计算机网络通宵版 计算机网络通宵版 第一章计算机网络的分类：按交换功能分：电路交换、报文交换、分组交换、混合交换不同作用范围的网络：广域网 WAN（范围最大），局域网 LAN，城域网 MAN，个人区域网 PAN从网络的使用者进行分类：公用网 ，专用网 网络指三网：电信网络、有线电视网络、计算机网络电路交换的特点：电路交换必定是面向连接的电路交换的三个阶段：建立连接、通信、释放连接电路交换传送计算机数据效率很低：计算机数据具有突发性；这导致通信线路的利用率很低分组交换的特点：在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段 每一个数据段前面添加上首部构成分组报文交换的时延较大分组交换时延最小主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的 分组交换的优点：高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用 灵活 以分组为传送单位和查找路由迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性 分组交换带来的问题：分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
分组必须携带的首部也造成了一定的开销 数据传送特点：1.电路交换：比特流直达终点2.分组交换：分组的存储转发3.报文交换：报文的存储转发中国公用计算机互联网 CHINANET中国教育和科研计算机网 CERNET开放系统互连基本参考模型 OSI/RMTCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议IP(Internet Protocol)网际协议1.2 主要性能指标：带宽：本来是指信号具有的频带宽度，现在是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语时延：（1）传输时延（发送时延）：是结点在发送时使数据从结点进入到传输媒体所需要的时间发送时延=数据块长度（比特）/信道带宽（比特/秒）（2）传播时延：是电磁波在信道上传播一定的距离而花费的时间传播时延=信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/秒） （3）处理延时：是数据在交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间时延带宽积=传播时延*带宽总时延=发送时延+传播时延+处理时延往返时延表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后立即发送确认），总共经历的时延 提高链路带宽是为了减小数据的发送时延。
协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定它主要由 3 个要素：a、语法：数据与控制信息的结构或格式；b、语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应C、同步：即事件实现的顺序的详细说明TCP/IP：应用层、运输层、网际层、网络接口层五层协议体系结构：应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层OSI 的七层体系结构：应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层、物理层应用层：是体系结构的最高层，确定进程之间通信的性质以满足用户的需要运输层：负责主机两个进程之间的通信网络层：为分组交换网上不同主机提供通信数据链路层：将在网络层交下来的 IP 数据报组装成帧，在两个相邻节点的链路上传送以帧为单位的数据物理层：透明的传送比特流数据在各层表示：应用进程数据加上应用层首部为应用层 PDU，应用层 PUD 传送到运输层，加上运输层首部，为运输层报文，加上网络层首部成 IP 数据报（分组），再加上数据链路层首部和尾部为数据链路层帧，数据链路层帧再传送到物理层，以比特流传送到物理媒体TCP/IP 的应用层协议：客户服务器方式（C/S）客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系客户是服务请求方，服务器是服务提供方第二章物理层主要考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指链接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性：机械、电气、功能、规程特性数据：是运送信息的实体信号：数据的电气或者电磁表现信道：某一个方向传送信息的媒体信号（模拟、数字）和数据（模拟、数字）之间转换的四种情况：模拟数据---------------------放大器、调制器-------------------模拟信号模拟数据---------------------PCM 编码器--------------------------数字信号数字数据---------------------调制器---------------------------------模拟信号数字数据---------------------数字发送器---------------------------数字信号单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息 基带信号就是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输 宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号波特：码元传输的速率单位比特：信息量的单位奈氏准则：每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 2 个码元若码元传输速率超过此值，会出现码元之间的相互干扰，在接受端无法判断发送的码元是 1 还是 0（见 P37）香农公式：信道的极限传输速率 C=W*log2(1+S/N) b/s W 为信道带宽（Hz），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由于码元的传输速率受奈氏准则的制约，所以要提高信息的传输速率，要必须设法使每一码元能携带更多个比特的信息量，这就需要采用多元制的调制方法看书）调制——把数字信号转换为模拟信号的过程解调——把模拟信号转换为数字信号的过程 最基本的二元制调制方法有以下几种：调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化 物理层下面的传输媒体：（P39 图 2-5）导向传输媒体：双绞线（屏蔽双绞线 STP、无屏蔽双绞线 UTP）、同轴电缆、光缆同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致。
发送端发送连续的比特流异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节 脉码调制 PCM (Pulse Code Modulation)频分复用 FDM（Frequency Division Multiplexing）：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率） 时分复用 TDM：所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度 将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙每一个用户占用时隙是周期性的出现统计时分复用 STDM（Statistic TDM）:是一种改进的时分复用，它能明显的提高信道的利用率波分复用 WDM：光的频分复用码分复用 CDM（Code Division Multiplexing）：是一种共享信道的方法常用的名词是码分多址 CDMA（Code Division Multiple Access）：各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip) 物理层的标准：ELA-232-E 标准、RS-449 标准知道即可DTE (Data Terminal Equipment) 是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备DCE (Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接 xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟用户线进行改造，使它能够承载宽带业务ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数字用户线DSL ：数字用户线(Digital Subscriber Line)ADSL 的极限传输距离与数据率以及用户线的线径都有很大的关系（用户线越细，信号传输时的衰减就越大），而所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关FTTx（光纤到……）也是一种实现宽带居民接入网的方案这里字母 x 可代表不同意思光纤到家 FTTH (Fiber To The Home)：光纤一直铺设到用户家庭可能是居民接入网最后的解决方法。
光纤到大楼 FTTB (Fiber To The Building)：光纤进入大楼后就转换为电信号，然后用电缆或双绞线分配到各用户光纤到路边 FTTC (Fiber To The Curb)：从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为传输媒体 第三章：数据链路层封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧确定帧的界限首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界 帧检验序列 FCS: 在数据后面加上的冗余码称为帧检验序列 FCS停止等待协议原理：A 向 B正常情况：收方在收到正确的数据帧后，交付主机 B，并向 A 发送一个确认帧ACK，A 收到 ACK 后才能发送一个新的数据帧数据帧出错：B 向 A 发送一个否认帧 NCK,A 要重传数据帧直到收到 B 发来的 ACK数据帧丢失：A 在发送数据帧后在定时器时间过了之后还收不到 B 的 ACK，则 A重传前面的数据帧确认帧丢失：由于 A 未收到 B 的 ACK，超时重传使得 B 收到两个同样的数据帧，此时应当丢弃重复帧并向 A 发送一个 ACK连续 ARQ（自动重传请求）协议工作原理：在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧 ACK，而是可以连续再发若干个数据帧，如果这时收到了确认帧，还可以接着发送数据帧。
由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了ACKn 表示对第 n-1 次的帧确认）数据链路层的两个子层：逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡” （网卡的重要功能：进行串行/并行转换对数据进行缓存在计算机的操作系统安装设备驱动程序实现以太网协议 HDLC(High-level Data Link Control):高级数据链路控制硬件地址又称为物理地址或 MAC 层地址在数据链路层扩展局域网是使用网桥使用网桥好处：过滤通信量扩大了物理范围提高了可靠性可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如 10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网 PPP 协议：点对点协议，全世界用的最多的协议PPP 协议不是面向比特的而是面向字节的，因而所有的 PPP 帧长度是证书个字节第四章：局域网局域网：网络为一个单位所有，且地理范围和站点数目有限局域网优点：能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据。
从一个站点可访问全网便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变提高了系统的可靠性、可用性和残存性局域网拓扑：星形网，环形网，总线网，树形网。