计算机网络与通信技术总复习.

计算机网络与通信技术总复习第01章计算机网络概论重点内容：三种交换方式的概念和比较带宽、时延、时延带宽积和往返时延的概念网络协议的概念及其要素原理体系结构的层次划分（概念、数据传递过程）TCP/IP体系结构的基本组成第01章计算机网络概论三种交换方式的概念和比较电路交换报文交换分组交换三种交换的比较报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文连接释放数据传送的特点比特流直达终点报文报文报文分组分组分组存储转发存储转发存储转发存储转发第01章计算机网络概论主要性能指标速率带宽吞吐量时延时延带宽积往返时延利用率第01章计算机网络概论主要性能指标速率比特率和波特率波特率：MBaud（Baud即波特，是波特率的单位，每秒中发生信号变化的次数，也可也说是码元变化的次数）如果：一个码元携带n比特的信息量，其中n=log2N，这里N指的是码元可以取多少个离散值。则比特率：nMbit/s011000101110001000011010001101100000001110110010n=1n=2波特率的周期是图中一个小格时间第01章计算机网络概论主要性能指标时延总时延=发送时延+传输时延+处理时延+排队时延时延带宽积（传播）时延链路带宽时延带宽积=传播时延带宽链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。时延带宽积第01章计算机网络概论主要性能指标RTT往返时间发送方发送数据开始，到发送方接收到接收方的确认为止，总共经历的时间。包括中间结点的处理时延，排队时延以及转发数据时的时延。第01章计算机网络概论网络协议的概念及其要素为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。一个网络协议主要由以下三个要素组成：（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式；（2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。第01章计算机网络概论原理体系结构的层次划分（概念、数据传递过程）OSI/RM网络体系结构应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321七层模型应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321应用层(applicationlayer)应用层协议表示层协议会话层协议运输层协议网络层协议链路层协议物理层协议主机A主机B第01章计算机网络概论TCP/IP体系结构的基本组成网络接口层IP各种应用层协议HTTP,FTP,SMTP,DNS等TCP网际层运输层UDP应用层TCP:传输控制协议(TransmissionControlProtocol)IP:网际协议沙漏计时器形状的TCP/IP协议族HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网络接口层运输层应用层………网络接口1网络接口2网络接口3EverythingoverIPIP可为各式各样的应用程序提供服务IPoverEverythingIP可应用到各式各样的网络上第01章计算机网络概论TCP/IP体系结构的基本组成五层协议的体系结构应用层(applicationlayer)运输层(transportlayer)网络层(networklayer)数据链路层(datalinklayer)物理层(physicallayer)数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层第02章物理层物理层的主要任务信道的有关概念奈奎斯特公式和香农公式传输介质的分类和特点曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用的概念宽带接入技术基本概念（xDSL、HFC、FFTx）第02章物理层物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。第02章物理层通信系统模型传输系统输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号正文正文数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机第02章物理层信道的有关概念课本P40奈奎斯特定理在无噪声理想低通信道中，当带宽为WHz，信号电平为V级，则：数据传输速率（比特率）=2Wlog2Vb/s（V：信号电平的级数，在二进制中，仅为0、1两级）香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。信道的极限信息传输速率(比特率)C可表达为C=Wlog2(1+S/N)b/sW为信道的带宽（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率。很多情况下信噪比用分贝（dB）表示信噪比（dB）=10log10S/N如：信噪比为30dB，则S/N=1000香农定理第02章物理层传输介质的分类和特点导向媒体非导向媒体曼切斯特和差分曼切斯特编码编码规则(M)每个码元中间都有一个电平跳变（同步时钟），分为前后两个半位，负跳变为“0”，正跳变为“1”。(DM)每位数据中间电位跳变只作发方时钟信号，数字信号取值由位开始时有无电位跳变决定。“0”，电位求反，“1”，保持电位不变。001101MDM曼切斯特和差分曼切斯特编码编码特点每个二进制位中间电位跳变，可作发方时钟，实现自同步可使编码信号电平直流分量为零，利于通信线路设计编码后的信号频率提高一倍，导致要求通信线路带宽增加编码效率较低第02章物理层多路复用技术时分复用（TDM）每个用户一个时隙频分复用（FDM）每个用户一个频段波分复用（WDM）光波的频分复用码分多址复用（CDMA）---计算题第02章物理层多路复用技术码分多址复用（CDMA）111miiiSSmSS111miiiSSmSS011miiiTSmTS011miiiTSmTS第02章物理层及数字通信基础宽带接入技术基本概念（xDSL、HFC、FFTx）三种方式的特点和概念了解一下第03章数据链路层三个基本问题(1)封装成帧(2)透明传输(3)差错控制第03章数据链路层冗余检验方法CRC校验---计算多项式模2除法冗余的位数发送顺序第03章数据链路层PPP协议特点及数据帧格式自己看书第03章数据链路层CSMA/CD协议坚持CSMA所谓坚持：一直侦听信道1：有空闲马上发送p：有空闲不一定发送非坚持CSMA所谓非坚持：不是一直在侦听信道第03章数据链路层CSMA/CD协议碰撞的产生1kmABt碰撞t=2A检测到发生碰撞t=B发送数据B检测到发生碰撞t=t=0单程端到端传播时延记为第03章数据链路层CSMA/CD协议最短帧长发送端是边发送边检测碰撞，发送完了就不检测了。因此，要保证在最长的碰撞检测时间2内，数据还没有发送完毕。也就是说如果发送时间小于2，则不能保证发送的数据不会由于碰撞而失效。争用期：如果在这个时间内，没有检测到碰撞，则表明信道被我占用了，争用期要大于等于2以太网取51.2s为争用期的长度。对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。最小帧间间隔9.6us第03章数据链路层CSMA/CD协议流程请求发送网络空闲开始发送Y在开始2τ长度时间内检测冲突发生冲突发送阻塞信号等待随机时间长度继续发送继续发送发送结束YNYNN第03章数据链路层MAC地址与MAC帧格式MAC地址第一个字节的最低位是1，表示组播地址；为0才是单播地址001101010111101100010010000000000000000000000001最低位最先发送最高位最低位最高位最后发送低位在前I/G比特第1字节顺序第2第3第4第5第6802.3第03章数据链路层MAC地址与MAC帧格式总长度：64~1518字节先目的地址，后源地址MAC帧物理层MAC层IP层以太网V2MAC帧目的地址源地址类型数据FCS6624字节46~1500IP数据报第03章数据链路层网络扩展设备物理层：集线器数据链路层：网桥（交换机）网络层：路由器物理层：中继器/集线器在电缆段之间复制比特流。没有地址概念，因此从本质上不能算是网络互连。网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层物理层中继器集线器电缆段2电缆段1物理层数据链路层：网桥/交换机在网段之间转发数据帧frame。根据数据帧中的信息（MAC地址）进行转发。网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层网桥交换机数据链路层网段1网段2链路层物理层网络层：路由器在网络之间转发报文分组。根据分组中的逻辑地址（IP地址）进行转发。网络层数据链路层物理层传输层应用层网络层数据链路层物理层传输层应用层物理层路由器链路层网络层网络2网络1第03章数据链路层以太网信道利用率假设争用期为0的情况下的信道利用率发送成功争用期争用期争用期2τT0τt发送时间争用期的平均个数NR…2τ2τ发送成功T0τt发送时间发送成功T0τ发送时间最大信道利用率0T/令最大信道利用率=每帧发送时间（T0）每帧发送时间（T0）+无争用时间T0T0+=11+α=总线的单程传播时延和帧的发送时延之比第03章数据链路层网桥的工作原理和分类主要透明网桥的原理第04章网络层IP协议的组成（ARP、RARP、ICMP、IGMP）网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。与IP协议配套使用的还有四个协议：地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol)逆地址解析协议RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)网际控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)网际组管理协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)第04章网络层IP协议的组成（ARP、RARP、ICMP、IGMP）各种应用层协议网络接口层(HTTP,FTP,SMTP等)物理硬件运输层TCP,UDP应用层ICMPIPRARPARP与各种网络接口网络层（网际层）IGMPnet-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16位B类地址C类地址011host-id8位D类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用111101第04章网络层分类IP地址的划分方法IP地址的使用范围网络最大第一个最后一个每个网络类别网络数可用的可用的中最大的网络号网络号主机数A126(27–2)112616,777,214B16,383(2141)128.1191.25565,534C2,097,151(2211)192.0.1223.255.255254第04章网络层IP地址与MAC地址的区别和联系TCP报文IP数据报MAC帧应用层数据首部首部尾部首部链路层及以下使用硬件地址硬件地址网络层及以上使用IP地址IP地址第04章网络层IP地址与MAC地址的区别和联系HA1HA5HA4HA3HA6主机H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网第04章网络层IP数据报的格式及分片方法一个IP数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。可变部分首部04816192431版本标志生存时间协议标识区分服务总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段（长度可变）位首部长度数据部分数据部分首