计算机网络概念整理归纳

计算机网络定义：一些相连的自制的计算机的集合。

网络分类：

作用范围分类：

广域网/远程网(WAN):范围：几十到几千公里,任务：通过长距离运送主机所发送的数据。链接链路：高速链路。城域网(MAN):范围：一个城市,5-50km,可以是几个单位所共有,也可以是一种公用设施,将多个局域网相联。

局域网(LAN):一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连(>=10Mb/s),地理上局限在较小范围1km左右,采用以太网技术。

个人区域网(PAN):范围10m左右。

不同使用者分类:

公用网：

专用网：

用来把用户接入到因特网的网络:

接入网,又称为本地接入网或居民接入网。

OSI协议：

应用层：体系结构最高层应用层为应用进程提供服务(HTTP SMTP FTP)

运输层：向两个主机中进程之间的通信提供服务。

复用：多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务

分用：运输层和送到的信息分别交付给应用层中的相应进程

传输控制协议TCP:面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够体统可靠的交付

用户数据报协议UDP:无连接的,数据传输的单位是用户数据报,不保证提供可靠的交付,只能提供尽最大努力交付

网络层:为分组交换机上的不同主机提供通信服务。数据传输单位是分组或包,网络层中IP协议,分组也叫IP数据报,或简称数据报,网络层的另一个任务就是选择合适的路由器,使原主机运输所传下的分组,能够通过网络中的路由器找到目的的主机。

数据链路层:常称为链路层,两个相邻节点之间的传送的协议。传输单位是帧,每一帧包括数据和必要的控制信息。物理层:透明的传送比特流,传输单位是比特OSI参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU。

传输媒体

导向传输媒体

双绞线两根相互绝缘的铜线并排放在一起用规则的方法搅合在一起就构成了双绞线,用于电话系统,通讯距离一般为几到几十公里。

同轴线缆:组成:内导体铜质芯线,绝缘层,网状编织的外导体屏蔽层,保护塑料外层。具有很好的抗干扰特性,被广泛用于传输较高速率的数据。

光缆:优点:光纤通信的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。光纤是光纤通信的传输媒体。在发送端有光源,可以采用发光二极管或半导体激光器在电脉冲的作用下可以产生光脉冲,在接收端利用光电二极管做成光检测器,在检测到光脉冲时可以还原出电脉冲

多模光纤多条不同角度入射角大于临界角就可产生全反射,光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽造成失真所以多模光纤只适合近距离传输。

单模传输:光纤直径减小到只有一个光的波长,成本高，光损小,用于远距离传输

非导向传输媒介:

信道复用技术:

频分复用:用户在分配到一定频段以后，通信过程中自始至终都使用这个频段,频分复用所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源

时分复用:将时间划分为一段段等长的时分复用帧，每个时分复用用户在每个帧中占用固定的序号时隙所以时分复用就是所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度技术成熟但不够灵活

波分复用:光的频分复用码分复用:每个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信,由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户直接不会造成干扰数字传输系统:

脉码调制

PCM:同步光纤网

SONET:数字系列

SDH:宽带接入技术:xDSL用数字技术对现有的模拟电话用户先进行改造，使它能够成在宽带业务。ADSL坝上行和下行宽带做成部队称的。上行指从用户到ISP，而下行指ISP到用户，ADSL在用户线两端各安装一个ADSL调制解调器离散多音调DMT调制我国使用技术

光纤同轴混合网HFC:有线电视网改造得到CATV网络是同轴线缆网络,使用频分复用HFC网的主干线路采用光纤,HFC 网采用节点体系结构,HFC网具有比CATV更宽的频幅,每个家庭要安装一个用户接口盒,FTTx技术也就是光纤到户技术,即将光线一直铺设到用户家庭.

数据链路层

点对点信道这种信道使用一对一的点对点通信方式

广播信道这种信道使用一对多的广播通信方式,因此过程比较复杂。广播信道上链接的主机很多,因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送使用点对点新到的数据链路层

数据链路和帧

链路:链路就是从一个节点到相邻节点的一段物理线路而中间没有任何其他的交换点

数据链路:当需要在一条线路上传送数据时,除了必须有一条物理路线外,还必须要有通信协议来控制这些数据传输,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

帧:点对点信道的数据链路层的协议数据单元,数据链路层把网络层交下来的数据构成真发送到链路上,以及把接收到的帧中的数据取出并上交到网络层

三个基本问题:封装成帧,透明传输和差错检测

封装成帧,首部和尾部的作用:进行帧定界还有必要控制信息最大传送单元MTU帧的数据部分长度上限SOH帧开始符EOT帧结束符

透明传输发送端出现EOT或SOH时前面插入一个转义字符这种方法叫做字节填充或字符填充

差错检测采用循环冗余检验CRC

FCS帧检测序列

比特差错和出现传输差错

点对点协议PPP:用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议

PPP协议应满足的要求:简单,封装成帧,透明性,多种网络层协议,差错检测,检测连接状态最大传输单元,网络层地址协商,数据压缩协商

PPP协议不需要的功能:纠错,流量控制,序号,多点线路,半双工或单工链路

PPP协议的组成:1)一个将IP数据报封装到串行链路的方法。PPP及支持异步链路(无奇偶校验的8比特数据)也支持面向比特的同步链路。IP数据报在PPP帧中就是其信息部分。这个信息部分的长度受最大传送单元MTU的限制2)一个用来建立,配置和测试数据链路链接的链路控制协议LCP通信的双方可协商一些选项。在RFC1661中定义了11种类型的LCP选项

3)一套网络控制协议NCP,其中每一个协议支持不同的网络层协议,如IP,OSI 等

PPP的协议模式

字段的意义:首部第一个字段和尾部第二个字段都是标志字段F,规定为0x7E标志字段表示一个帧的开始或结束,首部中的第二个字段默认为0xFF,第三个字段规定为0x03,首部的第四个字段是2字节的协议字段,信息字段的长度是可变的,不超过1500字节,尾部的第一个字段是使用CRC的帧检验序列FCS

字节填充:异步传输时,他把转义符定义为0x7D并使用字节填充,方法为:1.把信息字段中出现的每一个0x7E字节转换为两个字节序列0x7D,0x5E 2.若信息字段中出现一个0x7D则吧0x7D书写成两个字节0x7D,0x5D 3.若信息字段中出现ASCII码的控制字符即数值小于0x20的字符,则在字符前加一个0x7D 字节零比特填充有5个连续1则填一个0

使用广播信道的数据链路层

局域网的数据链路层

局域网的主要特点网络为一个单位所拥有，切地理范围和站点数目均有限。局域网可按网络拓扑进行分类:星形网,环形网,总线网,树形网

共享信道的方法:

1.静态划分信道

2.动态媒体接入控制,它又称为多点接入,其特点是信道并非在用户通信是固定分配给用户。

随机接入随机接入的特点是所有的用户可随机的发送信息。但如果恰巧有两个或更多的用户在同一时刻发送信息,那么在共享媒体上就要产生碰撞,所以必须要有解决碰撞的网络协议

受控接入:用户不能随机的发送信息而必须服从一定的控制,这类的典型代表有分散控制的令牌环局域网和集中控制的多点线路探寻或称为轮询

以太网的两个标准:DLX Ethernet V2与IEEE 802.3只有很小的差别

适配器的作用:计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器。适配器本来是在主机箱内的一块网络接口板这种接口板又称为网络接口卡NIC或简称为网卡CSMA/CD协议以太网协议半双工通信

争用期:以太网端到端往返时间2τ又称为碰撞窗口经过争用期时间还没有检测到碰撞才能确定这次发送不会发生碰撞.以太网吧争用期定为51.2μs或者512比特时间最短有效帧长度64字节帧间最小间隔为9.6μs

使用广播信道的以太网每个站到集线器的距离不超过100m,使用集线器的以太网在逻辑上依然是一个总线网各站共享逻辑上的总线,集线器使用有RJ-45插口也就是网线插口,集线器就像是多接口转发器

以太网信道利用率:发送帧需要时间为T0单程端到端传播时延为τ,τ和T0之间的比值就是信道利用率比值越小,争用期越小,利用率越高,反之越低

以太网的MAC层:硬件地址又称为MAC地址或物理地址6位。IEEE规定地址字段的第一字节的最低位为I/G位为0是单一地址,为1则是组地址,用来进行多播

MAC帧格式第一段目的地址6字节,第二段源地址6字节,第三段类型字段2字节,第四字段数据字段46~1500字节最后四个字节FCS