《计算机网络》第五版复习提纲.docx
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《计算机网络》第五版复习提纲
计算机网络复习提纲
第1讲
第一讲网络基础
一、网与网络
二、计算机与网络
三、计算机网络的概念
四、网络的功能及分类
五、计算机网络的性能
六、网络的应用举例
一、网与网络
对网的认识
构成网所必需的三个要素:
网线
网结
网边
网络的概念
对网络的解释
网络
是一个系统
一个具有网状结构的系统。
网络
是一种结构
它多用于传输目的的系统。
二、计算机与网络
计算机与网络
计算机
用于数据(信息)加工、处理的工具。
网络
用于数据传输的系统。
计算机+网络
方便数据(信息)的加工、处理,以及数据(信息)的传输、交换和共享。
三、计算机网络的概念★★★★
计算机网络的定义
所谓计算机网络,就是指利用通信设备和线路,将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来,并配以功能完善的网络软件,实现网络中资源共享和信息传递的系统。
组成计算机网络概念的要素:
通信设备(网结)
通信线路(网线)
计算机系统(网边)
网络软件(软件)
网络功能(功能)
计算机网络的功能
计算机网络的几个共同的特点和功能:
资源共享
硬件资源共享
软件资源共享
数据通信
计算机间的数据传递与交换
分布式处理
网络中数据的分布式采集及处理
四、网络的分类★★★
1.按计算机网络所覆盖的地域范围来进行的划分:
1)局域网
2)城域网
3)广域网
2.按计算机网络实现的功能来划分:
资源子网
通信子网
五、计算机网络的性能★★★★
计算机网络的性能可以从两个方面来进行描述:
计算机网络的性能指标
计算机网络的非性能特征
计算机网络的性能指标
1.速率★★★
概念
网络的速率,是指单位时间内网络能够传输数据的多少。
它又可称为是数据率(datarate)或比特率(bitrate)
它是计算机网络中的一个重要性能指标
单位
b/s,或kb/s,Mb/s,Gb/s等
注意:
速率往往是指额定速率或标称速率。
2.带宽
带宽(bandwidth)的由来
带宽原是指用于表示数据内容信号的自身所具有的频带宽度。
信号带宽的单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。
现用(网络)带宽的概念
是指在数字信道上所能传送数据的“最高数据率”
现用带宽的单位
“比特每秒”,或b/s,或bit/s
3.吞吐量
概念
吞吐量(throughput),是指在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
吞吐量通常用于对现实网络的一种测量,以便确切地了解实际上传输中有多少数据能够通过网络。
注意
吞吐量要受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4.时延(delay或latency)
概念
时延,是指数据从开始发送到完全被接收所需要花费的时间长度。
网络传输中的时延,通常可以分解为多个不同的部分:
传输时延
传播时延
处理时延
排队时延
时延(delay或latency)
(1)传输时延(发送时延)★★★
是指发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
也就是从发送数据块(帧)的第一个比特算起,到该数据块(帧)的最后一个比特发送完毕所需的时间。
(2)传播时延★★★
是指电磁波在信道中,需要传播一定距离时,而花费的时间。
注意:
信号传输速率(即发送速率)和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
(3)处理时延
是指交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
(4)排队时延
是指交换结点在缓存数据队列时,数据分组排队所需要经历的时延。
注意:
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
数据传输的总时延
就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和:
5.时延带宽积
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
6.利用率
概念
信道利用率★★
是指某信道被利用的百分比,即有多少比率的时间信道是被利用的(或有数据通过)。
完全空闲的信道的利用率是零。
网络利用率
是全网络的信道利用率的加权平均值。
注意:
信道利用率并非越高越好。
六、网络的应用举例
目前实际应用的网络有“三网”:
电信网络
有线电视网络
计算机网络。
1.因特网概述
英特网:
最大的网络中的网络
起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网
组成
网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。
2.因特网的组成
从因特网的工作方式上看,可以划分为以下的两大块:
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(传送数据、音频或视频)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(提供连通性和交换)。
网络中的数据
问题:
主机A和B间传输的数据,到底是谁产生的?
可能的答案:
A.由网卡产生
B.由CPU产生
C.由系统(OS)产生
D.由操作者产生
E.由程序产生
网络中的数据是由端系统中的程序产生。
在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类:
客户服务器方式(C/S方式)
即Client/Server方式
对等方式(P2P方式)
即Peer-to-Peer方式
客户服务器方式★★★
概念
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
关系
客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。
第2讲
第二讲数据通信基础与OSI模型
一、数据与通信
二、数据通信系统模型
三、通信信道
四、交换技术
五、网络体系结构
六、网络分层模型
一、数据与通信
1.数据
数据的概念★★★★
所谓数据,是指客观事物的符号化表示。
数据是一种符号,用于表示客观存在的事物。
计算机所能处理的对象,就是这些符号化的事物,即数据。
2.通信
通信的概念
所谓通信,是指通过某种媒体进行的信息传递与交换。
通信是一个过程,是信息传递、交换的过程。
3.信息
信息的概念★★★★
所谓信息,是指在通信过程中需要传递的、接收方所未知的内容。
4.信号
信号的概念★★★★
所谓信号,信息(或数据)的一种物理表现形式。
信号中包含有所要传递的信息。
信号的分类
数据通信中的信号,按照其因变量的取值方式(是否为连续),可分为:
模拟信号
数字信号
模拟信号的概念
所谓模拟信号,是指表示信号的因变量完全随连续信息的变化而变化的信号。
模拟信号的自变量(时间)可以是连续的,也可以是离散的;但其因变量一定是连续取值的。
数字信号的概念
所谓数字信号,是指表示消息的因变量是离散的,并且自变量(时间)的取值也是离散的信号。
数字信号的因变量的状态是有限的。
二、数据通信系统模型
1.通信系统的概念
所谓通信系统,是指使用特定通信技术而设计、运行的用于信息传递的系统。
2.数据通信的概念
所谓数据通信,即DC(DateCommunication),是指在两个通信传输功能单元之间,依照一定的通信协议所完成的以传输数据为主要目的通信过程。
3.数据通信系统的概念
所谓数据通信系统,是指用于实现数据通信功能的通信系统。
三、通信信道与数据传输
1.信道的概念★★★
信道是指在通信过程中,传递信号的通道。
根据传输信号的不同,信道分为:
数字信道和模拟信道
数字信道:
可以或允许数字脉冲形式(离散)信号通过的数据传输信道。
模拟信道:
可以承载连续模拟信号形式的传输数据信道。
2.信号通过信道的方式★★★
根据信号在信道上的传输方向确定的信道的通信方式。
单工:
信道中只能有一个方向的通信,而没有反方向的交互。
半双工
通信的双方都可以发送信息,但双方不能同时发送(当然也就不能同时接收)信息。
数据可以在信道中双向交替传输,但不能在同一时刻双向传输(例:
对讲机)
全双工
通信的双方可以同时发送和接收信息。
需要具有两条物理上独立的传输线路;或者需要具有一条物理线路上的两个信道,分别用于不同方向的信号传输。
3.信号与信道
根据信号在信道中占用的频带资源的情况,可以分为:
基带和带通信号
基带信号(baseband)
又可称为基本频带信号,它通常是指那些直接来自信源的信号。
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。
对于基带信号,通常会是需要进行调制(modulation)处理。
带通信号(bandpass)
通常是指只使用信道的某一段频率资源的信号。
将基带信号经过载波调制,就可以得到带通信号,载波调制就是将信号变化的频率范围,搬移到较高的频段上,以便在信道中进行传输。
根据信道传输信号的方式,可以将数据传输分为:
基带传输
频带传输
宽带传输
几种基本的调制方法
调制(modulation),是指利用基带信号表示变化的物理量来控制载波的信号,从而达到使传输信号的频率进行搬移的处理方式。
最基本调制方式是二元调制,具体有:
调幅(AM):
载波的振幅随基带数字信号而变化。
调频(FM):
载波的频率随基带数字信号而变化。
调相(PM):
载波的初始相位随基带数字信号而变化。
4.信道的数据传输容量
信道的极限容量
任何实际的信道都不是理想的,在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。
信道自身的特性,会导致信号在传输过程中的频率损失,从而导致最终信号的失真。
信道周边的环境因素,会导致信号在传输过程中叠加其它周围杂波的影响,从而导致传输性能下降。
码元传输的速率越高,或信号传输的距离越远,在信道的输出端的波形的失真就越严重。
5.信道复用技术
复用的基本思想:
把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道,每个子信道传输一路数据。
(1)频分复用FDM
频分复用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)
按信号载波频率的两清将公共传输信道划分为若干个不同的子信道,子信道上信号的传输互不干扰,如CATV系统中的应用。
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(请注意,这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率)。
(2)时分复用TDM
时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexing)
按使用时间的分配将一公共信道划分为不同的子信道。
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)。
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。
(3)波分复用WDM
波分复用WDM(WaveDivisionMultiplexing)
按传输信号波长的不同将所使用的信道划分不同的子信道
多用于光信号在光纤中的复合传输。
波分复用就是光的频分复用。
(4)码分复用CDM
码分复用CDM(CodeDivisionMultiplexing)
按通信分配的地址码不同将公共信道划分为不同的工作信道。
常用的技术是码分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。
各用户使用特殊挑选过的不同码型,彼此不会造成干扰。
信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现。
每一个比特时间划分为m个短的间隔,称为码片(chip)。
四、数据交换技术★★★★
数据交换的概念:
★★★★
所谓数据交换,是指在数据的传输过程中,按照某种特定的方式,将传输中的数据动态地分配到不同的传输线路上。
数据交换多表现为,在设备上将传输中的数据从一个端口接收进来,然后从另外一个端口转发出去的过程。
交换是一种共享、复用的技术。
实现的方法:
电路交换、报文交换和分组交换。
1.电路交换
概念
所谓电路交换,是指通信的双方为建立通信而临时建立的一条专用传输线路的过程或操作。
特点:
数据传输前需要建立一条端到端的通路。
由于通路的建立是传输的前提,所以这一技术常常被称为是“面向连接的”
2.报文交换★★★
概念
所谓报文交换,是指以报文为单位的,通过进行“存储-转发”而实现的交换技术。
所谓“存储-转发”,是指在交换过程中,交换设备将接收到的报文先存储起来,等到传输信道空闲时,再转发出去的技术。
特点:
在传输之前,不需要建立特定的端到端的连接,而只需要在相邻的节点之间建立节点间的连接和传输。
3.分组交换★★★
概念
所谓分组交换,是指将要传送的报文先进行分割,形成若干个大小相等的数据分组(Packet),然后再通过存储转发技术进行数据传输的方式。
特点:
数据传输前不需要建立一条端到端的物理通路。
分组交换通常又可分为两种方式:
数据报方式
虚电路方式
五、网络体系结构
1.网络协议★★★★
概念
网络协议(networkprotocol),简称为协议,是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
网络协议的组成要素:
语义
语法
时序(同步)
语义
语义,是指对通信协议中各组成协议的协议元素,其作用和含义的解释。
实际上,它是用于说明需要发出的控制信息,完成的动作以及做出的响应。
语法
语法,是指用于规定如何将若干个协议元素和数据组合在一起的格式或规则。
也就是指数据与控制信息的结构或格式。
语法也被称为是报文格式。
时序
时序,是指用于说明双方通信各操作的执行顺序和规则。
事件实现顺序的详细说明。
2.计算机网络的体系结构
概念
所谓计算机网络的体系结构(architecture),是指由计算机网络的各层及其协议等要素组成的集合。
体系结构是计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。
实体(entity)
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
服务
服务是指服务提供者根据服务用户的要求而进行的操作或完成的功能。
3.服务访问点与协议数据单元
服务访问点
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(ServiceAccessPoint)。
数据单元的概念
所谓数据单元,即DataUnit缩写为DU,是指在系统处理过程中或在网络上进行传送数据的分组、分段。
关于数据单元
(1)协议数据单元
所谓协议数据单元PDU,即ProtocolDataUnit,是指在数据传输过程中,不同的主机系统中各层对等实体之间,为实现本层协议,所必须要交换的数据单元。
(2)服务数据单元
所谓服务数据单元SDU,即ServiceDataUnit,是指本层实体为完成本层服务用户所请求的功能(服务),所需要的数据单元。
(3)接口数据单元
六、网络分层模型
1.OSI参考模型★★★★
OSI参考模型的概念
OSI的含义
OSI模型,有时缩写为OSI/RM,即OpenSystemInterconnectReferenceModel,其全称为开放式的系统互联参考模型。
OSI模型的定义
所谓OSI模型,是指在80年代中期由国际标准化组织ISO为规范互连网络中计算机网络通信功能的分层结构,而制定的用于实现最广泛系统互联的网络结构化模型。
2.OSI模型的分层结构
OSI参考模型根据网络通信的需求,将网络通信的功能划分为七个不同类别的层。
注意:
这里不同的层,描述了不同的通信功能。
(1)应用层
位置
位于OSI参考模型的最高一层
功能
为端系统用户的应用程序,提供网络数据的传输业务。
实现的操作
确定应用进程之间通信的性质,以满足用户的需要,
负责实现开放系统间,进行互联所需的管理性工作。
注意
在OSI的七层模型中,所有其他各层的工作目,都是为了支持应用层的操作。
(2)表示层
位置
OSI参考模型的第六层。
功能
表示层为数据的表示提供指定的编码方法及格式。
实现的操作
实现两个通信系统间为交换信息而需要进行的数据表示格式之间的转换。
即将不同的数据表示形式转换(或限定)为通用的网络传送所规定的数据形式。
(3)会话层
会话层的位置
OSI参考模型的第五层。
会话层的功能
负责应用程序之间会话过程的建立、维护及管理。
会话层实现的操作
在两个互相通信的应用进程之间,建立、组织和同步其会话过程及内容,并管理数据交换的实现过程。
(4)运输层
运输层的位置
OSI参考模型的第四层。
运输层的功能
向其高层屏蔽其下层数据通信的细节,并向高层提供透明的报文传送,实现有保证的、可靠的端到端的数据传输服务。
运输层实现的操作
有发送方将需要传送的上层数据进行分段处理,在接收方将分段的数据重组为数据流。
TCP、UDP协议工作在运输层。
问题:
什么是透明?
(5)网络层
网络层的位置
OSI参考模型的第三层。
网络层的功能
通过建立路由机制,在互联的网络中负责为传送的数据分组选择最优的路径,以最快捷的方式将其传送到接收端。
网络层实现的操作
实现路由选择,负责在互联的网络中,实现以最优的方式将数据分组从一个网络转发到另一个网络。
IP协议工作在这一层上。
(6)数据链路层
数据链路层的位置
OSI参考模型的第二层。
数据链路层的功能
为相邻节点间数据的可靠传输,提供最基本的保证。
数据链路层实现的操作
提供建立、维持和释放数据链路连接的有关功能和规程。
负责处理比特级差错识别、网络拓扑和流量控制。
(7)物理层
物理层的位置
OSI参考模型的最低层。
物理层的功能
利用物理传输媒介为数据链路层提供数据传输的物理连接通道,实现透明的比特流传送。
物理层实现的操作
为激活、维持系统间的物理链路,提供电气、机械、过程和功能等方面的保障方法。
3.OSI模型中的对等层
对等层的概念
所谓对等层,是指处于不同系统中的相同的OSI层面。
对等层通信
4.OSI模型中的数据的封装★★★
数据封装的概念
所谓数据封装,是指在OSI各层中数据单元被处理的过程。
具体地说,就是OSI的不同层面根据层中协议的要求,完成数据处理并添加协议信息的过程。
封装数据
解封装数据
5.TCP/IP模型
TCP/IP模型是由美国国防部创建的。
TCP/IP模型分为四层:
应用层
运输层
互联网络层
网络接口层
TCP/IP的体系结构
6.五层协议的体系结构
应用层(applicationlayer)
运输层(transportlayer)
网络层(networklayer)
数据链路层(datalinklayer)
物理层(physicallayer)
自由主题
第3讲
第三讲物理层与传输媒体
一、物理层的功能及接口标准
二、网络中使用的传输媒体
三、数字传输系统
四、宽带接入技术
一、物理层的功能及接口标准
1.物理层的主要功能★★★
就是要将数据化的电信号正确地传输到传输媒体上。
物理层的主要操作
就是将编码后的电信号送入传输媒体中去,而规定这些操作内容的标准就是物理接口上的标准。
物理层上的接口标准,定义了物理层与物理传输媒体之间的边界和接口方式。
2.物理层的接口特性
根据物理层的功能及实际应用的需求,物理层接口的标准,可以从下面四个特性进行描述
机械特性
电气特性
功能特性
规程特性
(1)机械特性★★
概念
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