网络技术(第二章-网络技术基础)

网络技术

第二章网络技术基础

考点1 计算机网络的定义

资源共享的观点将计算机网络定义为“以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合”。其主要体现在以下3个方面：

①计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。计算机资源主要指计算机硬件、软件和数据。

②互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”。互连的计算机之间应该没有明确的主从关系，每台计算机都可以联网或者脱离网络工作。

③联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。

考点2 计算机网络的分类

1．网络分类方法

网络分类的方法很多，常用以下两种分类法：

①根据网络所使用的传输技术分类，可以分为广播式网络与点一点式网络。选择分组存储转发与路由选择是点一点式网络与广播式网络的重要区别之一。

②根据网络的覆盖范围与规模分类，可以分为局域网、城域网与广域网。

2．广域网、局域网和城域网

(1)局域网(LAN)

局域网分为共享局域网与交换局域网(或是共享介质式局域网和交换式局域网)。局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展。在局域网领域中，采用以太网(Ethemet)、令牌总线(Token Bus)和令牌环(Token Ring)原理的局域网产品形成了三足鼎立之势。

(2)城域网(MAN)

城域网(MAN)是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。其设计的目标是要满足几十千米范围内的多个局域网互联的需求。

(3)广域网(WLAN)

广域网也称远程网，它所覆盖的范围从几十千米到几千千米。广域网的通信子网主要采用分组交换技术。早期的网络主要是广域网。

考点3 计算机网络拓扑结构

1．计算机网络拓扑的定义

计算机网络设计的第一步就是网络拓扑设计。拓扑学是几何学的一个分支。

计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络各实体之间的结构关系。

2．网络拓扑的分类

网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为以下两类：

(1)点对点线路通信子网的拓扑

采用点对点线路的通信子网的基本拓扑构型有4种：星型、环型、树型与网状型。

(2)广播信道通信子网的拓扑

采用广播信道通信子网的基本拓扑构型主要有4种：总线型、树型、环型、无线通信与卫星通信。

3．点对点线路通信子网的拓扑

(1)星型拓扑

星型拓扑的特点是结构简单，易于实现和管理，但由于其集中控制方式的结构，一旦中心结点出现问题，就会造成全网的瘫痪，可靠性较差。

(2)环型拓扑

环型拓扑的环中任意一个结点的故障都会造成全网的瘫痪，这是环型网络可靠性的瓶颈。

(3)树型拓扑

树型拓扑可以看做是星型拓扑的一种扩展，主要适用于汇集信息的应用要求。

(4)网状拓扑

网状拓扑又称为无规则型。网状拓扑的优点是系统可靠性高，但是由于结构复杂，就必须采用路由协议、流量控制等方法。广域网中基本都采用网状拓扑结构。

考点4 数据传输速率和误码率

1．数据传输速率

(1)数据传输速率的定义

数据传输速率在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位是比特／秒(bit／s)，记作bps。

对于二进制数据，数据传输速率为

S=1/T

S为传榆速率，单位是比特／秒(b／s或bps)；

T为发送每一比特所需要的时间，单位是秒(S)。

例如，在通信信道上发送1比特信号所需时间是0．0001μs，计算数据传输速率为多少Gbps。计算步骤如下：

①T=0．0001μs，首先要换算成公式里的标准单位——秒，T=0．0001μs=10-10S。

②传输速率S=1／T=1／10-10=1010bps。

③将bps换算成Gbps：1Gbps=169bps，1010bps=10Gbps。

小知识：

①s、ms、μs、ns为时间单位，其换算如下：

lms(毫秒)=10-3S；lus(微秒)=10-6s；lns(纳秒)=10-9S。

②bps、kbps、Mbps、Gbps为传输速率单位，其换算如下：

lkbps=103bps；1Mbps=106bps；1Gbps=109bps。

(2)带宽与数据传输率

奈奎斯特定理与香农定理从定量的解度描述了“带宽”与速率的关系。

①奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。最大数据传输速率(Rmax)与信道带宽B(B=f)的关系：

Rmax=2*f

②香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。其计算公式为

2．误码率

误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率。它在数值上近似等于：

其中：N为传输的二进制码元总数，Ne为被传错的码元数。

计算机通信的平均误码率要求低于10-9。

考点5 电路交换和存储转发交换

在早期广域网的通信子网数据交换方式中，采用的方法基本分为两类：电路交换、存储转发交换。

存储转发交换又可以分为两类：报文存储转发交换(简称为报文交换)与报文分组存储转发交换(简称为分组交换)。

分组交换技术又可分为：数据报和虚电路两种。

1．电路交换

电路交换方式与电话交换的工作过程类似。两台计算机通过通信子网进行数据交换前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接。

(1)电路交换的3个阶段

电路交换的通信过程分为3个阶段。

①线路建立阶段；②数据传输阶段；③线路释放阶段。

(2)电路交换方式的特点

电路交换方式的优点是：通信实时性强，适于交互会话类通信。

电路交换方式的缺点是：对突发性通信不适应，系统效率低，不具备存储数据的能力，不能平滑数据量，不具备差错控制能力，无法发现和纠正传输过程中发生的差错。

2．存储转发交换

(1)存储转发交换与电路交换的区别

存储转发交换与电路交换的区别表现在两个特点：

①发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元(报文或报文分组)进入通信子网；

②通信予网中的结点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路由选择和转发功能。