笔试第2章 网络基本概念

三级网络技术第2章网络技术基础考点1计算机网络的形成与发展31.1计算机网络的形成与发展P1420世纪50年代通信技术和计算机技术相结合，奠定了计算机网络发展的理论基础。20世纪60年代以ARPANET为代表的分组交换技术的发展，为Internet的发展奠定基础。20世纪70年代中期开始以OSI模型为代表的网络体系结构的研究工作为网络发展的标准化产生了重要作用。20世纪90年代至今标志为Internet的发展，网络发展速度突飞猛进。同时，网络发展的趋势向宽带化，多媒体化方向进行。41.2网络体系结构与协议标准化P14在计算机网络发展的第三阶段，国际标准化组织ISO制定开放系统互连（OpenSystemInterconnection，OSI)参考模型，对推动网络体系结构理论的发展有很大作用。业内公认的互联网标准是TCP/IP协议体系结构，1980年，ARPANET的所有主机都转向TCP/IP,1983年1月，ARPANET向TCP/IP的转换结束。考点2计算机网络的基本概念62.1计算机网络定义的基本内容P15不同时期对计算机网络有不同的定义，符合网络特征的是资源共享的观点。“以能够相互共享资源的方式互连起来的多台自治计算机系统的集合。”三层含义：联网的目的：资源共享和信息传输。资源指计算机硬件、软件与数据。“自治计算机”：联网必须使用多台独立的计算机，没有主从关系，可连网工作，也可独立工作。可以为远程用户服务，也可为本地用户服务。网络协议：必须遵循相同的网络协议。72.2计算机网络的分类P15网络分类方法有很多，如：按网络的传输技术：广播网和点对点网；按网络的规模：局域网、城域网和广域网；按拓扑结构：星型网、总线网、环形网、树形网和网状网；按交换技术：线路交换网、分组交换网和信元交换网；按带宽分为窄带网和宽带网；……最主要的分类方法有两种：传输技术网络规模82.3计算机网络的拓扑结构P15抽象“点”：工作站、服务器、通信设备等“线”：通信介质网络拓扑结构通过网络中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中个实体间的结构关系。拓扑的重要性对网络的性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响主要指通信子网的拓扑构型9网络拓扑分类方法P15采用点-点线路的通信子网星型、环型、树型与网状型不可能存在总线型采用广播信道的通信子网总线型、树型、环型、无线通信与卫星通信型10网络拓扑分类方法P151．星型拓扑结点通过点-点通信线路与中心结点连接，中心结点控制全网的通信优点：容易在网络中增加新的站点，易于实现和管理缺点：中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。2．环型拓扑结点通过点-点通信线路连接成闭合环路优点：容易安装和监控缺点：容量有限，网络建成后，难以增加新的站点3．环型拓扑星型拓扑的扩展结点按层次进行连接，信息交换主要在上、下结点之间进行，相邻及同层结点之间一般不进行数据交换或数据交换量小汇集信息的应用要求4．网状拓扑结点之间的连接是任意的，没有规律优点：系统可靠性高，缺点：结构复杂，必须采用路由选择算法与流量控制方法广域网基本上都是采用网状拓扑构型112.4计算机网络传输特性参数P16数据传输速率在数值上等于每秒钟传输的构成数据代码的二进制比特数，又称比特率单位为比特/秒，记作b/s、bit/s或bps对于二进制数据，数据传输速率可定义为：S=1/T常用的数据传输速率的单位还有Kbps、Mbps、Gbps和Tbps。换算关系：1Kbps=1×103bps1Mbps=1×106bps1Gbps=1×109bps1Tbps=1×1012bps12数据传输速率的定义(续)P16靠下带宽与数据传输速率关系带宽：某个信号具有的频率宽度，单位是赫兹（Hz）。“带宽”和“速率”几乎成了同义词通信信道最大传输速率与信道带宽之间存在着明确的关系：奈奎斯特准则香农定理13数据传输速率的定义(续)P17奈奎斯特准则描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽（B=f，单位HZ）的关系为：例如，对于二进制数据，若B=3000Hz，则最大数据传输速率Rmax=6000bps。fR2max14数据传输速率的定义(续)P17香农定理描述了有限带宽、有随机热噪声信道时，最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系：其中：Rmax:数据最大传输速率，单位是bpsB:信道带宽，单位是HzS/N:信号与噪声功率比例如：信道带宽B=3000Hz，S/N=1000，那么Rmax≈30kbps。香农定理给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值)/1(log2maxNSBR15误码率P17定义：二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，定义为:Pe=Ne/N其中：N：传输总码元数；Ne：传输出错的码元定义的理解：（1）误码率是衡量正常状态下传输可靠性的参数（2）对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说，误码率越低越好。误码率越低，设备则越复杂，价格越贵（3）误码率是二进制的比值。误码率的测试是一种统计数字，测试的值越多，越接近精确值计算机网络中，误码率通常要求低于10-6，通信系统达不到，需要进行差错控制。考点3分组交换技术的基本概念173.1电路交换的基本概念P19在早期广域网的通信子网数据交换方式中，可以采用的方法基本可以分为两类：电路交换、存储转发交换。存储转发交换又可以分为两类：报文存储转发交换（简称为报文交换)与报文分组存储转发交换（简称为分组交换)。183.2存储转发交换的特点P20存储转发交换的优点如下：①通信子网中的路由器可以存储分组，因此多个分组可以共享通信信道，线路的利用率高。②路由器具有路由选择功能，可以动态选择分组通过通信子网的最佳路径，同时可以平滑通信量，提高系统的效率。③分组在通过通信子网中的每个路由器时，都需要进行差错检查与纠错处理，因此可以减少传输错误，提高系统的可靠性。④路由器可以对不同通信速率的线路进行速率转换，也可以对不同的数据代码格式进行变换。193.3数据报方式与虚电路方式P20在实际应用中，分组交换技术可以分为两类：数据报与虚电路。数据报方式主要有以下几个特点：①同一报文的不同分组可以经过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、重复和丢失现象；③每个分组在传输过程中都必须带有目的地址和源地址；④数据报方式的传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信；20虚电路方式P20虚电路方式试图将数据报与电路交换结合起来，发挥各自的有点。虚电路方式的工作过程分为3个阶段：虚电路建立阶段、数据传输阶段与虚电路拆除阶段。虚电路方式与电路交换方式的区别是：虚电路是在传输分组时建立逻辑连接，称之为“虚电路”是因为这种电路不是专用的。每个结点可以同时与多个结点之间具有虚电路。考点4网络体系结构与网络协议的基本概念224.1网络体系结构的基本概念P21网络协议定义：为网络数据交换而制定的规则、约定与标准三要素：语法：用户数据与控制信息的结构和格式；语义：需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应；时序：对事件实现顺序的详细说明。234.2ISO/OSI参考模型P21OSI/RM—OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel，开放系统互连基本参考模型分层的体系结构、三级抽象：第一级抽象：体系结构第二级抽象：服务定义第三级抽象：协议规格说明OSI/RM并不是一个标准，而只是一个概念性的框架24ISO划分七层结构的基本原则网中各结点都具有相同的层次；不同结点的同等层具有相同的功能；同一结点内相邻层之间通过接口通信；每层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。25OSI参考模型的结构OSI参考模型的结构应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层传输介质传输介质传输介质主机CCP网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层主机CCP网络层数据链路层物理层26OSI参考模型各层的功能物理层（Physicallayer）利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接；透明地传送比特流。数据链路层（Datalinklayer）在通信的实体之间建立数据链路连接；传送以“帧”为单位的数据；采用差错控制、流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。网络层（Networklayer）通过路由算法，为分组通过通信子网选择一条最佳路径；网络层要实现路由选择、拥塞控制与网络互连等功能。27OSI参考模型各层的功能(续)传输层（Transportlayer）向用户提供可靠的端到端（End-to-End）服务，透明地传送报文；向高层屏蔽了下层数据通信的细节；计算机通信体系结构中最关键的一层。会话层（Sessionlayer）组织两个会话进程之间的通信，并管理数据的交换28OSI参考模型各层的功能(续)表示层（Presentationlayer）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、数据压缩与恢复等功能。应用层（Applicationlayer）为应用程序提供了网络服务；应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步；建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。294.3TCP/IP参考模型与协议P22TCP/IP参考模型与协议的发展过程TCP/IP——TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/互联网协议最早在ARPANET中使用TCP/IP特点：开放的协议标准，可以免费使用独立于特定的网络硬件统一的网络地址分配方案标准化的高层协议30TCP/IP参考模型与层次P23应用层会话层传输层网络层数据链路层物理层表示层主机-网络层互连层传输层应用层OSI参考模型TCP/IP考点5互联网应用的发展32互联网应用的发展P25-261.基于Web应用的发展2.搜索引擎技术的发展3.播客技术的应用4.博客技术的应用5.网络电视的应用6.P2P技术的应用考点6无线网络的研究与应用34无线网络的研究与应用P26宽带无线接入技术与IEEE802.16标准无线局域网与IEEE802.11标准蓝牙技术与IEEE802.15标准无线自组网、无线传感器与无线网格网