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1、计算机网络与通信第一章终端节点：终端节点产生或使用在网络上传输的信息通讯节点：通讯节点传输信息但不产生或使用信息计算机网络：是利用通讯设备和线路将分布在不同地理位置的，具有独立功能的多个计算机系统连接起来，在功能完善的网络软件（网络通讯协议和网络操作系统等）的控制下，进行数据通信，实现资源共享，互操作和协同工作的系统！计算机网络要解决的问题： 1 计算机系统、传输介质等硬件均要顺利接通，可以正确的发送和接受数据信号 2 要保证通信链路上的所有节点都正确连通 3 要保证能够在数据通信链路中找到一条最佳路径，若某个节点堵塞了，必须能够找到另外的通路 4 要保证数据信息能够正确到达对方主机 5 要保

2、证能够找到接收端的通讯实体，如某种应用程序 6 要保证通信双方的数据格式一致或能够互相理解 7 当要求对方做什么事情时，要保证对方有能力做到数据通信所涉及的内容主要包括数据传输技术，兼容性，接口，协议，网络互连参考模型及同步方式等实体：是指能发送和接受信息的终端、应用软件和通信进程等，对等实体通常是指计算机网络体系结构中处于相同层次的通信协议进程。网络协议：是由标准话组织和相关厂商参与制定的，计算机执行的协议则是用某种程序设计语言编写的程序代码。 协议的三要素：语法 语义 时序！语法：语法用于规定网络中所传输的数据和控制信息的结构组成或格式，如数据报文的格式。语义：是指对构成协议的协议元素含义

3、的解释。时序：规定了事件的执行顺序。数据传输设施是网络传输介质，该传输介质连接局部及地理位置分散的设备、结点和主机。用来连接网络节点的物理介质称为网络传输介质。可分为无线和有线两类。有线介质包括双绞线，同轴电缆，光线。无线介质包括无线电波和红外辐射等！设备：用来表示网络中互联的实体。可能是终端、打印机、计算机或特定网络相关单元的硬件结点：通信服务器、中继器、网桥、交换机、路由器和其他各种具有特殊目的的设备统称。主机：运行用户程序的计算机透明：在网络安全技术中，连接网络的设备可能没有地址也不支持任何协议，但是他们监控网络的行为并通过设备本身的控制台报告安全问题。这种 类型的设备称为透明设备。局域

4、网LAN：是指地理覆盖范围在几米到几千米以内的计算机相互连接起来的计算机网络。 特点1、局域网覆盖范围较小，一般覆盖范围在0.5m10km之间。2、信道带宽大，数据传输率高，一般在101000Mbit/s，数据传输时延小，误码率低，且易安装，便于维护3、局域网的拓扑结构简单，一般采用广播式信道的总线、星状和环状结构，容易实现。城域网MAN：基本上是一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术。城域网的一个标准是分布式队列双总线（DQDB），DQDB由双总线构成，所有计算机都连接在上面。DQDB城域网中的两条总线均有一个端点，这是一个启动传输活动的设备。城域网的关键之处在于使用了广播室传输介质，

5、说有的计算机都连接在上面。广域网WAN：覆盖范围在50KM以上，往往遍布一个国家甚至世界，规模庞大而复杂特点：1、广域网包含运行用户程序的机器和通信子网两部分。2、除了使用卫星的广域网之外，几乎所有广域网都采用了存储转发方式。3、拓扑结构比较复杂，可能的结构为星状、树状、环状和全互连。另外一种组建方式是卫星或无线网络。每个中间转接点都通过天线接收、发送数据，所有中间站点都能接受来自卫星的信息，能同时侦听其他相邻站点发往卫星的信息。网络操作系统NOS：网络操作系统是网络的心脏和灵魂，是向网络中的计算机提供数据通信和资源共享功能的操作系统。它运行在网络硬件之上，为网络用户提供共享资源管理服务、基本

6、通信服务、网络系统安全服务及其他网络服务！计算机网络操作系统主要有Window类，Linux系统,UNIX系统，NetWare类。计算机网络组成：1、资源子网：主机、终端控制器和端系统、计算机外设 2、通信子网“网络结点、通信链路、信号变换设备计算机网络拓扑结构有逻辑拓扑结构和物理拓扑结构两层含义。逻辑拓扑结构指各组成部分的逻辑关系，即信息如何让流动。物理拓扑结构是指各组成部分的物理关系，即物理连接方式。通信子网可以设计成点对点通信和广播通信。点对点通信的特点是一条线路连接一对节点。常见的拓扑结构有星状、树状、和网状网络。广播信道的特点是只有一条供诸结点共享的通信信道。常见的有总线网络和环状网

7、络。构成网络核心的基本方法有电路交换和分组交换。 电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成连接，对方收到发起端的信号，对方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。实现电路交换需要三个过程：1电路建立2数据传输3电路拆除。 分组交换是源主机将长报文划分为较小的数据块，成为分组，在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由分组交换机根据每个分组的地址标志，将它们转发至目的地；分组到达目的地后，目的端主机将分组头去掉并将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。报文是指能够包含数据或可以执行一种控制功能的文件。所谓报文交换就是以“存储转

8、发”机制在网络内传输数据，即将用户的报文存储在交换机的存储器中当说需要的输出电路空闲时，再将报文发向接受交换机或终端。 有虚电路和数据报网络两大类。数据报网络：将任何根据主机目的地址转发分组的网络分组交换网络的组成：分组交换机，网络管理中心，远程集中器，分组拆装设备，分组终端、非分组终端和传输线路等基本网络元素。计算机网络形成与发展 （了解）影响计算机网络快速发展主要因素：1用户的作用2技术的作用3标准的作用4政府的作用。四大主流网络体系：中科院、教育部、邮电部、电子工业部第二章P5060 重要数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种通信方式，是各类计算机网络赖以建立的基础。是指通过某

9、种类型的传输介质在两地之间传输数据的过程。电信：可以传输和处理任何类型的数据，包括模拟数据，如语音、无线电、电视和视频及数字数据消息：所谓消息，是指通信过程中传输的具体原始对象，例如电话中的语音，电视图像等。消息分为两类，离散型和连续消息，都具有随机性，接都可度量。信息：信息可被理解为消息中包含有意义的内容。消息出现的概率越小，消息中所包含的信息就越大。数据：数据是传递信息的实体，是用来描述任何物体、概念、形态且预先具有特定含义的数字字母和符号。信号：是数据的物理量编码，是消息的承载者。在通信中所使用的信号是电信号和光信号。数据通信系统的主要指标：1码元2数据传输速率3调制速率4可靠性5误码率

10、6功能利用率7频带利用率8吞吐量。一个基本的数据通信系统由数据终端子系统，数据传输子系统，数据处理子系统组成。通信系统分类: （1）传输信号特性分：模拟通信系统和数字通信系统（2）传输介质类型分：有线通信系统和无线通信系统（3）信息物理特性分：电话通信，数据通信和多媒体通信（4）信号调制方式分：基带传输通信系统和多媒体通信系统（5）通信方式分：半工通信，全双工通信，半双工通信（6）传送信号复用方式分：频分复用，时分复用，码分复用网络体系结果分层的必要性和好处： 1各层之间相对独立1较强的独立性和适应性3结构上可以分割，各层都可以采用最适合的技术来实现4功能简单，易于实现和维护5易于交流，能够促

11、使标准化工作。服务：就是网络中各层向其相邻上层提供打的一组操作，是相邻两层之间的界面。由于网络分层体系结构中的单向依赖关系，使网络中相邻层之间的界面也是单向性：下层是服务提供者，上层是服务用户A、 N层的服务访问点（SAP）就是N+1层可以访问N层服务的接口，每一个SAP都有一个唯一地址服务原语：是指用户实体与服务提供者交互时所要交换的一些必要信息，以表明需要本地的或远端的对等实体做哪些事。Request请求 用户实体请求服务做某种工作。Indication 指示 用户实体被告知某件事发生。Response 响应 用户实体对某件事的响应。Confirm 确认 用户实体收到关于它的请求的答复。I

12、SO/OSI-RM各层的主要功能（7层） 物理层，第一层，产生并检测电压以便发送和接受携带数据的信号。 数据链路层，控制网络层和物理层之间的通信。负责在两个相邻节点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据。 网络层，在开放系统之间的网络环境中提供网络对等层对等实体建立、维护、终止网络连接的手段，并在网络连接上交换网路协议数据单元，称为分组。且还有网络寻址功能。 传输层，提供类似于数据链路层所提供的服务，确保数据在端到端之间可靠、顺序、无差错地传输 会话层，两个进程之间为交换面向进程的信息而按一定规则建立起来的一个暂时联系。 表示层，主要解决用户信息的语法表示问题。 应用层，最高层，他确定进程之

13、间通信的性质，为通信应用程序提供服务，负责用户信息和语义表示，并提供网络与应用软件之间的接口服务。TCP/IP 体系结构 相对独立的四层模型 网络接口层，互联网络层，传输层，应用层（60页）TCP/IP协议体系特点：1有两大边界，一个是地址边界，一个是操作系统边界 2无连接和面向连接服务的结合 3 包容性和对等性ISO/OSI-RM和TCP/IP协议体系的区别：1 ISO/OSI-RM有服务、接口、协议的基本概念，但TCP/IP模型并不十分清晰的区分这些概念。2 相较于TCP/IP，ISO/OSI-RM中的协议具有更好的隐蔽性并更容易被替换，ISO/OSI-RM是在其协议开发之前设计出来的，这

14、意味着ISO/OSI-RM并不是基于某个特定的协议集而设计的，所以更具有通用性。TCP/IP先有协议后有模型，所以在描述其他非TCP/IP网络时用处不大。3 TCP/IP有四层，ISO/OSI-RM有七层。4使用ISO/OSI-RM可以很好的讨论计算机网络，但是OSI协议并为流行，但TCP/IP他的模型本身实际上并不存在，只是对现存协议的一个归纳和总结。而且TCP/IP协议与流行的UNIX操作系统密切结合。标准就是一组规定的规则，条件或要求。国际标准化组织（ISO），成立于1947年，是一个涉及范围很广的国际标准开发结构，包括很多政府或民间标准研究机构。第三章物理层是指在连接开放系统的传输介质

15、上，为数据链路层提供传输比特流的一个物理连接，即构造一个传输各种数据比特流的透明通信信道。 ISO/OSI-RM对物理层的定义是，在物理信道实体之间合理安排的中间系统，为比特流传输所需物理连接的建立、维持和释放提供机械性的、电气性的、功能性的和规程性的手段。物理层向数据链路层提供的服务：1物理连接的建立、维持和释放2传输数据3物理层管理物理层需要解决的问题：1、传输介质与接口的物理特性 2、比特的表示 3、数据速率 4、位同步 5、线路配置 6、物理拓扑 7、传输方式 快信息的数字话表示：常见的快信息是指包含文本、数字、符号和图片等信息的文件。目前把字符转换成二进制代码的信息编码方案主要有国际

16、基准编码（IRA），EBCDIC码和国际2号码（ITA2）。流信息的数据话表示：语音，音乐和视频信息表现为连续的信息流形式模拟信息数字化的变化过程包括采样、量化、编码三个步骤。信道：1、将传输介质和完成各种形式的信号变换功能的设备都包含在内统称为广义信道 2、仅指介质本身称为侠义信道。通常把信道看作以信号传输介质为基础的信号通路。信道分类：按传输介质可分为有线信道和无线信道 按信号类型可分为数字信道和模拟信道信道容量是指通信系统的最大传输速率也就是指信道极限传输能力。多路复用技术是为了充分利用信道容量以提高信道传输效率的可分为：频分多路复用，时分多路复用，波分多路复用和码分多址访问。 频分多路

17、复用是基于频带传输方式将信道的带宽划分为多个子信道，每个子信道为一个频段然后非配给多个用户。 时分多路复用是将信道中用于传输的时间划分为若干个时隙，每个用户分得一个时隙，在其占有的时隙内，用户使用通信信道的全部带宽。有线传输介质和无线传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤是常用的三种有线传输介质。无线电波、微波、卫星通信信道是常用的无线传输介质。数据信号的传输：可以并行传输，也可以串行传输。可以同步传输，也可以异步传输。从实现方法上看有基带传输和频带传输。基带信号是指计算机等终端设备出来的基带信号，不经过任何频率搬移而直接送到信道上传输的一种方式。常见的基带信号波形：单极性不归零码、单极性归零码、双

18、极性不归零码、双极性归零码、差分码、信号交替反转码、三阶高密度双极性码、曼彻斯特码曼切斯特编码：为了使接收端和发送端的时钟保持同步，可以采用曼切斯特编码方式。它采用自同步方法，任一跳变既可以作为时钟信号，又可以作为数字信号。优点是克服了NRZ码的不足，电平跳变可以产生收发双方的同步信号，无需另发同步信号。差分曼切斯特编码是对曼切斯特编码的改进，每一码元的中间虽然存在跳变，但它仅用于时钟而不表示数据的取值。频带传输是指数据信号在送入信道之前，对其进行调试，实现频率搬移，随后通过功率放大等环节后，再送入信道传输的一种传输方式。信号调制方式：移幅键控 移频键控 移向键控差错控制：就是为了降低系统误码

19、率而采取的一种编码措施。 差错控制的基本方式：检错重传方式，前向纠错方式，混合纠错方式。数据通信方式：1、根据设备与设备之间数据流的配线分 a、并行传输：数字信号以成组的方式在多个并行信道上传输 b、串行传输：数据流的各个比特逐位依次在一条信道上传输串行传输有异步和同步两种方式。根据数据信号在信道上传输方向和时间的关系分 a、单工：信号只能沿一个方向传输 b、半双工：信号可以双向传输，但必须交替进行 c、全双工：信号可以同时双向传输 数据传输的同步方式：异步式、同步式物理层接口 物理层协议规定了建立、维持及断开物理信道所需要的机械、电气、功能和规程的特性，作用是确保比特流能在物理信道上传输 机

20、械特性，规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。 电气特性，规定了物理连接上导线的电气连接及有关的电路特性。 功能特性，规定了接口信号的来源、作用以及其他信号之间的关系。 规程特性，规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。第四章数据链路层位于模型的第二层，位于物理层与网络层之间，主要的一些功能：成帧，流量控制，差错控制，链路访问控制，物理寻址，链路管理等链路：沿着通信路径连接相邻结点的通信信道。物理链路：指一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他交换结点。数据链路又称为逻辑链路，是指从发送结点到接受结点

21、之间用于数据传输的一条逻辑通路。.数据链路层存在的必要性：数据链路层克服了物理层的很多不足，如更好的减少噪声干扰，识别和判断并且补救数据在传输过程中发生的变化，控制发送数率。实现网络上两个相邻结点之间的无差错传输。数据链路层的主要功能在物理层提供物理连接和透明传输比特流服务的基础上，将物理层提供的不可靠的物理链路变为逻辑上无差错的数据链路；向网络提供一条透明的数据链路。成帧：就是把比特流分割成离散的数据单元或块。成帧方式：一是固定长度帧成帧方法，二是可变长度帧成帧方法。通用成帧规程（GFP），是属于ITU-T G.704的一个新成帧标准，它提供的成帧机制支持多种数据流量类型向SONET/SDH

22、帧的直接映射，使得类似以太网和光纤信道的协议具有了在现有的可靠SONET/SDH基础设施上远距离传输的灵活性。 GFP帧由三个主要组件组成：核心头、载荷头、载荷区。停止等待式ARQ协议：采用单工或半双工方式的停止等待式ARQ协议是一种基本的数据链路协议，其核心思想是，发送端每发送一帧数据信息后必须停止下来等待接收端反回了确认信息后才能继续操作下去。(127-131很重要，细看)后退N帧式ARQ协议：若收到对其中某一帧的否认帧或者当发送端发送了N帧之后，发现该N帧的前一个帧在计时器超时后仍未返回其确认信息，则该帧被判断为确认或丢失，此时发送端就不得不重新发送出错帧及其后的N帧。这种方法称为后退N

23、帧式ARQ.选择重传式ARQ协议：为了进一步提高信道利用率并减少重传次数，另一种效率更高的策略适当接收端发现某帧出错后，其后继续送来正确帧，虽然不能立即递交给接收端的高层，但接收端仍可接下来暂存在一个缓冲区内，同时要求发送端重新传送出错的那一帧，一旦收到重新传来的帧以后，就可以与员已存于缓存区中的其余帧一并按正确的顺序递交高层。这种方法称为选择重传式ARQ协议。HDLC是一种典型的面向比特的协议，而且是其他协议的基础，使用比特填充来保证数据的透明性。特点：1、协议不依赖于任何一种字符编码集2、数据报文可透明传输3、全双工方式，有较高的数据链路传输效率4、所有帧均采用CRC校验，传输可靠性高5、

24、传输控制功能与处理功能分离，有较大的灵活性 HDLC子集为SDLC,LAP,LAPB,LAPD,LAPF等。 HDLC还定义了3种不同数据类型的数据链路站：主站，次站和组合站。 2种链路结构：非平衡式链路和平衡式链路。 3种数据传输方式：正常响应模式，异步响应模式，异步平衡模式。 HDLC的类型：信息帧（I），监督帧（S0，无编号帧（U）。SLIP：主要完成IP数据报的传送，但没有寻址、数据校验、分组类型识别和数据压缩等功能，只能传送IP数据报，对一些高层应用不支持，实现起来较简单。PPP,是一个运行于点对点链路之上的数据链路层协议，而点对点链路是指一条连接两个节点的链路，链路的每一个端点有一

25、个结点。网络接口卡(NIC)（网络适配器、网卡）作用：是局域网中提供各种网络设备与网络通信传输介质相连的接口、负责协调计算机与网络之间的信息传递 每一个网卡在出厂时都被分配了一个全球唯一的地址标志，该标志被称为网卡地址或物理地址。网卡地址由48bit长度的二进制数组成 分类：1、按照网络技术的不同可以分为以太网网卡、令牌环网卡、FDDI网卡等。2、按照总线类型可分为ISA总线网卡、EISA总线网卡、EISA总线网卡、PCI总线网卡等。3、按照网卡所支持的传输介质，双绞线网卡、粗缆网卡、细缆网卡、光纤网卡、无线网卡。网桥（桥接器）是工作在数据链路层的一种网络连接设备，它在局域网之间实现帧的存储和

26、转发。功能：物理上扩展网络、数据过滤、逻辑划分网络、帧格式转换交换机：工作在数据链路层的网络互连设备，由网桥发展而来，是一种多端口的网桥。原理：交换机拥有一条很高带宽的内部总线和内部交换结构。交换机的所有端口都挂接在这条内部总线上，控制电路收到数据帧后，端口处理程序会直接查找端口号/物理地址映射关系的转发表，以确定目的MAC地址的网卡挂接在哪个端口上，通过内部交换机结构迅速将数据帧传送到目的端口。当目的MAC地址不存在时，则将数据帧广播到所有端口。接收端口响应后，交换机会学习新的地址，并把它加到转发表中。包括：交换机转发和过滤、自自学（交换机重要特性是，转发表是自动、动态、自主建立的。换句话说

27、，交换机是自学习的。）类型：以太网交换机、FDDI交换机、帧中继交换机、ATM交换机、令牌环交换机等。 三种基本类型是存储转发式交换机，直通式、混合式交换机。作用：作为多端口的网桥，具备网桥所拥有的全部功能，如物理上扩展网络，逻辑上划分网络等，而且，作为对网桥的改进设备，交换机提供了许多新的功能，首先，交换机可以提供高密度的连接端口，其次，交换机由于采用基于交换背板的虚电路连接方式，可为每个端口提供更高的专用带宽，而网桥在数据流量较大时易形成瓶颈效应。另外，交换机的数据转发是基于硬件实现的，所以较网桥采用软件实现数据的存储转发也具有更高的交换性能。第五章5.1.11、局域网是一个数据通信系统，

28、是一种在有限地理范围内将大量微型计算机及各种设备互连在一起，实现数据通信和资源共享的计算机通信网络。2、局域网的特点：1局域网是一个计算机通信网络，以实现数据通信为目的，所连接的设备具有数据通信功能，能方便地共享外部设备、主机、软件以及数据。2、连网范围较小，通常限于一幢建筑物、一所校园或一个企业内部。3、数据传输率高、误码率低。4、局域网协议中所用到的数据链路控制部分基于HDLC协议。5、易于安装，配置和维护简单，造价低廉。3、局域网按网络拓扑结构分类为星状网、环状网、总线网以及树状网。局域网拓扑结构有1、星状拓扑（所有节点都连到中心节点采用集中式介质访问控制方法。优点结构简单、实现容易、便

29、于管理，可靠性瓶颈是中心节点）2、环状拓扑（各节点连接成一个封闭的圆环。采用分布式介质访问控制方法。优点控制简单、信道利用率高、通信电缆长度短、不存在数据冲突问题。缺点对结点接口和传输线的要求较高，一旦接口发生故障可能导致整个网络不能正常工作）3、总线拓扑（所有结点都直接连到共享信道上。采用两种协议：传统以太网使用的CSMA/CD，令牌传递总线网。采用分布式介质访问控制方法。优点可靠性高、扩充性能好、通信电缆长度短、成本低。缺点若主干电缆某处发生故障，整个网络将瘫痪；由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，就有可能出现同一时刻有两个或两个以上结点通过总线发送数据的情况，因此会出现“冲突”并造成

30、传输失败。）4、局域网特性涉及拓扑结构、传输介质和介质访问控制（MAC）等三项关键技术。5、局域网组成从主机到局域网到路由器到Intener到Web服务器。图P16551.21、局域网物理层按物理层是否在同一个设备中实现分为物理信令PLS（向MAC子层服务）和物理介质连接件PMA（向PLS子层服务）两个子层。将PMA与MDI合在一起称为介质相关单元。局域网的数据链路层划分为逻辑链路控制LLC和介质访问控制MAC两个子层。MAC地址概念（也称LAN地址或链路地址）是在局域网中，每个网卡都有一个唯一的物理地址。【在数据链路层进行处理】MAC地址类型有1单播地址（I/G=0）2组播地址（I/G=1）

31、3广播地址（由全1的MAC地址表示）。目的地址才能使用广播和组播。逻辑链路控制子层LLC构建于MAC数据报服务之上，提供四种服务类型1、LLC1，不确认的无连接的服务2、LLC2 面向连接服务3、LLC3带确认的无连接服务4、LLC4所有上述类型的高速传送服务。LLC层中的数据单元称为协议数据单元PDU包含目标服务访问点DSAP地址字段、源服务访问点SSAP地址字段、控制字段以及信息字段。5.2介质访问控制方法介质访问控制方法：1、竞争：竞争介质访问控制方式一般用于总线拓扑结构的网络。在竞争系统中，网络上的所有设备在它们想要发送时都能发送，如果两个结点或多个结点同时发送时，将会产生冲突。这时发

32、送的所有帧都会出错，每个发送结点必须有能力判断冲突是否发生。如果发生冲突，则应等待随即时间间隔后重传，以避免再次发生冲突。竞争介质访问控制方式典型协议是载波侦听多址访问CSMA协议。2、令牌传递：令牌传递通常使用一个称为令牌（Token）的比特控制信号控制与令牌环网连接的计算机发送数据。（1）令牌环访问控制方式。令牌环的基本工作过程为：1）当有一个节点有数据帧要发送时，它必须等待空闲令牌的到来。当该结点获得空闲令牌之后，它将令牌标志位由闲变忙，然后传送数据帧。2）当携带数据帧的令牌继续环形时，后面的每个结点都校验数据帧。3）目的结点辨认出此数据帧，接收它，并在令牌上附加一个签收信号，随后令牌继续环形。4）当源结点收到签收信号后，就解除令牌的忙状态，改成空闲令牌，再将空闲令牌向它的下一个结点传送，过程又重新开始。（2）令牌总线。令牌总线与CSMA方式一样，采用总线拓