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(一)了解计算机网络的功能:
数据通信:应用进程通信
资源共享:试图解除地理上的束缚
提高可靠性:依靠可替代的资源,硬件双机备份;软件和数据库备份
提高系统处理能力
(二)了解计算机网络体系结构、对等进程、协议、接口、服务、服务访问点 SAP 的定义:
网络体系结构:用于指导网络的设计与实现
网络中不同计算机中对等层()之间的通信规则称为该层的通信协议,简称为协议。
除最底层外,对等层通信是间接的
同一计算机的相邻功能层( !之间的通信规则称为( !层的接口。
网络服务就是网络中各功能层向其相邻上层提供的一组操作(原语 功能函数)
"#$(访问服务点):! 层可以访问 层服务的地方,即服务接口,其有唯一的地址。
(三)理解面向连接的服务与无连接的服务差异
面向连接服务%
类似电话服务
每次数据传输要经过连接建立、数据传输和连接撤销三个过程。
在数据传输过程中,各数据单元不携带目的地址,而使用连接号。
保证数据的顺序和正确性
无连接服务
类似邮政服务
每个数据单元携带完整的目的地址并单独传送
不保证顺序和正确性
(四)理解 OSI 参考模型及每一层的功能,TCP/IP 参考模型及每一层的功能
&"' 参考模型:物理,数据链路,网络,传输,会话,表示,应用。
、物理层$(
功能:完成物理上相邻节点之间数据比特流的传输。
协议:机械特性:连接器形状与引脚,如 )*
电气特性:“+,和“,表示,决定数据速率和传输距离
功能特性:对信号线的功能进行定义
过程特性:规定信号线之间如何动作以完成特定功能,如决定传输方式。
、数据链路层((
功能:如何在两个不可靠的物理上相邻的节点之间可靠地传输数据。
协议:
帧
(frame):
帧头
+
数据
+
校验
+
帧尾
差错控制(-.-校验)
流量控制("/$
、网络层(
功能:完成任意两台主机可能相邻 也可能不相邻之间的报文传输
协议:
报文
(packet),主机寻址,路由选择,拥塞控制,网络互联(0/),网络计费
、传输层1(
功能:完成任意两台主机上的应用进程之间的可靠数据 消息传输
协议:
段(
segment
)
/
消息(
message
)
,进程寻址,流量控制,差错控制,服务质量 2",多路复
用和分解
*、会话层"(
功能:完成用户进程之间在数据传输前的会话 会晤管理
协议:同步,令牌管理
3、表示层$(
功能:完成数据格式转换,数据加密 解密,数据压缩 解压
4、应用层#(
功能:提供访问网络的各种接口和应用层协议
TCP/IP 参考模型:网络接口,国际互联,传输,应用。
、网络接口层
功能:负责发送网际互联层或接收物理网络的 '$ 数据报
主要组成:设备驱动程序,网卡
、 网际互联层
功能:负责相邻结点之间的数据传送,包括:()将传输层数据封装成 '$ 包,选择去往目的结点
的路径,然后将 '$ 报文发送到相应的网络接口上;()检查网络接口层送来的 '$ 包的正确性,然
后根据目标结点进行路由选择,若目标为本机,则去掉 '$ 包的报头,将数据部分交给传输层;否
则,向相应的网络接口上转发该 '$ 包;()处理 '-5$ 包,用于网络路由选择、流量控制、拥塞
控制的目的。
网际互联层协议主要分为:'$ 协议,'-5$ 协议
、 传输层
功能:()为任意两台主机上的应用程序之间提供可靠的端到端的数据通信。( )传送层必须能
够提供一套机制来控制和检测数据传送的正确性,例如安排接收端传回确认信息、发送端重发丢失
出错数据、以及剔除重复资料等等。()传送层必须能够将应用程序送下来的数据切割分包,以
符合下层传输要求的一定体积,交由网际互联层处理。()传送层必须解决应用程序标示问题,
传送层协议会在每一个数据包上面加上一个标头,用来辨识该数据包属于哪个程序和由哪
个程序来接收。再配以检查和供接收机器来检测数据是否完整。(*)1-$ '$的传送层协议主要分
为1-$与6$两种,前者为可靠性传输、后者为非可靠性传输。
、 应用层
功能:向使用者提供应用程序服务所需的连接,然后透过其下的传送层来发送和接收数据。
应用层协议族:71$,1,8%,7",911$,不同的协议使用不同的传输层连接。
(五) 理解波特率和比特率的关系
信号传输速率 )%%单位时间内(每秒)通过信道传输的码元数,单位为波特,记作 )。
计算公式:); 1) HH⑴
式中1 为信号码元的宽度,单位为秒.信号传输速率也称码元速率、调制速率或波特率。
数据传输速率 .%%每秒传输二进制信息的位数,单位为位 秒,记作 或 。
计算公式:.; 1< ⑵
式中1 为一个码元信号的宽度,单位为秒; 为对一个码元采样的离散值个数。
数据传输速率=也称信息速率、比特率。
两者的关系
>例?采用四相调制方式,即 ;,且一个数字脉冲信号的宽度 1;@A+%3 秒(B; @<+%3;
++9C),则
.; 1<; @A+%3<;++
); 1; @A+%3;++)
(六)理解信道的最大传输速率:奈魁斯特定律和香农定律
、无噪声下的信道容量(奈奎斯特定理)
D 证明,无噪声下的信道的最大信号传输速率
.A 与 信 道 带 宽 ) 的 关 系 , 即 奈 奎 斯 特 %% 无 噪 信 道 容 量 公 式 : .A;<)<
式中) 为信道的带宽,单位为 9C; 为对一个码元抽样的离散值个数。
>例?普通电话线路带宽约 9C,若码元抽样的离散值个数 ;3,
则最大数据传输速率:
.A;<<3;。
、有噪声下的信道容量(香农定理)
" 证明,对于带宽为 ),信噪比为 " 的有噪声信道,其最大数据传输率 .A 为
.A;)<!"
其中 " 为信号功率与噪声功率的比,称为信噪比"%%.;我们一般使用数值
++" 分贝)来表示信噪比。
>例?已知信噪比为 +),带宽为 9C,求信道的最大数据传输速率。
∵++" ;+E∴" ;++ +;+++
∴.A;!+++≈+
(七)理解数据交换技术:电路交换、报文交换、分组交换
、电路交换
原理:在采用电路交换技术的网络中,传输双方在数据传输之前要建立一条物理电路,该物理电路
一直保持到双方通话结束后才释放。
特点:()电路交换技术有两大优点,第一是传输延迟小,唯一的延迟是物理信号的传播延迟;
第二是一旦电路建立,便不会发生数据传输冲突。()电路交换的缺点首先是建立物理电路所需
的时间比较长;其次是在电路交换系统中,电路的带宽是预先分配的。
、报文交换不事先建立电路,存储交换
原理:报文交换不事先建立电路,当发送方有数据要发送时,它把要发送的数据当作一个整体交给
中间交换设备,中间交换设备先将报文存储起来,然后选择一条合适的输出线将数据转发给下一个
中间交换设备,直到将数据发送到目的结点。
特点:()不限制报文的大小,这就有可能要求各个中间结点必须使用磁盘等外设来缓存较大的
数据块。()报文转发可能会长时间占用线路,导致报文在中间结点的延迟非常大,这使得报文
交换技术不适合交互式通信。
、分组交换
原理:()是报文交换技术的改进( )在分组交换网中,将用户的数据划分成一个个分组
,而且分组的大小有严格的上限,这样使得分组可以被缓存在交换设备的内存而不是磁盘
中。
特点:吞吐率较高,非常适合于交互式通信。
实 现方 式: ( ) 数 据 报 :每 个 $ 单 独 寻 址, '$ 数 据 报( ) 虚 电路 F
-:在传输双方先建立一条虚电路,所有 $ 沿着同一条虚电路到达目的地:G* 7. #15
电路交换和分组交换的比较:
带宽分配:前者是静态的,预先就确定的,而后者是动态的,临时分配的
透明性:前者是完全透明的,数据输率和帧格式可以是任意的,而后者是则需按一定的数据速
率和帧格式进行通信。
收费方式:前者是按时间,而后者则按通信流量收费。
(八)理解物理层的四个特性
物理层接口主要用来描述传输设备与传输介质的连接方式(机械特性)、电信号的表示方式(电
气特性)、各信号引线的功能定义(功能特性)和数据过程中各信号的通讯过程(过程特性)。
、."%%- 机械特性
标准的 ."%%- 接口使用 * 针 ) 连接器(插头 插座),其中部分引线在某些应用中不需要,故
又可简化为 H 针和 * 针两种。机械特性规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔
芯数及排列方式、锁定装置形式等。
、 ."%%- 电 气特 性: ( ) 使用 负逻 辑 ,‘ I 用 负电 平( %*J%*F) 表 示, ‘ +I 用 正电 平
(!*J!*F)表示()数据传输率++,传输距离K;++,数据传输率H3++,传输距
离K;*+,+,距离K;*。
、."%%- 功能特性:看书
、."%%- 过程特性:看书
(九)理解虚电路与数据报
底层网络是指完成数据从源节点向数据节点传输的网络,按覆盖的范围来划分可分为局域网和
广域网。
、虚电路方式
为了向上层提供面向连接的服务,在通信之前,要在源、目节点间建立一条或多条非专用的逻辑
通路(即虚电路,(),数据沿着虚电路传输,数据传送完成后根据事先约定可以拆除(临时虚
电路),也可永久保持(永久虚电路)。
原理:()各节点上维持一张路由表和虚电路表=见下图。()建立虚电路时——填表=考虑反向
虚电路问题()数据转发时——查表=填 (,发送 ()释放虚电路时——删表
特点:()存在虚电路建立过程,即事先进行路由选择()本次传输的数据包沿着同一条路径发
送,不需要为每个输入报文进行路由选择()报文的投递可靠()报文中不需要目的地址,只需
要虚电路号,( 可能传输过程中不断变化(*)虚电路必需进行释放(3)与电路交换不同,不是
专用链路,多条虚电路可能基于同一物理链路。
、数据报方式
发送一个报文时,将报文拆成若干个分组,每个分组带有序号和地址信息,被称为一个数据报,
它的传送是被单独处理的。一个节点接收到一个数据报后,根据数据报中的地址信息和本节点所存
储的路由信息,找出一个合适的出路,把数据报原样地发送到下一个节点,直到目标节点止。
原理:为每个入站的报文根据当前的状况,单独选择一条适当的输出线路
特点:()不需要虚电路建立过程()必须为每个输入报文单独进行路由选择()由于路径可
能不同,报文投递是不可靠的,如先发后到()每个报文必须包含目的地址
、两者比较
项目 数据包 虚电路
电路建立 不需要 需要
地址 每个报文都必须有完整的源和目的地址 每个报文只需要一个虚电路号
状态信息 子网不存储状态信息 每条虚电路都要占用子网的表空间
路由选择 每个报文单独进行 在建立虚电路时进行路由选择
路由器失效的影
响
除在崩溃时丢失路由器中的报文,对其
它的报文没有影响
所有经过失效路由器的虚电路都要被
中止
拥塞控制 难 容易
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dsh2016
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