《计算机网络》知识点精讲

《计算机网络》知识点汇总精讲

S录

第一章计算机网络体系结构................................................1

第二章物理层............................................................12

第三章数据链路层........................................................29

第四章网络层............................................................73

第五章传输层...........................................................119

第六章应用层...........................................................140

第1页共157页

第一章计算机网络体系结构

1、计算机网络概述

1.计算机网络的概念、组成与功能

2.计算机网络的分类

3.计算机网络的标准化工作及相关组织

2、计算机网络体系结构与参考模型

1.计算机网络分层结构

2.计算机网络协议、接口、服务等概念

3.1S0/0SI参考模型和TCP/IP模型

1.1,计算机网络概述

计算机网络：就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系

统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统等）

实现网络中资源共享和信息传递的系统。

计算机网络的组成

（1）边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来

进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。

（2）核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供

服务的（提供连通性和交换）。

边缘部分与核心部分

资源子网与通信子网

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......

因特网的边缘部分

匕主机..一…

—,路由器

,，网络的

iC因特网的核心部分

1.1.2、计算机网络的分类

作用范围

广域网WAN(WideAreaNetwork)

局域网LAN(LocalAreaNetwork)

城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)

个人区域网PAN(PersonalAreaNetwork)

从网络的使用者进行分类

公用网(publicnetwork)

专用网(privatenetwork)

按网络的拓扑结构分类

星形、总线、环形、树形、网形；

1.1.3计算机网络的标准化工作及相关组织

国际上制定通信协议和标准的主要组织：

(1)IEEE：局域网，无线局域网

(2)ISO：网络参考模型

(3)1TU

标准化四个阶段

1>因特网草案(InternetDraft)

在这个阶段还不是RFC文档。

2、建议标准(ProposedStandard)

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从这个阶段开始就成为RFC文档。

3、草案标准(DraftStandard)

4、因特网标准(InternetStandard)

1.2、计算机网络体系结构与参考模型

121、计算机网络分层结构

对于非常复杂的计算机网络协议，最好的方法是采用分层式结构。

每一层关注和解决通信中的某一方面的规则。

各层之间是独立的，灵活性好，结构上可以分开，易于实现和维护，促进标准化工作。

只看这两个文件传送模块

主机1好像文件及文件传送命令主机2

把文件交给下层模块把收到的文件交给

进行发送上层模块

主机1主机2

把文件交给下层模块把收到的文件交给

进行发送上层模块

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网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作

例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。

划分层次的必要性

1、计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。

2、这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题(同步含有时序的

意思)。

3、网络协议(networkprotocol),简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的

规则、标准或约定。

层数多少要适当？

1、若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。

2、层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。

计算机网络的体系结构

1、计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。

2、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。

3、实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功

能的问题。

4、体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。

1.2.2计算机网络协议、接口、服务等概念

1.协议

协议总是指某一层协议，是对同等实体之间的通信制定的有关通信规则约定的集合。

网络协议的三个要素：

(1)语义(Semantics)。

(2)语法(Syntax)。

(3)同步即定时(Timing),

网络协议的组成要素

1、语法数据与控制信息的结构或格式。

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2、语义需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

3、同步事件实现顺序的详细说明。

•Frame4:74bytesonwire(592bits),74bytescaptured(592bits)

:，EthernetII,Src:5O:78:lc:19:Of:76(5O:78:lc:19:Of:76),Dst:50:78:lc:19:04:4a(50:78:lc:19:04:4a)

-internetProtocolversion4.src:192.168.5.20(192.168.5.20),Dst:192.168.5.254(192.168.5.254)

version:4

HeaderLength:20bytes

aDifferentiatedservicesField:0x00(DSCP0x00:Default;ECN：0x00:Not-ECT(NotECN-capableTransport))

TotalLength:60

Identification:0x0055(85)

SFlags:0x00

Fragmentoffset:0

Timetolive:128

Protocol:UDP(17)

aHeaderchecksum:0xadf9[validationdisabled]

Source:192.168.5.20(0)

Destination:192.168.5.254(192.168.5.254)

[SourceGGOIP:unknown]

[DestinationGeoIP：unknown]

「userDatagramProtocol,SrcPort:1029(1029),DstPort:53(53)

SourcePort:1029(1029)

DestinationPort:53(53)

Length:40

+)checksum:Oxf50f[validationdisabled]

[Streamindex:0]

DomainNameSystem(query)

「ResDonsein:Ill

TransactionID：0xb6dc

S)Flags:0x0100standardquery

Questions:1

AnswerRRs:0

2接口(服务访问点)

同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方。

3.服务(service)

为保证上层对等体之间能相互通信，下层向上层提供的功能。

实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。

要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。

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。

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

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1.2.3ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型

1.ISO/OSI参考模型

mi向信息处理

川户功能

而向数据通信

网络功能

只要遵循osi标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准

的其他任何系统进行通信。

在市场化方面OSI却失败了。

OSI的专家们在完成OSI标准时没有商业驱动力；

OSI的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；

OSI标准的制定周期太长，因而使得按OSI标准生产的设备无法及时进入市场:

OSI的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。

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最低3层(1~3)是依赖网络的，牵涉到将两台通信计算机链接在一起所使用的数据

通信网的相关协议。

高三层(5~7)是面向应用的，牵涉到允许两个终端用户应用进程交互作用的协议。

中间的传输层为面向应用的上3层遮蔽了跟网络有关的下3层的详细操作。本质上讲,

它建立在由下3层提供的服务上，为面向应用的高层提供网络无关的信息交换服务。

OSI模型本身并未确切地描述用于各层的具体服务和协议，它仅仅告诉我们每一层应

该做什么。

物理层：通信在信道上传输的原始比特流。

1、用多少伏特电压表示“1”，多少伏特电压表示“0”；一个比特持续多少微秒；

传输是否在两个方向上同时进行；

2、处理机械的、电气的和过程的接口，以及物理层下的物理传输介质问题。

3、物理层的关键技术是信号与接口。

数据链路层：在网络上沿着网络链路在相邻结点之间移动数据的技术规范。

1、物理层不关心接收和传送的比特流的含意和结构，只能依赖各链路层来产生和识

别帧的边界。

2、帧是一种信息单位，每一帧应该包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。

3、控制信息包括同步信息(帧的开始、结束信息)、地址信息、差错控制信息以及流量

控制信息等。

网络层：确定分组从源端到达目的端的路由。

1、网络层是通信子网的最高层，它的任务是选择合适的路由和交换节点，以透明地

向目的站传输发送站所发送的分组信息，即路由选择是网络层的一项主要工作。

2、网络层传送数据的单位是分组，就是将一个报文分成等长的分组。

传输层：从会话层接收数据，并且在必要时把它分成较小的单位，传递给网络层，并

确保到达对方的各段信息正确无误。

传输层是真正的从源到目标的“端到端”的层。源端机上的某程序，利用报文头和控

制报文与目标机上的类似程序进行对话。

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会话层：允许不同机器上的用户建立会话关系，提供对某些应用有用的增强服务会话,

可被用于远程登录到分时系统或在两台机器间传递文件等应用中。

管理对话和同步。在数据流中插入校验点。每次网络崩溃后，仅需要重传最后一个校

验点以后的数据。

表示层：关心的是面向应用的信息的语法和语义。

典型的例子是用一种大家一致同意的标准方法对数据编码。

1、为了让采用不同表示法的计算机之间能进行通信，交换中使用的数据结构可以用

抽象的方式来定义，并且使用标准的编码方式。

2、表示层管理这些抽象数据结构，并且在计算机内部表示法和网络的标准表示法之

间进行转换。

应用层：括程序执行的功能和操作员执行的功能。在OSI环境下，只有应用层是直

接为用户服务的。

1、应用层包括的功能最多，应用层协议很多，例如虚拟终端协议VTP,电子邮件，

事务处理等。

2、文件传输，电子邮件、远程作业录

0S1/RMTCP/IP

入、名录查询和其他各种通用和专用的功

应用层

能。表示层应用层

2.TCP/1P模型会话以

传输层传输层

TCP/IP广泛应用

网络展网际层

TCP/IP

数据鼓路二

网络接口层

事实上物理层

国际标准。

互联网络层：使主机可以把分组发往任何网络，并使分组独立地传向目的地（可能经

由不同的物理网络）。

1、到达的顺序和发送的顺序可能不同，因此如需要按顺序发送及接收时，高层必须

对分组排序。

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2、定义了标准的分组格式和协议，即IP协议

3、选择分组路由和避免阻塞是这里主要的设计问题。

传输层：使源端和目的端主机上的对等实体可以进行通信，和OSI的传输层类似。

1、传输控制协议TCP。它是一个面向连接的协议，允许从一台机器发出的字节流无

差错地发往互联网上的其他机器。TCP要处理流量控制。

2、用户数据报协议UDP。它是一个不可靠的、无连接协议，应用于只有一次的客户-

服务器模式的请求-应答查询，以及快速递交比准确递交更重要的应用程序，如传输语音或

影像。

应用层。它包含所有的高层协议。

文件传输协议（FTP）

电子邮件协议（SMTP）

邮局协议（POP）

域名服务DNS用于把主机名映射到网络地址

HTTP协议，用于在万维网（WWW）上获取主页等

TCP/IP是四层的体系结构

应用层、传输层、网际层和网络接口层。

因此往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/IP的优点,

采用一种只有五层协议的体系结构。

,应用层(applicationlayer)

•传输层(transportlayer)

,网络层(networklayer)

•数据链路层(datalinklayer)

,物理层(physicallayer)

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主机1向主机2发送数据

主机1注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次主机2

0

TCP/IP的体系结构

路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用传输层和应用层。

OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较

对OSI参考模型的评价

1、层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示层几乎是空的，数据链路

层与网络层有很多的子层插入；

2、寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现，降低系统效率；

3、数据安全性、加密与网络管理在参考模型的设计初期被忽略了；

4、参考模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适合于计算机与软件的工作方式;

5、严格按照层次模型编程的软件效率很低。

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对TCP/IP参考模型评价

1、在服务、接口与协议的区别上不很清楚，一个好的软件工程应该将功能与实现方

法区分开，参考模型不适合于其它非TCP/IP协议族；

2、TCP/IP参考模型的主机-网络层本身并不是实际的一层；

3、物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，而TCP/IP参考模型却没有做到这点。

各种应用层协议DHCP,RIP,BGP

应用层

(HTTP,FTP,SMTP,POP3,DNS)

传输层TCP,UDP

网络接口层与各种网络接口

物理硬件

09-33在OSI参考模型中，自下而上第一个提供端到端服务的层次是()

A.数据链路层B.传输层C.会话层D.应用层

10-33下列选项中，不属于网络体系结构中所描述的内容是

A.网络的层次B.每一层使用的协议

C.协议的内部实现细节D.每一层必须完成的功能

12-33.在TCP/IP体系结构中，直接为ICMP提供服务的协议是

A.PPPB.IPC.UDPD.TCP

题型总结

1体系结构概念

2参考模型协议

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第二章物理层

(-)通信基础

1.信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念

2.奈奎斯特定理与香农定理

3.编码与调制

4.电路交换、报文交换与分组交换

5.数据报与虚电路

(二)传输介质

1.双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质

2.物理层接口的特性

(三)物理层设备

1.中继器

2.集线器

2.1通信基础

2.1.1信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念

(1)信道：向某一个方向传送信息的媒体。

(2)信号：数据的电磁或电气表现。

(3)带宽：媒介中信号可使用的最高频率和最低频率之差，或者说是频带的宽度，

Hz；

另一定义是信道中数据的传送速率，bps。

(4)码元：在使用时间域(简称时域)的波形表示数字信号时，代表不同离散数值

的基本波形。

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(5)波特：单位时间内传输的码元数。

(6)比特率：单位时间内传输的比特数。

(7)信源

(8)信宿

计算机网络的性能计算

1.速率

比特(bit)是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。

一个比特就是二进制数字中的一个1或Oo

速率即数据率(datarate)或比特率(bitrate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。

速率的单位是b/s(bps),kb/s,Mb/s,Gb/s等

“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫

等)。

现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，

或b/s(bit/s),bps(.

更常用的带宽单位是

千比每秒，即kb/s(HPb/s)

兆比每秒，即Mb/s(106b/s)

吉比每秒，即Gb/s(109b/s)

太比每秒，即Tb/s(1012b/s)

请注意：在计算机界，K=21。=1024

M=220,G=230,T=24。。

3.时延(delay或latency)

传输时延(发送时延)发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时

间。

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发送时延二数据块长度（比特）

信道带宽（比特/秒）

传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。200000Km/s

信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。

传播时延=___________壁长度（米）—

信号在信道上的传播速率（米/秒）

处理时延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。

排队时延结点缓存队列中分组排队所经历的时延。

排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和:

总时延=

发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

从结点A向结点B发送数据

处理时延和排队时延

链路上产生

传输时延传播时延

（即发送时延）

101100l…

链路

结点B

2.1.2奈奎斯特定理与香农定理

奈奎斯特（Nyquist）无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H的关系:

最大数据传输率B=2XH（Baud）波特

奈奎斯特公式-无噪信道传输能力公式：

C=2XHXlog2N（bps）

C=BXlog2N（bps）

H为信道的带宽，即信道传输上、下限频率的差值，单位为Hz；

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N为一个码元所取的离散值个数。

香农公式--带噪信道容量公式：

C=HXlog2(l+S/N)(bps)

S为信号功率，N为噪声功率，S/N为信噪比，

通常把信噪比表示成101g(S/N)分贝(dB)

S/N=100

101g(100)=20dB

2.1.3编码与调制

调制：使用载波进行调制

最基本的二元制调制方法有以下几种：

调幅(AM)：振幅随基带数字信号而变化。

调频(FM)：频率随基带数字信号而变化。

调相(PM)：初始相位随基带数字信号而变化。

基带信号o「i"]oo11100

调幅一恻唧一

编码一基带调制

用不同电压极性或电平值的信号来代表数字数据0和I的过程，就称为数字基带信号

的编码；其反过程称为解码。

归零曼彻斯特

非归零编码

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用负电压代表逻辑0,用正电压代表逻辑1。当然也可以有其他的表示方法。

典型不归零码NRZ

典型归零码RZ

典型归零码(RZ)

1正。负--信号电平在一个码元之内都要恢复到零的编码方式

RZ码可鉴别是否丢了信号

具有同步功能-带宽加倍

曼彻斯特编码(Manchester)

由低电平跳变到高电平时，就表示数字信号1;每位由高电平跳变到低电平时，就表

示数字信号0。

数字数据010110010

(a)NRZ编码

(b)曼沏斯特编码

n)lM।।r!W।!M।I

曼彻斯特编码中的中间电平跳跃，既代表数字信号的取值，也作为自带的时钟信号。

无需专门传递同步信号的线路，因此成本低。另外，降低了直流分量。

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数字数据010110010

（a）NRZ弱码

（b）曼沏斯特编码

nl■n।u।m!T।L!W।IL

差分曼彻斯特编码

每个时钟周期的中间都有一次电平跳变，这个跳变做同步之用。

每个时钟周期的起始处：跳变则说明该比特是0,不跳变则说明该比特是I

数字数据010110010

（a）NRZ编码

•I

(c)^曼彻斯特uutLb1_ruTLr

优点：收发双方可以根据编码自带的时钟信号来保持同步，无需专门传递同步信号的

线路，因此成本低。

缺点：实现技术复杂。

2.1.4电路交换、报文交换与分组交换

按数据传送技术划分，交换网络又可分为

电路交换网

报文交换网

分组交换网

1电路交换

电路建立：在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。

数据传输：电路建立以后，数据就可以从一端发送到另一端在整个数据传输过程中，

所建立的电路必须始终保持连接状态。

电路拆除：数据传输结束后，由某一方发出拆除请求，然后逐节拆除到对方节点。

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电路交换的特点

电路交换必定是面向连接的。

电路交换的三个阶段：

建立连接

通信

释放连接

A和B通话经过四个交换机

通话在A到B的连接上进行

2报文交换

报文交换方式的数据传输单位是报文

报文是站点一次性要发送的数据块，长度不限且可变。

报文必须附加目的地址，网络节点根据报文上的目的地址信息，把报文发送到下一个

节点，逐节点地转送。

报文采用存储转发机制，每个节点收到整个报文并检查无误后，就暂存这个报文，然

后利用路由信息找出下一个节点的地址，再把整个报文传送给下一个节点。

端与端之间无需先通过呼叫建立连接。

3.分组交换

分组交换是报文交换的一种改进

报文分成若干个分组，每个分组的长度有一个上限

分组可以存储到内存中，提高了交换速度。

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适用于交互式通信，如终端与主机通信。

分组交换的主要特点

在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。

报文

1101000110101010110101011100010011010010

假定这个报文较长不便于传输

每一个数据段前面添加上首部构成分组。

I报文I

.据I数据数/

请注意：现在左边是“前面"

分组交换网以“分组”作为数据传输单元。

依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。

分组1

首部

分组2

分组首部的重要性

每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一

个结点交换机。

用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

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接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

收到的数据

最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。

报文

1101000110101010110101011100010011010010

假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。

因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网

的边缘部分。

主机:为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。

路由器:用来转发分组的，即分组交换。

分组交换网的示意图

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1、高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

2、灵活以分组为传送单位和查找路由。

3、迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组。

4、可靠保证可靠性的网络协议；

5、分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。

分组交换带来的问题

1、分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。

2、分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。

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电路交换一报文交换组交换

ABCDABCDABCD

揖文招文招上

数据传送

的特点S—O—O—3a~3~a~a

存储存储存储存储

转发转发转发转发

2.1.5数据报与虚电路

虚电路：面向连接的通信方式

建立虚电路(VirtualCircuit),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。

虚电路服务

应用层应用层

传输层H2

网络层网络层

数据链路后■据链路后

物理层T□物理层

H1发送给H2的所有分组都沿着同一条虚电路传送

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。

数据报服务

1、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。

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2、网络在发送分组时不需要先建立连接.每一个分组（数据报）独立发送，与其前

后的分组无关（不进行编号）。

3、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。

数据报服务

应用层

出传输层

»发送给H2的分组可能沿着不同路径传送

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，每个分组使每个分组都有终点的完整地址

用短的虚电路号

分组的转发属于同一条虚电路的分组均按照同每个分组独立选择路由进行转发

一路由进行转发

当结点出故障时所有通过出故障的结点的虚电路均出故障的结点可能会丢失分组，•些

不能工作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

端到端的差错处理可以由网络负责，也可以由用户主机由用户主机负责

和流量控制负责

2.2传输介质

2.2.1双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质

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双绞线

屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)

无屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)

同轴电缆

50Q同轴电缆

75。同轴电缆

光缆

无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP

聚氯乙烯套绝缘层铜线聚氯曾套屏蔽层绝缘层铜线

层

同轴电缆

绝缘保护套层外导体屏蔽层,绝缘层

R内导体

多模光纤与单模光纤一大容量、长距离和抗干扰

多模光纤

无线传输介质

短波通信主要是靠电离层的反射，但通信质量较差。

微波在空间主要是直线传播。

地面微波接力通信

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卫星通信--GPS北斗

无线局域网WIF1常用

3G4G5G常用

2.2.2物理层接口的特性

描述为确定与传输媒体的接口的一些特性：

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

等等。

电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

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。

过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2.3物理层设备

2.3.1中继器

1、中继器是把一根线缆中的电或光信号传递给另一根线缆，不进行路由选择，也不

进行分组过滤的物理层连网设备。中继器是物理层中间系统。

2、中继器通常用于以太网扩充。延长以太网通信介质的长度，扩大以太网覆盖范围。

3、因为中继器不仅传送有用信号，同时也传送噪音和冲突信号，因而互相串联的中

继器个数有一定限制.

2.3.2集线器

1、共享式以太网集线器（hub）,它不解释数据，但它从一个网段接收信号，将其再

生后中继到其他的网段。

2、在本质上集线器就是一个多端口中继器，星型连网拓扑

3、集线器的以太网在逻辑上仍然是一个总线网，各个工作站使用的还是CSMA/CD协

议，共享逻辑上的总线及其带宽。

4、集线器连接的设备处于同一个广播域和冲突域。

用多个集线器可连成更大的局域网

第26页共157页

某大学有三个系，各自有一个局域网

三个独立的冲突域

冲突域冲突域冲突域

用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中

一个更大的冲突域

主干集线器―/冲突域

优点

1、使原来属于不同碰撞/冲突域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。

2、扩大了局域网覆盖的地理范围。

缺点

1、碰撞/冲突域增大了，但总的吞吐量并未提高。

2、如果不同的碰撞/冲突域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。

【例】带宽6MHz,量化等级为4,无噪声，最大数据传输率多大？

C=2XHXlog2N(bps)=2X6Xlog24=24Mbps

【例】带宽3KHz,信噪比20dB,二进制，最大数据传输率

坦广。"=51og2(1+%)=3xlog2(l+100)y20Kbps

仁丽=2Blog2展2x3xlog22=6Kbps

两个理论上限，不可逾越。

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取两者最小值：Rmax=6Kbps

09-34、在无噪声情况下，若某通信链路的带宽为3kHz,采用4个相位，每个相位具

有4种振幅的QAM调制技术，则该通信链路的最大数据传输速率是

A.12kbpsB.24kbpsC.48kbpsD.96kbps

12-34.在物理层接口特性中，用于描述完成每种功能的事件发生顺序的是

A.机械特性B.功能特性C.过程特性D.电气特性

13-34.若下图为lOBaseT网卡接收到的信号波形，则该网卡收到的比特串是

IIIIIIII:

A.00110110B.10101101C.01010010D.11000101

［例］设需在两台计算机间经两个中间结点传送100M字节的文件，假定：

(1)计算机与中间结点间的通信线路以及中间结点间通信线路的通信速率皆为8kbps；

(2)数据传输的差错可以忽略不计；

(3)中间结点存储转发时间可忽略不计；

(4)每一段线路的传播时延均为10ms

试计算采用甲、乙两种方案传送此文件所需时间。

其中：

方案甲：将整个文件逐级存储转发。

方案乙：将文件分为1000字节长的帧在进行逐级存储转发，假定帧头和帧尾的开销

为10字节。

已知文件100M带宽8kbps传播时延10ms

报文交换：

总时延=3X(报文的发送时间+传播时延)

=3X(100X106X8/8X103+0.01)秒=300000.03秒

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分组交换：100M/1000=100000

总时延=整个报文（含帧头帧尾）的发送时间+第一段的传播时延+2X（最后一个分组

的报文发送时间+传播时延）=100000X1020X8/8X103+0.01+2X（1020X8/8X

103+0.01）

=102002.07秒

题型分析

1奈奎斯特和香农定理

2分组和报文的时间计算

3服务类型的概念

4物理特性

5设备

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第三章数据链路层

（-）数据链路层的功能

（二）组帧

（三）差错控制

1.检错编码

2.纠错编码

（四）流量控制与可靠传输机制

1.流量控制、可靠传输与滑动窗口机制

2.停止-等待协议

3.后退N帧协议（GBN）

4.选择重传协议（SR）

（五）介质访问控制

1.信道划分介质访问控制

频分多路复用、时分多路复用、

波分多路复用、码分多路复用

2.随机访问介质访问控制

ALOHA协议;CSMA协议；

CSMA/CD协议;CSMA/CA协议

3.轮询访问介质访问控制：

令牌传递协议

（六）局域网

1.局域网的基本概念与体系结构

2.以太网与IEEE802.3

3.IEEE802.il

第30页共157页

4.令牌环网的基本原理

（七）广域网

1.广域网的基本概念

2.PPP协议

3.HDLC协议

（八）数据链路层设备

1.网桥的概念和基本原理

2.局域网交换机及其工作原理

3.1数据链路层的功能

链路（link）是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点

链路管理、帧同步、

流量控制、差错控制、

数据和控制信息分开、

透明传输和寻址。

数据链路层传送的是帧

结点A结点B

数据二^发送粤二—―

链路层I帧'I|=>

----------------1链路1-------------

(b)

第31页共157页

3.2组帧framing

封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。

确定帧的界限。首部和尾部作用是帧定界。

帧开始IP数据报帧结束

开始

帧首部帧的赢部分帧尾部

发送

<MTU

数据链路层的帧长

用控制字符进行帧定界的方法举例

帧开始符帧结束符

SOH装在帧中的数据部分EOT

帧

发送在前

透明传输

被接收端被接收端当作无效帧而丢弃

误认为是一个帧

解决透明传输问题

1、发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转

义字符“ESC”（其十六进制编码是1B）。

2、字节填充或字符填充一一接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入

的转义字符。

如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。

第32页共157页

当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。

用字节填充法解决透明传输的问题

,

发

送经过字节填充后发送的数据

在

前

字符填充7E=011im0

将信息字段中出现的每一个0x7E字节转变成为2字节序列(0x7D,0x5E)。

0111110110011110

若信息字段中出现个0x7D的字节，则将其转变成为2字节序列(0x7D,0x5D)。

若信息字段中出现ASCII码的控制字符(即数值小于0x20的字符)，

则在该字符前面要加入一个0x7D字节，同时将该字符的编码加以改变。

零比特填充

在发送端，只要发现有5个连续1,则立即填入一个0o

接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现5个连续1时，就把这5个连续1后

的一个0删除，

信息字段中出现了和标志字段F完全一样的8比特组合

01001111110001010

会被误认为是标志字段F

发送端在5个连1之后填入0比特再发送出去

010011111010001010

发送端填入0比特

在接收端把5个连1之后的0比特删除

010011111010001010

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接收端删除填入的0比特

3.3差错控制

3.3.1检错编码

循环冗余检验的原理

在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验CRC的检错技术。

在发送端，先把数据划分为组。

假定每组k个比特。

假设待传送的一组数据M=101001

（现在k=6）o

在M的后面再添加供差错检测用的n位冗余码一起发送。

冗余码的计算

用二进制的