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计算机网络原理 4741第一章计算机网络演变阶段：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。20世纪50年代初，美国建立的半自动地面防空系统SAGE 开创了吧计算机技术和通信技术相结合的尝试。2）计算机-计算机网络20世纪60年代中期，开创了“计算机-计算机”通信时代，呈现多处理中心的特点。ARPA网标志着目前所称的计算机网络的兴起。3）开放式标准化网络国际标准化组织ISO于1984年颁布“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。4）因特网广泛应用与高速网络技术发展。Internet，Intranet.，Extranet 和电子商务已成为当前企业网研究和应用的热点。三大网络：一） 电信业务网部件：1、本地网络 承载数字模拟信号； 2、干线 承载数字信号；3、交换局 电话双绞线上网主流速率56Kbps,物理极限时64Kbps.类型：电话交换网(PSTN)、 X.25公共数据网 、综合服务数字网ISDN 、CHINANET网。 2 数字数据网（DDN） 提供固定或半永久连接的电路交换业务，适合传输实时多媒体通信业务。 3帧中继网（FR） 以统计复用技术为基础，速率在64Kbps-2.048Mbps,适合传输非实时多媒体通信业务。 4 异步转移模式ATM网 是支持高速数据网建设、运行的关键设备，可支持25Mbps-4Gbps速率。二）广播电视网 三）计算机网未来网络：宽带骨干网 （核心交换网）基于光纤通信系统，实现大范围数据流传送。1、宽带网络有线接入 （光纤、铜线、同轴电缆）宽带接入网 无线接入2、全光网络（AON）以光节点取代现有网络的电节点。3、多媒体网络 1）一般采用压缩技术来减少对带宽的要求，常用的 标准有ITU-T的H.261、H.263和ISO的MPEG 2)不同类型的数据对传输要求不同(要求)语音数据视频实时性高高带宽低高3）多媒体传输有连续性和实时性要求。4）同步要求，在传输过程中必须保持多媒体数据之间在史学上的同步约束关系。5）多方参与通信特点。4.移动网络主要技术：1）蜂窝式数字分组数据（CDPD） 特点：无线和可移动2）无线局域网（WLAN） 实现移动基数按网络中移动节点的物理层和链路层功能3）Ad hoc网络 无需基站，无固定路由器的移动通信模式。（军事上广泛应用）4）无线应用协议WAP5.下一代网络基于分组的网络 NGN的基本特征：1） 控制分离；2） 业务提供与网路分离3） 提供广泛业务和应用，同一种业务具有统一的业务特性4） 端到端Qos保证能力和透明的传输能力5） 支持多种表示体系6） 具有通用移动性7） 业务功能独立于底层传送技术8） 适应所有管制要求计算机网络：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。HOST (提供资源的主机)资源子网 （负责信息处理）组（端节点）终端T成网络节点（转接点、中间节点）统称接口信息处理 机IMP通信子网（负责信息传递）通信链路 广域网WAN “存储-转发”的传输方式 局域网LAN “广播”传输方式校园网计算机网络的功能：硬件共享、软件资源共享、用户件信息交换。计算机网络的应用：办公自动化、远程教育、电子银行、证券及期货交易、校园网、集散系统：实质是一种分散型自动化系统 （过程及，监控级，管理信息级）企业网络 （两种典型企业网络）计算机集成制造智能大厦和机构化综合布线系统（3A：CA通信自动化，OA办公自动化，BA楼宇自动化）计算机网络的分类：选择网络拓扑结构时，影响因素：可靠性、费用、灵活性、响应时间和吞吐量。依据通信子网通信信道类型分类 点-点线路（星形，环形，树形，网状形） 广播信道（总线形，树形，环形，无线通信与卫星通信型）按拓扑类型分类优点缺点星型控制简单方便服务故障诊断和隔离容易电缆和长度和安装工作量可观中央节点复旦较重，形成“瓶颈”各站点的分布处理能力较低总线电缆数量少结构简单，无源工作，可靠性高易扩充距离有限，通信受限故障诊断和隔离困难无实时功能环形电缆长度短可用光纤性能稳定节点故障会引起全网故障扩充难令牌传递方式的介质访问控制协议树形易扩展故障分离较容易点对根的依赖性太大混合型故障诊断和隔离交方便易扩展安装方便需选用带智能的集中器电缆长度增加网形不受瓶颈问题和失效问题的影响结构复杂，成本高，网络协议复杂按交换方式分类，计算机网络分为：电路交换网，报文交换网，分组交换网网络传输技术两类：广播方式，点对点方式第二章网络协议：为计算机网络中尽心数据交换而建立的规则，标准或约定的集合。三要素：语义、语法、定时工程设计常用结构化设计方法：分而治之，分层式系统分解的最好方法之一。网络层次结构划分的原则：1.每层功能明确，互相独立 2层间接口清晰 3.层数适中OSI包括了体系结构，服务定义和协议规范三级抽象。模型各层功能：物理层-是原始的数据比特流能在物理介质上传输。数据链路层-将不可靠的物理链路改造成对网络层无差错的数据。网络层-路由选择，流量控制，网际互连。传输层-透明数据传输服务，差错控制和流量控制会话层-组织和同步不同主机上各种进程间的通信表示层-为上层用户提供共同的数据或信息语法表示变换，数据压缩/恢复和加密/解密应用层-提供访问OSI环境手段通a面向连接服务的特点信1）必须经过建立连接、维护连接和释放连接过程；2）收发数据顺序不变，传服输可靠性好；3）协议复杂，通信效率不高务 b无连接服务 的特点1） 无需建立连接，维护连接和释放连接过程；2）目的节点接受到的数据分组可能出现乱序，重复与丢失的现象；3）可靠性不是很好，通信协议简单，效率较高。TCP/IP协议的特点：1）开放的协议标准；2）独立于特定的网络硬件；3）统一的网络地址分配方案；4）标准化的高层协议TCP/IP模型OSI模型 应用层应用层表示层会话层传输层传输层互联层网络层主机-网络层数据链路层物理层TCP/IPOSI缺点1.没有清楚的区分哪些是规范、哪些是实现；指导意义不大，不适合其他非TCP/IP协议簇2.定义了网络层与数据链路层的接口，而接口和层次未区分开来有很多的子层插入，服务定义和协议极其复杂协议出现时机晚于TCP/IP协议，缺乏市场和商业动力第三章物理层：（在物理介质之上为上一层（数据链路层）提供一个传输原始比特流的物理连接。）ISO对OSI模型的物理层定义为：在物理信道实体之间合理的通过中间系统，为比特流传输所需的物理连接的激活、保持和去除提供机械的，电气的，功能性和规程性的手段。功能：是实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务。（bit）特性：1、机械特性 DTE的连接器常用插针形式，其集合尺寸与DCE连接器相配合，插针芯数和排列方式与DCE连接器成镜像对称。 2、电气特性 DTE与DCE接口的电气连接方式有非平衡方式，采用差动接受器的非平衡方式和平衡方式。 A)非平衡方式 B)差动接收器的非平衡方式 C）平衡方式 3、信号的功能特性 分为数据信号线，控制信号线，定时信号，接地线 4、规程特性 较新规程：EIA RS449及X.21；经典常用规程：接口标准机械特性：使用一个芯的标准连接器；电气特性：逻辑“”的电平至，逻辑“”的电平至伏，伏之间为过渡区域不作定义，最大距离，通信速率。功能特性：根信号线（地，数，控，定时）根做备用。RS-449标准的电气特性有两个子标准：平衡式RS422，非标准平衡式的RS-423。有线传输：双绞线 分类：无屏蔽和屏蔽 同轴电缆 分类：基带同轴电缆（阻抗50）【粗缆和细缆两种】 宽带同轴电缆（75） 光纤 光纤通信具有损耗低，频带款，数据传输率高，抗电磁干扰强等特点无线传输：（由低向高）：无线电波，微波，红外线，可见光。传输介质选择因素：网络拓扑的结构，实际需要的通信容量，可靠性要求，能承受的价格范围。数据:分为模拟数据和数字数据。 模拟数据：某个区间内连续变化的值，声音、视频。 数字数据：离散值，文本信息和整数。信号：是数据的电子或电磁编码。 模拟信号：幅度、频率、相位 数字信号：-完成模拟数据和数字信号转换功能的设施时编码解码器CODEC。作用：将直接表示声音数据的模拟信号，编码转换成用为二进制位流近似表示的数字信号，而线路另一端则将二进制位流解码恢复成原来的模拟数据。频分多路复用FDM：在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下，将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同的子信道，每个子信道传输一路信号，同一时间同时发送多个信号。时分多路复用TDM：若介质能达到的为传输速率超过传输数据所需的数据传输速率，即将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流的分配给多个信号使用。Bell系统的T1载波利用 脉码调制和时分多路复用技术。路信道，位数字信号组成帧，位是编码的数据，第位是控制信号。一帧包含位，每一帧用s时间传送。群同步工作过程：群同步是靠起始位（逻辑0）和停止位（逻辑1）来实现字符的定界及字符内比特的同步。接收端靠检测链路上由空闲位或前一字符停止位（均为逻辑1）到该字符起始位的下降沿来获知一个字符的开始，然后按收发双方约定的时钟频率对约定的字符比特数（5-8位）进行逐位接受，最后以约定算法（奇偶校验法）进行差错检测，完成一个字符的传输。模拟数据进行数字信号编码的最常用方法：脉码调制PCM。信号数字化的转换过程包括采样，量化，编码。优点：抗干扰性强，保密性好。传输线路存在问题：衰减，延迟畸变，噪声。正弦载波：1000Hz-2000Hz范围内的一个连续波。交换网络分为 电路交换网，报文交换网，分组交换网。电路交换技术完成数据传输要经历电路建立，数据传输，电路拆除。电路交换方式 优点：数据传输可靠迅速，数据不会丢失且保持原来的序列。 缺点：电路空闲时信道容量浪费；数据传输阶段的持续时间不长时，电路的建立和拆除所用的时间得不偿失。 适合系统间要求高质量的大量数据传输的情况。报文交换网络 优点:电路利用率高；当通信量变的很大，仍能接受新的呼叫，不过延迟增加；可以将一个报文发送到多个目的地；可以进行速度和代码的转换。 缺点：不能用于语音连接，不适合交互式终端到计算机的连接；计费根据通信的流量和时间来计算。分组交换：分组交换技术是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。1）虚电路方式：在数据传送之前先建立站与站之间的一条路径。 适用于两端之间的长时间数据交换，交互式会话中每次传送的数据很短的情况下，免去每个分组要有地址信息的额外开销；可靠通信，保持原序列到达；流量控制。弱点：某个节点或某条链路出现故障彻底失效，则所有经过故障点的虚电路将立即破坏。2） 数据报方式：省去了呼叫建立阶段，传输少量分组时比虚电路方式简便灵活；绕开故障，乱序达到。当前因特网的主干线路采用的是SONET（同步光纤）或是SDH（同步数字系列），本质属于电路交换技术。第四章数据链路层 功能：向网络层提供透明的和可靠的数据传送相邻节点的目标机网络层服务。透明性：指该层少年宫传输的数据的内容、格式及编码没有限制，也没有必要解释信息结构的意义，可靠的传输使用户免去对丢失信息、干扰信息及顺序不正确的担心。功能：1）帧同步功能：使用字符填充的首位定界符法 在这种数据字符前填充一个转义控制字符（DLE）意识区别 比特填充首尾标志 对信息位中任何连续出现的五个1，发送方自动在其后插入一个0 违法编码法 1编码成 高低 电平对，0编码成 低高 电平对。用高高和低低电平对用来定界帧的起始与终止。 字节计数法 2）差错控制功能 采用反馈重发的方法来纠正。差错控制：是指数据通信过程中能发现或纠正差错，把差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。传输中 差错是由噪声引起的。噪声有两类：随机热噪声；冲击噪声。冲击噪声造成的差错是传输中产生差错的主要原因。差错控制首要任务是如何进行差错检测。差错检测包含两个任务：差错控制编码（核心）和差错校验。差错控制编码分为检错码和纠错码。差错控制方法：自动请求重发ARQ（只使用检错码）；前向纠错FEC（必须用纠错码）。 ARQ法实现方案：i) 空闲重发请求：也称停等法，该方案规定发送方没发送一帧后就要停下来等待接收方的确认返回，仅当接收方确认正确接收后再继续发送下一帧。优点：所需的缓冲存储空间最小；缺点：发送方要停下来等待ACK帧返回后再继续发送而造成信道浪费。滑动窗口状态变化过程 ii)连续重发请求方案：指顺序接收管道协议。(“回退N”，Go-back-N)差错控制编码方法：奇偶校验码，循环冗余码，海明码 3）流量控制功能 控制方案：停止等待方案 和 滑动窗口机制 4）链路管理功能 建立、维持、释放 称作链路管理。链路控制协议分为 异步协议 和同步协议。异步协议：以字符为传输单位，一般用于数据速率较低的场合。同步协议：帧为传输单位。分为 面向字符的同步协议，面向比特的同步协议，面向字节计数的同步协议。BSC协议将在链路上传输的信息分为 数据报文和监控报文。监控报文分为正向监控和反向监控。 数据报文由报头和文本组成。文本传送有效数据信息，报头是与文本传送及处理有关辅助信息。 P85协议的数据块四种格式缺点：兼容性差；字符填充法实现麻烦，依赖所采用的字符编码集；半双工协议；链路传输效率低。特点：协议不依赖于任何一种字符编码集；透明传输；比特插入法易于硬件实现；全双工通信；所有帧采用校验，传输可靠性高；传输控制功能与处理功能分离，灵活性。常用的操作方式：）正常响应方式）异步响应方式）异步平衡方式有信息帧（帧），监控帧（帧），无编号帧（帧）三种类型。监控帧（帧）：00接收就绪（RR） 01拒绝（REJ） 10接收未就绪（RNR） 11选择拒绝（）因特网广泛使用的链路层协议：串行线路协议（）点到点协议（）协议提供类功能：成帧；链路控制；网路控制是一种多协议成帧机制，它适合于调制解调器、位序列线路、和其他的物理层上使用。支持错误检测、选项协商、头部压缩、使用类型帧格式的可靠传输。第五章数据链路层 提供两个相邻端点之间的数据帧传送，网络层实现两个端系统之间的数据透明传送。网络层功能：路由选择，拥塞控制，网际互联。端点之间的通信时依靠通信子网中的节点间的通信来实现的。分组交换方式，通信子网向端系统提供虚电路和数据报，而通信子网内部的操作也有数据报两种方式。虚电路在进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间先要建立一条逻辑通路，它不是专用的，称之为 虚电路。所谓占用某条逻辑信道，实质是指占用该段物理信道上节点分配的分组缓冲器。每个数据报自身携带有足够的信息，它的传送师被单独处理的。虚电路服务时网络层想传输层提供的一种使所有分组按顺序到达目的端系统的可靠的数据传送方式。数据由网络层拆成若干个分组送给通信子网，由通信子网将分组传送到数据接收方。OSI和SNA都是采用虚电路操作支持虚电路服务方式的实例。以数据报方式操作的网络，也可以提供虚电路服务，即：通信子网内部节点按数据报方式交换数据，与端系统相连的网络节点则提供虚电路服务。ARPANET、DNA提供数据报服务。P97 数据报和虚电路子网的比较路由选择连个基本操作：最佳路径的判定；网间信息包的传送路由选择的核心：路由选择算法静态路由选择算法不用测量也不需要利用网络信息，是有网络管理员在路由选择前就已手工建立了映射表。三种静态路由选择算法：最短路由选择算法，扩散法，基于流量的路由选择算法。 扩散法又叫泛射路由选择法，用于诸如军事网络等强壮性要求很高的场合。基于流量的路由选择是一种既烤炉拓扑结构又兼顾网络负载的静态路由算法。动态路由选择算法，节点的路由选择要依靠网络当前的状态信息来决定侧罗，适应网络流量大、拓扑结构的变化，最常见的算法：距离矢量路由算法和链路状态路由算法广播路由选择算法：单独发送分组；扩散法；多目标路由；汇集树；逆向路径转发；拥塞现象：指到达通信子网中某一部分的分组数量过多，使得该部分网络来不及处理，以致引起这部分乃至整个网络性能下降的现象，严重时甚至会导致网络通信业务陷入停顿，即出现死锁现象。拥塞的原因：1）多条流入线路有分组到达，并需要同一输出线路；2） 路由器的慢速处理器的缘故，以致于难以完成必要的处理工作。拥塞解决方案分类：1）开环的 （不考虑网络的当前状态） 手段：确定何时接收新的流量；确定何时丢弃分组和丢弃哪些分组；在网络的不同点上执行调度决策 2）闭环的（显式反馈和隐式反馈） 检测何时何地发生拥塞；将该信息传递到能够采取行动的地方；调整系统运行解决方案：增加资源（带宽），或降低负载。P109 影响拥塞的策略防止已经拥塞的子网进一步恶化的技术：准入控制路线关联是变量U超过的特定的阀值时，该输出线路进入到“警告”状态。措施：1、警告位；2、抑制分组（该协议中暗含的反馈信息有助于防止拥塞同时又不影响正常的分组流）； 3、逐跳负载脱落：指当路由器因为来不及处理分组而被淹没的时候，只要将这些分组丢弃即可。对于文件传输：采用葡萄酒（Wine）策略；对于流媒体传输：采用牛奶（Milk）策略。每个流需求特征：可靠性，延迟，抖动，带宽。四个特征合起来决定一个流所要求的服务质量（QoS）在集成服务体系结构中，主要的IETF协议时资源预留协议。标签交换：在每个分组的前端增加一个标签，然后根据这个标签而不是根据目标地址进行路由。网际互联的中继设备：转发器-网络物理层的链接；网桥-提供数据链路层的协议转换； 路由器-提供网络层上的协议转换；网关-提供传输层及传输层以上各层间的协议转换网桥：最早是为把具有相同物理层和介质访问控制子曾的局域网互连起来而设计。网桥工作在OSI模型的第二层，进行网路间帧的转发。透明网桥设计目标：把几个局域网连接在网桥上之后立即就可以运行，不需要进行硬软件的配置，不用装入路由表参数。网络互连协议：1）路由信息协议（RIP）主机中实现的RIP工作在被动状态，只接收信息，并更新。路由器工作在主动状态，发送和接收RIP消息，并更新。 2）开放最短路径优先协议（OSPF） 是一种链路状态路由协议。动态的路由算法，能够自动适应拓扑结构的变化。OSPF支持负载平衡功能，当同事有几条目的地的最短路径，可将负载分流到这些路由上。OSPF支持三种类型连接网络：点到点；广播；非广播方式的网络。路由器的主要服务功能：建立并维护路由表；提供网络间的分组转发功能。IP协议时TCP/IP协议族的核心，它提供一种不可靠的、无连接的IP报文服务。互连层有四个重要的协议：互连网协议IP，互连网控制报文协议ICMP，地址转换协议ARP，反向地址转换协议RARP。互连层的功能：主要由IP提供，主要用于负责IP寻址，路由选择和IP数据报的分割和组装。IP基本任务：通过互连网传送数据报，各个IP数据报之间是相互独立。一个IP数据报由一个头部和数据部分构成。头部包括一个20个字节的固定长度部分和可选任意长度部分。IP数据报时通过封装为物理帧来传输的。IP头域有三个：标识域、标志域、分段偏移域。 IP对输入数据报的处理：1）主机对数据报的处理；2）网关对数据报的处理。将地址转换为相应物理网络地址。无地址的站点可以通过协议取得自己的地址。分组接受方利用来通知模块发送方某些方面所需的修改。IGMP介于单播和广播之间，被称为组播或多播。因特网支持两类组地址：永久组地址和临时组地址。多播路由器和主机间的询问和响应过程使用因特网组管理协议IGMP进行通信。此协议只有两种报文：询问和响应第六章传输层是整个协议层次机构的核心。传输服务时通过建立连接的两个实体之间所采用的传输协议来实现的。传输层和数据链路层协议相似：两者都解决 差错控制、分组顺序、流量控制。 差异：两层的协议所运行的环境不同。传输层需要寻址、建立连接的过程复杂、对数据缓冲区与流量控制的方法上的区别。建立连接三次握手算法的工作原理：发送方向接收方发送建立连接的请求报文，接收方向发送方回应一个对建立连接请求报文的确认报文，发送方再向接收方发送一个对确认报文的确认报文。传输层是OSI七层模型中最重要的关键一层，惟一负责总体数据传输和控制的一层。目的：1）提供可靠的端到端的通信；2）向会话层提供独立于网络的传输服务。功能：1）对对话或连接提供可靠的传输服务。2）单一物理连接上实现连接复用。3）单一连接上提供端到端的序号和流量控制、端到端的差错控制及恢复服务。TCP用于不可靠的因特网上提供可靠的、端到端的字节流通信的协议。TCP提供的服务特征：面向连接的传输；端到端通信；高可靠性；全双工方式；字节流方式序列；紧急数据传送功能。TCP连接释放采用对称释放方式。TCP的滑动窗口协议中接受窗口的大小是随着已经接受的数据量变化的。TCP协议用于控制数据段是否需要重传的依据：设立重发定时器。重传策略的关键：对定时器初值的设定。TCP拥塞，由网络容量与接收方容量问题引起的。UDP提供无连接的数据报服务。是一种不可靠的链接协议。UDP提供服务的特征：1）无需建立连接 2)不对数据报进行检查和修改 3）无须等待对方的应答 4）较好的实时性，效率高。第七章P145 三类IP地址格式子网掩码可以判断两台主机是否在同一子网中。子网掩码与IP地址一样是32位二进制数，不同的是子网掩码的子网主机标识部分为全0。若两台主机的IP地址风别与他们的子网掩码相“与”后结构相同，则说明两台主机在同一子网中。Internet上的域名由域名系统DNS同一管理。由域名空间、域名服务器和地址转换请求程序 组成。域名到IP地址的映射是有若干个域名服务器程序组成。域名服务器类型：1）本地域名服务器 2）根域名服务器 （用来管辖顶级域，不直接对顶级域下面所述的所要域名进行转换） 3）授权域名服务器 （每个主机都必须在授权域名服务器处登记）E-mail地址格式：用户名主机域名简单邮件传输协议SMTP是基于文本的电子邮件传输协议。以命令行为单位。SMTP经过建立连接、传送邮件和释放连接。SMTP 通过用户代理程序和邮件传输代理程序实现邮件的传输。用户代理程序UA完成邮件的编辑、收取、阅读功能。邮件传输代理程序MTA则负责将邮件传送到目的地。POP2与POP3本质类似，属于离线式工作协议。两者使用不同的协议端口，所有不兼容。POP3是用户可以直接将邮件下载到本地计算机。POP3协议是用户计算机和邮件服务器之间的传输协议；SMTP协议是邮件服务器之间的传输协议。Internet消息访问协议IMAP功能：接收邮件、信息处理功能、共享信箱功能。工作方式：离线、在线、断开连接WWW采用客户机/服务器的工作模式。HTTP是客户端浏览器和Web服务器之间的应用层通信协议。通过统一资源定位器URL来表示被操作的资源。URL 格式：协议：/主机名或IP地址：端口号/路径名/文件名协议是Internet上文件传输的基础。文本文件、二进制可执行文件、声音文件、图像文件、数据压缩文件等都可以用FTP传送。最大的特点是用户可以使用上众多的匿名服务器。是远程登录服务的一个协议，定义了远程登录用户和服务器交互的方式。最主要的功能就是讨论区。第八章局域网既有覆盖范围小、传输速率高。通信延迟小、误码率低的特点。从传输技术上，计算机网络分为广播网和点到点网。广播网中，所有网络节点共享同一个通信信道；必须面对和解决的关键：当信道的使用存在竞争时，如何分配信道的使用权。广播信道又称多路访问信道、随机访问信道。协调各网络节点的行为、决定广播信道使用权的协议就称介质访问控制协议。广播网中，三不同：传输介质、网络拓扑结构、介质访问控制协议。因此，数据链路层设计 介质访问控制MAC子层，实现信道分配，解决信道争用问题。点到点网中没有MAC子层的概念。局域网 都以广播信道作为通信的基础广域网 都采用点到点连接，处卫星网以外。广播信道的分配策略：1）静态分配策略 包括 频分多路复用和同步时分多路复用适用：节点数量多且不固定，随时可能会有节点加入或退出网络，同时网络节点间的数据传输也具有突发性的特点。2） 动态分配策略-本质：异步时分多路复用 包括 随机访问 和 控制访问（两种方法：轮转 和 预约）适用：网络负载较重，可以获得较高的信道利用率。介质访问控制协议划分：1）争用协议ALOHA 系统适用基于地面的无线广播信道。适用于任何无协调关系的多用户竞争单一信道系统。 ALOHA 的两种版本：纯ALOHA 任何用户有数据需要发送则发送；信道利用率的理论最大值只有18.4%；吞吐量S不超过10%。时分ALOHA 信道利用率理论最大值36.8%。 区别：纯ALOHA系统中时间是连续，不需要全局时间同步；时分ALOHA系统中实践是离散，必须进行时间同步。纯ALOHA的传输时延比时分传输时延小。载波监听多路访问CSMA协议，主要的四种：1-坚持CSMA 信号传输延迟越大，性能就越差。 非坚持CSMA 信道利用率的提高，延迟时间增加。 P-坚持CSMA 以概率P发送数据。带有冲突检测的CSMA（CSMA/CD）争用时隙的长度确定为网络中最大传播延迟的2倍，来确定此次传输是否成功。CSMA/CD算法，为降低再次发生冲突概率，为保证退避操作维持稳定，采用二进制指数退避的算法。 总线网限制一段无分支电缆的最大长度为500米。 2）无冲突协议位图协议 二进制倒计数协议 3）有限争用协议分配策略的性能指标评定：轻负载下的时间延迟 重负载下的信道利用率协议的关键：如何分配时隙。局域网的高层功能由具体的局域网操作系统来实现。OSI/RM的数据链路层功能，在局域网参考模型中被分成介质访问控制MAC和逻辑链路控制LLC两个子层。ISO/RM 中，物理层负责体现机械、电气和过程方面的特性。数据链路层负责把不可靠的传输转换成可靠的传输信道。采用差错控制和帧确认技术。局域网的数据链路层必须设置介质访问控制功能。IEEE802标准LLC子层与介质无关，仅让MAC子层依赖于物理介质。LLC子层规定了 无确认无连接、有确认无连接、面向连接三种类型的链路服务。LLC子层负责差错控制、流量控制、保证数据的可靠传输。IEEE802.3是为采用二进制指数退避和1-坚持CSMA/CD协议的基带总线局域网制定的标准。第一个CSMA/CD局域网是美国于1975年研制，称作以太网。是IEEE802标准系列中的第一个局域网标准。P171 IEEE802.3的10Mbps可选方案IEEE802.3MAC 子层主要有：1）数据封装 2）介质访问管理 数据封装包括：帧、编址、差错检测 介质访问管理包括：介质分配、竞争处理IEEE802.3标准缺点：无法应用到实时性很强的工厂自动化系统中，原因：无序竞争机制，采用二进制指数退避算法解决冲突，无优先级。令牌是按照地址从高到底的顺序进行传递。逻辑环中断-用令牌传递算法即可解决。光纤分布数据接口是以光纤作为传输介质的令牌环网，逻辑拓扑结构：环；物理拓扑结构：环形、带树形的环或带星型的环；传输速率：，采用编码；信道介质的信号传输速率达到最大环路长度为，最多可有个物理连接。双环结构时，站点间距离，最多可连接个站点，每个单环长度限制传输协议：令牌环和的比较为信号同步，采用二级编码法。比特编码的种组合中，实际只使用中，其中种用作数据符号，其余种用作控制符号。时钟偏移的现象，采用弹性缓冲器来消除。帧和相似，区别：帧含有前导码；灵活；没有由优先位和预约位。FDDI和802.5 都采用令牌传递的协议。区别：FDDI协议规定发送站发送完帧后，可立即发送新的令牌帧（即在发送后产生新令牌）；802.5规定当发送出去的帧的前沿回送至发送站才发送新令牌帧（接收后才产生新令牌）。MAC子层的主要功能：数据帧的封面/卸装、帧的寻址与识别、帧的接受与发送、链路管理、帧的差错控制、MAC协议的维护。全双工方式适用于交换机到交换机或交换机到站点之间的点-点连接。千兆以太网特点：简易性；技术过渡的平滑性；网络可靠性；可管理性与可维护性；经济性；支持新应用与新数据类型。万兆以太网特性：传输都以全双工方式；长距离网络应用提供最佳支持；5中物理接口。交换以太网：提高了局域网的性能；以建立地理位置相对分散的网络；每个端口平行、安全、同时互相传输；高度扩容；实现OSI参考模型的第三层协议，实现路由选择功能。无线接入技术主要：IEEE802.11无线局域网技术、红外、端口技术、蓝牙无线局域网的优点：安装便捷；使用灵活；经济节约；易于扩展 缺点；数据传输速率低，有时会存在通信盲点。无线局域网实现技术要求：可靠性；兼容性；数据速率（至少在1Mbps以上）；通信保密；移动性；节能管理；小型化、低价格；电磁环境。无线局域网硬件设备：无线网卡；无线AP；无线天线。五项局域网协议两大阵营：IEEE802.11系列标准 欧洲HiperLAN其中，IEEE802.11协议、蓝牙标准、HomeRF工业标准是最主要的协议标准。CSMA/CA 载波监听多路访问/冲突防止协议 实现介质资源共享。采用能量检测ED、载波检测CA、能量载波混合检测 三种检测信道空闲的方式。CSMA/CD 带有冲突检测的载波监听多路访问协议 通过电缆电压的变化来检测。IEEE802.16是宽带无线协议。三层结构体系组织：1）物理层2）数据链路层 主要是为用户提供服务所需的各种功能3）会聚层 包括数字音频/视频广播、数字电话、异步传输模式ATM、因特网接入、电话网络中无线中继和帧中继蓝牙：是一种短距离的无线连接技术标准的代称，实质是建立统一的无线电空中接口及其控制软件的公开标准。采用 分散式网络结构及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，全球通用的2.4GHzISM 频段，数据速率1Mbps蓝牙协议分成4层：核心协议层，电缆替代协议层，电话控制协议层，采纳的其他协议层。蓝牙的核心协议包括：基带，链路管理LMP，逻辑链路控制，适应协议SDPLMP负责蓝牙组件间连接的建立SDP支持三种查询方式：按业务类别搜寻，按业务属性搜寻和业务浏览。红外线波长在750nm1mm之间的电磁波，频率高于微波低于可见光IrDA标准包含三个基本的规范和协议：物理层规范，链接建立协议，链接管理协议HomeRF采用数字跳频扩频技术，调制方式为2FSK和4FSK。新版HomeRF2.x中采用了宽带频率群。WAP主要包括3部分：客户，网关和WWW服务器。HTTP采用TCP/IP协议；WAP采用无线数据报协议WDP的通信协议。Ad Hoc网络又称移动自组网，多跳网络。广泛用于军事通信、发生地震或水灾等。特点：1）网络的独立性 不需要硬件基础网络设施的支持 2）动态变化的网络拓扑结构 在网中随缘移动 3）有限的无线通信带宽 没有有限基础设施的支持 4）有限的主机能源 5）网络的分布式特征 没有中心控制节点 6）生存周期短 7）有限的物理安全适用场合： 1）没有有线通信设施的地方；2）需要分布式特性的网络通信环境 3）临时快速建立一个通信网络的环境 4）生存性较强的后备网络Ad Hoc无线网络的拓扑结构分为：对等式平面结构 分级结构路由协议分为：1）先验式路由协议 这种路由协议时延较小，但是协议需要大量的路由控制报文路由，协议的开销较大GSP为全局状态路由协议，工作原理与DSDV协议类似，采用链路状态路由算法2）反应式路由协议 又称随选路由或按需路由，是一种当需要时才查找路由的路由选择方式。DSR协议称动态源路由协议，包含：路由发现 路由维护 TORA协议称临时预定路由算法，采用链路反转的分布式算法，包含模块：路由的创建、维护、删除。 3）混合式路由协议 ZRP协议是典型局域网操作系统的定义：在局域网低层所提供的数据传输能力的基础上，为高层网络用户提供共享资源管理和其他网络服务功能的局域网体统软件。功能：1）为用户提供各种简便有效地访问本机资源的手段 2）合理的组织系统工作流程，有效的管理系统分类: 面向任务型局域网操作系统 通用型局域网操作系统（分为：变形系统，基础级系统） 局域网操作系统经历从对等结构向非对等结构演变的过程基本服务功能：1）文件服务 根据所规定的权限对文件进行建立、打开、关闭、删除、读写等操作2）打印服务 3）数据库服务 Client/Server工作模式以数据库管理系统为后援，将数据库操作与应用程序分离4）通信服务5）信息服务 提供电子邮件服务，文本文件、二进制数据文件的传输服务，图像、视频、语音等数据的同步传输服务6）分布式服务 将不同的地理位置的互联局域网中的资源组织在一个全局性的、可复制的分布式数据库NetWare开创了工作站/服务器的结构。Novell NetWare 的主要特点：1）为用户提供完善的安全措施2）具有系统容错的可靠措施3）开放的网络软件开发环境UNIX网络操作系统特点：1）良好的用户界面2）统一的处理方法3）强大的核外程序功能4）可移植性5）良好的网络环境6）完善的安全机制7）多任务、多用户操作性第九章公共传输网络分类：I） 电路交换网络 公共交换电话网PSTN，综合业务数字网ISND II）分组交换网络 X.25 、帧中继、ATM 分组交换方式利用率高，但实时性差。提供虚电路和数据报两种服务虚电路分为：1）永久虚电路 由公共传输网络提供，一经设置变长期存在2）交换虚电路。两个远程端点通过呼叫控制协议建立，完成传输后拆除。X.25是最早使用的分组交换协议标准。在传输费用要求少、远程传输速率要求不高的广域网环境使用。 三层：物理层、数据链路层、分组层分组级相当于OSI模型中的网络层，功能项主机提供多信道的虚电路服务X.25提供虚呼叫和永久虚电路 两种虚电路服务。公用数据网有虚电路 数据报两种操作方式X.25分组级所有的信息都以 分组 为单位。分组头至少包含前单个字节作为 通用格式标识、逻辑信道标识、分组类型标识。帧中继采用D通道链路接入规程LAPD。LAPD规程能在链路层实现链路的复用和转接，X.25只能在网络层实现该功能。帧中继只有物理层和链路层。帧中继类似HDLC，没有控制字段。采用0比特插入法实现数据透明传输。帧格式地址字段主要作用是路由寻找，监管拥塞控制。应用：局域网的互连；语音传输；文件传输。ATM网络使用固定长度的信元作为传输的基本单元。ATM网络环境由两部分组成：ATM网络和ATM终端用户ATM网络分为：专用ATM网络和通用ATM网络为支持多个用户同时访问ATM网络，采用复用/解复用技术。数据信元交换之前必须建立虚拟连接。信元交换实现方法两种：1）时分交换结构 环路的吞吐量大于或等于所有各个端口的传输能力总和，从而