计算机网络谢希仁版复习资料整理考试必备Word下载.docx
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②核心部分:
为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)(主要由路由器和网络组成);
核心中的核心:
路由器(转发收到的分组,实现分组交换)
交换——按照某种方式动态地分配传输线路的资源:
1)电路交换:
建立连接(占用通信资源)→通话(一直占用通信资源)→释放资源(归还通信资源)始终占用资源;
2)报文交换:
基于存储转发原理(时延较长);
3)分组交换:
报文(message)切割加上首部(包头header)形成分组(包packet);
优点:
高效(逐段占用链路,动态分配带宽),灵活(独立选择转发路由),迅速(不建立连接就发送分组),可靠(保证可靠性的网络协议);
存储转发时造成时延;
后两者不需要预先分配传输带宽;
路由器处理分组过程:
缓存→查找转发表→找到合适端口;
5、计算机网络的分类
●按作用范围:
WAN(广),MAN(城),LAN(局),PAN(个人);
●按使用者:
公用网,专用网;
●按介质:
有线网,光纤网,无线网络;
●按无线上网方式:
WLAN,WWAN(手机);
●按通信性能:
资源共享,分布式计算机,远程通信网络。
6、计算机网络的性能
1)速率(比特每秒b/s):
数据量/信息量的单位;
2)带宽(两种):
①频域称谓,赫兹Hz,信号具有的频带宽度;
②时域称谓,比特每秒(b/s),通信线路的最高数据率;
两者本质一样,宽度越大,传输速率自然越高;
3)吞吐量:
单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4)时延:
●发送时延(传输时延):
;
发生在及其内部的发送器中;
●传播时延:
发生在及其外部的传输信道媒体上;
●处理时延:
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。
●排队时延:
结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
(取决于当时的通信量);
⏹数据的发送速率不是比特在链路上的传播速率。
5)时延带宽积:
时延带宽积(体积)=传播时延(长)X带宽(截面积),以比特为单位的链路长度;
6)往返时间(RTT):
简单来说,就是两倍传播时延(实际上还包括处理时延,排队时延,转发时的发送时延);
7)利用率:
信道利用率→网络利用率(全网络的信道利用率的加权平均值)
,U为利用率,D为时延,因此利用率不是越高越好。
减少方法:
增大线路的带宽。
7、非特征性能:
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。
8、计算机网络体系结构
OSI/RM——开放系统互连参考模型(法律上的国际标准);
TCP/IP——事实上的国际标准;
协议——为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
三要素:
语法(结构和格式),语义(动作),同步(顺序);
分层的好处:
①各层之间是独立的;
②灵活性好;
③结构上可分割开;
④易于实现和维护;
⑤能促进标准化工作。
五层体系结构:
●应用层:
为用户正在运行的程序提供服务;
(HTTP,SMTP,FTP);
●运输层:
负责进程之间的通信提供服务(TCP报文段,UDP用户数据包)(复用和分用);
●网络层:
负责分组交换网上的不同主句提供通信服务(IP);
●数据链路层:
将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻节点(主机和路由器之间或路由器之间)间的链路上“透明”地传送帧中的数据;
●物理层:
透明地传送比特流(双绞线、同轴电缆等不在物理层)。
9、实体、协议、服务之间的关系
实体——任何可发送或接受信息的硬件或软件进程;
协议——控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合;
(水平的)
在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务(垂直的)。
要实现本层协议,还需要使用下层所提供的服务。
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)。
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
IPoverEverythingEverythinoverIP
第2章物理层
1、基本概念
机械特性(接口);
电气特性(电压范围);
功能特性(电压的意义);
过程特性(顺序)
2、数据通信系统(源系统→传输系统→目的系统)
●数据(data)——运送消息的实体。
●信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。
●“模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连续的。
●“数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。
●码元(code)——在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。
3、信道
●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。
●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)。
●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。
●基带信号——来自信源的信号,为使信道能够传输低频分量和直流分量,需要进行调制
●基带调制(仅对波形进行变换);
●带通调制(使用载波调制):
①调幅;
②调频;
③调相;
4、信道的极限容量
两因素:
●信道能够通过的频率范围(码间串扰)——加宽频带;
●信噪比——信号的平均功率和噪声的平均功率之比;
极限信息传输速率C=Wlog2(1+S/N)b/s;
低于C即可实现无差错传输
让每个码元携带更多比特的信息量;
5、传输媒体
导向型传输媒体:
●双绞线(衰减随着频率的升高而增大)
屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)(加强抗电磁干扰能力)
无屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)
●同轴电缆(用于传输较高速率的数据)
50Ω同轴电缆
75Ω同轴电缆
●光缆
多模光纤
单模光纤(光纤直径下只有一个光的波长)
非导向型传输媒体:
●短波通信(靠电离层的反射);
●微波通信:
①地面微波接力通信(中继站);
②卫星通信(较大的传播时延);
6、信道复用技术
●频分复用:
所有用户在同样的时间占用不同的资源;
●时分复用(同步):
所有用户在不同的时间用同样的频带宽度;
(更有利于数字信号的传输);
●统计时分复用(异步):
动态分配时隙;
●波分复用:
光的频分复用;
●码分复用(码分多址CDMA):
不同的码型;
每个站分配的码片序列不仅必须各不相同,并且还必须互相正交(orthogonal)(相乘为0,0为-1)。
在实用的系统中是使用伪随机码序列。
任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1;
任何一个码片向量和该码片反码的向量自己的规格化内积都是-1;
任何一个码片向量和其他码片向量的规格化内积都是0;
7、宽带接入技术
●ADSL
把0~4kHz低端频谱留给传统电话使用,而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。
上行和下行带宽不对称;
极限传输距离与数据率以及用户线的线径都有很大的关系;
离散多音调DMT——频分复用;
组成:
数字用户线接入复用器(DSLAM)、用户线和用户家中的一些设施;
●光纤同轴混合网HFC
基于CATV网(树型拓扑结构,模拟技术的频分复用)改造的;
使用光纤模拟技术,采用光的振幅调制AM;
节点体系结构——模拟光纤连接,构成星形网;
提高网络的可靠性,简化了上行信道的设计;
比CATV网更宽的频谱,且具有双向传输功能;
第三章数据链路层
1、两种信道:
①点对点信道;
②广播信道。
2、链路(物理链路)之间没有任何节点。
3、数据链路(逻辑链路)与链路不一样,数据链路还加上实现通信协议的硬件(网络适配器)和软件。
4、帧——协议数据单元。
5、三个基本问题:
●封装成帧——加上首部和尾部进行帧定界;
●透明传输——字节填充,加上转义字符ESC(1B);
●差错检测——循环冗余检验CRC。
进行模二运算得到的余数(比除数少一位)作为冗余码,数据加上冗余码在除以除数P,得到的余数为0即为无差错。
凡是接收端数据链路层接受的帧均无差错(无比特差错);
要做到“可靠传输”(即发送什么就收到什么)就必须再加上帧编号、确认和重传机制。
6、点对点协议PPP
●特点:
简单(这是首要的要求)
封装成帧(帧界定符)
透明性
多种网络层协议(IP、IPX)
多种类型链路(串并,同异,高低,电光,动静)
差错检测(立即丢弃)
检测连接状态(短时间自动检测)
最大传送单元(数据部分的最大长度)
网络层地址协商
数据压缩协商(不要求标准化)
●不需要的功能
纠错(不可靠传输)
流量控制(由TCP负责)
序号(不是可靠传输,在无线时可用)
多点线路(不支持一主对多从)
半双工或单工链路(只支持全双工)
●组成:
一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
链路控制协议LCP(LinkControlProtocol)。
(数据链路)
网络控制协议NCP(NetworkControlProtocol)。
——用于支持不同的网络层协议
●帧格式
字节填充——转义字符(0x7D);
零比特填充——5个1后加0;
●建立过程
物理链路→LCP链路→鉴别的LCP链路(PAP)→NCP链路(IP协议对应IPCP)
7、局域网数据链路层
●局域网的特点:
网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点范围均有限,具有广播功能,,便于扩展,提高系统的R(可靠)A(可用)S(生存)。
●局域网的拓扑:
星形网,环形网(令牌环形),总线网(CSMA/CD和令牌传递),树形网(频分复用的宽带局域网);
●共享信道:
静态划分信道
频分复用
时分复用
波分复用
码分复用
动态媒体接入控制(多点接入)
随机接入
受控接入,如多点线路探询(polling),或轮询。
●以太网的两个标准——DIXEthernetV2和IEEE802.3
●适配器的作用
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。
●CSMA/CD(载波监听多点接入/碰撞检测)协议
实施通信简便的两个措施:
①采用无连接的工作方式(不编号,不确认);
②曼切斯特编码(一分为二);
对点接入——总线型网络;
载波监听——发送前先监听;
碰撞检测(冲突检测)——边发送边监听,发送的不确定性;
半双工通信
争用期(碰撞窗口)——截断二进制指数退避(动态退避)
最短有效帧长度为64字节;
强化碰撞——人为干扰信号;
帧间最小间隔为9.6微秒;
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