计算机网络基础知识

1、第一章交换指的是按照某种方式动态的分配传输线路的资源 .电路交换 :原理：开始占用资源 （建立连接 ,拨号）-一直占用资源 （通话）-释放资源 （挂断）优点 :通信质量得到保障 ,缺点:浪费大量资源 .分组交换 :概念：采用存储转发技术 ,将报文 （整段要发送的数据 ）分成几个分组 , 每个分组添加相应的控制信息（首部） , 原理：每个路由器收到分组， 存储后查看首部后从适当的出口转发出 去。优点：高效、灵活、迅速（不建立连接就直接发送） 、可靠（在部分 网络设备工作不正常的情况下仍可以发送到目的地） 。 缺点：时延，增加开销（增加首部信息） 。性能指标： 速率：计算机发送数据的速度， 以 b

2、it/s 或者 kb/s 为单位，例如 100M 网卡指的是 100Mb/s 的网卡。带宽：指的是网络的 通信线路（网线） 传输速度的 最高速率（ 4M 带 宽最高位 512kb/s） 。吞吐量：单位时间内通过某个网络（接口）的数据量 时延：数据从一端发送到另一端所用的时间 包括发送时延：发送数据所需要的时间（数据帧长度 /发送速率） 传播时延：信道长度 /电波在信道上传输的速率。处理时延：网络设备处理收到的数据包的时间延迟。 排队时延：数据包进入网路设备（路由器）中插入队列后排队等待处 理产生的时间延迟。时延带宽积： 指的是时延乘以带宽， 表示一条信道中充满了数据的时 候，所有的数据总和，用

3、来衡量一个信道的利用率。RTT ：往返时间，从 发送方发送数据到接收到接收方的确认所需的 时间。 利用率：网路信道的利用率，当一个信道的利用率很低时，那么产生 的时延非常小， 如果信道利用率变高， 那么时延将会 D=E/1-U （D 是 时延，E是空闲信道的时延，U是利用率）快速增长，所以通常ISP 主干信道利用率不能超过 50% ，否则就要扩容。OSI 七层模型 分层的好处：1. 各层之间是独立的（对于其它层是透明的，某一层并不需要知道 其它层是如何工作的） 。2. 灵活性好（某一层发生技术变革，不会引起其它层变化） 。3. 结构上易于分开（每一层可使用最适合自己的技术） 。4. 易于实现和

4、维护（一层出现问题，不会关联其它层，容易排错）5. 促进标准化工作。物理层：为上一层的数据传输提供物理连接媒介，比如线缆，电气等 特性。数据链路层： 控制网络层和物理层的通信， 定义了如何在不可靠的物 理线路上进行可靠的传输， 将网络层的报文转化成帧， 帧头包括原目 MAC 地址等信息， 其中纠错和控制信息确保帧无差错的到达目的地。网络层：控制一个数据报从原地址到目的地址的路由选择， 将网路地 址翻译成对应的二层地址（ ARP） ，不提供错误检测和修正机制。传输层：提供应用程序之间 （端口到端口） 的逻辑通信，流量控制（窗 口机制），差错检测（ TCP 三次握手），可靠传输。会话层：会话层负责

5、建立、管理和终止表示层实体之间的会话连接， 例如传输文件时建立文件传输程序的链接， 链接建立完成后传输层开 始进行端到端的数据数据传输。表示层：应用程序的数据转换，加密解密，压缩解压缩等操作。第二章基带信号：从信源发出的信号，例如计算机输出的代表文字， 图像， 声音的数据。调制：改变基带信号。分为基带调制(对基带信号直接进行变换以令 其和信道的特性相适应)和带通调制(对使用载波进行调制，使提高 基带信号的频率。改变后的基带信号成为带通信号) 。调幅(AM):载波的振幅随基带信号变化。调频(FM):载波的频率随基带信号变化。调相(PM):载波的初始相位随基带信号变化。 码间扰乱：接收端收到的信号

6、里每个码元之间的清晰界限变得很模糊。 信噪比 (dB)=10log10(S/N) (dB)香农公式：推算出一个信道中最大不失真的极限传输速率C=Wlog2 (1+S/N ) (dB)W 为带宽， S 是信号的平均功率， N 是信道内的高斯噪声功率。 表面信道的带宽越大，信噪比越高，则信号的极限传输速率越高。传输介质 双绞线：两根相互绝缘的铜线绞合在一起，外面包一层绝缘外壳。 屏蔽双绞线 (STP) ：绝缘层和铜线之间再加上一层金属丝编织的屏蔽 层。5 类线和 3 类线相比单位长度的绞合度更高，拥有更高的带宽。 100M 带宽的是 5 类或超 5 类线( 5E)3 类线模拟低速网络 同轴电缆：最

7、内部是一根铜芯线，外面是绝缘层，再外面是金属屏蔽 层，最外面是绝缘外壳。速率接近 1Gb/s 光纤：由玻璃纤维拉直而成，应用光全反射的原理进行信号传播，速 度可以达到十几 Gb/s ，如果一条光纤存在多个角度同时射入，那么 成为多模光纤，否则成为单模光纤。 优点：速度快，抗干扰能力强，传输损耗少，重量轻，保密性好。微波通信：范围在 300MHz-300GHz ，波长 1M-10CM ，通常采用地 面微波接力和卫星通信。优点：频率高，频段范围广，通信信道容量大。 频率高，不易受到一些低频段的电波干扰（工业干扰和天电干扰） ， 传输质量高。投资小，见效快。缺点： 容易受天气影响，隐蔽性和保密性差，

8、俩相邻站之间必须直视。频分复用：每个用户在所有时间内占用信道的一个频段。 时分复用（ TDM ）：每个用户在周期时间内占用信道的所有频段。扫 描器按时间顺序一个一个扫描用户数据，如果没数据则空闲。统计时分复用（ STDM ）：用户将数据发送至集中器缓存，扫描器扫 描集中器缓存而不直接扫描数据，如果缓存中没有数据则直接跳过， 这样做能够充分利用信道。波分复用（ WDM ）：将多个频率接近的光波通过合波器（复用器）转 变成一个光波在光纤中传播， 到达接收端时再通过分波器将各个频段 的光波分开。码分多址（CDMA）:每个用户在同样的时间内使用相同的频段进行通 信，由于各个用户使用不同的码型，使得各用

9、户之间不会互相干扰。 每个用户的码型都是指定的， 发送数据 bit 为 1时，表示方法为码型， 若为 0 时，则为码型的反码， 这样接收端拥有发送端的码型， 发送端 将收到的数据与发送段的码型相乘，则最终不是 0就是 1。这是就能 辨别出哪些是发送端的发送端的数据。ADSL :非对称数字用户线上行（用户到ISP）和下行速率不一样，我国采用 DMT （离散多音 调），采用频分复用技术（上行:-40 到-138 下行: -138 到-1100 ） ，当 ADSL 启动后，会自动检测线路的可用频率， 子信道的受干扰情况 来采用最合适的方案。可以用电话线ADSL 设备包括数字用户线接入复用器 DSLA

10、M ， DSLAM 包括许多 ADSL 解调器（ ATU）， ATU 分为 ISP（ATU-C） 端和用户端 （ATU-R）， PS（电话分离器）：将数字信号和电话信号分开。ISP 通过 ATU-C 将 ADSL 信号对数字信号进行调制，使得数字信号 能够在电话线上传输，到达用户后通过 PS 将不同信号分离开，之后 通过 ATU-R 将数字信号还原成原来的频段。第三章帧头和帧尾采用SOH（start of header）和EOH来表示，SOH位是01 ,EOH 是 04，这样接收端就能够区别出一个完整的帧，如果一个帧没 有 EOH ，那么将被丢弃。如果数据中存在和 EOH 或者 SOH 一样的

11、数据，那么在这样的数据 前面加上转义字符ESC（十六进制编码1B），如果存在转移字符，那 么就在转移字符前面再加上一个转移字符， 当接收端收到数据帧， 看 到转义字符，那么就会删除其中一个转移字符。二层错检测：对帧进行循环冗余校验（CRC）,计算出帧检验序列（FCS）PPP帧的首部和尾部都是0X7E开头，如果遇到数据中有0X7E，将0X7E 变为 0X7D,0X5E 。若数据中有0X7D，那么变为0X7D,0X5D。PPP 工作原理：1、当用户点击宽带连接时，PC机向ISP发送一系列的LCP（链路控 制协议 ）的 PPP 帧，建立 LCP 连接。2、用户认证：客户端采用 PAP 或者 CHAP

12、 认证协议来和远端的服 务器进行认证。3、认证通过后两端的NCP （网络控制协议）根据网络层的不同协议 进行配置，配置完成后 PC 就可以上网了。维护链路通过 echo-request 和 echo-reply 两个报文来检查链路状态。 csma/cd 采用截断二进制碰撞算法，采用半双工。过程：1、首先封装从网络层的数据变成帧。2、网卡检测信道是否空闲 （96 个 bit 时间内信道上没有数据） ，若 是则发送数据，否则继续检测等待信道变为空闲（等待 96 个 bit 时间）。3、发送时检测信道是否碰撞，无碰撞则成功发送，否则停止发送 并放人为干扰信号通知信道上所有主机产生碰撞。4、终止发送后，网卡就执行指数退避算法，等待 r 倍 512bit 时间 后返回第二步集线器：物理层设备，一个碰撞域和一个广播域。 一个接口收到数据， 则向其他剩余接口发送。帧格式： 6 位目的地址 -6 位源地址 -2 位类型 -三层数据 -4 位 FCS 类型表明了三层的协议（ IP,IPX 等）帧长固定为 64 个字节，没有帧结束标志，通常检测帧结束标志采用 曼彻斯特编码的特性（每个码元（ 0 或者 1）之间必须有一次