计算机网络要点

第一章：

计算机网络：是指把若干台地理位置不同且具有独立功能的计算机，通过通信设备和线路相互连接起来，以实现数据传输和资源共享的一种计算机系统。

传输介质：有线介质(双绞线，同轴电缆，光导纤维)；

无线介质(微波，扩频无线电，红外线，激光)

拓扑结构：

星型网络:由中间节点和其它从节点组成，中间节点可直接与从节点通信，而从节点间必须通过中间节点才能通信。(中间节点通常由一种称为集线器或交换机的设备充当)——集中式访问控制策略和分布式访问控制策略。

环形结构：各个节点通过收发器连入网络，收发器之间通过点到点链路连接成一个闭合的环形网络。——基于令牌Token的访问控制。

总线形结构：采用一条称为公共总线的传输介质，将各计算机直接与总线连接，信息沿总线介质逐个节点广播传送。——典型例子：以太网。

数字信号编码：不归零（NRZ）编码、曼彻斯特（Manchester）编码和差分曼彻斯特（Differential

Manchester）编码。

差分不归零 ：(遇1跳，遇0不跳)

曼彻斯特编码：用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟。(中间上升为0，下降为1) 差分曼彻斯特：每位的中间跳变只用于同步时钟信号；而0或1的取值判断是用位的起始处有无跳变来表示（跳变0，无跳变1）。

通信操作模式：

1. 单工操作模式：发送器和接收器之间只有一个单向的传输通道，数据只能从发送到接受器。 例如：收音机、电视机、计算机输出设备(打印机或显示器。

2. 半双工操作模式：传输信道是双向的，每个设备同时具有收发功能，可以分时轮流进行双向数据传输，某一时刻只能沿一个方向传输数据。 例如：对讲机、共享式局域网。

3. 全双工操作模式：传输信道是双向的，每个设备同时具有收发功能，可以同时进行双向数据传输。 例如：交换式网络。

通信同步方式：

异步传输：异步传输是以字符为传输单位，每个字符都要附加 1 位起始位和 1 位停止位，以标记一个字符的开始和结束，并以此实现数据传输同步。所谓异步传输是指字符与字符(一个字符结束到下一个字符开始)之间的时间间隔是可变的，并不需要严格地限制它们的时间关系。 起始位(0低电平，占1位)+字符(一个字符占用 5~8位,例:电报码字符为

5 位、ASCII码字符为 7 位、汉字码则为8 位。还要附加 1 位奇偶校验位，可以选择奇校验或偶校验方式对该字符实施简单的差错控制)+停止位(1高电平，占1~2位)

同步传输：同步传输是以数据块为传输单位。每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列，标记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校验序列(如16位或32位CRC校验码)，以便对数据块进行差错控制。所谓同步传输是指数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，必须严格地规定它们的时间关系。

1.面向字符的同步传输

每个数据块的头部用一个或多个同步字符SYN来标记数据块的开始；尾部用另一个惟一的字符ETX来标记数据块的结束。

2.面向位流的同步传输

每个数据块的头部和尾部用一个特殊的比特序列(如 01111110)来标记数据块的开始和结束。数据块将作为位流来处理，而不是作为字符流来处理。为了避免在数据流中出现标记块开始和结束的特殊位模式，通常采用位插入的方法，即发送端在发送数据流时，每当出现连续的五个 1后便插入一个 0。接收端在接收数据流时，如果检测到连续五个 1 的序列，就要检查其后的一位数据，若该位是 0，则删除它；若该位为 1，则表示数据块的结束，转入结束处理。

数据交换技术主要是电路交换、分组交换和报文交换。

电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成）——电路利用率低，通信费高。

报文交换：报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式。——转发报文，产生较大延迟，引起网络性能下降。 分组交换：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去。

1.数据报交换(面向无连接)；——中间节点必须为每个分组选择陆游，目的端需要重新组装报文。

2.虚电路交换(面向连接)——建立连接阶段；数据传输阶段；电路拆掉阶段——中间节点只在建立虚电路时选择一次陆游，在数据传输时将沿着该路由转发各个分组而无需在为每个分组选择路由。

协议的关键成分：

1. 语法：包括数据格式、编码和信号电平。

2. 语义：包括用于协调同步和差错处理的控制信息。

3. 定时：包括速度匹配和排序等。

第二章：

物理层接口标准：

1. 机械特性；2.电气特性；3.功能特性；4.规程特性；

数字用户线(DSL):分成对称数字用户线和不对称数字用户线两大类，区别在于传输速率，传输距离和下行信道速率的对称性。系统DSL由局端设备和用户端设备组成。

数据链路层的基本功能是采用流量控制和差错控制技术将不可靠的物理链路变成可靠的数据链路。(HDLC和LLC)

流量控制是一种协调发送站的发送速率和接收站的接收速率一致性的数据传输同步技术。

1.停止—等待协议：采用应答机制，发送站发送一个帧后要停下来等待接收站的应答帧，只有接收到应答帧后才发送下一帧；接收站的接收缓冲区容量只能存放一个数据帧，在处理完一个数据帧后才发送应答帧，指示发送站发送下一帧。

2.滑动窗口协议：滑动窗口协议，也称为回退N步协议（Go-Back-N，GBN）中，允许发送方发送多个分组（当有多个分组可用时）而不需等待确认，但它受限于在流水线 中为未确认的分组数不能超过某个最大允许数N。滑动窗口协议是TCP使用的一种流量控制方法，此协议能够加速数据的传输。

当发送窗口和接收窗口的大小都等于1时，就是停止等待协议。

当发送窗口大于1，接收窗口等于1时，就是回退N步协议。

当发送窗口和接收窗口的大小均大于1时，就是选择重发协议。

协议中规定，对于窗口内未经确认的分组需要重传。这种分组的数量最多可以等于发送窗口的大小，即滑动窗口的大小n减去1（因为发送窗口不可能大于（n-1），起码接收窗口要大于等于1） 例如：如果序号字段的长度为3位，则窗口的最大尺寸为2^3-1=7;

如果序号字段的长度为7位，则窗口的最大尺寸为2^7-1=127;

滑动窗口协议既解决了介质利用率的问题，又解决了多帧应答的同步问题，并且支持全双工通信方式。

网络层服务访问点(NSAP)地址：指的是通信双方的通信子网地址和子网中的节点地址，利用NSAP地址，网络层协议可以通过互连网络将分组从源节点传送到目的节点上。定义了在节点上的用户进程。例如：IP协议时一种网络层协议，它的NSAP地址就是IP地址。

传输层服务访问点(TSAP)地址：定义了通信双方的通信子网地址和子网中的节点地址。例如：

TSAP地址为TCP/UDP端口。

ＳＰ算法：最短路径法，是由Dijkstra提出的，其基本思想是：将源节点到网络中所有节点的最短通路都找出来，作为这个节点的路由表，当网络的拓扑结构不变、通信量平稳时，该点到网络内任何其它节点的最佳路径都在它的路由表中。如果每一个节点都生成和保存这样一张路由表，则整个网络通信都在最佳路径下进行。每个节点收到分组后，查表决定向哪个后继节点转发。

拥塞控制算法：1.面向度电路的拥塞控制算法:1)漏桶算法；2）令牌桶算法；

2.面向数据报的拥塞控制算法。

三次握手法

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（seq=j）到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（seq=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

发送端发送一个SYN=1，ACK=0标志的数据包给接收端，请求进行连接，这是第一次握手；接收端收到请求并且允许连接的话，就会发送一个SYN=1，ACK=1标志的数据包给发送端，告诉它，可以通讯了，并且让发送端发送一个确认数据包，这是第二次握手；最后，发送端发送一个SYN=0，ACK=1的数据包给接收端，告诉它连接已被确认，这就是第三次握手。

第四章：

IEEE802标准定义了ISO/OSI的物理层和数据链路层，

1.物理层 见P112图

物理层包括物理介质、物理介质连接设备(PMA)、连接单元(AUI)和物理收发信号格式(PS)。物理层的主要功能是提供编码、解码、时钟提取与同步、发送、接收和载波检测等，为数据链路层提供服务。 2.数据链路层

数据链路层包括逻辑链路控制(LLC)子层和介质访问控制(MAC)子层

LLC子层的主要功能是控制对传输介质的访问。目前，常用LLC协议有：CSMA/CD、Token-Bus、Token-Ring和FDDI。

MAC子层的主要功能是提供连接服务类型，其中，面向连接的服务能提供可靠的通信。

IEEE 802.3 的ＭＡＣ层主要定义了CSMA/CD介质访问控制协议，以及数据帧的封装与发送、数据帧接收与解封等功能。

令牌环(Token Ring)网是一种确定型的介质访问控制方法，用于环形网络中。

令牌帧沿着环网单向循环，依次通过各个节点。当一个节点要发送数据时, 必须等待令牌帧通过本节点, 然后获取令牌帧, 将令牌状态位置为“忙”，并构造一个数据帧发送到环网上。数据帧在环上循环一周后再回到发送节点, 由发送节点将该帧从环上取下, 同时构造一个令牌帧(令牌状态位置为“空”)发送给下游节点，使下游节点获得发送数据的机会。这样，令牌帧沿着环网依次通过各个节点时，使各个节点都有机会占用介质发送数据，而没有得到令牌帧的节点则不能发送数据，从而解决了对传输介质有序访问的问题，也就不可能产生任何冲突。

当数据帧绕环通过各个节点时, 这些节点都要比较帧的目的地址是否与本节点地址相匹配。如果地址匹配, 说明是发送给本节点的, 则将数据帧拷贝到本节点的接收缓冲器中,

同时将数据帧转发给下游节点, 使数据帧继续沿环传送；如果地址不匹配, 只是将数据帧转发给下游节点即可。

在性能和功能上，交换机分成两种：

一种是固定端口的交换机，也是称交换式集线器，其特点是功能简单，性能一般，价格便宜；另一种是模块式交换机，它采用机箱方式，端口集成在可热插拔的交换模块板上，交换模块板将插接到机箱内部背板的高速总线上，模板之间通过高速总线进行通信。模板的数量和类型（即模板所支持的网络协议类型）都可根据用户需求来配置和扩充，非常灵活，并且功能强大，整体性能好。

对于局域网之间的互连，主要采用中继器、网桥、路由器以及交换机等技术。