第一章-计算机网络概述

计算机网络的功能：

• 数据通信
• 资源共享

计算机网络的组成：

1. 组成部分：

   1. 硬件

   2. 软件

   3. 协议

2. 工作方式：

   1. 边缘部分（用户直接使用，主机，端系统）

   2. 核心部分（为边缘部分服务，路由器）

3. 功能组成：

   1. 通信子网

   2. 资源子网

计算机网络的分类：

1. 按交换技术分：

   1. 电路交换
   2. 报文交换
   3. 分组交换

2. 按传输技术分：

   1. 广播式网络（共享通用信道）
   2. 点对点网络（使用分组存储转发和路由选择机制）

计算机网络性能指标：

• 速率（传输速率）

  • 即数据率，或比特率

  • 连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率

  • 单位换算

• 带宽（发送速率）

  • 带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力。（网络设备所支持的最高速度）
  • 把单位数据发送到网络上的速率
  • 单位是“比特每秒”，b/s， kb/s， Mb/s， Gb/s。

• 吞吐量

  • 单位时间内通过某个网络的数据量。

• 时延

  • 数据从网络的一端传送到另一端所需要的时间。

• 时延带宽积

  • 时延带宽积=传播时延*带宽
  • 某链路现在有多少比特

• 往返时延RTT

  • 从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认总共经历的时延。

• 利用率

  • 信道利用率
  • 网络利用率
    • 信道利用率加权平均值

计算机网络分层 结构

• 实体
  • 第n层中活动元素成为n层实体，同一层成为对等实体
• 协议（水平）
  • 对等实体数据交换而建立的规则。
• 接口
  • 上层使用下层服务的入口
• 服务(垂直)
  • 下层为相邻上层提供的功能调用

        

 OSI参考模型

 

 

 应用层

• 与用户交互，产生流量的程序
• FTP、SMTP、HTTP

表示层

• 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式
• 功能
  • 数据格式变换
  • 数据加密解密
  • 数据的压缩与恢复

会话层

• 向用户进程提供建立连接并在连接上有序的传输数据（成为会话或  建立同步）
• 功能
  • 建立、管理、终止会话
  • 使用校验点可使会话在通信失效时恢复通信

传输层

• 负责两个进程的通信，即端到端通信。
• 传输单位是报文段或用户数据报
• 功能（使用tcpudp协议）（记忆点：可差刘墉，干净卫生的传输层）
  • 复用分用
  • 流量控制
  • 差错控制
  • 可靠传输、不可靠传输

网络层

• 把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
• 传输单位是数据报
• 功能
  • 路由选择
  • 流量控制
  • 差错控制
  • 拥塞控制

数据链路层

• 把网络层传下来的数据组装成帧
• 功能
  • 成帧
  • 差错控制
  • 流量控制
  • 访问控制

物理层

• 在物理媒体上实现比特流的传输
• 功能
  • 定义接口特性
  • 定义传输模式
  • 定义传输速率
  • 比特编码
  • 比特同步

TCP/IP协议参考模型

 5层参考模型

 5层参考模型的数据封装与解封装

第一章总结

 

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第二章-物理层 数据通信 通信方式

•  单工通信：只有一个方向的通信，没有反方向的交互，仅需一条信道
• 半双工通信：通信的双方都可以发送或接收消息，但不能同时发送和接受。需要两条信道
• 全双工通信通信双方可以同时发送和接受信息，需要两条信道

数据传送方式

• 穿行传输
  • 速度慢、费用低、适合远距离
• 并行传输
  • 速度快、费用高、适合近距离

码元、波特、速率、带宽 码元（一小横）

• 码元是指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲)，代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位。
• 这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度。
• 当码元的离散状态有M个时(M大于2)，此时码元为M进制码元。1码元可以携带多个比特的信息量。例如，在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态， 另-一种代
  表1状态。

速率

• 速率也叫数据率，是指数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量。可以用码元传输速率和信息传输速率表示。

波特

• 码元传输速率的单位，每秒多少码元

习题

 奈氏准则和香农定理 奈氏准则:

      规定了极限码元传输速率，解决码间串扰的影响

 香浓定理

规定了信道的极限数据传输速率，解决噪声影响

 编码与调制 基带信号与宽带信号

基带信号：信源刚发送，没有调制，在数字信道传输（距离近时，使用）

宽带信号：对基带信号调制后产生宽带信号，在模拟信道传输（距离远时，使用）

编码与调制

数据——数字信号 编码

数据——模拟信号 调制

数据编码方式

 物理层传输介质 传输介质：

• 传输介质又称传输媒体，是传输系统中在发送设备和接受设备之间的物理通路。
• 导向型传输介质：固定的固体媒介传播
  • 双绞线
  • 同轴电缆
  • 光纤
• 非导向型传输介质：无线电波、微波、红外线、激光

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第三章-数据链路层 数据链路层功能 基本概念

• 节点：主机、路由器。
• 链路：两个节点之间的物理通道。（物理通道）
• 数据链路：两个节点之间的逻辑通道。（逻辑通道）
• 帧：链路层的协议数据单元，封装数据报

主要功能

将源自网络层来的数据，可靠的传输到相邻节点的目标网络层

具体功能

• 为网络层提供服务。
  • 无确认无连接服务
  • 有确认无连接服务
  • 有确认，有链接服务
• 链路管理：连接的建立、维持、释放
• 组帧
• 流量控制（限制发送方）
• 差错控制

封装成帧

 组帧的四种方法

1. 字符计数法
2. 字符填充法
3. 零比特填充法
4. 违规编码法

错误类型

• 位错：比特位出错，1变0，0变1
• 帧错：
  • 丢失
  • 重复
  • 失序

差错控制

• 检错编码
  • 奇偶校验码
  • 循环冗余码CRC
• 纠错编码
  • 海明码

流量控制与可靠传输机制 流量控制

• 较高的发送速度和较低的接受能力的不匹配
• 数据链路层与传输层的流量控制
  • 数据链路层的流量控制是点对点的，传输层的流量控制是端到端的
  • 数据链路层的流量控制：接收方收不下就不回复确认，传输层流量控制：接收端给发送端一个窗口公告
• 流量控制方法
  • 停止等待协议
    • 无差错
      • 每发送一个帧就停止发送，等待对方的确认，收到确认后再发送下一帧
    • 有差错
      • 数据帧丢失（超时重传）
      •  ACK丢失
      • ACK迟到

    •  信道利用率

       

  • 滑动窗口协议
    • 后退N帧协议（GBN）
      • 结构
      • 发送方
      • 接收方（只能按序接受）
      • 工作流程
      • 重点总结
        • 累积确认
        • 接受方只按顺序接受
        • 有差错时，返回确认序列号最大的，按序到达的帧的ACK
        • 发送窗口大小固定2^n-1(防止重复，识别不出是哪一个)，接受窗口为1
    • 选择重传协议（SR）
      • 窗口结构
      • 发送方 
      • 接收方
      • 运行流程
      • 重点总结

       

 可靠传输、滑动窗口、可靠传输三者关系 介质访问控制 传输数据使用的两种链路

• 点对点链路
  • 两个相邻节点通过一个链路相连
• 广播式链路
  • 所有主机共享通信介质

介质访问控制

        采取一定措施，使得两节点之间的通信不会互相干扰的情况