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自考“网络技术复习资料1.1 计算机网络的形成和开展早期的计算机通信网络中，为了提高通信线路的利用率并减轻主机的负担，运用了 多点通信线路 , 终端集中器 以及 前端处理机。主机终端间的通信具有 突发性 和 高带宽 的特点。60 年头中期出现了大型主机，因而也提出了对大型主机资源远程共享的要求。ARPA 网的主要特点： 1 资源共享； 2 分散限制； 3 分组交换； 4 接受特地的通信限制处理机； 5 分层网络协议。70 年头中后期是广域网络大开展的时期，以网络标准化为根底。这一时期的网络被称为第二代网络，以远程大规模互连为其主要特点。1974 年 IBM 首先推出了该公司的系统网络体系构造 SNA System Network Architecture ，为用户供应能够互边的成套通信产品； 1975 年 DEC 公司宣布了自己的数字网络体系构造 DNA Digital Network Architecture ； 1976 年 UNIVAC 宣布了该公司的分布式通信体系构造 DCA Distributed Communication Architecture 。1977 年国际标准化组织 ISO 的 SC16 分技术委员会开场着手制定开放系统互连参考模型 OSI/RM Open System Interconnection/Reference Model 。1980 年 2 月 IEEE 802 局域网标准出台。1.2 计算机网络的根本概念计算机网络：指由通信线路相互连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。为了和多终端分时系统相区分，在后一种系统中，终端无论是本地的还是远程的只是主机和用户之间的接口，它本身并不拥有计算资源，全部集中在主机中，主机以自己拥有的资源分时地为各终端用户效劳。及计算机网络类似的概念是 计算机通信网 ，计算机通信网以 传输信息 为主要目的。网络中的 资源 主机, 大容量硬盘, 高速打印机以及数据等由 网络操作系统 统一管理， 网络操作系统 为用户供应了 操纵网络 , 共享资源 的 统一接口。比计算机网络 更高级 的系统是 分布式系统 ，分布式系统在 计算机网络根底上 为用户供应了 透亮的集成应用环境。和计算机网络 类似 的另一种系统是 多机系统 .多机系统专指 同一机房 中的许多 大型主机 互连组成的 功能强大, 能高速并行处理 的计算机系统。对这种系统互连的要求是 高带宽和多样的连通性 .所谓 高带宽 就是要求计算机之间的 通信速度 能够到达 访问主存 的速度。简答1.3 计算机网络组成计算机网络的组成元素可以分为两大类，即 网络结点 和 通信链路 .网络结点又分为 端结点和转接结点 . 端结点 指通信的 源和宿结点 ，如 用户主机和用户终端 ； 转接结点 指网络通信过程中起 限制和转发信息 作用的结点。 通信链路 是指 传输信息的信道 ，可以是 线, 同轴电缆, 无线电线路, 卫星线路, 微波中继线路, 光纤缆线 等。填空, 多项选择, 简答图 1.3 中 P6 ， 框外 的局部称为 资源子网 .资源子网中主要包括 拥有资源的用户主机和请求资源的用户终端 ，它们都是 端结点 . 框内 的局部叫做 通信子网 .通信子网的 任务 是在 端结点 之间 传送由信息组成的报文 ，它主要由 转接结点和通信链路 组成。在该图中，我们依据 ARPA 网络的术语 把 转接结点 能称为 接口信息处理机 IMP Interface Message Processor 。填空, 简答一个报文从源结点到宿结点的旅行路程上可能要经过多个 IMP 的转发，这种通信方式叫做存储转发通信。在广域网中的通信一般都接受这种方式。另一种通信方式是所谓的播送通信方式，主要用于局域网。简答通信子网中 转发结点 的 互连模式 叫做子网的 拓朴构造 。填空在 广域网 中常见的互连拓朴是 树型和不规那么型 ，而在 局域网 中那么常用 规那么型拓相构造星型, 环型, 总线型 。填空习题： 计算机网络及多终端分时系统，分布式系统，多机系统之间的主要区分是什么？答： 1 计算机网络及多终端分时系统的区分：计算机网络中的各个计算机工作站本身拥有计算资源，它能独立工作，完成确定的计算任务，同时用户还可通过本地计算机或工作站运用网络中其他计算机的资源 CPU , 大容量外存或信息等。而多终端分时系统终端无论是本地的还是远程的只是主机和用户之间的接口，它本身并不拥有计算资源，全部集中在主机中，主机以自己拥有的资源分时地为各终端用户效劳。 2 计算机网络及分布式系统的区分：分布式系统在计算机网络根底上为用户供应了透亮的集成应用环境，用户可以用名字或叮嘱调用网络中的任何资源或进展远程的数据处理，不必计及这些资源或数据的地理位置。而计算机网络那么往往不要求这种透亮性，甲地的用户要利用乙地的计算机必需通过自己的终端显式地指定地点和设备名。分布式系统比计算机网络更为高级。 3 多机系统专指同一机房中的许多大型主机互连组成的功能强大, 能高速并行处理的计算机系统。对这种系统互连的要求是高带宽和多样的连通性。计算机之间的通信速度能够到达访问主存的速度，即每秒达数十兆位。而计算机网络是远远达不到的，广域网的通信速率是每秒数十千位，局域网的通信速率是 10Mb/s。计算机网络的传输开销较大，而多机系统的开销那么是不必要的。多机系统要求多样灵敏的连通性，即使做不到完全干脆互边，也要求能够快速地变换互连模式经适应并行计算的要求，而计算机网络那么由于距离的限制，在网络中的互连相当有限。2.1 数据通信的根本概念通信的目的就是 传递信息 . 一次通信中产生和发送信息的一端叫 信源 ，接收信息的一端叫 信宿 .通信线路称为 信道 ，所以信源和信宿之间的 信息交换 是通过 信道 进展的。见 P8 图 2.1 填空, 单项选择模拟信号 是 随时间连续变更 的信号。 数字信号 只取有限个 离散值 ，而且 数字信号 之间的转换几乎是 瞬时 的。推断假如信源产生的是模拟数据并且以模拟信道传输那么叫做模拟通信；假如信源发出的是模拟数据而以数字信号的形式进展传输，那么这种通信方式叫做数字通信。填空假如信源发出的是 数字数据 ， 当然也可有两种传输方式 .这时 无论 是用模拟信号传输或是用数字信号传输都叫做 数据通信 .推断在模拟传输方式中，数据进入信道之前要经过调制，变换为模拟的调制信号。由于调制信号的频谱较窄，因此信道的利用率较高。在数字传输方式中，可以干脆传输二进制数据或经过二进制编码的数据，也可传输数字化了的模拟信号。推断2.2 数字信号的频谱和信道带宽谐波的最高频率 f h 及最低频率 f l 之差 f h - f l 叫做信号的频带宽度，简称带宽。信号带宽及脉冲宽度成反比。推断信道的带宽是指信道频响应曲线上幅度取其频带中心处值的 1/ 2 倍的两个频率之间的区间宽度。推断, 填空, 选择2.3 数字信道的特性数字信道是一种离散信道，它只能传送取离散值的数字信号。数字信道的通频带即带宽确定了信道中能不失真地传输脉冲序列的最高速率。一个数字脉冲称为一个码元，码元携带的信息量由码元取的离散值个数确定。总之一个码元携带的信息量 n 比特及码元取的离散值个数 N 有如下关系： n = log 2 N用码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数，即通过信道传输的码元个数。假设信号码元的宽度为 T 秒，那么码元速率 B =1/ T ，码元速率的单位叫波特 Band 。假设信道带宽为 W ，那么尼奎斯特定理指出最大码元速率为 B =2 W Band 。单位时间内在信道上传送的信息量比特数称为数据速率 R 。R = B log 2 N =2 W log 2 N b/s数据速率和波特率是两不同的概念。仅当码元取 0 和 1 两离散值时两者才相等 R=B 。对于一般 线路，带宽为 3000Hz ，最高波特率为 6000Band .而最高数据速率可随编码方式的不同而有不同的取值。这些都是在无噪音的志向状况下的极限值，至于有噪声影响的实际信道，那么远远达不到这个极限。推断 0香农 Shannon 的探讨说明，有噪声信道的极限数据速率可由下面公式计算：C = W log 2 1+ S / N W 为信道带宽， S 为信号的平均功率， N 为噪声平均功率， S/N 叫做信噪比。在有噪声的信道中实际中的信道都是有噪声的，数据速率的增加意味着传输中出现过失的概率增加。我们用误码率来表示传输二进制位时出现过失的概率。误码率可用公式表示： Pc = Ne 出错的位数 / N 传送的总位数在电缆中的传播速度一般为光速的 77% ，即 200m/us 左右。500 米同轴电缆的时延大约是 2.5 us ，而卫星信道的时延大约是 270ms。2.4 物理信道双绞线既能用于传输模拟信号，也能用于传输数字信号。推断在局域网中常用的同轴电缆有两种，一种是特性阻抗为 50 的同轴电缆，用于传输数字信号。通常把表示数字信号的方波所固有的频带称为基带，所以这种电缆也叫基带同轴电缆，干脆传输方波信号称为基带传输。另一种同轴电缆是特性阻抗为 75 的 CATV电缆，用于传输模拟信号，这种电缆也叫宽带同轴电缆。所谓宽带在 行业中是指比4 KHz更宽的频带。也可经接受频分多路技术FDM，把整个带宽划分为多个独立的信道，分别传输数字, 声音和视频信号，实现多种电信业务。由双绞线, 同轴电缆和光纤等传输介质组成的信道可统称为有线信道。空间传播信号的信道称为无线信道。无线信道包括：微波, 激光, 红外和短波信道。2.5 数据编码单极性码：这种编码方案，只用正的或负的电压表示数据。单极性的抗噪声特性不好。极性码：分别用正和负电压表示二进制 0 和 1 .这种代码的电平差比单极码大，而抗干扰特性好。双极性码：信号在三个电平正, 负, 零之间变更。归零码：在归零码 RZ Return to Zero 中，码元中间的信号回来到 0 电平。不归零码： NRZ Non-Return to Zero 的规律是当 1 出现时电平翻转，当 0 出现时电平不翻转。这种编码的特点是实现起来简洁而且费用低，但不是自定时的。曼彻斯特码：曼彻斯特 Manchester 码是一种双相码。用高电平到低电平的转换边表示 0 ，而用低电平到高高电平的转换边表示 1 。重点 P18 图 2.13 差分曼彻斯特码：这种编码也是一种双相码，和曼彻斯特编码不同的是，这种编码的码元中间的电平转换边只作为定时信号，而不表示数据。数据表示在每一位开场处是否有电平转换：有电平转换表示 0 ，无电平转换表示 1 。重点2.6 数字调制技术调制模拟载波信号的三个参数幅度, 频率, 和相位来传送数字数据。三种根本调制方式：幅度键控 ASK ：实现起来简洁，但抗干扰性能差。频移键控 FSK ：抗干扰性能好，但占用带宽较大。相移键控 PSK ：抗干扰性能最好，而且相位的变更也可以作为定时信息来同步发送机和接收机的时钟。码元只取二个相位值叫 2 相调制，码元可取 4 个相位叫 4 相调制。 4 相调制时，一个码元代表两位二进制数。2.7 脉冲编码调制把模拟数据转化成数字信号，要运用一种叫编码解码器 Codec 的设备。这种设备的作用和调制解调器的作用相反：调制解调器的作用是把数字数据变成模拟信号，经传输到达接收端再复原为数字数据。推断用编码解码器把模拟数据变换为数字信号的过程叫模拟数据的数字化。常用的数字化技术就是所谓的脉冲编码解码调制技术 PCM Pulse Code Modulation ，简称脉码调制。简答PCM 的原理： 1 取样：假如取样速率大于模拟信号最高频率的二倍，那么可以用得到的样本空间复原原来的模拟信号。 2 量化。 3 编码。由脉码调制的原理看出，取样的速率是由模拟信号的最高频率确定的，而量化级的多少那么确定了取样的精度。填空, 多项选择2.8 通信方式和交换方式数据通信方式按传输方向分有：单工通信：在单工信道上信息只能在一个方向传送。半双工通信：在半双工信道上，通信的双方可交替发送和接收信息。全双工通信：一种可以同时进展双向信息传送的通信方式。按同步方式分：异步传输：把各个字符分开传输，字符之间插入同步信息。其优点是简洁，但由于起止位和检验位的参加会引入 20%30% 的开销，传输的速率也不高。同步传输：发送方在发送数据之前先发送一串同步字符 SYNC .交换方式：线路交换：交换的特点是建立连接须要等待较长的时间。特点： 1 连接建立后通路是专用的。 2 不再有传输延迟，这种交换方式适合于传输大量的数据。 3 在传输少量信息时效率不高。报文交换：特点： 1 不建立专用链路。 2 线路利用率较高。电子邮件系统例如 E-Mail 适合接受报文交换方式。分组交换：有两种方式： 1 数据报：类似于报文交换。引入分组拆装设备 PAD Packet Assembly and Disassembly device 。2 虚电路。类似于电路交换。虚电路及线路交换的区分：逻辑连接并不意味着别的通信不能运用这条线路。它照旧具有线路共享的优点。虚电路及数据报的区分： 虚电路意味着牢靠的通信，它涉及更多的技术，须要更在的开销。 没有数据报方式灵敏，效率不如数据报方式高。虚电路适合于交互式通信，数据报方式更适合于单向地传送短信息。简答虚电路可以是短暂的，即会话开场建立，会话完毕撤除，这叫虚呼叫；也可以是永久的，即通信双方一开机就自动建立，直到一方或同时关机才撤除。这叫永久虚电路。分组交换的特点：数据包有固定的长度。接受固定的, 短的分组相对于报文交换是一个重要的优点。除了交换结点的存储缓冲区可以不些外，也带来了传播时延的削减，分组交换也意味着按分组纠错：发觉错误只需重发出错的分组，使通信效率提高。简答2.9 多路复用技术两种根本的多路复用技术：频分多路复用 FDM ： FDM Frequency Division Multiplexing 是在一条传输介质上运用多个频率不同的模拟载波信号进展多路传输。时分多路复用 TDM ： TDM Time Division Multiplexing 要求各个子通道按时间片轮番地占用整个带宽。统计时分制是对同步时分制的改良，我们特别把统计时分制下的多路复合器称为集中器。在北美和日本运用很广的一种通信标准是贝尔系统的 T 1 载波。 T 1 载波也叫一次群，它把 24 路话音信道按时分多路的原理复合在一条 1.544 Mb/s 的高速信道上。CCITT 有一个类似于 1.544 Mb/s 的标准。 CCITT 还有一个 2.048 Mb/s 脉冲编码调制载波标准。除了北美和日本外， 2.048 Mb/s 的载波在其他地区得到广泛运用。2.10 过失限制通信过程中出现过失可大致分为两类：一类是由热噪声引起的随机错误；另一类是由冲击噪声引起的突发错误。热噪的特点：热噪声时刻存在，具有很宽的频谱，且幅度较小。通信线路的信噪比越高，热噪声引起的过失越少。这种过失具有随机性，影响个别位。冲击噪声的特点：冲击噪声源是外界的电磁干扰，例如发动汽车时产生的火花，冲击噪声持续时间短而幅度大，往往引起一个位串出错。由于信号幅度和传播速率及相位, 频谱有关而引起信号失真，以及相邻线路之间发生串音等都会产生过失，这些过失也具有突发性的特点。突发性过失影响局部，而随机性过失总是断续存在，影响全局。奇偶校验是最常用的检错方法。其原理是在 7 单位的 ASCII 代码后增加一位，使码字中 1 的个数成奇数奇校验或偶数偶校验。这种方法简洁好用，但只能应付少量的随机性错误。为了能检测突发性的出错位串，可以运用检查和的方法。海明码。对某种长度的错误串，要订正它就要用比仅仅检测它多一倍的冗余位。假如对于 m 位的数据，增加 k 位冗余位，那么组成 n = m + k 位的纠错码。2 m n + 1 2 n因为 n = m+k 推出 m+k+1 2 k循环冗余校验码 CRC ：所谓循环码是这样一组代码，其中任一有效码字经过循环移位后得到的码字照旧是有效码字，不管是右移或是左移，也不管移多少位。循环冗余校验 CRC Cyclic Redundancy Check 是一种循环码，它有很强的检错实力，而且硬件实现很简洁，在局域网中有广泛的应用。重点 P32 图 2.28 以及用长除法求余数习题：什么是数字通信？什么是数据通信？在数据通信中接受模拟传输和数字传输各有什么优缺点？答：假如信源发出的是模拟数据而以数字信号的形式进展传输，那么这种通信方式叫做数字通信。假如信源发出的是数字数据，这时 无论 是用模拟信号传输或是用数字信号传输都叫做数据通信。模拟传输的优点：调制信号的频谱较窄，信道的利用率较高。缺点：模拟信号在传输过程中会衰减，还会受噪声干扰，假如用放大器将信号放大，混入的噪声也同时被放大了。数字传输的优点：可以干脆传输二进制数据或经过二进制编码的数据，也可以传输数字化了的模拟信号。数字信号只取有限个离散值，在传输过程中抗噪声干扰实力较强。数字设备可以大规模的集成，比困难的模拟设备廉价得多。缺点：传输数字信号比模拟信号所要求的频带要宽得多，因而信道 的利用率较低。电视频道的带宽为 6MHz ，假定没有热噪声，假如数字信号取 4 种离散值，那么可获得的最大数据速率是多少？解： W =6MHz=6 × 10 6 N = 4 求： RR =2 W log 2 N=2×6×10 6 ×log 2 4=24Mb/s画出比特流 0001110101 的曼彻斯特编码的波形图和差分曼彻斯特编码的波形图。0 0 0 1 1 1 0 1 0 1设码元速率为 1600Baud ，接受 8 相 PSK 调制，其数据速率是多少？解： B=1600 Band N=8 求： RR=Blog 2 N=1600×log 2 8=4800 b/s在异步通信中每个字符包含 1 位起始位， 7 位 ASCII 码， 1 位奇偶校验位和 2 位终止位，数据传输速率为 100 字符 / 秒，假如接受 4 相位调制，那么传输线路的码元速率为多少？数据速率为多少？有效数据速率为多少？解：字符长度 =1+7+1+2=11 b/ 字符 数据速率 R1=11×100=1100 b/s有效数据速率 R=7 × 100=700 b/s码元速率 B=R/ log 2 N=1100/ log 2 4=550 Baud假设两个用户之间的传输线路由 3 段组成两个转接结点，每段的传输延迟为 1 1000 s ，呼叫建立时间线路交换或虚电路为 0.2 s ，在这样的线路上传送 3200bit 的报文，分组的大小为 1024bit ，报头的开销为 16 bit ，线路的数据速率是 9600 b/s .试分别计算在以下各种交换方式下的端到端的延迟 线路交换；报文交换；虚电路；数据报。解： t p =0.2 s t p1 =1/1000 s L=3200 bit L 1 =1024 bit L 报 =16 bit R=9600 b/s报文交换的延迟 L+ L 报 × 3/R+ t p1 × 3= 3200+16 × 3 /9600+1/1000 × 3=1.008 s虚电路的延迟 t p +3 × t p1 + L+ L 报 × L/ L 1 × 3/R=0.2+3/1000+3200+16×3200/1024×3/9600=0.2+3/1000+3200+16×4×3/9600=1.223 s 4 数据报的延迟 3 × L+ L 报 × L/ L 1 /R= 3200+16×4×3/9600=1.02 s在 T 1 的载波中，由非用户数据引入的开销占的百分比是多少？解： T 1 载波是把 24 个话音信道多路复用在一条高速信道上，每个信道包含 7 位的数据和 1 位的限制信令位，此外参加一位帧同步位组成根本帧。其中，用户的开销为 24 × 1 限制位 +1 根本帧 =25 b总开销为： 7+1 × 24+1=193 b因此，用户的开销所占的百分比为： 25/193 × 100% 13%10 个 9600 b/s 的信道按时分多复用在一条线路上传输，假如忽视限制开销，那么对于同步 TDM ，复用线路的带宽应当是多少？在统计 TDM 状况下，假定每个子信道有 50% 的时间忙，复用线路的利用率为 80% ，那么线路的带宽应当是多少？解： 1 复用信道的带宽应为： 10 × 9600=96 kb/s 2 复用信道的事宽应为： 10 × 9600 × 50%/80%=60 kb/s对于 7 位的数据要增加多少位冗余位才能构成海明码？假设数据 1001000 ，写出其冗余位。解： m=7 求： k由于 m+k+1 2 kk 2 k 8 k=4 因此必需增加 4 个冗余位由于海明码的冗余位置于 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 k-1 位上，即 1 , 2 , 4 , 8因此 1001000 的冗余位应是：×× 1 × 001 × 000试画出 CRC 生成多项式 G X =X 9 +X 6 +X 5 +X 4 +X 3 +1 的硬件实现电路框图。解： 8 7 6 5 4 3 2 1 0 - 解：正确的报文应是： 1001111000 ，因此验收到的报文不正确。自考资讯：unan /整理湖南自考网：整理资料来自网络仅供参考。