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计算机网络1、计算机网络是由不同的通信媒体连接的，物理上分开的多台自治计算机组成的，将要传输的数据分成不同长度的分组进行传输和处理的系统，以及相互操作和协作处理的机制。2、计算机网络包含硬件和软件，硬件包含计算机、通信媒体、中继设备软件包含网络协议3、通信媒体由双绞线、同轴电缆、光纤、无线数字数据用模拟信号传输：将数字数据调制成模拟信号进行传输有调频、调幅、调相。目前广泛运用的是正交调相数字数据用数字信号传输：a、不归零制编码;正电平表示1，0电平表示0，一个时钟周期可以表示两个bit是效率最高的编码，但它不能携带时钟信号，两天机器时钟差异时候无法同步传输。b、曼彻斯特编码：bit中间有信号低到高跳变为0，bit中间有信号高到低跳变为1一个时钟只可以表示一个bit，并且必须通过两次采样才可以得到一个bit但它能携带时钟信号且可以表示没有信号。c、差分曼彻斯特编码bit中间有信号跳变为，bit与bit之间也有相位跳变表示下一个bit为0，,bit中间有信号跳变为，bit与bit之间没有相位跳变表示下一个bit为1。4、波特率：信号变化次数（每秒钟采样的次数）比特率：数据传输的速率bps（bit）一个信号可以携带多个bit5、多路复用频分多路复用：传输介质的可用带宽必须超出给定信号所需带宽的总和，将每路信号都以不同的载波频率进行调制，而且各路载波频率之间留有间隔，以使各路信号带宽不相互重叠，那么这些信号就可以同事在介质上传播（有线电视）时分多路复用：每个信号按时间先后轮流交替的使用单一信道，那么多个数字信号在宏观上认为是同时进行传输的，对单一信道的交替使用可以按位、字节、块进行。可以分为同步时分多路复用和异步时分多路复用。同步时分多路复用：时间片与输入装置一一对应，每个通信方占用信道时间固定。异步时分多路复用：时间片按需动态分配，时间片与输入装置没有对应关系，传输的数据单元中必须包含地址信息，传输介质的传输速率只要不低于各个输入信号的平均数据速率即可5、nyquist定理：在无噪声的信道中，当带宽为H赫兹（Hz）、信号电平为V级则数据传输速率=2H㏒2vb/s6、香农定理：在噪声的信道中，当带宽为H赫兹（Hz），信噪比为S/N则最大数据传输速率=H㏒2(1+S/N)b/s很多情况下噪声用分贝（db）表示，噪声（db）=10㏒10S/N（例如：噪声为30db，则信噪比为S/N=1000）中继设备：中继方式;电路交换和存储转发电路交换：数据传输前必须建立端到端的连接，一旦建立连接通路独占，数据传输无额外延时、数据中无需包含目的地址，线路利用率低，建立连接时间长。存储转发：1、报文交换：数据的传输无需建立连接，数据的传输是一站一站往下送，所以数据中必须包含目的地址，采用存储转发机制，线路利用率高，传输延迟大，且不可估量，每个中间站点必须有足够大的缓存，报文大小不等，缓存在硬盘2、分组交换与报文交换类似，只是把报文分成等长的子报文，数据中必须包含目的地址，采用存储转发机制，线路利用率高，传输延迟大，且不可估量，每个中间站点必须有缓存，分组相等，缓存在内存，接收分组和发送分组顺序可能不一致，需要重组。虚电路交换：将电路交换的概念引入到分组传输，虚电路连接的建立：传输方发起连接请求，中间节点根据路径信息，建立交换表，在交换表内，节点为连接分配一个虚电路号，并与输出端口号相关联，表示用户信息从该端口输入，从相关联的输出端口输出到下一节点虚电路连接的传输：分组中没有目的地址，只有虚电路号，接收分组时只检测其头部，一旦的到其虚电路号，则立即查交换表，转发至适当的端口，（非存储转发）虚电路连接的拆除：中继设备:1、中继器;物理信号的放大，属于物理层2、网桥、交换机处理数据链路层的帧，所以是数据链路层设备，其中交换机每个端口连接同一个mac层，网桥把不同局域网连接起来他们都无法隔断广播信息3、路由器:处理ip数据包是网络层设备，可以隔离广播风暴，不传输广播信息。物理层：二进制比特串进行信号编码后进行传输数据链路层：提供可靠性传输的保证，把数据封装成帧，进行计算，接收方通过计算检测数据正确性网络层：找路径提供路由查找传输层：提供端到端的可靠性传递提供应用进程标示会话层：提供发送和接收方的会话连接表示层;信息的含义理解应用层应用进程的标准物理层的internet接入拨号通过电话网占用电话通路（电话和上网无法同时）Adsl通过电话网独占频分多路复用下面部分给电话Hfc有线电视网，共享的时分多路复用和频分多路复用数据链路层6数据链路层为网络层提供一个较好的服务接口，定义一个合适的传输差错率，对传输的数据流进行管理，以免快速的发送淹没慢速的接收端。帧的组织：1、字符计数法帧的长度用一个字节表示，并作为帧的头部，一旦帧的长度被误读，无法恢复2、带字符填充的首位界符法：用特殊的字符作为帧头和帧尾。帧内容里面包含特殊字符时候用字符插入法，在特殊字符前面再插入一个特殊字符。3、带位填充的首尾界符法也叫透明传输：帧头帧尾用六个1表示，帧中出现与帧标志相同的01111110时候在5个1后面插入一个0，变成011111101，接收方自动删除5个1后的04、物理层得编码违例法：物理层用一定的编码方式，帧头帧尾用连续的高电平或连续的低电平作为帧头和帧尾差错控制，校验方法，重发序号校验和：把发送的数据看成二进制整数序列，并划分成一段一段规定的长度（如8位，16位，32位等），并计算它们的和，如果计算和时候有进位，则将进位加到最后的校验和中，并将校验和与数据一起发送，接收端重新计算检验和并与原校验和进行比较。循环冗余码（CRC）码：任何一个k位的帧，看成一个k-1次的多项式M（x）如1011001看成6430xxxx设定一个生成多项式G（x），G（x）为r阶k﹥r如()/()()()/()rxMxGxQxRxGx其中Q（x）为商，R（x）为余数，R（x）即为M（x）的循环冗余码。将CRC码接在帧后一起发送，即发送数据为()()rxMxRx二进制运算中，减法和加法都做异或运算0+1=1,1+1=0.因为()()rxMxRx一定能被G（x）整除，即余数为0，则接收方只要计算CRC余数为0即为正确的。超时：发送方每发送一个帧都启动一个定时器，如果到时没有收到确认就重发此帧。对每一帧的设置编号解决重复帧的问题。数据链路协议单工的1、一种无限制的单工协议a链路为理想的传输通道，所传输的任何数据既不会出错，也不会流失b不管发送方以怎样的速率发送数据，接收方都能及时接收并交给主机，无需接收缓冲，无需流量控制。2、一种单工的停等协议a链路为理想的传输通道，所传输的任何数据既不会出错，也不会流失b、接收方不可能具有足够大的缓冲区，足够高的cpu处理能力来及时的接收处理所有外来帧，当它来不及处理时，应通知发送方暂缓发送，一旦可以继续接收，则通知发送方继续发送。处理:接收方在处理完到达帧后，给发送方发一应答，发送方只有在收到对方的应答后才能发送下一帧3、有噪声信道的单工协议协议2的基础上增加一个定时器，定时器超时则重发，接收方必须检查帧的重复4、一个1位滑动窗口协议发送窗口和接收窗口均为1即发送后必须等待应答到达后才发送下一帧，如果在定时器到期后仍未收到应答，则重发此帧5、后退n帧的滑动窗口协议发送窗口大于1（等于2的n次方减一）接收窗口等于1，当发现坏帧时，从坏帧开始重发6．、选择性重发:发送窗口和接收窗口大小大于1，当发现有坏帧时，仅重发坏帧，另外，本协议增加了否定确认nak和专门的确认ack局域网介质访问控制子层局域网定义：以太网;IEEE802.3协议标准IEEE802.3标准及以太网交换式以太网无线局域网CSMA:载波侦听多路访问1、持续的CSMA;每个站在发送前，先侦听信道，如信道正忙，则等待并继续侦听，一旦信道空闲则立即发送，发送的概率为1，如果冲突则延迟一段随机时隙后重新发送2、非持续的CSMA：每个站在发送前，先侦听信道，如信道正忙，则不再侦听而随机延迟一段时隙后再侦听3、P持续的CSMA：每个站在发送前，先侦听信道，如信道正忙，到下一个时隙再侦听，一旦信道空闲则产生一个概率p，以概率p发送以q=1-p的概率把本次发送留到下一个时隙4、带冲突检测的CSMA：在一帧完成后的时间t0想要发送的站点都可以尝试发送，如果两个或多个站点都发送则发生冲突，判断冲突后立即停止，延迟一个随即时隙后，通常其中一个站点发送成功第五章网络层静态路由算法1、最短路由选择：通过用边的权值作为距离的度量，来计算最短路径，有最少边数的路径不一定是最短路径。采用的数据结构为集合S：尚未找到最短路径的节点的集合数组R：R(i)指定源点去节点i的路径上，节点i的前一个节点，数组D：D(i)为从指定源点去节点i的最短路径2、扩散法：不计算路径，有路就走。在数据包头设一个计数器，每经过一个节点自动加一，达到规定值时，丢弃数据包在每个节点上建立登记表，数据包再次经过时候丢弃。自适应算法：路由器动态建立和维护一张最优的路由表（测量更新邻接点距离矢量计算）1、距离矢量算法（D-V）：每个路由器用两个向量Di和Si来表示该点到网上所有节点的路径距离及其下一个节点，相邻路由器之间交换路径信息，各节点根据路径信息更新路由表。缺点：交换的路径信息大，路径信息不一致，收敛速度慢，不适合大型网络。2、链路状态算法（L-S）（适用于大型网络）知道网络拓扑结构：a、发现它的邻接节点，并得到其网络地址。b、测量它到它的邻接节点的延迟或开销c、组装一个分组以告知它刚知道的所有信息。d、将这个分组发给其它所有路由器e、用静态路由法计算出其它路由器的最短路径。优点;各路由器的路由信息一致性好，收敛,坏消息传播的快，报文长度仅涉及邻接点，与网络规模无关，适用于大型网络缺点：每个路由器需要较大的存储空间，计算工作量大拥塞：网络互联类型lan-lanlan-wanwan-wanlan-wan-lan互联设备：中继器网桥交换机路由器传输网关应用网关网络互联方式：1、连锁虚电路方式：要求沿途的网络都能够提供可靠传输的保证2、无连接的网络互联：每个分组独立的选择路由，不能保证数据包按顺序到达，分组格式的转换，不同网络有不同的地址编码方式，设计一个通用的互联网分组和地址。3、隧道，发送方和接收方的网络相同但经过不同的中间网络，就为它们建立一个隧道自治系统（AS）：将网络分成一个个的自治系统AS，AS之间有路由器连接。每个自治系统受单一管理机构控制，由一组网络构成。AS中由内部网关协议处理，AS间由外部网关协议进行处理。分段和重组：不同的网络其帧的最大长度也不同，进行分段和重组，每个报头包含3个字段分组号，偏移量、分组结束标志一个帧有一个分组号Internet网络采用tcp/ip协议，各网之间用路由器加专线连接，层次结构的域名及网络管理，分布式的管理模式，没有一个internet管理中心，开发了通用的应用技术Ip协议：网络互联的协议主要完成在不同的网络中怎么传输数据包，采用世界语格式Ip数据包：internet每个路由器都认识的格式是网络层的PDUIp的分段和重组Ip地址：包含子网地址的网络号等于ip地址∧子网掩码一般00和11分配地址时候不用所以如果有4个子网需要三位CIDR无类域间路由，把若干个C类地址捆绑成一组分配给一个机构，解决这个机构用B类地址太浪费c类地址又不足，而地址又非常紧缺的情况。提高ip利用率缩短路由表Nat：网络地址转换把私有ip地址转化成公开ip地址。Ip控制协议：ICMP（internetcontrolmessageprotocol）提供了一种把通信服务中的差错向原站点报告的机制头包含类型、代码、校验和（差错报文、控制报文、请求、应答报文）可达性用ping命令，（应答报文），路由跟踪（超时报文）tracert、得到路径中最小的MTU用ICMP的目的站点不可达报文地址解析：协议地址和物理地址之间的转换ARP：一个ARP请求消息是一个数据帧，其中包含发送站点的硬件地址和协议地址，以及目的站点的ip地址，并把此数据帧在本