计算机网络笔记

第一章网络概述1.什么是计算机网络（相互连接的自治计算机的集合）从应用的观点：以相互共享资源的方式连接起来，且各自具有独立功能的计算机系统的集合从物理的观点：在网络协议的控制下，有若干台计算机和数据传输设备组成的系统观点3：利用各种通信手段，把地理分散的计算机互联起来，能够互相通信并且共享资源的系统2.通信子网和资源子网通信子网：由CCP（处理主机之间通信任务的专用计算机）组成的传输网络，提供信息化服务资源子网：建立在通信子网基础上的主机集合，提供计算资源3.计算机网络的功能主要功能：数据通信（文思安传输等）、资源共享（软件，硬件，数据（库））提供可靠性服务，节省投资，分布式处理4.计算机网络的分类局域网（LAN）、广域网（WAN）、城域网（MAN）。各自的特点是什么？采用什么拓扑结构，采用什么数据交换技术？局域网LAN城域网MAN广域网WAN范围小20km中等100km大100km传输技术基带，10-1000M，延迟低，出错率低10^-11宽带/基带宽带，延迟大，出错率高拓扑结构总线，环总线不规则，点到点5.计算机网络的拓扑结构星型、环型、总线型、树型和网状型第二章数据通信基础1.数据及计算机通信术语*数据：传递信息的实体*信息：是数据的内容或解释*信号：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信道：传送信息的线路（或通路）比特：即一个二进制位。比特率为每秒传输的比特数（即数据传送速率）波特：码元传输的速率单位。波特率为每秒传送的码元数（即信号传送速率）误码率：信道传输可靠性指标，是一个概率值信息编码：将信息用二进制数表示的方法数据编码：将数据用物理量表示的方法2.模拟信号和数字信号3.网络通信系统的主要指标4.数字信号、模拟信号，如何相互转换数字信号：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模拟信号：时间上连续，包含无穷多个信号值5.数据传输方式：单工、半双工、全双工单工：数据单向传输半双工：数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输全双工：数据可以双向同时传输6.数据传输技术：基带传输、频带传输：并行传输、串行传输基带传输：不许调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送频带传输：数字信号调制成音频模拟信号后再传送，接受方需要解调异步传输，同步传输并行传输：同时传输多个数据位，通信设备间有一组数据信号线，速度快、处理简单，多用于计算机内部部件之间串行传输：一位接一位在通信线上传输，通信设备间只有一条数据信号线，速度低、节省信号线、多用于远距离传输7.传输介质：双绞线、光纤、无线介质等8.数据编码：数模转换、调制解调；负责调制解调的设备编码：用数字信号承载数字或模拟数据调制：用模拟信号承载数字或模拟数据9.将模拟信号数字化的PCM编码的三个过程：采样、量化和编码采样：按一定间隔对语音信号进行采样量化：把每个样本舍入到最接近的量化级别上编码：对每个舍入后的样本进行编码10.常用的多路复用技术：频分多路复用、波分多路复用、时分X，码分X频分复用FDM：按频率划分不同的信道，如CATV系统波分复用WDM：按波长划分不同的信道，用于光纤传输时分复用TDM：按时间划分不同的信道码分复用CDM：按地址码划分不同的信道11.数据交换技术：电路交换、报文交换、分组交换。分组交换又分为虚电路分组交换和数据报分组交换，各自的特点是什么？虚电路分组交换数据报分组交换·通信前预先建立一条逻辑连接——虚电路·各个分组独立的确定路由·需要三个过程：建立——数据传输——拆除·虚电路的路由在建立时确定，传输数据时则不再需要·提供的是“面向连接”的服务·不能保证分组按序到达，所以目的站点需要按分组编号重新排序和组装12.差错控制方法：奇偶校验码、循环冗余码（CRC）奇偶校验：可以在两个级别上实现：·在原始数据字节的最高位（或最低位）增加一个奇偶校验位，是结果中1的个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）·在通信过程中实现：在发送时增加奇偶校验位只能用于面向字符的通信协议中只能检测出奇数个位错，偶数个位错则不能检出第三章网络体系结构1.网络协议定义及三要素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（三要素：语义、语法和时序）语义：对协议中各协议元素的含义的解释语法：协议元素与数据的组合格式，即报文格式时序：通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则2.网络体系结构中分层的概念。服务、协议、协议数据单元（PDU）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：通信双方在通信中必须遵守的规则PDU：网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文传输层及以下各层的PDU的名称：传输层段网络层分组/包数据链路层帧物理层比特3.OSI参考模型：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层OSI参考模型任务7：应用层为网络应用提供服务6：表示层数据表示5：会话层在用户间建立会话关系4：传输层不同主机进程间的通信3：网络层在主机间传输分组2：数据链路层在节点间可靠地传输镇1：物理层位流的透明传输4.TCP/IP参考模型：应用层、传输层、网际层、网络接口层。各自功能是什么？每层都有哪些常用协议？参考模型功能常用协议应用层支持→→→→文件传输FTP、TFTP、NFS电子邮件SMTP、POP3、rlogin网络管理SNMP名字管理DNS传输层提供进程间可靠的传输服务面向连接的：TCP无连接的：UDP网际层把数据报通过最佳路径送到目的端核心协议：IP其他：ICMP、ARP、RARP网络接口层数据链路层+物理层PPP，Ethernet，Tokenring，ATM第四章局域网1.局域网的主要技术：传输介质、拓扑结构和介质访问控制方法。局域网中介质访问控制方法都有哪些，各自原理？传输介质：同轴电缆、双绞线、光缆和无线电波。拓扑结构：用传输媒体互联各种设备的物理布局。主要：星型、环型，总线型介质访问控制：控制网上各种工作站在适当情况下发送数据，并在发送数据的过程中，及时发现问题以及出现问题后妥善解决的一整套处理方法。常用的媒体访问控制方法：CSMA/CD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问），TokenRing（令牌环），TokenBus（令牌总线）2.局域网的参考模型：共分哪几层？其数据链路层又分为哪两个子层？遵循ISO/OSI参考模型的原则，主要解决（物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口服务。IEEE802参考模型不在设立网络层，物理层分为逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。MAC子层的主要功能是控制对传输媒体的访问。LLC子层的主要功能是向高层提供一个或者多个逻辑接口，具有帧传送和接收功能、3.IEEE802系列标准：802.1,802.3,802.4,802.5，802.11802.1：局域网概述、体系结构、网络管理和网络互联802.3：CSMA/CD介质访问控制标准和物理层技术规范（应用广泛）802.4：令牌总线介质访问控制标准和物理层技术规范802.5：令牌环网介质访问机制标准和物理层技术规范（应用广泛）802.11：无线局域网介质访问机制标准和物理层技术规范4.以太网：以太网最小有效帧为64B，共享式以太网采用CSMA/CD的介质访问控制方法，也是这种以太网的核心技术，该技术的主要工作过程？5.以太网交换机：工作原理交换机：有多个端口，能同时提供多个通道，允许多个用户之间同时进行数据传输。工作原理：·以太网交换机监测发送到每个端口的数据包，通过数据包中的有关信息，建立一张“端口——MAC地址”的映射表。·当某个端口接收到数据包后，交换机回去出该包中的目的节点的MAC地址，并通过该映射表迅速地将数据包转发到相应的输出端口。6.ATM（异步传输模式）技术：数据传输基本单位、工作原理工作原理·充分结合了电路交换高速和分组交换高效率的优点，克服了分组交换和电路交换方式的局限性，成为了宽带综合业务数字网的传递方式·ATM把信息分割成一个个长度固定的信元（Cell）来加以传送，信元包括信元头和用户数据两部分，信元工53个字节长。·ATM网中的两台主机的两台主机传送数据时，发送方主机首先向交换机建立虚连接的请求。交换机接收到该请求后，将根据当前网络状况构造相应的路由表。只有网络中有足够的可用带宽时，ATM交换机才允许连接·信元到达交换机后，将根据信元头部分的虚拟路径标识符（VPI）从路由表中找到相应的输出端口，然后信元传至下一交换机。7.VLAN：是什么？如何实现？实质上就是指网络上的节点按工作性质与需要所划分的若干个“逻辑工作组”，其节点组成不受物理位置的限制。VLAN的组网方法不同的VLAN组网方法的区别主要表现在对VLAN成员的定义方法上，通常有以下4种·用交换机端口定义VLAN·用MAC地址定义VLAN·用网络层地址定义VLAN·用IP广播组定义VLAN第五章广域网1.广域网特点、数据交换方式·覆盖范围广，通常从几公里~几万公里·数据传输速率比局域网低，而信号的传播延迟却比局域网要大得多·网络结构较复杂，一般都为网状型拓扑结构·通常利用公用通信网络（PSTN，DDN，ISDN）提供的信道进行数据传输·主要用于实现局域网的远程互联、远距离计算机之间的数据通信及更大范围的资源共享数据交换方式：存储转发2.常用的广域网接入技术（主干网技术）：DDN，ISDN，PSDN，帧中继等DDN（数字数据网）ISDN（综合业务数字网）概述·DDN是利用数字信道来传输数据信号的数据传输网，既可用于计算机之间的通信，也可用于传送数字化传真、数字语音和数字图像等信号。·DDN是一个公共数字数据传输网络，它为用户提供一个高质量、高带宽的数字传输通道·支持任何类型的用户设备入网·ISDN是国际电信联盟（ITU）为了在数字线路上传输数据而开发的一种信息通信网。·ISDN主要由用户终端（TE1和TE2）、终端适配器、网络终端组成·ISDN连接基于两种信道：B信道（采用电路交换技术）和D信道（采用分组交换技术）·ISDN连接有两种类型：基本速率接口（BRI）2B+D；集群速率接口（PRI）北美和日本23B+D，中国，欧洲，澳大利亚30B+D特点传输速率高，网络延时小传输质量较高协议简单灵活的连接方式网络运行管理简便，电路可靠性高高质量、高速度的数据传输综合的通信服务标准化的用户接口费用便宜网络互通性强应用计算机联网金融业中在语音通信、电视会议、计算机联网、远端接入局域网。。。接入帧中继和快速接入Internet等方面都有着广泛的应用PSDN（公用分组交换网）帧中继概述·是一种以数据包作为基本数据单元进行交换的公共数据网（PDN）。数据网内部各节点是由交换机（PSE）组成的。交换机具有存储转发数据包的能力。·PSDN以X.25协议为基础，通常又称为X.25网。它允许不同速率、不同协议的用户终端进行通信，在短时间内传送突发式信息。·X.25是一组协议，规定了分组交换网的接口规程。X.25对应OSI参考模型地下三层（物理层协议、数据链路层协议和网络层协议）·帧中继，类似于X.25，都是点对点的交换网络。它是OSI的数据链路层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种快速分组交换技术，适用于吞吐量高、时延低、突发性强的数据传输业务·帧中继利用光纤作为传输介质，着眼于数据的快速传递，并使用简单的协议来减小网络延迟，将必要的差错控制功能较能交给用户设备完成，最大程度地提高了网络的吞吐量·帧中继仅包含物理鞥和数据链路层协议，将差错控制和防止拥塞的处理过程交给智能终端去实现，从而大大缩短了结点的时延、提高了数据传输速度、有效地利用了高速数据通道基本业务功能：交换虚电路（SVC）永久虚电路（PVC）特点线路利用率高可以实现不同协议和不同速率的终端之间的相互通信传输质量高，误码率低流量控制与管理应用利用分组网组建本系统的管理信息网利用分组网进行中低速联网，实现实施业务处理利用分组网接入增值业务网局域网的互联图像和文件的传输组建虚拟专用网5.ADSL技术ADSL为非对称数字用户线，它使