计算机网络谢希仁课件第二章
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第一章概述传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速度发送时延=数据块长度/信道带宽总时延=传播时延+发送时延+排队时延1-01计算机网络的发展可划分为几个阶段?每个阶段各有何特点?答:计算机网络的发展可分为以下四个阶段。
(1)面向终端的计算机通信网:其特点是计算机是网络的中心和控制者,终端围绕中心计算机分布在各处,呈分层星型结构,各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源,计算机的主要任务还是进行批处理,在20世纪60年代出现分时系统后,则具有交互式处理和成批处理能力。
(2)分组交换网:分组交换网由通信子网和资源子网组成,以通信子网为中心,不仅共享通信子网的资源,还可共享资源子网的硬件和软件资源。
网络的共享采用排队方式,即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择,给两个进行通信的用户断续(或动态)分配传输带宽,这样就可以大大提高通信线路的利用率,非常适合突发式的计算机数据。
(3)形成计算机网络体系结构:为了使不同体系结构的计算机网络都能互联,国际标准化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。
这样,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、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。
(4)高速计算机网络:其特点是采用高速网络技术,综合业务数字网的实现,多媒体和智能型网络的兴起。
1-02试简述分组交换的要点。
答:分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
在分组交换网络中,数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
以短的分组形式传送。
分组交换在线路上采用动态复用技术。
每个分组标识后,在一条物理线路上采用动态复用的技术,同时传送多个数据分组。
在路径上的每个结点,把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内,接着在网内转发。
到达接收端,再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
《计算机⽹络(第7版)谢希仁著》第⼆章物理层要点及习题总结1.物理层基本概念:物理层考虑的是怎样才能再连接各种计算机的传输媒体上传输数据⽐特流,⽽不是指具体的传输媒体2.物理层特性:机械特性,电⽓特性,功能特性,过程特性3.数据通信系统:分为源系统(发送端)、传输系统(传输⽹络)、⽬的系统(接收端)三⼤部分,通信的⽬的是传送消息,数据是运送消息的实体,信号则是数据的电⽓或电磁的表现,通信系统必备的三⼤要素:信源,信道,信宿4.信号: (1)模拟信号(连续信号) 代表消息的参数的取值是连续的,连续变化的信号,⽤户家中的调制解调器到电话端局之间的⽤户线上传送的就是模拟信号。
(2)数字信号(离散信号),代表消息的参数的取值是离散的。
⽤户家中的计算机到调制解调器之间,或在电话⽹中继线上传送的就是数字信号。
在使⽤时间域(或简称为时域)的波形表⽰数字信号时,代表不同离散数值的基本波形就称为码元。
在使⽤⼆进制编码时,只有两种不同的码元,⼀种代表0状态⽽另⼀种代表1状态。
(1码元可以携带的信息量不是固定的,⽽是由调制⽅式和编码⽅式决定的,1码元可以携带n bit的信息量,可以通过进制转换和多级电平)5.信道 (1)基本概念:信道⼀般⽤来表⽰向某⼀个⽅向传送信息的媒体,⼀条通信电路往往包含⼀条发送信道和⼀条接收信道。
(2)通信双⽅的交互⽅式: ①单⼯通信(单向通信):即只能有⼀个⽅向的通信⽽没有反⽅向的交互,例如:⽆线电⼴播,有线电⼴播 ②半双⼯通信(双向交替通信):即通信的双⽅都可以发送信息,但不能双⽅同时发送(当然也就不能同时接收)。
这种通信⽅式是⼀⽅发送另⼀⽅接收,过⼀段时间后可以再反过来。
例如:对讲机 ③全双⼯通信(双向同时通信):即通信的双⽅可以同时发送和接收信息。
例如:打电话 (3)调制和解调 原因:信源的信号常称为基带信号(即基本频带信号)。
像计算机输出的代表各种⽂字或图像⽂件的数据信号都属于基带信号。
第一章概述传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速度发送时延=数据块长度/信道带宽总时延=传播时延+发送时延+排队时延1-01计算机网络的发展可划分为几个阶段?每个阶段各有何特点?答:计算机网络的发展可分为以下四个阶段。
(1)面向终端的计算机通信网:其特点是计算机是网络的中心和控制者,终端围绕中心计算机分布在各处,呈分层星型结构,各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源,计算机的主要任务还是进行批处理,在20世纪60年代出现分时系统后,则具有交互式处理和成批处理能力。
(2)分组交换网:分组交换网由通信子网和资源子网组成,以通信子网为中心,不仅共享通信子网的资源,还可共享资源子网的硬件和软件资源。
网络的共享采用排队方式,即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择,给两个进行通信的用户断续(或动态)分配传输带宽,这样就可以大大提高通信线路的利用率,非常适合突发式的计算机数据。
(3)形成计算机网络体系结构:为了使不同体系结构的计算机网络都能互联,国际标准化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。
这样,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、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。
(4)高速计算机网络:其特点是采用高速网络技术,综合业务数字网的实现,多媒体和智能型网络的兴起。
1-02试简述分组交换的要点。
答:分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
在分组交换网络中,数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
以短的分组形式传送。
分组交换在线路上采用动态复用技术。
每个分组标识后,在一条物理线路上采用动态复用的技术,同时传送多个数据分组。
在路径上的每个结点,把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内,接着在网内转发。
到达接收端,再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
第二章物理层2.1 物理层的基本概念用于物理层的协议也常称为物理层规程物理层的主要任务:确定与传输媒体的接口有关的一些特性∙机械特性∙电气特性∙功能特性∙过程特性数据在计算机内部多采用并行传输方式,但数据在通信线路(传输媒体)上的传输方式一般都是串行传输。
2.2 数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型由原系统(发送端、发送方)、传输系统(传输网络)和目的系统(接收端,接收方)组成信号的分类:模拟信号(连续信号):代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号(离散信号):代表消息的参数的取值是离散的。
2.2.2有关信道的几个基本概念双方信息交互的方式●单工通信(单项通信)●双半工通信(双向交替通信)●全双工通信(双向同时通信)来自信源信号常称为基带信号(即基本频带信号)调制:基带调制(编码):数字信号->数字信号带通调制(需要使用载波):数字信号->模拟信号常用编码方式●不归零制:正电平代表1,负电平代表0●归零制:正脉冲代表1,负脉冲代表0●曼切斯特编码(常用):位周期中心的向上跳变代表0,向下跳变代表1.●差分曼切斯特编码:在每一位中心处始终都有跳变。
位开始边界有跳变代表0,没有跳变代表1.基本的带通调制方法:⏹调幅(AM)⏹调频(FM)⏹调相(PM)2.2.3信道的极限容量奈氏准则(理想条件下):在任何信道中,在任何信道中,码元传输的速率是有上限的,否则就会出现码间串扰的问题,使接收端对码元的判决(即识别)成为不可能。
香农公式(带宽受限、高斯白噪声)指出:信道的极限信息传输速率 C 可表达为C = W log2(1+S) (b/s)W 为信道的带宽(以Hz 为单位)S 为信道内所传信号的平均功率N 为信道内部的高斯噪声功率信噪比=10 log10 (SN) (dB)提高信息传输速率的方法:●提高信道带宽●提高信噪比●提高每个码元携带的信息量2.3 物理层下面的传输媒体2.3.1导引型传输媒体1.双绞线(双扭线)2.同轴电缆50Ω同轴电缆——LAN/数字传输常用70Ω同轴电缆——有线电视/模拟传输常用3.光缆2.3.2非导引型传输媒体1.无线传输2.短波通信3.无线电微波2.4 信道复用技术●频分复用FDM:所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源●时分复用TDM(等时信号):将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM 帧)。
第二章物理层2-01 物理层要解决哪些问题?物理层的主要特点是什么?答:物理层要解决的主要问题:(1)物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体,通信手段的不同,使数据链路层感觉不到这些差异,只考虑完成本层的协议和服务。
(2)给其服务用户(数据链路层)在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流(一般为串行按顺序传输的比特流)的能力,为此,物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
(3)在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路物理层的主要特点:(1)由于在OSI之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备所采用,加之,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械,电气,功能和规程特性。
(2)由于物理连接的方式很多,传输媒体的种类也很多,因此,具体的物理协议相当复杂。
2-02 规程与协议有什么区别?答:规程专指物理层协议2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答:源点:源点设备产生要传输的数据。
源点又称为源站。
发送器:通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器:接收传输系统传送过来的信号,并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点:终点设备从接收器获取传送过来的信息。
终点又称为目的站传输系统:信号物理通道2-04 试解释以下名词:数据,信号,模拟数据,模拟信号,基带信号,带通信号,数字数据,数字信号,码元,单工通信,半双工通信,全双工通信,串行传输,并行传输。
答:数据:是运送信息的实体。
信号:则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据:运送信息的模拟信号。
模拟信号:连续变化的信号。
数字信号:取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据:取值为不连续数值的数据。
码元(code):在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。