1、 第 1 章 计算机网络概论1 计算机网络：一群具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体被互连起来，在通信软件的支持下，实现计算机间资源共享、信息交换或协同工作的系统。2 网络拓扑结构：计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，是网络中各实体之间结构关系的表示。3 计算机网络的分类：a 根据网络传输技术进行分类：广播式网络（所有连网的计算机共享一个公共通信信道。报文分组内含有目的地址与源地址。结点按目的地址接收报文。目的地址有：单一结点地址、多结点地址和广播地址。 ）点-点式网络（采用分组存储转发与路由选择是点-点式网络与广播式网络的重要区别之一）b 根据网络覆盖范围
2、进行分类 局域网 覆盖范围在实验室、几个大楼、校园之内。几百米 几公里。城域网 在一个城市范围内建立的计算机网络。几十公里范围内。广域网 覆盖范围几十公里几千公里范围内。4、计算机网络各阶段的特点：第一阶段：20 世纪 50 年代，人们开始将彼此独立的计算机技术与通信技术结合，完成了数据通信技术与计算机通信网络的研究。网络功能以数据通信为主。第二阶段：20 世纪 60 年代：以通信子网为中心的网络，以资源共享为主。第三阶段：20 世纪 70 年代中期：网络体系结构与协议标准化；开始了广域网、局域网与公用分组交换网的研究与应用第四阶段：20 世纪 90 年代：这个阶段的典型技术是 Interne
3、t 与异步传输模式（ATM ） 。5、 计算机网络主要功能：数据通信；资源共享；分布处理第 2 章 数据通信与广域网技术1 海明码的计算与差错校验方法 海明码是一种可以纠正一位差错的编码。它是一种信息位为 k 位，增加 r 位冗余位，构成一个 n=k+r 位的码字。海明码成员需要添加 r 位冗余位，必须满足 12rr检测位的位置 【检测位为 其中下标 1,2,4,8 就是检.)3,210(i .,841C测位的位置 】 。检测位的位置与该位所在的检测小组承担的奇偶校验i任务有关。【举例子：3=1+2；5=1+4；6=2+4；7=1+2+4；这些里头有 1 的都由 C1 检测小组检测，有 2 的
4、都由 C2 小组检测，有 4 的由 C4小组检测】归纳：C1 检测： 1,3,5,7,9,11,。 。 。C2 检测：2,3,6,7,10,11 。 。 。 ；C4 检测：4,5,6,7,12,13.。 。纠错过程：形成新的检测位 ，气味属于增添的检测位有关，如增添 3 位（r=3）,新的检iP测位为 。以 r=3 为例，P1=第 1、3、5、7 位上的数字进行异或运算。 P2=第124P2、3、6、7 位上的数字异或运算，P4=第 4、5、6、7 位上的数字异或运算。对于按偶校验的海明码不出错时 =000；将二进制位转换成十进制数，是几就是第几位出错了。124例题：已知接收到的海明码为 01
5、00111（配偶原则） ，试问要传送的信息为？解：P1=0，P2=1，P4=1 ， =110.即十进制数字 6，所以第六位出错了。124P若按配奇原则，给 取反，即 011，即第三位出错了。例：求 0101 按“偶校验“配置的海明码解：k=4;根据 ， 得 r=3；海明码排序如下：12rkr二进制序列1 2 3 4 5 6 7名称 C1 C2 0 C4 1 0 1C1=第 3、5、7 异或，C2=3,6，7 异或，C3=5,6,7 异或。2 CRC 码的计算与差错校验方法：课本 59 页到 61 页3 差错控制机制：a 反馈重发机制：接收端可以通过检错码检查数据是否出错，如果发现数据在传输过程
6、中出错，则通过采用反馈重发方法来纠正。b 反馈重发机制的分类（1）停止等待方式（停止 ARQ 协议）发送方在发送一个数据帧后，要等待接受方的应答帧到来。应答帧表示上一帧已经正确接收，发送方就可以发送下一数据帧，否则重发出错的数据帧。停止等待方式协议简单，但是系统通信效率低。（2）连续工作方式（连续 ARQ 协议）拉回方式选择重发方式信 源 校 验 码编 码 器存 储 器发 送 装 置 传输信道接 收 装 置发 送 端 校 验 码译 码 器接 收 端 信 宿反 馈 信 号控 制 器 反 馈 信 号控 制 器接 收 端发 送 端 ACK NAK ACK1 2 2 31 2 2 34 课后习题a 控
7、制字符 SYN 的 ASCII 码编码为 0010110 ，请画出 SYN 的 FSK、NRZ、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码等 4 种编码方法的信号波形。b 广域网采用的数据交换技术主要有几种类型？它们各有什么特点？答: 答:主要分为两种发 送 端接 收 端ACK0ACK1NAK ACK2ACK3(a)ACK0ACK1NAK ACK2ACK6(b)ACK3ACK4ACK5丢 弃重 传重 传01234523456012345234560123452678901234526789发 送 端接 收 端 丢 弃类型：线路交换和存储转发转发线路交换；首先创建一条临时专用通路，使用后拆除链接，没有传输延
8、迟，适合大量数据传输和实时通信，少量信息传输时效率不高存储转发分为两类：报文交换和分组交换报文交换：不在通信结点间建立通路，将信息组合为报文，采用存储转发机制，线路利用率高，但传输延迟较大分组交换分为三种；数据报方式、虚电路方式、ATM 交换方式数据报方式：1）同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网2）同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、重复丢失现象 3）分组在传输过程中都必须带有目的地址与源地址4）传输延迟较大，适用于特发性通信，不适用于长报文、会话式通信 虚电路方式：1）每次分组发送之前，发送方和接受方之间必须建立一条逻辑连接2）分组在传输过程中不须带有目的地址与源地
9、址3）分组通过虚电路上的每一结点时，只需做差错检测，不必做路径选择4）通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电路连接ATM 交换方式： 基本数据传输单元是 53 字节的信元，通常采用面向连接的虚电路方式c 某一数据通信系统采用 CRC 校验方式，并且生成多项式 G（x）的二进制 0、1 序列为11001，目的结点接收到的二进制 0、1 序列为 110111001， （含 CRC 校验码） 。请判断传输过程中是否出现了差错？为什么？（错了，因为余数不为 0，注意：用的是模二算法）第 3 章网络体系结构与网络协议1 网络协议：网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准的集合。网络协议有以
10、下三要素：语义，用于解释比特流的每一部分的意义。语法，语法是用户数据与控制信息的结构与格式。时序，规定了信息交流的次序。2 层次：是对复杂问题进行处理的基本方法。对于难以处理的复杂问题，通常是将其分解为若干个较容易处理的子问题，即分层的方法。层次结构将复杂问题”分而治之”有效降低问题的难度。这正是网络研究采用层次结构的原因。3 接口： 接口是一个结点内部相邻层之间交换信息的连接点。低层向高层通过接口提供服务。只要接口条件不变、低层的功能不变，那么低层的具体实现方法与技术的变化就不会影响整个系统的工作。4 体系结构：网络体系结构是指网络层次结构模型与各层协议的集合。网络体系结构是对计算机网络应该
11、实现的功能的精确定义。体系结构是抽象的，不包括具体功能的实现。5 OSI/RM 参考模型的结构、各层的功能及相互关系 ：OSI 参考模型的结构 P P OSI 参考模型各层的功能：物理层的主要功能：利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接；实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务；物理层的数据传输单元是比特。数据链路层的主要功能：在物理层提供的服务基础上，数据链路层在相邻网络实体之间建立 数据链路连接；链路：一条点对点的线路段(circuit segment)，中间没有任何交换结点。在相邻结点之间传输以“帧”为单位的数据包；采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线
12、路变成无差错的数据链路。网络层的主要功能：通过路由选择算法为分组选择最佳的传输路径；在源结点与目标结点（两个端系统）之间传输以“分组”为单位的数据包；实现拥塞控制、网络互连等功能。提供差错的检测与恢复。传输层的主要功能：向源主机到目标主机之间提供可靠的（end-to-end）透明数据传输服务；处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题；传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节（例如通信子网的差异） ，有承上启下的作用，因此是计算机通信体系结构中十分关键的一层。会话层的主要功能：协调应用程序之间的连接建立和连接中断；为数据交换提供同步点，保证被中断的会话重新恢复时，仅仅重传最近一个同步点以
13、后的数据，而不必从头开始。协调谁将在何时发送数据；确保在会话关闭之前，不能断开连接。会话必须要么完全进行，要么一点也不做。表示层的主要功能：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；数据格式变换；数据加密与解密；数据压缩与恢复。 。应用层的主要功能:确定进程之间通信的性质以满足用户的需要（反映在用户产生的服务请求） 。在因特网中，应用层的协议还有很多，例如 HTTP 协议、SMTP 协议、FTP 协议、VTP 等。6 TCP/IP 参考模型结构 蘀 协 偉 7 建议的参考模型结构第四章 数据链路层1 流量控制：数据发送方发送数据的速率必须使接收方来得及接收。当接收方来不及接收时，就必须及时控
14、制发送方发送数据的速率。这种功能称为流量控制。2 差错控制：检查通信过程中出现的差错，并对差错进行纠正的过程。3 数据链路层流量控制与差错控制有哪两种方法：停止等待协议和滑动窗口协议4 滑动窗口协议中的流量控制，差错控制：1、滑动窗口协议中的流量控制（1）一个 ACK 帧对多个数据帧的接收进行确认发送方在收到应答消息前可以发送若干帧。接收方使用一个 ACK 帧来对多个帧正确接收进行确认。（2）窗口是发送方和接收方存放数据帧的缓冲区在发送方，只要窗口未填满就可以在未收到应答帧的情况下继续发送数据帧。发送方窗口用于存放已经发送但未收到应答的数据帧和在收到应答帧之前可以发送的数据帧。在接受方，只要窗
15、口未填满就可以在未发送应答帧的情况下继续接收数据帧。接收方窗口用于存放已经被接收但未给应答的数据帧。3）帧的编号在滑动窗口协议中，数据帧以模 n 方式编号，也就是说，编号从 0 到 n-1。窗口的大小是 n-1。接收方发送的应答帧 (ACK)编号是接收方希望收到的下一帧的编号。例如，接收方发送了一个编号为 5 的应答帧，表示接收方收到了 5 号帧以前的所有帧，希望发送方发送 5 号帧。（4）发送窗口发送窗口中左边部分是已经发送但是还未收到应答信息的数据帧，右边部分是还未发送但是可以发送的数据帧。每发送一帧，分界线就向右移一帧，每收到一个应答帧(ACK)，整个发送窗口就右移若干帧。移动的距离是最
16、后一次中的编号和现在收到的 ACK 的编号之差（模 n） 。（5）接收窗口 蘀 体 汬 接收窗口也分为两个部分，左边部分是已经接收但是还未发送应答信息的数据帧，右边部分是可被接收的数据帧。只有编号处于窗口内的帧才是可以被接收的帧。每接收一帧，左右两部分的分界就向右移一帧，每发送一个应答帧(ACK)，整个接收窗口就向右移动若干帧。移动的距离是最后一次 ACK 中的编号和现在发送的 ACK 的编号的差值（模 n） 。2 、滑动窗口协议中的差错在滑动窗口协议中，有两种实现自动重复请求的技术（1）回退 n 自动重复请求（2）选择拒绝自动重复请求为了解决帧丢失和损坏帧的重发问题，需要在基本的滑动窗口流量
17、控制上增加以下三个特性：（1）发送方在收到确认帧之前保存所有已发送帧的备份。2）除应答帧 ACK 外，如果数据帧被破坏，接收方还可以选择发送否定应答帧 NAK。NAK 告诉发送方重新发送一个损坏的帧。 （3）和停止等待 ARQ 类似，在滑动窗口自动重复请求协议中，发送方启动一个定时器计时，来使发送方能够处理帧丢失的情况。5 停止等待协议中的流量控制，差错控制1、停止等待协议中的流量控制在停止等待协议中，发送方每发送一帧后就等待一个应答帧。只有当接收到应答帧之后，发送方才发送下一帧。这种发送和等待交替的过程不断重复，直到发送方发送一个传输结束帧（EOT） 。优点：比较简单，在下一帧发送前，每一帧
18、都检验并进行应答。缺点：线路上最多只有一帧，通信信道的利用率不高。2、停止等待协议中的差错控制（停止等待自动重发请求-停等 ARQ）为了进行差错控制，停等 ARQ 应具备以下要求：（1）发送方保留已发送帧的副本，直到确认对方正确收到为止。（2）为识别各帧，数据帧与应答帧都必须交替的标识为 0 或 1。标号为 1 的数据帧被标号为 0 的应答帧所确认，表示当前接收方已经正确接收到了 1 号数据帧，期望下一次接收 0 号数据帧。如果接收方连续收到两个相邻的数据帧编号相同，说明收到了一个重复帧，应当丢弃。（3）如果收到的数据帧有错误，就会返回一个否定应答帧 NAK，通知对方重发最近发送的那一帧。（4
19、）发送方启动一个定时器。在规定的时间内收不到预期的应答帧，发送方就认为最近一帧数据丢失了，并重发该帧。6 在哪些情况下数据帧需要被重传 数据帧错误 数据帧丢失 应答帧丢失7 数据链路层对数据帧采用什么方式进行数据帧的确认？确认帧编号的含义？稍待确认方式；确认帧编号表示前面已发送的帧已经正确接受，接收方期望接收的数据帧的编号。第 5 章 局域网基本工作原理1、 课后习题问答题1、决定局域网特性的三要素：网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。2、局域网基本拓扑可以分为三种类型，总线型，环形，星形拓扑。其中，逻辑结构属于总线型与环形的局域网，在物理结构上也可以看作是星型的。 （具体参照课本 84 页
20、）4、在 LAN 中， IEEE802.2 标准与 802.3-802.5 同属于局域网 IEEE802 参考模型的数据链路层的标准，分别对应 LLC 子层和具体的 MAC 子层及其物理层规范。IEEE802.2 标准是各类 LLC 子层的公共标准，也就是说，无论是 IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5，尽管其MAC 子层不同，但是其 LLC 子层的标准是相同的。将数据链路层之所以划分为 LLC 子层与 MAC 子层，就是为了将不同拓扑结构、介质访问控制方法存在的差异交给 MAC 子层解决，从而向 LLC 子层屏蔽不同 LAN 的差异，使得 LLC 子层与具体的局域网无关
21、，只解决各种局域网共同涉及的问题。6、因为在 CSMA/CD 中，任何节点都没有可预约的发送时间，它们的发送完全是随机的，并且不存在网中集中控制的结点。网中节点都必须平等地争用发送时间。所以 CSMA/CD属于随机访问的介质访问控制方法。8、局域网交换机的基本工作原理交换机需要使用“端口/MAC 地址映射表”进行数据交换。交换机有多个端口，交换机的“端口号/MAC 地址映射表”可以根据端口号与结点 MAC 地址映射表“可以根据端口号与结点 MAC 地址建立对应关系。如果多个结点要同时发送数据，它们分别在数据帧的目的地址字段填上该帧的目的地址，即可以在多个端口之间建立多个并发连接。如果是共享端口
22、的结点，则交换机在接收到该数据帧时丢弃该帧。局域网交换机可以隔离本地信息，从而避免网络上不必要的数据流。帧格式：前导码 SFD 目的地址 源地址 数据长度 数据 帧校验序列（FSC）2、CSMA 的非坚持 CSMA：（1）如果总线忙，则不再侦听，而是随机等待一段时间，再侦听；（2）若总线空闲，则立即发送。1_ 坚持 CSMA 算法：（1）如果总线忙，则继续侦听，直到总线空闲，立即发送( 2 ) 若有冲突发生,随机等待一段时间，重新侦听，然后重复步骤（ 1） 。P_坚持 CSMA 算法:（1）如果总线忙，则继续侦听；（2）如果总线空闲，则以概率 P 发送，而以概率（1P）延迟一个时间单位后，继续
23、侦听。3、CSMA/CD 算法：如果总线空闲，则可以发送并同时检测冲突；如果总线忙，则继续侦听，直到检测到总线空闲，发送并同时检测冲突。如果在发送过程中检测到冲突，则停止当前帧的发送，发送噪声帧，等待一段时间（时间的长短由退避算法确定，通常 的整数倍，即最大传播延迟） ，再侦听。以太网的帧格式：前导码 SFD 目的地址 源地址 数据长度 数据 帧校验序 1 65432 2345 B C 6 D A B D 列（FSC）7B 1B 6B 6B 2B 46-1500B 4BCSMA/CD 使站点在传输的时候继续侦听总线，检测到冲突，立即停止发送，并向总线上发一串 48bit 的噪声帧,警告所有其它
24、站点，避免传送已受损的帧而浪费时间，从而能提高总线的利用率。A、B 两个站点位于总线两端，传播时间为 ，那么当 A 发送帧之后经过 2 时间才能检测出冲突。故以太网的最小帧长 L=数据传输率(Mbps)2( s)，否则在检测出冲突之前传输就已经完成，冲突检测就会失去意义。在最坏情况下，对于基带 CSMA/CD 而言，检测出一个冲突的时间等于任意两个站间最大传播时延的 2 倍,即 2。5 令牌环工作原理Token Ring 的基本思想：在环中设置一个 token 即令牌，沿着环逐站传递。开始时各站都无数据传送，则令牌的标志位为“空闲”，表示存在一个空令牌。若有某站要发送数据则必须捕捉到一个空令牌
25、，然后将空令牌的标志位改成“忙”，接着发送一帧数据。1、令牌环的操作过程如下 如果结点 A 要发送数据帧，必须等待空闲令牌的到来。当 A 获得了空闲令牌后，将令牌的标志位改为“忙” ，然后传送数据帧。结点 B、C、D 将依次收到数据帧。如该数据帧的目的地址是 C 结点，则 C 结点正确收到该数据帧后，在帧中做好已经正确接收与复制的标志。当 A 再次收到自己发出的、并被 C 结点正确接收的数据帧后，将清除该帧，并将令牌的标志位改成“空闲” ，然后将令牌传送到下一个结点。令牌帧：SD 指明帧即将到来 AC 访问控制，指明帧的类型ED 帧结束1B 1B 1B数据帧： SD AC FC 目的地址 源地
26、址 数据 CRC ED FS1B 1B 1B 6B 6B 4500B4B 1B 1B6、环的比特长度 环的长度往往被折算成比特数来度量，以比特度量的环长反映了环上能容纳的比特数量。环的比特数越大，就表示在环上 传输延迟越大。环路的每个接口都会导致 1位延迟。由此可以得出以比特度量的环长计算公式：环的比特长度=信号传播时延数据传输率+接口延迟位数 =环路媒体长度/信号传播速度数据传输率+接口延迟位数 =环路媒体长度5（s/km） 数据传输率+接口延迟位数 例如：某令牌环媒体长度为 10Km，数据传输率为 4Mbps，环上共有 50 个结点，每个结点引入一位延迟，则得环的比特长度为：10（Km）
27、5（s/km） 4(Mbps)+1(bit) 50=250(bit)当数据帧的传输时延等于信号在环路上传播延时时，该数据帧的比特数就是以比特度量的环路长度。7、Token Bus 的工作原理概述Token Bus 将总线型局域网的结点构成一个逻辑环，每一个结点都在一个有序的序列中被指定一个逻辑位置，最后一个结点的位置后面又跟着第一个结点。每个结点都知道各自的前驱结点与后继结点。和令牌环一样，结点只有取得令牌才能发送数据帧，而令牌在环上依次（A、B、E、C、D、A）循环传递。从逻辑上看，令牌是按照地址递减的顺序传送至下一个结点的，令牌的传递顺序与结点在总线上的物理位置无关。令牌总线在物理上是总线
28、网，而在逻辑上是环网。令牌帧含有一个目的地址，接收到令牌帧的结点可以在令牌的最大持有时间内发送一个或多个帧。由于只有收到令牌帧的站点才能发送信息，因此不会发生冲突。令牌总线的信息帧长度由需要传送的信息长度决定，也没有最小帧长的要求。令牌总线由于站点收到令牌的过程是按顺序依次进行的，所以各个站点有公平的访问权。8、持有令牌的结点必须交出令牌的条件结点没有数据帧要发送；结点已发送完所有等待发送的数据帧；结点持有令牌的最大时间已到。9、简述交换机的四种帧转发方式（叙述的内容在课本 99 页）（1）直接交换方式：在直接交换方式中，交换机只能接收并检测到目的地址，立即将帧转发出去，而不管这一数据帧是否出
29、错。帧出错检测任务由结点主机完成。优点是交换延迟时间短，缺点是缺乏差错检测能力，不支持不同速率端口之间的帧转发。（2）存储转发交换：在这种方式中，交换机需要接收完整的帧并进行差错检测。（3）改进的交换方式（4）混合交换方式10、FDDI 的特点FDDI 是高性能的光纤令牌环局域网，具体特点如下：使用 802.5 的单令牌环网介质访问控制协议； 使用 802.2 协议，与符合 802 标准的局域网兼容； 数据传输速率为 100Mbps，连网的结点数最大为 1000，环路长度为 200km ；可以使用双环结构，具有容错能力； 可以使用多模或单模光纤； 具有动态分配带宽的能力，能够支持同步和异步数据传输。 第 6 章 局域网组网技术问答题第 5 题：组建千兆位以太网的基本原则：（1）网络主干部分需要使用性能很好的千兆位以太网主干交换机。 （2）在网络支干部分使用性能稍低些的千兆位以太网支干交换机。（3）在楼层或部门级的网络中，根据实际需要选择 100MBPS 集线器或交换机.(4 ）用户端使用 10MBPS 或 10/100MBPS 自适应网卡，将用户结点连接到 100MBPS 集线器或交换机上。 6.结构化布线系统组成：户外系统、垂直竖井系统、平面楼层系统、用户端子区、机房子系统与布线配线系统。
