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代码04741--计算机网络原理————2018年4月自考主讲人:WU老师2018.2月26日—4月5日参考教材：一、代码04741《计算机网络原理》（主编：杨明福）二、自考通《计算机网络原理》考纲解读课程内容：一、计算机网络基本概念二、计算机网络的体系结构（OSI和TCP/IP）三、物理层主要内容四、数据链路层主要内容五、网络层主要内容六、传输层主要内容七、应用层主要服务八、常见的局域网技术九、常见实用组网技术介绍一、计算机网络的发展1、计算机网络发展的四个阶段（1）面向终端的计算机网络（2）计算机-计算机网络（3）开发式标准化网络（4）因特网的广泛应用与高速网络技术的发展2、三大网络电信业务网、广播电视网、计算机网3、未来网络发展趋势宽带网络、全光网络、多媒体网络、移动网络、下一代网络第一章计算机网络概述二、计算机网络的基本概念1、计算机网络的定义2、计算机网络的组成（1）资源子网：负责信息处理，由主机和终端组成；（2）通信子网：负责全网中的信息传递，由网络节点和通信链路组成。3、计算机网络的功能硬件资源共享、软件资源共享、用户间信息交换4、计算机网络的应用第一章计算机网络概述三、计算机网络的分类1、按照拓扑结构分类（1）点-点线路通信子网的拓扑结构：星形、环形、树形、网状形。（2）广播信道通信子网的拓扑结构：总线形、树形、环形、无线通信与卫星通信型。2、按照网络的交换方式分类电路交换网、报文交换网和分组交换网3、按照网络的覆盖范围进行分类局域网、广域网、城域网4、按照网络的传输技术分类广播式和点对点网络第一章计算机网络概述四、计算机网络的标准化1、国际标准化组织：ISO2、国际电信联盟（ITU）3、美国国家标准局（NBS）4、美国国家标准学会（ANSI）5、欧洲计算机制造商协会（ECMA）6、Internet组织机构（1）IAB：因特网体系结构局（2）IETF：因特网工程特别任务组（3）IESG：Internet工程指导小组推荐标准第一章计算机网络概述一、网络的分层体系结构1、协议的要素（1）语义：涉及用于协调与差错处理的控制信息。（2）语法：涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。（3）定时：涉及速度匹配和排序等。2、分层体系结构（1）层次结构的优点（2）体系结构定义：计算机网络各层次结构模型及其协议的集合。（3）计算机网络层次结构的要点（4）层次划分的原则第二章计算机网络体系结构二、OSI/RM开放系统互连参考模型1、OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象2、OSI参考模型七层结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层3、各层的主要功能（1）物理层：使原始的数据比特流能在物理介质上传输。（2）数据链路层：通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说是无差错的数据链路，以帧为单位进行传输。（3）网络层：进行路由选择和流量控制。以网络协议数据单元（通常称为分组）为单位进行传输。（4）传输层：提供了端到端的透明数据传输服务，处理端到端的差错控制和流量控制问题。第二章计算机网络体系结构二、OSI/RM开放系统互连参考模型（5）会话层：负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。（6）表示层：为上层用户提供共同的数据或信息语法表示变换。（7）应用层：是开放系统互连环境的最高层。3、面向连接服务和无连接服务（1）通信服务类型：面向连接服务和无连接服务（2）确认和重传机制（3）服务类型和服务质量面向连接与确认服务面向连接与不确认服务无连接与确认服务无连接与不确认服务第二章计算机网络体系结构三、TCP/IP参考模型1、TCP/IP特点2、TCP/IP参考模型的层次主机-网络层、互连层、传输层、应用层3、TCP/IP参考模型各层主要功能主机-网络层：TCP/IP参考模型的最底层，是TCP/CP的实现基础互连层：提供端到端的分组分发功能和很多扩充功能传输层：负责应用进程之间的端-端通信应用层：提供了高层服务。第二章计算机网络体系结构三、TCP/IP参考模型4、TCP/IP参考模型各层主要协议簇（1）主机-网络层：各种通信网、TCP/IP之间的接口和物理网络协议（2）互连层：IP、ICMP、ARP、RARP（3）传输层：TCP、UDP（4）应用层：SMTP、DNS、FTP、TELNET、HTTP、DHCP……第二章计算机网络体系结构四、OSI/RM与TCP/IP的对比1、相同点（1）两者都是以协议栈为基础，并且协议栈中的协议彼此相互独立。（2）两者都采用了层次结构的概念，各个层的功能也大体相似。2、不同点（1）层次结构不同（2）无连接和面向连接的通信范围不同3、OSI模型和协议的缺点4、TCP/IP模型和协议的缺点第二章计算机网络体系结构一、物理层接口与协议1、物理层规定的特性机械特性、电气特性、功能特性、规程特性2、物理层定义ISO的定义和ITU的定义3、DTE的定义：数据终端设备，是对属于用户所有的连网设备或工作站的统称4、DCE的定义：数据电路终接设备或数据通信设备，是对为用户提供入网连接点的网络设备的统称。第三章物理层一、物理层接口与协议5、物理层的功能和提供的服务（1）机械特性的规定（2）电气特性的规定（3）信号的功能特性的规定（4）规程特性的规定6、物理层常见的协议（1）EIARS-232C接口标准：RS－232C标准接口只控制DTE与DCE之间的通信（2）EIARS-449接口标准（3）RS-422接口标准（4）RS-423接口标准第三章物理层二、传输介质1、传输介质的类型有线介质（双绞线、同轴电缆、光纤）、无线介质（无线电、微波、红外、激光）2、传输介质的特性对网络数据通信质量的影响。3、双绞线：STP、UTP4、同轴电缆：基带（粗缆和细缆）和宽带5、光纤（1）光源的类型：发光二极管和注入型激光二极管（2）光纤的波长范围第三章物理层二、传输介质6、无线传输介质：无线电波微波红外线可见光7、传输介质的选择网络拓扑结构、实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围第三章物理层三、数据通信技术1、通信信道（1）数据传输速率的定义和计算每秒能传输的二进制信息位数单位为位/秒（bitspersecond），记作bps或b/sR=1/T*Log2N（bps）（2）信号传输速率（码元速率、调制速率或波特率）定义和计算单位时间内通过信道传输的码元个数，也就是信号经调制后的传输速率单位为波特（Baud）。B=1/T（Baud）第三章物理层三、数据通信技术1、通信信道（3）数据传输速率和波特率的关系R=B*Log2N（bps）（4）信道容量的定义信道容量表征一个信道传输数据的能力，单位为位/秒（bps）。（5）信道容量与数据传输速率的区别（6）奈奎斯特（Nyquist）定理B=2*HH是信道的带宽，单位为HzC=2*H*Log2N第三章物理层三、数据通信技术1、通信信道（7）计算机信道容量的香农公式C=H*Log2（1+S/N）（bps）（8）误码率的表示方法（9）通信方式的分类并行通信串行通信：单工、半双工、全双工第三章物理层三、数据通信技术2、模拟数据通信和数字数据通信（1）数据的定义和分类（2）信号的定义和分类（3）信息的定义（4）信源和信宿的定义（5）信道的定义3、多路复用技术（1）多路复用技术的定义第三章物理层三、数据通信技术3、多路复用技术（2）常用的多路复用技术频分多路复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）时分多路复用TDM（TimeDivisionMultiplexing）波分多路复用WDM(WavelengthDivisionMultiplexing)。（3）频分多路复用技术的工作原理和使用条件（4）时分多路复用技术时分多路复用技术的工作原理和使用条件T1载波帧结构：速率为1.554MbpsE1载波帧结构：速率为2.048Mbps（5）波分多路复用技术的工作原理和使用条件第三章物理层三、数据通信技术4、异步传输和同步传输（1）异步传输的工作原理和特征（2）同步传输的分类：面向字符和面向为（3）面向字符的工作原理（4）面向位的工作原理第三章物理层四、数据编码1、数据编码技术（1）数字数据的数字信号编码单极性不归零码、双极性不归零码、不归零码NRZ（NonReturntoZero）、单极性归零码、双极性归零码（2）不归零编码规则用负电压代表“0”正电压代表“1”。第三章物理层四、数据编码1、数据编码技术（3）曼彻斯特编码编码规则每比特的周期T分为前后两个相等的部分。前半周期传送该码元值的“反码”，后半周期传送该码元值的“原码”。（4）差分曼彻斯特编码编码规则若本码元值为“0”，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。若本码元值为“1”，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同。第三章物理层四、数据编码练一练：对“01001011”数据进行数字信号编码111000100数据(a)NRZ同步时钟(b)曼彻斯特编码(c)差分曼彻斯特编码第三章物理层四、数据编码2、模拟数据的数字信号编码----脉码调制PCM（1）采样定理Fs（=1/Ts）≥2Fmax或Fs≥2Bs式中Ts为采样周期，Bs（=Fmax-Fmin）为原始信号的带宽。（2）模拟信号数字化的转换过程：采样：以采样频率Fs把模拟信号的值采出；量化：使连续模拟信号变为时间轴上的离散值，也就是分级的过程，把采样的值按量级“取整”得到的是一个不连续的值；编码：将离散值编成一定位数的二进制数码。第三章物理层四、数据编码3、雕制解调器（1）传输线路存在的问题衰减、延迟畸变、噪声（2）模拟用户线路的调制解调器调幅工作原理调频工作原理调相工作原理（3）各种正交振幅调制（QAM）的工作原理和性能QPSK、QAM-16、QAM-64（4）数字用户线路ADSL工作原理、性能和特点第三章物理层五、数据交换技术1、数据交换技术分类电路交换、报文交换、分组交换2、电路交换技术的工作原理和特点3、报文交换的工作原理和特点4、分组交换的分类、工作原理和特点5、交换技术的对比第三章物理层一、数据链路层功能1、数据链路层最基本功能2、帧同步功能（1）使用字符填充的首尾定界符法（2）使用比特填充的首尾标志法（3）比特填充法（4）违法编码法(5)字节计数法第四章数据链路层一、数据链路层功能3、差错控制功能4、流量控制功能（1）最常用的流量控制方案停止等待方案滑动窗口机制。（2）停止等待方案工作原理（3）滑动窗口机制的工作原理5、链路管理的定义和功能第四章数据链路层二、差错控制1、差错控制的定义2、差错产生的原因----噪声3、噪声的分类信道固有的、持续存在的随机热噪声，引起的差错称为随机错；由外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声，引起的差错称为突发错4.差错检测的主要任务：差错控制编码、差错校验。5、差错控制编码过程6、差错校验过程第四章数据链路层二、差错控制7、利用差错控制编码来进行差错控制的方法分类自动请求重发ARQ（AutomaticRepeatreQuest）前向纠错FEC（ForwardErrorCorrection）8、差错控制编码的分类：检错码、纠错码9、编码效率R的计算方法R=K/N=K/（K+R）10、常用的差错控制编码方法奇偶校验码、循环冗余码、海明码11、奇偶校验码的编码规则和编码效率的计算第四章数据链路层二、差错控制12、循环冗余码CRC-----多项式码的计算（1）在发送端编码和接收端校验时，利用事先约定生成多项式G（X）。（2）G（X）为一个特定的r次多项式（其最高项Xr的系数恒为1）（3）k位要发送的信息位可对应于一个（k-1）次多项式K（X）；（4）r位冗余位则对应于一个（r-1）次多项式R（X）；（5）由k位信息位后面加上r位冗余位组成的n=k+r位码字则对应于一个（n-1）次多项式T（X）=Xr·K（X）+R（X）。（6）R（X）的获取方法然后用Xr·K（X）去除以G（