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计算机网络高分攻略:理解与应用详解
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更新于2024-07-16
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计算机网络高分笔记是一份针对考研计算机网络科目的学习资料,强调了该学科知识点众多但分数相对较低的特点。笔记的核心内容涵盖了计算机网络的基本概念、组成和功能,旨在帮助考生通过故事化的教学方式理解和记忆复杂的知识点。 首先,笔记从计算机网络的概念出发,定义了一个重要的概念——自治计算机,指出只有具备自我管理、配置和维护能力的现代计算机才能被称为自治计算机,比如我们日常使用的电脑,而早期的终端(如只有显示器的机器)则不符合这一标准。 其次,网络的逻辑结构被划分为通信子网和资源子网。通信子网主要负责数据传输、交换和控制,包括物理层、数据链路层和网络层,如IP数据报格式和ICMP报文类型等。通过比喻现实生活中的场景(如A、B宿舍物品搬运),解释了网络地址转换NAT(NAT)的工作原理,即如何隐藏内部网络的IP地址,实现对外的全局IP地址映射。 资源子网则聚焦于全网的数据处理和服务提供,包括数据资源共享、信息综合处理以及负载均衡。例如,自动订票系统和银行金融系统的运作,就是通过网络整合分散的数据进行处理。宽带的概念也被清晰地解释,纠正了人们普遍存在的误解,即带宽并非简单的传输速度指标,而是指网络能够同时传输数据的能力。 该笔记共分为四个部分,涵盖了从第1-32页到183页的内容,并提供了购买链接,适合考研考生系统学习和备考。通过讲述生动的故事和实例,帮助考生突破记忆难点,提高对计算机网络的理解和掌握程度,以期在考试中取得高分。
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广域网通信线路长 , 信号可靠度不高 , 所以运用了一系列差错控制 、 流量控制手段 。 局域网
则由于其通信线路距离较短 , 信道质量较高 , 所以局域网协议的目标主要是实现信道复用和
提高速度。两个网络使用的通信线路则可能是相同的,故选【 D 】 。
二、综合题
二、综合题
二、综合题
二、综合题
【 1 】解析: 本题考查时延的基本概念(课本 19
19
19
19 页)
( 1 ) 发送一位的延迟是 1b/(10 × 10
6
b/s)=0.1 μ s , 一个分组由 5000 位组成 , 在每条链
路上的发送时延是 500 μ s , 分组在每条链路上的传播时延都是 10 μ s , 因此总的时延
=500 × 2+10 × 2=1020 μ s ( 500 × 2 是因为发送数据的主机和交换机各有一次转发 )
( 2 ) 3 个交换机共有 4 条链路,所以总的延迟 =500 × 4+10 × 4=2040 μ s
( 3 ) 使用直通交换 , 交换机延迟分组 200 位 , 即 20 μ s 。 在这种情况下仍然有一个 500 μ s
的发送延迟, 2 个 10 μ s 的传播延迟,在加上 20 μ s 的交换机转发延迟,因此总延迟
=500 × 1+10 × 2+20=540 μ s (这里不乘以 2 是因为 5000 位只要有 200 位到了交换
机就开始转发 , 最通俗的讲就是前面 200 个大哥已经把前面的路打通了 , 后面 480 0
个小弟不需要排队了,所以后面的 4800 位是没有延迟的 ) 。
【 2 】解析: 本题考查各种时延的概念 (课本 19
19
19
19 页)
首先传播时延为: 2 × 10
3
米 ÷ ( 2 × 10
8
米 / 秒) =10
-5
秒 =10 微秒
( 1 )分组大小为 100 字节:
假设带宽为 X ,要使得传播时延等于发送时延,故带宽 X=100 字节 ÷ 10 微秒 =10M 字节 / 秒
=80M 位 / 秒。
( 2 )分组大小为 512 字节:
假设带宽为 Y ,要使得传播时延等于发送时延,故带宽 X=512 字节 ÷ 10 微秒 =51.2M 字节 /
秒 =409.6M 位 / 秒。
【 3 】解析: 本题考查主机之间发送信息的过程;答案如下:
_ 3 _ 当信息通过源结点时,每一层都给它加上控制信息
_ 1 _ 在源结点的网络用户产生信息
_ 6 _ 在目标结点的网络用户接收信息
_ 5 _ 信息向上通过目标结点的各个网络层次,每一层都除去它的控制信息
_ 4 _ 信息以电信号的形式通过物理链路发送
_ 2 _ 信息传给源结点的最高层( OSI 模型的应用层)
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第二章 物理层
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· 大纲要求
大纲要求
大纲要求
大纲要求
一、 通信基础:
1 .信道、信号、宽带、码元、波特、速率等基本概念;
2 .奈奎斯特定理与香农定理;
3 .信源与信宿;
4 .编码与调制;
5 .电路交换、报文交换与分组交换;
6 .数据报与虚电路。
二、 传输介质:
1 .双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质;
2 .物理层接口的特性。
三、 物理层设备:
1 .中继器;
2 .集线器。
·
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· 本章知识体系框架图以及公式总结
本章知识体系框架图以及公式总结
本章知识体系框架图以及公式总结
本章知识体系框架图以及公式总结
物
理
层
信源
、
信道
、
信宿
、
宽带
、
码元
、
波特
、
速率
产生和发送信息的设
备或计算机
信号的传输媒
质 ,
分为有线
信道和无线信
道
接收和处理信息的
设备或计算机
代表不同离散数值的基本波形
连接在计算机网络上的
主机在数字信道上传送
数据的速率
码元传输速度的单位
, 1
波特
表示每秒传送
1
个码元
码元传输率
奈奎斯特定理
(
无噪声
) : C
max
= 2 f ×
log
2
N (
其中
f
表示带宽
)
香农定理
(
有噪声
) :
C
max
=
W
×
log
2
(
1
+
S / N
)(
b / s )
其中
W
为信道的带宽
调制
编码
基带调制
:
改变波形
,
调制后仍然是基带信号
带通调制
:
搬移频段
,
三种方式
:
调幅
、
调频
、
调相
模拟数据编码技术
:
振幅键控
、
移频键控
、
移相键控
数字数据编码
:
非归零码
、
曼彻斯特编码
、
差分曼彻斯特编码
脉冲编码调制
:
采样
(
参考采样定理
)、
量化和编码
数据交换方式
电
路
交
换
报
文
交
换
分
组
交
换
虚电路
数据报
传输介质
: 1 .
双绞线
2 .
同轴电缆
3
.
光纤
4 .
无线传输介质
交互方式
1 .
单工
2 .
半双工
3 .
全双工
设备
: 1 .
转发器
2 .
集线器
·
·
·
· 课本导读
课本导读
课本导读
课本导读
一、 信道、信号、宽带、码元、波特、速率等基本概念
【定位 】 信道 : 课本 38 页 ; 信号 : 课本 37 页 ; 宽带 : 参考知识点扩展与深度总结 2 ;
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码元:课本 37 页 ; 波特:参考知识点扩展与深度总结 3 ;速率(比特率 ) :参考参考
知识点扩展与深度总结 3
【可能疑问点】 都是概念性问题,没有疑问点。
二、 奈奎斯特定理与香农定理
【定位】 奈奎斯特定理:课本 39 页 ; 香农定理:课本 39 页
【可能疑问点】 参考知识点扩展与深度总结 5 ;
三、 信源与信宿
【定位】 课本 37 页 ;
【可能疑问点】 无;
四、 编码与调制
【定位】 课本 38 页
【可能疑问点】参考知识点扩展与深度总结 7 ;
五、 电路交换、报文交换与分组交换
【定位】 课本 11 页
【可能疑问点 】 课本第 13 页图 1-10 的报文分割之后加的首部内容不清楚没关系 , 等到后
面就会很清楚。其实可以看出这里的报文分割,其实就是从运输层传到网络层,网络层传
输的单位就是分组。 课本 14 页第三行可以将路由器看成是一台在网络中用来转发分组 的
PC 机 , 既有内存 , 也有磁盘 , 路由器的结构在网络层会仔细讲 。 关于电路交换和分组交换
的总结请看参考知识点扩展与深度总结 8 ,报文交换不是重点,了解即可。
六、 数据报与虚电路
【定位】 无
【可能疑问点】 分组交换有 2 种方式:数据报和虚电路,故与此相对应的网络可分为 : 数
据报网络和虚电路网络 。 虚电路 : 表示这只是一条逻辑上的连接 , 分组都沿着这条逻辑连接
按照存储转发的方式传送 , 而并不是真正的建立了一条物理连接 。 数据报 : 网络在发送分组
时不需要先建立连接。每一个分组独立发送,与其前后的分组无关(不进行编号 ) 。所传送
的分组可能出错 、 丢失 、 重复和失序 , 当然也不能保证分组传送的时限 。 关于数据报和虚电
路的一些特性比较请参考知识点扩展与深度总结 9 。
七、 双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质
【定位】 课本 40 页 2.3 。
【可能疑问点 】 该知识点属于了解性的 , 看完课本请参考知识点扩展与深度总结 11 , 我们
都已经帮你们整理好了。
八、 物理层接口的特性
【定位】 课本 36 页 2.1 。
【可能疑问点】 该知识点属于了解性的,无需解析。
九、 物理层设备:中继器、集线器
【定位】 无
【可能疑问点】 请参考知识点扩展与深度总结 12 。
·
·
·
· 知识点扩展与深度总结
知识点扩展与深度总结
知识点扩展与深度总结
知识点扩展与深度总结
1.
1.
1.
1. 信源、信道、信宿、消息、数据、信号的概念
【解析】信源:字面理解就是信息的源泉,也就是 通信过程中产生和发送信息的设
备或计算机 。信道:字面理解就是信息传送的道路,也就是 信号的传输媒质, 分为
有线信道和无线信道,比如我们常说的双绞线和人造卫星传播信号就分别是有线信
道和无线信道的典型代表。信宿:字面理解就是信息的归宿地,也就是 通信过程中
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接收和处理信息的设备或计算机 。 消息 : 通信的目的就是要传送消息 , 如文字 、 图像都
是消息。数据:运送消息的实体。信号:数据的电气的或电磁的表现(就是将数据用另外
一种形态表现出来,就好像水转换成冰,实质还是水,仅仅是形状变了 ) 。
【故事助记】某公司要将货物从 A 地运送到 B 地(通过铁路 ) , B 地通过货物做成成
品销售给用户。这里的 A 地就是信源,铁路就是信道, B 地就是信宿,货物就是数据 , 成
品就是信息。而信号、数据、信息三者的关系则是: 比如使用万用表时,输入(电)信号
得到
(电压 / 电流)数据,数据通过整理就是你想要的信息 。
2.
2.
2.
2. 宽带与带宽的区别
【解析】宽带是一个名词,比如现在的网吧招牌上的宽带上网,通俗的讲就是管
子大了,传输的数据多了,上网的速度更快了。带宽是一个量词(课本 19 页有详细
解释 ) , 指网络可通过的最高数据率 ,千万不要混淆!
3.
3.
3.
3. 波特与码元、波特率 (
(
(
( 码元率 )
)
)
) 与比特率的区分
【解析 】 波特 (Baud) 是码元传输速度的单位 , 1 波特 表示 每秒传送 1 个 码元 。 正常情况
,
每比特只能表示两种信号变化( 0 个 1 ) ,这个是编码工作者绝对不允许的,因为如果只 有
2 种信号变化,那么每一个码元只能携带 1 比特的信息,所以此时波特率(波特率也可以
看成是信号变化的次数)就等于比特率了(因为 1 码元只携带 1 比特信息,在数量上没区
别了 ) 。 但是通过调制 , 比如多路复用调制 , 就可以有 N 种信号变化 ( 没有调制之前 N=2 )
,
这样的话每个码元就携带了 log
2
N 位的信息 ( 比如 09 年的真题经过 QAM 调制以后 , 可以
表示 16 种信号变化 ) ,这样的话 信息的传输速率 (比特率)就会大大提高。所以要想更一
步的提高比特率,就要发明更好的编码技术(调制技术 ) ,使得每一码元携带更多的比特
,
这也是目前编码研究者的目标,但是至今为止仍然没有出现一种编码技术可以超越香农提
出的极限速率。
想更好的理解波特率和比特率的关系 , 可以参考本章后面的习题 12 和 31 来帮助理解 。
4.
4.
4.
4. 采样定理
【解析 】 在模拟信号 ( 在第一章描述带宽的时候就已经说明 , 在通信领域带宽是指信号
最高频率与最低频率之差 , 单位为 Hz )转换成数字信号的时候,假设原始信号中的最大频
率为 f , 那么采样频率 f
采样
必须大于等于 f 的两倍 , 才能保证采样后的数字信号完整保留原
始信号的信息(属于通信领域,只需记住结论 ) ,采样定理又称奈奎斯特定理。
5.
5.
5.
5. 奈奎斯特定理与香农定理
【解析 】 具体的信道所能通过的频率范围总是有限的 ( 因为具体的信道带宽是确定的 )
,
所以信号中的大部分高频分量就过不去了,这样的话就在传输的过程中会衰减,导致在接
收端收到的信号的波形就失去了码元之间的清晰界限,这种现象叫做码间串扰。所以我们
就需要去找到在不出现码间串扰的前提下,码元传输速率的最大值是多少(因为找到了最
大值就既满足了最大传输率也满足了不出现码间串扰 ) , 奈奎斯特就在采样定理和无噪声的
基础上 , 提出了奈式准则 ( 课本 39 页 ) 。 而奈奎斯特定理的公式为 : C
max
= f
采样
× log
2
N=2f
× log
2
N ( 其中 f 表示带宽 ) 。 介绍香农定理之前先介绍信噪比 , 首先要清楚噪声的影响是相
对的,也就是说信号较强,那么噪声的影响就相对较小(两者是同时变化的,仅仅考虑两
者之一是没有任何意义的 ) ,所以求信号的平均功率和噪声的平均功率之比(记为 S/N ) 才
有意义 , 故引入信噪比 = 10 × log
10
( S/N ) ( dB ) , 请参考课本 39 页 。 引入信噪比之后我
们就得出香农公式: C
max
= W × log
2
( 1 + S/N ) ( b/s ) 其中 W 为信道的带宽,所以说
要想提高信息的传输速率,应设法提高传输线路的带宽或者设法提高所传信号的信噪比,
请参考课本 40 页。
6.
6.
6.
6. 数据传输方式、通信方式与通信模式(补充知识点,了解即可)
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【解析】 数据传输方式(课本 36
36
36
36 页) 分为串行传输与并行传输。串行传输:一个一个
比特按照时间顺序传输(远距离传输经常采用 ) ;并行传输:多个比特通过多条通信信道同
时传输(近距离传输经常采用 ) 。 通信方式 分为:同步通信和异步通信。同步通信:要求接
收端的时钟频率和发送端的时钟频率相等 , 以便使接收端对收到的比特流的采样判决时间是
准确的 。 异步通信 : 发送数据以字节为单位 , 对每一字节增加一个起始比特和一个终止比特
,
共 10 比特 。 接收端接收到起始比特 , 便开始对这个数据单元的 10 个比特进行处理 。 它的特
点是发送端发送完一个字节后,可以经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。相对来说
,
同步通信技术较复杂 , 价格昂贵 , 但通信效率较高 。 而异步通信开销较大 , 价格廉价 、 使用
具有一般精度的时钟来进行数据通信。 通信模式: 课本 38 页,不再赘述。
7.
7.
7.
7. 调制与编码
【解析 】 调制 : 虽然数字化已成为当今的趋势 , 但这并不等于说 : 使用数字数据和数字
信号就是 “ 先进的 ” ,而使用模拟数据和模拟信号就是 “ 落后的 ” 。数据究竟是应当数字的
还是模拟的,是由所产生的数据的性质决定的。比如我们在家使用电话线上网时,由于电
话线当初设计就是传送模拟信号的,所以必须要使用调制解调器的调制功能将电脑的数字
数据 , 变成模拟信号 , 才能在电话网中传送 , 因此将数字数据转换变成模拟信号就是调制
,
相反,将模拟信号变成数字数据的过程称为解调,理解这两种转换即可。其他的转换(只
需了解)见图 2-1 。
图 2-1
关于调制还要补充一点 : 到了这里大家都知道调制是为了将数字数据转换成模拟信号 , 因为
数字数据含有太多的低频成分(可以看成是 矮子 ) ,而该信道不让他过去的原因有二: 1. 太
矮了(都是低频成分 ) ,不让他过去; 2. 这个矮子穿的衣服不适合该场合(低频成分不能与
信道的特性相适应 ) ; 这样就有 2 种方法可以让这个矮子过去 : 1. 换件正式的西装 ; 2. 把他变
高。这样就引入两种调制:
1.
1.
1.
1. 基带调制(换件西装 ) : 给基带信号的低频成分改变波形,使之适应信道的特性(也
就是说给矮子穿上西装,该变一下外表,使之适应这个场合 ) ;但是穿上西装仍然是矮子,
也就是说基带信号的低频成分改变波形仍然是基带信号,没有变成其他的信号。
2.
2.
2.
2. 带通调制(变成了其他信号 ) : 调制就类似于增高垫,把矮子变高了,这样的话就可
以过去了,对应于课本 38 页把基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输。
所以引出三种增高垫: 1. 调幅 2. 调频 3. 调相
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DUTzjh
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