计算机网络第一、二章复习资料（含思维导图）

目录

第一章 概述

互连网internet

互联网Internet

特点（Internet提供许多服务的基础）

组成

边缘部分

计算机之间的通信：主机A的某个进程和主机B的另一个进程进行通信

核心部分

计算机网络

组成

性能！！

分层

功能

应用层

运输层

网络层

数据链路层（两个相邻结点件的线路上无差错的传送帧为单位的数据）

物理层（透明比特流传播）

协议

• 第一章 概述

  • 互连网internet

    • 仅局部范围互连起来的计算机网络
    • 将许多网络通过路由器连接在一起

  • 互联网Internet

    • 特点（Internet提供许多服务的基础）

      • 连通性
      • 共享（资源）

    • 组成

      • 边缘部分

        • 所有链接在互联网上的主机组成
          • 端系统
        • 主机（用户进行信息处理）
        • 客户直接使用
        • 端通信方式
          • 客户-服务器
            • 客户——服务请求方
            • 服务器——服务提供方
          • 对等连接方式P2P

      • 计算机之间的通信：主机A的某个进程和主机B的另一个进程进行通信

      • 核心部分

        • 大量网络和连接这些网络的路由器组成
        • 为边缘部分提供服务（连通性和交换）
        • 路由器（转发分组，进行分组交换）
          • 网络核心部分其特殊作用
          • 分组交换的关键构件
          • 任务：转发收到的分组
        • 电路交换（比特流连续的从源点到终点）主要特点
          • 电线对的数量与电话机的数量的平方成正比
          • 传送大量数据，且传送时间远大于建立时间
          • 建立连接（占用通信资源）->通话（一直占用通信资源）->释放连接（归还通信资源）
          • 在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源
        • 分组交换（单个分组传送到相邻节点，存储后查找转发表，转发）的主要特点
          • 时延最小
          • 存储转发技术
          • 报文（发送的整块数据）
            • 分为小的等长数据段+首部->包
          • 优点P16
            • 高效（动态分配带宽，逐段占用）
            • 灵活（独立选择何时路由）
            • 迅速（不先建立连接就可发送分组）
            • 可靠
          • 缺点
            • 排队延迟
            • 增加开销
            • 不保证带宽（动态分配）
        • 报文交换（整个传送，存储转发）

  • 计算机网络

    • 组成

      • 由若干个节点
      • 连接这些节点的链路
    • 将计算机连接在一起

    • 性能！！

      • 速率
        • 数据的传送速率
        • 比特——二进制数字
      • 带宽
        • 某信号具有的频带宽度
        • 某信道允许通过的信号频带范围
        • 在单位时间内网络中的某信号所能通过的“最高数据率”
        • 单位：赫hz,bit/s
      • 吞吐率
        • 单位时间内通过某个网络的实际数据量
        • 受网络带宽或额定速率（以太网的吞吐量的绝对上限值）限制
      • 时延
        • 数据从网络的一段传送到另一段所需时间
        • 发送时延=数据帧长度(bit) / 发送速率(bit/s)
          • 长度100MB=100*2^20*8B
          • 长度/带宽
        • 传播时延=信道长度(m) / 电磁波在信道上的传播速率(m/s)
        • 处理时延
        • 排队时延（取决于网络当时的通信量）
      • 时延带宽积 (bit) =传播时延*带宽
      • 往返时间RTT
        • 有效数据率=数据长度/（发送时间+RTT）
      • 利用率
        • D=D0/(1-U)
        • D网络当前时延
        • D0网络空闲时的时延
        • U利用率

  • 分层

    • 功能

      • 差错控制
      • 流量控制
      • 分段和重装
      • 复用分用
      • 连接建立和释放

    • 应用层

      • 通过应用进程间的交互来完成特定网络引用
      • 进程：主机正在运行的程序
      • 数据单元：报文
      • 协议：定义应用进程间的通信和交互规则，域名系统DNS，支持万维网HTTP，电子邮件SMTP

    • 运输层

      • 两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务
      • 复用（多个应用层进程同时使用下面运输层的服务）
      • 分用（将信息交付给应用层的相应进程）
      • 协议
        • 传输控制协议TCP——提供面向连接可靠数据传输服务，单位：报文段
        • 用户数据报协议UDP——无连接的尽最大努力的数据传输服务（不保证可靠性），单位：用户数据报

    • 网络层

      • 分组交换网上的不同主机提供通信服务
      • 任务
        • 路由选择
        • 转发
      • 封装分组IP数据报
      • 协议：网络协议IP

    • 数据链路层（两个相邻结点件的线路上无差错的传送帧为单位的数据）

      • IP数据报组装成帧
      • 任务：相邻节点的可靠通信

    • 物理层（透明比特流传播）

  • 对等层次间传送的数据单位——协议数据单元PDU
  • 层与层间的交换数据单位——服务数据单元SDU
  • 实体
    • 任何发送或接收信息的硬件或软件进程

  • 协议

    • 要素
      • 语法
      • 语义
      • 同步
    • 为进行网络中数据交换而建立的规则
    • 控制俩对等实体进行通信的规则
    • 为上一层提供服务
    • 下面协议对上面的实体是透明的
    • 水平的
  • 服务
    • 上层的服务用户只能看见服务，不能看见下面协议
    • 垂直的
  • 服务访问点SAP（逻辑接口）

  • 第二章 物理层（传输数据比特流）

    • 宽带接入技术

      • 非对称数字用户线ADSL
        • 离散多音调DMT
          • 频分复用FDM
        • 不能保证固定的数据率

  • • 作用

      • 屏蔽传输媒体和通信手段的差异

    • 数据通信系统

      • 源系统
        • 源点
        • 发送器
      • 传输系统
      • 目的系统
        • 接收器
        • 终点
    • 信息：通信的目的
    • 数据是传送信息的实体
    • 信号是数据的电器或电磁的表现
      • 模拟信号，连续信号
      • 数字信号，离散信号
    • 代表不同离散数值的基本波形：码元
    • 信道
      • 表示向某一个方向传送信息的载体
      • 分类
        • 单向通信
        • 双向交替通信
        • 双向同时通信
      • 基带信号：来自信源的信号
      • 调制
        • 基带调制
        • 带通调制
        • 编码
          • 不归零制
          • 归零制
          • 曼彻斯特（中心向上跳0，下1）
          • 差分曼彻斯特（有跳变0，无1）
        • 调制
          • 调幅AM
          • 调频FM
          • 调相PM
      • 码元传输的速率越高、信号传输的距离越远、噪声干扰越大或传输媒体质量越差，在接收端的波形失真越严重
      • 限制码元
        • 信道能够通过的频率范围
          • 码间串扰
            • 接收端收到的信号波形失去了码元间的清晰界限
            • 解决办法：奈式准则
              • 在带宽为W(Hz)的低通信道中，若不考虑噪声影响，则码元传输的最高速率为2W（码元/秒）
              • 传输速率超过此上限，则会出现码间串扰，使接收端对码元的识别成为不可能
        • 信噪比 是信号的平均功率 和 噪声的平均功率之比
          • S/N
          • 单位：dB
          • 信噪比(dB)=10 lg(S/N) (dB)
          • 信道的极限信息传输速率C= W log2(1+S/N) (bit/s)
          • W为信道的带宽（Hz），S 信道内所传信号的平均功率，N为信道内噪声功率
          • 信噪比越大，误码率越低

    基本概念

    • 复用（允许用户使用一个共享信道进行通信）

      • 频分复用FDM

        • 各路信号在同样的时间占用不同的带宽资源（频率带宽）
        • 将各路信号分别搬移到适当的频率位置，不产生干扰
        • 频分多址FDMA

      • 时分复用TDM

        • 将时间划分为等长的时分复用帧
        • 每一个TDM帧占用固定序号的时隙
        • 时分多址TDMA
        • 利用率低
      • N个用户使用同个频带：频分多址接入FDMA

      • 波分复用WDM——光的频分复用

        • 一根光前同时传输多个频率接近的光载波信号

      • 码分复用CDM

        • 码分多址CDMA：当码分复用信道为多个不同地址的用户所享
          • 特点：每一个站分配的码片序列不仅不同，还必须正交
        • 码片：每一个比特时间再划分为m个短的间隔
        • 使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的m bit码片序列。
          • 发送比特为0，则发送该码片序列的二进制反码
          • 为1，发送自己的m bit码片序列
        • 扩频
          • 直接序列扩频DSSS
          • 跳频扩频FHSS