（强烈推荐）计算机网络原理串讲笔记

由天下分享时间：2024/9/11 11:18:23 加入收藏我要投稿点赞

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网络发展阶段：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；因特网广泛应用和高速网络技术发展。

三大网络：电信网络；广播电视网络；计算机网络。

网络发展趋势：宽带网络；全光网络；多媒体网络；移动网络；下一代网络。电话系统组成：本地网络；干线；交换局。

ChinaNET：CHINAPAC；CHINADDN；PSTN。文件共享、信息浏览、电子邮件、网络电话、视频点播、FTP、网上会议。

三网合一：把现在的传统电信网、广播电视网和计算机网互相融合，逐渐形成一个统一的网络系统，由一个全数字化的网络设施来支持包括数据、语音和图像在内的所有业务的通信。高速网络技术表现：B-ISDN、ATM、高速局域网、交换局域网、虚拟网络。宽带网络分为：宽带骨干网、宽带接入网。

骨干网：核心交换网，基于光纤通信系统的，能实现大范围的数据流传送。接入类型：光纤、铜线、光纤同轴电缆混合接入、无线接入。

全光网络：以光节点取代现有网络的电节点，并用光纤将光节点互连成网，采用光波完成信号的传输、交换等功能，克服了现有网络在传输和交换时的瓶颈，减少信息传输的拥塞、延迟、提高网络呑吐量。

移动网络主要技术：蜂窝式数字分组数据通信平台；无线局域网；Ad hoc网络；无线应用协议WAP。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。通信子网组成：网络节点、通信链路。

网络节点：也称转换节点、中间节点，作用是控制信息的传输和在端节点之间转发信息。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、网间连接器G。统称为接口信息处理机IMP。

存储－转发：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，这种方式称为存储转发。

计算机网络功能：硬件资源共享；软件资源共享；用户间信息交换。

计算机网络应用：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；智能大厦和结构化综合布线系统。

三A：CA通信自动化；OA办公自动化；BA楼宇自动化。拓扑：星型、总线、环形、树形、混合、网形。

拓扑选择考虑因素：可靠性；费用；灵活性；响应时间和吞吐量。拓扑分类：点－点线路通信子网的拓扑（星、环、树、网）；广播信道通信子网的拓扑（总线、树、环、无线）。

星型优点：控制简单；故障诊断和隔离容易；方便服务。缺点：电缆长度和安装工作量可观；中央节点的负担较重，形成瓶颈；各站点的分布处理能力较低。

总线优点：所需要的电缆数量少；总线结构简单，无源工作，可靠性较高；易于扩充，增加或减少用户比较方便。缺点：传输距离有限，通信范围受限制；故障诊断和隔离较困难；分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能，大业务量降低了网络速度。

环形优点：电费长度短；可使用光纤；所有计算机都能公平地访问网络的其它部分，性能稳定。缺点：节点的故障会引起全网故障；环节点的加入和撤出过程较复杂；环形结构的介质访问控制协议采用令牌传递的方式，在负载很轻时，信道利用率相对比较低。按网络交换方式分类：电路交换；报文交换；分组交换。按网络覆盖范围分类：WAN、MAN、LAN。按网络传输技术分类：广播方式；点对点方式。

机构：ISO国际标准化组织；ITU国际电信联盟；ANSI美国国家标准委员会；ECMA欧洲计算机制造商协会；ITEF因特网特别任务组。

协议：为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合就称为网络协议。语义：涉及用于协调与差错处理的控制信息；语法：涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等；定时：涉及速度匹配和排序等。网络分层体系结构：除了在物理介质上进行的实通信外，其余各对等实体间进行的都是虚通信；对等层的虚通信必须遵循该层的协议；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。

层次结构划分原则：每层的功能应是明确的，并且是相互独立的；层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少；层数应适中。

DL层功能：比特流被组织成数据链路协议数据单元，并以帧为单位传输，帧中包含地址、控制、数据及校验码等信息。主要作用是是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说是无差错的数据链路。流量控制。网络层功能：关心的是通信子网的运行控制，主要解决如何通过路由选择使数据分组跨越通信子网从源传送到目的地的问题。

会话层功能：组织和同步不同主机上各种进程间的通信。

表示层功能：为上层用户提供共同的数据或信息语法表示变换。编码转换、数据压缩、恢复和加密解密。

通信服务类型：面向连接服务；无连接服务。

面向连接特点：数据传输过程前必须经过建立连接、维护连接和释放连接的3个过程；在数据传输过程中，各分组不需要携带目的节点的地址。无连接特点：每个分组都要携带完整的目的节点的地址，各分组在通信子网中是独立传送的。确认：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。重传机制：在规定时间内，如果发送节点没有接收到接收节点返回的确认信息，就认为该数据分组发送失败，发送节点重传该分组。

TCP/IP层次：应用层、传输层、互连层、主机－网络层。

OSI和TCP/IP比较：共同之处：两者都是以协议栈的概念为基础，并且协议栈中的协议彼此相互独立，而且两个模型中都采用了层次结构的概念，各个层的功能也大体相似。不同之处：OSI有七层，TCP/IP只有四层，都有网络、传输和应用层，其它的层并不相同；在于无连接的和面向连接的通信范围有所不同。

物理层：在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特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。主要功能：实现比特流的透明传输，为DL层提供数据传输服务。

DTE：指的是数据终端设备，是对属于用户所有的连网设备或工作站的统称，它们是通信的信源或信宿。

DCE：数据电路终接设备或数据通信设备，是对为用户提供入网连接点的网络设备的统称。 DTE与DCE连接方式：非平衡方式；采用差动接收器的非平衡方式；平衡方式。

非平衡方式：每个电路使用一根导线，收发两方共用一根信号地线，速率≤20Kbps，距离≤15米。

采用差动接收器的非平衡方式：每个电路使用一根导线，每个方向都使用独立的信号地线，速率≤300Kbps，距离10米。

平衡方式：每个电路使用两根导线，速率≤10Mbps，距离≤15米。信号线分类：数据信号线；控制信号线；定时信号线；接地线。

RS232：1的电平为-15~-5V，0的电平为+15~+5V，距离15米，速率≤20Kbps，非平衡方

式。

RS449包括：平衡式的RS-422（±6V，±2V过渡区，距离为10M时速率10Mbps）和非平衡式的RS-423（±6V，±4V过渡区，距离为10M时速率100Kbps）。

同轴电缆：绝缘层、屏蔽层、塑料外套。为分基带50、宽带75同轴电缆。适用点到多点的连接。

光纤：多模采用发光二极管、单模采用注入型激光二极管。接收端的检波器是一个光电二极管，目前用的是PIN检波器和APD检波器。ASK调制。无线传输介质：无线电波、微波、红外线、激光。

多址接入问题：在无线通信网中，任一用户发送的信号均能被其它用户接收，网中用户如何能从接收的信号中识别出本地用户地址。

多址接入方法：频分多址接入FDMA；时分多址接入TDMA；码分多址接入CDMA。传输介质选择的因素：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。

数据传输速率：R=1/T log2N (bps)，T－数字脉冲信号的宽度，N－一个码元所取的有效离散个数。

信号传输速率：B＝1/T (Baud)，也称码元速率、调制速率、波特率。表示单位时间内通过信道传输的码元个数。 R=B·log2N

B=R/ log2N

奈奎斯特：B＝2H (Baud)，H－信道的带宽Hz。信道容量：C＝2·H·log2N (bps)，最大传输速率。

香农：C=H·log2(1+S/N) (bps) S－信号功率，N－噪声功率，S／N信噪比。通信方式：串行通信、并行通信。

模拟数据：在某个区间内连续变化的值。数字数据：离散的值。信号：是数据的电子或电磁编码。

模拟信号：是随时间连续变化的电流、电压或电磁波，可以利用其某个参量来表示要传输的数据。

数字信号：是一系列离散的电脉冲，可以利用其某一瞬间的状态来表示要传输的数据。信源：通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。信宿：通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。信道：是信源和信宿之间的通信线路。

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，可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。频谱搬移技术。

TDM：将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流地分配给多个信号使用。

T1：1.544M((7+1)*24+1)；E1：2.048M(8位同步位，中间有8位用作信令，30路8位数据)。异步传输：一次只传输一个字符，每个字符用一位起始位引导、一位停止位结束。位插入：发送方在所发送的数据中每当出现五个1之后就插入一个附加的0。基带：表示二进制比特序列的矩形脉冲信号所占的固有频带。基带传输：在线路中直接传送数字信号的电脉冲。码速：每秒钟发送的二进制码元数。

单极性不归零码：0－无电压，1－正电压，判决门限半幅度电平。双极性不归零码：0－负电流，1－正电流，判决门限为零电平。

单极性归零码：0－负电流，1－正电流，持续时间短于一个码元的时间宽度。

双极性归零码：0－负的窄脉冲，1－正的窄脉冲，两个码元的间隔可以大于一个窄脉冲的宽度。

同步方法：位同步；群同步法。

位同步：使接收端对每一位数据都要和发送端保持同步。分为外同步法和自同步法。

外同步法：接收端的同步信号事先由发送端来，而不是自己产生也不是从信号中提取出来。自同步法：指能从数据信号波形中提取同步信号的方法。

曼彻斯特：每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作为时钟信号，又作为数据信号，从高到低的跳变表示为1,从低到高的跳变表示为0。差分曼彻斯特：编码每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示0或者1,有跳变表示0，无跳变表示1.

群：一般是以字符为单位，在每个字符的前面冠以起始位、结束处加上终止位，从而组成一个字符序列。

群同步组成部分：1位起始位，以逻辑0表示；5－8位数据位，即要传输的字符内容；1位奇／偶校验位；1－2位停止位，以逻辑1表示，用作字符间间隔。

脉码调制PCM：若对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只要采样频率大于等于有效信号最高频率或其带宽的两倍，则采样值便可包含原始信号的全部信息，利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出原始信号。采样－量化－编码。脉码调制优点：抗干扰性强；保密性好。

最后一英里：从电话公司的端局到家庭或者小型业务部门的双线本地回路。传输线路存在的问题：衰减；延迟畸变；噪声。

ADSL线路频段：POTS、上行数据流、下行数据流。

光交换技术发展种类：微电子机械系统的光交换机；无交换式光路由器；阵列波导光栅路由器。

电路交换特点：传送之前须先设置一条专用通道，在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。对于猝发式的通信，电路交换效率不高。

报文交换特点：报文从源节点到目的地采用存储－转发方式，一个时刻仅占用一段通道，交换节点中需要缓冲存储，报文需排队，不能满足实时通信要求。

分组交换：规定了分组长度。在数据报中，目的地需重新组装报文；在虚电路中，必须先通过虚呼叫建立一条虚电路。

DL层功能：帧同步功能；差错控制；流量控制；链路管理功能。

帧同步方法：使用字符填充的首尾定界符法（填充DLE，BSC，PPP）；使用比特填充的首尾标志法（01111110,HDLC）；违法编码法（曼彻斯特）；字节计数法（DDCMP）。停止等待方案：发送方发出一帧之后等待应答信号到达后再发送下一帧；接收方每收到一帧后送回一个应答信号，表示愿意接收下一帧，如果接收方不送回应答，则发送方必须一直等待。

重发表：一个连续序号的列表，对应发送方已发送但尚未确认的那些帧。

发送窗口：是指示送方已发送但尚未确认的帧号队列的界，上下沿的间距称为窗口尺寸。差错控制：在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。

噪声：热噪声，随机错；冲击噪声，突发错。差错检测：差错控制编码和差错校验。

差错控制方法：自动请求重发ARQ（使用检错码）；前向纠错FEC（使用纠错码）。

垂直奇偶校验码：能检测出每列中的所有奇数位错，但检测不出偶数位错，漏检率接近1/2。水平奇偶校验码：可以检测出各段同一位上的奇数位错，还能检测出突发长度≤P的所有突

发错误。

水平垂直奇偶校验：R＝pq/[(p+1)(q+1)]，能检测出所有3位或3位以下的错误、奇数位错、突发长度≤p+1的突发错以及很大一部分偶数位错。

CRC特点：可检测出所有奇数位错；可检测出所有双比特的错；可检测出小于、等于检验位长度的突发错。停等协议实现过程：发送方每次仅将当前信息帧作为待确认帧保留在缓冲存储器中；当发送方开始发送信息帧时，赋予该信息帧一个帧序号，随即启动计时器；当接收方收到无差错的信息帧后，即向发送方返回一个与该帧序号相同序号的ACK确认帧；当接收方检测到一个含有差错的信息帧时，便舍弃该帧；若发送方在规定时间内收到ACK确认帧，即将计时器清零，继而开始下一帧的发送；若发送方在规定时间内未收到ACK确认帧，则应重发丰于缓冲器中的待确认信息帧。顺序接收管道协议（回退N）：发送方连续发送信息帧而不必等待确认帧的返回；发送方在重发表中保存所发送的每个帧的备份；重发表按FIFO队列操作；接收方对每一个正确收到的信息帧返回一个确认帧；每个确认帧包含一个唯一的序号，随相应的确认帧返回；接收方保存一个接收次序表，它包含最后正确收到的信息帧的序号；接收方因某一帧出错，则对后面再发送来的帧均不接收而丢弃，只允许顺序接收。（发送窗口大于1,接收窗口等于1）链路控制协议分类：同步协议；异步协议。

BSC数据报文：SYN-SYN-SOH-报头-STX-报文-ETB-BCC（第一块报文，中间报文无SOH和报头，单块报文用ETX）SYN－SYN－ACK（肯定和选择响应）SYN－SYN－P／S前缀－站地址－ENQ（轮询／选择请求）SYN－SYN－EOT（拆链）

BSC控制字符：SOH序始；STX文始；ETX文终；EOT送毕；ENQ询问；ACK确认；DLE转义；NAK否认；SYN同步；ETB块终。

HDLC操作方式：正常响应方式NRM；异步响应方式ARM；异步平衡方式ABM。

HDLC帧格式：F标志(01111110)－A地址－C控制－I信息－FCS校验(16)－F标志(01111110)。

HDLC帧类型：信息帧I；监控帧S；无编号帧U。

HDLC S帧类型：00－接收就绪RR；01－拒绝REJ；10－接收未就绪RNR；11－选择拒绝SREJ。

SLIP：不支持连续过程动态IP分配，SLIP帧无协议字段和校验字段。 PPP功能：成帧；链路控制（LCP，1500字节）；网络控制（NCP）。

PPP过程：一个家庭用户呼叫一个ISP首先是PC机通过MODEM呼叫供应商的路由器，当路由器的MODEM回答了用户的呼叫，并建立起一个物理连接后，PC机给路由器发送一系列LCP分组，它们被包含在一个或多个PPP帧的净荷中。这些分组以及它们的应答信息将选定所使用的PPP参数。一旦双方对PPP参数达到一致后，又会发送一系列NCP分组，用于配置网络层。针对IP协议的NCP负责动态分配IP地址。

网络层功能：实现两个端系统之间的数据透明传送，具体包括跌路由选择、拥塞控制、网际互连。

通信子网的操作方式：虚电路、数据报。

路由选择两个基本操作：最佳路径的判定、网间信息包的传送。

最优化原则：如果路由器J在从路由器I到K的最佳路由上，那么从J到K的最佳线路就会在同一路由之中。

静态路由算法：最短路由选择算法；扩散法；基于流量的帐由选择。

路径长度测量方法：计算站点数量、计算距离、信道带宽、平均通信量、通信开销、队列长度、传播时延。