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计算机网络的组成 从组成部分看一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分组成缺一不可。硬件主要指主机、通信链路、交换设备和通信设备等软件主要指用户使用的各种软件协议指网络传输数据时需遵循的规范。 从工作方式看可分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接到因特网上供用户使用的主机核心部分由大量的网络和连接网络的路由器组成。 从功能组成看计算机网络由通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和响应的网络协议组成资源子网是实现资源共享功能的设备及其软件的集合向网络用户提供服务。
计算机网络的功能
数据通信网络最基本和最重要的功能用来实现信息的传输 资源共享使计算机网络分工协作互通有无 分布式处理将某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统 提高可靠性计算机网络中各台计算机可以通过网络互为替代机 负载均衡将工作均衡地分配给计算机网络中的各台计算机
计算机网络的分类
按分布范围分类
广域网范围通常几十千米几千千米 城域网几个街区或整个城市 局域网几十米到几千米 个人区域网直径约10m
按传输技术分类
广播式网络所有计算机共享一个公共通信信道
点对点网络每条物理线路连接一对计算机
按拓扑结构分类
总线形网络 星形网络 环形网络 网状形网络
按交换技术分类
电路交换网络在发送、接收双方建立一条专用的通路用于数据传输 报文交换网络将数据加上地址等信息进行转发每个报文自行选择路线 分组交换网络将数据分成较小的数据块类似报文交换只是将报文分成更小的多个分组
按传输介质分类
分为有线网络和无线网络
计算机网络的性能指标
时延
发送时延 从发送分组的第一个比特算起到该分组最后一个比特发送完毕所需的时间
传播时延 一个比特从链路一端到另一端所需的时间
处理时延 分析地址部分、进行差错检验等花费的时间
排队时延 在进入路由器后等待处理的时间
往返时延
从发送端发送数据开始到发送端收到来自接受端的确认总共经历的时间
吞吐量
单位时间通过某个网络或接口的数据量
速率
连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率也称数据率或比特率。通常把最高数据率称为带宽
时延带宽积
指发送端第一个比特即将到达终点时发送端已经发出了多少个比特。时延带宽积传播时延信道带宽
习题
一、收发两端之间的传输距离为1000 km信号在媒体上的传播速率为2x 10 的8次方 m/s。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延
(1数据长度为10的7次方bit数据发送速率为100 kbit/s。 (2数据长度为10的3次方bit数据发送速率为1 Gbit/s。
解答两种情况分别计算如下 (1发送时延为10的7次方bit/(100 kbit/s)100 s, 传播时延为10的6次方m/(2x10的8次方 m/s)5 ms。 发送时延远大于传播时延。 (2发送时延为10的3次方bit/(1 Gbit/s)1 us, 传播时延为5ms。 发送时延远小于传播时延。
二、主机 A向B连续传送一个600000bit的文件。A和B之间有一条带宽为1Mbit/s的链路11相连距离为5000 km在此链路上的传播速率为2.5x 108 m/s。
(1链路上的比特数目的最大值是多少
(2链路上每比特的宽度以米来计算是多少
(3若想把链路上每比特的宽度变为5000km即整条链路的长度这时应把发送速率调整到什么数值
(1传播时延链路长度÷传播速率5x 106 m÷ 2.5x 108m/s 0.02s。时延带宽积 0.02sx 106 bit/s2x 104bit。 由于文件长度大于这个时延带宽积因此链路上的比特数目的最大值是2x 104 bit。如果文件长度只有2000bit那么链路上的比特数目的最大值就是2000 bit。
(2)链路上每比特的宽度传播速率÷发送速率传播速率÷链路带宽 2.5x 108 m/s÷ 106 bit/s 250 m/bit即每比特的宽度为250 m。
(3发送速率传播速率÷链路上每比特的宽度 2.5x 108 m/s÷ 5x 106 m/bit 50 bit/s。当发送速率调整为50bit/s时链路上每比特的宽度正好等于5000km。
协议、接口与服务
协议协议即规则的集合由语法、语义和同步三部份组成。语法规定了传输数据的格式语义规定了所要完成的功能同步规定了执行各种操作的时序关系等。
接口接口是相邻两层交换信息的连接点
服务服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用
计算机网络的服务可分为三种
1、面向连接服务与无连接服务 面向连接服务中通信前双方必须先建立连接分配资源再进行数据传送传输结束释放连接 无连接服务中通信双方不需要先建立连接需要发送数据时可直接发送 通常被称为尽最大努力交付
2、可靠服务与不可靠服务
可靠服务是指网络具有纠错、检错机制保证数据正确可靠
不可靠服务是指网络的正确性、可靠性由应用或用户来保障3、有应答服务和无应答服务
有应答服务即接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答 无应答服务即接收方在收到数据后不自动给出相应的应答 OSI参考模型
物理层 单位bit利用传输介质为通信的网络结点之间的建立
数据链路层 单位 帧在物理层的基础之上提供结点到结点之间的服务采取差错控制和流量控制的方法实现网络互联
网络层 单位 分组在数据链路层的基础之上提供点到点之间的通信提供路由功能实现拥塞控制、网络互联等功能。
传输层 提供端到端之间的数据传输服务实现对数据进行控制和操作的功能。
会话层 负责维护通信中两个节点之间的会话建立维护和断开以及数据的交换。
表示层 表示层用于处理交互数据的表示方式例如格式转换、数据的加密和解密、数据压缩和恢复等功能。 应用层 使用应用程序通过网络服务。
TCP/IP参考模型
网络接口层 --物理层和数据链路层
网际层 --网络层
传输层
应用层 --会话层、表示层、应用层
二者的不同
OSI模型定义了三个主要概念服务、协议和接口,TCP/IP在这个三个概念上没有明确区分 OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信但在传输层仅有面向连接的通信TCP/IP在网际层仅有一种无连接的通信模式但在传输层支持无连接和面向连接两种模式
物理层考点
一个数据通信系统可划分为三个大部分
源系统发送数据的一端
传输系统传输过程中的各种传输介质
目的系统接收数据的电脑
通信基础
数据传送信息的实体 信号数据的电气或电磁表现 码元指用一个固定时长的信号波形表示一位k进制数字代表不同离散数值的基本波形 信源产生和发送数据的源头 信道信号传输媒介 信宿接收数据的终点 单工通道只有一个方向的通信而没有反方向的交互仅需要一条信道。例如无线电广播、电视广播就属于这种类型 半双工通道通信的双方都可以发送或接收信息但任何一方都不能同时发送和接收信息此时需要两条信道。
全双工通道通信双方可以同时发送和接收信息也需要两条信道。信道的极限容量是指信道的最高码元传输速率或信道的极限信息传输速率
两种信号
模拟信号特定频段的信号有更加丰富的表现形式
数字信号不是1就是0
调制和编码
调制模拟信号转换
编码 - 数字信号转换编码的步骤一采样、量化、编码
区别 数据可以通过编码手段转成数字信号也可以通过调制手段将数据转为模拟信号。 数字数据可以通过数字发送器转化为数字信号编码也可以通过调制器转化为模拟信号调。 模拟数据可以通过PCM编码器转化为数字信号编码也可以通过放大器调制器转化为模拟信号调制 常用的编码方式 传输介质
双绞线屏蔽双绞线非屏蔽双绞线、光纤单模光纤多模光纤、同轴电缆、无线无线信号频率802.11
四种信道复用技术
频分复用FDM--划分不同频率来并行传输信号
将多路基带信号调制到不同频率载波上再叠加形成一个复合信号的多路复用技术
时分复用TDM--划分不同时间段来传输信号
时分多路复用是将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流地分配给多个信号使用。每个时间片由复用的一个信号占用而不像FDM 那样同一时间同时发送多路信号
波分复用WDM--根据光波的波长进行传输合波器耦合
分多路复用即光的频分多路复用它在一根光纤中传输多种不同波长频率的光信号由于波长频率不同各路光信号互不干扰最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来
码分复用CDM--在同一时间同一频率根据传输的数据码进行区分
分多路复用是采用不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式 数据链路层考点
三个基本问题
封装成帧
就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部这样就构成了一个帧接收端在收到物理层上交的比特流后就能根据首部和尾部的标记从收到的比特流中识别帧的开始和结束。
透明传输 透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合都应当能够在链路上传送。
差错检测 收到正确的帧就要向发送端发送确认发送端在一定的期限内若没有收到对方的确认就认为出现了差错因而就进行重传直到收到对方的确认为止。
以太网数据帧中的MAC和LLC
MAC介质访问控制
作用数据帧的封装卸装帧的寻址和识别帧的接作用 收与发送链路的管理帧的差错控制等。MAC 子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性。
LLC逻辑控制访问
作用LLC子层的主要功能为传输可靠性保障和控制数据包的分段与重组数据包的顺序传输。 以太网使用的介质控制协议是CSMA/CD CSMA/CD即载波侦听多路访问冲突检测是广播型信道中采用一种随机访问技术的竞争型访问方法具有多目标地址的特点。总线型网络传输数据冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD的工作原理 当一个节点要发送信号时首先监听信道若信道空闲就发送数据并继续监听如果在数据发送过程中监听到了冲突则立即停止数据发送等待一段随机的时间后重新开始尝试发送数据。 循环冗余码CRC检码
这个最有可能出计算题 网络层考点
网际层协议IP
ARP地址解析协议
根据IP地址获取物理地址
CMP网际控制报文协议 通过ICMP传输控制消息控制消息是指网络通I不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身 的消息。
IGMP网际组管理协议 是用于管理网路协议多播组成员的一种通信协议。IP主机和相邻的路由器利用IGMP来创建多播组的组成员。组播方式解决了单播情况下数据的重复拷贝及带宽的重复占用也解决了广播方式下带宽资源的浪费。
IP地址的特点
1是一种分等级的地址结构每一个IP地址由网络号和主机号两部分组成。 2IP地址实际上是标识一个主机或路由器和一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络上时该主机就必须同时具有两个相应的IP地址而且其网络号必须是不相同的。 3用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络这些局域网都具有相同的网络号。 4在IP地址中所有分配到网络号的网络不论大小都是平等的。
IP地址和MAC地址的区别
1.IP地址是一个逻辑地址MAC地址是物理地址
2.MAC地址是唯一的但是IP地址不是唯一的
3.MAC地址主要是工作在第二层IP地址在网络层
4.MAC地址是48位IP地址一般是32位v6是128位
5.IP地址的分配取决于网络拓扑MAC地址分配取决于制造商。
IP计算
重中之重
首先要知道它是什么类型的IP地址
A 0.0.0.0 - 127.255.255.255 B 128.0.0.0 - 191.255.255.255 C 192.0.0.0 - 223.255.255.255 D 224.0.0.0 - 239.255.255.255 E 240.0.0.0 - 255.255.255.255 考试一般只考这三个
其次知道什么是或||运算什么与运算
或运算就是双方必须都得是1才得1
与运算就是双方有一个是1就是1 接下来看一道网上找的经典例题
已知某个子网中的一个主机的IP地址为203.123.1.135子网掩码是255.255.255.192问 (1)该子网的子网地址是什么 (2)该子网的直接广播地址是什么 (3)该子网的IP地址数是多少 (4)可分配的IP地址范围是多少
(1)子网地址 IP地址 与运算 子网掩码 203.123.1.135 11001011 01111011 00000001 10000111 255.255.255.192 11111111 11111111 11111111 11000000 203.123.1.128 11001011 01111011 00000001 10000000 子网地址203.123.1.128
(2)广播地址 IP地址 或II运算 子网掩码的反码
子网掩码的反码 就是把1全部变成0,0变成1 255.255.255.192 11111111 11111111 11111111 11000000 0.0.0.127 00111111 00000000 0000000 0000000 正式计算 P地址 或l运算 子网掩码的反码
203.123.1.128 11001011 01111011 00000001 10000000 0.0.0.127 00111111 000000 0000000 0000000 203.123.1.191 11001011 01111011 00000001 10111111 广播地址203.123.1.191
(3).IP地址数 2^主机号
IP203.123.1.135是C类地址所以网络号为24位主机号为8位
子网掩码转二进制11111111 11111111 11111111 11000000
有26个1借走了两位所以主机号位6位
则IP地址数2的6次方2*2*2*2*2*264 IP地址数64
(4)可IP分配范围 子网地址1)广播地址-1) 可分配IP地址范围 203.123.1.129 -203.123.1.190 这里只放一道例题后期有时间在出IP计算的专题 IPv6
因为IPv4地址满足不了需求出现匮乏的情况IPv6所以诞生了IPv6地址继续使用。v6地址由128位16个字节组成一般表现形式为十六进制。
动态路由协议
RIP是使用距离矢量路由选择算法的路由协议路由算法所支持的最大HOP数为15
OSPF是动态路由选择协议
BGP是自治系统间的路由协议。自治系统之间的路由协议。 运输层考点
端口号
FTP: 21 (20) FTP文件传输协议21连接20传输数据 TELNET: 23*TELNET远程登录 SMTP: 25*SMTP电子邮件传输协议POP3邮局协议版本3):110 DNS: 53*DNS域名系统 TFTP: 69TFTP简单文件传输协议 HTTP:80*HTTP超文本传输协议 SNMP:161SNMP简单网络管理协议 HTTPS:443*HTTPS超文本传输安全协议 传输层的两个重要协议
传输控制协议TCP
TCP是TCP/IP体系中较为复杂的协议是传输层中最重要的协议。 TCP的主要特点是 1.TCP是面向连接的传输层协议 2.TCP提供可靠的交付服务 3.TCP提供全双工通信
4.TCP是面向字节流
用户数据报协议UDP
UDP是在IP数据报服务之上增加了一些功能增加了复用和分用的功能以及差错检测的功能 UDP的主要特点是 1.UDP是无连接的 2.UDP尽最大努力交付 3.UDP面向报文且没有拥塞控制 4.UDP首部开销较小传输效率较高 5.UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信
拥塞控制和流量控制
流量控制
如果发送方把数据发送得过快接收方可能会来不及接收这就会造成数据的丢失。 TCP的流量控制是利用滑动窗口机制实现的接收方在返回的数据中会包含自己的接收窗口的大小以控制发送方的数据发送。拥塞控制
拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。 应用层考点
常见的协议
1、HTTP超文本传输协议。用于传输组成万维网页面的文件。
2、DNS域名解析系统用于将域名解析成IP地址
3、ARP地址解析协议用于将IP地址解析成物理网络地址。
4、SNMP简单网络管理协议用于网络管理控制台和网络设备之间的选择与交换网络管理信息。
5、Telnet远程登录用于远程登录到网络主机。
6、DHCP是动态主机分配协议它是TCPIP协议簇中的一种主要是用来给网络客户机自动分配动态的IP地址及其相关参数68 后面其实考点比较少重点都在前面所以后面的知识总结就不总结那么多了
