计算机网络期末复习

计算机网络期末复习第一章．计算机网络概论1.计算机网络的发展阶段的划分：{计算机网络技术理论准备阶段计算机网络的形成（ARPANET技术的形成）网络体系的形成（国际标准化组织ISO推出OSI网络互联参考模型）Internet应用、无线网络与网络安全技术研究的发展（计算机网络、电信通信、有线电视三网合一）计算机网络是计算机技术与通信技术发展、融合的产物。2.计算机网络的定义与分类：计算机网络是“以相互共享资源的方式实现数据通信互联起来的自治计算机系统的集合”（其必须遵循共同的网络协议）按照覆盖范围划分：{个人区域网（PAN）局域网（LAN）城域网（MAN）广域网（WAN）局域网LAN特性：其是一种公共数据网络，且研究的重点是宽带核心交换技术。局域网的定义：将有限范围内的各种计算机、终端与外部设备互联成网。局域网能够提供高数据传输速率、低误码率的传输环境。LAN{交换式LAN共享式LAN{10Base−5−总线型10Base−2−总线型10Base−T−星型城域网MAN特性：典型的产品是光纤分布数据接口(FDDI)，其采用双环结构，覆盖50~100KM的城市范围，提供45Mbps~150Mbps的数据传输速率。城域网的定义：以IP为基础，通过三网融合技术，形成覆盖城市区域的网络通信平台，为用户接入提供告诉与保证质量的服务。（1.光纤传输网2.传统电信、有线电视与IP业务的融合3.高端路由器和多层交换机结合4.扩大规模与服务质量）个人区域网PAN特性：主要是无线个人区域网络WPAN的概念，其利用无线通信技术，将各个通信终端相互连接，组成网络。采用IEEE802.15.4标准。主要是蓝牙技术跟ZigBee技术。3.计算机网络的组成与结构：WAN{资源子网通信子网，资源子网:终端、终端控制器、联网外设、各种网络软件与数据资源，负责全网的数据处理业务；通信子网：路由器、各种互联设备与通信线路，负责完成网络数据传输、路由与分组转发等通信处理。Internet服务提供商ISP的层次结构：{第一层：国际或国家服务提供商NSP第二层：区域或国家提供商第三层：地区服务提供商和本地服务提供商4.计算机网络拓扑结构：网络拓扑结构定义：通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构。{物理拓扑逻辑拓扑{星状网环状网树状网网状网总线型网星状拓扑：10Base-T结构简单，易于实现，便于管理环状拓扑：FDDI（双环）传输延时确定，可靠性低，需要设计复杂的环维护协议。总线型拓扑：10Base-510Base-2一般采用CSMA/CD控制方法，若两个节点或以上同时发送数据就会出现冲突，这是正常现象。其结构简单，缺点是必须解决多节点访问总线的介质访问控制问题。树状拓扑：层次连接。网状拓扑：结构复杂，必须采用路由选择算法、流量控制与拥塞控制方法。5.分组交换技术的基本概念：数据交换方式{电路交换存储转发交换{报文存储转发交换分组交换{数据报交换虚电路交换电路交换：{线路建立阶段数据传输阶段线路释放阶段，优点：通信实时性强。缺点：不适用与计算机之间的突发性通信。分组交换：其将发送的数据与目的地址、源地址、控制信息一起再转发出去，所以其具有一定的存储转发能力。在相同误码率的情况下，报文越长，传输出错的可能性就越大，但如果一直都是一些短报文，则路由器的存储空间的利用率降低。针对以上问题，所以分配了最大数据传输单元MTU。分组交换的优点：有利于提高路由器检测效率，提高存储空间的利用率。路由选择算法动态地选择不同的传输路径，提高数据传输的可靠性。数据报交换：其不同的分组各自独立选择路径进行传送。特点：不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网；同一报文的不同分组到达目的主机时可能出现乱序、重复丢失现象；每个分组都必须携带目的地址与源地址。虚电路交换：{虚电路建立阶段数据传输阶段虚电路释放阶段。特点：每次分组传输之前需要建立一条虚电路，但传输稳定，成本低效率高。延时：主机发送一个数据分组的第一位到最后一位需要一定的时间，这个时间叫做发送延时。发送延时=发送的比特数发送速率=NS传播延时=传输介质长度传播速度=𝐷𝑉𝑉=2×108𝑚/𝑠排队延时、处理延时还要看当前路由器的存储情况总延时=发送延时+传播延时+排队延时+处理延时电路交换延时：T电路=连接建立延时+发送延时+传播延时+连接释放延时连接建立延时=连接释放延时发送延时=报文长度数据传输速率传播延时=每一条线路的传播延时×线路数分组交换延时：T分组=发送延时+传播延时发送一个分组的发送延时=（数据长度+报头长度）数据传输速率发送所有分组的发送延时=（数据长度+报头长度）数据传输速率×报文总长度每个分组的长度通过线路的发送延时=（从源路由器到目的路由器经过的线路数−1）×（数据长度+报头长度）数据传输速率传播延时=每一条线路的传播延时×线路数T分组=（数据长度+报头长度）数据传输速率×报文总长度每个分组的长度+(线路数−1)×(数据长度+报头长度)数据传输速率+每一条线路的传播延时×线路数面向连接服务与无连接服务：面向连接服务传输的可靠性好，但是协议复杂，通信效率不高。每个分组都携带节点与目的节点地址，转发过程独立。目的主机接收的分组可能出现乱序、重复与丢失现象。面向无连接服务可靠性不是很好，但是协议相对简单且效率相对较高。确认与重传机制：目的主机在接收到每个分组之后，要求向源主机发送正确接受分组的确认信息。如果发送主机在规定时间内没有接收到确认信息，就会认为该分组发送失败。第二章．网络体系结构与网络协议1.网络体系结构的基本概念。计算机网络要交换数据就要遵守一些事先约定好的通信规则，协议就是一组控制数据交互过程的通信规则。网络协议由{语法表示要做什么语义表示要怎么做时序表示做的顺序组成。协议、层次、接口与体系结构的基本概念:{层次结构是处理计算机网络问题最基本的方法接口是同一主机内相邻层之间交换信息的连接点−SAP−服务访问点网络体系结构是网络层次结构模型与各层协议的集合各层之间相互独立下层为上层服务，每一层无需关心其余层如何处理。2.OSI参考模型:1974年，ISO国际标准化组织定义了网络互联的7层框架，及开放系统互联参考模型OSI。结构为：{应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层依次垂直向上提供服务上三层表示进程与进程间的通信；传输层网络层表示端到端的通信；下两层表示主机到主机的通信。数据结构图:传输层提供承上启下的作用网络层提供最佳路径选择物理层提供透明比特流的传输OSI环境中数据接收过程：当比特序列到达主机B时，再从物理层依次依层上传，每层处理自己的协议数据单元报头，按协议规定的语义、语法和时序解释，执行报头信息，然后将用户数据上交高层，最终将进程A的数据准确传送给主机B的进程B3.TCP/IP参考模型：TCP/IP:{应用层传输层网络层网络接口层网络接口层负责发送和接受IP分组网络层-IP是一种不可靠的无连接的数据报传输协议（尽力而为）传输层-传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接字节流的传输层协议-数据报传输UDP是一种不可靠的无连接的传输层协议4.OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较：OSI参考模型协议结构复杂，实现周期长，运行效率低，缺乏市场与商业推动力，所以没有发展起来只是一个模型。第三章．物理层1.物理层与物理层协议的基本概念：设置物理层的意义：屏蔽物理层所采用的传输介质、通信设备与通信技术的差异性，使数据链路层只需要考虑如何使用物理层的服务，而不需要考虑物理层的功能具体是使用了哪种传输介质、通信设备与技术实现的。物理层协议的类型：{基于点−点通信线路的物理层协议（广域网WAM）基于广播通信线路的物理层协议（局域网LAN城域网MAN）2.数据通信的基本概念：{信息：信息共享，文字、语音、图形、图像或视频数据：传输信息信号{数字信号模拟信号：电平或频率变化的信号物理层根据使用的传输介质与传输设备来确定采用哪一种信号编码方式传输。是数字信号还是模拟信号都取决于通信信道的类型。数据通信方式：{串行通信表示一个字符一次发送并行通信表示通过8条并行的通信信道发送{单工只能一个方向传输半双工可以双向传送，但必须交替进行全双工信号可以同时双向传送同步技术：同步是要求通信双方在时间基准上保持一致的过程。{位同步{外同步法内同步法字符同步位同步法：接收端根据发送端发送数据的时钟频率与比特流的起始时刻，校正自己的时钟频率与接收数据的起始时刻。外同步法：另外发送一路同步时钟信号。内同步法：通过自含时钟编码提供信号。字符同步：{同步传输异步传输传输介质的主要类型与特性：传输介质是网络中连接收发双方的物理通路。{双绞线{屏蔽双绞线非屏蔽双绞线同轴电缆{10Base−510Base−2光纤{单模光纤多模光纤无线与卫星通信双绞线中每对导线互相搅和目的是为了使通信线路之间的电磁干扰达到最小。卫星通信时往返传播延迟时间为540ms3.频带传播技术定义：在网络系统的远程通信中，把数字信号调制成模拟信号，再发送和传输。{振幅键控ASK移频键控FSK移相键控PSK{绝对调相相对调相多相调相比特率的定义：数据传输速率描述在计算机通信中每秒传送的构成代码的二进制比特数。波特率与比特率的关系：S=log2𝑘(比特率S调制速率B多相调制的相数k)4.基带传输技术：在数字信道上直接传送基带信号的方法称为基带传输。基带传输一般适用于近距离传输，例如局域网LAN。脉冲编码调制是模拟数据数字化的主要方法。脉冲编码调制的工作过程：采样、量化、编码：{采样：采样是隔一定的时间间隔，将模拟信号的电平幅度取出作为测量幅度的样本。量化：经过量化后的样本幅度是离散的量级值。用相应的二进制值表示量化后的样本的量级。奈奎斯特准则与香农定理：奈奎斯特准则表示传输速率𝑅𝑚𝑎𝑥与理想信道带宽B的关系可以写成𝑅𝑚𝑎𝑥=2𝐵(𝑏𝑝𝑠)香农定理表示传输速率𝑅𝑚𝑎𝑥与与信道带宽B、信噪比S/N的关系为𝑅𝑚𝑎𝑥=𝐵×log2（1+S/N）SN(db)=10lg(SN)5.多路复用技术：使用多路复用的原因：节省费用节约带宽。使用多路复用技术，发送端可以将多个用户的数据通过复用器汇集，并将汇集的数据通过一条通信线路传送到接收端；接受端通过分用器将数据分离成各路数据。{时分多路复用{同步时分多路复用自私统计时分多路复用按需分配频分多路复用波分多路复用码分多路复用正交频分复用时分多路复用将时间划分为若干个时间片，每位用户分得一个时间片。用户在其占有的时间片内使用信道的全部带宽。波分复用是在一根光纤上复用多路光载波信号。波分复用是广播段的频分多路复用。（目前最多80路，又称密集波分复用）第四章．数据链路层1.差错产生与差错控制方法：差错的定义：物理线路传输之后接收数据与发送数据不一致的现象称为传输差错。产生差错的原因是物理线路存在着噪声{热噪声−随机差错−孤立的冲击噪声−突发差错−连续的误码率的定义：误码率是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率。差错控制编码：{检错码−较多海明码纠错码−定量𝐶𝑅𝐶,循环冗余校验1)CRC校验的工作过程：2)发送端发送多项式f(𝑥)∙𝑥𝑘其中k为生成多项式的最高幂值3)将f(𝑥)∙𝑥𝑘除以生成多项式G(𝑥)4)将f(𝑥)∙𝑥𝑘+𝑅(𝑥)作为整体5)进行同样的运算f(x)∙xkG(x)=Q(x)+R’(x)/G(x)6)如果计算余数多项式R’(x)等于接收余数多项式R(x)差错控制机制：通常采用反馈重发来纠正。2.数据链路层的基本概念:1)物理线路是由传输介质与通信设备构成的。2)没有采取差错控制机制的物理线路传输比特流是会出错的。3)物理线路的比特流传输功能是由物理传输介质与通信设备实现的。设置数据链路层的主要目的是将有差错的物理线路变为对网络层无差错的数据链路。典型的面向字符型数据链路层协议是二进制同步通信BSC协议。3.面向比特型数据链路层协议HDLC协议{非平衡配置方式{主站与从站的结构{点−点连接点−多点连接(主站发