计算机网络13章要点.docx

1、计算机网络13章要点计算机网络第5版谢希仁编著电子工业出版社出版第1章概述21世纪的网络化特征数字化网络化（核心）信息化常见的网络三网合一电视网电信网计算机网功能作用:连通,共享(信息共享,软件共享,硬件共享等)计算机网络的功能连通性共享信息共享软件共享硬件共享网络设备的组成结点链路最大的网络因特网网络的发展过程局域网城域网广域网不同技术的网络互联网internet泛指由多个计算机网络互边而成的网络因特网Internet把不同技术的网络按相同的协议组织成因特网采用TCP/IP协议作为通信规则逐渐演变成基于ISP和NAP折多层次结构的网络万维网统一协议标准形成万维网World Wide Web，

2、是一个资料空间在这个空间中：一样有用的事物，称为一样“资源”资源由一个全域“统一资源标识符”（URL）标识资源通过超文本传输协议传送给使用者，而后者通过点击链接来获得资源。是一个透过网络存取的互连超文件系统因特网的发展阶段1，从单个网络ARPANET向互联网发展的过程1983年TCP/IP协议成为标准协议1983年为因特网的诞生时间2，建成了三级结构的因特网主干网地区网校园企业网3，逐渐形成了多层次结构的因特网ISP为因特网服务提供者NAP为网络接入点因特网的标准化标准的制定分四个阶段P7管理组织:因特网协会/体系结构委员会因特网工程部IETF因特网研究部IRTF标准的制定因特网草案建议标准草

3、案标准因特网标准互联网络的组成边缘部分按通信方式分为：客户服务器方式C/S有客户端和服务端服务端一直工作，被动的接受客户的请求，不知道客户地址服务端可同时为多个客户服务服务端需强大的软硬件客户端主动向服务端发服务请求，知道服务器地址客户端不需特殊软硬件对等方式P2P严格来说也属客户服务器模式客户端与服务端于一身核心部分电路交换,分组交换,报文交换三种交换技术的各自特点及比较因特网的核心是路由器实现分组交换,任务是转发收到的分组电路交换面向连接建立、通信、释放线路利用率低数据按序发送和接收报文交换采用存储转发可靠整个报文传送到相邻结点数据按序发送和接收分组交换采用存储转发整个报文分解成若干单个分

4、组单个分组传送到相邻结点高效、灵活、可靠、迅速每个分组要加报文头，增加开销按序发送，不一定按序接收，排队增加时延网络分类P17性能指标性能指标速率在数字信道上传送数据的速率单位：b/s(比特每秒)带宽含义1通信线路允许通过的信号频带范围称为线路的带宽单位：Hz含义2网络带宽表示单位时间网络中的一点到另一点所能通过的最高数据率单位：b/s吞吐量单位时间内通过某个网的数据量受网络的带宽或额定速率的限制单位：b/s有时也可用每秒钟传送的字节数或帧数表示时延发送时延=数据帧长度(b)/信道带宽(b/s)传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s)处理时延排队时延总时延=发送时延+传播时

5、延+处理时延+排队时延时延带宽积时延带宽积=传播时延*带宽表示某种链路可容纳多少个比特又称为以比特为单位的链路长度单位：b往返时延RTT从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间单位：s利用率有信道利用率和网络利用率两种信道或网络利用率过高会产生非常大的时延非性能指标费用质量标准化可靠性可扩展性和可升级性易于管理和维护网络体系结构七层，四层，五层协议的关系各层协议的主要任务OSI的七层协议体系结构是国际标准TCP/IP的四层体系结构应用最广五层体系结构是七层和四层的综合应用层：直接为用户的应用进程提供服务运输层负责两个主机中进程之间的通信使用的协议：传输控制协议TCP，

6、服户数据报协议UDP网络层选择合适的路由负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务发送方,分组,组装报文收接方,合并分组数据链路层：两个相邻结点间的链路上透明传送帧中的数据物理层：透明传送比特流实体，协议，服务的关系协议是水平的服务是垂直的实体表示任何可发送和接收信息的硬件或软件进程协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合在协议的控制下，两个对等实体间本层能够向上一层提供服务服务是垂直的，协议是水平的本层服务的实体只能看到服务，而无法看见下面的协议下面的协议对上面的实体是透明的第2章物理层物理层基础知识物理层任务：透明的传送比特流物理层要考虑的怎样在传输媒上传输数据比特流不是指具体的传输媒屏蔽

7、掉不同传输媒体的差异确定与传输媒体的接口的一些特性机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸/引脚数目和排列/固定和锁定装置等等电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义过程特性指明对于不同功能的各种可能事情的出现顺序数据在计算机内部的并行和外部串行的转换协议有很多种：因为物理连接方式很多点对点连接/多点连接/广播连接等通信系统模型源系统发送端/发送方源点源点设备产生要传输的数据发送器源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输传输系统传输网络目的系统接收端/接收方接收器接收传输系统传送过来的信号,并把它转换为能够被目的设

8、备处理的信息终点从接收器获取传送过来的数字比特流,然后把信息输出调制解调器调制，数字信号到模拟信号的转换解调，模拟信号到数字信号的转换概念数据,信号,码元(1码元可携带多比特),数字的,模拟的数据：运送消息的实体信号：是数据的电气或电磁的表现信号分类模拟信号：代表消息的参数的取值是连续的数字信号：代表消息的参数的取值是离散的码元在使用时间域的波形表示数字信号时,则代表不同离散数值的基本波形1码元可携带n个比特信道表示向某一个方向传送信息的媒体与电路不等同一条通信电路包含一个条发送信道和一条接收信道信号的传递方向决定了通信双方的信息交互方式单向通信即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互双向交替

9、通信又称为半双工通信即通信的双方都可以发送信息,但不同双方同时发送双向同时通信又称为全双工通信即通信的双方可以同时发送和接收信息信号的分类基带信号来自信源的信号计算机中的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于包含有较多的低频成分，基于有直流成分许多信道并不能传输低频分量或直流分量带通信号使用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输经过载波调制后的信号民称为带通信号信号调制的分类基带调制仅对基带信号的波形进行变换变换后的信号仍然是基带信号带通调制：使用载波的调制信号调制的方法调幅即载波的振幅随基带数字信号而变化调频即载波的频率随基带数字信号而变化调相即载波的初始相位随基

10、带数字信号而变化信号的最大速率/信道的极限容量码间串扰信号在传输过程中会衰减信号波形失去了码元之间的清晰界限任何信道中，码元传输的速率是有上限的传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题理想信道的极限速率奈氏准则传输基带信号为2W传输带通信号为W非理想信道的极限速率信噪比是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为S/N公式：P39香农定理公式：P40意义：只要信息传输速率代于信道极限传输速率，就有办法实现无差错带宽和信噪比不能再提高后，提高传输速率的方法：编码信号的传输介质导向同轴电缆,双绞线,光纤性能指标的比较网线名称性能的判定双绞线两根相互绝缘的铜导线规则的绞合绞合可减少相邻导线的电磁

11、干扰不同类的网线有不同的绞合数有屏蔽和非屏蔽可进行模拟传输和数字传输同轴电缆由导体铜芯、绝缘层、外导体屏蔽层、绝缘保扩套层组成具有较好的抗干扰性，被广泛用于传输较高速率的数据带宽取决于电缆的质量目前高质量的同轴电缆的带宽已接近1GHz有50欧（传递数字信号）和75欧（传递数字、模拟信号）光缆利用光导纤维传递光脉冲进行通信有光脉冲相当于1，没光脉冲相当于0有多模和单模光纤传输距离远，安全，抗干扰能力强，价格较贵非导向方法:地面微波接力,卫星通信无线电微波地面微波接力卫星通信红外通信激光通信信号（信道）的复用频分复用FDM对频带进行分配用户在通信过程中自始至终都占用分配到的频带各用户同时传递信号，

12、数据的传输在时间上是连续的共享的各用户的频带是从信道的总频带中分配出来的各用户不能达到信道的最大频带值时分复用TDM对时间进行分配给每用户统一/预先/轮流固定分配时间片各用户按固定的时间片发送和接收数据各用户在不同的时间占用同样的频带宽度各用户并不是真正连续传送数据由于时间片很短，所以各用户好象是一起共享信道在获得时间片内，各用户可达到频带最大值不管是否有数据传送，都预先分配时间片复用后的信道有可能利用率不高统计时分复用STDM是一种改进的时分复用各用户非固定时间片各帧需加用户的地址信息，增加开销信道利用率较高波分复用WDM就是光的频分复用一根光纤可复用80多路光载波码分复用CDMA是一种基于

13、扩频的技术各用户的信号都能达到最大频带，并能对频带扩大各用户发送信号前会获得一伪随机码片，根据码片组织数据发送各用户的码片差异大，所以各用户的信号互相干扰小，信号强各用户的信号合在一起发送接收端，各用户再根据各自码片获得原数据接收端收到1表发送的是1，0表没发送，-1发送的是0信号的数字传输脉码调制PCM体制根据采样定理把模拟信号转变为数字信号,采样频率不低于信号最高频率的2倍信号采用时分复用方法装成帧有北美24路和欧洲30路两个标准，我国采用欧洲标准是模拟信号转变为数字信号首先对模拟信号进行采样采样频率不低于信号最高频率的2倍采样后形成离散的脉冲信号，其振幅形成二进制码元PCM信号可用时分复

14、用方法装成帧缺点速率标准不统一不是同步传输SONET和SDH同步光纤网关于光纤网的标准SONET同步光纤网整个的同步网络的各级时间都来自一个主时钟第1级光载波51.84Mb/s作为基础传输速率定义了同步传输的线路速率等级结构SDH同步数字系列：基本速率为155.52Mb/s，称为第1级同步传递模块定义标准光信号，帧结构定义了四个光接口层，只对应于OSI的物理层宽带接入技术xDSL技术是用数字技术对现有模拟电话用户线进行改造有上行和下行信道多数为非对称带宽，下行一般较大光纤同轴混合网HFC网主干网采用光纤，本地网采用同轴电缆光纤结点采用星形网，以下同轴电缆组成树形网FTTx技术光纤到户光纤到大楼

15、光纤到路边第3章数据链路层链路层基础知识链路层的基本任务：两个相邻结点间透明传输帧链路层信道类型点对点信道：使用一对一的点对点通信方式广播信道：使用一对多的广播通信方式相关概念链路层的位置通信系统模型路由器连接网络和网络路由器只有五层的下三层结构链路从一个结点到相邻结点的一段物理线路中间没有任何其他的交换结点也称物理链路数据链路必须有一条物理线路外还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路也称逻辑链路一般的网络适配器具有物理层和链路层的功能帧是点对点信道的数据链路层的协议数据单元发送方把网络层的IP数据报加头加尾封装成链路层的帧接收方收

16、到无差错帧则提取IP数据报交给上层，否则丢弃链路层的三个基本问题封装成帧在一段数据的前后分别添加首部和尾部对网络层的每一个分组封装成帧接收端根据首部和尾部的标记，识别帧的开始和结束进行帧定界，头尾采用固定字符应尽可能大的使IP数据报长度大于首部和尾部的长度但IP数据报长度应通过电压判断帧开始和结束数据不够46字节时，数据后面补0（网络层报文有表数据长度的字段）帧前插8字节，前7字节为前同步码（1和0交替，让接收端准备接收）帧前插8字节，第8字节为帧开始定界符，定义为10101011无效的MAC帧帧长度不是整数个字节用收到的帧检验序列FCS查出有差错数据字段不在461500字节之间查到无效帧则丢

17、弃，不负责重传扩展的以太网物理层扩展使用集线器组网10BASE-T以太网主机与集线器间距离不超100米双绞线换成光纤组网，必须使用光纤调制解调器使用集线器组建多层次的树状网，则范围更大多级结构的集线器以太网缺点任意两个站之间最多可以经过三个电缆网段碰撞域增大不同数据率的网络，只能适应低速网络链路层扩展使用网桥组网在网络层看来仍是一个网络网桥的每一个端口接一个网段网桥的一些特性工作在链路层根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤非所有接口转发，只相应端口转发依靠转发表来转发帧（转发数据库或路由表）在转发帧时，不改变帧的源地址必须执行CSMA/CD算法优点过滤通信量，增加吞里吐量扩大物理范围

18、提高可靠性（出故障时，只影响个别网段）可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率缺点转发需查找转发表，增加了时延在MAC子层没有流量控制，网络超负荷时，数据会溢出，帧丢失只适合于用户数不太多和通信量不太大的以太网，否则有时会产生网络拥塞网桥的发展网桥透明网桥即插即用转发表的自学习源路由网桥源站以广播方式发送发现帧每帧都会记录所经过的路由到达目的路由返回源站源站从所有可能的路由中选择出一个最佳路由多接口网桥-以太网交换机交换式集线器（以太网交换机或第二层交换机）网桥的接口为24个，交换机达十几个实质是一个多接口的网桥每个接口接一个主机或另一个集线器一般工作在全双工方式能同时连通多对的接口，每一对

19、通信的主机都像独点通信媒体，无碰撞的传输数据也是即插即用，通过自学习建设立帧转发表使用专用的交换结构芯片，交换速率较高对收到的帧采用存储转发方式进行转发也有一些交换机采用直通的交换方式直通式（收到帧的同时立即转发，不查错，缩短转发时延，但可能造成无绞帧转发）用交换机实现虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组这些网段具有某些共同的选择每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发这个帧属于哪一个VLANVLAN的划分实现方法按照端口号划分VLAN按照MAC地址划分VLAN基于网络层(子网/IPX网络号/其他协议等)划分VLAN高速以太网速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网100BASE-T以太网介质：双绞线最短帧长：64字节帧间隔：0.96us争用周期：5.12us工作方式：全双工,半双工（半双工时使用CSMA/CD协议）标准：802.3u帧格式同802.3标准的格式吉比特以太网介质：光纤,双绞线,同轴电缆最短帧长：64字节工作方式：全双工,半双工（半双工时使用CSMA/CD协议）标准：1000BASE-X(802.3z)，1000BASE-T(802.3ab)帧格式同802.3标准的格式10吉比特以太网介质：光纤最短帧长：64字节工作方式：全双工标准：802.3ae帧格式同802.3标准的格式