计算机网络技术与应用复习大纲

计算机网络技术与应用复习大纲
第1章计算机网络概论P1
一、计算机网络
概念:指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联起来，以功能完善的网络软件来实现网络中信息传递和资源共享的系统。

（计算机网络技术产生于20世纪50年代）
二、计算机网络的四个发展阶段 P1-2
（1）以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端互联的计算机网络
（2）多个主计算机通过通信线路互联的计算机网络
（3）具有统一网络体系结构、遵循国际化标准协议的计算机网络
（4）以Internet为核心的高速计算机互联网络
三、计算机网络的组成 P6
（1）若干个主机，他们为用户提供服务
（2）一个通信子网，它主要由节点交换机和连接这些节点的通信链路所组成
（3）一系列的协议，这些协议为主机和主机之间或主机和子网中各节点之间的通信而采用，它是通信双方事先约定好的和必须遵守的规则。

补：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负责完成网络数据传输转发等通信处理任务。

四、资源子网 P7
概念：资源子网由主机系统、终端、终端控制器、联网外部设备（简称外设）、各种软件资源与信息资源组成。

资源子网实现全网的面向应用的数据处理和网络资源共享，它由各种硬件和软件组成。

五、计算机网络的功能 P8
计算机网络的主要目标是实现资源共享，其主要功能如下：
（1）数据通信（2）资源共享（3）负荷均衡和分布处理（4）提高系统的安全可靠性六、计算机网络分类 P14
按网络所采用的控制方式分类：（1）集中式计算机网络（2）分布式计算机网络
按网络作用范围分类：（1）局域网（2）广域网（3）城域网
第2章计算机网络的基本原理
一、数据传输方式 P31
（1）模拟传输：指信道中传输的为模拟信号。

（2）数字传输：指信道中传输的为数字信号。

二、串行通信与并行通信 P32
串行通信：指数据流一位一位地传送，从发送端到接收端只要一个信道即可，易于实现。

并行通道：指一次同时传送一个字节（字符），即8个码元。

三、单工、半双工与全双工通信 P33
（1）单工通信方式：在单工信道上信息只能向一个方向传送。

（2）半双工通信方式：在半双工信道上，通信双方可以交替发送和接收信息，但不能同时发送和接收。

（3）全双工通信方式：这是一种可同时进行信息传递的通信方式。

四、数字通信比模拟通信更具优势 P34
优势：（1）抗干扰能力强（2）能实现高质量的远距离通信（3）具有高度的保密性
缺点：占的频带宽
五、波特率、数据速率和信道容量 P37
（1）码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数，即通过信道传输的码元个数。

奈式定理的最大码元速率为：B=2W（Baud）信道带宽为W
超过奈式极限传送脉冲信号时不可能的，因此要进一步提高波特率，就必须改善信道的宽度。

（2）数据速率：也称通信速率，是指单位时间内信道上传送的信息（比特数），单位bps。

（3）信道容量：是指信道中能不失真地传输脉冲序列的最高速率，它由数字信道的通频带，也即带宽所决定。

R=Blog2N=2Wlog2N(bps)
R数据速率，B码元速率，W信道宽带，N
（4）误码率
香农提出有噪声信道极限数据速率用下述公式计算：
C=Wlog2（1+S/N）
W信道宽带，S信道的平均功率，N噪声平均功率，S/N信噪比
六、基带传输、频带传输和宽带传输P38
计算机网络通信系统依其传输介质的频宽宽度可分为基带系统和宽带系统两类，两者的差别是传输介质的宽带不同，允许的传输速率也不同。

七、脉码调制P41
概念：将模拟信号变换为数字信号常用的方法。

三个步骤：（1）取样（2）量化（3）编码
八、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码P44
九、多路复用技术P45-47
（1）频分多路复用：当物理信道能提供比单个原始信号宽得多的带宽情况下，可以将该物理信道的总宽带分割成若干个和单个信号带宽相同（或略为宽一点）的子信道，每一个子信道传输一路信号。

（2）时分多路复用：是将一条物理线路按时间分成一个个的时间片，每个时间片常称为一帧，每帧长125us,再分为若干个时隙，轮换地为多个信号所使用。

（3）光波分多路复用：在一根光纤（纤芯）中能同时传播多个光波信号的技术，本质是在一条光纤上用不同波长的光波传输信号，而不同波长的光波彼此互不干扰。

十、DWDM系统的特点P48（密集多分复用系统）
优势：充分利用光纤的巨大带宽资源，增加光纤的传输容量。

特点：（1）超大容量（2）对数据率“透明”（3）系统升级时能最大限度地保护已有投资（4）高度的组网灵活性、经济性和可靠性（5）可兼容全光交换
十一、DWDM系统结构P48
（1）单纤双向DWDM系统：在这种系统中，用一条光纤实现两个方向信号同时传输，因而也称为单纤全双工通信系统
（2）双纤单向DWDM系统：双纤单向传输就是一根光纤只传输一个方向的光信号，相反方向光信号的传输由另一根光纤完成。

十二、频分多路复用、时分多路复用和光波分多路复用的比较P50
（1）频分多路复用：按频率分割，在同一时刻能同时存在并传输多路信号，每路信号的频带不同。

（2）时分多路复用：按时间分割，每一时隙内只有一路信号存在，多路信号分时轮换地在信道内传输。

（3）光波分多路复用：按波长分割，在同一时刻能同时存在并传输多路信号，每路信号的波长不同，其实质也是频分多路复用。

十三、线路交换P51
概念：是将发送方和接收方之间的一系列链路直接连通，电话交换系统就是采用这种交换方式。

经由线路交换而实现的通信包括3个阶段：
（1）线路建立阶段：通过呼叫完成逐个节点的接通，建立起一条端到端的直线通路。

（2）数据传输阶段：在端到端的直通线路上建立数据链路连接并传输数据。

（3）线路拆除阶段：数据传输完成后，拆除线路连接，释放节点和信道资源。

优点：（1）通信实时性强，通路一旦建立，便不会发生冲突，数据传送可靠、迅速，且保持传输的顺序。

（2）线路传输时延小，唯一的时延是电磁信号的传播时间。

缺点：（1）线路利用率低（2）通路建立之前有一段较长的呼叫建立时延
（3）系统无数据存储及差错控制能力，不能平滑通信量
十四、报文交换P53
概念：属存储转发交换方式，不要求交换网为通信双方预先建立一条专用数据通路，也就不存在建立线路和拆除线路的过程。

缺点：每一个节点对报文数据的存储转发时间较长，传输一份报文的总时间并不比采用线路交换方式短，或许会更长。

十五、分组交换P53
分组交换与报文交换同属于存储转发式交换，依据完全相同的机理，它们之间的外表差别仅在于参与交换的数据单元的长度不同。

将交换的数据单元限制为一个相当短的长度，对系统性能、减少延迟性有显著影响。

十六、数据报方式与虚线路方式的主要区别P55
十七、报文交换的特点P56
不需要通信双方预先建立一条数据通路，靠交换网各节点计算机存储转发，接力式地传送报文。

十八、异步传输模式ATM P58
定义：ATM是一种传输模式，在这一模式中信息被组织成信元，包含一段信息的信元并不需要周期性地出现在信道上。

ATM技术可兼顾各种数据类型，将数据分成一个个的数据分组，每个分组称为一个信元。

每个信元固定长53B，其中5B为信头，48B为净荷，净荷即有用信息。

十九、流量控制P60
含义：就是调整发送信息的速率，使接收节点能够及时处理他们。

目的：（1）为了防止网络出现拥挤以及死锁而采取的一种措施。

（2）使业务量均匀地分配给各个网络节点。

二十、流量控制技术P60
（1）停止-等待控制方法：是最简单的一种流量控制技术，它采用单工或半双工通信方式。

当发送完一帧数据后，便等待接收方发回的反馈信号。

优点：控制简单，但也造成传输过程中吞吐量的降低，从而使得传输线路的使用率不高。

（2）滑动窗口流量控制方法：为提供传输效率，其是一种更为有效地策略。

它采取全双工通信方式，发送方在窗口尺寸允许的情况下，可连续不断的发送数据帧，这样就大大提高了信道使用率。

二十一、差错控制P62
传输差错是指通过通信信道后接收数据与发送数据不一致的现象。

信道噪声分为热噪声与冲击噪声两类。

热噪声：由传输介质导体的电子热运动产生，其特点是：时刻存在、幅度较小，强度与频率无关，但频谱很宽，是一类随机噪声。

冲击噪声：由外界电磁干扰引起，与热噪声相比，冲击噪声幅度较大，是引起传输差错的主要原因。

冲击噪声持续时间与数据传输中每比特的发送时间相比，可能较长，因而冲击噪声引起相邻的多个数据位出错，所引发的传输差错为突发错。

二十二、循环冗余校验过程P64
基本思想：通过在数据单元末尾附加一串称作循环冗余码或循环冗余校验余数的冗余比特，使得整个传输数据单元可以被另一个预定的二进制数所整除。

在数据终点，再用该预定的二进制数去除输入的数据单元。

如果此时不产生余数，就认为数据单元是完整正确的，从而接受该数据单元。

如有余数意味着数据单元在传输中有差错，因此拒绝接受该数据单元。

模2运算规则：0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=0
0-0=0 1-0=1 0-1=1 1-1=0
二十三、海明码P65
海明码是一种可以纠正一位差错的编码。

二十四、自适应路由算法P68
（1）集中的自适应路由选择算法
（2）孤立的自适应路由选择算法
（3）分布的自适应路由选择算法
二十五、四代蜂窝移动通信系统P74
（1）第一代：20世纪80年代发展起来的模拟蜂窝移动系统
（2）第二代：80年代中期，第二代数字蜂窝移动系统
（3）第三代：未来公用陆地移动电话系统，又更名国际移动通信2000。

IMT-2000支持的网络被称为第三代移动通信系统，简称3G。

（4）第四代：将移动通信系统与其他系统结合起来，产生4G技术。

二十六、卫星定位系统P90
四大定位系统：美国全球定位系统、欧洲“伽利略”、俄罗斯“格洛纳斯”、中国北斗卫星导航系统
二十七、网络系统的体系结构P94-96
（1）层次结构：通过抽象和层次的方法可以使每一层实现一种相对独立的功能，因而可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个容易处理的较小问题。

由于各层之间相对独立，故各层的灵活性较高，易于实现和维护，而且每层都可以采用最合适的技术来实现。

（2）网络协议3个组成要素：语义、语法、规则
（3）网络体系结构：是指对计算机网络及其部件所完成功能的一组抽象定义，是描述计算机网络通信方法的抽象模型结构，一般是指网络的层次及其协议的集合。

具体而言是关于计算机网络应设置哪几层，每层应提供哪些功能的的精准定义。

二十八、开放系统P97-101
定义：所谓“开放”指只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。

所谓“系统”，本来是指按一定关系或规则工作在一起的一组物体或一组部件。

物理层的协议有很多，可以从机械、电气、功能与规程4大特性来对物理层协议进行描述。

在OSI参考模型中，数据链路层向网络层提供以下基本服务：数据链路建立、维持和释放的链路管理工作；数据单元帧的传输；差错检测与控制以及数据流量控制；在多点连接或多条数据链路连接的情况下，提供数据链路端口标识的识别，支持网络层实体建立网络连接；帧接收顺序控制。

HDLC帧是由标识字段6个字段构成：（1）标志字段F （2）地址字段A
（3）控制字段C （4）信息字段I （5）帧校验序列字段FCS （6）标志字段F
网络层功能：（1）提供路由选择（2）提供有效地分组传输，包括顺序编号和分组确认（3）流量控制（4）将若干逻辑信道复用到一个单一的数据链路上（5）提供交换虚电路和永久虚电路的连接
二十九、TIP/IP模型P105
传输控制协议和互联协议不是单纯的两个协议，而是一组通信协议的集合，包含了100多种协议。

TIP/IP模型是一个四层结构，从上到下依次是网络接口层、网络互联层、传输层和应用层。

IP协议：是网络互联层的重要协议，主要功能是实现无连接的IP分组和IP分组的路由选择。

ICMP协议：专门用来处理差错报告和控制，它能由出错设备向源设备发送出错报文和控制报文，源设备接到该报文后，由ICMP软件确定错误类型或重发数据报的策略。

ARP协议：任务是查找与给定IP地址相对应的主机的网络物理地址。

ARP协议通过采用广播消息的方法，从而获取网上IP地址所对应的MAC地址。

RARP协议：主要解决网络物理地址MAC到IP地址的转换。

三十、OSI协议参考模型与TCP/IP模型比较P108
（1）OSI参考模型中的协议比TCP/IP模型中的协议具有更好的隐蔽性并且更容易被替换。

（2）OSI参考模型并不是基于某个特定的协议集而设计的，因此它更具有通用性。

（3）OSI参考模型在网络层提供面向连接和无连接的通信服务，但在传输层仅有面向连接的通信服务。

而TCP/IP模型在网络层只有一种无连接的通信服务，而在传输层提供了面向连接和无连接的通信服务。

（4）OSI参考模型有7层，TCP/IP模型有4层。

第3章计算机网络的组网技术P111
一、CSMA/CD的集体操作步骤分为无冲突和有冲突两种处理方式（工作过程）。

（1）无冲突（2）有冲突
二、以太网交换机的帧转发方式P114
（1）静态交换：用于早期的以太网交换机中，端口间的连接时人工预先在交换机中设定的（2）动态交换：是基于网桥的工作原理而发展成交换机的交换方式，动态交换虽然最终也是实现两个端口之间的连接，形成一个帧交换通道，但通道实现的机理不同于用人工来进行配置的静态交换方式。

三、虚拟局域网的概念P116
虚拟局域网指将网络上的节点按工作性质与需要划分成若干个逻辑工作组，一个逻辑工作组就是一个虚拟局域网。

四、帧中继概述P123-125
实质上，帧中继就是一种减少节点处理时间的技术。

它的基本策略是认为帧的传送基本上不会出错，只要知道帧的目的地址就立即转发该帧，节点基本不做什么处理，某些工作留给用户端去处理。

用户之间的数据传输包括以下3阶段：
（1）在两个端用户之间建立一条逻辑连接，并对这个连接赋给一个唯一的DLCI
（2）以数据帧为单位交换数据，每一帧包括一个DLCI字段以标识这个连接
（3）数据交换完毕后，释放逻辑连接
DLCI：数据链路连接标识符
帧中继应用：（1）局域网互联（2）图像传送：帧中继网络可提供图像、图表的传送业务，这些信息的传送往往要占用较大的网络带宽。

（3）虚拟专用网：可将网络中的若干个节点划分为一个分区，并设置相对独立的管理机构，对分区内的数据流量及各种资源进行管理。

五、ATM网络特点P127
（1）ATM是建立在电路交换和分组交换基础上的一种面向连接的快速分组交换技术
（2）ATM使用信元作为信息传输和交换的单位，有利于宽带高速交换
（3）ATM采用异步时分多路复用的传输方式
（4）ATM使用光纤信道传输
（5）ATM兼容性好
六、ATM信元格式P128
ATM使用固定大小的信元，其中包括5字节的首部和48字节的信息字段，信元首部包含在ATM网络中传递信息所需的控制字段。

ATM信元有两种不同的首部，它们分别对应于用户到网络接口和网络到网络接口。

这两种接口上的ATM信元首部仅仅是前两个字段有所差别，后面的字段完全一样。

七、ATM应用P132
（1）ATM局域网（2）ATM广域网
八、无线局域网P134
概念：是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。

优点：（1）安装便捷（2）使用灵活（3）经济节约（4）易于扩展
缺点：（1）性能受环境影响（2）速率不高（3）安全性不高
九、无线局域网标准P134
IEEE802.11体系结构的基本构造块是信元，在IEEE802.11无线LAN中被称为基本服务集，它由一些运行相同MAC协议和争用同一共享的站点组成。

十、无线局域网的主要类型P139
（1）红外线局域网（2）扩频无线局域网（3）窄带微波无线局域网
十一、个人无线局域网技术P140
个人无线局域网技术（PAN）是近年来随着各种短距离无线电技术的发展而提出的一个新概念。

PAN的基本思想是：用无线电或红外线代替传统的有线电缆，实现个人信息终端的智能化互联，组件个人化的信息网络。

PAN的主要实现技术：蓝牙、红外线技术、家庭射频、超带宽
十二、HiperLAN2特点P144
HiperLAN2是目前比较完善的WLAN协议标准，有如下特点：
（1）数据传输速率高（2）自动频率分配（3）安全性支持
（4）移动性支持（5）网络与应用的独特性
第四章、计算机网络的组成与组网示例
一、传输介质P147
常用的传输介质可分为：有线和无线两大类。

有线传输介质是指利用电缆或光缆等充当的传输介质，例如双绞线、同轴电缆和光缆等。

无线传输介质是指利用电波或光波充当的传输介质。

例如无线电波、微波、红外线和卫星通信等。

二、双绞线的接法P149
（1）直通线的接法：直通线又叫正线或标准线，一般用来连接两个不同性质的接口，如主机和交换机/集线器，路由器和交换机/集线器。

（2）交叉线的接法：交叉线也叫反线，一般用来连接两个性质相同的端口，如交换机和交换机，交换机和集线器，集线器和集线器，主机和主机，主机和路由器。

（3）全反线的接法：全反线，不用于以太网的连接，主要用于主机的串口和路由器（或交换机）的控制端口之间的连接。

三、同轴电缆的类型P151
按特性阻抗数值的不同，可将同轴电缆分为（1）基带同轴电缆（50欧同轴电缆）和（2）宽带同轴电缆（75欧同轴电缆）。

四、光缆P152
光导纤维电缆，简称光缆，是网络传输介质中性能最好、应用最广泛的一种。

光缆由多根光纤单体制成，光缆传输具有抗干扰性好、保密性好、使用安全、重量轻以及便于铺设等特点。

光纤按传播模式，一般可分为：
（1）多模光纤：即是在给定的工作波长上，能以多种模式同时传输的光纤。

（2）单模光纤：光纤只以一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止。

只允许一种模式在其中传播，从而避免了模式色散和延时的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量光纤通信。

五、工作站与网络服务器P160
工作站：一般指通用微型计算机，配有高分辨率的显示器以及容量很大的内部存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理能力和高性能的图形、图像处理能力以及联网功能。

网络服务器：是计算机网络中做重要的设备之一，是整个网络系统的核心，承担传输和处理大量数据的任务。

服务器的主要功能是：为用户提供信息发布、数据交换以及网络管理。

服务器的分类，按服务器的处理架构划分：（1）CISC构架服务器，即复杂指令集计算机
（2）RISC构架服务器，即精简指令集（3）VLIM构架服务器，即超长指令字。

服务器的主流技术，集群技术：指一组相互独立的服务器在网络中表现为单一的系统，并以单一系统的模式加以管理。

它可为客户工作站提供高可靠性的服务。

六、网络接口卡P164-165
网络接口卡也称Ethernet网络适配器，简称网卡，是局域网中最基本的部件之一，是用于连接计算机与网络的硬件设备。

MAC地址的主要作用是以太网传输数据时，在所传输的数据包中包含源节点和目的节点的MAC地址，网络中每台节点设备的网卡会检查所传输的数据中MAC地址是否与自己的MAC地址相匹配，如果MAC地址不匹配，则网卡将丢弃该数据包。

网卡的工作原理P165
网卡的功能P165
七、中继器P168
中继器又称重发器，是连接网络的一种数字装置。

中继器可以延长网络的距离，在网络数据传输中起到放大信号、整形和传输的作用。

八、集线器P169
集线器即hub。

hub是中心的意思，像树干一样，它是各分支的汇集点。

在计算机网络中，hub是基于星状拓扑结构的网络传输介质间的中央节点，是计算机网络中连接多个计算机或其他设备的连接设备，是对网络进行集中管理的最小单元。

特点：（1）不能保证数据传输的完整性和正确性
（2）只能工作在半双工模式下，传输效率低
（3）容易产生广播风暴，安全性较差
九、网桥P171
网桥用于连接两个或两个以上具有相同通信协议、传输介质及寻址结构的局域网。

它能实现网段间或局域网与局域网之间的互联，互联后成为一个逻辑网络。

功能：（1）帧转发和过滤（2）源地址跟踪（3）生成树的演绎
（4）透明性（5）存储转发（6）管理监控
十、路由器P177-179
路由器的功能：（1）路由选择（2）协议转换（3）实现网络层的一些功能
（4）流量控制（5）网络管理与安全（6）多协议路由选择工作在网络层，用于连接多个逻辑上分开的网络。

路由器与第三层交换机的比较：
传统路由器通过软件来实现路由器选择功能，而第三层交换的路由器是通过专用集成电路芯片来实现路由选择功能。

路由器通过软件来实现路由选择功能，因此它对不同的网络层协议类型的限制比较少。

通过硬件来实现第三层交换的路由器，在网络层协议类型上受到一定的限制。

十一、网关P180
网关又称为协议转换器，工作在ISO7层协议的传输层或更高层。

它的作用是使处于通信网上，采用更高层协议的主机相互合作，完成各种分布式应用。

是一种充当转换重任的计算机系统或设备，也可以提供过滤和安全功能。

第6章Internet
一、Internet的基本概念P217
Internet又称为因特网或互联网，是一个庞大的计算机互联系统，它将分散在世界各地的各种各样的计算机相互连接起来，使之成为一个统一的、全球性的网络。

二、Internet的特点P219
（1）灵活多样的入网方式（2）三大技术融为一体（3）公平性
（4）收费低廉（5）信息覆盖面广、容量大、时效长
三、我国Internet骨干网P224
经营性的互联网络5个：（1）中国公用计算机互联网（2）中国网通公用互联网
（3）中国联通互联网（4）中国移动互联网（5）中国卫星集团互联网
非经营性的互联网络：（1）中国教育和科研网（2）中国科技网
（3）中国国际经济贸易互联网（4）中国长城互联网
四、TCP/IP协议简介P226
它的跨平台性使其逐渐成为Internet的标准协议。

通过采用TCP/IP协议，不同操作系统、不同结构的多种物理网路之间均可以进行通信。

TCP/IP协议套件实际上是一个协议簇，包括TCP协议、IP协议以及其他一些协议。

其中TCP协议用于在程序间传输数据，IP协议则用于在主机之间传输数据。

五、TCP流量控制与拥塞控制P234
拥塞指网络中存在过多的报文而导致网络性能下降的一种现象。

慢启动指，当TCP连接刚建立时，它将拥塞窗口（实际允许传送的TCP报文的总长度）初始化成一个TCP报文。

拥塞避免指，当发送端TCP进程发现有报文被网络丢弃时，它就将当前拥塞窗口的一半作为慢启动阀值，并重新返回到慢启动过程。

快速恢复指，当接收端接收到的TCP报文不是接收端需要的TCP报文时，发送端TCP 进程并不需要通过返回到慢启动过程，而在连续收到3个重复的确认后，发送端重传被丢弃的TCP报文，然后进入快速恢复过程。

六、C/S模式P235
C/S模式是由客户机、服务器构成的一种网络计算环境，它把应用程序分成两部分，一部分运行在客户机上，另一部分运行在服务器上，由两者各司其职，共同完成。

七、IP地址P238
IP地址是按照IP协议规定的格式，为每一个正式接入Internet的主机所分配的、供全世界标识的唯一的通信地址。

八、子网划分P239-241
对IP地址的主机号部分进行划分，划分成子网号和主机号两部分，把一个包含大量主机的网络划分成许多个小的网络，每个小的网络就是一个子网。

网络掩码，为32位二进制数值，分别对应IP地址的32位二进制数值。

在选择路由时，用网络掩码与目的IP地址按二进制位做“与”运算，就可保留IP地址中的网络地址部分，而屏蔽主机地址部分。

同理，将掩码的反码与IP地址作逻辑“与”操作，可得到其主机地址。

网络标识范围：0~127 128~191 192~223 224~239 240~255。