计算机网络整理笔记Word格式.docx

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确定进程间的性质，以满足用户需要。

11、有关术语：

SDU：

服务数据单元，第N层待传送和处理的数据单元。

PDU：

协议数据单元，同等层水平的传送的数据单元。

IDU：

接口数据单元，相邻层接口间传送的数据单元。

SAP：

服务访问点，接口处理提供服务的地方，每个SAP有唯一地址

12、比较TCP/IP和OSI/RM的异同点：

OSI参考模型和TCP/IP参考模型之共同点

　　1）都是基于独立的协议栈的概念;

　　2）它们的功能大体相似，在两个模型中，传输层及以上的各层都是为了通信的进程提供点到点、与网络无关的传输服务;

　　3）OSI参考模型与TCP/IP参考模型传输层以上的层都以应用为主导。

　　OSI参考模型与TCP/IP参考模型的主要差别

　　1）TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将网际协议IP作为TCP/IP的重要组成部门。

但ISO最初只考虑到使用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起。

　　2）TCP/IP一开始就对面向连接各无连接并重，而OSI在开始时只强调面向连接服务。

3）TCP/IP有较好的网络管理功能，而OSI到后来才开始这个问题，在这方面两者有所不同。

13、OSI/RM的信息流动过程：

应用进程数据先传送到应用层，加上应用层首部，成为应用层PDU；

应用层PDU再传送到运输层，加上运输层首部，成为运输层报文；

运输层报文再传送到网络层，加上网络层首部，成为IP数据报（或分组）；

IP数据报再传送到数据链路层，加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧；

数据链路层帧再传送到物理层，最下面的物理层把比特流传送到物理媒体；

电信号（或光信号）在物理媒体中传播，从发送端物理层传送到接收端物理层；

物理层接收到比特流，上交给数据链路层；

数据链路层剥去帧首部和帧尾部，取出数据部分，上交给网络层；

网络层剥去首部，取出数据部分，上交给运输层；

运输层剥去首部，取出数据部分，上交给应用层；

应用层剥去首部，取出应用程序数据，上交给应用进程。

14、面向连接服务与无连接服务：

面向连接服务：

指定一条逻辑连接，主要指虚电路，包括呼叫虚电路和永久虚电路。

TCP传输控制协议是面向连接服务的协议。

无连接服务：

从一端发送的信息可以以不同的路径传送到目的段，有可能先传送的信息最后到达目的段。

UDP用户数据报协议就是无连接的。

第二章物理层

1、数据传输的四种方式：

模拟信号-模拟数据、模拟信号-数字数据、数字信号-数字数据、数字信号-模拟数据

2、多元调制：

调制参数取两个以上的值，也叫多值或N元调制。

3、PCM（脉冲编码调制）：

有两个互不兼容的国际标准：

北美的24路PCM（简称T1，速率1.544Mb/s）、欧洲的30路PCM（简称E1，速率2.048Mb/s）。

4、抽样定理：

当抽样的频率大于或等于模拟信号频带宽度两倍时，所得到的离散信号可以无失真的代表被抽样的模拟数据。

5、曼彻斯特编码：

编码规则是：

0码用01两位码表示，1码用10两位码表示。

局域网常采用该编码。

6、差分曼彻斯特编码：

每个码元中间的电平跳变用于同步，而每个码元的开始处是否存在额外的跳变用来确定信码，有跳变则表示二进制0，无跳变则表示二进制1。

令牌环局域网常采用该编码。

7、数据通信中的几个重要性能指标：

（1）波特率：

又称为调制速率、码元率或传码率。

单位时间内传送电信号状态数。

单位：

Baud，简记为B。

公式：

B=1/T

（2）比特率：

又称信息传输速率。

单位时间内传送二进制位数。

bps、Kbps、b/s…公式：

S=B*log2N。

（其中B为波特率，N为进制数）

（3）误码率：

Pe=接收中错误的码元数/传输的总码元数。

（4）信噪比：

等于10*log10（S/N）（dB）

8、奈奎斯特准则：

在任何信道中，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的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。

9、香农公式：

C=W*log2（1+S/N）（b/s）

其中W为信道的带宽（以HZ为单位），S为信道内所传信号的平均功率；

N为信道内部的高斯噪声功率。

香农公式表明：

信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率次就越高。

10、多路复用技术及其分类

目的：

提高数据传输速率。

分类：

频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）、码分多路复用（CDM）。

其中时分多路复用又分为同步时分多路复用（STDM）和异步时分多路复用（ATDM）。

FDM：

把信道频谱分成若干互不重叠的小频段，每个小频段作为一个子信道，相邻频段间留有空闲频段作保护带。

TDM：

将一条物理信道按时间分成若干等长时间片，每一路信号每次占用一个时间片进行传输，使若干信号复用单一媒体，而在时间域上互不重叠。

WDM：

在一条光纤上把不同波长的光叠加在一起发送。

11、数据通信系统的一般结构

DTE：

数据终端设备。

具有一定的数据处理能力以及发送和接收数据能力的设备。

DCE：

数据电路端接设备，又叫数据通信设备。

在DTE和传输线路间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。

信道：

信息传输过程中所经过的路径。

12、数据通信方式及串行通信的分类

通信方式的分类：

串行通信和并行通信。

串行通信分为：

单工、半双工、全双工。

13、数据传输的同步技术

同步方式分类：

异步通信，也叫字同步，效率低，用于低速领域。

同步通信，也叫位同步，效率高，用于高速领域。

14、数据交换技术的分类：

分为电路交换（有交换机负责在两通信站间简历一条专用物理线路）、报文交换（是一种存储转发交换，传送以报文为单位的数据）、分组交换（是一种存储转发交换，传送以分组为单位的数据）。

15、数据交换技术的特点

（1）电路交换：

线路的利用率较低；

延迟小，适用于实时通信。

（2）报文交换：

线路利用率高；

传输可靠性高；

可以进行速度匹配和代码转换；

可设立优先级；

能够自动转移发送目的地；

传输的延迟大，不能满足实时或交互式通信需要。

（3）分组交换：

数据传输可靠性高；

提供不同速率、不同代码、不同同步方式、不同通信规程的数据终端之间互相通信的灵活通信环境；

降低通信成本，经济性好；

传送时延大，抖动大；

额外开销大；

协议和控制复杂。

16、传输介质：

分为两大类：

导向传输介质和非导向传输介质。

入下图：

17、物理层的主要功能及任务

作用：

屏蔽各种通信介质的差异，以透明传输二进制比特流。

任务：

为连接提供机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。

18、常用的物理层接口标准和协议：

RS-232C、RS-449、X.21

19、MODEM的定义及其分类

定义：

一种实现数字信号调制和解调双重功能的设备。

（1）按速率分类：

低速（<

14.4Kbps）、中速（14.4Kbps~28.8Kbps）、高速（>

28.8Kbps）。

（2）按功能分类：

传统MODEM、FAX/MODEM、FAX/VOICE/MODEM

（3）按连接方式：

内置和外置

（4）按使用线路：

拨号、专线

（5）按调制方法：

FSK（频移键控）、PSK（相移键控）、PAM（相幅键控）

20、网络适配器（NIC）的基本功能及参数配置

基本功能：

串并转换，包括装配和拆装，网络存取控制，数据缓存。

低层通信协议一般固化在网卡的ROM芯片上的（物理层和数据链路层）。

参数配置：

（1）物理地址

（2）IRQ中断号

（3）I/O端口地址

第三章数据链路层

1、设置数据链路层的目的：

将一条原始的、有差错的物理线路变成网络层、无差错的数据链路。

2、作用：

通过一些数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。

3、数据链路层的基本功能：

差错控制、流量控制、顺序控制。

4、差错控制及编码

（1）差错控制及定义

在数据传输过程中发现差错，并纠正错误，把差错控制在允许范围内的技术和方法。

差错控制分为ARQ（自动请求重发：

接收端发现错误请求发送端重发）、FEC（前向纠错：

接收端发现错误并自动纠正错误）。

（2）循环冗余码CRC计算

例：

已知（7,3）码，g（x）=1+x2+x3+x4，求信息110对应的冗余码，并进行验证。

信息m=（110），则xn-km（x）=x4（x+1）=x5+x4；

用（x5+x4）/（1+x2+x3+x4），得余式（x3+x）；

C（x）=xn-km（x）+r（x）=（x5+x4）+（x3+x）,对应码矢0111010

例2某传输系统采用CRC校验，g（x）=x4+x3+1,计算信息1011001和1101001时各自的冗余码，并进行验证。

5、通信控制规程（数据链路层协议标准）及其分类

（1）面向字符型通信控制规程：

以字符作为传输基本单位，采用多个控制字符；

采用指定的信息编码；

可以使用同步或异步方式；

采用半双工通信；

校验采用方阵码；

采用停止-等待传输方式。

包括BM/XBM/BSC等

（2）面向比特型通信控制规程：

无论信息报文还是监控报文以帧为单位传输，具有统一帧格式，采用统一的下标志作为分界符，控制简单；

具有良好的透明性；

采用CRC校验，可靠性高；

采用连续发送方式。

包括SDLC/HDLC/ADCCP等。

6、高级链路控制规程（HDLC）

（1）链路结构：

分为非平衡和平衡结构；

其中非平衡又分为点对点和多点式结构。

（2）HDLC的帧格式：

（3）零比特插入删除技术：

HDLC采用零比特填充法使一帧中两个F字段之间不会出现6个连续1。

在发送端，当一串比特流数据中有5个连续1时，就立即填入一个0。

在接收帧时，先找到F字段以确定帧的边界。

接着再对比特流进行扫描。

每当发现5个连续1时，就将其后的一个0删除，以还原成原来的比特流。

（4）HDLC帧类型：

地址字段A、控制字段C、信息字段I、帧校验序列FCS。

（5）信息帧（I帧）、监控帧（S帧）、无编号帧（U帧）。

（6）控制字段的结构：

N（S）—发送帧编号（从0开始），每发送一帧，N（S）加1

N（R）—接收帧编号（从0开始），每接收一帧，N（R）加1

P/F—探询/终止位

S—监控功能位：

确定监控帧类型

M—修改功能位：

决定U帧类型；

U帧的作用：

负责链路控制（链路建立、维护、释放）

常用U帧：

设置链路工作方式：

SNRM、SARM、SABM；

DISC：

断链命令；

UA：

无编号响应；

FRMR：

帧拒绝。

（7）数据链路的工作过程：

7、文件传输协议分类

（1）发送并等待ARQ协议（停止-等待协议）：

每发一帧都有一个停止等待过程。

（2）连续ARQ协议（退后N帧协议）

（3）选择重传ARQ协议

8、滑动窗口协议及其表示

（1）作用：

进行流量控制；

重复使用帧编号。

（2）规定：

开始时，发送窗口前后演重合在起始位置；

每发一帧，前沿向前滑动一步，每接收以相应帧，后沿向前滑动一步或几步。

（3）其中当发送窗口和接收窗口的大小等于1时，就是停止等待协议；

当发送窗口大于1，接收窗口等于1时，就是连续ARQ协议，又称退后N帧协议；

当发送窗口和接收窗口的大小均大于1时，就是选择重传ARQ协议

9、Internet中的数据链路层协议（PPP）

第四章局域网

1、局域网的定义、分类及其特点：

是一种地理范围有限，互连设备有限的计算机网络。

特点：

（1）拓扑结构规则：

要么星型，要么环型，要么总线网或树型；

（2）局域网协议较简单；

（3）局域网中可使用传输介质很多（可采用双绞线或同轴电缆等）；

（4）范围有限（<

=2km），用户有限；

（5）有较高的传输速率；

（6）低误码率。

（1）按网络转接方式：

共享介质局域网、交换局域网；

（2）按网络资源管理方式分：

对等局域网、非对等局域网；

（3）按传输技术分：

基带局域网、宽带局域网。

2、决定LAN特性的三个主要技术：

传输介质、拓扑结构、介质访问控制方法（MAC）。

其中MAC最重要。

3、信道分配方法：

静态分配和动态分配。

4、载波监听多路访问控制方法CSMA（非坚持型、1-坚持型和p-坚持型CSMA）

（1）先听后说：

数据发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。

减少数据发送盲目性，从而减少冲突机会，从而提高整个系统吞吐量，但冲突仍不可避免，如当两个用户同时监听到信道空闲时，同时发送数据，就会发生冲突。

（2）解决冲突的策略：

分为非坚持型、坚持型。

坚持型又分为1-坚持型和p-坚持型。

（3）非坚持型：

介质空闲，立即发送；

介质忙，则等待—随机延迟后重复上一步。

优点：

可以减少冲突可能性。

缺点：

介质的利用率比较低。

（4）1-坚持型：

介质空闲，则立即发送；

介质忙，则继续监听，若发现介质空闲，则立即发送；

如果冲突，则等待—随机时间重复第一步。

介质的利用率高。

冲突不可避免（同时都空闲时，一起发送造成冲突）。

（5）p-坚持型：

介质空闲，以概率P发送，以1-p的概率延迟一个时间单位；

若介质忙，继续监听，直到介质空闲，重复第一步；

如果传输延迟一个时间单位后，重复第一步。

5、带有碰撞（冲突）检测的载波监听多路访问控制方法CSMA/CD工作原理、特点及二进制指数避让算法

（1）工作原理：

发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送；

如果信道忙，则继续监听，一旦空闲就立即发送；

在发送过程中，仍需继续监听。

若监听到冲突，则立即停止发送数据，然后发送冲突强化信号（Jam）；

发送Jam信号的目的是使所有的站点都能检测到冲突；

等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。

（发前先听，空闲即发送，边发边听，冲突时退避。

）

（2）特点：

控制简单，易于实现；

网络负载轻（40％以内）时，有较好的性能，延迟较小；

网络负载重时，性能急剧下降（冲突数量增加，各工作站需要频繁执行重发操作，大量的重发操作反过来又使冲突率进一步增加；

网络延迟增大；

延迟时间不可预计（非确定性延迟））。

（3）二进制指数避让算法：

1.确定基本退避时间，即争用期2t，以太网把争用期定位51.2us；

2.从离散的整数集合r=[0,1,…,（2k-1）]中随机取一个数,重传应退后的时间就是r倍的争用期；

参数k的值按k=min[重传次数，10]来计算，重传次数不能超过10次；

3.当重传达16次仍不能成功时，则丢弃该帧，并向高层报告。

6、CSMA/CD：

带有碰撞避免检测的载波监听多路访问控制方法。

其设计思路是：

协议的设计要尽量减少碰撞发生的概率。

7、IEEE802系列标准及局域网体系结构

局域网标准：

在IEEE802系列标准中，MAC和LLC层对应OSI/RM中的数据链路层。

为什么如此设置？

由于LAN采用的拓扑结构和通信介质很多，相应的介质访问控制方法夜游很多种，为了使数据帧的传送独立于所采用的物理介质和介质访问控制方法，IEEE特意将LLC独立出来形成单独子层，使LLC与介质无关，而MAC依赖于物理介质和拓扑结构。

这样使得IEEE802具有可扩性，有利于接纳新的介质和介质访问控制方法。

8、LLC层（逻辑链路控制子层）

（1）LLC层服务访问点（SAP）：

层间接口，可设置多个SAP，可以向多个进程提供服务。

每个SAP均有唯一地址，该地址成为SAP地址。

（2）LLC帧结构：

9、MAC层

（1）MAC地址：

又称为物理地址，它是网络站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关。

（2）MAC帧结构：

（3）局域网进程间通信需要的两种地址：

MAC地址和SAP地址。

10、以太网：

（1）以太网和IEEE802.3局域网

（2）共享介质以太网

（3）交换以太网特点及三种转发机制：

一是存储-转发；

二是切入法（直接交换法）；

三是改进型切入法。

（4）高速以太网（快速以太网、千兆以太网、万兆以太网）

（5）虚拟局域网（VLAN）技术的定义及分类

将网络上站点按需要划分成若干逻辑工作小组，每一个逻辑工作小组为一个虚拟局域网。

端口VLAN、MAC层VLAN、网络层VLAN、IP广播组VLAN。

11、无线局域网（WLAN）技术分类及扩频技术（SS）

（1）无线局域网分为：

有固定基础设施、无固定基础设施。

（2）隐蔽站问题：

若站点A和C都向和B通信，但是A和C相距较远，彼此都听不见对方。

当A和C检测到信道空闲时，就都向B通信，结构发生了碰撞。

这种未能检测出信道上其他站点信号的问题叫做隐蔽站问题。

（3）暴露站问题：

站点B向A发送数据。

而C又想和D通信。

但C检测到信道忙，于是就停止向D发送数据，其实B向A发送数据并不影响C向D发送数据（如果这时不是B向A发送数据而是A向B发送数据，则当C向D发送数据时就会干扰B接收A发来的数据）。

这就是暴露站问题。

（4）扩频技术：

SS，扩展频谱（spreadspecturm）数据信号均匀地分布在很宽的频带上，每个频段上分配的功率微乎其微，不易对其它的无线电信号干扰，且数据保密性好。

12、局域网的扩展：

（1）在物理层扩展局域网：

（2）在数据链路层扩展局域网

（3）网桥功能：

是一种在数据链路层，具体说是在MAC子层实现网络互联的设备。

（4）网桥分类：

透明网桥和源站选路网桥。

13、移动自组网：

又叫做自组网络（adhocnetwork），这种自组网络是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。

第五章广域网

1、广域网基本概念：

广域网是单个的网络，它使用结点交换机连接各主机而不是用路由器连接各网络。

结点交换机在单个网络中转发分组，而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组。

连接在一个广域网（或一个局域网）上的主机在该网内进行通信时，只需要使用其网络的物理地址即可。

2、广域网中的路由选择机制

（1）结点路由表（转发表）的组成：

目的站和下一站

（2）广域网的表示及路由表的简化

广域网的表示：

两个不同交换网络的主机间路径是相同的。

路由表的简化：

用一个默认路由代替所有的具有相同的“下一跳”的项目。

简化的目的：

提高寻径效率，大大缩减路由搜索时间。

3、路由选择及其算法

（1）路由选择算法及其分类：

路由选择：

根据一定的原则和算法在所有传输通路中选择一条通往目的结点的最佳路径。

路由选择算法：

路由选择过程中采用的策略。

1.根据能够适应通信量和拓扑结构变化：

非自适应、自适应；

2.根据源结点向外发送数据方式：

全路发送、几路发送、单路发送。

（2）dIJSTRA算法（求最短路径）：

最短路径算法，详见数据结构中最短路径求法。

（3）D-V法和L-S法（距离矢量法和链路状态法）

【例1】假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目（这三列分别表示“目的网络”、“距离”和下一跳路由器）

N1

7

A

N2

2

C

N6

8

F

N8

4

E

N9

现在B收到从C发来的路由信息（这两列分别表示“目的网络”和“距离”）：

N3

3

5

试求出路由器B更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。

解：

先将C发来的路由信息中所有的下一跳全部改为C：

每一行与原路由表进行比较得出下列路由表：

无新信息，不改变

相同的下一跳，更新

9

新的项目，添加进来

不同的下一跳，距离更短，更新

不同的下一跳，距离一样，不改变

不同的下一跳，距离更大，不改变

要求：

掌握计算路由的方法，并写出路由表、画出路由树。

4、流量控制和拥塞控制

（1）流量控制和拥塞控制的联系与区别：

联系：

两者相似，且流量控制是避免拥塞方法。

区别：

拥塞控制要做的都有一个前提，即网络能承担现有的网络负荷。

拥塞控制是一个全局性过程，涉及所有主机、路由器以及降低网络传输性能有关的所有因素。

相反，流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量控制。

横坐标是提供的负载，代表单位时间内输入给网络的分组数目。

因此提供的负载也称为输入负载或网络负载。

纵坐标是吞吐量，代表单位时间内从网络输出的分组数目。

具有理想拥塞控制的网络，在吞吐量饱和之前，网络吞吐量应等于提供的负载，故吞吐量曲线是四十五°

的斜线。

但当提供的负载超过某一限度时，由于网络资源受限，吞吐量不再增长而保持为水平线，即吞吐量达到饱和。

这就表明提供的负载中有一部分损失掉了。

虽然如此，在这种理想的拥塞控制作用下，网络的吞吐量仍然维持在其所能达到的最大值。

但是，实际网络的情况就很不相同了。

从图中可看出，随着提供的负载的增大，网络吞吐量的增长速率逐渐减小。

也就是说，在网络吞吐量还未达到饱和时，就已经有一部分的输入分组被丢弃了。

当网络的吞吐量明显地小于理想的吞吐量时，网络就进入轻度拥塞的状态。

更值得注意的是，当提供的负载达到某一数值时，网络的吞吐量反而随着提供的负载的增大而下降，这时网络就进入了拥塞状态。

当提供的负载继续增大到某一数据时，网络的吞吐量就下降到0，网络已无法工作。

这就是所