控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)期末考試復(fù)習(xí)綱要課件

1、控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)期末考試復(fù)習(xí)綱要（注：本復(fù)習(xí)綱要不保證完全把握考試要點，外加本課程知識點細而散亂，復(fù)習(xí)時請勿徹底脫離講義；時間緊迫，難免疏漏，望各位諒解！對于最后兩個章節(jié)CAN & PROFIBUS實在不好總結(jié)，故而本文件該部分參考價值很低；計算題參見文件結(jié)尾附錄。）第一章 緒論（了解）1、 現(xiàn)場總線：安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。2、 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的組成（見右圖）3、 現(xiàn)場總線是當(dāng)今3C技術(shù)，即通信（Communication）、計算機（Computer）、控制（Control）技術(shù)發(fā)展的結(jié)合點。4、 現(xiàn)場總線的技術(shù)特點：現(xiàn)場通信網(wǎng)

2、絡(luò)數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)開放互連網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能高度分散的系統(tǒng)互操作性與互換性網(wǎng)絡(luò)5、 現(xiàn)場總線的優(yōu)點：導(dǎo)線和連接附件大量減少儀表和輸入輸出轉(zhuǎn)換器（卡件）大量減少設(shè)計、安裝和調(diào)試費用大大降低維護開銷大幅度下降系統(tǒng)可靠性提高系統(tǒng)測量與控制精度提高（后面略，了解即可，講義中共計11點）。第二章 數(shù)據(jù)通訊基礎(chǔ)1、 為何說傅里葉分析是數(shù)據(jù)通信的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)？（原因共有三個層面，概要如下，自行用語言豐富）答：進行數(shù)據(jù)通信的信號都可以通過傅里葉分解轉(zhuǎn)化為不同頻率不同幅值的正弦信號。不同頻率的信號在傳播過程中受到的抑制效果不同，即不同頻率信號會出現(xiàn)不同效果的衰減。每條通信信道都有自己的信道帶寬和最大數(shù)據(jù)傳輸

3、速率，不在信道范圍內(nèi)的信號進行傳輸就會出現(xiàn)失真，甚至根本不能傳送。2、 重要定義 信源：通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算機。信宿：通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機。信道：通信過程中信源和信宿之間的通信線路。 數(shù)據(jù)率(Bit Rate) ：每秒鐘傳輸?shù)亩M制代碼位數(shù)，單位為比特/秒（bit/s或bps）。數(shù)據(jù)率也稱為比特率或數(shù)據(jù)傳輸速率調(diào)制速率Baud Rate：每秒鐘傳輸?shù)碾娦盘枂卧獢?shù)或碼元數(shù)，單位為波特Baud。調(diào)制速率也稱為波特率或碼元速率注：注意二者區(qū)別，一個碼元可能存儲多位二進制信息。3、 Nyqust公式比特率與波特率的關(guān)系S = B log2N(bps)S是比特率，B是波

4、特率，N表示信號為N進制，或稱一個電信號單元可能狀態(tài)為N個。（注：此處可能有計算題，所有計算題參見附錄）4、 信道的技術(shù)指標(biāo) 信道帶寬 (Channel Bandwidth) ：信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占用的頻率范圍，通常稱為信道的通頻帶，單位HZ。注：信號帶寬：頻率分量的范圍；將信號頻譜中最高頻率減去最低頻率。注意二者區(qū)別，當(dāng)信道的帶寬大于被傳送信號的帶寬時，信號才能順利通過信道。 信道容量(Channel Capacity) ：信道能夠傳送的最大數(shù)據(jù)率；單位時間內(nèi)，信道能夠傳送的最大比特數(shù)。 吞吐量 ：信道在單位時間內(nèi)成功傳輸?shù)目傂畔⒘俊?傳播速度(Propagation Spe

5、ed)：通信線路上，信號單位時間內(nèi)傳送的距離 （米/秒）。 出錯率(Bit Error Rate) ：誤碼率，二進制位在傳輸中被傳錯的概率；信道傳輸可靠性指標(biāo)。誤碼率 P = 傳送錯的位數(shù) / 傳送總位數(shù)。5、 香農(nóng)定理信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率C-最大傳輸速率（bps）；H-信道帶寬；S/N-信噪比注：對于無噪聲信道（式中V為被傳信號的電平級數(shù)）：最大數(shù)據(jù)傳輸速率(b/s) 6、 數(shù)據(jù)通信的方式（通常有以下三種分類方法）：串行傳輸和并行傳輸同步傳輸和異步傳輸單工、半雙工、全雙工。單工通信：信息只能單方向傳輸半雙工通信：允許數(shù)據(jù)向兩個方向的任一方向流動，但每一時刻只能朝一個方向流動全雙工通信：每個

6、端既可同時發(fā)送，又可同時接收7、 數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制：一個正弦波有三個主要特性定義：振幅、頻率和相位。相應(yīng)的有三種將數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)至到模擬信號的機制：幅移鍵控法、頻移鍵控法、相移鍵控法。A）幅移鍵控法：用載波信號的不同幅值(A1和A2)來表示兩個二進制值“0”和“1”。B）頻移鍵控法：用載波信號不同的頻率(f1和f2)表示兩個二進制值“0”和“1”。C）相移鍵控法：用載波信號的不同的相位(1和2)來表示兩個二進制值“0”和“1”。 模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號脈沖編碼調(diào)制PCM8、 主干和多路復(fù)用 頻分多路復(fù)用FDM：把信道的可用頻帶分成多個互不交疊的頻段，每個信號占其中一個頻段。接收

7、時用適當(dāng)?shù)臑V波器分離出不同信號，分別進行解調(diào)接收。 時分多路復(fù)用TDM：按傳輸信號的時間進行分割，使不同的信號在不同時間內(nèi)傳送。即將整個傳輸時間分成許多時間間隔，每個時間片被一路信號占用。 波分多路復(fù)用WDM：光的頻分復(fù)用，在光纖信道上使用的頻分多路復(fù)用的一個實例。9、 常用傳輸介質(zhì)：有線傳輸媒體（雙絞線、同軸電纜、光纖、磁介質(zhì)等）和無線傳輸媒體（無線電、短波、光波、衛(wèi)星等）。第三章 計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1、 計算機網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件及資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。（計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的

8、產(chǎn)物，它的定義略顯重要，老師在課堂上多次提及，但講義中無官方定義，前文摘自維基百科，請各位領(lǐng)略其內(nèi)涵后自行描述）2、 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：星型樹形環(huán)形不規(guī)則形總線型完整型3、 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 按信息交換方式分：電路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)及綜合交換網(wǎng) 按傳輸技術(shù)分：廣播式網(wǎng)絡(luò)、點到點網(wǎng)絡(luò) 按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模分：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)及廣域網(wǎng)4、 計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)OSI參考模型7層結(jié)構(gòu) 物理層：為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個物理連接，保證信息進入信道并在接收方取下，實現(xiàn)透明地傳送比特流。 數(shù)據(jù)鏈路層：負責(zé)在兩個相鄰結(jié)點間建立、維護和拆除鏈路，并通過差錯控制、流量控制將不太可靠的物理鏈路改造成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。 網(wǎng)絡(luò)層：從源端到目的端

9、中間經(jīng)過多個中間結(jié)點，有很多種走法，網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)從中選擇出一條最優(yōu)的路徑。即確定分組從源端到目的端如何選擇路由。（網(wǎng)絡(luò)層要處理的問題：路由選擇、擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)尋址、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)） 傳輸層：是主計算機對主計算機的層次，根據(jù)通信子網(wǎng)的特性最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠和經(jīng)濟的方式，為源主機和目的主機的會話層之間建立一條傳輸通道，用以透明的傳送報文。 會話層：用戶（進程）的入網(wǎng)接口。會話層雖然不參與具體的數(shù)據(jù)傳輸，但它卻對數(shù)據(jù)傳輸進行管理。會話層在兩個互相通信的應(yīng)用進程之間建立、組織和協(xié)調(diào)起交互活動（即會話）。 表示層：所處理的是通信雙方之間的數(shù)據(jù)表示問題，包括數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題。 應(yīng)用

10、層：OSI模型的最高層，是直接面向用戶的一層，通過向應(yīng)用和系統(tǒng)管理進程提供分布式信息服務(wù)，實現(xiàn)進程和OSI 環(huán)境的訪問。5、 五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層+運輸層+網(wǎng)絡(luò)層+數(shù)據(jù)鏈路層+物理層。6、 參照講義自行了解主機1向主機2發(fā)送數(shù)據(jù)的流程。7、 相關(guān)定義（不在老師所劃重點范圍，個人感覺需要掌握）如時延（發(fā)送時延、傳播時延）、時延帶寬積。 發(fā)送時延=數(shù)據(jù)塊長度/發(fā)送速率 傳播時延=信道長度/信號在信道上的傳播速率 時延帶寬積=傳播時延*帶寬第四章 物理層1、 物理層的特性 機械特性：規(guī)定了物理連接時，接口所用接線器的形狀、幾何尺寸、引腳數(shù)目、排列方式固定和鎖定裝置等。如插頭、插座幾何尺寸等。

11、電氣特性：電氣特性規(guī)定了DTE 和DCE之間多條信號線的連接方式、發(fā)送器和接收器的電氣參數(shù)，包括信號源輸出阻抗、負載輸入阻抗、信號“1”或“0”的電壓范圍、傳輸速率和距離的限制等。（DTE-數(shù)據(jù)終端設(shè)備（data terminal equipment），是具有一定數(shù)據(jù)處理能力的發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的設(shè)備。DCE-數(shù)據(jù)電路端連接設(shè)備，數(shù)據(jù)終端設(shè)備和傳輸網(wǎng)絡(luò)之間的通信接口設(shè)備；任何能夠通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收模擬或數(shù)字數(shù)據(jù)的功能單元。） 功能特性：說明接口信號引腳的功能分配和確切的定義；信號線包括：數(shù)據(jù)線、控制線、定時線和地線等。 規(guī)程特性：規(guī)定了使用接口線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟僮鬟^程，也就是在物理連接的建立、維持

12、和釋放階段，DTE 和DCE雙方在各自電路上的動作序列。2、 物理層關(guān)心的并不是具體物理設(shè)備或物理傳輸介質(zhì)，而是關(guān)心DTE通過DCE介入通信網(wǎng)的描述和規(guī)定，即物理層關(guān)心的是DTE和DCE的接口。第五章 數(shù)據(jù)鏈路層1、 數(shù)據(jù)鏈路層的三種基本服務(wù)： 無確認的無連接服務(wù)：目的結(jié)點不作確認，差錯由上層負責(zé)。 有確認的無連接服務(wù)：目的結(jié)點對收到的幀要作確認，發(fā)送結(jié)點可以知道已發(fā)出的幀是否安全到達目的結(jié)點；誤幀重傳。 面向連接服務(wù)：可靠地傳送數(shù)據(jù)的服務(wù)，即提供在網(wǎng)絡(luò)實體間建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的功能。2、 差錯控制死鎖問題 何為死鎖：如果發(fā)方發(fā)出的數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中丟失，收方因沒有收到數(shù)據(jù)幀，當(dāng)然不會向

13、發(fā)方發(fā)任何應(yīng)答幀，若發(fā)方要等收到應(yīng)答幀后再發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀，必然永遠等待下去，出現(xiàn)死鎖。同理，若收方發(fā)給發(fā)方的應(yīng)答幀丟失，也會產(chǎn)生死鎖。 常用解決辦法：發(fā)方每發(fā)完一個數(shù)據(jù)幀，就啟動一個超時定時器，若超過定時器所設(shè)置的定時時間仍未收到收方的應(yīng)答幀，則發(fā)方重傳前面所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。（定時時間一般選為略大于“從發(fā)完數(shù)據(jù)幀到收到應(yīng)答幀所需的平均時間”）3、 常用的差錯檢測方法有奇偶校驗和循環(huán)冗余校驗CRC（重要計算，參見附錄）。4、 基本的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議： 無限制的單工協(xié)議（理想工作情況無差錯控制，無流量控制）A）發(fā)送：在源機器的數(shù)據(jù)鏈路層上運行；無限循環(huán)，盡可能快地把數(shù)據(jù)放到線上。B）接收：等待幀到達，

14、從硬件緩沖中取出新到的幀，賦給變量。最終，數(shù)據(jù)部分傳給網(wǎng)絡(luò)層，而數(shù)據(jù)鏈路層返回初始狀態(tài)，等待新幀的到來。 單工的“停等”協(xié)議（非理想工作情況無差錯控制，有流量控制）A） 主要問題：如何防止發(fā)送過程發(fā)送數(shù)據(jù)過快，使接收過程來不及處理。B） 解決辦法：要求接收方提供反饋信息（ACK）。C） 存在死鎖問題，解決辦法即是采用超時定時器。D） 不使用否認幀，ACKn 表示“第 n 1 號幀已經(jīng)收到，現(xiàn)在期望接收第 n 號幀”。E） “停等”協(xié)議的要點：1） 只有收到序號正確的確認幀 ACKn 后，才更新發(fā)送狀態(tài)變量 V(S)一次，并發(fā)送新的數(shù)據(jù)幀。2） 接收端接收到數(shù)據(jù)幀時，就要將發(fā)送序號 N(S) 與

15、本地的接收狀態(tài)變量 V(R) 相比較, 若二者相等就表明是新的數(shù)據(jù)幀，就收下，并發(fā)送確認; 否則為重復(fù)幀，就必須丟棄。但這時仍須向發(fā)送端發(fā)送確認幀 ACKn，而接收狀態(tài)變量 V(R) 和確認序號 n 都不變。3） 連續(xù)出現(xiàn)相同發(fā)送序號的數(shù)據(jù)幀，表明發(fā)送端進行了超時重傳。連續(xù)出現(xiàn)相同序號的確認幀，表明接收端收到了重復(fù)幀。4） 發(fā)送端在發(fā)送完數(shù)據(jù)幀時，必須在其發(fā)送緩存中暫時保留這個數(shù)據(jù)幀的副本。這樣才能在出差錯時進行重傳。只有確認對方已經(jīng)收到這個數(shù)據(jù)幀時，才可以清除這個副本。5） 實用的 CRC 檢驗器都是用硬件完成的。6） CRC 檢驗器能夠自動丟棄檢測到的出錯幀。因此所謂的“丟棄出錯幀”，對上

16、層軟件或用戶來說都是感覺不到的。7） 發(fā)送端對出錯的數(shù)據(jù)幀進行重傳是自動進行的，因而這種差錯控制體制常簡稱為 ARQ (Automatic Repeat reQuest)，直譯是自動重傳請求，但意思是自動請求重傳。 有噪聲信道的單工協(xié)議（非理想工作情況有差錯控制，有流量控制）其采用連續(xù)ARQ協(xié)議/流水線協(xié)議，工作原理為：在發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個數(shù)據(jù)幀；如果這時收到了接收端發(fā)來的確認幀，那么還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀；若收到對其中某一幀的否認幀，則從該幀開始的后續(xù)幀全部重發(fā)；由于減少了等待時間，整個通信的吞吐量就提高了。 滑動窗口協(xié)議A） 任何時刻發(fā)送方都維

17、持著一組序列號，對應(yīng)于允許它發(fā)送的幀。這些幀落在發(fā)送窗口之內(nèi)。接收過程也維持一個接收窗口，對應(yīng)于一組允許接收的幀。B） 發(fā)送窗口：序列號代表已發(fā)送了的但尚未確認的幀。C） 接收窗口：對應(yīng)著允許接收的幀。任何落在窗口外的幀都不加說明的丟棄。當(dāng)序列號等于窗口下限的幀收到后，把它交給網(wǎng)絡(luò)層，產(chǎn)生一個確認，且窗口整個向前移動一個位置。接收方窗口總是保持初始時的大小。 退后N幀協(xié)議（與前面連續(xù)ARQ協(xié)議原理一致） 選擇性重傳協(xié)議：只重傳出現(xiàn)差錯的數(shù)據(jù)幀或定時器超時的數(shù)據(jù)幀，由接收方的數(shù)據(jù)鏈路層存儲差錯幀之后的所有正確的幀。當(dāng)發(fā)送過程最終意識到了某個幀出錯時，只是重傳此差錯幀，而不是所有的后繼幀。第六章

18、介質(zhì)訪問控制子層1、 LAN參考模型： 物理層：必不可少；與OSI參考模型的物理層相同，負責(zé)物理連接和在媒體上傳輸比特流；主要任務(wù)是描述傳輸媒體結(jié)構(gòu)的一些特性； 數(shù)據(jù)鏈路層：與網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、通道（介質(zhì)）訪問方法以及介質(zhì)類型密切相關(guān)。為了適應(yīng)技術(shù)發(fā)展且又能保持數(shù)據(jù)鏈路層與上層的接口盡可能穩(wěn)定，IEEE802課題組將局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個子層LLC （logical link control）和MAC （medium access control）；MAC子層功能：成幀/拆幀， 實現(xiàn)、維護MAC協(xié)議，位差錯檢測，尋址；LLC子層功能：向高層提供SAP，建立/釋放邏輯連接，差錯控制，幀序號處理；

19、 網(wǎng)絡(luò)層：廣播式通信，不需要路由選擇功能，所以將其簡化成了上層協(xié)議的服務(wù)訪問點SAP。2、 多路訪問協(xié)議（Multiple Access Protocols） Ethernet 的核心技術(shù)是介質(zhì)存取訪問控制方法,記為CSMA/CD，CSMA/CD 方法用來解決多結(jié)點公用總線的問題。Ethernet 的核心技術(shù)經(jīng)歷了從純 ALOHA、時隙ALOHA到載波偵聽多路訪問 CSMA 方法的演化過程。 純ALOHA協(xié)議：任何時刻只要用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)，就可以自由地進行發(fā)送。信息發(fā)送完畢，發(fā)送站等待一段時間，若在等待時間內(nèi)收到接收站的應(yīng)答信息，則表明發(fā)送成功，否則重發(fā)該數(shù)據(jù)幀。（純ALOHA協(xié)議的特點是：不對

20、結(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的時間進行任何約束，因而吞吐率很低。） 分隙ALOHA協(xié)議：通過限制信息發(fā)送的時刻來改進的。各站只能在時隙的起始時刻才能開始發(fā)送信息。 載波監(jiān)聽(Carrier Sense)的思想是：站點在發(fā)送幀訪問傳輸信道之前，首先監(jiān)聽信道有無載波，若有載波，說明已有用戶在使用信道，則不發(fā)送幀以避免沖突。多路訪問(Multiple Access)是指多個用戶共用一條線路。 載波偵聽多路訪問協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)各站點偵聽載波是否存在（即有無傳輸），并執(zhí)行相應(yīng)動作的協(xié)議。提出“先聽后說”的方法，是對ALOHA的一種改進協(xié)議。基本思想：每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先偵聽信道上有無其他站正在發(fā)送信息。如果沒有，則發(fā)送數(shù)

21、據(jù)；如果有，則暫不發(fā)送，退避一段時間后再嘗試。（根據(jù)偵聽策略的不同，分為三種：持續(xù)CSMA、 p持續(xù)CSMA、非持續(xù)CSMA。這三種偵聽策略參照講義了解其工作原理。） 有沖突檢測的CSMA：先聽后說，邊說邊聽，沖突停止，延時再發(fā)。3、 IEEE802.3 的物理層標(biāo)準(zhǔn)：以10 Base 5為例，10位表示數(shù)據(jù)率（Mbps），base位表示基帶/寬帶，5位表示段最大長度（百米）。4、 令牌環(huán)（Token Ring，IEEE 802.5） 環(huán)接口（TCU）的操作模式：發(fā)送模式 (站點發(fā)送數(shù)據(jù)時)/偵聽模式 (其他時候) 令牌環(huán)的操作過程：空令牌截獲令牌，發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)幀和接收幀撤銷幀重新發(fā)令牌。5、

22、 環(huán)長的比特度量計算，參見附錄6、 虛擬局域網(wǎng)：常用的劃分方式有三種（根據(jù)端口來劃分VLAN, 根據(jù)MAC地址劃分VLAN, 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN）。第七章 網(wǎng)絡(luò)層1、 計算機網(wǎng)絡(luò)分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的最高層，它在數(shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上向資源子網(wǎng)提供服務(wù)。2、 網(wǎng)絡(luò)層是否面向連接和網(wǎng)絡(luò)層是否可靠是兩個獨立的問題。重要的兩種組合：可靠的、面向連接的網(wǎng)絡(luò)層ATM; 不可靠的、面向無連接的網(wǎng)絡(luò)層因特網(wǎng)。3、 擁塞控制 產(chǎn)生原因：分組太多；處理器速度慢；線路帶寬低。 所有解決方案分為兩類：開環(huán)和閉環(huán)。開環(huán)致力于通過良好的設(shè)計來避免問題的出現(xiàn)，確保問題在一開始時就不會發(fā)生。一旦

23、系統(tǒng)安裝并運行起來，就不再做任何中間階段的更正。閉環(huán)的解決方案是建立在反饋環(huán)路上的。當(dāng)用于擁塞控制時，有3個部分（監(jiān)視系統(tǒng)，檢測何時何地發(fā)生了擁塞；將此信息傳送到可能采取行動的地方；調(diào)整系統(tǒng)操作以更正問題）。4、 常見網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備： 物理層：中繼器（Repeater，對接收信號進行再生和發(fā)送）、集線器（Hub） 數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋（Bridge，用于實現(xiàn)不同LAN的互聯(lián)）、交換機 網(wǎng)絡(luò)層：路由器（最基本的功能是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包） 網(wǎng)絡(luò)層以上的協(xié)議層：網(wǎng)關(guān)（可以實現(xiàn)不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)）5、 IP協(xié)議 IP協(xié)議的功能：定義數(shù)據(jù)報，Internet最基本的傳輸單位；定義Internet的尋址方式，即IP

24、地址；在網(wǎng)絡(luò)訪問層和主機-主機傳輸層之間傳送數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)報遞送到遠端主機，即進行路由選擇的功能；進行數(shù)據(jù)報的分解和重組。 IP協(xié)議的特點：IP協(xié)議是一種不可靠、無連接的數(shù)據(jù)報傳送服務(wù)協(xié)議；IP協(xié)議是點-點的網(wǎng)絡(luò)層通信協(xié)議；IP協(xié)議向傳輸層屏蔽了物理網(wǎng)絡(luò)的差異。 IP地址的結(jié)構(gòu)：IP地址共有4個字節(jié)，每個字節(jié)用十進制表示，并用“.”隔開，由網(wǎng)絡(luò)號和主機號構(gòu)成。 IP地址分類a) A類IP地址的網(wǎng)絡(luò)號長度為7位，主機號長度為24位；地址范圍：55。（其中網(wǎng)絡(luò)號為127的IP地址以及主機號為全0和全1的IP地址均保留用于特殊目的，故其有效范圍實際是：1.0.0

25、.154）b) B類IP地址的網(wǎng)絡(luò)IP長度為14位，主機IP長度為16位，IP地址范圍：55（IP地址有效范圍是：54）。c) C類IP地址的網(wǎng)絡(luò)號長度為21位，主機號長度為8位；IP地址范圍：55（IP地址有效范圍是：54）。d) D類IP地址不標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)，用于其他特殊的用途；地址范圍：55。e) E類IP地址暫時保留；地址范圍：25

26、55。 特殊的IP地址：a) A類、B類與C類IP地址中，主機號全1的地址為直接廣播地址；b) 網(wǎng)絡(luò)號與主機號的32位全為1的IP地址為有限廣播地址；c) 主機號全為“0”時，表示本地網(wǎng)絡(luò)；d) 回送地址：以127開始的IP地址作為保留地址；回送地址是用于網(wǎng)絡(luò)軟件測試和本地主機進程間通信。6、 子網(wǎng)劃分 子網(wǎng)劃分原因：充分使用地址；劃分管理職能；提高網(wǎng)絡(luò)性能。 子網(wǎng)劃分方法計算題，參見附錄。7、 因特網(wǎng)控制協(xié)議 IP協(xié)議用于數(shù)據(jù)傳輸（無連接，不可靠）。 ICMP協(xié)議（Internet Control Message Protocol）因特網(wǎng)控制消息協(xié)議；可用來監(jiān)測因特網(wǎng)。

27、 ARP協(xié)議地址分辨協(xié)議；從已知的IP地址找出對應(yīng)物理地址的映射過程。 RARP協(xié)議反向地址分辨協(xié)議；從已知的物理地址找出對應(yīng)IP地址的映射過程。 DHCP協(xié)議-動態(tài)地址協(xié)議。8、 IPv6（更大的地址空間，簡化了頭部格式，協(xié)議的靈活性了解即可）。第八章 傳輸層1、 傳輸層是整個協(xié)議層次的核心，其任務(wù)是在源主機和目的主機之間提供可靠的、性能價格比合理的數(shù)據(jù)傳輸功能，并且與當(dāng)前所使用的物理網(wǎng)絡(luò)完全獨立。（向用戶應(yīng)用層的進程，提供有效、可靠且價格合理的服務(wù)；彌補、加強網(wǎng)絡(luò)層所提供的服務(wù)，改善服務(wù)質(zhì)量。）2、 因特網(wǎng)TCP/IP協(xié)議棧的傳輸層有兩個并列的協(xié)議：傳輸控制協(xié)議TCP：面向連接的，相當(dāng)于O

28、SI參考模型傳輸層的TP4用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP：無連接的，相當(dāng)于OSI參考模型傳輸層的TP03、 傳輸控制協(xié)議TCP： TCP協(xié)議是專門設(shè)計用于在不可靠的因特網(wǎng)上提供可靠的、端到端的字節(jié)流通信的協(xié)議。 發(fā)送端TCP實體從本地進程接收用戶的數(shù)據(jù)流，并將其分為數(shù)據(jù)片斷，作為單獨的IP數(shù)據(jù)報發(fā)送出去；接收端包含有TCP數(shù)據(jù)的IP數(shù)據(jù)報被送給目的機器的TCP實體，重新組合為原來的字節(jié)流。 TCP協(xié)議的主要特點：面向連接服務(wù)、高可靠性（確認與超時沖發(fā)機制）、全雙工通信、支持流傳輸、傳輸連接的可靠建立與釋放（使用3次握手方式）、提供流量控制和擁塞控制（滑動窗口方法）。4、 端口的含義與分配： TCP分設(shè)源

29、端口和目的端口，用于標(biāo)識通信的進程；在一臺計算機中，不同進程用進程號或進程標(biāo)識惟一的標(biāo)識。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中完整的進程標(biāo)識是：主機地址進程標(biāo)識。 端口號是TCP與UDP協(xié)議與應(yīng)用程序連接的訪問點，是TCP與UDP協(xié)議軟件的一部分；端口號可作為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的進程標(biāo)識。 端口的基本分配方式有：全局分配集中控制方式；本地分配動態(tài)聯(lián)編方式。 TCP/IP端口號有216個，將端口分為兩部分：保留端口和自由端口。5、 傳輸連接的建立/釋放 三次握手過程建立傳輸連接：A（客戶端進程）發(fā)出“請求連接”TCP段，段頭的SYN置1，序列號Seq取值x（A初始報文序列）；B（服務(wù)器進程）返回一個TCP段，段頭的SYN和AC

30、K均置1，其Seq=y(B初始報文序號)，確認域為x+1，告示A端序列號為x的請求正確收到，并對此給出確認應(yīng)答；A正確收到B的應(yīng)答后，需要再發(fā)送一個ACK置1的TCP段，在確認域中填入y+1，以示對B的初始序號的確認。 TCP連接的釋放過程：若B發(fā)完數(shù)據(jù)而請求釋放，發(fā)出FIN=1的TCP段報文；若A的數(shù)據(jù)傳送尚未結(jié)束，允許繼續(xù)傳送，直至發(fā)完；然后再給B送出FIN=1的TCP段，請求釋放。兩個方向上的連接均關(guān)閉后，該連接就被完全釋放了。（突然釋放：有一方提出釋放請求得到確認后，雙方通信立即終止。）第九章 應(yīng)用層1、 防火墻的兩個基本部件：包過濾路由器和應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)。2、 加密技術(shù)（四個元素：明文、

31、密文、加密算法、密鑰） 密碼體制可分為兩類：對稱密碼體制（加密密鑰和解密密鑰相同）和非對稱密碼體制（加密密鑰和解密密鑰不同） 傳統(tǒng)加密算法基本采用對稱密碼體制，常用方法有：替換密碼和變位密碼。 現(xiàn)代加密算法中有一個典型的對稱加密算法數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES。 非對稱密鑰密碼體制中有一種典型的公開密鑰密碼體制RSA體制。3、 TCP/IP主要的應(yīng)用層協(xié)議（各協(xié)議詳細介紹自行參照講義了解）： 域名系統(tǒng)DNS：實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備名字到IP地址映射的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)； 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP：用于管理與監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備； 遠程登錄協(xié)議Telnet：用于實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中遠程登錄功能； 文件傳輸協(xié)議FTP：實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中交互式文件傳

32、輸功能； 簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP：實現(xiàn)Internet中電子郵件傳送功能； 超文本傳輸協(xié)議HTTP：用于WWW服務(wù)； 簡單郵件傳送協(xié)議SMTP：負責(zé)客戶端向本郵件服務(wù)器傳送郵件，以及服務(wù)器之間的郵件傳送（發(fā)郵件）； 郵政代理協(xié)議POP3：實現(xiàn)當(dāng)用戶計算機與郵件服務(wù)器連通時，將郵件服務(wù)器的電子郵箱中的郵件直接傳送到用戶計算機上（收郵件）。4、 www萬維網(wǎng) www系統(tǒng)以C/S（客戶端/服務(wù)器）模式工作。 www服務(wù)的核心技術(shù)是：超文本標(biāo)記語言HTML+超文本傳輸協(xié)議HTTP+超鏈接 hyperlink。 統(tǒng)一資源定位器（URL）的組成信息服務(wù)方式：/信息資源地址/文件路徑。第十章 CAN總線1

33、、 CAN控制器局域網(wǎng)（Control Area Network）為1983年由德國Bosch（博世）公司推出。2、 CAN總線具有突出的可靠性、實時性和靈活性。了解其的10個技術(shù)特點：（注：老師應(yīng)該不會用此十點出道大題難為人，但其中有些零碎知識點需要掌握，請自行從下方提取）（1） CAN從本質(zhì)上講是一種多主或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可主動發(fā)送報文。（2） 廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)進行編碼；通過報文過濾，可實現(xiàn)點對點、多點播送（傳送）、廣播等幾種數(shù)據(jù)傳送方式。（3） 采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低。（4） 具有多種檢錯措施及相應(yīng)的處理功能，檢錯效果極好，處理功能很強

34、，保證了通信的高可靠性。位錯誤和位填充錯誤檢測、CRC校驗、報文格式檢查和應(yīng)答錯誤檢測及相應(yīng)的錯誤處理。（5） 通信介質(zhì)（媒體）可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。（6） 總線長度可達10km（速率為5kbps及其以下）；網(wǎng)絡(luò)速度可達1Mbps（總線長度為40m及其以下）。（7） 網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達110個；標(biāo)準(zhǔn)格式的報文標(biāo)識符可達2032個，而擴展格式的報文標(biāo)識符的個數(shù)幾乎不受限制。（8） 采用非破壞性逐位仲裁機制來解決總線訪問沖突。通過采用這種機制，即使在網(wǎng)絡(luò)負載很重時，也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓現(xiàn)象。（其中兩點點無重要知識點，略去，詳情自己看講義?。?、 CAN節(jié)點

35、的分層結(jié)構(gòu)及其功能（物理層+數(shù)據(jù)鏈路層，其中數(shù)據(jù)鏈路層又可劃分為兩個子層）LLC子層（邏輯鏈路控制子層）報文過濾、超載通知、恢復(fù)管理MAC子層（媒體訪問控制子層）傳送協(xié)議（即控制成幀、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、錯誤標(biāo)注和故障界定）4、 CAN的一些基本概念（參照講義，了解即可）：報文、信息路由、系統(tǒng)靈活性、報文路由、多點傳送、數(shù)據(jù)一致性、位速率、優(yōu)先權(quán)、遠程數(shù)據(jù)請求、多主站、仲裁、安全性、錯誤標(biāo)注和恢復(fù)時間、故障界定、連接、單通道、應(yīng)答、睡眠方式、喚醒。5、 CAN總線報文傳送的幀類型：數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、超載幀。其中數(shù)據(jù)幀由幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場、CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)束這7個不同的位

36、場組成。（這條重要，有關(guān)數(shù)據(jù)幀的知識參照講義自己多看看）6、 CAN總線五種錯誤類型：位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、形式錯誤、應(yīng)答錯誤。第十一章 PROFIBUS現(xiàn)場總線5、 PROFIBUS概述及基礎(chǔ)知識 PROFIBUS優(yōu)點：節(jié)省硬件和安裝費用、節(jié)省工程費用、更大的制造靈活性 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：PROFIBUS主站+PROFIBUS從站+PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)部件+人機界面設(shè)備 PROFIBUS介質(zhì)存取控制MAC的基本要求：在主站間通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務(wù)；在主站和從站間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實時傳輸。6、 PROF

37、IBUSDP（分布式外設(shè)） 應(yīng)用：PROFIBUSDP 用于設(shè)備級的高速數(shù)據(jù)傳送，中央控制器通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備進行通信。 通信模式：點對點(用戶數(shù)據(jù)傳送)或廣播(控制指令)、循環(huán)主從用戶數(shù)據(jù)傳送、非循環(huán)主主數(shù)據(jù)傳送。 FPOFIBUS-DP 設(shè)備的GSD文件：每一個設(shè)備類型分別需要一個GSD文件；在GSD文件中，描述每一個FPOFIBUS-DP 設(shè)備的特性；每個設(shè)備的GSD文件用設(shè)備的電子數(shù)據(jù)單來表示；GSD文件包含所有設(shè)備的特定參數(shù)。7、 PROFIBUSPA（過程自動化）8、 PROFIBUSFMS（現(xiàn)場總線報文規(guī)范）（注：后面兩部分重要性較低，自己看著講義了解了解，注意應(yīng)用場

38、合就差不多了）計算題（注：為方便學(xué)習(xí)，以下內(nèi)容存在個別例題引自網(wǎng)絡(luò)，題號后有標(biāo)示。）香農(nóng)定理及奈奎斯特定理1、 如果在一條3kHz的信道上發(fā)送一個二進制信號，該信道的信噪比為20dB，則最大可達到的數(shù)據(jù)傳輸率為多少？答：信噪比為20 dB 即S/N = 100.由香農(nóng)定理，該信道的信道容量為：3log2(1+100) =19.98kbps。又根據(jù)奈奎斯特定理，發(fā)送二進制信號的3kHz 信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為：2*3log22=6kbps。所以可以取得的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6kbps。2、 在話音通道中（有噪聲的信道），當(dāng)帶寬為3000Hz，信噪比為30dB（電話系統(tǒng)中模擬部分的典型參數(shù)），求最

39、大數(shù)據(jù)傳輸速率？答：由10lgS/N30 dB 求得S/N1000，所以最大數(shù)據(jù)傳輸速率Hlog2(1+S/N) 30k bps3、數(shù)字信號傳輸時，一個數(shù)字脈沖信號的寬度T=833x10-6秒，則波特率為多少？如果采用四相調(diào)制方式，即N=4，則信道的數(shù)據(jù)傳輸速率為多少？B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud) R=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps)4、對于寬帶為50KHz的信道，若有16種不同的物理狀態(tài)來表示數(shù)據(jù)，信噪比為20dB,問該信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率是多少？答：根據(jù)奈奎斯特定理：C=2*H* log2N(bps)C=2*50

40、* log216= 400kbps根據(jù)香農(nóng)定理：C=H* log2(1+S/N)(bps)因為10log10(S/N)=20dB所以S/N=1020/10 =100所以C=50* log2(1+100)=50* log2101=333kbps由于噪聲的存在，無論采用何種編碼，信道最大數(shù)據(jù)傳輸率不會超過香農(nóng)定理的極限值，故該信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率為333kbps。5、在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)率為4800bps，調(diào)制速率為1200 Baud，則信號取幾種不同的狀態(tài)？若要使數(shù)據(jù)率與調(diào)制速率相等，需要信號取幾種狀態(tài)?答：根據(jù)Nyqust公式S=Blog2N，因為已知S=4800bps, B=1200Bau

41、d，所以，N=16，信號取16種不同的狀態(tài)。 當(dāng)信號取2種不同的狀態(tài)（N=2）時, 數(shù)據(jù)速率與調(diào)制速率相等(寬帶傳輸特例：基帶傳輸)。 CRC校驗1、冗余碼的計算 模二除法：不存在借位。進行多項式除法時，只要對其相應(yīng)系數(shù)相除就可以了。以K（x）= 為例（ 即信息位為1010001），若取r = 4，G（x）= （ 對應(yīng)的代碼為10111 ），則 X4 K（x）=x10+x8+x4（對應(yīng)的代碼為10100010000），那末由除法來求余式R（X）可這樣做。（如圖所示）這里，最后的余數(shù)1101就是冗余位，而R（x）=x3+x2+1。2、CRC接收校驗示例設(shè)發(fā)送方傳輸給接收方的二進制位流為11010

42、110111，生成多項式為G(x)=x4+x3+x+1，檢驗接收方的收到的數(shù)據(jù)是否正確？解：按模2除法，加法沒有進位，減法沒有借位。加法和減法都等同于異或。余數(shù)為0，表明接收正確。 3、CRC發(fā)送示例設(shè)發(fā)送方準(zhǔn)備的二進制數(shù)據(jù)幀為1101011011，生成多項式為G(x)=x4+x+1，求CRC發(fā)送的數(shù)據(jù)幀？解：G(x)為4階，在幀的低位端加上4個0，則幀為14位。實際發(fā)送的幀為：T(x)=11010110111110。接收校驗時，若T(x)能被G(x)整除，則表示傳輸和接收正確。 環(huán)長的比特度量環(huán)的比特長度=信號傳播時延數(shù)據(jù)傳輸速率+接口延遲位數(shù)=環(huán)路媒體長度5(us/Km)數(shù)據(jù)傳輸速率+接口

43、延遲位數(shù) 式中5us/km即信號傳播速度200m/us的倒數(shù)。1、 某令牌環(huán)媒體長度為1OKm,數(shù)據(jù)傳輸速率為4Mbps,環(huán)路上共有50個站點,每個站點的接口引入1位延遲,則可計算得:環(huán)的比特長度=10(Km)5(s/km)4(Mbps)+1(bit)50=10510-64106+150=200+50=250(bit)2、設(shè)有媒體長度10km、數(shù)據(jù)傳輸速率16Mbps、共100個站點的令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)，每個站點引入1bit延遲，信號傳播速度為200m/s。求：（1）該環(huán)上的1bit延遲相當(dāng)于多少米長度的電纜？（2）該環(huán)的有效位長度（bit環(huán)長）是多少位？答 (1) 10103(m)200(m/s)1

44、0-616106(bps)=800(bit)10km/800=12.5m（注：講義中此處計算結(jié)果為11.1m，與下道例題相矛盾；個人認為正確結(jié)果應(yīng)為此般所得的12.5m） (2) 800(bit)3、長10km，16Mbps，100個站點的令牌環(huán)，每個站點引入1位延遲位，信號傳播速度為200m/us，則該環(huán)上1位延遲相當(dāng)于_(4)_米長度的電纜，該環(huán)有效長為_(5)_。A.10 B.12.5 C.15 D.20A.100 B.200 C.500 D.800 據(jù)時延估算公式：傳播時延(us/km)*傳播介質(zhì)長度(km)*數(shù)據(jù)率(Mpbs)+中繼器時延傳播介質(zhì)長度=10km傳播速度=200m/us

45、=0.2km/us 傳播時延=1/0.2(us/km)=5(us/km)數(shù)據(jù)率=16Mbps其環(huán)上可能存在的最大時延(環(huán)的比特長度)是 10*5*16+100=900 位沒有幀發(fā)送時，其環(huán)上可能存在的最小時延為 10*5*16=800位環(huán)上1位延遲相當(dāng)于10km/800=12.5m 子網(wǎng)劃分1、某C類網(wǎng)絡(luò)用于網(wǎng)絡(luò)中的100臺主機，考慮路由器的兩個端口，需要標(biāo)識的主機數(shù)為102個。假定每個子網(wǎng)各占一半，各51個。請進行子網(wǎng)劃分，寫出每個子網(wǎng)的子網(wǎng)號及每個子網(wǎng)的主機范圍。答：因為要劃分兩個子網(wǎng)，考慮全0和全1的地址不可用，故需從主機號中提取兩位進行子網(wǎng)劃分。子網(wǎng)號位數(shù)2位，可

46、能組合00、01、10、11，其中01和10為可用的子網(wǎng)號。子網(wǎng)掩碼為：92.每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號和主機范圍如下： 網(wǎng)號為4，主機號范圍為526 網(wǎng)號為28，主機號范圍為2990 2、某單位分配到一個B類IP地址，其net-id為。該單位有4000臺機器，平均分布在16個不同的地點。如選用子網(wǎng)掩碼為，試給每一地點分配一個子網(wǎng)號碼，并計算出每個地點主機號碼的最小值和最大值。答：4000/16=250，平均每個地點250臺機器。如選為掩碼，則每個網(wǎng)絡(luò)所連主機數(shù)=28-2=254250，共有子網(wǎng)數(shù)=28-2=25416，能滿足實際需求?？山o每個地點分配如下子網(wǎng)號碼地點： 子網(wǎng)號（subnet-id） 子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號 主機IP的最小值和最大值1： 00000001 -54 2： 00000010 -129