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1、网络技术第2章 网络技术基础考点1计算机网络的定义资源共享的观点将计算机网络定义为“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”。其主要体现在以下3个方面：计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。计算机资源主要指计算机硬件、软件和数据。互连的计算机是分布在不同地理位置的多立的“自治计算机”。互连的计算机之间应该没有明确的主从关系，每台计算机都可以联网或者脱离网络工作。联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。考点2计算机网络的分类1网络分类方法网络分类的方法很多，常用以下两种分类法：根据网络所使用的传输技术分类，可以分为广播式网络与点一点式网络。选择分组存储转发与路由选择
2、是点一点式网络与广播式网络的重要区别之一。根据网络的覆盖范围与规模分类，可以分为局域网、城域网与广域网。2广域网、局域网和城域网(1)局域网(LAN)局域网分为共享局域网与交换局域网(或是共享介质式局域网和交换式局域网)。局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展。在局域网领域中，采用以太网(Ethemet)、令牌总线(Token Bus)和令牌环(Token Ring)原理的局域网产品形成了三足鼎立之势。(2)城域网(MAN)城域网(MAN)是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。其设计的目标是要满足几十千米范围内的多个局域网互联的需求。(3)广域网(WLAN)广域网也称远程网，它所覆
3、盖的范围从几十千米到几千千米。广域网的通信子网主要采用分组交换技术。早期的网络主要是广域网。考点3计算机网络拓扑结构1计算机网络拓扑的定义计算机网络设计的第一步就是网络拓扑设计。拓扑学是几何学的一个分支。计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络各实体之间的结构关系。2网络拓扑的分类网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为以下两类：(1)点对点线路通信子网的拓扑采用点对点线路的通信子网的基本拓扑构型有4种：星型、环型、树型与网状型。(2)广播信道通信子网的拓扑采用广播信道通信子网的基本拓扑构型主要有4种：总线型、树型、环型、无线通信与卫星通信。3点对点线路通
4、信子网的拓扑(1)星型拓扑星型拓扑的特点是结构简单，易于实现和管理，但由于其集中控制方式的结构，一旦中心结点出现问题，就会造成全网的瘫痪，可靠性较差。(2)环型拓扑环型拓扑的环中任意一个结点的故障都会造成全网的瘫痪，这是环型网络可靠性的瓶颈。(3)树型拓扑树型拓扑可以看做是星型拓扑的一种扩展，主要适用于汇集信息的应用要求。(4)网状拓扑网状拓扑又称为无规则型。网状拓扑的优点是系统可靠性高，但是由于结构复杂，就必须采用路由协议、流量控制等方法。广域网中基本都采用网状拓扑结构。考点4数据传输速率和误码率1数据传输速率(1)数据传输速率的定义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
5、数，单位是比特秒(bits)，记作bps。对于二进制数据，数据传输速率为S=1/TS为传榆速率，单位是比特秒(bs或bps)；T为发送每一比特所需要的时间，单位是秒(S)。例如，在通信信道上发送1比特信号所需时间是00001s，计算数据传输速率为多少Gbps。计算步骤如下：T=00001s，首先要换算成公式里的标准单位秒，T=00001s=10-10S。传输速率S=1T=110-10=1010bps。将bps换算成Gbps：1Gbps=169bps，1010bps=10Gbps。小知识：s、ms、s、ns为时间单位，其换算如下：lms(毫秒)=10-3S；lus(微秒)=10-6s；lns(纳
6、秒)=10-9S。bps、kbps、Mbps、Gbps为传输速率单位，其换算如下：lkbps=103bps；1Mbps=106bps；1Gbps=109bps。(2)带宽与数据传输率奈奎斯特定理与香农定理从定量的解度描述了“带宽”与速率的关系。奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。最大数据传输速率(Rmax)与信道带宽B(B=f)的关系：Rmax=2*f香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。其计算公式为2误码率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：其中：N为传输的二进制码
7、元总数，Ne为被传错的码元数。计算机通信的平均误码率要求低于10-9。考点5电路交换和存储转发交换在早期广域网的通信子网数据交换方式中，采用的方法基本分为两类：电路交换、存储转发交换。存储转发交换又可以分为两类：报文存储转发交换(简称为报文交换)与报文分组存储转发交换(简称为分组交换)。分组交换技术又可分为：数据报和虚电路两种。1电路交换电路交换方式与电话交换的工作过程类似。两台计算机通过通信子网进行数据交换前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接。(1)电路交换的3个阶段电路交换的通信过程分为3个阶段。线路建立阶段；数据传输阶段；线路释放阶段。(2)电路交换方式的特点电路交换方式的优
8、点是：通信实时性强，适于交互会话类通信。电路交换方式的缺点是：对突发性通信不适应，系统效率低，不具备存储数据的能力，不能平滑数据量，不具备差错控制能力，无法发现和纠正传输过程中发生的差错。2存储转发交换(1)存储转发交换与电路交换的区别存储转发交换与电路交换的区别表现在两个特点：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；通信予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、路由选择和转发功能。(2)报文和报文分组存储转发交换方式分为两类：报文存储转发交换(简称报文交换)与报文分组存储转发交换(简称分组交换)。利用存储
9、转发交换原理传送数据时，被传送的数据单元相应可以分为两类：报文和报文分组。报文：如果在发送数据时可以不管数据长度，而只是把它当做一个逻辑单元，则可以在数据中加上目的地址、源地址和控制信息，并按照一定的格式打包成一个报文。报文分组：除了将数据处理成报文外，另一种方法是限制数据的最大长度，例如，限定分组的最大长度是15008。源结点需要将一个长报文分成多个分组，由目的结点将多个分组按照顺序重新组织成报文。报文分组也简称为分组。报文是不论数据长度，不管数据多长，都处理成一个单元。而报文分组则将数据分成多个小组，传送到目的地后再组合成原数据。如果传输一个5斤的包裹，报文交换是将整个包裹作为1件，再加上
10、有关寄件人、收件人等的信息，一起发送；而报文分组是以l斤为限，分成5个包裹(即分组)，一个一个发送。正因为报文和报文分组将数据处理成不同的规格，所以用这两种方式传输数据时，其效果也不相同，见下表。报文和报文分组的对比区别1区别2区别3报文不论数据多长，都处理成一个单元数据长，传输时出现错误难发现一旦错了，需要整个数据重发报文分组按规格将数据分割成较小的分组数据短，传输时出现错误容易现一旦错了，只需要发出错的那个分组考点6数据报与虚电路在实际应用中，分组交换技术可以分为两类：数据报与虚电路。1数据报方式数据报是报文分组存储转发的一种形式。在数据报中，分组传输前不需要预先在源主机和目的主机之前建立
11、“线路连接”。源主机发送的每个分组都可以独立选择一条传输路径，每个分组在通信子网中可能通过不同的传输路径到达目的主机。数据报方式具有以下4个特点：同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网。同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序，重复和丢失现象。每个分组在传输过程中都必须带有目的地址和源地址。数据报方式的传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。2虚电路方式虚电路方式试图将数据报与电路交换结合起来，发挥这两者方法各自的优点，达到最佳的数据交换效果。虚电路的工作过程分为3个阶段：虚电路建立阶段、数据传输阶段与虚电路拆除阶段。虚电路具有以下4个特点：在每次分组传输
12、之前，需要在源主机与目的主机之间建立一条逻辑连接。一次通信的所有分组都通过虚电路顺序传送，因此分组不必带目的地址、源地址等信息。分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象。分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需要进行差错校验，而不需要进行路由选择(这一点和电路交换的特点类似)。通信子网中的每个结点可以与任何结点建立多条虚电路连接。虚电路方式和数据报方式最大的区别是：数据报方式在分组发送前，发送方和接收方不需要建立一个连接；而虚电路需要建立一个连接。虚电路顾名思义和电路交换是相似的，两者的区别是：电路交换要在发送方和接送方之间建立一个物理连接，而虚电路需要建立一个逻辑连接，称之为“虚电路”
13、是因为这种电路不是专用的。每个结点可以同时与多个结点之间具有虚电路。虚电路具有分组交换和电路交换的优点，因此在计算机网络中得到广泛应用。考点7网络体系结构1网络协议的基本概念计算机网络是由多个互连的结点组成，结点之间需要不断地进行数据交换，每个结点必须要奉行一致的规则。这些规则规定了所有交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。2网络协议的3个要素网络协议主要由3个要素组成。语法：规定用户数据与控制信息的结构和格式。语义：规定需要发出何种控制信息以及完成的动作与做出的响应。时序：即对事件实现顺序的详细说明。考点8 IS0OSI参考模型1OSI的基本概念国际
14、标准化组织(ISO)发布的最著名的ISO标准是IS0IEC 7498，又称为X200建议。OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系以及各层所包含的可能的服务。OSI采用了三级抽象，即体系结构、服务定义和协议规格说明。0SI参考模型并不是一个标准，而只是一个在制定标准时所使用的概念性的框架。2OSI层次划分的原则根据分而治之的原则，IS0将整个通信功能划分为7个层次，划分原则有5点：网中各结点都有各自的层次。不同结点的同等层有相同的功能。同一结点内相邻层之间通过接口通信。每一层使用下层提供的服务，并向上层提供服务。不同结点的同等层之间按照协议实现对等层之间通信。3OSI七层各自的功能OSI七个层次的主要功能如下：最低层物理层，为数据链路层提供物理连接，以便透明地传输比特流。数据链路层，传送以帧为单位的数据，采用差错控制、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。网络层，主要任务是通过路由算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径，要实现路由选择、拥塞控制与网络互联等功能。传输层，
