计算机网络 第6版 复习提纲讲解

《计算机网络》复习提纲任课教师：汪学明第1章概论（基本概念）1.计算机网络发展过程（四个阶段）（1）以主机为中心的联机终端系统：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务还是进行批处理，在20世纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。

（2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。

网络的共享采用排队方式，即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户段续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。

（3）体系结构标准化网络：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。

这样，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、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。

（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。

2.协议（掌握协议的定义，并知道Internet网中使用的通信协议是TCP/IP协议）。

定义：通信双方为了通信正常进行而指定的一系列规则或约定。

Internet网中使用的通信协议是TCP/IP协议TCP/IP：传输控制协议/网际层协议TCP/IP 四层体系结构：应用层、运输层、网际层、网络接口层。

3.网络的定义网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络、计算机网络。

计算机网络：相互连接的自治计算机的集合。

网络由若干结点和连接这些结点的链路(link)组成。

4.网络的分类（按覆盖范围来分：LAN、MAN和W AN）LAN：局域网Local Area Network范围：小，＜20km传输技术：基带，10Mb/s~1000Mb/s，延迟低，出错率低（10-11）拓扑结构：总线，环MAN：城域网Metropolitan Area Network范围：中等，＜100km传输技术：宽带/基带拓扑结构：总线WAN：广域网Wide Area Network范围：大，＞100km传输技术：宽带，延迟大，出错率高拓扑结构：不规则，点到点5.计算机网络的组成（分为两个子网）通信子网：由处理主机之间完成通信任务的专用计算机（CCP）组成的传输网络，提供信息传输服务。

资源子网：建立在通信子网基础上的主机集合，提供计算资源。

6.网络拓扑结构及其分类星形：有一个中心节点，其他节点与其构成点到点连接。

树形：一个根节点、多个中间分支节点和叶子节点构成。

总线型：所有节点挂接到一条总线上，广播式信道。

需要有介质访问控制规程以防止冲突。

环形：所有节点连接成一个闭合的环，节点之间为点到点连接。

全连接：点到点全连接，连接数随节点数的增长迅速增长（N(N－1)/2），使建造成本大大提高，只适用于节点数很少的广域网中。

不规则（网状）：点到点部分连接，多用于广域网，由于连接的不完全性，需要有交换节点。

第2章数据通信基础1.数据传输的几种方式基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。

例如：以太网（局域网）频带传输：数字信号调制成音频模拟信号后再传送，接收方需要解调。

例如：通过电话网络传输数据宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方需要解调。

2.多元调制及其作用基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。

为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。

调制：用模拟信号承载数字或模拟数据。

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。

正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)：可供选择的相位有12 种，而对于每一种相位有1 或2 种振幅可供选择。

由于4 bit 编码共有16 种不同的组合，因此这16 个点中的每个点可对应于一种 4 bit 的编码。

若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越困难。

3.P CM（脉冲编码调制、抽样定理及其计算）模拟—数字编码是用数字信号来传输模拟数据，即模拟数据数字化。

如用计算机的录音软件录制声音，最后用数字信号的方式将模拟信号存储在硬盘中。

最常见的技术PCM（Pulse Coded Modulation脉冲编码调制）技术。

包括三个独立过程：采样、量化和二进制编码。

采样：按一定间隔对语音信号进行采样量化：把每个样本舍入到最接近的量化级别上编码：对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号。

采样定理：如果模拟信号的最高频率为F，若以≥2F的采样频率对其采样，则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。

例：语音信号的数字化语音带宽f<4kHz采样时钟频率：8kHz（>2倍语音最大频率）样本量化级数：256级（8b/每样本）数据率：8000次/s×8b = 64kb/s每路PCM信号的速率= 64kb/s图a 模拟数据图b PAM技术进行采样图d 量化结果编程PCM单元图c 对PAM采样结果进行量化图 4.22 PCM（脉冲编码调制）如图 4.22所示，量化后，如果有N个量化级，则可以编制为log2N位的二进制码，该码字为一个PCM 编码单元。

模拟电话信号转变为数字信号时，根据采样定理，只有采样频率不低于电话信号的2倍，就可以从采样中无失真的恢复出原来的电话信号，标准电话信号的最高频率为3.4KHz，采样频率为方便定为8 KHz，即采样周期T=125μm，采样后每秒8000个离散值，为了有效利用传输线路，通常将多路的PCM信号用时●(2013年5月试题)假设模拟信号的频率范围为3-9MHz，采样频率必须大于 (12)时，才能使得到的样本信号不失真。

(12)A.6MHz B.12MHz C.18MHz D.20MHz●假设模拟信号的最高频率为5MHz，采样频率必须大于（14），才能使得到的样本信号不失真，如果每个样本量化为256个等级，则传输的数据速率是（15）。

（14）A．5MHz B．10MHz C．15MHz D．20MHz（15）A．10Mb/s B．50Mb/s C．80Mb/s D．100Mb/sE1：欧洲的30路PCM利用时分复用的方法，将一个帧划分为32相等的时隙，每个时隙传送8bit，因此整个一帧共有256bit，每秒8000帧，因此PCM的一次群E1的数据率就是256*8000=2.048 Mb/s。

在32个时隙中，30个时隙用于通话，即CH1-CH15、CH17-CH31用来传送通话，两个时隙用来传输帧同步和信令等信息，CH0和CH16。

图 4.23 E1线路帧格式T1：北美的24路PCM利用时分复用的方法，将一个帧划分为24相等的时隙，传输24个话路，每个话路的采样用7bit表示，然后再加上1位信令码元，因此一个话路占用8bit。

帧同步码是在24路的编码之后加上1bit，这样每帧共有193bit，每秒8000帧，因此PCM的一次群T1的数据率就是193*8000=1.544 Mb/s。

图 4.24 T1线路帧格式系统类型一次群二次群三次群四次群五次群欧洲体制符号E1 E2 E3 E4 E5 话路数30 120 480 1920 7680 数据率（Mb/s） 2.048 8.448 34.368 139.264 565.148北美体制符号T1 T2 T3 T4 T5 话路数24 96 672 4032数据率（Mb/s） 1.544 6.312 44.736 274.1764.曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码曼彻斯特编码（Manchester Coding）用电压的变化表示0和1。

规定在每个码元的中间发生跳变高→低的跳变代表0，低→高的跳变代表1每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号。

这种编码也称为自同步码（Self-Synchronizing Code）。

缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。

差分曼彻斯特编码（Differential Manchester Coding，DMC）每个码元的中间仍要发生跳变。

用码元开始处有无跳变来表示0和1 ，有跳变代表0，无跳变代表1。

5.数据通信中的几个重要性能指标（比特率、波特率、出错率和信道容量）信号传播速度：信号在信道上每秒钟传送的距离，光在空气中的速度为3*108m/s，电缆中电信号的传播速度为光速的77%，约为2*108m/s；码元：在数字信号中，一个数字脉冲称为一个码元，一次脉冲的持续时间称为码元的宽度。

码元速率：单位时间内信号波形的最大变换次数，即单位时间内通过信道的码元个数，如果信号码元宽度为T秒，则码元速率B=1/T，单位叫波特，所以码元速率也叫波特率，单位B/S. 信道中能不失真传输的最高码元速率受信道的带宽决定。

数据速率：或称为比特率，单位时间内在信道上传送的数据量（即位数），其单位为bps 或b/s。

一个码元如果有两种状态或两种离散值，则它可以表示0，1这两个数，即它可以携带1个比特，因为1个比特也只有这两种可能，0和1；一个码元如果有四种状态或四种离散值，则它可以表示00，01，10，11这四个数，即它可以携带2个比特，因为2个比特也只有这四种可能，00，01，10，11 。

图 2.5每码元携带1bit数据图由此可以推出：一码元携带比特数＝LOG2（状态数或离散数）当一码元携带一比特时：比特率＝波特率当一码元携带n比特时：比特率＝n×波特率即仅当一个码元携带一比特的信息时，码元速率等于比特率。

图 2.6每码元携带2bit数据示意图信道容量：传输介质在单位时间内传送的最大信息量，（即传输介质的最大比特率）称为信道容量，信道容量是由介质带宽和调制技术决定的。

6.香农公式及其应用（计算题）Nyquist公式：用于无噪声理想低通信道C = 2W log2 MC ——数据传输率，单位b/sW ——带宽，单位HzM ——信号编码级数Shannon公式：用于有噪声干扰信道C = W log2 （1+S/N）C——传输率，单位b/sW——带宽，单位HzS/N——信噪比信噪比的单位也可用分贝(dB)表示：S/N(dB)=10log10 (S/N)例1 某信道带宽4000HZ，设信噪比为30dB,计算该信道的最大传输速度(或信道容量)。