数据通信与计算机网络知识点

数据通信与计算机网络
第二章:数据通信基础 (2)
1.基本概念 (2)
2.通信系统模型 (3)
3.通信方式 (3)
4.编码方式 (4)
5.差错控制 (4)
第三章:物理层 (5)
1.物理层的任务,’透明’的传输比特流 (5)
2.物理层≠物理传输介质 (5)
3.物理层协议:机械,电器,功能,规程 (5)
第四章:数据链路层 (6)
1.数据 (6)
2.功能 (6)
3.停止等待,ARQ协议,连续ARQ,回退N帧 (6)
4.HDLC (6)
5.PPP协议 (7)
第五章:局域网体系结构 (7)
1.LLC,MAC (7)
2.网卡作用: (7)
3.CSMA/CD,CAMA/CA (7)
4.以太网(最典型的协议) (7)
5.无线局域网 (7)
第六章:网络层 (8)
1.两种服务 (8)
2.路由选择算法 (8)
3.拥塞控制(各层都参与) (8)
第七章:Internet网络层 (9)
1.分类的IP地址的划分 (9)
2.IP数据报,TTL(生存时间)含义 (9)
3.ARP (10)
4.ICMP(Internet控制报文协议) (10)
第九章:传输层 (10)
1.四功能 (10)
2.拥塞控制(大题!) (10)
第二章:数据通信基础
1.基本概念
数据传输速率:
数据传输速率,又称为信息传输速率,是指单位时间内传输的二进制位的位数,单位为比特/秒(b/s,也可用Kb/s 或Mb/s).
数据传输速率与波特率之间的关系如下:
n
B C 2log 式中C-数据传输速率(b/s).
B-波特率;()Baud (1T B )
N-调制电平数(为2的整数倍),通常为2
带宽:
在模拟系统中,’带宽’是指信号所占用的频带宽度.人语音信号带宽300-3400Hz.数字信号中只数字信道的数据传输速率,单位比特/秒.传输效率:
传输效率=
数总据
有用数据误码率:
误码率是衡量信息传输可靠性的一个参数,它是指二进制码元在传输系统中被传错的概率.
N N P e
e (N 为传输总数,Ne 为传错位数,误码率为Pe)
信道容量:
信道容量定义为:信道在单位时间内所能传送的最大信息量,即信道的最大传输速率,单位是比特/秒(b/s).
理想状态下根据奈奎斯特准则(n H C 2log 2 ),可计算最大传输速率,而实际中的信道必然有噪声和有限带宽.
因此有了后来的香农公式
)
1(log 2N S H C 式中C-信道容量,即信道极限传输速率
H-信道带宽,信道能通过信号的最高和最低频率差S-信号功率N-噪声功率
S/N-信噪比,通常用dB 分贝表示,分贝和一般比值换算关系为:
信噪比(dB)=)lg(10N S .
2.通信系统模型
数据通信系统模型:
1.信源和信宿
信源就是信号的发射端,是发出代传送数据的设备;信宿就是信息的接收端,是接受所传送数据的设备.在实际应用中,大部分信源和信宿设备都是计算机或其他数据的终端设备
2.信道
信号的传输通道称为信道,包括通信设备和传输介质.这些介质可以是有形介质和无形介质,信道分类如下:
(1).按照传输介质分类:分为有线信道和无线信道
(2).按照传输信号类型分类:分为模拟信道和数字信道
(3).按照使用权限分类:分为专用信道和公用信道.
3.信号转换设备
功能:(1).发送部分中的信号转换设备将信源发出的数据转换成适于在信道上传输的信号
(2).接受部分中的信号转换设备将信道传输过来的数九还原成原始的数
据
3.通信方式
1.并行传输与串行传输
并行传输:数据传输速率相对较快,适于在近距离数据传输
串行传输:由于发送端和接收端设备内部数据往往采用并行传输方式,因此在发送与接收前分别进行并/串转换与串/并转换.具有简单,经济,易于实现的优点,适于远距离传输;缺点是较并行方式数据传输率低.
2.单工.半双工和全双工传输(方向上)
1.单工通信
单工数据传输是两数据站之间只能沿一个指定方向进行数据传输
Eg:无线电广播和电视信号传播
2.半双工通信
可在两个方向上传输,但同一时刻只限与一个方向,采用分时使用的方法
Eg:对讲机
3.全双工通信
通信站之间有两条路,则发送和接受能同时进行
Eg:计算机与计算机
3.基带传输与频带传输
数字传输系统中,根据数据信号是否发生过频谱搬移,可把传输方式分为基带传输和频带传输两种.
(1).基带传输:数字设局被转换成电信号时,利用晕啊有电信号的固有频率和波形在线路上传输,称为基带传输.在计算机等数字设备中,用来表示二进制数字序列电信号的方波,把方波固有的频带称为基带,方波信号称为基带信号,在信道上直接传输基带信号称为基带传输
(2).频带传输:也叫宽带传输.方法是将二进制脉冲所表示的数据信号,变换成便于在较长的通信线路上传输的交流信号后在进行传输.
4.编码方式
1.单极性码:
不归零码:高电平为1,低电平为0
归零码:高电平为1(只维持靠前部分码元),低电平为02.双极性码
不归零码:高电平为1,低电平-1归零码:参考’单极性码’3.曼切斯特和差分曼切斯特
特点是跳变
曼切斯特:从高到底表示1,从低到高表示0
差分曼切斯特:有跳变表示’0’,没有跳变表示’1’.PS(=.=):与上一位相比,长的一样是有跳变,长的不一样就是没有跳变
5.差错控制
1.方式:
(1).检错重发(ARQ)(2).前向纠错(FEC)(3).混合纠错(HEC)(4).信息反馈(IRQ)2.循环冗余编码(CRC)看例子,别的不多说了Eg:
1010110
x
x x x x x x x x x x T 2462345610110101)(有大题,参考例题
设信息为7位，冗余位为4位，生成多项式x4+x3+1，试计算传输信息为1011001的CRC 编码。

解:除数11001,冗余(r)=4;被除数为传送信息(1011001)后0000,即被除数10110010000
CRC 编码只要求出除数与被除数的余数(4位),将余数加在传输信息后.构成的11位数据即是CRC.这题答案:10110011010
第三章:物理层
1.物理层的任务,’透明’的传输比特流
物理层是分层体系结构的最底层,最基础的一层,传输的数据不经过任何处理,故可称为”透明的传输比特流”
2.物理层≠物理传输介质
传输介质特性:物理特性,传输特性,连通性,地理范围,抗干扰性,相对价格
有线传输介质:
1.双绞线
2.同轴电缆
3.光纤
无线传输介质:
1.无线电波通信
2.微博通信
3.红外通信
PS:在物理层之下,传输最好的是光纤
3.物理层协议:机械,电器,功能,规程
RS-232-目前最广泛的串行物理接口标准
DTE:计算机或终端
DCE:调制解调器
1.机械特性:上面13根,下面12根
2.电气特性:
与TTL电平不兼容,逻辑’1’电平-15~-5V逻辑’0’电平为+5~+5,+5与-5之间无定义.
3.功能特性:
常用引脚功能:
引脚缩写功能
1PG保护地
2TXD发送数据
3RXD接收数据
4RTS请求发送
5CTS清除发送
6DSR DCE就绪
7GND信号地
8DCD载波检测
20DTR DTE就绪
22RI振铃提示
4.规程特性:
定义了DTE与DCE间信号产生的时序
又杂又难记,不写了,这个放弃吧
第四章:数据链路层
1.数据
数据链路是一个数据管道,可以进行数据通信.
路由器工作在网络层和链路层和物理层
交换机工作在链路层和物理层
2.功能
1.帧同步
在数据链路层,数据的传送单位是帧,数据一帧一帧的传送.帧同步是指接收端应当能从收到的比特流中准确的区分出一帧的开头和结束
2.流量控制
发送端与接收端必须协调工作,发送端发送数据的速率必须使接收端来得及接受.通过控制发送端发送数据的速率来控制流量
3.差错控制
接收端通过校验帧的差错编码(CRC或奇偶校验码)来判断接受到的帧是否有差错
4.链路管理
数据链路的建立,维持和释放就叫做链路管理
3.停止等待,ARQ协议,连续ARQ,回退N帧
1.停止等待
发送端每发送完一帧就要等待接收端的确认信息.如果出错可由发送端自动重传,因此称为自动请求重传(ARQ).
2.ARQ协议
规定每发完一帧都要等待确认帧,通信双方不需要太多的帧缓存
3.连续ARQ
连续的自动请求重发,不用等待前一帧被确认便可发送下一帧.
4.回退N帧
连续ARQ协议的一种,发送端将待发送的帧编好序号.发送完第0帧后,不停止等待确认帧,而是继续发送后面帧.一次连续发完好几帧后,当检测出现差错,回退
至出现错误的那一帧,重新从这一帧开始发.
4.HDLC
是一种面向比特的链路控制协议,HDLC称为高级数据链路控制规程
帧结构:标志字段;地址字段;控制字段;信息字段和帧校验字段组成
标志字段有个重要的概念:零比特填充的(为了解决帧同步,找出帧首尾)
发送时:发现有5个连续的1,就在1后面插入一个0接收时:发现有5个连续的1就在1后面去掉一个0
5.PPP 协议
PPP 点对点协议是一种面向协议.层次结构:
网络层上层协议数据链路层网络控制协议(NCP)PPP
链路控制协议(LCP)
物理层
物理层
第五章:局域网体系结构
1.LLC,MAC
数据链路层分为介质访问控制MAC 子层和逻辑链路控制LLC 子层
LLC 子层:为不同高层协议提供相应借口,并且进行流量和差错控制,LLC 的标准为IEEE 802.2
MAC 子层:与接入到传输介质有关的内容都放在MAC 子层,基于令牌总线网的IEEE 802.4,基于令牌环的IEEE 802.5和基于以太网的IEEE 802.3均为MAC 子层标准.
2.网卡作用:
1.串-并转换
2.数据缓存
3.实现基本协议/驱动
3.CSMA/CD,CAMA/CA
CSMA/CD:载波监听/碰撞检测CSMA/AD:载波监听/碰撞避免
4.以太网(最典型的协议)
64字节(最短的有效帧长)10BASE-T
MAC 地址与IP 地址区别?(简答or 选择)
MAC 地址与网络无关,与硬件有关.IP 地址不受硬件限制,由网络分配
MAC 地址:前3字节是组织唯一标识符,代表不同的网卡生产厂家
后3位字节是扩展标识符,由厂家自行指派
5.无线局域网
隐蔽站问题:假设有3个信号站,A,B,C.
图中显示的是A 站与C 站的信号覆盖范围,从图可知A 与C 都能检测到B 站,但A,C 不能检测到对方.这就会导致C 检测不到A 与B 通信,它会认为B 处于空闲状态,
继而
向B 发送数据,其结果是发生冲突
暴露站问题:假设有4个信号站,A,B,C,D
D 站
图中显示圆圈为B 站信号覆盖范围,从图中可知D 站与B 站不可通信,此时B 站正在与A 站通信,若C 站想与D 站通信,当C 站在B 站范围内,也能收到B 站信号.所以,这是C 站得出错误结论:信道忙,暂时不能发送数据
怎么解决:碰撞避免
第六章:网络层
1.两种服务
2.路由选择算法
1.链路状态路由算法P128
2.距离矢量路由算法
P126
3.拥塞控制(各层都参与)
1.拥塞产生:
在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏——产生拥塞(congestion)。

出现资源拥塞的条件：
对资源需求的总和>可用资源
路由器缓存容量不合适。

有时增大内存，拥塞反而会更糟。

项目
数据报服务
虚电路服务
建立连接不需要
需要
路由选择每个分组独立选择路由建立虚电路时选择路由,以后
各分组都使用该路由寻址方式每个分组都包括源地址和目的地址
分组总按发送顺序到达目的节点
节点失败的影响除在出故障时正在由该节点处理的分组都丢失外,无影响所有经过出故障的节点的虚电路均不能工作差错控制由两端节点负责由通信子网负责流量控制由两端节点负责由通信子网负责拥塞控制难容易端到端服务质量
不宜保证
容易保证
处理器速度慢也能导致拥塞
低带宽线路也会导致拥塞
拥塞会导致恶性循环
2.基本原理:
开环控制方法就是在设计网络时事先将有关发生拥塞的因素考虑周到，力求网络在工作时不产生拥塞。

闭环控制是基于反馈环路的概念。

属于闭环控制的有以下几种措施：
监测网络系统以便检测到拥塞在何时、何处发生。

将拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方。

调整网络系统的运行以解决出现的问题。

3.与流量控制的区别:
拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。

流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。

第七章:Internet网络层
1.分类的IP地址的划分
1IP地址分类
A类:以0开头的8位网络号+24位主机号
B类:以10开头的16位网络号+16位主机号
C类:以110开头的24位网络号+8位主机号
D类:前4位1110
E类:前4位1111
把32位分为二级,第一级分配网络号(net-id),第二级分配主机号(host-id)
2子网划分
从二级IP地址到三级IP地址
具体是在二级的IP基础上,把主机号的几个比特位变成了子网号(subnet-id),主机号相应变短
子网掩码的作用
与IP地址相与,得到所在网络地址(或者说是子网号).
同理可由当前IP地址得到子网掩码,即将当前32位IP地址host-id取0,其余部分取1得到
大题!!已知IP地址,求子网掩码和网络地址
2.IP数据报,TTL(生存时间)含义
T TL(生存时间):占8位,IP 数据报在版本首部长度区分服务总长度固定部分
(首部)
标识标志片偏移
生存时间协议首部校验和
源站IP地址
目的站IP地址
选项填充可选部分
(首部)
数据部分
网络中的寿命.数据报没经过一个路由器,TTL减一,TTL为0时删除数据报.
3.ARP
地址解析协议叫做ARP,将IP地址转换为MAC地址的转换过程叫地址解析
工作过程:检测映射,若找不到匹配映射,则发送包含目标主机IP的ARP请求广播帧,目标主机检测到请求ARP后返回一个ARP响应帧包含了目标主机的MAC地址
4.ICMP(Internet控制报文协议)
属于网络层的协议
功能:
1.报告差错情况
2.提供有关异常情况的信息
第九章:传输层
1.四功能
1.传输层寻址
2.连接管理
3.流量控制
4.差错控制
2.拥塞控制(大题!)。