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计算机网络基础复习提纲第一章概述10分1五层协议的网络体系结构:各层功能、优缺点。应用层应用层是体系结构中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。这里的进程就是指正在运行的程序。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作,而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理,来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。应用层直接为用户的应用进程提供服务。传输层传输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。因特网的传输层可使用两种不同协议:即面向连接的传输控制协议TCP,和无连接的用户数据报协议UDP。面向连接的服务能够提供可靠的交付,但无连接服务则不保证提供可靠的交付,它只是“尽最大努力交付”。这两种服务方式都很有用,备有其优缺点。在分组交换网内的各个交换结点机都没有传输层。网络层网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。在发送数据时,网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中,分组也叫作IP数据报,或简称为数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。数据链路层当发送数据时,数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息(如同步信息、地址信息、差错控制、以及流量控制信息等)。控制信息使接收端能够知道—个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。在物理层上所传数据的单位是比特。传递信息所利用的一些物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆等,并不在物理层之内而是在物理层的下面。因此也有人把物理媒体当做第0层2计算机网络的发展趋势及应用前景。习题1、习题1-24;2、根据你了解的计算机网络的发展现状,你预测未来计算机网络的发展趋势是什么?未来几年,哪些网络应用将会对我们的生活和工作产生深刻的影响?第二章物理层12分1信道的极限容量:香农公式信噪比(db)=10log10(s/n)S表示信号的平均功率,n表示噪声的平均功率香农公式:信道的极限信息速率c=wlog2(1+s/n)(b/s)w代表信道的带宽香农公式表明:信道的带宽或信道中的信道比越大,信息的极限输出速率就越高!2信道复用技术原理:CDMA1.频分复用2.时分复用码元复用cdm码元地址csma的每一个站被指派一个唯一的Mbit码元序列,一个站如果要发送比特1,则发送它自己的Mbit码元序列。如果奥发送比特,则发送该码元序列的二进制反码。SONET标准定义了四个光接口层1.光子层处理跨越光缆的比特传送。2.段层在光缆上传送STS-N帧。3.线路层负责路径层的同步和复用。4.路径层处理路径端接设备PTE(PathTerminatingElement)之间的业务的传输。光的波长公式:v=l*fF=v/l所以带宽b=f1-f2=v/l1-v/l2习题1、2-82-92-162、E1=[00011011],E2=[00101110],E3=[01000010],若第1站发1,第2站发0,第3站和其它站不发,问混合信号矢量X等于多少?3、E1-[00011011],E2=[00101110],E3=[01000010],若收到的混合信号矢量X:[00-2+20-20+2]。问第1、2和3站发出的bit是什么?第三章数据链路层251数据链路层的基本功能当发送数据时,数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据数据链路层的3个基本问题是:1封装成帧2透明传输3差错检测2差错检测:CRC循环冗余检测用二进制的模2运算进行2n乘M的运算,这相当于在M后面添加n个0。得到的(k+n)位的数除以事先选定好的长度为(n+1)位的除数P,得出商是Q而余数是R,余数R比除数P少1位,即R是n位。帧检验序列FCS(FrameCheckSequence)1)若得出的余数R=0,则判定这个帧没有差错,就接受(accept)。(2)若余数R0,则判定这个帧有差错,就丢弃。但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。只要经过严格的挑选,并使用位数足够多的除数P,那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。FCS可以用CRC这种方法得出,但CRC并非用来获得FCS的唯一方法。仅用循环冗余检验CRC差错检测技术只能做到无差错接受(accept)。PPP协议应满足的需求简单——这是首要的要求封装成帧透明性多种网络层协议多种类型链路差错检测检测连接状态最大传送单元网络层地址协商数据压缩协商PPP协议不需要的功能纠错流量控制序号多点线路半双工或单工链路ppp协议支持全双工链路Ppp协议是不可靠传输协议PPP有一个2个字节的协议字段Ppp的帧格式当协议字段为0x0021时,PPP帧的信息字段就是IP数据报。若为0xC021,则信息字段是PPP链路控制数据。若为0x8021,则表示这是网络控制数据当PPP用在同步传输链路时,协议规定采用硬件来完成比特填充(和HDLC的做法一样)。当PPP用在异步传输时,就使用一种特殊的字符填充法。字节填充将信息字段中出现的每一个0x7E字节转变成为2字节序列(0x7D,0x5E)。若信息字段中出现一个0x7D的字节,则将其转变成为2字节序列(0x7D,0x5D)。若信息字段中出现ASCII码的控制字符(即数值小于0x20的字符),则在该字符前面要加入一个0x7D字节,同时将该字符的编码加以改变。零比特填充PPP协议用在SONET/SDH链路时,是使用同步传输(一连串的比特连续传送)。这时PPP协议采用零比特填充方法来实现透明传输。在发送端,只要发现有5个连续1,则立即填入一个0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现5个连续1时,就把这5个连续1后的一个0删除,Ppp协议的工作状态当用户拨号接入ISP时,路由器的调制解调器对拨号做出确认,并建立一条物理连接。PC机向路由器发送一系列的LCP分组(封装成多个PPP帧)。这些分组及其响应选择一些PPP参数,和进行网络层配置,NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址,使PC机成为因特网上的一个主机。通信完毕时,NCP释放网络层连接,收回原来分配出去的IP地址。接着,LCP释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。3以太网工作原理局域网具有如下的一些主要优点:具有广播功能,从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。便于系统的扩展和逐渐地演变,各设备的位置可灵活调整和改变。提高了系统的可靠性、可用性和残存性。局域网的拓扑星状网树状网环形网总线网媒体共享技术静态划分信道频分复用时分复用波分复用码分复用动态媒体接入控制(多点接入)随机接入受控接入,如多点线路探询(polling),或轮询。数据链路层的两个子层逻辑链路控制媒体接入控制以太网提供的服务以太网提供的服务是不可靠的交付,即尽最大努力的交付。当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧,其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传,但以太网并不知道这是一个重传的帧,而是当作一个新的数据帧来发送。4CSMA/CD协议CSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection。“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据,如果有,则暂时不要发送数据,以免发生碰撞。总线上并没有什么“载波”。因此,“载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。当几个站同时在总线上发送数据时,总线上的信号电压摆动值将会增大(互相叠加)。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送数据,表明产生了碰撞。所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”CSMA/CD协议重要特性使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信)。每个站在发送数据之后的一小段时间内,存在着遭遇碰撞的可能性。这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率发生碰撞的站在停止发送数据后,要推迟(退避)一个随机时间才能再发送数据。二进制指数类型退避算法(truncatedbinaryexponentialtype)确定基本退避时间,一般是取为争用期2。定义重传次数k,k10,即k=Min[重传次数,10]从整数集合[0,1,…,(2k1)]中随机地取出一个数,记为r。重传所需的时延就是r倍的基本退避时间。当重传达16次仍不能成功时即丢弃该帧,并向高层报告。争用期以太网取51.2s为争用期的长度。对于10Mb/s以太网,在争用期内可发送512bit,即64字节。以太网在发送数据时,若前64字节没有发生冲突,则后续的数据就不会发生冲突Csma/cd主要要点归纳1.适配器从网络层获得一个分组,加上以太网的首部和尾部,组成以太网帧,放入适配器的缓存中,准备发送2.若适配器检测到信道控件(即在96比特时间内没有检测到信道的信号),就发送这个帧。若检测信道忙,则继续检测并等待信道转为空闲(加上96比特时间),然后发送这个帧。3.在发送过程中继续检测信道,若一直未检测到碰撞,就顺利把这个帧成功发送完毕。若检测到碰撞,则终止发送数据,并发送人为的干扰信号。4.在终止发送后,适配器就执行指数退避算法,等于R倍的512比特时间后,返回第2步。5以太网的扩展:透明网桥的功能、自学习及转发算法以太网的信道被占用的情况:争用期长度为2,即端到端传播时延的两倍。检测到碰撞后不发送干扰信号。帧长为L(bit),数据发送速率为C(b/s),因而帧的发送时间为L/C=T0(s)。要提高以太网的信道利用率,就必须减小与T0之比。在以太网中定义了参数a,它是以太网单程端到端时延与帧的发送时间T0之比a→0表示一发生碰撞就立即可以检测出来,并立即停止发送,因而信道利用率很高。a越大,表明争用期所占的比例增大,每发生一次碰撞就浪费许多信道资源,使得0Ta信道利用率明显降低。在理想化的情况下,以太网上的各站发送数据都不会产生碰撞(这显然已经不是CSMA/CD,而是需要使用一种特殊的调度方法),即总线一旦空闲就有某一个站立即发送数据。发送一帧占用线路的时间是T0+,而帧本身的发送时间是T0。于是我们可计算出理想情况下的极限信道利用率Smax无效的mac帧数据字段的长度与长度字段的值不一致;帧的长度不是整数个字节;用收到的帧检验序列FCS查出有差错;数据字段的长度不在46~1500字节之间。有效的MAC帧长度为64~1518字节之间。对于检查出的无效MAC帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。优点集线器的优缺点优点aTTS1100max使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。扩大了局域网覆盖的地理范围。缺点碰撞域增大了,但总的吞吐量并未提高。如果不同的碰撞域使用不同的数据率,那么就不能用集线器将它们互连起来。网桥的优点过滤通信量。扩大了物理范围。提高了可靠性。可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率(如10Mb/s和100Mb/s以太网)的局域网。网桥的缺点存储转发增加了时延。在MAC子层并没有流量控制功能。具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大。网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网,否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。透明网桥目前使用得最
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