目錄
- 第一章概述
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- 1.1 兩個基本特點
- 1.2 誰能夠讓你連接配接到網絡？
- 1.3 網際網路标準是什麼？
- 1.4 網際網路邊緣的兩個主機如何通信？
- 1.5 兩台主機是如何交換資料的？
- 1.6 計算機網絡的分類
- 1.7 相關性能名額
- 1.8 計算機網絡體系結構
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- 1.8.1 分層的好處：
- 1.8.2 五層體系結構
- 1.8.3 協定與服務的差別
- 第二章 實體層
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- 2.1實體層任務
- 2.2資料通信系統模型
- 2.3奈氏準則
- 2.4香農公式
- 2.5傳輸媒體
- 2.5信道複用技術
- 第三章 資料鍊路層
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- 3.1 點對點信道
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- 3.1.1 封裝成幀
- 3.1.2 透明傳輸
- 3.1.3 差錯檢測
- 3.1.4 PPP協定
- 3.2 廣播信道
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- 3.2.1 區域網路
- 3.2.2 共享信道
- 3.2.3 以太網
- 3.2.4 CSMA/CD協定
參考教材：計算機網絡第七版(謝希仁)
第一章概述
1.1 兩個基本特點
1、連通性：互相通信；
2、共享性：資源共享；
1.2 誰能夠讓你連接配接到網絡？
ISP（Internet Service Provider）網際網路服務提供商；
ISP可以從網際網路管理機構申請到很多IP位址(主機必須有IP位址才能上網)，同時擁有通信線路以及路由器等連網裝置；是以向ISP交納一定費用即可使用IP位址連網；
1.3 網際網路标準是什麼？
RFC： Request For Comments,請求評論；RFC中的文檔才有可能成為正式标準；
1.4 網際網路邊緣的兩個主機如何通信？
一、客戶-伺服器方式(C/S方式)
客戶向伺服器提出服務請求，伺服器負責向客戶提供服務；
這裡的客戶、伺服器一般指用于通信的兩個應用程序；
二、對等連接配接方式(P2P方式)
P2P=>peer to peer =>兩點主機進行平等、對等連接配接通信；
即P2P通信的兩個主機，它們既是客戶，也是伺服器；
1.5 兩台主機是如何交換資料的？
一、電路交換
建立一條專用的實體通路，然後進行資料傳輸；
建立連接配接(占用通信資源)->通話(一直占用通信資源)->釋放連接配接(歸還通信資源)；
傳輸效率低，因為這條實體連接配接絕大部分時間都是空閑的；
二、封包交換
把資料劃分成封包的形式，在網絡中傳輸，經過相鄰結點(一些通信裝置)時先存儲下來，然後再轉發出去；
三、分組交換
把一個封包又分成多個分組，以分組為機關按封包交換的方式傳輸；
1.6 計算機網絡的分類
1、廣域網WAN：範圍大，長距離；
2、城域網MAN：一個城市大小，幾十千米；
3、區域網路LAN：範圍小，幾千米；學校網、企業網；
4、個人區域網路：10 m左右
1.7 相關性能名額
1、速率：機關時間内傳送的比特數； 機關：bit/s 或者 bps；
2、帶寬：即機關時間内某信道通過的最高資料率； 機關bit/s；
3、總時延 = 發送時延 + 傳播時延 + 處理時延 + 排隊時延；
4、往返時間RTT（Round Trip Time）兩主機雙向互動一次所需時間；
1.8 計算機網絡體系結構
1.8.1 分層的好處：
1、各層獨立，下層為上層提供服務；
2、靈活，各層發生變化時，隻需要改動層與層的接口；
3、易于實作和維護；
1.8.2 五層體系結構
1.8.3 協定與服務的差別
協定：控制兩個對等實體(或多個實體)進行通信的規則的集合；
服務：服務是由下層向上層通過層間接口提供的；
協定是水準的；
服務是垂直的；
第二章 實體層
2.1實體層任務
确定與傳輸媒體的接口有關的一些特性，包括機械特性、電氣特性和功能特性；
2.2資料通信系統模型
基帶信号：來自信源的信号；
基帶調制：對基帶信号進行波形變換，即編碼；(含不歸零制、歸零制、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼等)
調制器：将數字信号轉換成模拟信号；
解調器：将模拟信号轉換成數字信号；
2.3奈氏準則
奈氏準則：傳輸速率超過上限後，會出現嚴重碼間串擾的問題；
2.4香農公式
香農公式：信道的資訊傳輸速率正比于信噪比和信道帶寬；
如果信噪比和信道帶寬都确定了，能提高資訊傳輸速率的方法就是讓每一個碼元攜帶更多比特的資訊量；
2.5傳輸媒體
雙絞線：成本低，距離太長易失真，抗幹擾能力不強；
同軸電纜：很好的抗幹擾特性；
光纜：速率高，抗幹擾能力強，成本高；
微波通信：信道容量大，傳輸品質高，通信距離遠，但傳播時延較大；
2.5信道複用技術
頻分複用FDM：所有使用者在同樣的時間内占用不同的帶寬資源；
時分複用TDM：所有使用者在不同的時間占用相同的頻帶寬度；
統計時分複用STDM：利用緩沖區存放待發送的資料，待資料夠一個幀了之後才發出去，提高信道使用率；
波分複用：本質同頻分複用，利用光的波長不同進行複用；
碼分複用：每一個使用者在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信，不同的使用者配置設定不同的碼型，使得使用者之間不會幹擾；
第三章 資料鍊路層
3.1 點對點信道
資料鍊路 = (實體)鍊路 + 通信協定；
3.1.1 封裝成幀
封裝成幀：在幀的資料部分添加首部和尾部,首尾部作用在于幀定界；
MTU： Maximum Transfer Unit 最大傳輸單元，鍊路層協定規定的所能傳輸的幀的資料部分長度上限；
3.1.2 透明傳輸
目的是保證資料鍊路層能準确地找到幀的邊界并傳輸；
使用字元填充實作，即在資料中出現的“SOH”和"EOT"前插入轉義字元"ESC"(二進制為00011011)；
3.1.3 差錯檢測
誤碼率：一段時間内，傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數的比率；
信噪比越越高，誤碼率越低；
對于品質較好的有線傳輸鍊路，資料鍊路層僅使用CRC檢驗差錯，并不要求其提供可靠傳輸的服務；
對于品質較差的無限傳輸鍊路，資料鍊路層協定使用确認和重傳機制，向上層提供可靠傳輸；
使用循環備援檢驗CRC實作差錯檢測；
步驟：
1）設每組k個比特，在資料後添加n位備援碼(初始為0)；
2）得到的(k+n)位數除以雙方事先商定的長度為(n+1)位的除數p；
3）除法運算：首位為1則上1，首位為0則上0，除到餘數R隻有n位；
4）這個餘數R作為備援碼拼接到資料後發送出去；
5）接收端收到資料後依舊進行CRC檢驗，若傳輸過程無差錯，則得到的餘數R必為0；
3.1.4 PPP協定
PPP協定用于計算機和ISP進行通信時使用的資料鍊路層協定；
PPP協定能在同一條實體鍊路上同時支援多種網絡層協定；
PPP幀：
标志字段F (十六進制的7E)用于PPP幀的定界符；
異步傳輸時，采用位元組填充來實作透明傳輸，填充的轉義字元為0x7D；
同步傳輸時，采用0比特填充來實作透明傳輸，即每發現5個連續的1就立即填入1個0；
PPP協定包括兩個部分：
1）鍊路控制協定LCP，用于向ISP傳遞一些将要使用的PPP參數；
2）網絡控制協定NCP，ISP根據參數向新接入的使用者主機配置設定一個臨時IP位址；
3.2 廣播信道
3.2.1 區域網路
區域網路的優點：
1、廣播功能，從一個站點很友善地通路全網；
2、靈活、可靠；
用的最多的拓撲結構為星型結構；
3.2.2 共享信道
1）靜态信道劃分：即頻分複用、時分複用、碼分複用等，隻要配置設定到了信道就不會發生沖突，但代價高，不适合區域網路；
2）動态媒體接入控制，多點接入：
- 随機接入：總線型網絡，所用使用者可随時發資訊，容易發生碰撞；
- 受控接入：令牌環區域網路，使用令牌輪詢；
3.2.3 以太網
802.3區域網路即稱為以太網；
擴充卡：主機中的一塊網絡接口闆，又稱為網絡接口卡，網卡，NIC；用于計算機和外界區域網路的連接配接；
擴充卡與CPU并行；
3.2.4 CSMA/CD協定
CSMA/CD即載波監聽多點接入/碰撞檢測協定；
空閑發送
邊聽邊發
忙則停發
争用期2τ：發送端發送資料後，最多需要兩倍的總線端到端往返傳播時延(2τ)就能知道自己發送的資料是否發生碰撞；
協定規定了基本退避時間為争用期2τ，具體的争用期時間為51.2μs，即對于10Mbit/s的以太網，最短幀長64位元組，即512bit；
CSMA/CD屬于半雙工通信，即一個站不能同時接受和發送；
Q：如何确定碰撞後的重傳時機？
截斷二進制指數退避
步驟：
1）K=Min [ 重傳次數，10 ]
2）從[0,1,…,2k-1]中随機取一個數，記為r，重傳應推後r倍的争用期；
3）當重傳16次都不能成功時，丢棄該幀，向高層報告；