课程复习市公开课一等奖省赛课微课金奖

本课程主要介绍计算机网络组成和实现原理、可能碰到问题，以及针对问题处理方法。计算机网络：计算机、网络设备和媒体组成系统（目标：共享资源；特点：协议控制下自治系统）；计算机通信：以计算机为主要收发对象通信系统（协议控制下进程间通信）；1计算机网络课程复习（年6月11日）：其中：计算机网络设备（如路由器、交换机），专用计算机所以，计算机网络本质是计算机之间通信。第1页本课程主要介绍计算机网络组成和实现原理、可能碰到问题，以及针对问题处理方法。计算机网络：计算机、网络设备和媒体组成系统（目标：共享资源；特点：协议控制下自治系统）；计算机通信：以计算机为主要收发对象通信系统（协议控制下进程间通信）；用户角度计算机通信：1计算机计算机控制对象物理变量字符、数字、图像等；支持模拟、数字信号传输有线媒体；支持模拟信号传输无线媒体二进制数：0、1噪声媒体计算机网络课程复习（年6月11日）：第2页信道与信息类型匹配问题：调制/解调(Modem)方法：调幅、调频、调相，以及组合调制；

比特速率=码元速率*log2N

（比特率）（波特率）

使得低带宽线路支持较高速比特流传输。编码/解码(Codec)方法：采样、量化、编码；若语音频率<4KHz,采样频率8KHz,256量化级,8位编码,则不失真速率64Kbps；结论：计算机发送端口发出数字信号最终可传递到接收端口。数字型信源Modem模拟型信源Codec数字信道模拟信道数字型信宿模拟型信宿ModemCodec2计算机计算机控制对象信息采集与反馈控制调幅：g(x)=(n+1)*sin(x)；n∈[0,3]；调频：g(x)=sin(n*x)；n∈[0,3]；调相：g(x)=sin(n*π/2+x)；n∈[0,3]；调频调幅：g(x)=(n1+1)*sin(n2*x)；n1,n2∈[0,3]；调幅调相：g(x)=(n1+1)*sin(n2*π/2+x)；n1,n2∈[0,3]；奈奎斯特（Nyquist

）定理：无噪声下B（信道容量或码元速率）与H（信道带宽）关系：

B=2*H（波特）；

无噪声下C（信道速率）与B关系：C=B*log2N(bps)

其中：N为一个码元可取离散值个数。香农（Shannon）定理：有热噪声时C、H和噪声关系：C=H*log2(1+S/N)(bps)

第3页3月12日思索题1、为何要引入调制/解调技术？2、在无噪声情况下，若某链路带宽为3Khz，采取4个相位，每个相位有4种振幅QAM调制技术，则该链路最大数据传输速率是多少？为何？适应模拟信道传输要求；奈奎斯特定理：C=2*H*log2N(bps)

=2*3K*log2(4*4)（bps)=24Kbps；第4页字符编码、图文编码等（如ASCII码），方便人机交互；ASCII码(美国信息交换标准码)：7单位编码，b7b6b5b4b3b2b1（简记X/Y）；图形字符：数字、字母、运算符号、语句符号等控制字符：传输控制、格式控制、信息分隔字符等。人/机交互和机/媒体匹配：通信编码：特定电平信号表示数字信号,数字信号在端口表达；RS232编码、不归0交替编码、

无同时信息，易产生累计误差；不适合批量数据传输；（原因：发/收脉冲无法准确同时）曼彻斯特编码、4b/5b编码

含同时信号，可防止累计误差；适合批量数据传输；（原因：依据同时信号调整接收脉冲）3计算机计算机控制对象媒体第5页发送和接收协调：目标：确保接收方能够正确识别和接收发送方数据；方法：收方及时调整接收取样脉冲；位同时：使接收方能够正确地接收各个比特自同时法：收方直接从数据波中获取同时信号（曼码）。外同时法：收方依据特定信号锁定接收脉冲和频率。（异步传输起始/终止位）字符同时：使接收方能够正确地识别数据群收方在识别到独特同时字符或同时模式后，才开始真正数据接收。

。4计算机计算机控制对象同时发方信息取样脉冲第6页3月12日思索题1、为何要引入调制/解调技术？2、在无噪声情况下，若某链路带宽为3Khz，采取4个相位，每个相位有4种振幅QAM调制技术，则该链路最大数据传输速率是多少？为何？3、怎样才能同时收发双方接收/发送动作？同时：正确识别对方发来信息；位同时（识别每一位）：自同时、外同时。字符同时（识别群）：同时传输、同时模式识别。第7页噪声对传输影响及其处理方法：噪声（包含信道本身衰减）可能造成数据传输犯错；处理方法：发方发送含有特定编码规则差错校验码，收方依据规则检验接收数据正确性。惯用算法：反馈重传法（停等协议、滑动窗口协议）。差错校验码（检错码）=信息字段+校验字段；

水平奇/偶校验码、垂直奇/偶校验码、水平垂直奇/偶校验码、循环校验码(CRC，位数/形成原理)。差错处理编码Modem/CodecModem/Codec媒体信源差错处理编码信宿5计算机计算机控制对象噪声g(x)决定校验字段长度。第8页3月26日思索题：1、分析“停-等”机制和“滑动窗口”机制原理，试想在什么情况下，前者反而更有效？2、假如电信部门提供T1系统服务，该怎样支持用户128Kbps虚电路传输要求？3、依据分组交换原理，讨论分组交换特点。4、HDLC使用滑动窗口机制（后退N帧）协议，发方已发0-7帧，当计时器超时时，若发方只收到0、2、3号帧确实认，则发方需重发…帧？可发帧序号是…？停-等：发一块数据（帧），等候并依据对方应答确定重发或续发；滑动窗口：连续发送多帧，统一应答（累积应答）；优势：提升信道利用率，降低等候主机处理时间；回答：信道质量差，犯错概率大；后者容错、纠错能力不如前者？传输效率要求不高，控制简单时？传输速率不高，发方空闲时间可忽略时？发方数据较少时？第9页媒体利用率：为了提升媒体利用率，当媒体传输能力超出用户要求传输率时，能够使用多路复用技术，支持多路信号共用信道。

基于模拟信道频分多路复用（不一样频段对应不一样路信号）；基于数字信道时分多路复用（不一样时间片对应不一样路信号）；基于光纤信道波分多路复用（不一样波长对应不一样路信号）；多路复用均采取静态分配信道方法，要求双方严格同时。多路复用实例为T1（24路*64Kb）和E1（32路*64Kb）；集中传输（按需分配子信道）：将上述频段/时间片/波长动态分配给需要用户对，深入提升信道利用率；

要求附加信息方便区分不一样路信号；要求缓存能力以防多用户数据超载时数据丢失；6计算机计算机控制对象媒体第10页3月26日思索题：1、分析“停-等”机制和“滑动窗口”机制原理，试想在什么情况下，前者反而更有效？2、假如电信部门提供T1系统服务，该怎样支持用户128Kbps虚电路传输要求？3、依据分组交换原理，讨论分组交换特点。回答：2路*64Kbps=128Kbps，申请2路64Kbps信道；2路*8位/路/125us=128Kbps，申请2路；2路传一个数据？2*8/125us=128Kbps？128Kbps/(1.544Mbps/24)=2?1.544Mbps/128Kbps=12,T1可分为12条128KVC？T1被了解为12路128Kbps子信道？2路T1信道复用?12路信号复用？T2传输？使用12路采样声音信号复用1个1.544Mbps信道？T1：时分多路复用，24路64Kbps信道，总速率1.544Mbps；第11页信息在计算机之间交换—受控于协议（传输控制规程）字符型传输控制规程：支持任意字符数据传输；利用控制字符（组）表达数据逻辑性，控制双方数据交换；假“控制字符”处理（转义）：DLE字符填充；

停等协议支持数据交换。比特型传输控制规程（HDLC）：支持任意比特数据传输；经过交换不一样类型帧来控制双方数据交换；假“帧限定符（01111110）”处理：0比特插入；

窗口机制（Ns和Nr）和捎带应答应用提升数据交换效率。

发方能够连续发送若干数据帧（Ns区分不一样帧）；收方能够一次性确认若干帧（Nr标识其前全部帧被收妥）；收方可在数据帧中借助于Nr对接收帧进行确认（捎带应答）；可连续发送（无需确认）帧数取决于Ns和Nr可取值数2n-1；7计算机计算机控制对象第12页3月26日思索题：1、分析“停-等”机制和“滑动窗口”机制原理，试想在什么情况下，前者反而更有效？2、假如电信部门提供T1系统服务，该怎样支持用户128Kbps虚电路传输要求？3、依据分组交换原理，讨论分组交换特点。4、HDLC使用滑动窗口机制（后退N帧）协议，发方已发0-7帧，当计时器超时时，若发方只收到0、2、3号帧确实认，则发方需重发…帧？可发帧序号是…？因HDLC最多可连续发送7帧，收到3号帧确实认意味着0-3都已收取（捎带应答）；因为超时，意味着后续帧（4，5，6，7）丢失，故需重发4帧；可发帧序号：4，5，6，7，0，1，2（Ns/Nr占3位，窗口尺寸23-1=7）。第13页限于媒体长度和成本限制，为容纳更多用户，实际通信采取多点接续方式，中间结点执行数据交换过程。线路交换：建立线路、占用线路并传输数据、释放线路；特点：独占线路，线路利用率较低；实时性好,传输延迟小；不提供缓存，数据透明传输；双方自行处理速率匹配。报文交换：存放－排队—转发报文；特点：结点含有缓存能力，暂存用户报文等候线路空闲；无线路建立过程，改进线路利用率；结点可执行数据格式转换和差错检测，方便接收站点收取。报文体积可变，磁盘读取影响速度。分组交换：类同固定长度报文交换；特点：除报文交换优点外，更可因分组体积固定而利用高速缓存。分组流交换方式：数据报（面向无连接）、虚电路（面向连接）。8数据交换方式：第14页3月26日思索题：1、分析“停-等”机制和“滑动窗口”机制原理，试想在什么情况下，前者反而更有效？2、假如电信部门提供T1系统服务，该怎样支持用户128Kbps虚电路传输要求？3、依据分组交换原理，讨论分组交换特点。分组交换：固定长度分组+存放-转发+分组交织；较短长度分组利于提升（后继）线路利用率；分组体积固定，利于使用高速缓存技术；利于短消息（交互式或者控制信息）“插播”；分组头占用了一定带宽资源。第15页采取层次化思想构建计算机网络体系,以标准化来支持其开放；从问题分解角度，提出7层模型（功效及其支撑技术）：物理层，确定物理设备接口,提供点－点比特流传输物理链路；数据链路层，利用差错处理技术,提供高可靠传输数据链路；网络层，利用路由技术，实现用户数据端－端传输；运输层，屏蔽通信子网差异,及用户要求和网络服务之间差异；会话层，提供控制会话和数据传输伎俩；表示层，处理异种系统间信息表示问题,屏蔽数据表示差异；应用层，利用下层服务，支持各种应用要求（如FTAM等）。分层造成了层间通信问题：

对等层间通信、相邻层间通信,二者间关系（目标和伎俩）；只有执行相同协议对等层实体之间才能进行有意义通信；数据单元形成，层层封装，通信有效率下降；OSI实现基本原理/方法：设计虚拟模型（如：协议），实现虚/实映射（如：数据/协议负载）。9针对多厂商/多用户趋势—标准化—OSI/RM：第16页1OSI/RM中一再强调“协议”主要性，为何？“协议”终究约定了哪些内容？2OSI是怎样确保独立开发系统能够互连通信？3我们能够从OSI/RM设计方法中学到什么？4月9日思索题协议是确保对等实体能够协同工作、层功效能够实现和层服务能够提供而定义一组相关通信方面，在语义、语法和时序方面约定。确定模块功效，定义接口和协议；分布式系统设计方法。系统：抽象、分解和模块化（模块功效和接口）；分布式：协议（语义、语法和时序）和虚拟模型（实例—虚拟—实例）。第17页距离—高质量媒体（速度）—共享媒体（广播）—媒体访问控制；传输方式：基带传输、宽带传输；传输方向和传输距离；总线型局域网（多个结点附接一条总线）载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD—竞争总线）和以太网；原理（说前先听，边说边听，冲突退避）、最小帧长原因；

令牌总线（有序分配总线）：逻辑环路形成、令牌及维护；环形局域网（结点经过链路串接组成环路）令牌环工作原理及优先级作用：确保有序性；IBM令牌环寻径方法：源指定路径—桥接器应用；光纤分布式数字接口（FDDI）容错（双环）原理；令牌环和FDDI区分（令牌传递时间,单/多帧,令牌定时/优先级）；无线局域网（对应安全性扩频技术，CSMA/CA（冲突防止），对应隐藏终端预约信道（RTS/CTS））；LAN中逻辑链路层（LLC）作用：屏蔽MAC差异，提供统一接口。10局域网：第18页4月14日思索题1总线网有那些方法能够实现结点共享总线？和总线网相比，环形网有什么特点？课堂介绍了两种方法：1、竞争：CSMA/CD（802.3）—以太网；2、按序：TokenBus（802.4）—ARCnet；1、拓扑差异：总线和环形；2、RPU转发帧，帧回收机制；3、监控器监控“发送结点”活性，维护令牌和环路；第19页4月16日思索题1环形网中令牌起什么作用？2总线网增删结点应作哪些维护总线操作？环形网增删结点又应作哪些操作？1、发送帧权利；2、优先级高结点能够经过“预定”方式优先取得令牌。总线网：竞争总线：无需任何“维护”操作；令牌总线网：维护逻辑环路；环形网：结点自动维护环路；拥有令牌结点宕机：监控器产生新令牌；兼含监控器结点宕机：拥有令牌结点承担监控器功效。第20页考虑CSMA/CD和CSMA/CA区分。4月26日思索题CSMA/CD（载波侦听、多路访问/冲突检测—以太网）；

特点：能够监听到自己发出信号；CSMA/CA（载波侦听、多路访问/冲突防止—无线网）；特点：A无法监听隐藏节点C发出信号。AC为预防A发给B信息被C发出信息所干扰，无线网采取CSMA/CA，即发前侦听，无信号时发RTS（请求发送），通知A区域内节点静音；B响应CTS（去除发送）通知B区域内节点（A隐藏节点）静音，从而防止后续数据传输冲突。B第21页距离—媒体成本/质量—差错处理和路由；同时数字体系（SDH）：基于光纤和多路复用技术，统一高端速率，自愈环；分组数据交换网（3层结构）：分组组成和结点接入方式；帧中继（FR）：光纤应用，简化流程；异步传输模式（ATM）：53字节信元，首次提出资源预留概念，基于信元VP/VC交换；广域网接入技术：高速数字用户线接入（xDSL）：借助复用和调制技术，利用电话线支持用户高速接入广域网；以太网接入：光纤到楼层网络设备（交换机），专线（双绞线）入户

。11广域网：第22页距离远！线路成本高：线路利用率；线路质量相对较差，差错率相对较高：差错处理；覆盖广，用户多：端用户间含有冗余设施，网状网络；不适合广播工作方式，路由技术；4月28日思索题和局域网相比，广域网设计时更应该考虑哪些问题？第23页容纳用户和资源，统一监管，降低成本；网络互连部件和子网之间关系（必须含有相同高层协议）；协议转换包含协议数据格式转换、地址映射、速率匹配、网间流量控制等，不转发子网特有控制信息；转发器、网桥、路由器、网关作用及其区分；互连时关注问题：

广播风暴（不确定出口时进行广播）和自学习地址映射表；

冗余网桥：防止设备故障造成网络瘫痪—自学习方式矛盾；

生成树目标及原理：确保网络连通性，但不产生环路。网络互连：12第24页4月30日思索题1网络互连时应考虑哪些原因？2转发器、桥接器、路由器和网关功效是什么，各自主要用于什么场所？3网桥是怎样防止“广播风暴”，此时，还应该注意些什么？不一样网络执行不一样协议，含有不一样内在/外观特征；网络互连主要工作：了解并保持不一样子网差异（不应要求子网协议本身进行变动），提出处理差异方法；内在差异点：子网执行协议，包括原因包含接口方式、编址方案、分组体积、访问机制等。第25页4月30日思索题1网络互连时应考虑哪些原因？2转发器、桥接器、路由器和网关功效是什么，各自主要用于什么场所？3网桥是怎样防止“广播风暴”，此时，还应该注意些什么？90071班393890072班40-6王睿博吴张伟，马冯鑫，朱鹏飞，何明远

-4张楠，瞿捷，成一功，徐镇，孙岩，刘伟伟网络互连部件作用：互连不一样子网；功效：不一样子网之间协议转换；依据协议转换发生层次，给予不一样命名；层次：功效相对独立子系统，逻辑划分；

转发器：适合用于仅在物理层及其下面传输媒体不一样网络互连；功效：物理层协议转换；目标：延伸网段，或者改变传输媒体；扩展相同类型（相同2层及之上协议）网段（？）第26页4月30日思索题1网络互连时应考虑哪些原因？2转发器、桥接器、路由器和网关功效是什么，各自主要用于什么场所？3网桥是怎样防止“广播风暴”，此时，还应该注意些什么？90071班393890072班40-6王睿博吴张伟，马冯鑫，朱鹏飞，何明远

-4张楠，瞿捷，成一功，徐镇，孙岩，刘伟伟桥接器：场所：适合用于仅在数据链路层及其下层不一样（相同）网络互连，如LAN1/LAN2；功效：数据链路层和物理层协议转换；路由器：场所：适合用于仅在网络层及其下层不一样网络互连，如WAN/WAN、LAN/WAN互连；功效：网络层及其下层协议转换；第27页4月30日思索题1网络互连时应考虑哪些原因？2转发器、桥接器、路由器和网关功效是什么，各自主要用于什么场所？3网桥是怎样防止“广播风暴”，此时，还应该注意些什么？90071班393890072班40-6王睿博吴张伟，马冯鑫，朱鹏飞，何明远

-4张楠，瞿捷，成一功，徐镇，孙岩，刘伟伟场所：适合用于在运输层及其上层协议仍有不一样网络互连，如不一样体系结构或者应用差异；功效：运输层及其上层协议转换；第28页4月30日思索题1网络互连时应考虑哪些原因？2转发器、桥接器、路由器和网关功效是什么，各自主要用于什么场所？3网桥是怎样防止“广播风暴”，此时，还应该注意些什么？90071班393890072班40-6王睿博吴张伟，马冯鑫，朱鹏飞，何明远

-4张楠，瞿捷，成一功，徐镇，孙岩，刘伟伟广播风暴：为数据可传输至目标地，网桥将数据转发至互连其它子网；防止方法：设置地址映射表，自学习方式建立端口/节点（位置）对应关系；注意事项：冗余网桥影响地址映射表工作；工作效率（表容量和置换算法）。第29页用户接入因特网必备条件：接入网络接口（转发服务）、统一软件（TCP/IP协议集）、全网唯一标识（IP地址）；因特网地址：物理地址、IP地址、域名地址间关系及映射方法；IP地址空间担心原因及其处理方案：IPv6、子网掩码（子网地址）、动态分配、专用地址—NAT；IP协议特点：无连接、不可靠、尽力投递（路由和分段）；路由选择：路由表结构（距离-向量DV，链路状态LS）；ICMP作用：设备和结点控制及差错汇报报文传递；TCP原理及特点：连接、可靠、字节流、拥塞处理、C/S模式；TU端口号作用：标识特定应用进程；因特网基本应用服务：Email（SMTP/POP/IMAP）、DNS、WWW；子网IPTCPApp子网IP子网子网IP子网IPTelnetFTPSMTPHTTPDNSOthersTCP/UDPIPNetwork+Interface（各种物理网络）ARPRARPICMPTCPAppTCPApp组成及结构：路由器互连子网及用户主机；因特网：13第30页1假如一个C类地址（）分配给3个部门，各部门计算机数分别为60台、58台和100台，能否借助子网掩码给出各部门子网地址、子网内IP地址？2IP协议特点是什么？3TCP是怎样在IP基础上提供面向连接、可靠、字节流传输服务？5月14日思索题作业中问题：子网掩码：4；子网地址：0XXXXXXXXXXXXX子网掩码作用：准确分配IP地址；格式：M位‘1’（NetId）+后N位‘0’（HostId）；M+N=32子网地址=IP地址∩子网掩码RA：60B：58C：100适用场景：注：R应是3个子网中节点。第31页1假如一个C类地址（）分配给3个部门，各部门计算机数分别为60台、58台和100台，能否借助子网掩码给出各部门子网地址、子网内IP地址？5月14日思索题分配方法1：一分为二，再分二：255.255.255.192255.255.255.192255.255.255.128子网掩码428子网地址-62～.65-126～.129-254可分IP地址A部门B部门C部门子网掩码作用：准确分配IP地址；格式：M位‘1’（NetId）+后N位‘0’（HostId）；M+N=32子网地址=IP地址∩子网掩码RA：60B：58C：100适用场景：注：R应是3个子网中节点。第32页1假如一个C类地址（）分配给3个部门，各部门计算机数分别为60台、58台和100台，能否借助子网掩码给出各部门子