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计算机网络技术是通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络是按照网络协议,将地球上分散的、独立的计算机相互连接的集合。连接介质可以是电缆、双绞线、光纤、微波、载波或通信卫星。计算机网络具有共享硬件、软件和数据资源的功能,具有对共享数据资源集中处理及管理和维护的能力。计算机网络包括计算机和网络两部分.其中计算机又称电子计算机,俗称电脑,是一种能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件和软件所组成,没有安装操作系统的计算机称为裸机。常见的形式有台式计算机、笔记本计算机、大型计算机等,较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。而网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起,组成数据链路,从而达到资源共享和通信的目的。所以计算机网络是指将地理位置不同的多台计算机系统及其外部网络通过通信介质互联,在网络操作系统和网络管理软件及通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的系统. [1] 展开全文
计算机网络技术是通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络是按照网络协议,将地球上分散的、独立的计算机相互连接的集合。连接介质可以是电缆、双绞线、光纤、微波、载波或通信卫星。计算机网络具有共享硬件、软件和数据资源的功能,具有对共享数据资源集中处理及管理和维护的能力。计算机网络包括计算机和网络两部分.其中计算机又称电子计算机,俗称电脑,是一种能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件和软件所组成,没有安装操作系统的计算机称为裸机。常见的形式有台式计算机、笔记本计算机、大型计算机等,较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。而网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起,组成数据链路,从而达到资源共享和通信的目的。所以计算机网络是指将地理位置不同的多台计算机系统及其外部网络通过通信介质互联,在网络操作系统和网络管理软件及通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的系统. [1]
信息
属    性
计算机科学
划分类型
三种
外文名
Computer network technology
含    义
通信技术与计算机技术相结合产物
中文名
计算机网络技术
计算机网络技术分类
计算机网络可按网络拓扑结构、网络涉辖范围和互联距离、网络数据传输和网络系统的拥有者、不同的服务对象等不同标准进行种类划分。一般按网络范围划分为:(1)局域网(LAN);(2)城域网(MAN);(3)广域网(WAN)。局域网的地理范围一般在10千米以内,属于一个部门或一组群体组建的小范围网,例如一个学校、一个单位或一个系统等。广域网涉辖范围大,一般从几十千米至几万千米,例如一个城市,一个国家或者洲际网络,此时用于通信的传输装置和介质一般由电信部门提供,能实现较大范围的资源共享。城域网介于LAN和WAN之间,其范围通常覆盖一个城市或地区,距离从几十千米到上百千米。按网络的交换方式分类:(1)电路交换(2)报文交换(3)分组交换。电路交换方式类似于传统的电话交换方式,用户在开始通信前,必须申请建立一条从发送端到接收端的物理信道,并 计算机网络技术 教材课本(13张) 且在双方通信期间始终占用该通道。报文交换方式的数据单元是要发送的一个完整报文,其长度并无限制。报文交换采用存储--转发原理,这点有点像古代的邮政通信,邮件由途中的驿站逐个存储转发一样。报文中含有目的地址,每个中间节点要为途经的报文选择适当的路径,使其能最终到达目的端。分组交换方式也称包交换方式,1969年首次在ARPANET上使用,人们都公认ARPANET是分组交换网之父,并将分组交换网的出现作为计算机网络新时代的开始。采用分组交换方式通信前,发送端先将数据划分为一个个等长的单位(即分组)这些分组逐个由各中间节点采用存储--转发方式进行传输,最终达到目的端。由于分组长度有限制,可以在中间节点机的内存中进行存储处理,其转发速度大大提高。除以上几种分类外,还可以按所采用的拓扑结构将计算机网络分为星型网、总线网、环形网、树形网和网形网;按其所采用的传输介质分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网;按信道的带宽分为窄带网和宽带网;按不同的途径分为科研网、教育网、商业网、企业网、校园网等。 计算机网络由一组结点和链络组成。网络中的结点有两类:转接结点和访问结点。通信处理机、集中器和终端控制器等属于转接结点,它们在网络中转接和交换传送信息。主计算机和终端等是访问结点,它们是信息传送的源结点和目标结点。 计算机网络技术实现了资源共享。人们可以在办公室、家里或其他任何地方,访问查询网上的任何资源,极大地提高了工作效率,促进了办公自动化、工厂自动化、家庭自动化的发展,计算机网络是服务现代科技的开端。21世纪已进入计算机网络时代。计算机网络极大普及,计算机应用已进入更高层次,计算机网络成了计算机行业的一部分。新一代的计算机已将网络接口集成到主板上,网络功能已嵌入到操作系统之中,智能大楼的兴建已经和计算机网络布线同时、同地、同方案施工。随着通信和计算机技术紧密结合和同步发展,我国计算机网络技术飞跃发展。
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  • 计算机网络技术教程

    千人学习 2018-08-29 17:38:45
    本课程适用于计算机和通信相关专业的学生、准备考华为和思科认证但是基础不扎实的、想学黑客和网络安全的、考研的同学、没有系统学习过网络的编程人员和相关从业人员,课程从理论讲起,以理论为主,在后边章节补充了...
  • 计算机网络技术期末个人总结

    千次阅读 多人点赞 2019-04-26 14:56:43
    计算机网络技术复习 一、 计算机网络基础知识 了解: 计算机网络(Internet)的发展 面向终端的计算机网络(单个计算机,直接连接主机) 分组交换网络(实现了不同计算机之间的通信。此时广域网从逻辑上...

     

    计算机网络技术复习

     

    一、 计算机网络基础知识

    了解:

    计算机网络(Internet)的发展

       面向终端的计算机网络(单个计算机,直接连接主机)

       分组交换网络(实现了不同计算机之间的通信。此时广域网从逻辑上分为资源子网与通信子网) ARPANET出现,是INTERNET前身

                     资源子网:负责数据距离的主计算机或终端

                     通信子网:负责通信处理的通信控制处理机和通信线路

       开放式标准化网络(IBM的SNA体系标准、OSI开放系统互联参考模型)

       高速网络和Internet(全面互联、宽带化、高速化、智能化发展)

    掌握:

    计算机网络的定义:自主计算机的互联集合

    计算机网络的功能:数据通信、资源共享、分布式数据距离和负荷均衡、提高可靠性

       计算机网络的硬件:计算机、数据通信链路、网络连接设备

       计算机网络软件:网络协议、网络操作系统、网络应用软件

    计算机网络的拓扑结构

    总线形 •1.简单灵活2.可靠性高,网络响应速度快3设备量少、价格低、安装使用方便

    4. 信道利用率高,便于广播式工作5.总线的故障对系统是毁灭性的。

    环形 •1结构简单,传输延时确定。2环中结点间的通信线路会成为网络可靠性的瓶颈。环中任何一个结点出现线路故障,都可能造成网络瘫痪。3为保证环的正常工作,需要较复杂的环维护处理。环结点的加入和撤出过程比较复杂。

    星形 •1.目前多采用集线器或交换机作为中心结点。2.结构简单,易于实现和管理。3.中心结点是全网可靠性的瓶颈,中心结点的故障可能造成全网瘫痪。

    树形 •1.为星型结构的扩展,是一种分层网。不同层次的结点可是一台主机或一个网络。2.结构简单,成本低,结点扩充灵活,寻找链路路径方便。

    3.不同层次的网络可采用不同技术来实现。

    4除叶结点外,任何结点或链路产生的故障会影响到整个网络。

    网形 •1可靠性高,任意两个结点间存在两条或以上的通信路径

    2扩充性好,易形成更大的网。

    3系统配置灵活,不同链路可使用不同介质、传输速率和方式。

    4结构和控制复杂,管理难度大,成本高,需使用路由选择算法。

    5常用于广域网。

    混合型 •混合型拓扑结构比较灵活,广域网中通常采用混合型拓扑结构。

     计算机网络的分类:

    1. 通信介质:有线与无线
    2. 传输技术:点到点式、广播式
    3. 覆盖范围:局域网、城域网、广域网
    4. 拓扑结构:总环星树网混
    5. 交换方式:电路交换网、分组交换网、帧中继交换网、信元交换网
    6. 网络协议:TCP/IP、SNA、SPX
    7. 应用规模:Intranet内部网、Extranet外部网、Internet因特网

    计算机网络的性能指标:

    带宽(网络信道能传送的“最高数据率 ”)

    时延

    传播延时: 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间

    传输延时: 发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间

    排队延时: 在交换结点缓存队列中分组排队所花费的时间

    时延带宽积

    往返延时RTT:从发送端发送数据开始,到发送端收到来自接收端的确认(接收端收到数据后立即发送确认),总共经历的延时。

    计算机网络的工作方式:

    客户机/服务器模式: 维护和升级的成本非常高.

    浏览器/服务器模式:(降低了开发和维护的成本.B/S对安全的控制能力相对弱)

    了解:

    数据通信基本概念:两台或两台以上的计算机之间以二进制的形式进行信息传输与交

    换的过程。

    比特率与波特率关系:

        码元速率表示每秒传输多少个电信号单元 (或码元),即单位时间内信号波形变换的次数,单位为波特(Baud),又称波特率

    数据速率又称信息速率,是指每秒传送的信息量,单位为比特/ 秒。

    数据传输率计算:若1个码元携带 n bit  的信息量 ,则M Baud  的码元传输速率所对应的信息传输速率为 为 M × n b/s。

    码元传输的速率越高,或信号传输的距离越远,在信道的输出端的波形的失真就越严重。

    奈氏(Nyquist) 准则

    • 理想低通(无噪)信道的最高码元传输率 速率 = 2W Baud

    • W是理想低通信道的带宽,单位为赫兹Hz

    香农公式:

    常用的传输介质(双绞线、同轴电缆和光纤)

     • 双绞线

    – 屏蔽双绞线  STP (Shielded Twisted Pair)

    – 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded TwistedPair)

    • 同轴电缆

    – 50 Ω 同轴电缆(常用于传输数字信号,根据电缆直径的不同又可分为粗同轴电缆和细同轴电缆)

    – 75 Ω 同轴电缆(常用于模拟信号)

    • 光纤

    – 多模光纤

    – 单模光纤

        无线介质(微波通信、红外线、激光)

    数据传输方式

    •  串行通信与并行通信

    •  单工通信、半双工或全双工通信

    •  基带、频带和宽带传输

    •  模拟传输与数字传输

    •  同步传输与异步传输

    掌握:

    数据编码技术(能写编码)

            非归零编码:无电压0,有电压1

    曼彻斯特编码:从低到高表示1,从高到低表示0(01,10)

    差分曼彻斯特编码: 有电平跳变表示0,无电平跳变表示1(也是01、10交替,区别是差分编码)

     模拟信号数字化

            采用脉码调制 PCM (Pulse CodeModulation) 体制,采样量化编码001 010 101….

       数字信号模拟化编码方法

    •  振幅调制( (amplitude shift keying, ASK) )

    载波的振幅随基带数字信号而变化。

    •  频率调制( (frequency shift keying, FSK) )

    载波的频率随基带数字信号而变化。

    •  相位调制( (phase shift keying, PSK) )

    载波的初始相位随基带数字信号而变化。

    信道复用技术

     频分复用(适合模拟信号)、

    时分复用(适合数字信号,同步时分复用)可能会造成线路资源的浪费

    统计时分复用:(异步传输模式ATM)

    波分复用、将不同波长的光载波信号在同一根光纤中同时传输。使用棱镜来复合和分离不同波长的光。

    码分复用:所有用户使用同一频率,占用相同的带宽,各个用户可以同时发送或接收信号。各个用户的信号由不同的地址码序列来区分,即靠信号的不同波形来区分。

    系统给每一个站分配的码片序列不仅必须各不相同,而且还必须相互正交 ,以此来区分不同用户的信号。

    数据交换技术

    电路交换(– 电路建立阶段– 数据传输阶段– 电路拆除阶段)

             建立一条临时的专用线路,然后独占这条线路,直到通信一方释放这条专用线路。

             特点:电路交换必定是面向连接的。

    • 优点:除了线路延迟外无延迟,数据中不需要包含目的地址,适合大量数据的传输。

    • 缺点:建立连接的时间长,一旦某个结点有障故障,必须重新建立连接,而且 线路利用率低

    报文交换(信息以报文为单位传送,报文上有目的地址,达到某结点时,先暂存,然后根据地址和线路情况向下一结点发送,直到目的地, 即存储转发)

             •  优点: 线路利用率高 ,报文可以发到多个目的地。

    •  缺点: 适合传输文本型数据, 不适于实时通信或交互式通信,网络的延迟比较长,波动范围比较大, 要求中间结点必须有路径选择以及较大的缓存。

    分组交换(数据报和虚电路)

    把长的报文分为若干个小的分组, 以分组为单位进行与报文交换相同的方法进行传输。

    •  分组是规定了最大长度的数据单元 ,较小的分组使得对中间结点的存储容量要求不高,具有转发延时小、传输差错小等优点。

    •  分组头部包含分组编号 ,在目的结点需要根据编号重组报文,增加了目的结点的处理时间和复杂度。

    数据报和虚电路 区别及优缺点

    •  数据报: : 一个报文的各分组独立( ( 经过不同的路径) ) 传送到目的地,然后再组装起来。

    优点:不需要建立连接和拆除连接的过程,因此具有 传输效率高、通信开销较小 等优点,并且由于对每个分组独立进行路由选择,使其对网络故障有较强的适应能力。

    缺点:分组传输时延较大,容易由于网络阻塞而丢失分组以及不能保证分组按序到达

     虚电路: 与电路交换方式类似,分成三个阶段(建立连接、数据传输和拆除连接)。一个报文的不同分组沿预定的路径( ( 非专用线路) ) 传送到目的地,中途结点要暂存分组并可能排队等待。

    特点:将分组交换方式与电路交换方式结合起来;

    在分组发送之前,需在发送方和接收方建立一条逻辑连接的虚电路;

    一次通信的 所有分组都通过这条虚电路顺序传送,因此报文分组不必带目的地址等辅助信息.分组到达目的结点时不会出现丢失、 重复与乱序现象;

    分组通过虚电路上的每个结点时,结点只需做差错检测,而不需做路径选择,根据虚电路号决定转发端口 ;

    通信子网中每个结点可和任何结点建立多条虚电路连接。

    分组交换

    优点:高效 动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用,线路利用率高,

    并且能够限制分组的大小,不会长时间占用线路 。

    灵活 以分组为传送单位和查找路由

    迅速 数据报方式 不必先建立连接就能向其他主机发送分组;

    充分使用链路的带宽

    可靠 完善的网络协议;自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。

         缺点: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,例如目的地址 )也造成了一定的开销 。

    3报文需要进行分组和重组,有时也会造成分组的丢失与失序

     

    二、 网络 模型与协议

    理解:计算机分层工作的思想

    为什么采取分层模型?

    相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行,而这种“协调”是相当复杂的。 采用分层模型可以将庞大而复杂的问题转化为若干较小的易于研究和处理的局部问题来解决。

         分层结构优点:各层之间功能独立

                       灵活性好

                       结构上可分割开

                       能促进标准化工作

    掌握:

    实体、协议、服务和服务访问点、协议数据单元、封装

     实体:每一层中的活动元素称为实体,表示任何可发送或接收信息的软件进程或硬件。

    •  对等实体(peer entity ):位于不同系统上同一层中的实体。

    •  协议: 控制两个对等实体进行通信的规则的集合

    网络协议组成元素:

    – 语法 :数据与控制信息的结构或格式 , 即规定通信双方彼此之间“如何讲”;

    – 语义 :对协议元素含义的解释,即规定通信双方彼此之间“讲什么”;

    – 同步 :事件实现顺序的详细说明, 即规定通信双方彼此之间的“应答关系”。

    •  服务:不同系统中的对等实体没有直接通信能力,它们之间的通信必须 通过其下各层的通信间接完成.第N层实体向第(N+1)层实体提供的在第N层上的通信能力称为第N层的服务。

    •  服务访问点:同一系统相邻两层的实体进行交互的地方,称点为服务访问点 SAP (Service Access Point)。

     协议数据单元:每层协议所传送的数据单元成为协议数据单元PDU

     封装:数据+PCI协议控制信息=本层的PDU协议数据单元=下一层SDU服务数据单元

             以此类推直到物理层传送的是比特流,不加控制信息。

             发送方进行,在OSI模型的每一层,根据该层的协议在数据前面(或后面)加上适当的控制信息 PCI,即(首部)报头( header )。

     解封装:在接收方进行,在发送方添加的协议控制信息(报头)是额外的信息,需要在接收方接收到数据信息之后再将其去掉,这个过程就称为解封装。

    •  接口:相邻实体间的通信通过它们的边界进行,该边界称为相邻层间的接口(interface)

    •  服务原语:上下层实体请求 ( 提供)  服务所使用的形式规范语句称为 服务原语 。

    •  计算机网络的体系结构:计算机网络的各层及其协议和层间接口构成的集合

     计算机网络的体系结构(两种模型的对应关系)

    OSI 七层结构中每层的功能

    物理层:向上层屏蔽物理设备和传输介质的差异,实现比特流的透明传输

    数据链路层:增强物理层的传送比特的功能,通过检验、确认、反馈重发等手段实现结点到结点的可靠传输。(所传的数据单位是帧)

    网络层:提供不直接相连的源站和目标站间的数据传输服务

    (所传的数据单位是分组或包)。

    传输层:提供可靠的、透明的、端到端的数据传输、连接管理、错误恢复和流量控制等

    会话层:提供两个进程间建立、管理和结束会话连接的功能, , 对数据的传送提供控制和管理。(所传的数据单位是报文)

    表示层:对不同语法表示进行转换管理 来保证不同计算机能相互“ 理解 ”。

    应用层:确定进程间通信的性质来满足用户不同的网络通信需求,提供面向最终网络用户的大量通信服务

    在 OSI 模型中,在对等层之间进行虚通信时,所传输的PDU 如下:

     物理层:特 比特

     数据链路层:帧 帧

     网络层:组 分组

     传输层:段 数据段

     高层:文 报文

    物理层规定了:机械特性、电气特性、功能特性、规程特性

    DTE数据终端设备

    DCE数据电路端接设备

    重点是数据链路层的功能

     数据链路层使用的信道:点对点信道、广播信道

       根据网络规模的不同,数据链路层的协议可分为两类:

    – 广域网的数据链路层协议如 :如HDLC 、PPP、 帧中继  。

    – 局域网的数据链路层协议如 :如MAC 子层协议 和 LLC 子层协议

    数据链路层主要功能

    •  链路管理:  数据链路的建立、维持和释放。

    •  帧定界:  接收方能准确区分一帧的开始和结束。

    •  透明传输: 能在链路上传输任意的比特流  。

    •  寻址: 保证每一帧都能送到目的站,接收方也知道发送方是哪个站。

    •  流量控制: 保证发送方发送数据的速率必须使接收方来得及接收  。

    •  差错控制:  负责 重传 丢弃的帧

    帧定界和透明传输:零比特填充(数据中五个1后面插一个0,原因是与01111110定界符进行区分)透明传输指的是帧中包含的信息可以使任意的比特流。

    差错检测:循环冗余校验码

    流量控制:滑动窗口流量控制、停-等流量控制

    流量控制用于 确保发送实体不会使接收实体发生数据溢出

     停等流量控制:发送端发送一帧后,必须等待收到对方的确认帧ACK后才能发送下一帧

    滑动窗口流量控制:同一时刻允许多个帧在传输 ,大大提高链路利用率。

    •  其方法是在发送端和接收端分别设定了 发送窗口和接收窗口

    •  发送窗口用来对发送端进行流量控制.发送窗口的大小WT表示还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。

    •  接收窗口代表了期望收到的数据帧的范围.若接收到的数据帧落在接收窗口之外,则一律将其丢弃

    原理: 发送方每接收到一个确认,窗口就 向前(即向右)滑动 。接收方通过控制发送窗口的滑动来对发送端进行流量控制。只有在接收窗口向前滑动时(与此同时也发送了确认),发送窗口才有可能向前滑动。

    差错控制:超时重发、编号(区分重复帧01)、(捎带、累积)确认、发送窗口状态(连续 ARQ 协议)

        – 停-等ARQ

    – 退回n (Go-Back-N )ARQ

    – 选择重发( (Selective-Reject )ARQ

    选择重传 ARQ  协议可避免重复传送那些本来已经正确到达接收端的数据帧。

    需要加大接收窗口,先收下发送序号不连续但仍处在接收窗口中的那些数据帧。等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。

    付出的代价是在接收端要设置具有相当容量的缓存空间,并且能把重传的帧插入到正确位置;发送站也需要复杂的逻辑功能使得可以不按顺序发送帧。

    选择

    •  如果链路传播延迟较小,可以采用 停止等待ARQ 协议  ;

    •  否则,如果链路错误率较低,可以采用 退回n ARQ  协议 ;

    •  反之,则应采用传 选择重传ARQ 协议

     主要协议:高级链路控制HDLC 协议(可以不用看)和 点对点PPP 协议(了解大概)

    PPP协议:将IP数据报封装成帧,并提供帧同步。提供链路控制协议,负责创建维护终止物理连接。提供网络控制协议,可支持不同的网络协议。

    阶段:连接建立、数据传输、连接释放

        创建PPP链路、用户验证、调用网络层协议

      TCP/IP 体系结构中每层的协议

     

    •  网络终端协议 Telnet   •  文件传输协议 FTP       •  简单邮件传输协议 SMTP

    •  域名系统 DNS        •  简单网络管理协议 SNMP •  超文本传输协议 HTTP

    三 、 局域网 技术

    了解:局域网的特点:

          网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点数目均有限。

    局域网优点:

    1.传输速率高

    2.误码率低

    3.共享传输信道

    4.管理方便

    5.价格低廉

    掌握:

     局域网参考模型(LLC 和 MAC)

    LLC功能:

    •  建立和释放数据链路层的逻辑连接 。

    •  向高层提供一个或多个服务访问点 SAP的 的逻辑接口 。

    •  具有帧接收 、 发送及差错控制功能 。

    •  给 LLC 帧加上序号 。

    MAC 子层的主要功能

    •  与各种传输介质有关的问题都在 MAC 层处理 。

    •  实现数据帧的封装和解封装以及帧的差错检测 ,把 发送信息时负责把 LLC 帧组装成带有地址和差的 校验段的 MAC帧,接收数据时,对MAC 帧进行拆卸,执行地址识别和差错校验 。

    •  实现和维护MAC协议,以控制各站点对传输介质的访问 。

    •  介质访问控制协议主要分为两类:竞争型和确定型

     局域网拓扑结构(物理拓扑和逻辑拓扑)

    – 物理拓扑结构 :各个组成部分的物理连接关系。

    – 逻辑拓扑结构 :网络中信息流动的逻辑关系。

    局域网拓扑结构:总线型、环形、星型

    传统以太网的工作原理 CSMA/CD 协议(802.3)

       基本含义:多点接入、载波监听、碰撞检测

    多点接入:表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上,即共享信道,以广播的方式发送数据。

    载波监听:是指每个站在 发送数据前先检测总线上是否有其他计算机在发送数据 ,如果有,则暂时不要发送数据,以免发生冲突。反之就立即发送数据。

    碰撞检测:因此, , 各个站在开始发送数据之后还要不断地检测自己所发送的数据,看是否与其他站点产生冲突 ,即 冲突检测。(自己发的信号出现的波动是否超过门限)

       帧发送工作原理:

    发前先听(检测介质是否空闲)

    边发边听(在发送数据帧的同时,还要继续检测介质)

    冲突停止(检测到冲突发生,立即停止发送数据,并向介质发出阻塞脉冲信号加强冲突强化碰撞,以便让介质上的其他节点都知道冲突)

    延迟重发(随机延迟一个时间量、再去争用介质。)

    (二进制指数退避算法 基本退避时间2τ乘以r,对于第n次重传,令k=Min[ n,10],从整数集合[0,1,……,2^k-1]随机取出一个数记为r。)

    帧接收工作原理:

              判断帧长:最短有效帧长

              检查地址:是否与结点匹配

              CRC校验:有错丢弃

    帧长度校验:必须为8的整数倍

    提交上层:保留有效的数据帧提交

        计算:争用期、最短有效帧长等

    争用期:以太网的端到端往返传播延时2 τ 称为争用期

    以太网取 51.2 µs为争用期的长度。对于10Mb/s  以太网,在争用期内可发送512 bit ,即 64字节。

    最短有效帧长:以太网规定最短为 有效帧长为64 字节

     以太网也规定 帧 的数据字段 最大长度为1500 字节

    帧间最小间隔为 9.6 µ µs ,相当于 96 bit 的 的发送时间

     

    为什么要设置帧间最小间隔?

    帧间最小间隔为9.6 μs,即一个站在检测到总线开始空闲后,还要等待9.6 μs 才

    能再次发送数据。这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理,做好

    接收下一帧的准备。

     

      以太网的实现:双绞线(10BASE-T 的含义)、同轴电缆(10BASE-2的含义)等,网卡(硬件地址),集线器等

    数字“10” 表示数据率是10Mbit/s。“Base” 表示传输媒体上的信号是基带信号 ,采用曼彻斯特编码。 数字“5” 或“2” 表示每段电缆的最大长度为500m或 200m (实际上是185m ),“T” 表示双绞线,“F”表示光缆。

       以太网的特点:共享介质、半双工工作方式

    1. 什么是5-4-3规则,适用于哪些网络?

    5-4-3规则指在网络中可以有5个网段,通过4个中继器连接,但只有3个网段可连接计

    算机,另外两个网段的用途是将网络延伸至更远的距离。其适用于10Base-5/10-

    Base-2/10Base-T。

    1. 冲突域与广播域

    冲突域指连接在同一导线上的所有工作站的集合,或者说是同一物理网段上所有节点

    的集合或以太网上竞争同一带宽的节点集合。 广播域是指接收同样广播消息的节点的

    集合。

     

     

    扩展以太网

     物理层(集线器)、数据链路层(网桥,帧过滤:跨网转发,同网丢弃、找不到广播)

       透明网桥:“透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥, 因为网桥对各站来说是看不见的 。即采用逆向学习的方式建立转发地址表 。

    交换机(交换式集线器)工作原理:交换机根据端口号与MAC 地址映射表 ,将帧转发到目的MAC 对应的端口。

    了解:

    交换式局域网

    传输延迟小 。 以太网交换机由于使用专用的交换结构芯片,其交换速率就较高。

        传输带宽宽 。 以太网交换机的每个端口都直接与主机相连,并且一般都工作在全双工方式用 (不使用CSMA/CD 协议),允许多对站点同时通信 。

      允许不同速率的端口共存 。

     支持虚拟局域网服务

    虚拟局域网

     虚拟局域网 VLAN  是由局域网上若干计算机构成的与物理位置无关的逻辑组。

    高速以太网(帧格式不变)

     无线局域网(CSMA/CA 协议 增加冲突避免 802.11)MAC层分布式协调

    1. 发送数据时,进行信道监听
    2. 使用确认机制
    3. 虚拟载波监听(让源站将它占用信道的时间(包括目的站发回确认帧所需的时间)通知给所有其他站 ,以便使其他站在这一段时间都停止发送数据。)
    4. 退避算法
    5. 信道预约

    有线局域网无连接无确认,无线局域网有连接有确认  

    四 、 网络互联和 广域网技术

    广域网组成:资源子网和通信子网,通信子网通常由结点交换机和链路组成。结点交换机对分组进行存储转发

    掌握:

     四种网络互联的设备和其工作的层次

    集线器(物理层):对弱信号再生,实现长距离传播。安装简单造价低廉

    网桥(数据链路层):用于互联相同或类型不同的局域网。网桥是一个存储转发设备

        具体:•  帧的接收和发送 :分析源站和目的站是否在同段网络,以决定转发还是丢弃该帧。

    •  缓存管理 :通常设置发送和接收两类缓存区。存储空间足够大,以适应峰值通信的需要。

    •  协议转换:网桥的协议转换功能仅限于物理层和MAC 层。

    •  差错控制:执行差错检测,然后对经协议转换的MAC帧的生成新的CRC 码,填入新的MAC 帧的CRC 字段。

    •  路由选择功能

    路由器(网络层):

    •  协议转换: 能对网路层以下各层的协议进行转换。

    •  支持路由协议 :路由器执行路由协议,与其他路由器交换路由信息以决定信息传输的最佳路径。

    •  路由选择 :按照路由表信息,为每个数据包选择下一跳的目的地。

    •  网络流量控制和差错指示 :在收发数据包过程中实现缓冲区管理、拥塞控制和公平性互利,并产生必要的差错报告报文向源站报告。

    •  网络管理 :路由器连接多个网络,网间信息都要通过它,容易实现对网络中信息流的监视和管理。

    交换机(数据链路层)

    网关(传输层)协议转换器,使用网关可实现局域网和广域网互联、局域网和

    Internet 互联等

     网络层提供的两种服务

        数据报、虚电路

    五、 Internet 与 与 TCP/IP  协议

    掌握:

     网络层的主要协议

     ICMP、IGMP、IP、RARP、ARP

    1.  IP 协议:IP 地址是给连接在Internet 上每个主机(或路由器)分配的全世界范围内      唯一的32位的标识符

     IP 地址的类别

    A 类地址网络号:1 ~126

    B 类地址网络号:128.1 ~191.255

    C 类地址网络号:192.0.1 ~223.255.255

    特殊的 IP 地址、

    全0、全1、127本地

    私有地址

    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,其网号 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 , 因此这些局域网都具有同样的号 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.

     

    IP (Internet protocol )主要有以下重要功能:

    –定义了在TCP/IP 互联网上数据传送的基本单元。为克服数据链路层最大帧长的限制,提供

    数据分段和重组的功能。

    – 提供用于寻址的标志网络中每个主机的网络层( 地址(IP 地址),完成路由选择功能。

    – 包含了不可靠分组传送的规则,指明分组处理、差错信息发生以及分组丢弃等规则

     

    分类 IP  地址结构

    •  每一类地址都由两个固定长度的字段组成,其号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 )

     IP 地址和物理地址的区别

    IP 数据报 在数据传输过程中 ,它首部的源地址和目的地址不变 。

    MAC 帧在不同网络上传送时,其首部中的源地址和目的地址要发生变化

     

     IP 协议的功能(分片、生命期、检验和)

     

     划分子网和子网掩码、网络地址的计算

    在IP地址中又增加了一个“子的 网号字段”,使两级的IP地址变成为三级的IP地址。这种做法叫作划分子网(subnetting)。划分子网已成为因特网的正式标准协议。

    子网掩码和IP 地址一样长,由一串1 和跟随的串 一串0 组成。子网掩码中的1 表示在IP 地址中网络标识和子网标识的对应位 ,而0表示在IP地址中主机标识的对应位

     

    IP 数据报的转发

      在一个分组交换系统中,路由选择是指选择一条路径发送分组的过程。它分成直接传送和间接传送

    路由选择表

    •  当IP 数据报进行间接传送时,为了进行路由选择,需要路由选择表。该表存储各个目的站点的信息。

    •  路由选择表包含一系列成对的信息,用N 和R分别表示,N 是目的网络的IP 地址,R 是到网络N的路径上的下一个路由器的IP 地址。

    •  路由器中的路由选择表仅指定从该路由器到目的网络路径上的下一步,路由器并不知道目的站点的完整路径。

     

     

    分组转发算法

    (1) 从数据报首部提取目的主机IP地址D,得到目的网络地址N 。

    (2) 若网络N与此路由器直接相连,  则把数据报直接传送目的主机D;否则是间接传送, 执行(3)。

    (3) 若路由表中有目的地址D 的特定主机路由,则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器;否则,执行(4)。 。

    (4) 若路由表中有到达网络N的路由,则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器;否则 ,执行(5)。

    (5) 若路由表中有一个默认路由,则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器;否则 , 执行(6)。

    (6) 报告转发分组出错,数据报向源地址发送ICMP不可达消息 。

    传统首部20字节

    划分子网基本思路:

    •  划分子网纯属一个单位内部的事情 。 单位对外仍然表现为没有划分子网的网络 。

    •  从主机号借用若干个位作为子网号subnet-id,而主机号host-id也就相应减少了若干个位 。

    子网掩码中的1 表示在IP 地址中网络标识和子网标识的对应位 ,而0 表示在IP地址中主机标识的对应位

    1. ARP 地址解析协议(IP到mac地址,实现方法广播回馈)

      原理:在每一个主机都设有一个高速缓存 ,里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的转换表 。该转换表还应能够经常动态更新

    实现方法:

    当主机A欲向本局域网上的主机B发送IP数据报时,就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。如有,就可查出其对应的硬件地址,然后通过局域网将该MAC  帧发往此硬件地址。

      若无,主机 A 发送一个ARP 请求消息 放入一个帧中, 广播与 给网上所有计算机,与IP 地址匹配的主机 B向A 发送一个ARP 应答消息,而其他计算机则丢弃收到的请求,不发任何应答消息。

    1. 逆地址解析协议RARP使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。
    2. ICMP 的功能和应用(原因:IP协议不可靠)ICMP  允许主机或路由器向源发主机报告差错情况和提供有关异常情况的报告 ,是为了当网络出现问题时返回控制信息。

    类型:

    ICMP 差错报告和控制报文 :是单向的 , 用来报告导致不能发送的问题 。有 5 种 , 分别为目的站不可达 、 数据报超时 、 参数问题 、 源点抑制 、 重定向报文 。

    ICMP 询问报文 :是双向的,是用请求和回复消息来探测网络 。分4种,分别为

    回送请求和应答、时间戳请求和响应、地址掩码请求和响应、路由器询问和通告报文

     

    PING 的原理和实现方法  用来测试两个主机之间的连通性。PING使用了ICMP回送请求和应答报文

      Tracert 的功能 通过向目标发送不同IP 生存时间值的ICMP数据包,可确定到目标所采用的路由。

     传输层协议:TCP 和 UDP

     常用端口

     两种协议的特点和使用范围

    UDP特点:

    • UDP 是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接。

    • UDP 使用尽最大努力交付 ,即不保证可靠交付,仅对数据进行差错校验,若发生错误,则简单地抛弃该数据报。

    • UDP 是面向报文 的。 UDP  没有拥塞控制,很适合多媒体通信的要求,主要用于高速传输和实时性有较高要求的通信或广播通信

    TCP特点:

    •  TCP 是面向连接的传输层协议。

    •  每一条TCP连接只能是点对点的(一对一)。

    •  TCP提供可靠交付的服务,对数据有检验和重传, 支持差错和流量控制以及拥塞控制 。

    •  TCP提供全双工通信 。

     

     两种协议的功能

    TCP功能

      •  TCP 差错检验 : 计算检验和(与 UDP 类似)

    •  TCP 可靠传递:编号、确认、重传、缓存排序

    •  TCP 流量控制:设置滑动窗口

    •  TCP 拥塞控制:设置拥塞窗口

    •  TCP 面向连接:连接的建立和拆除(三次握手)

    •  通过 TCP 报文首部各字段来具体实现 TCP 功能。

     TCP 协议的连接管理:连接建立(三次握手,每次发的东西写出来)、连接释放

     

     

    MSL 称为最长报文段寿命,通常设为2 分钟。

    •  A 要经过2倍 MSL,才能进入关闭状态,才能开始建立下一个连接。

    •  主要是保证A发送的最后一个 ACK 报文能够到达B

    了解:

     网络地址转换:静态网络地址转换、动态网络地址转换、网络地址端口转换

    IPv6 (128地址)

    路由协议(内部网关,外部网关)

    RIP路由选择信息协议(基于距离向量路由选择算法)跳数,下一跳算法

    OSPF开放最短路径优先协议(基于链路状态路由选择路由算法)链路状态通告LSA

        三个表:邻近表,拓扑结构表、路由表

    BGP边界网关协议

    七 、 网络服务与服务器架设

    掌握:

     应用层协议(协议名称,干啥用的)

    DNS域名系统

    域名服务器:根域名服务器,顶级域名服务器,权限域名服务器,本地域名服务器

    域名解析过程:递归查询、迭代查询

     WWW(HTTP)万维网是分布式超媒体(hypermedia) 系统,它是超文本(hypertext) 系统的扩充

    超文本置标语言:静态文档、动态文档、活动文档

    POP3 电子邮件读取协议  

    SMTP 简单邮件传送协议  客户服务器模式  连接建立-邮件传送-连接释放

    FTP 文件传送协议

    八 、 网络安全技术

    了解:

    加密及防火墙

        通过强制实施统一的安全策略,简化安全管理的复杂程度 。

    对称密码体制和公钥密码体制

        对称密码体制

    – 加密和解密的密钥一样 ,或者它们相互容易推出。

    – 通信双方须通过安全途径传递密钥

     公钥密码体制

    – 加密和解密的密钥不同。加密密钥不需要保密,称为公钥,解密的密钥需秘密保存,称为私钥。

    – 给定公钥,要确定出私钥在计算上是不可行的 。

    – 网络中每个用户均有一对密钥。

     

    链路加密和端到端的加密

    链路加密:通常在物理层和数据链路层实施加密机制。每条通信链路上的加密一般用不同的加密密钥

    端到端加密:在源和目的结点中对传送的  PDU  进行加密和解密,报文的安全性不会因中间结点的不可靠而受到影响,且避免了每段链路的开销。

    报文鉴别和数字签名

     报文鉴别(message authentication) 使得通信的接收方能够验证所收到的报文(发送者和报文内容、发送时间、序列等)的真伪。目前,广泛使用散列函数(hash function )来进

    行报文鉴别。 散列函数可以将任意长度的消息压缩成固定长度的报文摘要(message digest,MD) 。

        数字签名也称电子签名,它是一段附加数据或者是数据单元的密码变换结果,能证明信

    息未被篡改,信息确实是由发送者完成的且发送者不能否认,另外接收者不能伪造。采用公开密钥算法容易实现数字签名 。

    防火墙的工作原理

    防火墙是由软件、硬件构成的系统, 用来在两个网络之间实施访问控制策略 。访问控制策略由使用防火墙的单位自行制订来适合本单位的需要。

     防火墙内的网络称为“可信赖的网络”,而外部的因特网称为“不可信赖的网络”。

    防火墙可用来解决内联网和外联网的安全问题。

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    图片转侵删,本人整理仅作为个人学习使用

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    After exam

    三次握手一定要看

    还有了解动态分配IP的PPP协议

    交换式局域网

    OSI七层结构对应的功能

    CSMA/CD的工作原理(眼神暗示.jpg)

    祝复习愉快

     

     

     

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  • 计算机网络技术》第三章课后习题答案(全)

    《计算机网络技术》第三章课后习题答案(全)

    1.网络协议包括的三要素是什么?
    答: 语法、语义和时序关系。

    2.在计算机网络中使用分层的思想有哪些好处?
    答: (1)各层次之间可相互独立;
    (2)有较强的灵活性,便与实现和维护;
    (3)分层的思想有利于标准化。

    3.什么是网络体系结构?网络体系结构研究的对象是什么?
    答: 层次和协议的集合构成了网络的体系结构。体系结构研究的是网络系统各部分的组成及其相互关系。

    4.简述OSI参考模型的层次划分。
    答:OSI参考模型将整个网络的通信功能分为7层,由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层(运输层)、会话层、表示层和应用层。每一层都有特定的功能,并且上一层利用下一层的功能所提供的服务。

    5.简述OSI参考模型的物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的主要功能。
    答:物理层:在传输介质上实现无结构比特流传输。
    数据链路层:实现在相邻节点之间的数据可靠而有效地传输。
    网络层:数据转发与路由。
    传输层:复用/解复用(区分发送和接收主机上的进程)、端到端的可靠数据传输、连接控制、流量控制和拥塞控制机制等。
    应用层:为用户提供了一个应用网络通信的接口。

    6.OSI参考模型的服务原语有哪些类型?各种类型原语的功能是什么?
    答:请求:用户实体请求服务做某种工作。
    指示:用户实体被告知某件事发生。
    响应:用户实体表示对某件事的响应。
    确认:用户实体受到关于它的请求的答复。

    7.数据通信中,面向连接的服务和无连接的服务含义各是什么?
    答:(1)面向连接的服务:就是通信双方在通信时,要事先建立一条通信线路,其过程有建立连接(通过三次握手的方式建立,建立连接是需要分配相应的资源如缓冲区,以保证通信能正常进行)、使用连接和释放连接三个过程。它可以保证数据以相同的顺序到达。面向连接的服务在端系统之间建立通过网络的虚链路。
    (2)无连接的服务:就是通信双方不需要事先建立一条通信线路,而是把每个带有目的地址的包(报文分组)送到线路上,由系统选定路线进行传输。它不要求发送方和接收方之间的会话连接,不保证数据以相同的顺序到达。

    8.简述TCP/IP参考模型的层次划分,以及与OSI模型的主要区别。
    答:TCP/IP参考模型包括4层:应用层、传输层、网络互联层、网络接口层。
    与OSI模型的区别主要包括以下几个方面:
    (1)层次划分的不同。
    (2)面向连接的和表象无连接的通信的不同。
    (3)与具体协议的配合程度。

    9.HTTP、SMTP、FTP、UDP、TCP、IP、ICMP和OSPF等协议分别属于TCP/IP参考模型的那个层次?
    答:HTTP、SMTP、FTP:应用层
    UDP、TCP:传输层
    IP、 ICMP、 OSPF:网络互联层

    10.简述TCP/IP中的熟知端口、注册端口和客户端口的端口号范围。
    答: 端口号为0到1023的为熟知端口,1024到49151为登记端口号,49152到65535为客户端口号或短暂端口号。

    11.简述UDP的数据报结构和主要工作机制。
    答:UDP数据报结构:
    在这里插入图片描述
    (图片来源于网络)
    源端口号、目的端口号、长度和检验和字段构成了UDP首部。UDP使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道,从而支持同一时刻内多项应用同时发送和接收数据。
    UDP的工作机制主要包括以下几个方面:
    1)UDP是一个无连接协议;
    2)由于传输数据不建立连接,因此也就不需要维护连接状态,包括收发状态等;
    3)UDP数据报的首部很短,其数据报的额外开销很小;
    4)吞吐量不收拥塞控制算法的调节,只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制;
    5)UDP使用最大努力支付,即不保证可靠支付,因此主机不需要维持复杂的连接状态表;
    6)UDP是面向报文的。应用程序需要选择合适的报文大小。

    12.简述TCP首部结构中URG、ACK、PSH、RST、SYH和FIN标志位字段的作用。
    答: 各字段的具体含义是:URG=1时,表明紧急指针字段有效,通知系统此报文中有紧急数据,应尽快传送(相当于高优先级的数据);ACK=1时,标识确认号字段有效,当ACK=0时,确认号无效;TCP收到PSH=1的段时,就尽快地交付接收应用进程,而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付;当RST=1时,表明TCP连接中出现严重差错(如由于主机崩溃或其他原因),必须释放连接,然后再重新建立传输连接;SYH=1时,表示这是一个建立新连接请求控制段或者是同意建立新连接的确认段;FIN用来释放一个TCP连接,当FIN=1时,表明该TCP段的发送端的数据已发送完毕,并请求释放TCP连接。

    13.简述TCP建立连接的“三次握手”过程和拆除连接的“四次握手”过程。 (重点)
    答: TCP建立连接的“三次握手”过程:
    1)A的TCP向B发出连接请求报文段,其首部中的同步位SYN=1,并选择初始序号seq=x,表明传送数据的第一个字节的序号是x。(第一次握手)
    2)B的TCP收到连接请求报文段后,如同意,则发回确认。B在确认报文段中应使SYN=1,ACK=1,其确认序号ack_seq=x+1,自己选择的初始序号seq=y。(第二次握手)
    3)A收到此确认报文段后向B给出确认,其中ACK=1,SYN
    =0,seq=x+1,ack_seq=y+1。(第三次握手)
    拆除连接的“四次握手”过程:
    1)TCP通信的双方都可以拆除连接,假设拆除连接由A发起,则A向B发送释放连接控制报文段,并停止再发送数据。控制报文段首部中的终止控制位FIN位置为1,其序号seq=u,然后A等待B的确认。
    2)B收到A发出的释放连接控制报文段后,立即向A发送确认报文段,确认报文段的ACK位置为1,确认序号ack_seq=u+1,设确认报文段自己的序号seq=v。A收到来自B的确认后,进入等待状态,等待B发出的释放连接控制报文段。
    3)如果B已经没有要向A发送的数据,则B向A发送释放连接控制报文段,其首部中FIN位置为1,假设此时B要发送的报文段序号seq为w,而确认序号ack_seq仍然为u+1。
    4)A收到B释放连接控制报文段后,要向B发送确认报文段,其中的ACK位置为1,序号seq=u+1,确认序号ack_seq=w+1。B确认收到该报文段后,可以马上释放连接;A在发出该确认段后,延迟一段时间即释放连接。

    14.简述TCP流量控制的基本原理。
    答: 接收端(接收端与发送端是相对的,因为TCP是全双工的)在给发送端发送数据段(ACK=1)或单纯确认段时,通告剩余接收储存空间作为接收窗口,发送端在接下来发送数据段是,控制未确认段的应用层数据总量不超过最近一次接收端通告的接收窗口大小,从而确保接收端不会发生缓存溢出。

    15.TCP拥塞机制的基本算法有哪些?
    答: TCP的拥塞控制算法包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复4部分。

    16.简述“加性增加,乘性减小”的AIMD算法的基本思想。
    答: 为了防止拥塞窗口增长过快而引起网络拥塞,TCP还需要设置一个慢启动阈值ssthresh,当拥塞窗口的值增长到ssthresh时,就要减缓拥塞窗口的增长速度,具体做法是每经过一个RTT,拥塞窗口cwnd的值加1(单位为MSS),这样就可以使cwnd按线性规律缓慢增长,这个过程称为“加性增加”算法。通常情况下,拥塞窗口cwnd的初始值被设置为1,慢启动阈值ssthresh的初始值被设置为16。当拥塞避免算法执行到某个时刻,发送端首先将ssthresh的值变为发生超时时cwnd值的一半,同时将cwnd的值置为1,重新执行慢启动算法。这样做的好处是,当网络频繁出现拥塞时,ssthresh下降的很快,可以大大减少注入网络中的数据报文段。通常称这个过程为“乘性减小”算法。

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  • 计算机网络技术》第二章课后习题答案(全)

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    计算机网络技术》第二章课后习题答案(全)

    《计算机网络技术》第二章课后习题答案(全)

    1.消息和信息的各自概念是什么?两者之间有何关系?
    答: 消息:人类能感知的描述。
    信息:消息中所包含的有意义的内容。
    关系:消息是信息的载体。

    2.什么是数据通信?
    答: 数据通信的概念是相对于电话通信、电视广播通信等传统通信业务而言的,是在计算机出现之后,通信与计算机相结合而产生的一种通信业务。

    3.模拟信号和数字信号的区别是什么?
    答: 模拟信号的自变量可以是连续的,也可以是离散的,但其因变量一定是连续的。
    数字信号的因变量和自变量都是离散的。

    4.画出通信系统的一般模型,并简述每个部分的主要功能。
    答:
    在这里插入图片描述
    信源:是将消息转换为电信号的设备。
    发送设备:作用是将信源产生的信号进行适当的变换。
    信道:是信号传输的媒介。
    噪声:自然界和通信设备中所固有的,对通信信号产生干扰和影响的各种信号。
    接收设备:用于完成发送设备的反变换,即进行译码和解调,还原原始的发送信号。
    信宿:是信号的终点,并将信号转换为人们能识别的消息。

    5.简述单向通信、双向交替通信和双向同时通信的特点。并各举一种实际应用。
    答:(1)单向通信
    任何时间都只能有一个方向的通信,没有反方向的交互。无线电广播。
    (2)双向交替通信
    通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(或同时接收),这种通信方式往往是一方发送另一方接收,如无线对讲机系统。
    (3)双向同时通信
    通信双方可以同时发送和接收信息,如电话网、计算机网络等。

    6.什么是串行通信和并行通信?各自应用于什么样的领域?
    答:串行通信只为信息传输设置一条信道,数据的一个字节的每一个bit(位)依次在这条通道上传输。速度相对通信慢,一般应用于长距离数据传输。比如计算机与键盘、鼠标、移动存储介质等外围设备间数据传送,以及更远距离的通信过程。RS-232接口和USB接口。
    并行通信是为一个字节的每一个bit(位)都设置一个传输通道,全部bit(位)同时进行传送。不适用于长距离的传输。一般只在计算机内部元器件之间进行并行传输方式,如计算机与存储器的总线传输。

    7.简述异步传输和同步传输的基本原理。
    答:异步传输
    以字符为单位独立进行发送,依次传输一个字符,每个字符用5~8bit来表示,在每个字符前面加一个起始位,以指明字符的开始,每个字符后面增加1个或2个停止位,以指明字符的结束;无字符发送时,发送方就一直发送停止位。接收方根据起始位和停止位判断字符的开始和结束,并以字符为单位接收数据。
    同步传输
    以数据块为单位进行发送。每个数据块内包含多个字符,每个字符可以用5~8bit标识;每个数据块的前面加一个起始标志,以指明数据块的开始,在其后面加一个结束标志,以指明数据块的结束。接收方根据其实标志和结束标志以数据块为单位进行接收。

    8.对于模拟通信系统和数字通信系统,衡量通信的有效性和可靠性都有那些指标?
    答:用来衡量数据通信系统有效性的指标主要有带宽、码元速率、信息速率和频带利用率等;衡量可靠性的指标主要是信噪比和误码率,模拟通信和数字通信有着不同的评价指标。
    对于模拟通信系统,主要用带宽来评价通信的有效性。模拟通信系统的可靠性常用接收端最终输出有用信号的功率与噪声功率的比值(简称信噪比)来度量,信噪比越高,表示系统传输的信号收到的损害越小,通信的可靠性就越高。

    9.信道带宽和信号传输带宽的含义是什么?
    答:信号带宽是信道的固有特性,只与信道的介质有关系,从数值上等于信道中所能通过模拟信号最高频率和最低频率之间的差值;而信号传输带宽是某种通信业务信号频率的最高分量和最低分量之间的差值,单位都是赫兹(HZ)。

    10.若某通信系统数字信号的码元长度为10-6s,采用八进制数字传输,试求该系统的码元速率和信息速率。
    解:码元速率=1/码元长度=106(Baud)
    信息速率=码元速率×log2M=3×106(bit/s)

    11.低通模拟信号和带通模拟信号的抽样定理各是什么?
    答:低通信号的抽样定理定义为:对于一个频带有限模拟信号f(t),假设其频带为(0,fh),若以抽样频率fh ≥2fh,即抽样间隔T≤fh /2,则信号f(t)将被抽样值完全确定,即抽样后的离散信号包含了原模拟信号的全部信息,接收端能够从中恢复f(t)。如果抽样频率fs<2 fh,则会产生混叠失真,无法还原原信号。能够满足无失真抽样的最小抽样频率fs=2 fh称为奈奎斯速率,与之相对应的最大抽样时间间隔T=1/2 fh称为奈奎斯时间间隔。
    带通信号的抽样定理定义为:对于一个频带限定在ft~fh内,带宽为B=fh-ft的带通模拟信号f(t),如果对它进行的最小抽样频率满足

    fs=2B(1+k/n)

    其中,n为fh/B的整数部分,k为fh/B的小数部分,则f(t)可以被抽样值完全确定。

    12.假设信息码为二进制符号序列10110110,请分别画出对应的单极归零码、双极归零码、差分码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的信号波形。
    答:
    (原谅博主的多年手残的渣画技)
    在这里插入图片描述
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    在这里插入图片描述
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    13.请简述振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、和相移键控(PSK)的基本原理。
    答:①振幅键控(ASK):通过改变载波信号的振幅来表示数字信号0和1。
    ②频移键控(FSK):通过改变载波信号的频率来表示数字信号1和0。
    ③相移键控(PSK):通过改变载波信号的初始相位来表示数字信号1和0。

    14.什么是信道?信道有哪几种主要分类?每一类的特点是什么?
    答:信道是通信系统中连接发送端与接收端的通信设备,实现从发送端到接收端的信号传送。信道的定义分为广义信道和狭义信道。狭义信道仅指信号传输介质;广义信道包括信号传输介质和通信系统的一些变换装置,如发送设备、接收设备、天线和调制器等。通常,在讨论通信一般原理时,采用广义信道;在研究信道的一般特性时,主要考虑狭义信道。狭义信道又可以分为有线信道和无线信道两大类。

    15.多路复用的主要目的是什么?目前主要的多路复用技术有哪些?
    答:多路复用的目的就是充分利用信道的资源,提高信道的利用率,提高通信的效率。目前的数据通信系统中使用的多路复用技术主要有时分复用、频分复用、波分复用和码分复用等。

    16.常用的差错控制方法有哪些?各有什么特点?
    答:常用的差错控制方式包括检错重发、前向纠错、反馈校验和检错丢弃4种基本方式。
    检错重发的特点是简单、可以有效纠正突发错误和严重的信道干扰。但是需要反馈信道,实时性较差。
    前向纠错不仅可以检测数据传输过程中是否发生错误,而且可以定位错误并加以纠正。比较适用于单工数据通信系统或者对实时性要求较高的数据通信系统等。
    反馈校验方式的优点是原理简单,易于实现,无需差错编码,缺点是需要相同传输能力的反向信道,传输效率低,实时性差。
    检错丢弃不纠正出错的数据,而是直接丢弃错误数据。通常适用于容许一定比例的差错存在,对实时性要求较高的系统。

    17.什么是奇偶校验码?其优缺点是什么?
    答:奇偶校验码包括奇校验码和偶校验码,是一种最简单的检错码。
    奇偶检验码的优点是编码简单、编码效率高,是开销最小的检错编码,但缺点是检错率不高。

    18.什么是数据交换?有哪几种交换方式?
    答:数据交换是多结点的通信网络中实现数据传输的有效手段,常见的数据交换方式有:电路交换方式和存储-转发方式两大类,其中存储-转发方式又可以分为报文交换和分组交换两种方式。

    19.请简述电路交换、报文交换及分组交换的区别。
    答:电路交换技术的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽,并且实时性强,时延小,交换设备成本较低,但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高,一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态,分配的电路都一直被占用。
    报文交换技术和分组交换技术类似,也是采用存储转发机制,但报文交换是以报文作为传送单元,由于报文长度差异很大,长报文可能导致很大的时延,并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难,为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的,节点需要分配不同大小的缓冲区,否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务,如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些,分组交换是在报文交换的基础上,将报文分割成分组进行传输,在传输时延和传输效率上进行了平衡,从而得到广泛的应用。
    电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务,这种网络交换方式对于数据业务而言,有着很大的局限性。首先数据通信具有很强的突发性,峰值比特率和平均比特率相差较大,如果采用电路交换技术,若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费,如果按照平均比特率分配带宽,则会造成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来,数据业务对时延没有严格的要求,但需要进行无差错的传输,而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式。采用分组交换技术,在通信之前不需要建立连接,在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高,但时延较大。

    20.请简述虚电路网络和电路交换有什么相同和不同之处。
    答:虚电路交换与电路交换类似,两者都是面向连接的,即数据按照正确的顺序发送,并且在连接建立阶段都需要额外开销。但是,电路交换提供稳定的传输速率和延迟时间,而虚电路服务的传输速率和延迟时间取决于以下几个因素。

    • 网络结点上分组队列的长度。 
    • 应用程序产生数据的速率。 
    • 使用统计多路复用技术时,共享同一网络资源的其他用户的负荷。
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    计算机应用技术比较偏向软件方向,培养掌握计算机应用专业必要的基础理论、常用计算机软件操作和编程语言,培养目标是具有较强实践技能的高级计算机应用型人才。专业课主要有:计算机软硬件技术基础、Linux操作系统数据库系统SQL、数据结构与C程序设计、计算机网络原理高级语言汇编、Java语言程序设计、图形图像应用处理(PhotoShop)、微机原理与接口技术、C语言、数据结构、操作系统、平面设计、VB程序设计语言等等,可以看出来,主要是偏向计算机软件的编程和应用的。

    计算机网络技术则不同,主要是网络通信领域,计算机作为辅助网络应用的工具。是计算机技术通信技术的相结合的学科,主要的专业课程有:组网技术与网络管理、网络操作系统网络数据库网页制作、计算机网络与应用、网络通信技术网络应用软件、JAVA编程基础、服务器配置与调试、网络硬件的配置与调试、计算机网络软件实训等等,所以计算机网络技术的重点是网络通信,对计算机技术的要求没有计算机应用技术高,但对通信相关知识要求比较多。

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    计算机网络技术通信技术计算机技术相结合的产物。计算机网络是按照网络协议,将地球上分散的、独立的计算机相互连接的集合。连接介质可以是电缆双绞线光纤微波载波通信卫星。计算机网络具有共享硬件软件和数据资源的功能,具有对共享数据资源集中处理及管理和维护的能力。

    计算机应用技术,狭义:可以利用任何一种计算机软件的任何一功能,为可能用到它的人提供一定的服务。广义:对各种软件的 各种功能/设置属性 有足够的了解和应用能力,可以在各种情况下驾驭计算机高效率的为不同人群提供他们所需要的各种服务。 总之,凡是利用计算机软件,为需要或者可能需要它的人提供服务的技术,就是计算机应用技术。

    通俗的说就是前者注重的是在计算机在通信方面的应用,像互联网移动通信等协议的处理,后者是面向对象程序设计,主要是利用计算机怎么更好的去为人民服务。

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