计算机网络复习要点

1.计算机网络发展四个阶段1、 远程终端联机阶段（60年代中期以前）2、 计算机网络阶段（60年代末至80年代初）3、 计算机网络互联阶段（80年代中至90年代初）4、 信息高速公路阶段（90年代末及未来）计算机网络的定义资源共享观点的定义：以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合。，网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享；，互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”；，连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。早期计算机网络结构：从逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网等两个部分。资源子网：主机、终端、终端控制器、联网外设、各种软件与信息资源组成，负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。通信子网：由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，它负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务。计算机网络拓扑的分类，广播信道通信子网的基本拓扑构型：总线型型环型无线通信与卫星通信型，点-点线路的通信子网基本拓扑构型有：星型环型树型网状型根据网络传输技术进行分类通信信道的类型有两类：广播通信信道点-点通信信道，相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络（BroadcastNetworks）点-点式网络（Point-to-PointNetworks）典型计算机网络举例ARPANETNSFNETInternetInternet2公共数据网的发展（1） .X.25网是一种典型的公用分组交换网，它是CCITT为广域网制定的一个公用分组交换网，采用了复杂的差错控制、流量控制与拥塞控制机制，协议复杂，工作效率不高；主要是针对大型机与终端连网。（2） 帧中继主要考虑如何减少数据帧在通信子网中的开销，没有采用流量控制与差错控制机制，通信子网中的差错控制由主机的高层来保证；主要用于局域网之间的互连。（3） B-ISDNCCITT提出将语音、数据、图像等业务综合在ISDN一个网络之中；目标是将语音、数据、静态与动态图像传输，以及N-ISDN提供的所有服务综合在一个通信网中，覆盖从低传输速率、非实时传输要求，到高传输速率、实时突发性等各类传输要求；B-ISDN采用异步传输模式ATM技术。B-ISDN与N-ISDN区别：N-ISDN以目前使用的公用电话交换网为基础，B-ISDN以

光纤作为干线和用户环路传输介质；N-ISDN采用同步时分多路复用技术，B-ISDN采用异步传输模式ATM技术；N-ISDN各通路及其速率是预先规定的，而B-ISDN的速率不是预先规定的。（4）ATMATM是一种面向连接的技术；采用小的、固定长度的信元作为数据传输单元;能够支持数字、语音、图像、视频等多媒体通信；ATM以统计时分多路复用方式动态分配网络带宽，网络传输延时小，适应实时通信的要求；ATM没有链路级纠错与流量控制，协议简单，数据交换效率高；ATM采用两级虚电路机制，增加了虚电路分配的灵活性。信息、数据与信号信息的概念，通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合；数据的概念，为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示；，为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示；，数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的过程。信号的概念信号是数据在传输过程中电信号的表示形式；按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。数据传输类型与通信方式，数据传输类型 1）模拟通信 2）数字通信，数据通信方式 1）串行通信、并行通信2）单工通信、半双工或全双工通信F同步方式1）同步通信2）异步通信传输介质的主要类型1）双绞线2）同轴电缆3）光纤电缆4）无线与卫星通信信道传输介质的特性：，物理特性：传输介质物理结构的描述；，传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及调制技术、传输容量、传输的频率范围；，连通特性：允许点-点或多点连接；，地理范围：传输介质最大传输距离；，抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力；，相对价格：器件、安装与维护费用。数据编码类型I-振幅键控ASK模拟数据编码移频键控模拟数据编码移频键控FSK1-移相键控PSK1-移相键控PSK数据编码方法厂非归零码NRZ」数字数据编码曼彻斯特编码」数字数据编码曼彻斯特编码」差分曼彻斯特编码12.模拟数据编码方法数据数据ASKFSKPSK(绝对)PSK(相对)基带传输的定义，在数据通信中，表示计算机二进制的比特序列的数字数据信号是典型的矩形脉冲信号；，矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带，简称为基带，矩形脉冲信号就叫做基带信号；，在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输；，在发送端，基带传输的数据经过编码器变换变为直接传输的基带信号，例如曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码信号；，在接收端由解码器恢复成与发送端相同的矩形脉冲信号；，基带传输是一种最基本的数据传输方式。数据传输速率的定义，数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标；，数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒，记做bps；，常用的数据传输速率单位有：Kbps、Mbps、Gbps与Tb/s，其中：1Kbps=1X103bps 1Mbps=1X106bpsIGbps=1X109bps1Tbps=1X1012bps

频带传输的定义，利用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输；，调制解调器（modem）是频带传输中最典型的通信设备。多路复用技术的分类，频分多路复用FDM，波分多路复用WDM，时分多路复用TDM数据交换方法数据通过通信子网的传输过程可以分为（1）报文与报文分组交换 （2）线路交换与存储转发交换线路交换方式，线路交换是面向连接的服务；，两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接；，线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段；，线路交换方式的优点：通信实时性强，适用于交互式会话类通信；，线路交换方式的缺点：对突发性通信不适应，系统效率低，系统没有存储数据的能力，不能平滑交通量。存储转发交换方式与线路交换方式的主要区别：，发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网；，通信子网中的结点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。存储转发交换方式分类，数据通过通信子网传输时可以有报文（message）与报文分组（packet）两种方式；，报文传输：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；，报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，如果传输数据超过规定的最大长度，发送结点就将它分成多个报文分组发送。存储转发方式的优点，由于通信子网中的通信控制处理机可以存储分组，多个分组可以共享通信信道，线路利用率高；，通信子网中通信控制处理机具有路选功能，可以动态选择报文分组通过通信子网的最佳路径；，可以平滑通信量，提高系统效率；，分组在通过通信子网中的每个通信控制处理机时，均要进行差错检查与纠错处理，因此可以减少传输错误，提高系统可靠性；，通过通信控制处理机可以对不同通信速率的线路进行转换，也可以对不同的数据代码格式进行变换。ATM的基本概念从本质上看，ATM是一种高速分组交换技术，ATM的基本数据传输单元是信元；信元长度固定为53字节；信元包括5字节的信元头与48字节的用户数据。24.物理链路、虚通路与虚通道的关系，物理链路（24.物理链路、虚通路与虚通道的关系，物理链路（PhysicalLink）" 53字节 信元头用户数据"—5字节一-，§ 48字节 刊，虚通路(VP,VirtualPath)♦虚通道(VC,VirtualChannel)25.ATM的工作原理1）信元交换基本概念信元交换又叫ATM（异步传输模式），是一种面向连接的快速分组交换技术，它是通过建立虚电路来进行数据传输的。信元交换技术是一种快速分组交换技术，它结合了电路交换技术延迟小和分组交换技术灵活的优点。信元是固定长度的分组， ATM采用信元交换技术，其信元长度为53字节。信元头5字节，数据48字节。2）物理链路、虚通路与虚通道的概念物理链路：PhysicalLink连接ATM交换机与ATM交换机、ATM交换机与ATM主机的物理线路。虚通路:VirtualPath两个ATM设备之间建立的虚连接称为虚通路连接虚通道:VirtualChannel两个ATM端用户之间建立的虚连接称为虚通道连接差错控制方法差错产生的原因与差错类型，传输差错是通过通信信道后接收的数据与发送数据不一致的现象；，差错控制是检查是否出现差错以及如何纠正差错；，通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声；，由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错；，冲击噪声引起的差错是突发差错，或突发错；，在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突发差错共同构成的。误码率的定义，误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：Pe=Ne/N，其中N为传输的二进制码元总数，Ne为被传错的码元数；，误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数之一；，对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求；，对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制比特，要折合成二进制比特来计算;，差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时，只有被测量的传输二进制比特数越大，才会越接近于真正的误码率值。检错码与纠错码，纠错码：每个传输的分组带上足够的冗余信息；接收端能发现并自动纠正传输差错。，检错码：分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息；接收端能够发现出错，但不能确定哪位是错的，并且自己不能纠正传输差错。差错控制机制发送端接收端反馈重发纠错实现机制

发送端接收端网络协议基本概念网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准；网络协议的三要素：语义、语法与时序：，语义：用于解释比特流的每一部分的意义；，语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义；，时序：事件实现顺序的详细说明。协议、层次、接口与体系结构的概念，层次(layer)是人们对复杂问题处理的基本方法，协议(protocol)是一种通信规约，接口(interface)是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点♦体系结构(architecture)指网络层次结构模型与各层协议的集合OSI参考模型的概念，在OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其它任何系统进行通信；，OSI标准中，采用的是三级抽象：体系结构(architecture)；服务定义(service

definition）；协议说明（protocolspecification）体系结构：，开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的服务；，作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；，对网络内部结构最精炼地概括与描述。服务定义：，详细地说明了各层所提供的服务；，某一层的服务就是该层及其以下各层的一种能力；，低层的服务是通过接口向上一层提供的；，各层所提供的服务与这些服务是如何实现的无关；，定义了层与层之间的接口与各层使用的原语，但不涉及接口是具体实现的。33.OSI参考模型的结构ISO划分七层结构的基本原则：，网中各结点都具有相同的层次；，不同结点的同等层具有相同的功能；，同一结点内相邻层之间通过接口通信；，每层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；，不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。'主机'主机:应用层I I:表示层I:会话层I: 传输层 !! 网络层 \: 数据链路层I I:I物理层主机I应用层 I表示层TOC\o"1-5"\h\z■ I会话层n I! 传输层 !j 网络层 ;数据链路层i I物理层i I传输介质 传输介质 传输介质34.OSI参考模型各层的功能1） 物理层的主要功能：，利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接；，实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务；，物理层的数据传输单元是比特。2） 数据链路层的主要功能：，在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接;，传输以“帧”为单位的数据包；，采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。3） 网络层的主要功能：，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径；，为数据在结点之间传输创建逻辑链路；

，实现拥塞控制、网络互连等功能。4） 传输层的主要功能：，向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务；，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题；，传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中关键的一层。5） 会话层的主要功能：，负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点-点传输不中断；，管理数据交换。6） 表示层的主要功能：，用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；F数据格式变换；，数据加密与解密；，数据压缩与恢复。7） 应用层的主要功能：，为应用程序提供了网络服务；，应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步;，建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。35.TCP/IP参考模型1） TCP/IP参考模型的发展，在TCP/IP协议研究时，并没有提出参考模型；，1974年Kahn定义了最早的TCP/IP参考模型；，80年代Leiner、Clark等人对TCP/IP参考模型进一步的研究；，TCP/IP协议一共出现了6个版本，后3个版本是版本4、版本5与版本6；，目前我们使用的是版本4,一般被称为IPv4；，IPv6被称为下一代的IP协议。2） TCP/IP协议的特点开放的协议标准；•独立于特定的计算机硬件与操作系统；•独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中;OSI参考模型 TCP/IP参考模型应用层应用层表示层会话层传输层传输层网络层互联层数据链路层主机-网络层物理层•统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址;3)3)TCP/IP参考模型各层的功能，应用层（applicationlayer）1） 网络终端协议Telnet2） 文件传输协议FTP3） 简单邮件传输协议SMTP4） 域名系统DNS5） 简单网络管理协议SNMP6） 超文本传输协议HTTP♦传输层（transportlayer）1）主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端端连接;2）传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接协议;3）用户数据报协议UDP是一种不可靠的无连接协议。，互连层（internetlayer）相当OSI参考模型网络层无连接网络服务；处理互连的路由选择、流控与拥塞问题；IP协议是一种无连接的、提供“尽力而为”服务的网络层协议。，主机-网络层(host-to-networklayer)TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报；允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，例如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等；当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容；充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。局域网拓扑结构类型与特点总线型拓扑结构，总线型局域网的介质访问控制方法采用的是'共享介质”方式；，所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；，总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线；，所有结点可以通过总线以“广播”方式发送或接收数据，因此出现“冲突”不可避免；，“冲突”会造成传输失败；，必须解决多个结点访问总线的介质访问控制(MAC，MediumAccessControl)问题。总线型拓扑的优点：结构简单，实现容易；易于扩展，可靠性较好。环型拓扑结构•结点使用点-点线路连接，构成闭合的物理环型结构；•环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；•多个结点共享一条环通路；•环建立、维护、结点的插入与撤出。星型拓扑结构•逻辑结构与物理结构的关系•交换局域网(SwitchedLAN)的物理结构共享介质局域网的工作原理以太网的工作原理CSMA/CD的发送流程可以概括为：先听后发边听边发冲突停止延迟重发TokenBus的原理任何结点只有在取得令牌后才能使用总线去发送数据，令牌是一种特殊结构的控制帧，用来控制结点对总线的访问权。TokenBus的维护：，环初始化，新结点加入环，结点从环中撤出，环恢复，优先级TokenBus的主要特点：，介质访问延迟时间有确定值；，通过令牌协调各结点之间的通信关系，各结点之间不发生冲突，重负载下信道利用率高；，支持优先级服务。3）令牌环的工作原理TokenRing网中的结点通过环接口连接成物理环，令牌是一种特殊的MAC控制帧，令牌帧中有一位标志令牌的忙或闲。当环工作时，令牌总是沿着物理单向逐站传输，传输顺序与结点在环中排列的顺序相同。TokenRing方式的优点：，环中结点访问延迟确定，适用于重负载环境，支持优先级服务TokenRing方式的缺点：，环维护工作复杂，实现比较困难快速以太网， 快速以太网又称为FastEthernet，它的传输速率比普通Ethernet快10倍，数据传输速率达到了100Mbps；FFastEthernet保留着传统的帧格式、介质访问控制方法与组网方法；，每个比特的发送时间由100ns降低到了10ns.局域网交换机的工作原理使用“端口/MAC地址映射表“进行数据交换。局域网交换机的技术特点，低交换延迟，支持不同的传输速率和工作模式，支持虚拟局域网服务虚拟局域网的工作原理虚拟网络的概念，虚拟网络建立在局域网交换机之上；，以软件方式实现对逻辑工作组的划分与管理；，逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制；，一个逻辑工作组的结点可以分布在不同的物理网段上，但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样。虚拟局域网的组网方法，用交换机端口号定义虚拟局域网，用MAC地址定义虚拟局域网，用网络层地址定义虚拟局域网，IP广播组虚拟局域网局域网的传输介质IEEE802.3物理层标准类型，10BASE-5（粗缆），10BASE-2（细缆），10BASE-T（非屏蔽双绞线），10BASE-FP、10BASE-FB与10BASE-FL（光缆）IEEE802.3u物理层标准类型，100BASE-TX（5类非屏蔽双绞线），100BASE-T4（3类非屏蔽双绞线），100BASE-FX（光缆）局域网的组网方法1） 同轴电缆组网方法，粗缆方式带AUI接口的以太网卡、粗缆外部收发器、收发器电缆、粗同轴电缆与中继器；，细缆方式带BNC接口的以太网卡、BNCT型连接器、细同轴电缆与中继器；，粗缆与细缆混用方式2） 双绞线组网方法，基本的硬件设备：带RJ-45接口的以太网卡集线器或局域网交换机3类或5类非屏蔽双绞线RJ-45连接头，按使用集线器的不同方式分为：单一集线器结构多集线器级联结构堆叠式集线器结构结构化布线系统的组成与安装完整的结构化布线系统包括：，户外系统，垂直竖井系统，平面楼层系统，用户端子区，机房子系统

，布线配线系统网络操作系统NOS的概念，网络操作系统是指能利用局域网低层提供的数据传输功能，为高层网络用户提供共享资源管理服务，以及其他网络服务的操作系统软件。，网络操作系统的基本任务：屏蔽本地资源与网络资源的差异性，为用户提供各种基本网络服务功能，完成网络共享系统资源的管理，并提供网络系统的安全性服务。网络操作系统的基本功能♦文件服务(fileservice)，打印服务(printservice)♦数据库服务(databaseservice)，通信服务(communicationservice)♦信息服务(messageservice)，分布式服务(distributedservice)，网络管理服务(networkmanagementservice)，Internet/Intranet服务(Internet/Intranetservice)NetWare的系统容错技术三级容错机制：，NetWare第一级系统容错(SFTI)用来防止硬盘表面磁介质因频繁读写而损坏造成的数据丢失，主要采用双重目录与文件分配表、磁盘热修复与写后读验证等措施；，NetWare第二级系统容错(SFTII)用来防止硬盘或硬盘通道故障造成数据丢失，主要包括硬盘镜像与硬盘双工功能；，NetWare第三级系统容错(SFTIII)提供文件服务器镜像功能。网络互连的类型，局域网-局域网互连，局域网-广域网互连，局域网-广域网-局域网互连F广域网-广域网互连网络互连的层次，互连(Interconnection)是指在两个物理网络之间至少有一条在物理上连接的线路，但不能保证两个网络一定能进行数据交换，这取决于两个网络的通信协议是否相互兼容；，互通(Intercommunication)是指两个网络之间可以交换数据；，互操作(Interoperability)是指网络中不同计算机系统之间具有透明访问对方资源的能力；互连是网络互连的基础，互通是网络互连的手段，互操作是网络互连的目的。根据网络层次的结构模型，网络互连的层次可以分为：数据链路层互连的设备是网桥(数据链路层互连的设备是网桥(Bridge)；网络层互连的设备是路由器(Router)；传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互，网络层互连，高层互连连，高层互连的设备是网关(Gateway)0Internet的定义，从Internet的结构角度看，它是一个使用路由器将分布在世界各地的、数以千万计的规模不一的计算机网络互联起来的大型网际网；，从Internet使用者角度看，Internet是由大量计算机连接在一个巨大的通信系统平台

上，而形成的一个全球范围的信息资源网。TCP/IP协议，TCP/IP协议是Internet中计算机之间通信所必须共同遵循的一种通信规定；，TCP/IP协议的主要特点是：提供了重传确认与流量控制机制；提供了端到端连接的控制功能；适用于不同类型的计算机与网络之间的互联。IP地址，IP地址是Internet地址的一种表示形式；，IP地址由网络号与主机号两部分组成，网络号标识一个逻辑网络，主机号标识网络中一台主机；，一台Internet主机至少有一个IP地址，而且这个IP地址是全网唯一的。52.IP地址的分类，IP地址长度为32位，采用x.x.x.x的格式来表示，每个x为8位。这种格式的地址被称为点分十进制