1、 第一章 引论 1.1 计算机网络发展简史 A)名词解释： (1) 计算机网络：地理上分散的多台独立自主的计算机遵循规定的通讯协议，通过软、硬件互连以实现交互通信、资源共享、信息交换、协同工作以及在线处理等功能的系统。 (注解：此条信息分为系统构成 +5 个系统功能 )。 (2) 计算机网络发展的 3 个时代 -第一个时代： 1946 年美国第一台计算机诞生 ;第二个时代： 20 世纪 80 年代，微机的出现 ;第三个时代：计算机网络的诞生以及应用。 (3) Internet 的前身：即 1969 年美国国防部的高级计划局 (DARPA)建立的全世界第一个分组交换网 Arparnet。 (4)
2、 分组交换：是一种存储转发交换方式，它将要传送的报文分割成许多具有同一格式的分组，并以此为传输的基本单元一一进行存储转发。 (5) 分组交换方式与传统电信网采用的电路交换方式的长处所在：线路利用率高、可进行数据速率的转换、不易引起堵塞以及具有优先权使用等 优点。 (6) 以太网： 1976 年美国 Xerox 公司开发的机遇载波监听多路访问 冲突检测 (CSMA/CD)原理的、用同轴电缆连接多台计算机的局域网络。 (7) INTERNET 发展的三个阶段：第一阶段 -1969 年 INTERNET 的前身 ARPANET 的诞生到1983 年，这是研究试验阶段，主要进行网络技术的研究和试验 ;
3、从 1983 年到 1994 年是INTERNET 的实用阶段，主要作为教学、科研和通信的学术网络 ;1994 年之后，开始进入INTERNET 的商业化阶段。 (8) ICCC：国际计算 机通信会议 (9) CCITT：国际电报电话咨询委员会 (10) ISO：国际标准化组织 (11) OSI 网络体系结构：开放系统互连参考模型 1.2 计算机网络分类 (1) 网络分类方式： a. 按地域范围：可分为局域网、城域网、广域网 b. 按拓补结构：可分为总线、星型、环状、网状 c. 按交换方式：电路交换网、分组交换网、帧中继交换网、信元交换网 d. 按网络协议：可分为采用 TCP/IP,SNA,S
4、PX/IPX,AppleTALK 等协议 1.3 网络体系结构以及协议 (1) 实体：包括用户应用程序、文件传输包、数据库管理系统、电子邮件设备以及终端等一切能够发送、接收信息的任何东西。 (2) 系统：包括一切物理上明显的物体，它包含一个或多个实体。 (3) 协议：用来决定有关实体之间某种相互都能接受的一些规则的集合。 包括语法 (Syntax,包括数据格式、编码以及信号电平 )、语义 (Semantics，包括用于协调和差错处理的控制信息 )、定时 (Timing，包括速度匹配和排序 )。 1.4 开放系统互连参考模型 1.4.1 OSI 模型的基本层次概念 a. 物理层 提供为建立、维护
5、和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性 ; 有关物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示 b. 数据链路层 在网络实体间提供数据发送和接收的功能和过程 ; 提供数据链路的流控。 c. 网络层 控制分组传送系统的操作、路由选择、拥挤控制、网络互连等功能，它的作用是将具体的物理传送对高层透明 ; 根据传输层的要求来选择服务技术 ; 向传输层报告未 恢复的差错。 d. 传输层 提供建立、维护、拆除传送连接的功能 ; 选择网络层提供最合适的服务 ; 在系统之间提供可靠的、透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制。 e. 会话层 提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能 ;
6、 提供交互会话的管理功能。 f. 表示层 代表应用进程协商数据表示 ; 完成数据转换、格式化和文本压缩。 g. 应用层 提供 OSI 用户服务。 1.4.2 局域网与 OSI 模型的对应的层次功能 (1) 在 LAN 中数据链路层可分为哪两层 ? 逻辑链路控制层和介质访问控制层。 (2)LAN 的层次功能详解： * 物理层和 OSI 的物理层一样，主要处理在物理链路上的传递非结构化的比特流，建立、维持、撤销物理链路，处理机械的、电器的和规程的特性。 介质访问控制层主要功能是控制对传输介质的访问，不同类型的 LAN 需要采用不同的控制法 ; 逻辑链路控制层可提供两种控制类：一种是无连接的服务，另
7、一种是面向连接的服务 1.5 TCP/IP 协议集 (1)特别注意 !TCP/IP 是一组 INTERNET 协议系列，而不是单个协议。 (2)TCP/IP 协议集与 OSI 模型的比较 网络接口层，有时也称链路层，其功能是接收和发送 IP 数据报 ; IP 层有时也称网络层。他处理网上分组的传送以及路由至目的站点 ; 传输层提供两台计算机之间端到端的数据传送 ; 应用层处理特定的应用。 (3)由 SUN MICROSYSTEM 公司推出的 NFS 网络文件系统的特点 ? 提供透明文件访问以及文件传输 ; 容易扩充新的资源或 软件，不需要改变现有的工作环境 ; 高性能，可灵活配置。 (4) N
8、FS 是基于 UDP/IP 协议的应用，其实现主要是采用远程过程调用 RPC 机制， RPC 提供了一组与机器、操作系统以及低层传送协议无关的存取远程文件的操作。 (5) RPC 采用了 XDR 的支持。 XDR 是一种与机器无关的数据描述编码的协议，他以独立与任意机器体系结构的格式对网上传送的数据进行编码和解码，支持在异构系统之间数据的传送。 www.exam .com 第二章 数据通信 (1) 数据通信：两个实体间的数据传输和交换。 2. 1 数据通信技术 2.1.1 模拟数据通信和数字数据通信 (2) 模拟数据：在某个区间为连续的值的数据 (3) 数字数据：在某个区间为离散的值的数据 (
9、4) 模拟、数字数据之间的相互转换问题 ? 模拟数据通过编码解码器 (CODEC)转换成数字数据 ,数字信号通过调制解调器转换成模拟数据 (MODEM) (5) 数字信号传输与模拟信号传输各自的优缺点 ? 模拟传输是一种不考虑内容的传输模拟信号的方法，在传输过程中，模拟信号经过一定距离的传输之后，必定会信号衰减，为实现长距离传输，模拟信号传输都要使用信号放大器，但是，放大器也会增加噪音分量，如果通过串连的放大器来实现长距离传输，信号将会越来越畸形 ; 与此相反，数字传输与信号有关。衰减会危及数据的完整性，数字信号只能在一个有限的距离内传输，但为了获得更远的传输距离，可以使用中继器，中继器接收数
10、字信号，将数字信号转换成 1 的模式和 0 的模式。 2.1.2 多路复用 (1) 多路复用的分类及其解释 A. 频分多路复用 (FDM) 利用传输介质中不同的载波频率来同时运载多个信号的多路复用技术 B. 时分多路复用 (TDM) 利用介质能达到的位传输率超过传输数字数据所需的数据传输率的优点，利用每个信号在时间上交叉，从而传输多个数据信号的多路复用技术 (2) T1 载波的位结构及传输速率 共 193 位，第 8 位是信令和控制信号，第 193 位是帧编码，传输速率是 1.544M/BPS (3) 两种 PCM 载波的传输速率以及 T2、 T3 载波的传输速率 一种是和 T1 载波一样的
11、1.544M/BPS，另一种是 2.048M/BPS。 T2 载波的传输速率是 6.312 M/BPS， T2 载波的传输速率是 46.304 M/BPS。 2.1.3 异步传输和同步传输 (1) 异步传输 一次传输一个字符的数据，每个字符用一个起始位引导，用一个结束位结束，一般起始位为 0，停止位为 1 (2) 同步传输 为了使接收方确定数据块的开始和结束，还需要另外一级的同步，即每个数据块用一个前文 (preamble)位的模式开始，用一个后文 (postamble)位模式结束 ,加有前后文的数据称为一帧。 2.2 数据交换技术 2.2.1 线路交换 (1) 什么是线路交换 ? 通过网络中
12、的节点在两个站点之间建立专用的通信线路进行数据传输的交换方式 (2) 线路交换所历经的三个阶段 线路建立，数据传送，线路拆除 2.2.2 报文交换 (1) 什么是报文交换 ? 将目的地址附加在报文中，然后让报文从节点到节点的通过网络传输的交换方式 (2) 报文交换比较线路交换的优缺点 a. 线路效率高 b. 无需同时使用发送器和接收器传送数据 c. 不会出现如线路交换中因通信量变大而导致的呼叫被封锁现象，只是报文传送延迟 d. 可以把一个报文发送到多个目的地 e. 能够建立报文的优先权 f. 报文交换网络可以进行速度和代码的转换 g. 发送部操作终端的保文可以被截获，然后存储或重新选择到另一台
13、终端的路径 h. 报文交换的主要缺点是他不能满足实时或交互式的通信要求 2.2.3 分组交换 (1)概念解释 分组交换是一种结合了报文交换和线路交换各自优点的交换技术，其中，它采用了限制长度的数据报，以及虚拟连接的虚 电路方法，从而达到更好的交换效果。 2.2.4 三种交换技术的比较 (1) 三种交换技术适用的不同场合 a. 对于交互式通信来说，报文交换是不合适的 ; b. 对于较轻的和 /或间歇式负载来说，线路交换是最合算的，因为可以通过电话拨号线路来使用公用电话系统。 c. 对于两个站点之间很重的和持续的负载来说，使用租用的线路交换线是最合算的。 d. 当有一批中等数量数据必须交换到大量的
14、数据设备时，宁可用分组交换方法，这种技术的线路利用率是最高的。 e. 数据报分组交换适用于短报 文和具有灵活性的报文。 f. 虚电路分组交换事宜浴场交换和减轻各站的处理负担。 2.2.5 信元交换 ATM(异步转移模式 )采用信元交换 2.3 数据传送方式 (1) 分类 并行通信和串行通信 (2) 在并行通信中数据传输所使用的并行数据总线的物理形式 a. 计算机内部的数据总线很多就直接是电路板 b. 扁平带状电缆 c. 圆形屏蔽电缆 2.3.1 串行输入 /输出 (1) 串行输入的特点 串行数据传输中，每次只传送一位数据，速度比并行传输慢，但是，实现串行传输的硬件具有经济性和实用性的特点。 2
15、.3.2 串行数据通信 (1) 电话系统进行串行通行的三种方式 a. 单工通信 来自 www.E b. 半双工通信 c. 全双工通信 (2) 串行数据的传输、接收的定时可以通过数据链路控制来实现 (3) 串行数据通信的两种传输方法 a. 异步串行传输 通信硬件通过附加同步信息的方法传输数据 b. 同步串行传输 同步信息包含在信息块内的方法 (4) 同步通信与异步通信的优缺点 a. 同步通信取消了每个字节的同步位，从而使数据位在传送为中所占比率增大，提高了传送效率。 b. 同步通信容许用户传送没有意义的二进制数据 c. 允许 PC 机用户通过同步通信网络与计算机实现通信 2.4 检错与纠错 2.
16、4.1 检错法 (1) 检错法的概念 检错法是指在传输中仅仅发送足以使接收端能够检测出差错的附加位。 (2) 检错法的分类 a. 奇偶校验法 b. 冗余校验法 (LRC) c. 循环冗余校验法 (CRC) 2.4.2 纠错法 (1) 自动请求重发 (ARQ) 当发送站向接收站发送数据块时，如果无差错，则接收站回送一个肯定应答，即 ACK指令 ;如果接收站检测出错误，则发送一个否定应答，即 NCK 指令，请求重发。 (2) 正向纠错法 发送站发送能使接收站检错纠错的冗余位 2.5 通信硬件 2.5.1 调制解调器 (1) 调制解调器是一种数据通信设备 (DCE) (2) 调制解调器的作用就是将数
17、据在数据格式与模拟格式之间转换 (3) AT 指令集 a. ATD-拨号指令 (ATDP：脉冲拨号， ATDT 音频拨号 ) b. ATH-挂机指令 c. ATA-应答指令 (ATSO=0 表示取消自动应达， =某个非零整数，则表示振铃这个整数次后应答 ) d. ATZ-将调制解调器内寄存器的值设为默认 2.5.2 RS-232 标准 (1) 何谓 RS-232 由美国电子工业协会 (EIA)制定的数据终端设备与数据通信 设备在进行串行二进制数据交换时的接口， EIA RS-232C (2) RS-232 的物理层特性 a. 机械特性 接口标准的机械部分指定两个通信装置如何连接。规定了有两个连
18、接器，接到 DCE 的为母，接到 DTE 的为公。标准规定使用 25 针连接器， DB25 连接器已成为一个事实上的标准。 b. 电信号特性 +3V+15V 的正电压表示 SPACE -3V-15V 的负电压表示 MARK 在 -3V+3V 之间构成一个转换区域，实际上，传输通常使用 +(-)12V c. RS-232C 引脚分配 I. 引脚功能分类 A. 数据线路：分为数据传送和接收两条线路发送数据 (TD,引脚 2)，接收数据 (RD,引脚 3) B. 控制线路：控制线路传送 PC 或调制解调器中某些条件的 ON/OFF 指标来指示该引脚线路的状态处于开启或是关闭 DTR,引脚 20：数据
19、终端就绪，由 PC 产生以使调制解调器了解 PC 已准备就绪 DSR,引脚 6:数据设备就绪，由 MODEM 产生，以告诉 PC 当 MODEM 打开时，已 和电话线路连接好且处于数据传输模式 RTS,引脚 4：请求发送，由 PC 产生毅同志调制解调器它想要传送数据 CTS,引脚 5：清除发送，由 MODEM 产生告诉 PC 它可以进行数据传送 CD,引脚 8：载波检测，也称为接收线路信号检测装置 (RLSD),有时还称为数据载波检测(DCD),他告诉 PC 机调制解调器是否已建立了有效的连接 RI,引脚 22：振铃指示 II. 地 SG,引脚 7：信号地 PG,引脚 1：保护地 III. 定
20、时电路 TC,引脚 15：称为发送定时 转自 :考试网 - Examw.Com RC,引脚 17：称为接收定时 (3) 空调制解调器的连接，关键是将发送数据 TD 和接收数据 RD 交叉连接，实际上是直接通信 2.5.3 通信适配器 (1) 异步通信适配器 也叫串口，异步通信界面，通用异步接收器 /发送器或 UART (2) 同步通信适配器 最常用的同步通信适配器是 SDLC 和 BSC 2.6 通信软件功能 (1) 调制解调器的控制 a. 呼叫 /回答模式切换 b. 自动重拨号 c. 电话挂起 (2) 数据控制功能 a. 流控制 (XON/XOFF) b. 文件传输 (3) 数据操作功能 a
21、. 字符过滤 b. 转换表 c. 终端仿真 (4) 特殊功能 a. 外部文件操作 b. 后台操作 c. 回到操作系统 d. 编辑器 局域网定义和特性 局域网 (Local Area Network)即 LAN:将小区域内的各种通信设备互联在一起的通信网络。 1、局域网三个特性 :(1)高数据速率在 0.1-100Mbps(2)短距离 0.1-25Km(3)低误码率10-8-10-11。 2、决定局域网特性的三个技术 :(1)用以传输数据的介质 (2)用以连接各种设备的拓扑结构(3)用以共享资源的介质控制方法。 3、设计一个好的介质访问控制协议三个基本目标 :(1)协议要简单 (2)获得有效的通
22、道利用率 (3)对网上各站点用户的公平合理。 以太网 Ethernet IEEE802.3 以太网是一种总路线型局域网，采用载波监听多路访问 /冲突检测 CSMA/CD 介质访问控制方法。 1、载波监听多路访问 CSMA 的控制方案 :(1)一个站要发送，首先需要监听总线，以决定介质上是 否存在其他站的发送信号。 (2)如果介质是空闲的，则可以发送。 (3)如果介质忙，则等待一段间隔后再重试。 坚持退避算法 : (1)非坚持 CSMA:假如介质是空闲的，则发送 ;假如介质是忙的，等待一段时间，重复第一步。利用随机的重传时间来减少冲突的概率，缺点 :是即使有几个站有数据发送，介质仍然可能牌空闲状
23、态，介质的利用率较低。 (2)1-坚持 CSMA:假如介质是空闲的，则发送 ;假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，立即发送 ;假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步。缺点 :假如有两个或两 个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免的。 (3)P-坚持 CSMA:假如介质是空闲的，则以 P 的概率发送，而以 (1-P)的概率延迟一个时间单位，时间单位等于最大的传播延迟时间 ;假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，重复第一步 ;假如发送被延迟一个时间单位，则重复第一步。 2、载波监听多路访问 /冲突检测 这种协议广泛运用在局域网内，每个帧发送期间，同时有检测冲突的能力，一旦检测到冲突，
24、就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，通知总线上各站冲突已经发生，这样通道的容量不致因白白传送已经损坏的帧而浪费。 冲突检测的时间 :对基带总线，等于任意两个站之间最大的传播延迟的两倍 ;对于宽带总线，冲突检测时间等于任意两个站之间最大传播延迟时间的四倍。 3、二进制退避算法 : (1)对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参量为 L=2; (2)退避间隔取 1-L 个时间片中的一个随机数， 1 个时间片等于 2a; (3)当帧重复发生一次冲突时，则将参量 L 加倍 ; (4)设置一个最大重传次数，则不再重传，并报告出错 标记环网 Toke Ring IEEE802.5 1、标记的工作过程 :
25、 标记环网又称权标网，这种介质访问使用一个标记沿着环循环，当各站都没有帧发送时，标记的形式为 01111111，称空标记。当一个站要发送帧时，需要等待空标记通过，然后将它改为忙标记 011111110。并紧跟着忙标记，把数据发送到环上。由于标记是忙状态，所以其他站不能发送帧，必须等待。发送的帧在 环上循环一周后再回到发送站，将该帧从环上移去。同时将忙标记改为空标记，传至后面的站，使之获得发送帧的许可权。 2、环上长度用位计算，其公式为 :存在环上的位数等于传播延迟 (5 s/km)发送介质长度数据速率 +中继器延迟。对于 1km 长、 1Mbps 速率、 20 个站点，存在于环上的位数为 25
26、 位。 3、站点接收帧的过程 :当帧通过站时，该站将帧的目的地址和本站的地址相比较，如地址相符合，则将帧放入接收缓冲器，再输入站，同时将帧送回至环上 ;如地址不符合，则简单地将数据重新送入环。 4、优先级策略 标记环网上的各个站点可以成不同的优先级，采用分布式高度算法实现。控制帧的格式如下 :P 优先级、 T 空忙、 M 监视位、预约位 纤分布式数据接口 FDDI ISO9314 1、 FDDI 和标记环介质访问控制标准接近，有以下几点好处 : (1)标记环协议在重负载条件下，运行效率很高，因此 FDDI 可得到同样的效率。 (2)使用相似的帧格式，全球不同速率的环网互连，在后面网络互加这一章
27、将要讨论这个问题 (3)已经熟悉 IEEE802.5 的人很容易了解 FDDI (4)已经积累了 IEEE802.5 的实践经验，特别是将它做集成电路片的经济，用于 FDDI系统和元件的制造。 2、 FDDI 技术 (1)数据编码 :用有光脉冲表示为 1，没有光能量表示为 0。 FDDI 采用一种全新的编码技术，称为 4B/5B。每次对四位数据进行编码，每四位数据编码成五位符号，用光的存在和没有来代表五位符号中每一位是 1 还是 0。这种编码使效率提高为 80%。为了得到信号同步，采用了二级编码的方法，先按 4B/5B 编码，然后再用一种称为倒相的不归零制编码 NRZI，其原理类似于差分编码。
28、 (2)时钟偏移 : FDDI 分布式时钟方案，每个站有独立的时钟和弹性缓冲器。进入站点缓冲器的数据时钟是按照输入信号的时钟确定的，但是，从缓冲器输出的信号时钟是根据站的时钟确定的，这种方案使环中中继器的数目不受时钟偏移因素的限制。 3、 FDDI 帧格式 : 由此可知 :FDDI MAC 帧和 IEEE802.5 的帧十分相似，不同之处包括 :FDDI 帧含有前文，对高数据率下时钟同步十分重要 ;允许在网内使用 16 位和 48 位地址，比 IEEE802.5 更加灵活 ;控制帧也有不同。 4、 FDDI 协议 FDDI 和 IEEE802.5 的两个主要区别 : (1)FDDI 协议规定发
29、送站发送完帧后，立即发送一幅新的标记帧，而 IEEE802.5 规定当发送出去的帧的前沿回送至发送站时，才发送新的标记帧。 (2)容量分配方案不同，两者都可采用单个标记形式，对环上各站点提供同等公平的访问权，也可优先分配给某些站点。 IEEE802.5 使用优先级和预约方案。 5、为了同时满足两种通信类型的要求， FDDI 定义了同步和异步两种通信类型，定义一个目标标记循环时间 TTRT，每个站点都存在有同样的一个 TTRT 值。 局域网标准 IEEE802 委员会是由 IEEE 计算机学会于 1980 年 2 月成立的，其目的是为局域网内的数字设备提供一套连接的标准，后来又扩大到城域网。 1
30、、服务访问点 SAP 在参考模型中，每个实体和另一个实体的同层实体按协议进行通信。而一个系统内，实体和上下层间通过接口进行通信。用服务访问点 SAP 来定义接口。 2、逻辑连接控制子层 LLC IEEE802 规定两种类型的链路服务 :无连接 LLC(类型 1)，信息帧在 LLC 实体间，无需要在同等层实体间事先建立逻辑链路，对这种 LLC 帧既不确认，也无任何流 量控制或差错恢复功能。 面向连接 LLC(类型 2)，任何信息帧，交换前在一对 LLC 实体间必须建立逻辑链路。在数据传送方式中，信息帧依次序发送，并提供差错恢复和流量控制功能。 3、介质访问控制子层 MAC IEEE802 规定的
31、 MAC 有 CSMA/CD、标记总线、标记环等。 4、服务原语 (1)ISO 服务原语类型 REQUEST 原语用以使服务用户能从服务提供者那里请求一定的服务，如建立连接、发送数据、结束连接或状态报告。 INDICATION 原语用以使服务提供者能向服务用户提示某种状态。如连接请求、输入数据或连接结束。 RESPONSE 原语用以使服务用户能响应先前的 INDIECATION，如接受连接 INDICATION。 CONFIRMARION 原语用以使服务提供者能报告先前的 REQUEST 成功或失败。 (2)IEEE802 服务原语类型 和 ISO 服务原语类型相比 REQUEST 和 INDICATION 原语类型和 ISO 所用的具有相同意义。 IEEE802 没有 REPONSE 原语类型， CONFIRMATION 原语类型定义为仅 是服务提供者的确认。 逻辑链路控制协议 1、 IEEE802.2 是描述 LAN 协议中逻辑链路 LLC 子层的功能、特性和协议，描述 LLC子层对网络层、 MAC 子层及 LLC 子层本身管理功能的界面服务规范。 2、 LLC 子层界面服务规范 IEEE802.2 定义了三个界面服务规范 :(1)网络层 /LLC 子层界
