計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)筆記(第一章~第四章)

1、第一章 概述1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代中的作用21世紀(jì)的一些重要的特征就是 數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化和信息化，他是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時(shí)代。這里所說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即 電信網(wǎng)絡(luò)，有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。以 因特網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了飛速的發(fā)展，已從最初的網(wǎng)絡(luò)科研逐步發(fā)展橙為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的重要功能有兩個(gè)：1.連通性 2.共享（硬件 軟件 信息 ）所謂的連通性就是上網(wǎng)用戶之間可以交換信息所謂共享就是指資源共享，可以是可以是信息共享，軟件共享，也可以使硬件共享。1.2因特網(wǎng)的概述1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)起源于美國(guó)的因特網(wǎng)現(xiàn)已發(fā)展成世界上最大的國(guó)際性計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)由若干結(jié)點(diǎn)和連接

2、這些結(jié)點(diǎn)的鏈路組成。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)可以是計(jì)算機(jī)，集線器，交換機(jī)或路由器。網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)還可以痛過(guò)路由器連接互連起來(lái)，這樣構(gòu)成了一個(gè)覆蓋更大的網(wǎng)絡(luò)，即互聯(lián)網(wǎng)。因此，互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)是世界上最大的互聯(lián)網(wǎng) 連接在因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)被稱為主機(jī)網(wǎng)路把許多計(jì)算機(jī)連接在一起，因特網(wǎng)則把許多的網(wǎng)絡(luò)連接在一起像這樣包含有計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，以及用這樣的網(wǎng)絡(luò)加上許多路由器組成的互聯(lián)網(wǎng)，都可統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。世界上最大的互聯(lián)網(wǎng)因特網(wǎng)，也是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.2.2 因特網(wǎng)發(fā)展的三個(gè)階段第一階段是從單個(gè)網(wǎng)絡(luò)（阿帕奈特）ARPANET 向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程。1969年美國(guó)國(guó)防部創(chuàng)建的第一個(gè)分組交換網(wǎng)ARPANET最初只是一個(gè)單

3、個(gè)的分組交換網(wǎng)（并不是一個(gè)互聯(lián)的）這個(gè)是因特網(wǎng)的雛形。1983年TCP/IP協(xié)議成為AEPAENT上的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此1983年作為因特網(wǎng)的誕生時(shí)間。以小寫字母i開始的internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）是一個(gè)通用詞，它泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)。以大寫字母I開始的Interent（因特網(wǎng)）是指全球最大的，開放的，由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它采用TCP/IP協(xié)議，作為通信規(guī)則。第二階段的特點(diǎn)是組建了三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。從1985年起，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)NSF就圍繞六個(gè)大型計(jì)算機(jī)中心建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，即國(guó)際科學(xué)基金網(wǎng)NSFNET。它是一個(gè)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)，分為主干網(wǎng)，地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)（或企業(yè)

4、網(wǎng)）第三階段的特點(diǎn)是逐漸形成了多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。從1993年開始，由美國(guó)政府資助的NSFNET逐漸被若干個(gè)商用的因特網(wǎng)主干網(wǎng)代替，這樣出現(xiàn)了一個(gè)新的名詞：因特網(wǎng)服務(wù)提供者ISP，又被稱為因特網(wǎng)服務(wù)提供商。為了使不同層次ISP經(jīng)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)都能夠互通，在1994年開始創(chuàng)建了四個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP。NAP又被稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，NAP的設(shè)備不存在從屬關(guān)系而都是平等的。因特網(wǎng)已經(jīng)稱為世界上規(guī)模最大和增長(zhǎng)速度最快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展始于20世紀(jì)90年代。由歐洲原子核研究組織開發(fā)的萬(wàn)維網(wǎng)WWW下一代因特網(wǎng)計(jì)劃（NGI）要實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)：（1） 開發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（2） 使用更加先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)和開

5、發(fā)許多帶有革命性的應(yīng)用（3） 使用超高速全光網(wǎng)絡(luò)（4） 對(duì)整個(gè)因特網(wǎng)的管理和保證信息的可靠性及安全性方面進(jìn)行較大的改進(jìn)1.3 因特網(wǎng)的組成從因特網(wǎng)的工作方式來(lái)看可以劃分為兩大塊：（1） 邊緣部分 由所有連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)組成。這部分是用戶直接只用的，用來(lái)進(jìn)行通信（傳輸數(shù)據(jù)，音頻或視頻）和資源共享。（2） 核心部分 由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務(wù)的（提供連通性和交換）1.3.1 因特網(wǎng)的邊緣部分處在因特網(wǎng)邊緣的部分就是連接在因特網(wǎng)上的所有的主機(jī)。這些主機(jī)又稱為端系統(tǒng)。ISP不僅僅是向端系統(tǒng)提供服務(wù)，它也可以擁有一些端系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運(yùn)行的程序之間的通

6、信方式通常可劃分為兩大類：（1）客戶服務(wù)方式（C/S方式） （2）對(duì)等方式（P2P方式）1. 客戶服務(wù)方式客戶和服務(wù)器都是指通信中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程?？蛻羰欠?wù)請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方。服務(wù)器請(qǐng)求方和服務(wù)提供方都要使用網(wǎng)絡(luò)核心部分所提供的服務(wù)。2. 對(duì)等連接方式對(duì)等連接（P2P）是指兩個(gè)主機(jī)在通信時(shí)并不區(qū)分哪一個(gè)是服務(wù)請(qǐng)求方還是服務(wù)提供方。因此這種工作方式也稱為P2P文件共享。1.3.2 因特網(wǎng)的核心部分路由器是一種專用計(jì)算機(jī)（但不是主機(jī)）路由器是實(shí)現(xiàn)分組交換的關(guān)鍵構(gòu)件，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。電路交換的主要特點(diǎn)交換就是按照某種方式動(dòng)態(tài)的分配傳輸線路的資源。建

7、立連接（占用通信資源） 通話（一直占用通信資源即獨(dú)占資源）<這個(gè)是電路交換的最主要的特點(diǎn)即 獨(dú)占資源 > 釋放連接（歸還通信資源）三個(gè)步驟的交換方式稱為電路交換電路交換的一個(gè)重要特點(diǎn)就是在通話的全部時(shí)間內(nèi)，通話的兩個(gè)用戶始終占用端系統(tǒng)的通信資源。分組交換的主要特點(diǎn)先儲(chǔ)存后轉(zhuǎn)發(fā)；無(wú)連接隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。（1）分組，封裝 （2）轉(zhuǎn)發(fā) <選擇路徑，以分組為單位> （3）接收時(shí)重裝重組。分組交換采用儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。通常我們把要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)稱為一個(gè)報(bào)文。分組又稱為包，而分組的首部也可被稱為包頭。分組=包=數(shù)據(jù)報(bào)分組轉(zhuǎn)發(fā)的核心部件是路由器主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的；路由器則是用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組，

8、即分組交換的。分組交換時(shí)最重要的就是知道路由器之間是怎樣連接起來(lái)的。路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的過(guò)程時(shí)，往往把單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化成為一條鏈路，而路由器成為核心部分的結(jié)點(diǎn)。報(bào)文交換基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理三種交換方式在數(shù)據(jù)傳送階段的主要特點(diǎn)：電路交換整個(gè)報(bào)文的比特流連續(xù)的從源點(diǎn)直達(dá)終點(diǎn)。報(bào)文交換整個(gè)報(bào)文先傳送到相鄰結(jié)點(diǎn)，全部?jī)?chǔ)存下來(lái)后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)分組交換單個(gè)分組（這只是整個(gè)報(bào)文的一部分）傳送到相鄰結(jié)點(diǎn)，儲(chǔ)存下來(lái)后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的發(fā)展1989年11月我國(guó)第一個(gè)公用分組交換網(wǎng)CNPAC建立運(yùn)行9個(gè)全國(guó)范圍的功用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng) CHINANET中國(guó)教育

9、和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng) CERNET中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng) CSTNET中國(guó)聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng) UNNET中國(guó)網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng) CNCNET中國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng) CIETNET中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng) CMNET中國(guó)長(zhǎng)城互聯(lián)網(wǎng) CGWNET中國(guó)衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng) CSNET1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型1.5.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義將各地各種計(jì)算機(jī)連接在一起實(shí)現(xiàn)資源共享的計(jì)算機(jī)集合叫做 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) （也可以說(shuō)是一些相互連接的，自治的計(jì)算機(jī)的集合）。1.5.2 幾種不同類型的網(wǎng)絡(luò)不同作用范圍的網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng) WAN 廣域網(wǎng)的作用范圍通常為幾十到幾千公里，因而有時(shí)也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)。城域網(wǎng) MAN 城域網(wǎng)的作用范圍一般是一個(gè)城市，可跨越幾個(gè)街區(qū)甚至幾個(gè)

10、城市，其作用距離約為 550 km。局域網(wǎng) LAN （也可以稱為校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)）局域網(wǎng)一般用微型計(jì)算機(jī)或者工作站通過(guò)高速通信線路相連（速率通常為10 Mb/s 以上），但地理上則局限在較小的范圍（如 1 km 左右）。個(gè)人區(qū)域網(wǎng) PAN 個(gè)人區(qū)域網(wǎng)就是在個(gè)人工作地方把屬于個(gè)人使用的電子設(shè)備（如便攜式電腦）用無(wú)線技術(shù)連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，因此也稱為無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng) WPAN，其范圍大約在 10 m 左右。不同使用者的網(wǎng)絡(luò)（1） 公用網(wǎng) <公眾網(wǎng)> （2）專用網(wǎng)公用網(wǎng)和專用網(wǎng)都可以傳送多種業(yè)務(wù)用來(lái)把用戶介入到因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)這種網(wǎng)絡(luò)就是接入網(wǎng) AN ，它又稱為本地接入網(wǎng)或居民接入網(wǎng)。1.6 計(jì)算機(jī)

11、網(wǎng)絡(luò)的性能1.6.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)1. 速率比特（bit）是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的速率指的是連接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳輸數(shù)據(jù)的速率，他也稱為數(shù)據(jù)率或比特率速率的單位是b/s（比特每秒）（或bit/s），有時(shí)也寫為bps2. 帶寬帶寬有兩種意義：（1） 帶寬是指某個(gè)信號(hào)具有的頻帶寬度，帶寬的單位是赫（2） 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，帶寬用來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力，這種帶寬的單位是“比特每秒”，即b/s 3. 吞吐量吞吐量表示在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量。時(shí)延時(shí)延是指數(shù)據(jù)（一個(gè)報(bào)文或分組，甚至比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到

12、另一端所需的時(shí)間。時(shí)延是個(gè)很重要的性能指標(biāo)，它有時(shí)也稱為延遲或遲延。（1） 發(fā)送時(shí)延 發(fā)送時(shí)延是主機(jī)或路由器發(fā)送數(shù)據(jù)幀所需要的時(shí)間，也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起，到幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需要的時(shí)間。因此，發(fā)送時(shí)延也叫做傳輸時(shí)延。發(fā)送時(shí)延的計(jì)算公式： 發(fā)送時(shí)延 = 數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度（b）/ 發(fā)送速率（b/s）（2） 傳播時(shí)延 傳播時(shí)延是電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費(fèi)的時(shí)間。傳播時(shí)延的公式是： 傳播時(shí)延 = 信道長(zhǎng)度（m）/ 電磁波在信道上的傳輸速率（m/s）（3） 處理時(shí)延 主機(jī)或路由器在收到分組時(shí)要花費(fèi)一定的時(shí)間進(jìn)行處理。（4） 排隊(duì)時(shí)延 分組在經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，要經(jīng)過(guò)許多的路由器。但

13、分組在進(jìn)入路由器后要現(xiàn)在輸入隊(duì)列中排隊(duì)等待處理。 總時(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延 + 傳播時(shí)延 + 處理時(shí)延 + 排隊(duì)時(shí)延1.7 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成在ARPANET設(shè)計(jì)時(shí)即提出了分層的方法1974年，美國(guó)的IBM公司宣布了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA，這個(gè)著名的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)就是按照分層的方法制定的。使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互聯(lián)成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架即著名的 開放系統(tǒng)互連參考基本模型OSI/RM 簡(jiǎn)稱為OSI。（OSI是一種理想境界）得到最廣泛應(yīng)用的不是法律上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)OSI。而是非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP。這樣，TCP/IP就常被稱為是事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。1.7.2 協(xié)議與劃分層次為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)

14、中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則，標(biāo)準(zhǔn)或約定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也可簡(jiǎn)稱為協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要有以下三個(gè)要素組成：（1） 語(yǔ)法 即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式（2） 語(yǔ)義 即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)（3） 同步 即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明分層帶來(lái)的好處：（1） 各層之間是獨(dú)立的（2） 靈活性好（3） 結(jié)構(gòu)上可分開（4） 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)（5） 能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。1.7.3 具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)OSI是七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)，TCP/IP是一個(gè)四層的體系結(jié)構(gòu)，綜合OSI和T

15、CP/IP的優(yōu)點(diǎn)，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。7 應(yīng)用層6 表示層5 會(huì)話層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層OSI的體系結(jié)構(gòu)圖：應(yīng)用層（各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET,FTP,SMTP）運(yùn)輸層（TCP或UDP）網(wǎng)絡(luò)層 IP網(wǎng)絡(luò)接口層TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)圖：5 應(yīng)用層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)圖：應(yīng)用層 應(yīng)用層直接為用戶的通信進(jìn)程提供服務(wù)。這里的進(jìn)程就是指正在運(yùn)行的程序。運(yùn)輸層 通常叫傳輸層，它的任務(wù)就是負(fù)責(zé)向兩個(gè)主機(jī)中進(jìn)程之間的通信提供服務(wù)。傳輸層主要使用2個(gè)協(xié)議：傳輸控制協(xié)議 TCP 面向連接的，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文段，能歸提供可靠的交付用

16、戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP 面向無(wú)連接的，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇怯脩魯?shù)據(jù)報(bào)，不保證提供可靠交付，只能提供“盡最大努力的交付”。網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組交換網(wǎng)上得不同主機(jī)提供通信服務(wù)。由于網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議，因此分組也叫做IP數(shù)據(jù)報(bào)，或簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)報(bào)。網(wǎng)絡(luò)層的另一個(gè)任務(wù)就是要選擇合適的路由數(shù)據(jù)鏈路層 常簡(jiǎn)稱為鏈路層。在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層講網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的IP數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀，在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)的鏈路上“透明”地傳送幀中的數(shù)據(jù)。物理層 在物理層上所傳數(shù)據(jù)的單位是比特。物理層的任務(wù)就是透明的傳送比特流。 1.7.4 實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)用實(shí)體表示任何可以發(fā)送或者接收信息的硬件或軟件進(jìn)程協(xié)議是控

17、制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體（或多個(gè)實(shí)體）進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)實(shí)體之間通信的規(guī)則；但服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層痛過(guò)層間接口提供的。在同一個(gè)系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互（即交換信息），通常成為服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP，SAP實(shí)際上就是一個(gè)邏輯端口。OSI把層與層之間交換的數(shù)據(jù)的單位稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU1.7.5 TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)TCO/IP協(xié)議可以為各式各樣的應(yīng)用提供服務(wù)，同時(shí)TCP/IP也允許IP協(xié)議在各式各樣的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)上運(yùn)行。第一章 重點(diǎn)習(xí)題1. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶可以提供哪些服務(wù)？2. 試簡(jiǎn)述分組交換的要點(diǎn)。3. 試從多個(gè)方面比較電路交換、報(bào)文交換和分

18、組交換的主要優(yōu)缺點(diǎn)。4. 因特網(wǎng)的發(fā)展大致分為哪幾個(gè)階段？請(qǐng)指出這幾個(gè)階段最主要的特點(diǎn)。5. 因特網(wǎng)的兩大組成部分（邊緣部分和核心部分）的特點(diǎn)是什么？它們的工作方式各有什么特點(diǎn)？6. 客戶服務(wù)器方式與對(duì)等通信方式的主要區(qū)別是什么？有沒(méi)有相同的地方？7. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有哪些常用的性能指標(biāo)？8. 協(xié)議與服務(wù)有何區(qū)別？有何關(guān)系？9. 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個(gè)要素是什么？各有什么含義？10. 試述具有五層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)，包含各層的主要功能。第二章 物理層2.1 物理層的基本概念（物理層是最底層）物理層的作用是盡可能的屏蔽掉硬件設(shè)備和傳輸媒體的差異，使物理層上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺(jué)不到這些差異。用于物理層的協(xié)

19、議稱為物理層規(guī)程；物理層規(guī)程就是物理層協(xié)議。物理層的主要特性：（1） 機(jī)械特性 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。（2） 電氣特性 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓范圍。（3） 功能特性 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。（4） 過(guò)程特性 指明對(duì)于不同功能的各種可能時(shí)間的出現(xiàn)順序。數(shù)據(jù)在通信線路上的傳輸方式一般都是串行傳輸2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型一般數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大部分，即源系統(tǒng)（或發(fā)送端、發(fā)送方）、傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）和目的系統(tǒng)（或接收端、接收方）。源系統(tǒng)一般包括以下兩個(gè)部分：（1） 源點(diǎn) 源點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生

20、要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。如 在PC機(jī)上輸入漢字，PC機(jī)產(chǎn)生輸出漢字的比特流。源點(diǎn)又稱源站或信源。（2） 發(fā)送器 通常源點(diǎn)生成的數(shù)字比特流要通過(guò)發(fā)送器編碼后才能夠在傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸。典型的發(fā)送器就是調(diào)制器。目的系統(tǒng)一般包括以下兩個(gè)部分：（1） 接收器 接收傳輸系統(tǒng)傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成為能被目的設(shè)備處理的信息。典型的接收器就是解調(diào)器。（2） 終點(diǎn) 終點(diǎn)設(shè)備從接收器獲取傳來(lái)的數(shù)字比特流，然后把信息輸出。（如，把漢字在PS機(jī)上顯示出來(lái)）。終點(diǎn)又稱為目的站，或信宿。通信的目的是傳送信息，如語(yǔ)音，文字和圖像等。數(shù)據(jù)是運(yùn)送消息的實(shí)體。信號(hào)則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。根據(jù)信號(hào)中代表信息的參數(shù)取值方式不同，信

21、號(hào)可分為兩大類：（1） 模擬信號(hào)，或連續(xù)信號(hào)代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。（2） 數(shù)字信號(hào)，或離散信號(hào)代表消息的參數(shù)的取值是離散的。2.2.2 有關(guān)信道的幾個(gè)根本概念信道一般都是用來(lái)表示向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。從信道的雙方信息交互的方式來(lái)看，可以有一下三種基本方式：（1） 單項(xiàng)通信 又稱為單工通信，即只有有一個(gè)方向的通信沒(méi)有反方向的交互。無(wú)線電廣播，電視廣播就是這種類型（2） 雙向交替通信 又稱半雙工通信，即通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送，當(dāng)然也不能同時(shí)接收。（3） 雙向同時(shí)通信 又稱為全雙工通信，即通信的雙方都可以同時(shí)發(fā)送和接收信息2.2.3 信道的極限容量（1） 信道能夠

22、痛過(guò)的頻率范圍1924年乃奎斯特推導(dǎo)出了 奈氏準(zhǔn)則在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜模瑐鬏斔俾食^(guò)此上限，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的碼間串?dāng)_的問(wèn)題，使接收端對(duì)碼元的判決（或識(shí)別）稱為不可能（2） 信噪比所謂的信噪比就是新號(hào)的平均率和噪聲的平均率之比，長(zhǎng)記為S/N，并用分貝（dB）作為度量單位，即： 信噪比（dB）= 10 log10（S/N）（dB）香農(nóng)公式指出：信道的極限信息傳輸速率C是 C = W log2（ 1 + S/N ）（b/s）式中，W為信道的寬度（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；N為信道內(nèi)部的高四噪聲功率。香農(nóng)公式表明，信道的寬度或信道中的信噪比越大，信息的極限傳輸速率就

23、越高。2.3 物理層下面的傳輸媒體傳輸媒體可以分為兩大類：導(dǎo)向傳輸媒體和非導(dǎo)向傳輸媒體。2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體1. 雙絞線 把兩根相互絕緣的銅導(dǎo)線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合起來(lái)就構(gòu)成了雙絞線。絞合可以減少對(duì)相鄰導(dǎo)線的干擾。模擬傳輸和數(shù)字傳輸都可以用雙絞線屏蔽雙絞線簡(jiǎn)稱STP 無(wú)屏蔽雙絞線簡(jiǎn)稱UTP2. 同軸電纜 同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實(shí)心線或多股絞合線），絕緣層，網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層（也可以是單股的）以及保護(hù)塑料外層組成。3. 光纜 即光纖，光纖通信利用光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱光纖）傳遞光脈沖進(jìn)行通信。光纖有單模光纖和多模光纖。2.3.2 非導(dǎo)向傳輸體無(wú)線電微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有很

24、重要的地位。傳統(tǒng)的微波通信主要有兩種主要的方式：即地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。微波接力通信可傳輸電話、電報(bào)、圖像、數(shù)據(jù)等信息。其主要特點(diǎn)是：微波波段頻率很高，其范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大。2.4 信道復(fù)用技術(shù)2.4.1 頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用最基本的復(fù)用是頻分復(fù)用FDM和時(shí)分復(fù)用TDM。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源。時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。2.4.2 波分復(fù)用波分復(fù)用WDM就是光的頻分復(fù)用2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用CDM是另一種共享信道的方法碼分復(fù)用有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻率類似于白噪聲。2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)1. 脈碼調(diào)制P

25、CM體制每個(gè)脈沖信號(hào)編碼為8位二進(jìn)制碼元2.6 寬帶接入技術(shù)2.6.1 xDSL技術(shù)xDSL技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬電話用戶進(jìn)行改造DSL就是數(shù)字用戶線在DSL的幾種類型中，ADSL是非對(duì)稱數(shù)字用戶線，HDSL是告訴數(shù)字用戶線，SDSL是1對(duì)線的數(shù)字用戶線，VDSL是甚高速數(shù)字用戶線。ADSL的特點(diǎn)是，采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。ADSL不能保證固定的數(shù)據(jù)率ADSL的接入網(wǎng)由以下三大部分組成：數(shù)字用戶接入復(fù)用器DSLAM；ADSL調(diào)制解調(diào)器又稱接入端接單元ATU；電話分離器PS。ADSL最大的好處就是可以利用現(xiàn)有電話網(wǎng)中的用戶線，不需要重新布線。2.6.2 光纖同軸

26、混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）HFC的主要特點(diǎn)：（1） HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖。（2） HFC網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)。（3） HFC網(wǎng)具有比CATC網(wǎng)更寬的頻譜，且具有雙向傳輸功能。（4） 每個(gè)家庭要安裝一個(gè)用戶接口盒。HFC網(wǎng)的最大優(yōu)點(diǎn)是它具有很寬的頻帶第二章 重點(diǎn)習(xí)題1. 物理層要解決哪些問(wèn)題？物理層的主要特點(diǎn)是什么？2. 規(guī)程與協(xié)議有什么區(qū)別？3. 試解釋以下名詞：數(shù)據(jù)，信號(hào)，模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)，基帶信號(hào)，帶通信號(hào)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)，碼元，單工通信，半雙工通信，全雙工通信，串行傳輸，并行傳輸。4. 物理層的接口有哪幾個(gè)方面的特性？各包含什么內(nèi)容？5. 常用的傳輸媒體有哪幾種？各有何特點(diǎn)？6. 為什

27、么要使用信道復(fù)用技術(shù)？常用的信道復(fù)用技術(shù)有哪些？7. 試寫出下列英文縮寫的全文，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的解釋。FDM TDM STDM WDM8. 試比較xDSL、HFC、以及FTTx接入技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。第三章 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：（1） 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信道：這種信道使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。（2） 廣播信道：這種信道使用一對(duì)多的廣播通信方式。3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路和幀所謂鏈路層就是從一個(gè)結(jié)點(diǎn)到相鄰結(jié)點(diǎn)的一段物理線路，所以鏈路只是一條路徑的組成部分。數(shù)據(jù)鏈路是當(dāng)需要在一條線路上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，除必須有一條物理線路外，還必須有一些必要的通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)

28、據(jù)傳輸，若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議叫做通信規(guī)程。數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是 幀 在因特網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元就是IP數(shù)據(jù)報(bào)（或簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)報(bào)，分組或包）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層在進(jìn)行過(guò)通信是的主要步驟如下：（1）封裝成幀 （2）將裝好的幀發(fā)送 （3）數(shù)據(jù)鏈路層接收幀3.1.2 三個(gè)基本問(wèn)題封裝成幀、透明傳輸、差錯(cuò)檢驗(yàn)。1.封裝成幀 每一個(gè)鏈路層協(xié)議都規(guī)定了幀的數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度上限最大傳送單元MTUSOH為幀開始符 EOT為幀的結(jié)束符2.透明傳輸為了解決透明傳輸問(wèn)題，就必須設(shè)法使數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的控制字符“SOH”和“EOT”在接收端不被解釋為控制字符

29、。具體方法是：發(fā)送端的數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一個(gè)轉(zhuǎn)義字符“ESC”（其十六進(jìn)制編碼為1B）。而在接收端的數(shù)據(jù)鏈路層在將數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)層之前刪除這個(gè)插入的轉(zhuǎn)義字符。這種方法叫字節(jié)填充或字符填充。* 3.差錯(cuò)檢驗(yàn)傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比特率稱為誤碼率BER誤碼率：若單位時(shí)間內(nèi)，傳輸碼元總數(shù)為Mt，而同時(shí)間內(nèi)傳錯(cuò)碼元數(shù)為Me，則誤碼率為，Me/Mt*目前在數(shù)據(jù)鏈路層使用最廣泛的就是 循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC。為了進(jìn)行檢錯(cuò)而添加的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列FCS循環(huán)冗余檢驗(yàn)CRC和幀檢驗(yàn)序列FCS并不是同一個(gè)概念。CRC是一種檢錯(cuò)方法。而FCS是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余

30、碼。在接收端對(duì)收到的每一個(gè)幀經(jīng)過(guò)CRC檢驗(yàn)后：（1） 若得出的余數(shù)R=0，則判定這個(gè)幀沒(méi)有差錯(cuò)，就接受（2） 若余數(shù)R0，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)（但無(wú)法確定究竟是哪一位或哪幾位出現(xiàn)差錯(cuò)）就丟棄。在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)，必須把數(shù)據(jù)劃分為幀，每一幀都加上冗余碼，一幀接一幀的傳送，然后在接收方逐幀進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)?？煽總鬏斁褪牵簲?shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送端發(fā)送什么，在接收端就收到什么。傳輸差錯(cuò)可分為兩大類：一類是最基本的比特差錯(cuò)，另一類傳輸差錯(cuò)就是收到的幀并沒(méi)有出現(xiàn)比特差錯(cuò)，但卻出現(xiàn)了幀丟失，幀重復(fù)或幀失序。OSI的觀點(diǎn)是必須把數(shù)據(jù)鏈路層做成是可靠傳輸。因此在CRC檢錯(cuò)的基礎(chǔ)上，增加了真編號(hào)，確認(rèn)和重傳機(jī)制。3.2

31、 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP目前使用最廣泛的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議就是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP可靠傳輸?shù)母呒?jí)數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC3.2.1 PPP協(xié)議的特點(diǎn)1.PPP協(xié)議應(yīng)滿足的需求（1）簡(jiǎn)單 IETF在設(shè)計(jì)因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)時(shí)把其中最復(fù)雜的部分放在了TCP協(xié)議中，而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP則相對(duì)比較簡(jiǎn)單，它提供的是不可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)。對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層的幀，不需要進(jìn)行糾錯(cuò)，不需要序號(hào)，也不需要流量控制。（2）封裝成幀 PPP協(xié)議必須規(guī)定特殊的字符作為幀定界符（即標(biāo)志一個(gè)幀的開始和結(jié)束的字符），以便使接收端從收到的比特流中準(zhǔn)確的找出幀的開始和結(jié)束位置（3）透明性 PPP協(xié)議必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐该餍裕?）多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 PPP協(xié)議必須能夠在在同一

32、條物理鏈路上同時(shí)支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如IP和IPX等）的運(yùn)行（5）多種類型鏈路 除了要支持多中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議外，PPP還必須能夠在多種類型的鏈路上運(yùn)行。例如：串行的（一次只能發(fā)送一個(gè)比特）或并行的（一次并行的發(fā)送多個(gè)比特）2.PPP協(xié)議不需要的功能PPP協(xié)議是不可靠的傳輸協(xié)議PPP協(xié)議只支持全雙工鏈路PPP協(xié)議不需要的功能（1）糾錯(cuò)（2）流量控制（3）序號(hào)（4）多點(diǎn)線路（5）半雙工或單工鏈路。3.PPP協(xié)議的組成PPP協(xié)議有三個(gè)部分組成：（1）一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法（2）一個(gè)用來(lái)建立，配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP（3）一套網(wǎng)路控制協(xié)議NCP3.2.2 PPP協(xié)議的幀格式*

33、 3.零比特填充零比特填充的具體方法：在發(fā)送端先掃描整個(gè)數(shù)據(jù)段（通常用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，用軟件也可以實(shí)現(xiàn)，但會(huì)慢一些）。只要發(fā)現(xiàn)有5個(gè)連續(xù)的1，則立即填入一個(gè)0。因此經(jīng)過(guò)零比特填充以后的數(shù)據(jù)，就可以保證在信息字段中不會(huì)出現(xiàn)6個(gè)連續(xù)1。零比特刪除只需要把5個(gè)1之后的0比特刪除。3.3 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.3.1 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。局域網(wǎng)比廣域網(wǎng)具有較高的數(shù)據(jù)率，較低的時(shí)延和較小的誤碼率。局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）具有廣播功能（2）便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸的演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變（3）提高了系統(tǒng)的可靠性，可用性和生存性。局域

34、網(wǎng)按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為：星型網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)（典型的是 令牌環(huán)型網(wǎng)） 總線型網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)按照功能可分為：資源子網(wǎng)（邊緣） 通信子網(wǎng)（核心）（1）資源子網(wǎng)（提供資源）：服務(wù)器 工作站 主機(jī)等（2）通信子網(wǎng)：通信線路（傳輸介質(zhì)（媒體） 互聯(lián)設(shè)備（網(wǎng)卡，中繼器，集線器，網(wǎng)橋交換機(jī)，路由器，網(wǎng)關(guān)）局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆分為兩個(gè)子層，即邏輯鏈路控制LLC子層和媒體接入控制MAC子層。適配器的作用：（1）連接通信（2）串行并行的轉(zhuǎn)換（3）存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能計(jì)算機(jī)與外界局域網(wǎng)的連接是通過(guò)通信適配器。適配器本來(lái)是在主機(jī)箱內(nèi)插入的一塊網(wǎng)絡(luò)接口板（或者在筆記本電腦里面插入一塊PCMCIA卡）或簡(jiǎn)稱為“網(wǎng)卡”適配器的一個(gè)重要功能就是進(jìn)行數(shù)

35、據(jù)串行傳輸和并行傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換3.3.2 CSMA/CD協(xié)議總線的特點(diǎn)是：當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上所有計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到這個(gè)數(shù)據(jù)。這種就是廣播通信方式。人們常把局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)稱為“主機(jī)”、“工作站”、“站點(diǎn)”或“站”為了通信的漸變，以太網(wǎng)采取了以下兩種措施：第一、采用較為靈活的無(wú)連接的工作方式適配器對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)。以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付第二、以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都使用曼徹斯特編碼信號(hào)總線上只要有一臺(tái)計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)，總線的傳送資源就被占用。因此，在同一時(shí)間只能允許一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送信息，否則各計(jì)算機(jī)之間會(huì)互相干擾。以太網(wǎng)采用的協(xié)調(diào)方法是使用

36、一種特殊的協(xié)議CSMA/CD。它是 載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)的縮寫。CSMA/CD的要點(diǎn)：（1）多點(diǎn)接入 （2）載波監(jiān)聽(tīng) （3）碰撞檢測(cè)在使用CSMA/CD協(xié)議時(shí)，一個(gè)站不可能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。因此，在使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不可能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（即半雙工通信）隨機(jī)爭(zhēng)用型介質(zhì)訪問(wèn)控制方法 CSMA/CDCSMA/CD協(xié)議的要點(diǎn)：（1） 適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得一個(gè)分組，加上以太網(wǎng)的首部和尾部，組成以太網(wǎng)幀。放入適配器的緩存中，準(zhǔn)備發(fā)送。（2） 若適配器檢測(cè)到信道空閑（即在96別特時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到信道有信號(hào)），就發(fā)送這個(gè)幀。若檢測(cè)到信道忙，則繼續(xù)檢測(cè)并等待信道轉(zhuǎn)為空閑（

37、加上96比特時(shí)間），然后發(fā)送這個(gè)幀（3） 在發(fā)送過(guò)程中繼續(xù)檢測(cè)信道，若一直為檢測(cè)到碰撞，就順利把這個(gè)幀成功發(fā)送完畢。若檢測(cè)到碰撞，則中止數(shù)據(jù)的發(fā)送，并發(fā)送人為干擾信號(hào)（4） 在中止發(fā)送后，適配器就執(zhí)行指數(shù)退避算法，等待r倍的512比特時(shí)間后，返回步驟（2）3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.4.1 使用集線器的星型拓?fù)鋫鹘y(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來(lái)使用比較便宜的細(xì)同軸電纜最后發(fā)展為使用更便宜更靈活的雙絞線。這種以太網(wǎng)采用星型拓?fù)?，在星形的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫作集線器。每個(gè)站需要用兩對(duì)無(wú)屏蔽雙絞線，分別用于發(fā)送和接收，雙絞線的兩端使用 RJ45 插頭。10 BASET以太網(wǎng)的

38、通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過(guò)100m集線器的一些特點(diǎn)：（1） 集線器的局域網(wǎng)在物理上是一個(gè)星型網(wǎng)，使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各站共享邏輯上的總線，使用的還是CSMA/CD協(xié)議，在同一時(shí)刻至多只允許一個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)，因此10 BASET以太網(wǎng)又稱為星型總線或盒中總線（2） 一個(gè)集線器有許多接口（3） 集線器的工作在物理層，它的每個(gè)接口僅僅簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)發(fā)比特（4） 集線器采用了專門的芯片，進(jìn)行自適應(yīng)串音回?fù)艿窒?0 BASET 其中“10”代表10 Mb/s的數(shù)據(jù)率 “BASE”代表連接線上的信號(hào)是基帶信號(hào)“T”代表雙絞線傳統(tǒng)以太網(wǎng)：（1）10 BASE 5 同軸電纜 500

39、 m （2）10 BASE 2 同軸電纜 185 m （3）10 BASE T 雙絞線 100 m快速以太網(wǎng)： 100 Mbps千兆以太網(wǎng)： 1 Gbps3.4.2 以太網(wǎng)的MAC層1.MAC層的硬件地址硬件地址又稱為物理地址或MAC地址名字指出我們所需要尋找的那個(gè)資源，地址指出那個(gè)資源在何處，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_(dá)該處IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)規(guī)定了一種48位的全球地址（簡(jiǎn)稱為“地址”）如果連接在局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器安裝有多個(gè)適配器，那么這樣的主機(jī)或路由器就有多個(gè)“地址”。更準(zhǔn)確的說(shuō)，這種48位“地址”應(yīng)當(dāng)是某個(gè)接口的標(biāo)識(shí)符IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定MAC地址字段可采用6字節(jié)（48位）或2

40、字節(jié)（16位）這兩種中的一種現(xiàn)在IEEE的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)RA是局域網(wǎng)全球地址的法定管理機(jī)構(gòu)，它負(fù)責(zé)分配地址字段的6個(gè)字節(jié)中的前三個(gè)字節(jié)。地址字段中的后三個(gè)字節(jié)則由廠家自行指派3.5 擴(kuò)展的以太網(wǎng)3.5.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng)要用網(wǎng)橋。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層。1.網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用網(wǎng)橋的好處：（1）過(guò)濾通信量，增大吞吐量（2）擴(kuò)大了物理范圍（3）提高了可靠性（4）可互連不同的物理層，不同MAC子層和不同速率的以太網(wǎng)網(wǎng)橋的缺點(diǎn)：（1）增加了時(shí)延（2）在MAC子層并沒(méi)有流量控制功能當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)荷很重時(shí)，有可能發(fā)生幀丟失現(xiàn)象（3）網(wǎng)橋只適用于用戶數(shù)量不太多（不超過(guò)幾百個(gè)）和通信量

41、不太大的以太網(wǎng)3.源路由網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋的最大優(yōu)點(diǎn)就是容易安裝發(fā)送幀的源站負(fù)責(zé)路由選擇的網(wǎng)橋就是路由網(wǎng)橋4.多接口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī)交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)或第二層交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)：（1）以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多接口的網(wǎng)橋（2）每個(gè)接口都直接與一個(gè)單個(gè)主機(jī)或另一個(gè)集線器相連（3）一般都工作在全雙工方式（4）是一種即插即用設(shè)備（5）內(nèi)部分真轉(zhuǎn)發(fā)表也是通過(guò)自學(xué)習(xí)法自動(dòng)地逐漸建立起來(lái)的以太網(wǎng)交換機(jī)一般都具有多種速率的接口利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便的實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)VLAN3.5 高速以太網(wǎng) 速率達(dá)到或超過(guò)100 Mb/s的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI是一個(gè)使用光纖作為傳輸

42、媒體的令牌環(huán)型網(wǎng)。第三章 重點(diǎn)習(xí)題1. 網(wǎng)絡(luò)適配器的作用是什么？網(wǎng)絡(luò)適配器工作在哪一層？2. 數(shù)據(jù)鏈路層的三個(gè)基本問(wèn)題（封裝成幀、透明傳輸和差錯(cuò)檢驗(yàn)）為什么都必須加以解決？3. PPP協(xié)議的主要特點(diǎn)是什么？4. 要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1101011011 。采用CRC生成的多項(xiàng)式是 P(X) = X4 + X + 1。試求應(yīng)添加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中最后一個(gè)1變成了0，問(wèn)接收端能否發(fā)現(xiàn)？若數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中最后兩個(gè)1都變成了0，問(wèn)接收端能否發(fā)現(xiàn)？采用CRC檢驗(yàn)后，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸是否變成了可靠的傳輸？5. 要發(fā)送的數(shù)據(jù)位101110.采用CRC的生成多項(xiàng)式是 P(X) = X3 + 1。試求應(yīng)添

43、加在數(shù)據(jù)后面的余數(shù)。6. PPP協(xié)議使用同步傳輸技術(shù)傳輸比特串0110111111111100。試問(wèn)經(jīng)過(guò)零比特填充后變成怎樣的比特串？若接收端收到的PPP幀的數(shù)據(jù)部分是001110111110111110110，問(wèn)刪除發(fā)送端加入的零比特后變成怎樣的比特串？7. 局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)是什么？8. 常用的局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆心男┓N類？現(xiàn)在最流行的是那種結(jié)構(gòu)？為什么早起的以太網(wǎng)選擇總線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而不是使用星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在卻改為使用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？9. 試說(shuō)明10 BASET中的“10”、“BASE”和“T”所代表的意思。10. 以太網(wǎng)使用的CSMA/CD協(xié)議是以爭(zhēng)用方式接入到共享信道。這與傳統(tǒng)的時(shí)

44、分復(fù)用TDM相比優(yōu)缺點(diǎn)如何？11. 以太網(wǎng)交換機(jī)有何特點(diǎn)？同他怎么組成虛擬局域網(wǎng)？12. 網(wǎng)橋的工作原理和特點(diǎn)是什么？網(wǎng)橋與轉(zhuǎn)發(fā)器以及以太網(wǎng)交換機(jī)有何異同？* 第四章 網(wǎng)絡(luò)層4.1 網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層的單位是“分組”網(wǎng)絡(luò)層想上只提供簡(jiǎn)單靈活的、無(wú)連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層不提供服務(wù)質(zhì)量的承諾，所傳送的分組可能出錯(cuò)、丟失、重復(fù)和失序（即不按序到達(dá)終點(diǎn)），不保證分組交付的時(shí)限如果主機(jī)中的進(jìn)程之間的通信需要是可靠的，那么就由網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)中的運(yùn)輸層負(fù)責(zé)（包括差錯(cuò)處理，流量控制等）虛電路服務(wù)與數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的對(duì)比：對(duì)比方面虛電路服務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)思路可靠通信應(yīng)當(dāng)由網(wǎng)絡(luò)來(lái)保證可靠通信應(yīng)當(dāng)由用戶

45、機(jī)來(lái)保證連接的建立必須有不需要終點(diǎn)地址僅在連接建立階段使用，每個(gè)分組使用短的虛電路號(hào)每個(gè)分組都有終點(diǎn)的完整地址分組的轉(zhuǎn)發(fā)屬于同一條虛電路的分組均按照同一路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)分組獨(dú)立選擇路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)結(jié)點(diǎn)出故障時(shí)所有通過(guò)出故障的結(jié)點(diǎn)的虛電路均不能工作出故障的結(jié)點(diǎn)可能會(huì)丟失分組，一些路由可能會(huì)發(fā)生變化分組的順序總是按發(fā)送順序到達(dá)終點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)不一定按發(fā)送順序端到端的差錯(cuò)處理和流量控制可以由網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)，也可以由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)TCP/IP體系的網(wǎng)絡(luò)層提供的是數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)4.2 網(wǎng)際協(xié)議IP網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個(gè)最重要的協(xié)議之一，也是最重要的因特網(wǎng)協(xié)議之一。與IP協(xié)議配套使用的還有四個(gè)

46、協(xié)議：（1） 地址解析協(xié)議ARP（2） 逆地址解析協(xié)議RARP（3） 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP（4） 網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP4.2.1 虛擬互聯(lián)網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)相互連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備。根據(jù)中間設(shè)備所在的層次，可以有四種不同的中間設(shè)備：（1） 物理層使用的中間設(shè)備叫做轉(zhuǎn)發(fā)器（2） 數(shù)據(jù)鏈路層使用的中間設(shè)備叫做網(wǎng)橋或橋接器（3） 網(wǎng)絡(luò)層使用的中間設(shè)備叫做路由器（4） 在網(wǎng)絡(luò)層以上使用的中間設(shè)備叫做網(wǎng)關(guān)4.2.2 分類的IP地址1.IP地址及其表示方法< IP V4為32位 IP V6為128位 >整個(gè)的因特網(wǎng)就是一個(gè)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)。IP地址就是給因特網(wǎng)上的每一個(gè)主機(jī)（或路由器）的每

47、一個(gè)接口分配一個(gè)在世界范圍內(nèi)是唯一的32位的標(biāo)識(shí)符IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號(hào)碼指派公司ICANN進(jìn)行分配IP地址的編址方法共經(jīng)過(guò)了三個(gè)歷史階段：（1） 分類的IP地址 這是基本的編址方法，在1981年通過(guò)（2） 子網(wǎng)的劃分 這是對(duì)最基本的編址方法的改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)RFC 950在1985年通過(guò)（3） 構(gòu)成超網(wǎng) 這是比較新的無(wú)分類編址方法，1993年提出所謂“分類的IP地址”就是將IP地址劃分為若干個(gè)固定類，每一類地址都由兩個(gè)固定長(zhǎng)度的字段組成，其中第一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào)(net-id)，它標(biāo)志主機(jī)（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)在整個(gè)因特網(wǎng)范圍內(nèi)必須是唯一的。第二個(gè)字段是主機(jī)號(hào)(host-id

48、)，它標(biāo)志該主機(jī)（或路由器）。一個(gè)主機(jī)號(hào)在它們前面的網(wǎng)絡(luò)號(hào)所指明的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)必須是唯一的。因此，一個(gè)IP地址在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)是唯一的這種二級(jí)的IP地址標(biāo)記為：IP地址 ：= < 網(wǎng)絡(luò)號(hào) > ，< 主機(jī)號(hào) > （“：= ”表示“定義為”）A類、B類和C類地址都是單播地址（一對(duì)一通信）是最常用的A類、B類和C類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段分別為1，2和3字節(jié)長(zhǎng)，而在網(wǎng)路好字段的最前面有13位的類別位，其數(shù)值分別規(guī)定為0，10和110A類、B類和C類地址的主機(jī)號(hào)字段分別為3個(gè)，2個(gè)和一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)D類地址為多播地址（一對(duì)多通信）類別位是1110E類地址保留今后使用 類別位是1111IP地址都

49、是32位的二進(jìn)制代碼，為了提高可讀性，我們常常把32位的IP地址中的每8位用其等效的十進(jìn)制數(shù)字表示2.常用的三種類別的IP地址A類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段占一個(gè)字節(jié)，只有7位可供使用（該字段的第一位已經(jīng)固定為0）。可指派的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是126個(gè)（即27 - 2），網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段為全0的IP地址是個(gè)保留地址。A類地址的主機(jī)號(hào)占3個(gè)字節(jié)，A類網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)是224 - 2，即16777214。全0的主機(jī)號(hào)字段表示該IP地址是“本主機(jī)”所連接到的單個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。而全1的主機(jī)號(hào)表示該網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)B類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段有2字節(jié)，前兩位為（1 0）已經(jīng)固定?？芍概傻腂類最小網(wǎng)絡(luò)地址是，可指派的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為

50、214 - 1，即16383。B類地址的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的最大主機(jī)書是216 - 2即65534C類地址有3個(gè)字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段，前面三位是（1 1 0），C類最小網(wǎng)絡(luò)地址是，可指派的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為221 - 1，即2097151.C類地址的最大主機(jī)數(shù)為28 2，即254IP地址的指派范圍：網(wǎng)絡(luò)類別最大可指派的網(wǎng)絡(luò)數(shù)第一個(gè)可指派的網(wǎng)絡(luò)號(hào)最后一個(gè)可指派的網(wǎng)絡(luò)號(hào)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)A126（27 - 2）112616777214B16383（214 - 1）128.1191.25565534C2097151（221 - 1）192.0.1223.255.2552544.2.3 IP地址與硬

51、件地址（物理地址）物理地址是數(shù)據(jù)鏈路和物理層使用的地址，IP地址再網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址（稱IP地址是邏輯地址是因?yàn)镮P地址是用軟件實(shí)現(xiàn)的）使用IP地址的IP數(shù)據(jù)報(bào)一旦交給了數(shù)據(jù)鏈路層，就封裝成了MAC幀了。MAC幀在傳送時(shí)使用的源地址和目的地址都是硬件地址，這兩個(gè)硬件地址都卸載MAC幀的首部中* IP地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部，而硬件地址則放在MAC幀的首部。在網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)層以上使用的是IP地址，而數(shù)據(jù)鏈路層及以下使用的是硬件地址4.2.4 地址解析協(xié)議ARP和逆地址解析協(xié)議RARP兩個(gè)協(xié)議的作用是將IP地址轉(zhuǎn)換成為物理地址逆地址解析協(xié)議RARP的作用是只知道自己硬件地址的主機(jī)能夠通過(guò)RARP協(xié)議找出其他IP地址地址解析協(xié)議ARP解決這個(gè)問(wèn)題的方法是在主機(jī)ARP高速緩存中應(yīng)存放一個(gè)從IP地址到硬件地址的映射表，并且這個(gè)映射表經(jīng)常動(dòng)態(tài)更新每一個(gè)主機(jī)都設(shè)有一個(gè)ARP高速緩存，里面有本局域網(wǎng)上的各主機(jī)