2022年2022年计算机网络讲稿 .pdf

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1、1 概述11 建立计算机网络的目的1目的资源共享高可靠性节约经费通信手段2计算机网络与分布式系统的区别分布式系统是建立在计算机网络之上的软件系统，它具有高度的整体性和透明性。因此计算机网络和分布式系统的区别在于软件（尤其是操作系统）而不是硬件。12 计算机网络的发展过程（四代）121 通信与计算机的结合 产生计算机网络（电路交换）通信网络为计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段。数字计算机技术的发展渗透到通信技术中，又提高了通信网络的各种性能。电路交换：建立连接数据通信释放连接电路交换的分类：空分交换 是交换比特流所经过的端口号 ；时分交换 是交换比特所在的时隙 ；波分交换 是交换荷载比特

2、的光的波长 。122 分组交换网的出现（包交换）传统的电路交换技术不适合计算机数据的传输。分组交换网的试验成功：存储转发原理 即断续（或动态）分配传输带宽。分组交换的主要特点：高效、灵活、迅速、可靠。分组交换网：以通信子网为中心，主机和终端都处在网络的外围。电路交换、报文交换和分组交换的主要区别：参见课本P5 图 1-4。1 23 计算机网络体系结构的形成：OSI/RM （ISO） 、TCP/IP（Internet） 、SNA（IBM ） 、DNA （Digital ）等。（分层网络体系结构的形成）OSI/RM ：开放系统互联基本参考模型。TCP/IP：INTERNET 的体系结构。SNA ：

3、系统网络体系结构，1974 年出现，世界上第一个网络体系结构。DNA ：分布式系统体系结构。124 B-ISDN ：综合化：即各种业务综合高速化：即宽带化采用高速分组交换、高速电路交换、 异步传输模式ATM 和光交换的高速综合业务数字网就称为 B-ISDN ，ATM 交换是电路交换和分组交换的结合。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 44 页 - - - - - - - - - 2 补充 ：ISDN 知识。ISDN ：综合业务数字网。是由综合数字电话网（IDN

4、 ）演变发展而来的一种网络，它提供端到端的数字连接以支持广泛的业务，包括语音的非语音的业务。它为用户进网提供了一组少量的标准多用途网络接口。ISDN 的特性：端到端的数字连接、综合的业务、标准的入网接口。ISDN 的用户 网络接口：（1）基本速率接口BRI（Basic Rate ISDN ） ： 2B+D ， B 信道为载荷信道， 速率为 64kbps，D 信道为信令信道，速率为16kbps。BRI 一般用于较低速率的系统中。（2）一次群（基群）速率接口PRI（Primary Rate ISDN ） ：一般用于大容量系统。23B+D ：美国和日本采用，可适应北美的T1 系统（ 1.544Mbp

5、s ） 。30B+D ：欧洲采用，可适应E1 系统（ 2.048Mbps） 。B-ISDN ：采用高速分组交换、高速电路交换、 异步传输模式ATM 和光交换四种传输模式。高速分组交换：利用分组交换的基本技术，简化了X.25 协议，采用面向连接的服务，在链路上无流量控制、无差错控制，集中了分组交换和同步时分交换的优点。高速电路交换：采用多速时分交换方式（TDSM ）允许信道按时间分配，其带宽可为基本速率的整数倍，但信道的管理和控制十分复杂。光交换： 采用光交换机将光技术引入传输回路和控制回路，实现数字信号的高速传输和交换。异步传输模式ATM ：集电路交换的实时性和分组交换的灵活性于一体，能适应各

6、种类型的业务。B-ISDN 与 N-ISDN 的区别：（1）N-ISDN 使用的是电路交换。只是在传送信令的D 通路使用分组交换；B-ISDN 则使用一种快速分组交换，称为异步传递方式ATM 。（2）N-ISDN 是以目前正在使用的电话网为基础，其用户环路采用双绞线（铜线）；但在 B-ISDN 中，其用户环路和干线都采用光缆（但短距离也可以使用双绞线）。（3）N-ISDN各通路的比特率是预先设置的。如B 通路比特率为64kb/s；但 B-ISDN使用虚通路的概念，其比特率只受用户到网络接口的物理比特率的限制。（4）N-ISDN 无法传送高速图像。但B-ISDN 可以传送。13 协议与体系结构1

7、31计算机网络体系结构的形成开放系统互联基本参考模型：OSI/RM ，理论上的国际标准。TCP/IP：事实上的国际标准。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 44 页 - - - - - - - - - 3 132网络的体系结构计算机网络的各层及其协议的集合，称为计算机网络的体系结构。计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。体系结构是抽象的，而实现是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。1 网络协议： 以教师课堂上与学生交流为例

8、来说明。为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。包括语法、语义和同步。语法：数据与控制信息的结构或格式。语义：要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答。同步：事件实现顺序的详细说明，即时序问题。2分层的优缺点：优点：各层之间是独立的；灵活性好；结构上可分割开；易于实现和维护；能促进标准化工作。缺点： 分层的层次数难以确定；有些功能会在不同的层次中重复出现，而产生了额外开销。133计算机网络的原理体系结构1说明物理层、数据链路层、网络层、运输层和应用层的功能。物理层： 在物理媒体上透明地传输比特流。透明表示某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样（以玻璃为例）。数据链路层：在不

9、太可靠的物理链路（两个相邻结点间）上，实现无差错的帧传输。网络层： 负责为互连网上的不同主机之间提供分组交换。主要任务就是路由选择和分组转发。运输层： 负责主机中两个进程之间的通信，数据传输单位是报文段。应用层： 直接为用户的应用进程提供服务。2以示意图的形式说明SDU（服务数据单元） 、PDU（协议数据单元） 、IDU （接口数据单元）之间的关系。 （参见 P17 图 1-12）（N）PDU= （N）SDU+（N）PCI IDU=PDU+ICI （接口控制信息）3以示意图的形式说明数据通信过程。以德国和中国教师交流为例来说明。4说明实体、协议、服务和服务访问点的概念。协议保证服务得以向上一层

10、提供，本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的服务用户是透明的。协议的水平的，即控制对等实体之间的通信。而服务是垂直的，是由下层向上层通名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 44 页 - - - - - - - - - 4 过层间接口提供的一组原语（操作）。下层能向上层提供两种不同形式的服务，即面向连接的服务和无连接的服务。（参见课本P19 图 1-13）服务：能够被高一层看得见的功能才能称之为“服务”。服务访问点SAP：在同一系统中相

11、邻层的实体进行交互（即交换信息之处） ，一个服务访问点只能被一个实体所使用。服务原语原语含义请求一个实体希望得到完成某些操作的服务指示通知一个实体，有某个事件发生响应一个实体希望响应一个事件证实返回对先前请求的响应服务类型：面向连接服务和无连接服务。连接类型服务类型应用实例面向连接的服务可靠的消息流页码序列可靠的字节流远程登陆不可靠的连接数字化的声音无连接服务不可靠的数据报电子方式的函件有确认的数据报挂号邮件问答数据查询134网络体系结构详述1 OSI 的体系结构：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。（课本 P22 图 1-16）分 7 层，分层原则如下：（1）根据不同

12、层次的抽象分层。（2）每层应当实现一个定义明确的功能。（3）每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准。（4）各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量。（5）层数应足够多，以避免不同的功能混杂在同一层中，但也不能太多，否则体系结构会过于庞大。2 TCP/IP 参考模型：主机至网络层，互连网层，传输层，应用层。（课本 P28 图 1-19）3 TCP/IP 与 OSI 的对比：（课本 P27 图 1-18）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 44 页 - -

13、 - - - - - - - 5 （1）两者之比较TCP/IP 一开始就考虑到多种异构网的互连问题，并将网际协议IP 作为 TCP/IP 的重要组成部分。但ISO 和 CCITT 最初只考虑到使用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起。TCP/IP 一开始就对面向连接服务和无连接服务并重，而OSI 在开始时只强调面向连接服务。TCP/IP 有较好的网络管理功能。而OSI 到后来才开始考虑这个问题。TCP/IP 对一些基本概念没有很清楚的区分，而且其模型的通用性较差。（2）OSI 模型和协议的缺点糟糕的提出时机糟糕的技术糟糕的现实糟糕的策略（3）TCP/IP 参考模型的缺点该模型没有明显

14、地区分服务、接口和协议的概念。TCP/IP 模型完全不是通用的，并且不适合描述除TCP/IP 模型之外的任何协议栈。主机至网络层在分层协议中根本不是通常意义下的层。TCP/IP 模型不区分（甚至不提及）物理层和数据链路层。虽然 IP 和 TCP 协议被仔细地设计，并很好的实现了。但是其他很多协议却很特别，没有被很好的实现就免费发送，造成现在很难被替换。14 计算机网络的分类1按照传输技术分类：广播式网络：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。如总线型、环型。点到点网络：由一对对机器之间的多条连接构成。为了能从源到达目的地，这种网络上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。2按网络的交换功能分

15、类：电路交换报文交换：分组交换：混合交换：在一个数据网中同时采用电路交换和分组交换。3按拓朴结构分类：集中式网络：分散式网络：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 44 页 - - - - - - - - - 6 分布式网络：4按作用范围分类：广域网 WAN 局域网 LAN 城域网 MAN 5按使用范围分类：公用网：专用网：15 关于计算机网络的若干术语1 计算机网络：由若干个主机，一个通信子网和一系列的协议组成。2 计算机网络的标准制定机构：国际标准化组织（I

16、SO） ：国际电报电话咨询委员会（CCITT ） ：现改名为国际电信联盟电信标准化局（ITU-T ）美国国家标准局（NBS） ：美国国家标准学会（ANSI ） ：包括电子工业协会（EIA ） 、电气和电子工程师学会（IEEE） 。欧洲计算机制造商协会（ECMA ） ：3 计算机网络与分布式计算机系统相同点：物理结构相同，都是建立在网络结构之上的系统。不同点：高层软件不同，即网络操作系统与分布式操作系统的区别。1 6 计算机网络在我国的发展中国公用计算机互联网CHINANET 中国金桥信息网CHINAGBN 中国教育和科研计算机网CERNET 中国科学技术网CSTNET 中国联通数据网网通公用互

17、联网CNCnet 利用军队资源组建的数据网17 计算机网络的主要技术指标1 带宽：某个信号具有的频带宽度。相近概念：最高数据率 、吞吐量2 时延：（1）发送时延（传输时延）：结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 44 页 - - - - - - - - - 7 发送时延数据块长度 /信道带宽（2）传播时延：电磁波在信道中需要传播一定距离而花费的时间。传播时延信道长度 /电磁波在信道上的传播速率（3）处理时

18、延：数据在交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。例：以高速公路收费站为例来说明传输时延和传播时延。3时延带宽积时延带宽积传播时延 带宽从公式可知：时延带宽积又可以称为以比特为单位的链路长度。4往返时延：表示从发送端发送数据开始，到发送端收到接收端的确认，总共经历的时延。5其他相关概念：信息：信息是对客观物质的反映，可以是对物质的形态，大小，结构，性能等全部或部分特性的描述，也可以是物质与外部的联系。信息有各种存在的形态，如文字，声音，图像等等。数据：信息也可以用数字的形式表示，数字化的信息称为数据。数据是装载信息的实体，信息则是数据的内在含义或解释。为了确切的表示信息，数据有时是

19、一些连续值，另一些则取离散值，如声音的强度， 灯光的亮度等都可以连续变化，而成绩，名次等的取值都是离散的。连续值的数据叫做模拟数据，离散值的数据叫做数字数据。信号： 数据通信中的 “信号”是指数据的电编码或磁编码。它分为模拟信号和数字信号两种。 模拟信号是连续变化的电磁波，数字信号则是一串电压脉冲序列。两种信号在一定技术措施下可以相互转换。信号可以在各种传输媒介上传送，如双绞线，电话线，同轴电缆，光缆，甚至可以通过卫星以微波的方式传送。噪声： 信号在传输过程中受到的干扰称为噪声，干扰可能来自外部，也可能由信号传输过程本身产生。噪声过大将影响被传送的信号的真实性或正确性。信道： 信道是传送信号的

20、一条通路，由传输介质及相应的附属设备组成。同一个传输介质上可以同时存在多条信号通路，即一条传输线路上可以有多个信道。例如一条光缆可以供上千对人同时通话，有上千个电话信道。信号带宽： 信号通常都是以电磁波的形式传送的，电磁波都有一定的频谱范围，该频谱范围称作该信号的带宽。理论上任意持续期有限信号（如脉冲信号，方波等）的频谱总是无限宽的， 但在实际应用中，频谱宽度被看作是信号能量比较集中的那样一个频谱范围。信道带宽：指信道上能够传送的信号的最大频率范围，如普通电话信道的带宽是300HZ3400HZ 。当信号带宽大于信道带宽时，信号就不能在该信道上传送，或者传名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

21、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 44 页 - - - - - - - - - 8 送出的信号将失真。信道容量： 是信道允许的最大数据传输率，是信道性能的极限。如果要求的数据率大于信道容量，这样的传输在该信道上根本无法实现。吞吐量： 吞吐量是单位时间内整个网络能够处理的信息总量。在信道总线网络中，吞吐量信道容量传输效率。传输效率： 指原始数据量占整个传送的数据的比率，数值上等于数据包中数据的长度与整个包长度的比值。显然传输效率越高越好。18 应用层的客户服务器方式客户是服务请求方，服务器是服务提供

22、方。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 44 页 - - - - - - - - - 9 第二章 物理层21 物理层的基本概念1、 物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流，而不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体。2、物理层的作用：采用 OSI 术语，其作用为确定与传输媒体接口的一些特性：（1）机械特性： 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置。（2）电气特性：指明在接口电缆的那条线上出现的电压的范

23、围。（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。（4）规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。采用 OSI 术语，其作用为给其服务用户在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流的能力。22信道的极限容量221 有关信道的几个基本概念1、信道：用来表示向某一个方向传送信息的媒体2、通信的基本方式：单向通信双向交替通信双向同时通信3、通信信号；模拟信号、数字信号基带信号：将数字信号1 或 0 直接用两种不同的电压来表示，送到线路上传输。宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。222 信道上最高码元传输速率奈氏准则：每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每

24、秒2 个码元。理想低通信道的最高码元传输速率=2W Baud 其中： W 为理想低通信道的带宽，单位为赫兹；25. Baud 是波特，码元传输速率、信号传输速率或调制速率的单位，1 波特为每秒传送 1 个码元，一个数字脉冲即为一个码元（注意强调波特与比特的区别）。码元传输速率表示单位时间内通过信道传输的码元个数。若信号码元 （脉冲） 的宽度为T 秒，则码元传输速率为1/T 波特。理想带通信道的最高码元传输速率=W Baud 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共

25、44 页 - - - - - - - - - 10 无噪声信道容量=2W log2N bps （其中 N 表示携带数据的码元可能取的离散值的个数）若 在 有 噪 声 情 况 下 ， 且 误 码 率 为P， 则 信 道 容 量 2W1 - P log2(1/P) -(1- P) log2(1/(1- P) bps 例如： P0.1，信道容量2W0.53，即有效信息速率降低了将近一半。223 信道的极限信息传输速率仙农公式：信道的极限信息传输速率log2(1+S/N) bps ：信道的带宽：信道内所传信号的平均功率：信道内部的高斯噪声功率仙农公式表明：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就

26、一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。例：信噪比为30dB，带宽为3kHz 的信道的最大数据传输速率为：10 log10 S/N=30 dB ，则 S/N=1030/103k* log2(1+1030/10)=3k* log2(1+1000) 30k bps23 传输媒体1导向传输媒体（有线传输）双绞线（：屏蔽双绞；：无屏蔽的双绞线）采用绞起来的结构是为了减少对相邻的导线的电磁干扰UTP 双绞线的等级类别描述最大传输速率第一类铜线没有缠绕，只能传送声音，不适合在LAN 中传送数据/ 第二类无缠绕，但可用于低速数据传输，不适合LAN 4Mbps 第三类铜线缠绕绞距为每分米缠绕1 次，是架设10

27、BaseT 网络最基本的线材需求等级10Mbps 第四类缠绕较密16Mbps 第五类铜线缠绕最紧密，架设高速以太网络一定要使用此等级的线材100Mbps 国标 T568A 和 T568B 定义的管脚排列管脚排列T568A 定义的色线位置T568B 定义的色线位置1 绿白 W-G 橙白 W-O 2 绿 G 橙 O 3 橙白 W-O 绿白 W-G 4 蓝 BL 蓝 BL 5 蓝白 W-BL 蓝白 W-BL 6 橙 O 绿 G 7 棕白 W-BR 棕白 W-BR 8 棕 BR 棕 BR 注： RJ-45 水晶头的引脚顺序为：将水晶头水平放置，有塑料弹片的一面向下，插入网卡的一头向右，则靠近自己的那只

28、引脚即为“8” 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 44 页 - - - - - - - - - 11 同轴电缆（1）50 同轴电缆；基带同轴电缆（数字通信）同轴电缆特性直径最大传输距离阻抗RG-58（细缆）0.26 厘米185 米50 欧姆RG-11（粗缆）1.27 厘米500 米50 欧姆、曼彻斯特编码（参见课本P28 图 2-3）将每一个码元分成两个相等的间隔，码元“1”在前一间隔为高电平而后一间隔为低电平，码元0 正好相反。、差分曼彻斯特编码若码元

29、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；若码元为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。（2） 75 同轴电缆：模拟通信、宽带同轴电缆光缆（1）光缆的优点： 传输频带宽， 通信容量大； 适宜于远离传输； 抗雷电和电磁干扰性好；保密性好；体积小，重量轻。（2）光缆的分类：多模光纤： 多条不同入射角度（大于临界角度）的光线在一条光纤中传输，此光纤称为多模光纤。单模光纤： 若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则它可使光线直线传播，这种光纤称为单模光纤。架空明线2非导向传输媒体（无线传输）无线传输包括短波通信和微波通信（包括地面微波接力通信卫星通信）。双绞线

30、同轴电缆有线传输光缆架空线传输媒体短波无线传输地面微波接力微波卫星通信名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 44 页 - - - - - - - - - 12 3数据传输的总时延：传播时延： 信号在信道中传播所需的时间，取决于信号在信道上的传播速率以及所传播的距离。发送时延： 发送数据所需要的时间，取决于数据块的长度和数据在信道上的发送速率。重发时延：因为数据出错，需要重传，直到传送正确为止。24 模拟传输与数字传输241 模拟传输系统1调制解调器（数字数据采

31、用模拟信号传输时）调制解调器的作用（modem）调制器：将基带数字信号的波形变换适合模拟信道传输的波形。解调器：将经过调制器变换过的模拟信号恢复或原来的数字信号。2调制方法：调幅：载波的振幅随基带数字信号而变化。调频：载波的频率随基带数字信号而变化。调相：载波的起始相位随基带数字信号而变化。242 数字传输系统1 编码解码器（模拟数据采用数字信号传输时）编码器：将模拟数据转换数字信号。解码器：将数字信号还原成模拟数据。2 脉码调制（数字化过程：采样、量化和编码）。注：数字信号的特点：（1）抗噪声（干扰）能力强。（2）可以控制差错，提高了传输质量。（3）便于用计算机进行处理。（4）易于加密，保密

32、性强。（5）可以传输语音，数据，影像。通用，灵活。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 44 页 - - - - - - - - - 13 第三章数据链路层3.1 使用点对点信道的数据链路层1链路：一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何交换设点。2数据链路：把实现用来控制数据传输的规程的硬件和软件加到链路上。3数据链路层的主要功能：通过一些数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。具体来说，包括：链路管理：数据链路的建立、

33、维持和释放帧同步：是指收方应当能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束在什么地方。帧同步方法： （1）字节计数法（DEC 公司的 DDCMP （数字数据通信报文协议）（2）采用字符填充的首尾界符法（BSC 协议）（3）采用比特填充的首尾标志法（HDLC 协议）（4）违码编码法（如物理层采用曼彻斯特编码中就可采用这种方法）流量控制：由接受方控制发送方发送数据的速率。差错控制：前向纠错和检错重发。检错码：（1）奇偶校验码（2）CRC 码Example: G(x)=x4+x3+1, M(x)=1011001, T(x)=? 纠错码：（1）海明码将数据和控制信息区分开。透明传输：不管所传输的数据

34、是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。寻址：保证每一帧都能发送到正确的目的站，收方也应知道发方是哪个站。3.2 特网的点对点协议PPP 3.2.1 ppp 协议的特点1.特点（）简单（）封装成帧（）透明性（）多种网络协议（）多种类型链路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 44 页 - - - - - - - - - 14 （）差错检测（）检测连接状态（）最大传输单元（）网络层地址协商2.不需要的功能纠错流量控制序号多点线路半双工或单工链路3.2.2 P

35、PP（Point to Point Protocal ）1组成封装方法 +LCP 协议 +NCP 协议3.3 使用广播信道的数据链路层3.3.1 局域网的数据链路层信道共享技术又称为多点接入技术，包括受控接入和随机接入。总的来说，在计算机网络中使用的信道共享技术可分为三种，即随机接入、受控接入和信道复用。3.3.2 随机接入技术CSMA /CD （载波监听多点接入）思想：每个站都能在发送数据前监听信道上其他站是否在发送数据。如在发送，则此站就暂不发送数据。CSMA 的几种类型（先听后说）：1、非坚持CSMA 一但监听到信道忙，就不再听下去，而是延迟一个随机的时间后重新再监听，若进行载波监听时发

36、现信道空闲，则将准备好帧发送出去。缺点 ：一旦监听到信道忙就马上延迟一个随机时间再重新监听，但很可能在再次监听之前信道就已经空闲了。也就是说，非坚持CSMA 不能把信道刚一变成空闲的时刻找出。这样就影响了信道利用率的提高。2、坚持 CSMA ：在监听到信道忙仍坚持听下去，一直坚持听到信道空闲为止。（）1 坚持 CSMA ：当监听到信道光闲时，立即发出信息。（）P 坚持 CSMA ：当监听到信道空闲时，就以概率P发送信息，而以概率（1-P）延迟一段时间T，重新监听信道。3、时隙 CSMA ：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

37、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 44 页 - - - - - - - - - 15 CSMA/CD 的工作原理（先听后说，边说边听）：监听到信道空闲就发送数据帧，并继续监听下去。如监听到发生了冲突，则立即放弃此数据帧的发送。冲突检测的方法（）比较接收到的信号的电压大小。若接收到的信号的电压值超过某一门限值，就可认为是发生了冲突。（）当采用曼彻斯特编码时，电压的过零点是在每一比特的正中央。发生冲突时，过零点的位置将改变。根据过零点位置的变化，也可以判断是否发生了冲突。（）在发送帧时也同时进行接收，将收到的信号逐比特地与发送的比特相比较。若有不符合的，就说明有冲

38、突存在。强化冲突： 当发送帧的站一旦发现发生了冲突时，除了立即停止发送数据外，还要再继续发送若干比特的人为干涉信号，以便让所有用户都知道现在已经发生了冲突。截断二进制指数类型退避算法：即冲突后随机等待延迟的确定。设基本退避时间等于两站点之间的最大传播时延的两倍。定义k=min 重传次数， 10，然后从离散的整数集合0，1，2 k-1中随机地取出一个数，记为r，该站点的等待时延就是r 倍的基本退避时间。当重传16 次仍不能成功时，则丢弃该帧。3.4 使用广播信道的以太网3.4.1 使用集线器的星型拓扑3.4.2 以太网的信道利用率3.4.3 以太网的MAC 层1MAC 子层的帧结构的两标淮（1）

39、 802.3 标准（2） DIX Ethernet V2 标淮2802.3 的帧结构（ p89 图 3-32）由五个字段组成：目的地址字段（长度是2 或 6 个字节） 、源地址字段（长度是2 或 6 个字节）、数据长度或协议类型、数据、FCS 3802.3 标准规定凡出现下列情况之一的即为无效的MAC 帧：帧的长度与数据长度字段不一致帧的长度不是整数个字节用收到的帧检验序列FCS 查出有差错收到的帧的长度小于规定的最小值3.5 扩展的以太网3.5.1 在物理层扩展集线器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

40、 - - - - - - - 第 15 页，共 44 页 - - - - - - - - - 16 3.5.2 在数据链路层扩展以太网网桥，透明网桥，源路由网桥，多接口网桥3.6 高速以太网100base-t 以太网，吉比特以太网，10 吉比特以太网，3.7 其他类型的高速局域网或接口名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 44 页 - - - - - - - - - 17 第四章 网络层重要内容：（1）虚拟互联网的概念（2）Ip 地址与物理地址的关系（3）分类

41、的 ip 地址和无分类的ip 地址（4）路由选择协议的工作原理4.1 网络层提供的两种服务在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供怎样的服务（“面向连接”还是“无连接”）曾引起了长期的争论。争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责？是网络还是端系统？面向连接的通信方式建立虚电路 (Virtual Circuit)，以保证双方通信所需的一切网络资源。如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点。虚电路是逻辑连接虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。请注意，电路交换的电话通信是先建立了一

42、条真正的连接。因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。因特网采用的设计思路网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点） ，当然也不保证分组传送的时限。虚电路服务与数据报服务的对比对比的方面虚电路服务数据报服务思路可靠通信应当由网络来保证可靠通信应当由用户主机来保证连接的建立必须有不需要终点地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号每个分组都有终点的完整

43、地址分组的转发属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发每个分组独立选择路由进行转发当结点出故障时所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化分组的顺序总是按发送顺序到达终点到达终点时不一定按发送顺序名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 44 页 - - - - - - - - - 18 端到端的差错处理和流量控制可以由网络负责，也可以由用户主机负责由用户主机负责4.2网际协议IP 网际协议 IP 是 TCP/IP

44、 体系中两个最主要的协议之一。与 IP 协议配套使用的还有四个协议：地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol) 逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) 网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol) 网际层的 IP 协议及配套协议4.2.1 虚拟互连网络互连在一起的网络要进行通信，会遇到许多问题需要解决，如：不同的寻址方案不同的最大分组长度不同的

45、网络接入机制不同的超时控制不同的差错恢复方法不同的状态报告方法不同的路由选择技术不同的用户接入控制不同的服务（面向连接服务和无连接服务）不同的管理与控制方式网络互相连接起来，要使用一些中间设备物理层中继系统：转发器(repeater)。数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。网络层中继系统：路由器(router)。网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。网络层以上的中继系统：网关(gateway) 。虚拟互连网络的意义所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好

46、像是一个统一的网络。使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互连的各具体的网络异构细节。4.2.2 分类的 IP 地址1. IP 地址及其表示方法IP 地址的编址方法分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进，其标准RFC 950 在 1985 年通过。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18

47、页，共 44 页 - - - - - - - - - 19 构成超网。这是比较新的无分类编址方法。1993 年提出后很快就得到推广应用。分类 IP 地址每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器） 。两级的 IP 地址可以记为：IP 地址 := , IP 地址的一些重要特点(1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管

48、理。第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。(2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络） ，因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此

49、这些局域网都具有同样的网络号 net-id。(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络， 范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。4.2.3 IP 地址与硬件地址4.2.4 地址解析协议 ARP 和逆地址解析协议 RARP 地址解析协议 ARP 不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存 (ARP cache) ，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时， 就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主

50、机 B 的 IP 地址。 如有， 就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。使用 ARP 的四种典型情况发送方是主机，要把IP 数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。发送方是主机， 要把 IP 数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用 ARP 找到本网络