计算机网络Word文件下载.docx
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❑公用网
❑专用网
❑集中式计算机网络
❑分布式计算机网络
⏹按网络环境分类:
❑部门网络
❑企业网络
❑校园网络
.“三网”融合是哪个“三网”:
1.互联网
2.电信网络
3.有线电视网络
习题
⏹计算机网络一般由哪两种子网组成?
资源子网:
服务器、客户计算机。
通信子网:
通信线路(通道)和网络互连设备(路由器、交换机)。
⏹计算机网络中负责节点间通信任务的那一部分称()
A.节点交换网B.节点通信网C.用户子网D.通信子网
⏹Internet的基本结构与技术起源于()
A.DECnet
B.ARPANET
C.NOVELL
D.ALOHA
⏹一个计算机房内的所有计算机要实现连网,根据分布范围的要求,一般应选择()
A.LANB.MANC.WAND.GAN
第二章
2.1数据通信系统
▪源系统
▪目的系统
▪传输系统
2.2.1数据与信号
▪数据(Data)
传递(携带)信息的实体。
▪信息(Information)
数据的内容或解释。
▪信号(Signal)
数据的物理量编码(通常为电编码),数据以信号的形式在介质中传播
▪模拟信号
时间上连续,包含无穷多个信号值
▪数字信号
时间上离散,仅包含有限数目的信号值。
最常见的是二值信号
2.2.3通信方式
▪单工
数据单向传输(例:
无线电广播)
▪半双工
数据可以双向交替传输,但不能在同一时刻双向传输(例:
对讲机)
▪全双工
数据可以双向同时传输(例:
电话
2.2.4传输方式
基带传输
频带传输
宽带传输
2.3传输介质
磁介质
高带宽、低费用、高延时(小时)——在通信中很少使用
●金属导体
双绞线、同轴电缆(粗、细)
光纤
●无线介质
无线电、微波、卫星、红外线
●导向传输介质(guidedmedia)--有线传输
●非导向传输介质(unguidedmedia)--无线传输
光纤(OpticalFiber,OF)
依靠光波承载数据,光脉冲在玻璃纤维中传播优缺点:
传输带宽高:
仅受光电转换器件的限制(>100Gb/s)
传输损耗小,适合长距离传输
抗干扰性能极好、误码率低、保密性好
轻便
价格较高
需要光电转换
2.4数据编码
▪数字数据的数字信号编码
使数字数据能在数字信道上传输
▪数字数据的调制编码
使数字数据能在模拟信道上传输
▪模拟信号的数字编码
使模拟数据能在数字信道上传输
1.数字数据的数字信号编码
▪不归零码(Non-ReturntoZero,NRZ)
二进制数字0、1分别用两种电平来表示;
▪常用-5V表示1,+5V表示0;
▪曼彻斯特编码(ManchesterCoding)
用电压的变化表示0和1。
规定在每个码元的中间发生跳变高→低的跳变代表0,低→高的跳变代表1
差分曼彻斯特编码(DifferentialManchesterCoding,DMC)
每个码元的中间仍要发生跳变。
用码元开始处有无跳变来表示0和1,有跳变代表0,无跳变代表1
▪三种数字编码的波形图
2.数字数据的调制
▪三种常用的调制技术:
❿幅移键控ASK
❿频移键控FSK
❿相移键控PSK
2.6数据交换技术
▪实现交换的方法主要有:
电路交换、报文交换和分组交换。
▪电路交换
▪在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程
▪电路交换过程需要三个经历阶段:
建立电路→数据传输→拆除电路
▪
差错控制
▪什么是差错控制?
❿在通信过程中,发现、检测差错并进行纠正
▪为何要进行差错控制?
❿不存在理想的信道→传输总会出错
▪与语音、图像传输不同,计算机通信要求极低的差错率。
▪产生差错的原因:
❿信号衰减和热噪声;
❿信道的电气特性引起信号幅度、频率、相位的畸变;
❿信号反射,串扰;
❿冲击噪声,闪电、大功率电动机的启停等。
▪差错控制的基本方法:
接收方进行差错检测,并向发送方应答,告知是否正确接收。
▪实际采用的差错控制技术
第三章
计算机网络中,层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络体系结构。
换句话说:
体系结构包括三个内容:
分层结构与每层的功能、服务与层间接口、协议。
最早的网络体系结构源于IBM的SNA
其他的网络体系结构还有DEC的DNA等
由国际化标准化组织ISO制定的网络体系结构国际标准是OSI/RM
实际中应用最广泛的是TCP/IP体系结构
事实上的(defacto)标准
▪实体:
任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。
▪协议:
通信双方在通信中必须遵守的规则。
▪对等层:
两个不同系统的同级层次。
▪对等实体:
分别位于不同系统对等层中的两个实体
▪接口:
相邻两层之间交互的界面,定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。
▪服务:
某一层及其以下各层的一种能力,通过接口提供给其相邻上层。
协议:
定义网络实体间发送和接收报文的格式、顺序以及当传送和接收消息时应采取的行动。
(语义、语法和时序
▪网络体系结构中:
❿每层可能会有若干个协议
❿一个协议只属于一个层次
▪协议可以由软件或硬件来实现:
❿网络通信协议软件、网络驱动程序
❿网络硬件
▪常用协议组:
❿TCP/IP(Windows、UNIX、Linux、…)
❿NetBEUI(Windows)
❿IPX/SPX(NetWare、Windows
OSI/RM参考模型
物理层
▪功能:
在物理媒体(介质)上正确地、透明地传送比特流。
串行和并行
▪协议(标准):
规定了物理接口的各种特性:
❿机械:
物理连接器的尺寸、形状、规格
❿电气:
信号电平,信号的脉冲宽度和频率,数据传送速率,最大传输距离等
❿功能:
接口引(线)脚的功能和作用
❿规程:
信号时序,应答关系,操作过程
数据链路层(DataLinkLayer)
▪在两个相邻节点间可靠地传输数据,使之对网络层呈现为一条无错的链路。
▪PDU:
帧(Frame)
❿建立与拆除数据链路连接
❿组帧:
帧封装,按顺序传送,处理返回的确认帧
❿物理寻址:
MAC地址/物理地址
❿定界与同步:
产生/识别帧边界
❿错误检测/恢复:
可靠的传输,CRC,ARQ
❿流量控制:
抑止发送方的传输速率,使接收方来得及接收
❿面向字符的:
数据以字符为单位传输,用控制字符控制通信
IBM的BSC规程
❿面向比特的:
数据以位为单位传输,用帧中的控制字段控制通信
ISO的HDLC规程
▪共享信道问题(LANorWireless):
如何控制对共享信道的访问?
将数据链路层划分为逻辑链路控制(LogicalLinkControl,LLC)和介质访问控制(MediaAccessControl,MAC)两个子层,由MAC子层解决共享介质访问控制问题。
LAN使用的两种主要介质访问控制方法:
CSMA/CD(CarrySenseMultipleAccessWithCollisionDetect)
TOKENPASSING
网络层(NetworkLayer,InternetLayer)
▪寻址并选择合适的路由,把数据报从源端传送到目的端,在需要时对上层的数据进行分段和重组。
数据报(Datagram,IP-分组Packet)
❿在源端与目的端之间建立、维护、终止网络的连接
❿寻址、路由选择和分组中转
❿分段与组合:
大数据块分段,小数据块组合
❿流量控制和拥塞控制
❿多路复用:
为多个传输层实体提供网络连接服务
❿差错检测与恢复
❿流量统计和记账
▪IP协议
传输层(TransportLayer)
▪对网络层的连接进行管理,在源端与目的端之间提供可靠的、透明的数据传输,使上层服务用户不必关心通信子网的实现细节。
▪传输层的特点
❿以上各层:
面向应用,本层及以下各层:
面向传输;
❿与网络层的部分服务有重叠交叉,功能取舍取决于网络层功能的强弱;
❿只存在于端主机中;
❿实现源主机到目的主机“端到端”的连接
▪在这一点上与网络层的区别是什么?
▪地址映射:
▪源端进程地址映射到网络地址,或反之;
▪多路复用与分割:
▪多个传输连接共用一条网络连接;
▪一条传输连接使用多个网络连接;
▪进行数据分段并在目的端重新组装;
▪传输连接的建立与释放;
▪提供“面向连接”和“无连接”两种服务:
▪TCP/IP协议:
TCP和UDP
▪传输差错校验与恢复;
▪流量控制,防止数据传输过载。
传输层与网络层的关系
▪网络层提供网络中主机间的“逻辑通信”;
而传输层提供主机中的进程间的“逻辑通信”。
▪二者之间的差别:
微妙而又重要
❿类比
▪主机:
单位的传达室
▪进程:
单位中的职工
▪应用层报文:
信件
❿网络层协议=邮局的投递服务,只负责递送到传达室
❿传输层协议=传达室的收发服务,负责递送到每个职工
会话层(SessionLayer)
▪在传输层服务的基础上增加控制会话(Session)的机制,建立、组织和协调应用进程之间的交互过程。
为用户建立、引导和释放会话连接。
▪服务
服务类型:
双向同时(双工)、双向交替(半双工)和单向(单工)
同步
表示层(PresentationLayer)
▪定义用户或应用程序之间交换数据的格式,提供数据表示之间的转换服务,保证传输的信息到达目的端后意义不变。
对源站内部的数据结构编码,形成适合于传输的比特流(符合“传输语法”),到了目的站再进行解码,转换成目的站用户所要求的格式(符合目的站“局部语法”),保持传输数据的意义不变。
不同类型计算机中内部格式的转换、密码转换和文本压缩的转换
应用层(ApplicationLayer)
▪为End-user的应用进程提供标准的网络服务和应用接口。
❿提供各种不同的应用协议以满足应用进程的需求;
❿为用户进程提供应用接口;
❿识别并证实目的通信方的可用性;
❿使协同工作的应用进程之间进行同步;
❿为通信过程申请资源。
OSI参考模型的特征
TCP/IP参考模型
▪TCP/IP不是一个单个的协议,而是由数十个具有层次结构的协议组成的一个协议集。
❿TCP和IP是该协议集中的两个最重要的核心协议。
▪TCP/IP是Internet上的标准通信协议集。
TCP/IP的体系结构层次
TCP/IP协议栈PDU
TCP/IP的应用层
▪应用层协议为文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等应用提供了支持。
▪有些协议的名称与以其为基础的应用程序同名。
TCP/IP的传输层
▪传输层的主要功能:
提供进程间可靠的传输服务。
▪传输层包括TCP和UDP两种传输协议:
❿TCP是面向连接的传输协议。
▪在数据传输之前建立连接;
把报文分解为多个段进行传输,在目的站再重新装配这些段;
必要时重新传输没有收到或错误的段,因此它是“可靠”的。
❿UDP是无连接的传输协议。
▪在数据传输之前不建立连接;
▪对发送的段不进行校验和确认,因此它是“不可靠”的;
▪主要用于小数据量传输以及应答困难的应用(无线网、广播式)
TCP/IP的网际(网络)层
▪主要功能是把数据报通过最佳路径送到目的端。
❿寻址(IP地址)、路由选择、封包/拆包
▪网际层的核心协议——IP,提供了无连接的数据报传输服务(不保证送达,不保证序,不保证无错)。
❿传输前不需建立连接
❿提高了传输效率
▪网际层是网络转发节点(如路由器)上的最高层。
❿网络节点设备不需要传输层和应用层
▪网际层的其他重要协议:
❿ICMP(InternetControlMessageProtocol)
▪传递控制消息(由信宿发向信源)
▪可达性测试
▪传送路由状态信息
▪超时通知
▪不可达通知
▪封装在IP中进行传输
❿ARP(AddressResolutionProtocol)
▪为已知的IP地址确定相应的MAC地址
❿RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)
▪为已知的MAC地址确定相应的IP地址
❿IGMP(InternetGroupManagementProtocol)
▪多播组管理
TCP/IP的网络接口层
▪没有定义任何实际协议,仅定义了网络接口
▪任何已有的数据链路层协议和物理层协议都可以用来支持TCP/IP
▪典型的例子:
❿Ethernet、TokenRing、HDHL、X.25、ATM
▪优点:
适应性强、灵活
▪缺点:
不能利用已存在的某些有用的功能
❿TCP/IP总是认为其下层是不可靠的(尽管可能已经足够可靠)
OSI与TCP/IP参考模型比较
▪相同点
❿以协议栈为基础
❿传输层之上的各层都是传输服务的用户,并且都是面向应用的用户。
▪不同点
❿OSI模型在前,协议在后,使得协议相对更加容易被替换为新的协议;
TCP/IP模型在后,协议在前,模型不适合其他协议栈。
❿OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信,但是传输层上只支持面向连接的通信;
TCP/IP模型的网际层上只有一种模式(即无连接通信),但是在传输层上同时支持两种通信模式。
3.3五层参考模型
▪OSI与TCP/IP参考模型网络的评价
❿OSI参考模型与协议缺乏市场与商业动力,结构复杂,实现周期长,运行效率低,这是它没有能够达到预想的目标的重要原因。
❿TCP/IP参考模型在服务、接口与协议的概念区别上不是很清楚;
TCP/IP参考模型不通用;
TCP/IP参考模型的网络接口层并不是常规意义上的层次概念;
TCP/IP参考模型没有区分物理层和数据链路层。
▪五层网络参考模型
第四章
域名系统(DNS)
▪因特网编址机制:
三种形式的地址管理机制
❿域名地址:
▪层次化的地址,便于人们记忆。
❿IP地址:
218.195.208.71
▪4个字节逻辑编码,用来在因特网中定位主机和路由器的接口。
TCP/IP网络上的每台主机都必须有唯一的IP地址。
▪域名地址转换到IP地址由域名服务系统(DomainNameSystem,DNS)实现,这个转换过程又称为域名解析(NameResolution)。
❿MAC地址:
12-FA-9B-23-DB-11
▪48位物理编码,用来在局域网中识别主机/路由器的接口。
▪IP地址转换到MAC地址由地址解析协议(ARP)实现。
▪IP地址的优点和缺点
❿IP地址更适合计算机处理
▪IP地址包含足够的路由信息。
❿IP地址不适合人们记忆
❿无法通过IP地址猜测主机的用途
远程登录(Telnet)
▪什么是Telnet?
❿Telnet是TelecommunicationNetworkProtocol的英文缩写。
❿用户在本地发出命令,通过IP网络,进入另一台机器的系统,这个过程即称为远程登录。
▪用户通过本地计算机登录到其他计算机上,本地计算机就成为了那台计算机的“终端”,与那台机器本身的终端享有同样的待遇,在它的权限范围内操作那台计算机。
▪大多数提供远程登录的目标系统以UNIX为主。
Telnet是如何工作的
Telnet采用了Client/Server工作方式,并使用TCP传输协议进行通信(有连接过程)。
如何使用Telnet
▪启动telnet客户端程序
telnet[remote-system][port-number]
❿其中
▪telnet:
命令名。
注意也有别的名称,如NVT220等。
▪remote-system:
目标主机名(域名)或目标主机的IP地址。
▪port-number:
端口号。
它用于标识服务器上的telnet服务
程序进程。
telnet的默认端口号是23。
▪telnet的内部命令行提示符为:
telnet>
▪断开与远程主机的连接
❿在远程系统提示符下键入命令:
exit,logout或Ctrl-D
电子邮件(E-mail)
▪电子邮件是因特网上最典型的服务之一:
❿因特网中出现最早,应用最普遍、最广泛
▪因特网用户中90%以上使用过电子邮件
❿方便、快捷、廉价
▪电子邮件系统的组成
❿用户代理(UserAgent)
编辑、发送、接收、阅读和管理电子邮件。
▪常见的用户代理有:
❿Outlook、OutlookExpress、Foxmail等。
❿邮件服务器(E-mailServer)
类似“邮局”,接收和转发电子邮件,向发信人报告邮件发送状态
▪按照客户服务器方式工作
❿既是客户,又是服务器
❿电子邮件协议
▪发送/转发邮件:
❿SMTP(SimpleMailTransferProtocol)[RFC821、822]
❿MIME(MultipurposeInternetMailExtension)[RFC1521]
▪读取邮件:
❿POP3(PostOfficeProtocol)[RFC1939]
❿IMAP4(InternetMessageAccessProtocol)[RFC2060]
文件传输(FTP)
▪FTP是什么?
❿FTP是FileTransferProtocol的英文缩写,即“文件传输协议”。
❿用于在计算机之间传送文件
▪把文件从本地主机传送到远程主机称为“上载”
❿Upload,Put
▪把文件从远程主机传送到本地主机称为“下载”
❿Download,Get
▪FTP可以传输各种类型的文件:
❿文本文件(ASCII)、
❿二进制文件(Binary);
❿压缩文件、
❿非压缩文件。
▪登录FTP服务器的用户需要注册才能登录,
▪但有的FTP服务器也允许匿名(Anonymous)登录。
不论在什么界面下进行FTP操作,以下要素都是必须的
主机地址:
IP地址或主机名(域名)
登录方式:
实名或匿名
用户标识:
用户名或anonymous
用户口令:
xxxxxx或abc@xxx.yyy.zzz
本地工作目录
远程工作目录
FTP工作原理
▪FTP基于TCP协议,使用TCP协议实现文件的传输。
▪FTP以客户/服务器方式工作:
❿FTP客户程序,如Cuteftp等,运行在用户计算机上
▪用户通过它发出传输文件的请求
❿FTP服务器程序,如Serv-U等,运行在服务器上
▪接收并响应客户程序的请求,把指定的文件发送到客户端
万维网(WWW)
▪万维网(WorldWideWeb,WWW)是互联网所提供的服务之一。
▪万维网是一个分布式超文本系统。
❿文件包含与其他文件的链接(超文本链接)
▪万维网又是一个超媒体系统。
❿文件是多媒体类型的文件
▪万维网基本概念
❿浏览器(Browser)是用来解释Web页面并完成相应转换和显示的程序。
❿浏览器通过Web页面来进行信息的传递和交流。
❿Web页面是用超文本标记语言编写的文档,Web页中包括文字、图像、声音、动画、视频等各种多媒体信息,也包括用超文本或超媒体表示的链接。
❿主页是进入一个网站首先看到的页面,是一个网站的脸面。
▪超文本(Hypertext):
是指可以链接到其他文档的文字。
从页面上看超文本也是一般的文字描述,但它包含了到其他文档或同一文档不同部分的链接(Link)或超级链接(Hyperlink)。
超媒体(Hypermedia):
通过图形来完成的链接,或指通过链接可以获得多媒体信息或播放多媒体信息
万维网设计目标
▪WWW最基本的四项设计目标包括:
❿分布式信息系统;
❿对多重协议提供一个统一通用的接口;
❿对超媒体支持;
❿可扩充性,能够支持所有的数据格式。
▪HTTP之前的其他协议都不能完全实现上述要求,因而HTTP就应运而生了。
第五章
▪因特网的接入是指如何把用户的计算机连接到因特网的接入点——因特网的边缘路由器
▪因特网接入采用了广域网连接技术。
▪从用户类型划分,因特网接入分为:
❿住宅(居民区)接入
❿机构接入
❿移动接入
从网络体系结构的层次观点来考察,网络互联可在四个层次上实现:
▪物理层(中继器,集线器)
▪数据链路层(网桥,交换机)
▪网络层(路由器)
▪应用层/传输层(网关)
▪物理层:
使用中继器或集线器在不同的电缆段之间复制位信号,无寻址功能;
▪数据链路层:
使用网桥或交换机在局域网之间存储转发数据帧,用MAC地址寻址;
▪网络层:
使用路由器在不同的网络之间存储转发分组,用IP地址寻址;
▪传输层及应用层:
使用网关提供更高层次的互连,用端口号或其他特定标识寻址
▪子
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- 计算机网络