验CRC的检错技术。

在发送端，先把数据划分为组。

假定每组k个比特。

假设待传送的一组数据M=101001（现在k=6）。

我们在M的后面再添加供差错检测用的n位冗余码一起发送。

<共k+n位>

用二进制的模2运算进行2n乘M的运算，这相当于在M后面添加n个0。

得到的（k+n）位的数除以事先双方选定好的长度为（n+1）位的除数P，得出商是Q而余数是R，余数R比除数P少1位，即R是n位。

模2运算－加法不进位、减法不借位

第四章

1.局域网（LAN）的定义特点

a）定义

局域网（LAN）是由众多处于相近物理空间内的信息点，通过相关高速链路介质与网络设备连接构成的网络。

b）特点

网络为一个单位或组织所拥有

地理范围和站点数目均有限（10km以内）

传输速率高

误码率低

2.局域网（以太网）－拓扑结构

a）星形网

b）总线网

c）环形网

d）树形网

3.以太网的两个标准

DIXEthernetV2是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。

IEEE的802.3标准。

DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。

严格说来，“以太网”应当是指符合DIXEthernetV2标准的局域网

4.局域网的体系结构

为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：

逻辑链路控制LLC（LogicalLinkControl）子层

媒体接入控制MAC（MediumAccessControl）子层

与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的

5.基本类型

a）传统以太网

802.3——同轴电缆Ethernet

802.3a——细缆Ethernet

802.3i——双绞线

802.3j——光纤

b）快速以太网FE

802.3u——双绞线，光纤

c）千兆以太网GE

IEEE802.3z——屏蔽短双绞线、光纤

IEEE802.3ab——双绞线

d）万兆以太网10GE

IEEE802.3ae——单模光纤

6.IEEE802.3布线介质标准

a）10Base5粗同轴

b）10Base2细同轴

c）10BaseT双绞线

d）10BaseFMMF

e）100BaseT双绞线

f）100BaseFMMF/SMF

g）1000BaseX屏蔽短双绞线/MMF/SMF

h）1000BaseT双绞线

7.网卡（适配器）的作用

a）网络接口板又称为通信适配器（adapter）或网络接口卡NIC（NetworkInterfaceCard），或“网卡”。

b）适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件。

c）适配器的重要功能：

进行串行/并行转换。

对数据进行缓存。

在计算机的操作系统安装设备驱动程序。

实现以太网协议。

8.CSMA/CD介质访问控制技术

a）CSMA/CD特点

先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发

b）基本原理（基本过程）归纳:

步骤1：

适配器从网络层获得一个分组，加上以太网的首部和尾部，组成以太网帧，放入适配器的缓存中，准备发送。

步骤2：

若适配器检测到信道空闲（96个比特时间内没有检测到信道上有信号）,就发送这个帧，若检测到信道忙，则继续检测直到信道转为空闲（加上96比特时间）,然后发送这个帧。

步骤3：

在发送过程中继续检测信道，若未检测到碰撞，则顺利把帧发送完毕。

若检测到碰撞，则中止数据的发送，发送人为干扰信号。

步骤4：

在中止发送后，适配器执行指数退避算法，等待一个随机比特时间（即r倍的512比特时间）后，返回步骤2

c）CSMA/CD编码（曼彻斯特编码）

9.令牌总线网-TokenBus（IEEE802.4）

令牌总线是一种在总线拓扑中利用“令牌”（token）作为控制结点访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法。

任何一个结点只有在取得令牌后才能使用共享总线去发送数据（令牌是一种特殊结构的控制帧，用来控制结点对总线的访问权）。

其它结点只能接收信息。

为了保证逻辑闭合环路的形成，每个结点都动态地维护着一个连接表，该表记录着本结点在环路中的前继、后继和本结点的地址，每个结点根据后继地址确定下一占有令牌的结点。

令牌传递规定由高地址向低地址，最后由最低地址向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个逻辑环。

环中令牌的传递顺序与结点在总线上的物理性置无关。

令牌帧中有一个目的地址，接收到令牌帧的结点可以在令牌持有最大时间内发送一个或多个帧。

10.令牌环网-TokenRing（IEEE802.5）

令牌环网是一种确定型的介质访问控制方法，用于环型网络中。

其采用一种称为令牌（token）的控制帧来解决网络中各节点对传输介质有序访问问题,不会发生任何介质访问冲突。

每个节点访问介质的机会是均等的,且访问介质的时间是可测算的；

令牌环网提供一种分布式的优先级调度机制来支持节点访问优先级调整和调度，从而保证具有较高优先级的节点能够获得所需的传输带宽；

在物理层采用点到点的信号传输方式，传输距离要比采用广播式信号传输方式的总线形网络远得多；

TokenRing的缺点是当环路上接入的站数很多时，即使只有两个站在进行通信，也要等到令牌传过来时才能发送帧，时间响应长；令牌维护算法比较复杂，要求可靠性高，因而TokenRing的组网费用和硬件价格都高于Ethernet；

传输速率规定为4/16Mb/s，高速令牌环也仅达到100Mb/s的速率，目前它是一种非主流的局域网；

11.局域网工作层次

网卡（适配器）

中继器Repeater（物理层）

集线器Hub（物理层）

网桥Bridge（数据链路层）

交换机Switch（数据链路层-以太网关键设备）

12.以太网的优点

a）可扩展的（从10Mb/s到10Gb/s）

b）灵活的（多种传输媒体、全/半双工、共享/交换）

c）易于安装

d）稳健性好

第五章

网络层提供的两种服务：

面向连接服务－虚电路服务Connection-OrientedService－VirtualCircuitService

无连接服务－数据报服务