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2019年自考计算机网络基本原理复习资料汇总

日期:2019-07-25  编辑整理:广东自考网  【 】 【打印

第一章计算机网络概述

信息是当今世界最重要的资源之一,它与物质能源一起构成了三大资源支柱。信息资源最显著的特点是它在使用中非但不会损耗,反而会通过交流和共享得到增值。

计算机网络是信息高速公路的重要组成部分,被认为是信息高速公路雏形的因特网,已逐渐演变为一个全球性的政府、经济、学术和生活信息交换网。   

1.1  计算机网络大发展

计算机网络从20世纪70年代开始发展,他的演变可以概括为 面向终端的计算机网络计算机-计算机网络开放式标准化网络以及因特网广泛应用和高速网络技术发展等四个阶段。

1.面向终端的计算机网络

以单个计算机为中心的远程联机系统,构成面向终端的计算机网络。早在20世纪50年代初,就开创了把计算机技术和通信技术相结合的尝试。

所谓联机系统,就是由一台中央主计算机连接大量的地理上处于分散位置的终端。

这类简单的“终端通信线路计算机”系统,成为了计算机网络的雏形。这样的系统除了一台中心计算机外,其余的终端设备都没有自主处理的功能,还不能算计算机网络。

在通信线路和中心计算机之间设置一个前端处理机FEP或通信控制起CCU 专门负责与终端T之间的通信控制,另外在终端比较集中的地区,设置集中器或多路复用起,从而提高了通信线路的利用率,节约了远程通信线路的投资。

 

2.计算机—计算机网络

20世纪60年代中期,出现了由若干个计算机互连的系统,开创了“计算机—计算机”通信的时代,并呈现出多处理中心的特点。ARPA网 标志着目前所称的计算机网络的兴起。ARPANET是一个成功的系统,它是计算机网络技术发展中的一个里程碑。

此后,各大计算机公司都相继推出自己的网络体系结构:IBM公司的SNA和DEC公司的DNA就是两个著名的例子。凡是按SNA组建的网络都可称为SNA网,而按DNA组建的网络都可称为DNA网或DECNET。

 

3.开放式标准化网络

没有统一的网络体系结构,难以实现互连,这种自成体系的系统称为“封闭”系统。

国际标准化组织ISO于1984年正式颁布了一个称为“开放系统互连基本参考模型”的国际标准ISO7498,简称OSI参考模型或OSI/RM。OSI/RM由七层组成,所以也称OSI七层模型。

 

4.因特网的广泛应用与高速网络技术的发展

20世纪90年代网络技术最富有挑战性的话题是Internet与高速通信网技术、接入网、网络与信息安全技术。宽带网络技术的发展为全球信息高速公路的建设提供了技术基础。

Internet、Intranet、Extranet和电子商务已成为当前企业网研究与应用的热点。

1.1.2 三大网络介绍

包括:电信网络、广播电视网络以及计算机网络

1.电信业务网是以电话网为基础逐步发展起来。电话系统由三个主要的不见构成:(1)本地网络 ;(2)干线;(3)交换局。

2.广播电视网主要是有线电视网(CATV),它的业务除了广播电视传输仍然是主要业务之外,还应包含电视点播(VOD)或准视频点播业务(NVOD)远程电视教育、远程医疗、电视会议、电视电话、电视购物和电视商务等。

3.计算机网   CHINANET网以成为我过INTERNET的主干网。

1.1.3 未来网络发展趋势

有宽带网络、全光网络、多媒体网络、移动网络、下一代网络NGN

宽带网络可分为宽带骨干网和宽带接入网两个部分。电信业一般认为传输速率达到2Gbps的骨干网称做快带网。宽带接入技术基本上可分为有线接入和无线接入。
 

 1.2计算机网络的基本概念

计算机网络是现代计算机技术和通信技术的结合产物。

1.所谓计算机网络,就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来,以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。

2.一个计算机网络是由资源子网和通信子网构成的,资源子网负责信息处理,通信子网负责全网中的信息传递。资源子网包括主机和终端,他们都是信息传递的源节点或宿节点,有时也统称为端节点。通信子网主要由网络节点和通信链路组成。根据不同的作用,网络节点可以是分组交换设备PSE、分组装配/拆卸设备PAD、集中器C、网络控制中心NCC、网间连接起G也称网关或他们的组合。也常将网络节点统称为接口信息处理机IMP。

3.信息在两端节点之间传输时,可能要经过多个中间节点的转发,这种传输方式称为“存储—转发”,广域网中一般都采用这种传输方式。

4.计算机网络功能表现在硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换三个方面。

5.计算机网络的应用包括:办公自动化OA、远程教育、电子银行、证券及期货交易、校园网、企业网络、只能大厦和结构化综合布线系统。

1.3计算机网络的分类

一.按拓扑结构类型分类

网络拓扑是指网络形状,或者是它在物理上的连通性。网络的拓扑结构主要有:星型拓扑、总线拓扑、环形拓扑、树型拓扑、混合型拓扑及网形拓扑。拓扑结构的选择往往与传输介质的选择及介质访问控制方法的确定紧密相关。在选择网络拓扑结构时,应该考虑的主要因素有下列几点:(1)可靠性(2)费用(3)灵活性(4)响应时间和吞吐量

采用点—点线路的通信子网的基本拓扑结构型有4种:星形、环形、树形、网状形。

采用广播信道通信子网的基本拓扑结构型有4种:总线形、树形、环形、无线通信与卫星通信。

  以下集中典型网络拓扑的特点:

1.星形拓扑

 中央节点执行集中式通信控制策略,因此中央节点相当复杂,而各个站点的通信处理负担都很小。

优点:(1) 控制简单(2)故障诊断和隔离容易。(3)方便服务。

缺点:(1)电缆长度和安装工作量客观(2)中央节点的负担较重,容易形成“瓶颈”(3)各站点的分布处理能力较低

2.总线拓扑

采用一个广播信道作为传播介质,所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输介质上,该公共传输介质即称为总线。通常采用分布式控制策略来确定哪个站点可以发送。

优点:(1)总线结构所需要的电缆数量少(2)总线结构简单,又是无源工作,有较高的可靠性(3)易于扩充,增加或减少用户比较方便

缺点:(1)总线的传输距离有限,通信范围受到限制(2)故障诊断和隔离较困难(3)分布式协议不能保证信息的及时发送,不具有实时功能,大业务量降低了网络速度。

3.环形拓扑

每个站点能够接收从一条链路传来的数据,并以同样的速率串行地把该数据沿环送到另一条链路上,这种链路可以是单向的,也可以是双向的。数据以分组形式发送。

优点:(1)电缆长度短(2)可使用光纤(3)所有计算机都能公平地访问网络的其他部分,网络性能稳定

缺点:(1)节点的故障会引起全网故障(2)环节点的加入和撤出过程较复杂(3)环形拓扑结构的介质访问控制协议都采用令牌传递的方式,在负载很轻时,信道利用率相对来说就比较低

4.树形拓扑

优点:(1)易于扩展(2)故障隔离较容易

缺点:各个节点对根的依赖性太大,如果根发生故障,则全网不能正常工作。

5.混合形拓扑

优点:(1)故障诊断和隔离较为方便(2)易于扩展(3)安装方便

缺点:(1)需要选用带智能的集中器(2)像星形拓扑结构一样,集中器到各个站点的电缆安装长度会增加

6.网形拓扑

这种结构在广域网中得到了广泛使用,优点是不受瓶颈问题和失效问题的影响。由于节点之间有许多条路径相连,可以分为数据流的传输选择适当的路由,从而饶国失效的部件或过忙的节点。这种结构虽然比较复杂,成本也比较高,提供上述功能的网络协议也比较复杂,但由于它的可靠性高,仍然受到用户的欢迎。

 

二. 按交换方式来分类,计算机网络可以分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。

电路交换网方式类似与传统的电话交换方式,用户在开始通信前,必须申请建立一条从发送端到接收端的物理信道,并且在双方通信期间始终占用该信道。

报文交换网方式的数据单元是要发送的一个完整报文,起长度并无限制。报文交换采用存储—转发原理。

分组交换网方式也称包交换方式,都公认ARPANET是分组交换网之父。采用分组交换方式通信前,发送端先将数据划分为一个等长的单位,这些分组逐个由各中间节点采用存储—转发方式进行传输,最终到达目的端。分组长度有限,可以在中间节点机的内存中进行存储处理,其转发速度大大提高。

 

三.按网络传输技术分类:广播方式和点对点方式。相应的计算机网络也可分为两类:广播式网络和点对点网络。

广播式网络中,发送的报文分组的目的地址可以有3类:单播地址、多播地址和广播地址

采用分组存储转发和路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一。

除了以上分类方法外,还可按所采用的传输介质分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网;按信道的带宽分为窄宽带网和宽带网;按不同用途分为科研网、教育网、商业网、企业网等。

四. 计算机网络的标准化

国际标准化组织(ISO)、国际电信联盟(ITU)、美国国家标准局(NBS)、美国国家标准学会(ANSI)、欧洲计算机制造商协会(ECMA)、因特网体系结构局IAB。



第二章

名词解释:

1. 网络协议:计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合称为网络协议。

2. 网络的体系结构Architecture:计算机网络各层次结构模型及其协议的集合,称为网络的体系结构。

3. 确认:确认是指数据分组接收节点在收到每个分组后,要求向发送节点回送正确接收分组的确认信息。

内容:

1. 计算机网络体系结构是现代计算机网络的核心。

2. 世界上第一个网络体系结构是IBM公司提出的,命名为“系统网络体系结构SNA。

3. OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型,用以进行进程间的通信,并作为一个框架来协调各层标准的制定;OSI的服务定义描述了各层提供的服务,以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语;OSI各层的协议规范,精确地定义了应当发送何种控制信息及用何种过程来解释该控制信息。

4. OSI七层模型从下到上分别为物理层PH、数据链路层DL、网络层N、传输层T、会话层S、表示层P和应用层A。

5. 发送进程发送给接收进程的数据,实际上是经过发送方各层从上到下传递到物理介质;通过物理介质传输到接收方后,再经过从下到上各层的传递,最后到达接收进程。在发送方从上到下逐层传递的过程中,每层都要加上适当的控制信息。

6. 通信服务可以分为两大类:面向连接服务(Connection-orientedServices)和无连接服务(ConnectionlessServices)。

7. 网络数据传输可靠性一般通过确认和重传机制保证。

8. 在网络的各个层次的设计中,可以在面向连接与确认服务、面向连接与不确认服务、无连接与确认服务、无连接与不确认服务这四种情况中,根据不同的通信要求,决定选择不同的服务类型。

9. 传输控制协议/互联网协议TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol.

10. 协议分层模型包括两方面的内容:一是层次结构,二是各层功能的描述。

11. TCP/IP参考模型分为4个层次,从上到下为:应用层、传输层、互连层、主机—网络层。其中应用层与OSI应用层相对应,传输层与OSI传输层相对应,互连层与OSI网络层相对应,主机—网络层与OSI数据链路层及物理层相对应。在TCP/IP参考模型中,对OSI表示层、会话层没有对应的协议。

12. 网络协议主要由三个要素组成。1)语义Semantics。涉及用于协调与差错处理的控制信息。2)语法Syntax。涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。3)定时Timing。涉及速度匹配和排序等。

13. 层次结构的好处。1)使每一层实现一种相对独立的功能;2)每一层不必知道下一层是如何实现的,只要知道下一层通过层间接口提供的服务是什么及本层向上一层提供什么样的服务,就能独立地设计;3)每一层次的功能相对简单且易于实现和维护;4)若某一层需要作改动或被替代时,只要不去改变它和上、下层的接口服务关系,则其他层次都不受其影响。

14. 计算机网络都采用层次化的体系结构。由于计算机网络涉及多个实体间的通信,其层次结构一般以垂直分层模型来表示。这种层次结构的要点为:1)除了在物理介质上进行的是实通信之外,其余各对等实体间进行的都是虚通信;2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议;3)n层的虚通信是通过n/n+1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信来实现的。

15. 层次结构的划分,一般要遵循以下原则:1)每层的功能应是明确的,并且是相互独立的。2)层间接口必须清晰,跨越接口的信息量应尽可能少。3)层数应适中。

16. 物理层的功能。物理层定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性,其作用是使原始的数据比特流能在物理介质上传输。具体涉及接插件的规格,“0”、“1”信号的电平表示,收发双方的协调等内容。

17. 数据链路层的功能。在数据链路层中,比特流被组织成数据链路协议数据单元(通常称为帧),并以其为单位进行传输,帧中包含地址、控制、数据及校验码等信息。数据链路层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段,将不可靠的物理链路改造成对网络层来说是无差错的数据链路。

18. 网络层的功能。在网络层中,数据以网络协议数据单元(通常称为分组)为单位进行传输。网络层关心的是通信子网的运行控制,主要解决如何使数据分组跨越通信子网从源传送到目的地的问题,这就需要在通信子网中进行路由选择。

19. 传输层的功能。传输层是第一个端到端,也即主机—主机的层次。传输层要处理端到端的差错控制和流量控制问题。

20. 会话层的功能。会话层是进程—进程的层次,其主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间的通信(也称对话)。会话层负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。

21. 表示层的功能。表示层为上层用户提供共同的数据或信息语法表示变换。表示层管理这些抽象的数据结构,并将计算机内部的表示形式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩/恢复和加密/解密也是表示层可提供的表示转换功能。

22. 应用层的功能。应用层是开放系统互连环境的最高层。网络环境下不同主机间的文件传送访问和管理(FTAM)、传送标准电子邮件的文电处理系统(MHS)、使不同类型的终端和主机通过网络交互通过网络交互访问的虚拟终端协议(VT)等都属于应用层的范畴。

23. 通信服务可以分为两大类:面向连接服务和无连接服务。

24. 面向连接服务的特点。1)数据传输过程前必须经过建立连接、维护连接和释放连接的3个过程;2)在数据传输过程中,个分组不需要携带目的节点的地址;3)面向连接数据传输的收发数据顺序不变,因此传输的可靠性好,但需通信开始前的连接开销,协议复杂,通信效率不高。

25. 无连接服务的特点。1)每个分组都要携带完整的目的节点的地址,各分组在通信子网中是独立传送的;2)无连接服务中的数据传输过程不需要经过建立连接、维护连接和释放连接的3个过程;3)无连接服务中发送的不同分组可能选择不同路径到达目的节点,先发送的不一定先到达,因此无连接服务中的目的节点接收到的数据分组可能出现乱序、重复与丢失的现象。

26. 服务类型和服务质量。面向连接服务可以同时要求采用确认和重传机制,提供最为可靠的服务;也可以不要求采用确认机制,这时数据传输服务的可靠性主要由面向连接服务来保证。同样,无连接服务也可以要求采用确认和重传机制,来提高数据传输的可靠性;无连接服务也可以采用不确认机制,但数据传输的可靠性较低。

27. TCP/IP协议的特点。1)开放的协议标准,可以免费使用,并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。2)独立于特定的网络硬件,可以运行在局域网、广域网,更适用于互联网中。3)统一的网络地址分配方案,使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址。4)标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用户服务。

28. TCP/IP是一组协议的代名词,它还包括许多别的协议,组成了TCP/IP协议簇。一般,TCP/IP提供传输层服务,而IP提供网络层服务。TCP/IP的体系结构与ISO的OSI七层参考模型的对应关系为:    

DNS域名解析  5—7

TCP传输控制协议UDP用户数据报协议   4

IP为互联网协议、ICMP为互联网控制报文协议3

ARP位地址转换协议2

RARP为反向地址转换协议2

互连层的功能主要由IP来提供。除了提供端到端的分组分发功能外,还提供很多扩充功能。网络层提供了数据分块和重组功能。在传输层中,TCP提供可靠的字节流信道,UDP提供不可靠的数据报传送信道。在应用层中,SMTP为简单邮件传送协议、DNS为域名服务、FTP为文件传输协议、TELNET为远程终端访问协议。

29. OSI/RM与TCP/IP参考模型的比较。OSI和TCP/IP参考模型有很多共同之处,两者都以协议栈的概念为基础,而且两个模型中都采用了层次结构的概念,各个层的功能也大体相似。不同之处:首先,OSI模型有七层,而TCP/IP只有四层,他们都有网络层(或者称互连网层)、传输层和应用层,但其他的层并不相同。其次,在于无连接的和面向连接的通信范围有所不同。OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信,但是传输层上只支持面向连接的通信。TCP/IP模型的网络层只有一种模式即无连接通信,但是在传输层上同时支持两种通信模式。

30. OSI协议不能流行的原因。一是模型和协议自身的缺陷。其会话层和表示层这两层几乎是空的,而另外的数据链路层和网络层包含内容太多,有很多的子层插入,每个子层都有不同的功能。OSI模型以及相应的服务定义和协议都极其复杂,它们很难实现。另一个原因是它的协议出现时机晚于TCP/IP协议。

31. TCP/IP模型和协议的缺陷。首先,该模型并没有清楚地区分哪些是规范、哪些是实现,TCP/IP参考模型没有很好的做到这一点,这使得在使用新技术来设计新网络的时候,TCP/IP模型的指导意义显得不大,而且TCP/IP模型不适合于其它非TCP/IP协议簇。其次,TCP/IP模型的主机—网络层并不是常规意义上的一层,它是定义了网络层与数据链路层的接口。接口和层的区别是非常重要的,而TCP/IP模型却没有将它们区分开来。
 

第三章 物理层

3.1物理层接口与协议

1 物理层协议规定了与建立、维持及断开物理信道有关的特性,这些特性包括机械的、电气的、功能性的和规程性的四个方面。

2 OSI对OSI模型的物理层所作的的定义为:在物理信道实体之间合理地通过中间系统,为比特传输所需的物理连接的激活、保持和去除提供机械的、电气的、功能性的和规程性的手段。

3 DTE(数据终端设备)是对属于用户所有的连网设备或工作站的统称,是通信的信源或信宿;DCE(数据电路终接设备或数据通信设备),是对为用户提供入网连接点的网络设备的统称。

4 DEE与DCE接口的各根导线的电气连接的三种平衡方式:非平衡方式、采用差动接受器的非平衡方式和平衡方式。

5 EIA RS-232C是由美国电子工业协会EIA颁布的,RS表示“推荐标准”,232是标识号码,C表示该推荐标准已被修改过的次数。

6 RS-232C的电气特性规定逻辑“1”电平为-15至-5伏,逻辑“0”的电平为+5至+15伏,也即RS-232采用+伏的负逻辑电平,+伏之间为过渡区域不作定义。

7 RS-232C功能特性定义了25芯标准连接器中的20根信号线。

8 RS-422 电气标准是平衡方式标准,它的发送器、接受器分别采用平衡发送器和差动接受器,由于完全独立的双线平衡传输,抗串扰能力大大增强。

9RS-423 电气标准是非平衡的标准,它采用单端发送器和差动接受器,它的信号电平定义为+6伏。

9 100系列接口标准的机械特性采用两种规定,当传输速率为200bps~9600bps,采用25芯标准连接器;传输速率大48bps时,采用34芯标准连接器。200系列接口标准则采用25芯标准连接器。

10 100系列接口标准的电气特性采用V.28和V.35两种建议。

11 ITU对DTE-DCE的接口标准有V系列和X系列两大类建议。V系列接口标准一般是指数据终端设备与调制解调器或网络控制器之间的接口,X系列适用与公共数据网的宅内电路终接设备和数据终端设备之间的接口。

12 X.21和X.21 bis为三种类型的服务定义了物理电路,这三种服务是租用电路服务、直接呼叫服务和设备地址呼叫服务。

13 物理层的功能和提供的服务:

(1)机械特性  物理层的机械特性对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔及其排列方式、锁定装置形式等作了详细的规定。

(2)电气特性  电气特性规定了这组导线的电气连接及有关电路的特性,一般包括:接受器和发送器电路特性的说明,表示信号状态的电压/电流电平的识别、最大数据传输速率的说明,以及互连电缆相关的规则等。

(3)信号的功能特性  它规定了接口信号的来源、作用以及与其它信号之间的关系。接口信号线按功能一般可分为数据信号线、控制信号线、定时信号线和接地线等四类。

(4)规程特性  规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤。

3.2传输介质

1 传输介质是通信网络中发送方和接受方之间的物理通路,计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线两大类。

2 三种有线传输介质:双绞线、同轴电缆和光纤。

3 无线传输介质:无线电通信、微波通信、红外通信以及激光通信的信息载体。

4 传输介质的选择取决于以下因素:网络拓扑的结构、实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围。

5 传输介质的特性:物理特性、传输特性、连同性、地理范围、抗干扰性、相对价格。

6 有线传输介质:

(1)双绞线:最常用的传输介质,一般是铜质的,能提供良好的传导率。分为无屏蔽的和屏蔽的。电子工业协会EIA为无屏蔽双绞线订立了标准,3类线能承受16MHz,5类线 能承载100MHz。

(2)同轴电缆:分为基带同轴电缆(阻抗50Ώ)和宽带同轴电缆(75Ώ)。基带同轴电缆又分为粗缆和细缆两种,都用与直接传输数字信号;宽带同轴电缆用于频分多路复用的模拟信号传输,也可用于不使用频分多路复用的高速数字信号和模拟信号传输。(CATV电缆就是宽带同轴电缆);基带同轴电缆主要用于数字信号传输,并使用曼彻斯特编码;宽带同轴电缆既可用于模拟信号传输,又可用于数字信号传输;同轴电缆适用于点到点和多点连接。

(3)光纤:它由能传导光波的超细石英玻璃纤维外加保护层构成;用光纤传输信号电信号时,在发送端先要将其转换成光信号,而在接受端又要由光检测器还原成电信号;光纤用于点到点的链路;光纤通信具有损耗低、频带宽、数据传输率高、抗电磁干扰强等优点。             

7 多址接如的方法主要有三种:频分多址接入FDMA、时分多址接入TDMA、码分多址接入CDMA。

8 卫星通信具有通信距离费用与距离无关、覆盖面积大、不受地理条件的限制、通信信道带宽宽、可进行多址通信与移动通信的优点。

9 使用卫星通信时,需要注意到它的延时,传输延时的典型值为540毫秒。
 

3.3数据通信技术

1 数据传输速率:是指每秒能传输的而进制信息位数,单位为位/秒,记作bps或b/s,表达式为:(P42)

2 信号传输速率:也称码元速率、调制速率或波率,单位为波特(Baud),表示单位时间内通过信道传输的码元个数,也就是经调制后的传输速率。码元速率定义为:(P42)

3 信道容量表征一个信道传输数据的能力,单位也用位/秒。

4 信道容量与数据传输速率的区别在于,前者表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能力的极限,后者表示实际的数据传输速率。

5 奈奎斯特公式,香农公式(P43)。

6 误码率:指衡量数据通信系统在正常工作的情况下的传输可靠性的指标,它定义为二进制数据位传输时出错的概率,公式(P44)。

7  通信有两种基本方式:串行方式和并行方式。并行方式用于近距离通信,串行方式用于陆离较远的通信。

8 串行数据通信的方向性结构有三种:单工、半双工、全双工;单工数据传输只支持数据在一个方向上传输;半双工数据传输允许书记在两个方向上传输,但在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输;全双工数据通信允许在两个方向上传输。

9 移动通信中按照通话状态和频率使用的方法也可分为三种方式:单工制、半双工制、双工制。

10 基本术语:

(1)数据:可定义为有意义的实体,分为模拟数据和数字数据两大类。模拟数据是在某个区间内连续变化的值,数字数据是离散的值。

(2)信号:数据的电子或电磁编码。分为模拟信号和数字信号。

(3)信息:数据的内容和解释。

(4)信源:通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。

(5)信宿:通信过程中接受和处理信息的设备和计算机。

(6)信道:信源和信宿之间的通信线路。

11 模拟数据和数字数据都可以用模拟信号和数字信号来表示,也可以用信号形式来传输。

12 模拟数据和数字数据:

(1)模拟数据是时间的函数,并占有一定的频率范围,即频带。

(2)数字数据也可以用模拟信号来表示,此时要利用调制解调器MODEM。

(3)模拟数据也可用数字信号来表示,完成模拟数据和数字信号转换功能设施的是编码解码器CODCE。

(4)编码解码器:将直接表示声音数据的模拟信号,编码转换成用二进制位流近似表示的数字信号;而线路另一端的CODEC,则将二进制位流解码恢复成原来的模拟数据。

(5)数字数据还可以直接用二进制形式的数字脉冲信号来表示,但为了改善其传播特性,一般先要对二进制数据进行编码。

13 数据通信是一种通过计算机或其它数据装置与通信线路,完成数据编码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术。所以通信系统也就是以计算机为中心、用通信线路连接分布在异地的数据中断设备,以实施数据传输的一种系统。

14 多路复用技术分为:频分多路服用FDM、时分多路复用TDM、波分多路复用WDM。其中FDM和TDM是两种最常用的多路复用技术。

15异步传输、同步传输(P50)

3.4数据编码

1 基带:表示二进制比特序列的矩形脉冲信号所占的固有频带,称为基本频带。

2 数据编码技术(P51)

3 在计算机通信与网络中,广泛采用的同步方法有位同步法和群同步两种。

(1)位同步 分为外同步法和自同步法,位同步法使接受端对每一位数据都要和发送端保持同步。

外同步法:在发送数据之前,发送端先向接受端发出一串同步时钟脉冲,接受端按照这一时钟脉冲频率和时序锁定接受端的接受频率,以便在接受数据

(1)的过程中始终与发送端保持同步。

(2)自同步法:能从数据信号波形中提取同步信号的方法。典型例子:曼彻斯特编码,这种编码常用与局域网传输。

(3)群同步:字符间的异步定时和字符中比特之间的同步定时,是群同步即异步传输的特征。

(4)群同步传输规程中的每个字符可由下列四部分组成:

A  1为起始位,以逻辑“0”表示;

B  5~8位数据位,即要传输的字符内容;

C  1位奇/偶检验位,用于检错,该部分可以不选;

D  1~2位停止位,以逻辑“1”表示,用作字符间的间隔。

4 对模拟数据进行数字信号编码的最常用方法是脉玛调制PCM,脉玛调制是以采样定理位基础的,该定理从数学上证明:若对连续变化的模拟信号进行周期性采样,只要采样频率大于等于有效信号最高频率或其带宽的两倍,则采样值便可包含原始信号的全部信息,利用低通过滤器可以从这些采样中重新构造出原始信号。公式表示为(p54)

5 信号数字化的转换过程可包括:采样、量化、编码三个步骤。

6 对于数字传输的数字电话、数字传真、数字电视等数字通信系统而言,他具有下列两个优点:抗干扰性强和保密性好。

7 调制解调器(p55~63)


3.5数据交换技术

1 网络站:作为信源或信宿的一批设备,提供中间通信的设备称为节点。

2 按所用的数据传送技术划分,交换网络分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。

3 当前因特网的主干线路采用的是同步光纤SONEF或是同步数字系列SDH,就其本质属于电路交换技术。

4 当今的因特网采用的是电路交换技术和分组交换技术结合。

5 目前光交换技术发展主要有:微电子机械系统的光交换机、无交换式光路由器、阵列波导光栅路由器。

6 三种交换技术的主要特点:(p68)

7 电路交换:

(1)电路交换网是使用电路交换技术的典型例子。用电路交换技术完成数据传输要经历电路建立、数据传输、电路拆除三个过程。

(2)电路交换方式的优点是数据传输可靠、迅速,数据不会丢失且保持原来的序列。缺点是某些情况下,电路空闲的信道容量被浪费。

8 报文交换:

(1)报文交换方式的数据传输单位是报文,传送方式采用“存储-转发”方式。

(2)报文交换的优点:

A 电路利用率高。

B 在报文交换网络上,通信量大时仍然可以接受报文,不过传送延迟会增加。

C 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。

D 报文交换网络可以进行速度和代码的转换。

缺点是:它不能满足实时或交互式的通信要求,报文经过网络的延迟时间长且不定。

9 分组交换

(1)分组交换:将一个报文分成两若干个分组,没个分组的长度有一个上限;分组交换适用于交互式通信,分为数据报分组交换和虚电路分组交换。

(2)虚电路:在虚电路方式中,为进行数据传输,网络的源节点和目的节点之间先要建立一条逻辑通路。主要特点是:在数据传送之前先建立站与站之间的一条路径。

(3)数据报方式(66)
 

名词解释:

1.链路的发送窗口:发送方存放确认帧的重发表中,应设置确认帧数目的最大限度,这一限度被称为链路的发送窗口。如果窗口设置为1,即发送方缓冲能力仅为一个帧。

2.重发表:是一个连续序号的列表,对应发送方已发送但尚未确认的那些帧。这些帧的序号有一个最大值,这个最大值即发送窗口的限度。

3.发送窗口:就是指示发送方已发送但尚未确认的帧序号队列的界,其上、下界分别称为发送窗口的上、下沿,上、下沿的间距称为窗口尺寸。

4.差错控制:是指在数据通信过程中能发现或纠正差错,把差错限制在尽可能小的范围内的技术和方法。

5.突发错的突发长度:从突发错误发生的第一个码元到有错的最后一个码元间所有码元的个数,称为突发错的突发长度。

6.差错校验过程:接收端收到该码字后,检查信息位和附加的冗余位之间的关系,以检查传输过程中是否有差错发生,这个过程称为差错校验过程。

7.奇偶校验码:是一种通过增加冗余位使得码字中”1“的个数恒为奇数或偶数的编码方法,它是一种检错码。

8.垂直奇偶校验:又称为纵向奇偶校验,它是将要发送的整个信息块分为定长p位的若干段,每段后面按“1”的个数为奇数或偶数的规律加上一位奇偶位。

9.水平奇偶校验:又称为横向奇偶校验,它是对各个信息段的相应位横向进行编码,产生一个奇偶校验冗余位。

10.异步协议:以字符为独立的信息传输单位,在每个字符的起始处开始对字符内的比特实现同步,但字符与字符之间的间隔时间是不固定的(即字符之间是异步的)。

11.同步协议:是以许多字符或许多比特组织成的数据块—帧为传输单位,在帧的起始处同步,使帧内维持固定的时钟。

12.操作方式:通俗地讲就是某站点是以主站方式操作还是以从站方式操作,或者兼备。

13.主站:链路上用于控制目的的站称为主站。其它的受主站控制的站称为从站。

14.命令帧:由主站发往从站的帧称为命令帧。由从站返回主站的帧称响应站。

15.组合站:有些站可兼备主站和从站的功能,这种站称为组合站。

16.平衡操作:即在链路上主、从站具有同样的传输控制功能,这又被称作平衡操作。

17.非平衡操作:操作时有主站、从站之分的,且各自功能不同的操作,称为非平衡操作。

18.广播地址:全“1”地址来表示包含所有站的地址,这种地址称为广播地址。全“0”地址为无站地址。

内容:

1.数据链路层最基本的服务是将源机网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。

2.数据链路层的基本功能。向网络层提供透明的和可靠的数据传送服务。透明性是指该层上传输的数据的内容、格式及编码没有限制,也没有必要解释信息结构的意义;可靠的传输使用户免去对丢失信息,干扰信息及顺序不正确等的担心。

3.目前较普遍使用的帧同步法是比特填充法和违法编码法。

4.通信系统必须具备发现(即检测)差错的能力,并采取措施纠正之,使差错控制在所能允许的尽可能小的范围内,这就是差错控制过程,也是数据链路层的主要功能之一。

5.物理信道引入计时器来限定接收方发回反馈信息的时间间隔,计时器超时,则可以认为传出的帧已出错或丢失,就要重新发送。

6.数据链路层通过使用计数器和序号来保证每帧最终都能被正确地递交给目标网络层一次。

7.许多高层协议中也提供流量控制功能,只不过流量控制的对象不同而已。对于数据链路层来说,控制的相邻两节点之间数据链路上的流量,而对于传输层来说,控制的则是从源到最终目的之间端对端的流量。

8.流量控制实际上是对发送方数据流量的控制,使其发送速率不致超过接收方所能承受的能力。

9.最常用的流量控制方案:停止等待方案和滑动窗口机制。

10.链路管理功能主要用于面向连接的服务。数据链路层连接的建立、维持和释放就称作链路管理。

11.差错检测应包含两个任务:即差错控制编码和差错校验。

12.利用差错控制编码来进行差错控制的方法基本上有两类:一类是自动请求重发ARQ,另一类是前向纠错FEC。在ARQ方式中,接收端检测出有差错时,就设法通知发送端重发,直到正确的码字收到为止。在FEC方式中,接收端不但能发现差错,而且能确定二进制码元发生错误的位置,从而加以纠正。

13.差错控制编码又可分为检错码和纠错码。检错码是指能自动发现差错的编码,纠错码是指不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码。

14.ARQ方式只使用检错码,FEC方式必须用纠错码。数据通信中使用更多的是ARQ差错控制方式。
 

15.奇偶校验码、循环冗余码和海明码是几种最常用的差错控制编码方法。

16.“+”指的是模二加,也即异或运算。(相同为0,不同为1)

17.垂直奇偶校验方法能检测出每列中的所有奇数位错,但检测不出偶数位的错。差错的漏检率接近于1/2。

18.垂直奇偶校验方法的编码效率为R=p/(p+1)。

19.水平奇偶校验的编码效率为R=q/(q+1).

20.水平垂直奇偶校验的编码效率为R=pq/[(p+1)(q+1)]

21.水平垂直奇偶校验能检测出所有3位或3位以下的错误、奇数位错、突发长度小于等于p+1的突发错以及很大一部分偶数位错。

22.是一种漏检率低得多便于实现的循环冗余码CRC,CRC码又称位多项式码。

23.连续重发请求方案及时指顺序接收管道协议。

24.基于窗口机制的流量控制方法可限制发送方已发出而未被确认的帧数目。发送方的发送窗口指示已发送但尚未确认的帧序号。接收方类似地也有接收窗口,它指示允许接收的帧的序号。

25.滑动窗口机制中一般帧序号只取有限位二进制,到一定时间后就反复循环。若帧号配3位二进制数,则帧号在0—7间循环。

26.基本数据链路协议有停等协议、顺序接收管道协议、选择重传协议。

27.在选择重传协议中,若帧序号采用3位二进制编码,则最大序号为Smax=23-1=7。对于无序接收方式,发送窗口最大尺寸至多是序号范围的一半。

28.数据链路控制协议也称链路通信规程,也就是OSI模型中的数据链路层协议。链路控制协议可分为异步协议和同步协议两大类。

29.起—止式通信规程是异步协议的典型,它是靠起始位(逻辑0)和停止位(逻辑1)来实现字符的定界及字符内比特的同步的。信道利用率很低。

30.同步协议采用帧作为传输单位,所以同步协议能更有效的利用信道,也便于实现差错控制、流量控制等功能。

31.同步协议可分为面向字符的同步协议、面向比特的同步协议及面向字节计数的同步协议三种类型。

32.面向字符的同步协议是最早提出的同步协议,其典型的代表是BSC协议。

33.监控报文一般由单个传输控制字符或由若干个其它字符引导的单个传输控制字符组成。引导字符统称为前缀。

34.HDLC有信息帧(I帧)、监控帧(S帧)和无编号帧(U帧)三种不同类型的帧。信息帧用于传送有效信息或数据,通常简称I帧。I帧以监控字段第1位为“0”来标志。监控帧用于差错控制和流量控制,通常S帧。S帧以控制字段第1、2位为”10”来标志。“00”表示接受就绪(RR),“01”表示拒绝(REJ),“10”表示接收未就绪(RNR),“11”表示选择拒绝(SREJ)。无编号帧(U帧)因其控制字段中不包含编号N(S)和N(R)而得名。

35.在因特网有两个广泛使用的链路层协议:串行线路IP协议(SLIP)和点到点协议(PPP)。

 


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