自学考试复习专题：计算机网络原理知识点

第一章计算机网络概述信息是当今世界最重要的资源之一，它与物质与能源一起构成了三大资源支柱。信息资源最显著的特点是它在使用中非但不会损耗，反而会通过交流和共享得到增值。计算机网络是信息高速公路的重要组成部分，被认为是信息高速公路雏形的因特网，已逐渐演变为一个全球性的政府、经济、学术和生活信息交换网。1.1计算机网络大发展计算机网络从20世纪70年代开始发展，他的演变可以概括为面向终端的计算机网络、计算机-计算机网络、开放式标准化网络以及因特网广泛应用和高速网络技术发展等四个阶段。1.面向终端的计算机网络以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机网络。早在20世纪50年代初，就开创了把计算机技术和通信技术相结合的尝试。所谓联机系统，就是由一台中央主计算机连接大量的地理上处于分散位置的终端。这类简单的“终端—通信线路—计算机”系统，成为了计算机网络的雏形。这样的系统除了一台中心计算机外，其余的终端设备都没有自主处理的功能，还不能算计算机网络。在通信线路和中心计算机之间设置一个前端处理机FEP或通信控制起CCU专门负责与终端T之间的通信控制，另外在终端比较集中的地区，设置集中器或多路复用起，从而提高了通信线路的利用率，节约了远程通信线路的投资。2.计算机—计算机网络20世纪60年代中期，出现了由若干个计算机互连的系统，开创了“计算机—计算机”通信的时代，并呈现出多处理中心的特点。ARPA网标志着目前所称的计算机网络的兴起。ARPANET是一个成功的系统，它是计算机网络技术发展中的一个里程碑。此后，各大计算机公司都相继推出自己的网络体系结构：IBM公司的SNA和DEC公司的DNA就是两个著名的例子。凡是按SNA组建的网络都可称为SNA网，而按DNA组建的网络都可称为DNA网或DECNET。3.开放式标准化网络没有统一的网络体系结构，难以实现互连，这种自成体系的系统称为“封闭”系统。国际标准化组织ISO于1984年正式颁布了一个称为“开放系统互连基本参考模型”的国际标准ISO7498，简称OSI参考模型或OSI/RM。OSI/RM由七层组成，所以也称OSI七层模型。4.因特网的广泛应用与高速网络技术的发展20世纪90年代网络技术最富有挑战性的话题是Internet与高速通信网技术、接入网、网络与信息安全技术。宽带网络技术的发展为全球信息高速公路的建设提供了技术基础。Internet、Intranet、Extranet和电子商务已成为当前企业网研究与应用的热点。1.1.2三大网络介绍包括：电信网络、广播电视网络以及计算机网络1.电信业务网是以电话网为基础逐步发展起来。电话系统由三个主要的不见构成：（1）本地网络；（2）干线；（3）交换局。2.广播电视网主要是有线电视网（CATV），它的业务除了广播电视传输仍然是主要业务之外，还应包含电视点播（VOD）或准视频点播业务（NVOD）远程电视教育、远程医疗、电视会议、电视电话、电视购物和电视商务等。3.计算机网CHINANET网以成为我过INTERNET的主干网。1.1.3未来网络发展趋势有宽带网络、全光网络、多媒体网络、移动网络、下一代网络NGN宽带网络可分为宽带骨干网和宽带接入网两个部分。电信业一般认为传输速率达到2Gbps的骨干网称做快带网。宽带接入技术基本上可分为有线接入和无线接入。1.2计算机网络的基本概念计算机网络是现代计算机技术和通信技术的结合产物。1.所谓计算机网络，就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。2.一个计算机网络是由资源子网和通信子网构成的,资源子网负责信息处理,通信子网负责全网中的信息传递。资源子网包括主机和终端，他们都是信息传递的源节点或宿节点，有时也统称为端节点。通信子网主要由网络节点和通信链路组成。根据不同的作用，网络节点可以是分组交换设备PSE、分组装配/拆卸设备PAD、集中器C、网络控制中心NCC、网间连接起G也称网关或他们的组合。也常将网络节点统称为接口信息处理机IMP。3.信息在两端节点之间传输时,可能要经过多个中间节点的转发,这种传输方式称为“存储—转发”，广域网中一般都采用这种传输方式。4.计算机网络功能表现在硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换三个方面。5.计算机网络的应用包括：办公自动化OA、远程教育、电子银行、证券及期货交易、校园网、企业网络、只能大厦和结构化综合布线系统。1.3计算机网络的分类一.按拓扑结构类型分类网络拓扑是指网络形状，或者是它在物理上的连通性。网络的拓扑结构主要有：星型拓扑、总线拓扑、环形拓扑、树型拓扑、混合型拓扑及网形拓扑。拓扑结构的选择往往与传输介质的选择及介质访问控制方法的确定紧密相关。在选择网络拓扑结构时，应该考虑的主要因素有下列几点：（1）可靠性（2）费用（3）灵活性（4）响应时间和吞吐量采用点—点线路的通信子网的基本拓扑结构型有4种：星形、环形、树形、网状形。采用广播信道通信子网的基本拓扑结构型有4种：总线形、树形、环形、无线通信与卫星通信。以下集中典型网络拓扑的特点：1.星形拓扑中央节点执行集中式通信控制策略，因此中央节点相当复杂，而各个站点的通信处理负担都很小。优点：（1）控制简单（2）故障诊断和隔离容易。（3）方便服务。缺点：（1）电缆长度和安装工作量客观（2）中央节点的负担较重，容易形成“瓶颈”（3）各站点的分布处理能力较低2.总线拓扑采用一个广播信道作为传播介质，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输介质上，该公共传输介质即称为总线。通常采用分布式控制策略来确定哪个站点可以发送。优点：（1）总线结构所需要的电缆数量少（2）总线结构简单，又是无源工作，有较高的可靠性（3）易于扩充，增加或减少用户比较方便缺点：（1）总线的传输距离有限，通信范围受到限制（2）故障诊断和隔离较困难（3）分布式协议不能保证信息的及时发送，不具有实时功能，大业务量降低了网络速度。3.环形拓扑每个站点能够接收从一条链路传来的数据，并以同样的速率串行地把该数据沿环送到另一条链路上，这种链路可以是单向的，也可以是双向的。数据以分组形式发送。优点：（1）电缆长度短（2）可使用光纤（3）所有计算机都能公平地访问网络的其他部分，网络性能稳定缺点：（1）节点的故障会引起全网故障（2）环节点的加入和撤出过程较复杂（3）环形拓扑结构的介质访问控制协议都采用令牌传递的方式，在负载很轻时，信道利用率相对来说就比较低4.树形拓扑优点：（1）易于扩展（2）故障隔离较容易缺点：各个节点对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作。5.混合形拓扑优点：（1）故障诊断和隔离较为方便（2）易于扩展（3）安装方便缺点：（1）需要选用带智能的集中器（2）像星形拓扑结构一样，集中器到各个站点的电缆安装长度会增加6.网形拓扑这种结构在广域网中得到了广泛使用，优点是不受瓶颈问题和失效问题的影响。由于节点之间有许多条路径相连，可以分为数据流的传输选择适当的路由，从而饶国失效的部件或过忙的节点。这种结构虽然比较复杂，成本也比较高，提供上述功能的网络协议也比较复杂，但由于它的可靠性高，仍然受到用户的欢迎。二.按交换方式来分类，计算机网络可以分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。电路交换网方式类似与传统的电话交换方式，用户在开始通信前，必须申请建立一条从发送端到接收端的物理信道，并且在双方通信期间始终占用该信道。报文交换网方式的数据单元是要发送的一个完整报文，起长度并无限制。报文交换采用存储—转发原理。分组交换网方式也称包交换方式，都公认ARPANET是分组交换网之父。采用分组交换方式通信前，发送端先将数据划分为一个等长的单位，这些分组逐个由各中间节点采用存储—转发方式进行传输，最终到达目的端。分组长度有限，可以在中间节点机的内存中进行存储处理，其转发速度大大提高。三.按网络传输技术分类：广播方式和点对点方式。相应的计算机网络也可分为两类：广播式网络和点对点网络。广播式网络中，发送的报文分组的目的地址可以有3类：单播地址、多播地址和广播地址采用分组存储转发和路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一。除了以上分类方法外，还可按所采用的传输介质分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网；按信道的带宽分为窄宽带网和宽带网；按不同用途分为科研网、教育网、商业网、企业网等。四.计算机网络的标准化国际标准化组织（ISO）、国际电信联盟（ITU）、美国国家标准局（NBS）、美国国家标准学会（ANSI）、欧洲计算机制造商协会（ECMA）、因特网体系结构局IAB。Chap2名词解释：1.网络协议：计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合称为网络协议。2.网络的体系结构Architecture：计算机网络各层次结构模型及其协议的集合，称为网络的体系结构。3.确认：确认是指数据分组接收节点在收到每个分组后，要求向发送节点回送正确接收分组的确认信息。内容：1.计算机网络体系结构是现代计算机网络的核心。2.世界上第一个网络体系结构是IBM公司提出的，命名为“系统网络体系结构SNA。3.OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架来协调各层标准的制定；OSI的服务定义描述了各层提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语；OSI各层的协议规范，精确地定义了应当发送何种控制信息及用何种过程来解释该控制信息。4.OSI七层模型从下到上分别为物理层PH、数据链路层DL、网络层N、传输层T、会话层S、表示层P和应用层A。5.发送进程发送给接收进程的数据，实际上是经过发送方各层从上到下传递到物理介质；通过物理介质传输到接收方后，再经过从下到上各层的传递，最后到达接收进程。在发送方从上到下逐层传递的过程中，每层都要加上适当的控制信息。6.通信服务可以分为两大类：面向连接服务(Connection-orientedServices)和无连接服务(ConnectionlessServices)。7.网络数据传输可靠性一般通过确认和重传机制保证。8.在网络的各个层次的设计中，可以在面向连接与确认服务、面向连接与不确认服务、无连接与确认服务、无连接与不确认服务这四种情况中，根据不同的通信要求，决定选择不同的服务类型。9.传输控制协议/互联网协议TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol.10.协议分层模型包括两方面的内容：一是层次结构，二是各层功能的描述。11.TCP/IP参考模型分为4个层次，从上到下为：应用层、传输层、互连层、主机—网络层。其中应用层与OSI应用层相对应，传输层与OSI传输层相对应，互连层与OSI网络层相对应，主机—网络层与OSI数据链路层及物理层相对应。在TCP/IP参考模型中，对OSI表示层、会话层没有对应的协议。12.网络协议主要由三个要素组成。1）语义Semantics。涉及用于协调与差错处理的控制信息。2）语法Syntax。涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。3）定时Timing。涉及速度匹配和排序等。13.层次结构的好处。1）使每一层实现一种相对独立的功能；2）每一层不必知道下一层是如何实现的，只要知道下一层通过层间接口提供的服务是什么及本层向上一层提供什么样的服务，就能独立地设计；3）每一层次的功能相对简单且易于实现和维护；4）若某一层需要作改动或被替代时，只要不去改变它和上、下层的接口服务关系，则其他层次都不受其影响。14.计算机网络都采用层次化的体系结构。由于计算机网络涉及多个实体间的通信，其层次结构一般以垂直分层模型来表示。这种层次结构的要点为：1）除了在物理介质上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信；2）对等层的虚通信必须遵循该层的协议；3）n层的虚通信是通过n/n+1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信来实现的。15.层次结构的划分，一般要