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1、第一章网络概述1、计算机网络为计算机之间提供通讯服务。组成：端系统（计算机，服务器） 传输系统（通信介质，互联设备，通信设备）典型的通信设备：网桥、交换机、集线器、中继器、路由器典型设备作用：交换机：主机间交换报文 路由器：网络间交换报文网络传输介质：双绞线、光纤双绞线：双绞线传输距离100m 不同类型的双绞线的差别？光纤：单模、多模两者不同：直径大小不同，光源不同导致入射角不同，单模传输距离远、价格高、性能优于多模2、网络分类根据网络覆盖范围分：局域网LAN(local area network),城域网MAN,广域网WAN(wide area network) 公共广域网 根据拓扑分类：总
2、线型，网状，环形，树形，星形 星形拓扑：优（容易连接，传输效率高） 缺点（对中心节点的可靠性和冗余度有较高要求） 网状拓扑：优（可靠性好，冗余度高） 缺点（结构复杂，维护成本高）3、计算机网络发展以太网 传统以太网（速率10Mbps;DIX2.0,IEEE802.3;CSMA/CD广播式信道，主机要做信道竞争)现代以太网（交换,更高带宽）4、 网络模型有两种基本类型： 协议模型TCP/IP分为4层（网络接口层、网络互联层、传输层、应用层） 参考模型 OSI分为7层（物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层） TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网间网层、传输层、应用层 网
3、络接口层 这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。 网间网层 负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径-假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。 传输层 提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者
4、，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。 应用层 向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。5、 数据的封装和解封装每个层次上数据单元：物理层（比特）、数据链路层（帧）、网络层（分组）、传输层以上（报文）第二章传输介质（双绞线）交叉线使用环境：接插点定义相同类的设备之间的连接直通线使用环境：接插点定义不同的设备之间的互联 光缆：传输距离远：多模2Km，单模几十k
5、m无电磁辐射单模光纤的特点是：纤芯直径小，只有5到8微米。几乎没有散射。适合远距离传输。传输可以达几十公里。使用激光光源。多模光纤的特点是：纤芯直径比单模光纤大，有50到62.5微米，或更大。散射比单模光纤大，因此有信号的损失。适合远距离传输，但是比单模光纤小。标准距离2公里。使用LED光源。第三章 1、物理层目的：尽可能屏蔽传输媒介的差异，透明传送和接收位流 物理层向数据链路层提供的服务： 物理连接，物理层的协议数据单元（比特） 物理层特性：物理层规定了建立、维持及断开物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和规程性的特性 机械特性：接线器形状、尺寸、引脚数等 电气特性：信号电平（电流）的范围
6、 功能特性：信号电平（电流）的含义 规程特性：信号的时序物理层通信方式并行通信和串行通信物理层标准：RS-232-C(串行通信） EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（Recommeded standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A DB-25、DB-9 2种类型的连接器得到了广泛的应用 逻辑0：信号电平+3v 逻辑1：信号电平-3v如果使用一根电话线进行通信，那么计算机和MODEM之间的联机就是根据RS-232C
7、标准连接的 RS232缺点：数据传输速率慢，通信距离短，100m以上的远程通信通常采用422，4852、数据通信基础知识基本术语 数据信息的实体 模拟数据：连续变化，如，语音，视频 ，温度等 数字数据：离散变化，如，文字，整数等 信号：数据的电磁编码 模拟信号：随时间连续变化的电流、电压或电磁波 数字信号：离散变化的电信号模拟信号：连续变化的信号 数字信号：离散变化的信号计算机网络中最直接，有效的方法是采用数字信号模拟信号的频率比较低，数字信号的频率比较的高 基带传输：基带信号（数字数据1，0直接用两种电压表示）直接送到线路上从传输（局域网） 频带传输：将基带信号进行调制后的模拟信号的传输3、
8、信道和信道参数 信道是信号从发送端到接收端之间进行传输的路径但不是实际的电缆，而是数据经过的由介质提供的路径 信道参数：作为信道组成的传输介质分为有线和无线信息流方向：单工、半双工、全双工传输速率 码元：一个离散信号（电平）状态或信号事件 比特：二进制位 码元传输速率B：每秒钟传输码元数（波特Baud) 信息传输速率S（数据传输速率）：每秒传输的比特数（比特/秒 bps)两者关系：S=B*log2V (V表示一个码元所取的有效离散值个数）举例：二级电平信号：1个码元携带1比特信息量 四级电平信号：1个码元携带2比特信息量信号带宽定义：一个信号有效谐波所占的频带宽度，称为这个信号的频带宽度，简称
9、信号频宽或信号带宽。 频率带宽：是指电缆中能通过的最高频率和最低频率的差值。单位为HZ，KHZ等 速度带宽：表示网络的通信速度。单位为Kbps,Mbps等 香农定理： C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率 S/N为信噪比 信道容量无噪声 信道容量：每秒能传输的最大比特数，即信道的极限传输速率。比特传输率越高，信道的容量也就越大 Nyquist定理：如果任意一个信号已经通过了一个带宽为B的低通滤波器，只要每秒2B次采样，过滤之后的信号就可以完全被重构出来。 Nyquist定理表示一个有限
10、带宽，无噪声信道的最大数据传输速率,当信号包含了V个离散值时。 最大数据传输率2Blog2v （位/秒） 例：在只有两个离散值的二元信道中，带宽为3000HZ，则最大的数据传输率为6000b/s 信道容量有噪声 香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N 的关系为Rmax = Blog2（1+S/N） S/N为信噪比（S为信号功率，N为噪声功率）信躁比S/N的表示（分贝） S/N1000：该信道上的信号功率是噪声功率的1000倍 若S/N1000，B=3000HZ，那么最大数据传输速率约为30kb/s 信噪比可以用分贝表示（db),所以若S/
11、N1000，那么S/N(db)=10lg(S/N)=30db例：一条信道带宽为3000HZ，信躁比为30db(电话系统中模拟部分的典型参数），数据的最大数据传输速率为多少？香农公式表明：信道的带宽或信道中的信躁比越大(信号功率加强,噪声功率减小)，信息的极限传输速率就越高。实际的数据传输速度远小于理论最大值3、模拟传输与数字传输4、信道复用（电话系统复用）模拟信号转换成数字信号 PCM（采样、量化、编码）频分多路复用电话系统模拟业务多个话路的频分复用 采用FDM复用技术和分级结构 世界上FDM方案某种程度上已被标准化，广泛使用的是12个4000HZ语音信道复用到60108KHZ频段中，这个单位
12、称为一个群（group),5个群复用形成超群（supergroup),5个超群或10个超群构成是主群（mastergroup语音4KHZ，根据Nyquist定理，采样频率8000次/秒足以捕获所有的信息即每次采样125us多个话路的PCM数字信号的时分复用 例：北美的T1系统，也就是PCM 24路制式（T体系） 1）采样频率8000HZ（采样周期为125us)2）每个脉冲采用8位二进制码元（7位语音编码1位同步码）3）则一个话路的PCM信号速率为8000HZ864kb/s4) 24个话路，在125us的周期里组成一帧： 248bit+1bit帧同步码193bit北美的T1系统时分复用欧洲(中国
13、）的E1系统时分复用 PCM 30/32路制式（E体系），一帧共有32个时隙，可以传送30路电话，即复用的路数n=32路，其中话路数为30 编码器每秒取样8000次，一次采样125us 32路PCM信号的每一路轮流将一个字节插入到帧中； 每个字节的长度为8位，其中7位是数据位，1位用于信道控制； 每帧由328=256位组成 E1载波的数据传输速率为256bit8000次/秒=2.048Mb/s E1载波的开销2/32约为6.25%5、Internet本地接入技术ADSL提供：上行64K1Mbps,下行512k8Mbps，1对双绞线ADSL非对称的数字网络（上下行数据不均等）6光纤接入技术 光纤
14、接入网分为光纤到户（FTTH）、光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）等，FTTH是未来带宽接入网的发展趋势第四章组建简单网络1、网卡功能 判断是否接收一个数据帧 对接收到的数据帧进行差错检测（CRC冗余校验）MAC（media access control）地址：也称为硬件地址，存在网卡的ROM中。ipconfig/all查询本机的MAC地址2、集线器 hub 集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作,主要起到了信号放大的作用，主要连接不同的网段 冲突范围增加了 （与中继器类似）3以太网交换机或网桥工作原理功能：根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发 透明网桥工作原理（简答） 网桥工作在混杂（promiscuous）方式，接收所有的帧； 网桥接收到一帧后，通过查询地址/端口对应表来确定是丢弃还是转发； 网桥刚启动时，地址/端口对应表为空，采用洪泛（flooding）方法转发帧； 在转发过程中采用逆向学习（backward learning）算法收集MAC地址。如何学习？网桥通过分析帧的源MAC地址得到MAC地址与端口的对应关系，并写入地址/端口对应表； 网桥软件对地址/端口对应表进行不断的更新
