网络原理期末复习

主机处在因特网的边缘部分。

因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，边缘部分的主机之间则通常以相对较低速率的链路相连接。

主机的用途是用户进行信息处理的，路由器用途是寻找最佳路由转发分组的。

网络的分类从网络的作用范围划分：广域网（W AN）城域网（MAN）局域网（LAN——Local Area Network）个人区域网（PAN）从使用者划分：公用网专用网电路交换—线路专用：建立连接—通话—释放连接优点：1.传输延迟小；2.线路一但接通，不会发生冲突；3.对占用信道的用户来说，可靠性和响应能力很好。

缺点：1、传输前需建立连接，建立线路所需时间较长，虽然信息传输的时延较小，但是电路的接续时间较长；2、一旦接通双方独占线路，使得整个电路利用率低，造成浪费。

存储转发的基本原理：数据传输过程由交换节点将输入数据存入节点的缓冲区，输出线路空闲时再将数据发送出去。

（报文交换和分组交换用到此技术）报文交换—单位为整个报文优点：1.线路利用率高；2.接、发方无需同时工作；3.可向多个目的站发送同一报文。

缺点：1.传输延迟具有不确定性，不适用于实时通信或交互式通信；2.当报文较大时，独占线路时间较长；3.存储转发交换节点需配置大容量的存储器。

分组交换—传输单位为分组（包），存储转发降低了对交换节点的存储容量的要求，缩短了网络延迟。

报文（整块数据）划分为更小的的数据段，添加首部（或称为包头）构成分组（或称为包）。

方式：限制报文分组大小的上限；分组可在内存存放，独占线路<几十毫秒；各分组可单独传送。

优点：1.保证任何用户独占线路时间不会过长，适合交互式通信；2.分组单独传送，减少了时间延迟，提高了交换设备吞吐量；3.省去了建立连接和释放连接的开销；4.传送数据前不必先占用一条端到端的通信资源。

缺点：1.拥塞；2.大报文的分组与重组；3.分组损失与失序。

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定成为网络协议（简称协议）。

计算机网络的各层极其协议的集合称为网络的体系结构。

开放系统互连基本参考模型OSI/RM ,简称OSI （非独家垄断）——七层协议（应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层、物理层）。

TCP/IP是一个四层的体系结构，包含：应用层、运输层、网际层（IP层）、网络接口层。

五层协议的体系结构（综合OSI和TCP/IP的优点），包含：应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。

封装的各层协议单元名称：（从高到低）数据（报文）、数据段、数据包、数据帧、比特Data（Message）/ Segment / Package / Frame / bit各层的主要功能：应用层：如何通过应用进程间的交互完成特定因特网应用。

运输层：负责向两台主机中进程之间提供同用的数据传输服务。

（解释：通用——多种应用可以使用同一个运输层服务；具有复用和分用功能：复用为多个应用层进程可以同时使用运输层的服务，分用为运输层可以把接收到的信息分别交付到应用层的相关进程）网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务（实现分组转发），是源主机运输层所传下来的的分组，能够通过网络中的路由器找到合适的路由，最后到达目的主机（实现最佳路由）。

（包含了无连接的网际协议IP和许多种路由选择协议，网络层还可称为网际层、IP层）数据链路层：将网络层交下的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧。

物理层：考虑如何代表0和1，接收方如何识别出发送方发送的比特。

计算机网络的主要性能指标速率是数据的传送速率。

bit/s（比特每秒）或写成b/s 、bps（也称作：数据率，比特率）带宽 1.信号具有的频带宽度，单位Hz2.网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，单位是bit/s（ps：带宽的M等大写英文缩写代表的是10的N次方，如K为10的3次方，M为6,，G为9）时延1.发送时延（传输时延）：主机或路由器发送数据帧所需要的时间，从发送数据帧的第一个比特起，到该帧最后一个比特发送完毕所需要的时间。

（在发送器中产生的）2.传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。

（在链路中产生的）3.处理时延：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。

（如分析分组的首部，从中提取数据部分，进行差错检验，擦杭州啊适当的路由）（在队列中产生）4.排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历排队等待的时延是排队时延中的重要组成部分。

排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

（在队列中产生）5.总时延是4个组成的，单一一项不可决定总时延。

物理层调制：数字数据转换为模拟信号编码：数字数据转换为数字信号数字调制技术（PPT或书33页、34页）3种基本调制技术：振幅调制（AM）频率调制（FM ）相位调制（PM）4种编码方式：单极性编码？非归零电平编码曼切斯特编码差分曼切斯特编码数据传输类型数据在通信信道上的信号类型：1.基带传输：数字信道传输数字信息，以0、1数字形式传输。

2.宽带传输：模拟信道传输数字信息，利用模拟信号传输数字信号，发送方将数字信号调制成模拟信号传输，接收方将模拟信号还原成数字信号。

同时在通信信道上传输的数据位数：1.并行传输：同时传输一组比特，每个比特使用单独的一条线路，传输速度快，短距离传输。

例如：计算机的并行口常用来连接打印机。

2.串行传输：只使用一条线路，同时只传输一比特位。

速度慢。

造价低、可靠性好。

长距离传输。

多路(信道)复用：（目的）提高介质利用率，（方式）在一条通信线路上，同时传输多个信号。

（书41页）频分多路复用（FDM）：模拟信号的传输，按频率区分信号——传输介质的带宽划分为若干个窄频带，每一路信号占用一个窄频带。

波分复用（WDM ）：光的频分复用。

时分多路复用(TDM)：数字信号的传送，将传输时间划分为多个时间片，每个时间片传输一路信号。

条件：传输介质可提供的速率大大超过每路信号所要求的速率。

1.同步时分多路复用：为各路信号分配固定的时间片，不论该路是否有数据传输。

2.统计(异步)时分多路复用：根据信号需要动态分配时间片，只当有数据要发送时，才分配给时间片。

传输介质常用的三种导向传输媒体：双绞线，同轴电缆，光纤三种介质的对比：传输速度，抗噪能力，安全保密性，安装维修价格1.一个调制解调器的星座图中包含4个点，当它在1200波特的线路上工作时，数据传输率可以达到（2400）bps。

2.调制解调器使用QAM（幅移键控和相移键控），在波特率1000波特的情况下数据率达到3000bps，若采用0，π/2，π，3π/2四种相位，则每种相位有（4）个不同幅值。

——提高的倍数乘以原来的波特率3.对于带宽为50kHz的信道，若有16中不同的物理状态来表示数据，信噪比为20dB，问该信道的最大数据传输率是多少？香农（Shannon）定理：C=Wlog2(1+S/N)其中，C信道的极限信息传输速率（b/s ）W 信道的带宽（Hz）S 信道内所有信号的平均功率N 信号内部的噪声功率S/N: 信噪比10lg(S/N ):（分贝）答：根据奈奎斯特定理（无信噪比）设理想低通信道的最大波特率为B，W为信道的宽度(Hz)，则有B=2W，C= n * B：B=2W=2*50kHz=100kHz, C=4B=4*100=400kHz网络层链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

一条链路只是一条通路的一个组成部分。

数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。

若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件。

一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。

差错校验循环冗余检验CRC 的检错：假设待传送的一组数据M = 101001（现在k = 6）。

我们在M 的后面再添加供差错检测用的n 位冗余码一起发送。

用二进制的模 2 运算进行2的n次方乘M 的运算，这相当于在M 后面添加n 个0。

得到的(k + n) 位的数除以事先选定好的长度为(n + 1) 位的除数P，得出商是Q 而余数是R，余数R 比除数P 少1 位（n 位）。

（除数n+1位，余数n位）【由选定好的除数的位数得n，添0，做除法得余数】例子：现在k = 6, M = 101001。

设n = 3, 除数P = 1101，被除数是2nM = 101001000。

模 2 运算的结果是：商Q = 110101，余数R = 001。

把余数R 作为冗余码添加在数据M 的后面发送出去。

发送的数据是：2nM + R即：101001001，共(k + n) 位。

在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列FCSCRC 是一种常用的检错方法，而FCS 是添加在数据后面的冗余码。

数据链路层传输差错可分为两大类：比特差错，帧丢失或帧重复点对点链路（point-to-point link）：单个接收方与单个发送方：PPPＰＰＰ特点：１.简单——这是首要的要求２.封装成帧３.透明性４.多种网络层协议和多种类型链路５.差错检测６.检测连接状态７．最大传送单元８.网络层地址协商PPP 协议的帧格式标志字段 F = 0x7E （符号“0x”表示后面的字符是用十六进制表示。

十六进制的7E 的二进制表示是01111110）。

地址字段A 只置为0xFF。

地址字段实际上并不起作用。

控制字段C 通常置为0x03。

PPP 有一个2 个字节的协议字段。

（PPPP 数据报、PPP 链路控制数据、网络控制数据）PPP 是面向字节的，所有的PPP 帧的长度都是整数字节。

PPP 用在同步传输时，协议规定采用硬件来完成比特填充。

PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法（字节填充）。

零比特填充PPP 协议用在SONET/SDH 链路时，是使用同步传输（一连串的比特连续传送）。

这时PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输。

方法：在发送端，只要发现有 5 个连续1，则立即填入一个0。

（保证了透明传输中：在所传送的数据比特流中可以传送任意组合的比特流，二不会引起对真边界（Ｆ：０１１１１１１０）的判断错误）。

广播链路（broadcast link）：让多个发送方和接收节点都连接到相同的、单一的、共享的广播信道上：以太网局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。

局域网的拓扑结构：总线型：优点：成本低，布线简单增、删节点容易任一节点故障，不会影响整个网络的运行可靠性高缺点：每一时刻，只能通过一信息－－信道争用某网段故障新增节点，造成全网瘫痪环型：所有设备被连接成环，信息传送是沿着环传播。