计算机网络期末考试总结

计算机网络期末考试总结第一章：概述(1)计算机网络：把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络连在一起，是网络的网络，因特网是全球最大的互联网。(2)internet是通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。(3)Internet是专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。(4)三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。因特网的五个接入级：网络接入点NAP，国家主干网（ISP），地区ISP，本地ISP，校园网、企业或PC机上网用户。(5)从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：1)边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。作用：信息处理通信方式可划分为两大类：客户服务器方式（C/S方式），对等方式（P2P方式）a.客户服务器方式:(客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方)客户程序的特点:被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统.服务器程序的特点:一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。服务器程序不需要知道客户程序的地址。需要强大的硬件和高级的操作系统支持.b.对等连接方式:指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。可实现共享文档。2)核心部分作用：要向网络边缘中的大量主机提供连通性路由器：实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组。交换：就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。a.电路交换(面向连接)：建立连接、通信、释放连接特点：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。传输效率低。整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在管道中传送。b.报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。（时延长）c.分组交换：分组：在发送报文之前，先把较长的报文划分为一个个更小的等长数据段。每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部都含有地址等控制信息分组交换网以“分组”作为数据传输单元，单个分组先传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。接收端收到分组后剥去首部还原成报文。（时延短，灵活性）(6)计算机网络的分类1)按网络所使用的传输技术:点到点网络和广播式网络。2)按网络的覆盖范围:局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、个人区域网(PAN)3)按所使用的传输媒体:同轴电缆网、双绞线网、光纤网、微波网、红外线网、无线网等。4)按网络使用者:公用网、专用网、私用网。5）按拓扑结构：总线形网、星形网、环形网、树形网、网状形网、混合形网6）按信息交换方式：电路交换网、报文交换网、分组交换网。(7)计算机网络的性能指标1)速率:单位:b/s，或kb/s，Mb/s，Gb/s主机在数字信道上传送数据的速率：数据率/比特率2)带宽:数字信道所能传送的“最高数据率”网络的通信线路数据传送的能力3)吞吐量：在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。4)时延:（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的时间。时延包含：发送时延、传播时延、处理时延和排队时延a.发送时延:发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。b.传播时延:电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。c.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。d.排队时延:结点缓存队列中分组排队所经历的时延。5)时延带宽积6)往返时间RTT:从发送方发送数据开始，到发送收到来自接收方的确认，总共经历的时间。7)利用率:某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。(7)计算机网络体系结构：1)定义：我们把计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构。计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。2)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。协议主要是由语法、语义、同步三要素组成。3)分层：各层之间是独立的，灵活性好，结构上可分割开，易于实现和维护，能促进标准化工作。a.通信是分层的b.服务是逐层搭建的c.对等的服务层间遵循相同的规则d.各层服务细节对外屏蔽e.各层对其上层屏蔽下层的差异f.通信要传递两种信息g.物理通信与逻辑通信:上层通过下层得到了对方同等层的信息，相当于同层之间也进行了逻辑上的通信。4)五层协议的体系结构TCP/IP是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。a.应用层：任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层的协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。（http,ftp,smtp）b.运输层：任务是负责向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。（TCP,UDP）c.网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务。另一个任务是选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机。(IP)d.数据链路层：加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧e.物理层：最下面的物理层把比特流传送到物理媒体4)实体、协议、服务和服务访问点a.实体:任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。b.协议: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，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。c.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SAPd.服务：本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。第二章：物理层(1)物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性：1)机械特性:指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。2)电气特性:指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。3)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.4)过程特性:指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。(2)一个数据通信系统可划分为三大部分：源系统（源点和发送器）、传输系统、目的系统（目的站）通信的目的是传送消息，如语音、文字、图像、视频等都是消息。数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现。根据信号中代表消息的参数的不同：“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，则代表不同离散数值的基本波形就称为码元。(3)三种通信基本形式：信道：表示向某一方向的传送信息的媒体根据双方信息交互方式不同，划分为：1)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。（无线电广播、有线电广播、电视广播）2)双向交替通信（半双工通信）：通信的双方都可以发送/接收信息，但不能同时发送/接收3)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。区别：单向通信只需要一条信道，双向交替通信和双向同时通信需要两条信道（两个方向），双向同时通信效率最高。(4)几种信号和信号的调制：1)基带信号:来自信源的信号。2)带通信号：基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）3)调制：基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量，通过调制滤除。a.基带调制：仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。b.带通调制：把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输(5)常用的编码方式1)不归零制：正电平表示1，负电平表示0(产生信号频率低）2)归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表03)曼彻斯特编码：用电压的变化表示0和1。(它具有自同步机制，无需外同步信号)规定在每个码元的中间发生跳变：高→低的跳变——0，低→高的跳变——14)差分曼彻斯特编码：用电压的变化表示0和1。用在码元开始处有无跳变来表示0和1：码元开始处有跳变——0,码元开始处无跳变——110011000111(5)基本带通调制方法：1)调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。2)调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。3)调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。(6)物理层下面的传输媒体:它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。1)导引型传输媒体：（双绞线、同轴电缆、光纤）2)非导引型传输媒体：（无线、红外、大气激光）(7)常用的信道复用技术：将多个信号共享同一线路，即多路信号在同一物理信道中传输。1)频分复用(FDM):整个传输频带被划分为若干个频率通道（频段），每个用户占用一个频段。频率通道之间留有防护频带。2)时分复用(TDM):将物理信道按时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每个用户占用一个时隙传输数据。在任意时刻，整个通路上只有一个特定用户的信号，即每个用户交替使用单一信道，多个信号从宏观上同时进行传输。3)同步时分复用(STDM):信道固定时间分配方式，每个时隙分配给固定的用户，任意时刻整个通路上只有一个特定用户的信号。无论用户使用与否，时隙不会被其它用户占用。4)异步时分复用(ATDM):3)的缺点(某用户无数据发送，其他用户也不能占用该通道，造成信道浪费),可动态分配时隙，避免信道空闲,某一用户申请进行数据传输时再分配时隙，时隙与用户之间无一一对应的关系，任何时隙可被用于传输任一路信号5)波分复用(WDM):波分复用就是光的频分复用。6)码分复用(CDM):各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。(8)数字传输系统:最初传输标准是脉码调制PCM体制，现在高速数字传输系统使用同步光纤网SONET（美国标准）或同步数字系列SDH（国际标准）(9)用户从因特网的宽带接入方法有非对称数字用户线ADSL（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造），光纤同轴混合网HFC（在有线电视网基础上开发的）和FTTx（光纤入户）(10)为了有效地利用光纤资源，在光纤干线和用户之间广泛使用无源光网络PON。无源光网络无须配备电源，在长期运营成本和管理成本都很低。以太网无源光网络EPON、吉比特无源光网络GPON。第三章：数据链路层1.数据链路层使用的信道：(1)点对点信道:这种信道使用一对一的点对点通信方式。1）结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧。2）结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层3）若结点B的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的帧中提取出IP数据报上交给上层的网络层；否则丢弃这个帧。(2)广播信道:这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。2.数据链路：（1）链路：一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。（2）数据链路：除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若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。（3）帧：数据链路层传送的协议数据单元3.三个基本问题：（1）封装成帧：在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。目的是使接收端从收到的比特流中能准确地找到帧的开始和结束位置。（2）透明传输：就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传输。当所传数据中的比特组合恰好出现了与某一控制信息完全一样时，必须有可靠的措施，使接收方不会误认为是控制信息。字节填充：接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。（3）差错检测：1）比特差错：在传输过程中可能会产生比特差错：1