计算机网络复习

1。计算机网络组成和分类

计算机网络概念：计算机网络是由不同通信媒体连接的，物理上独立的多台计算机组成的，需要将传输的数据分成不同长度的分组进行传输和处理的系统。

多台自主计算机的互联系统

用户指定网络中哪台计算机来完成什么样子的操作

通信子网：通信子网负责计算计算机之间的数据通信，由传输线和交换单元组成

传输线：线路，干线，信道

交换单元：分组交换节点

通常分组交换节点是路由器（router）

通信子网通常是点到点子网，传输机理是存储-转发，传输方式是分组交换。

2。计算机网络参考模型

ISO/OSI 参考模型：

物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

物理层：

与传输媒体的接口，完成传输媒体上的信号与二进制数据之间的转换。

物理层的定义是接口的机械特征，电气特性，功能和过程特性

物理接口上发送或者接受的是一串以某种规则表示的二进制数据。

数据链路层

提供点到点的可靠传输，通常把数据分成帧，请保证帧的正确发送和接收。

具体: 识别帧的标志、帧的发送和接受，需校验，确认、发送方在超时或者受到否定性确认后，要重发、重复帧需要丢弃。

在共享网络中，需要解决信道共享问题等。

网络层

提供主机到主机的通路，虽然可能存在多条通路，网络层将实现的功能包括：

选择路由

拥塞控制

协议的转换

分段和重组

对用户的分组，字符计数等

传输层

提供端到端的通路，应用到应用的通路。

传输层把高层要求的传输的数据分成若干个报文。

报文和帧不同，帧只有帧标志，报文有信源和信宿的地址和端口，报文的顺序号，确认号等。

上面低三层的通信对象通常是路由器，传输层却是端到端的，传输层考虑的是把报文如何从源端传输到目的端。源端和目的端通常是主机。

会话层

建立有关会话的机制，或双向对话，或双向对话时要有切换。

表示层

表示层关心的是语法和语义

应用层

包括所有应用方面的协议

不同系统之间的文件传输的方式不同，但是表示的形式必须一致。

TCP/IP 参考模型：

主机至网络–> 互联网层–>传输层–>应用层

互联网层：

这里的互联网是基于无连接的分组交换网络

互联网层定义了正式的分组格式和协议，即IP协议，每个IP包的路由问题是互联网层要解决的问题。

互联网层与OSI的网络层相对应。

传输层

位于互联网层的上层，与OSI中的传输层相对应。

功能是使源端和目的端主机的对等实体进行对话

定义了两个端到端的协议：

TCP 传输控制协议

UDP 用户数据报协议

应用层

包括所有的高层协议（实际上，OSI模型中的会话层和表⽰示层在很多应⽤用中是没用的）

常用的有：FTP, DNS, SMTP

3.数字通信的基本概念。

数据通信基本概念

信号和信道。数据的编码。采样和量化，位同步和帧同步。串行和并行。复用技术。

波特率 比特率

波特率: 信号变化的次数（每秒采样的次数）

比特率：数据传输速率 bps

如信号分为V级，则比特率 = log2V * 波特率

数据传输

数据传输以信号为载体

模拟传输：是指模拟数据的传输，不关⼼心所传输信号

的内容，而只关心尽量减少信号的衰减和噪声。长距离用放大器。

数字传输：是指数字数据的传输，关心信号的内容，可以数字信号传输，也可以模拟信号传输。长距离采用转发器，可以消除噪声的累积。

信道的参数和名词解释

Nyquist定理：数据传输速率 = 2Hlog2V b/s

Shannon定义：最大数据传输速率(b/s) = Hlog2(1+S/N)

信噪比（dB）= 10log10 S/N

为什么Shannon没有电平 ？

举例：带宽3500hz，信噪比30dB。那么最大的数据传输速率 = Hlog2(1+S/N) = 3500log2(1+1000) ~ 35000(b/s) = 35k bps

数字数据在模拟信道上传输

将数字数据调制成模拟信号进行传输，通常只有三种基本的调制方式：1> 调幅 2> 调频 3> 调相。 目前广泛应用的是 正交调相。

调幅：用载波的两个不同的振幅来表示两个二进制值。如用无信号表示0，有信号表示1

调频：用载波附近的两个不同的频率来表示两个二进制值。如用信号频率为f表⽰示0，信号频率为2f表示1。

调相：用载波的相位移动来表示两个二进制值。如用信号相位角为0表示0，相位角为π表⽰示1

数字数据在数字信道上传输

最简单的方法是用两个不同的电压信号值来表示两个二进制的数字数据值0和1

不归零编码：正电平表示1，零电平表示0，并且在表示完⼀一个码元后，电平毋需回到零

缺点：发送发接收方同步问题。

为什么一个时钟周期可表⽰示两个bit？

曼切斯特编码：它明确规定，从高电平到低电平的跳变代表0，而从低电平到高电平的跳变代表1

一个时钟周期只可表示一个bit，并且必须通过两次采样才能得到一个bit。

但它能携带时钟信号，且可表示没有数据传输

差分曼彻斯特编码：bit中间有信号跳变，bit与bit之间也有信号跳变，表示下一个bit为0。

4B/5B编码：

不归零制编码的一种变种

数据流中每4个bit成一个组合，并对应为5个bit的编码

5B编码中至少有两个1，即保证在传输中信号码元至少发生两次跳变，这是在接收端提取时钟信号所必须的

四种编码方式的比较

不归零制编码的编码密度最高，接收端一次采样可得到一个bit ，即波特率等于比特率，但不能携带时钟

曼切斯特编码的编码密度最低，接收端二次采样才可得到一个bit ，即波特率是比特率的两倍，但每个bit 中都有信号跳变，即携带了时钟

4B/5B编码的编码密度略低于不归零制编码，但高于曼切斯特编码，即波特率是比特率的1.25倍，然而在接收端能提取时钟

多路复用

频分多路复用

传输介质的可用带宽必须超过各路给定信号所需带宽的总和。。。如果将这几路信号中的每路信号都以不同的载波频率进行调制，而且各路载波频率之间留有一定的间隔以使各路信号带宽不相互重叠，那么这些信号就可同时在介质上传输

时分多路复用

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电路交换和分组交换