第一章概述
- 1.1 两个基本特点
- 1.2 谁能够让你连接到网络？
- 1.3 互联网标准是什么？
- 1.4 互联网边缘的两个主机如何通信？
- 1.5 两台主机是如何交换数据的？
- 1.6 计算机网络的分类
- 1.7 相关性能指标
- 1.8 计算机网络体系结构
- - 1.8.1 分层的好处：
  - 1.8.2 五层体系结构
  - 1.8.3 协议与服务的区别
第二章物理层
- 2.1物理层任务
- 2.2数据通信系统模型
- 2.3奈氏准则
- 2.4香农公式
- 2.5传输媒体
- 2.5信道复用技术
第三章数据链路层
- 3.1 点对点信道
- - 3.1.1 封装成帧
  - 3.1.2 透明传输
  - 3.1.3 差错检测
  - 3.1.4 PPP协议
- 3.2 广播信道
- - 3.2.1 局域网
  - 3.2.2 共享信道
  - 3.2.3 以太网
  - 3.2.4 CSMA/CD协议

参考教材：计算机网络第七版(谢希仁)

第一章概述

1.1 两个基本特点

1、连通性：相互通信；

2、共享性：资源共享；

1.2 谁能够让你连接到网络？

ISP（Internet Service Provider）互联网服务提供商；

ISP可以从互联网管理机构申请到很多IP地址(主机必须有IP地址才能上网)，同时拥有通信线路以及路由器等连网设备；因此向ISP交纳一定费用即可使用IP地址连网；

1.3 互联网标准是什么？

RFC： Request For Comments,请求评论；RFC中的文档才有可能成为正式标准；

1.4 互联网边缘的两个主机如何通信？

一、客户-服务器方式(C/S方式)

客户向服务器提出服务请求，服务器负责向客户提供服务；

这里的客户、服务器一般指用于通信的两个应用进程；

二、对等连接方式(P2P方式)

P2P=>peer to peer =>两点主机进行平等、对等连接通信；

即P2P通信的两个主机，它们既是客户，也是服务器；

1.5 两台主机是如何交换数据的？

一、电路交换

建立一条专用的物理通路，然后进行数据传输；

建立连接(占用通信资源)->通话(一直占用通信资源)->释放连接(归还通信资源)；

传输效率低，因为这条物理连接绝大部分时间都是空闲的；

二、报文交换

把数据划分成报文的形式，在网络中传输，经过相邻结点(一些通信设备)时先存储下来，然后再转发出去；

三、分组交换

把一个报文又分成多个分组，以分组为单位按报文交换的方式传输；

1.6 计算机网络的分类

1、广域网WAN：范围大，长距离；

2、城域网MAN：一个城市大小，几十千米；

3、局域网LAN：范围小，几千米；学校网、企业网；

4、个人局域网：10 m左右

1.7 相关性能指标

1、速率：单位时间内传送的比特数；单位：bit/s 或者 bps；

2、带宽：即单位时间内某信道通过的最高数据率；单位bit/s；

3、总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延；

4、往返时间RTT（Round Trip Time）两主机双向交互一次所需时间；

1.8 计算机网络体系结构

1.8.1 分层的好处：

1、各层独立，下层为上层提供服务；

2、灵活，各层发生变化时，只需要改动层与层的接口；

3、易于实现和维护；

1.8.2 五层体系结构

1.8.3 协议与服务的区别

协议：控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合；

服务：服务是由下层向上层通过层间接口提供的；

协议是水平的；

服务是垂直的；

第二章物理层

2.1物理层任务

确定与传输媒体的接口有关的一些特性，包括机械特性、电气特性和功能特性；

2.2数据通信系统模型

基带信号：来自信源的信号；

基带调制：对基带信号进行波形变换，即编码；(含不归零制、归零制、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等)

调制器：将数字信号转换成模拟信号；

解调器：将模拟信号转换成数字信号；

2.3奈氏准则

奈氏准则：传输速率超过上限后，会出现严重码间串扰的问题；

2.4香农公式

香农公式：信道的信息传输速率正比于信噪比和信道带宽；

如果信噪比和信道带宽都确定了，能提高信息传输速率的方法就是让每一个码元携带更多比特的信息量；

2.5传输媒体

双绞线：成本低，距离太长易失真，抗干扰能力不强；

同轴电缆：很好的抗干扰特性；

光缆：速率高，抗干扰能力强，成本高；

微波通信：信道容量大，传输质量高，通信距离远，但传播时延较大；

2.5信道复用技术

频分复用FDM：所有用户在同样的时间内占用不同的带宽资源；

时分复用TDM：所有用户在不同的时间占用相同的频带宽度；

统计时分复用STDM：利用缓冲区存放待发送的数据，待数据够一个帧了之后才发出去，提高信道利用率；

波分复用：本质同频分复用，利用光的波长不同进行复用；

码分复用：每一个用户在同样的时间使用同样的频带进行通信，不同的用户分配不同的码型，使得用户之间不会干扰；

第三章数据链路层

3.1 点对点信道

数据链路 = (物理)链路 + 通信协议；

3.1.1 封装成帧

封装成帧：在帧的数据部分添加首部和尾部,首尾部作用在于帧定界；

MTU： Maximum Transfer Unit 最大传输单元，链路层协议规定的所能传输的帧的数据部分长度上限；

3.1.2 透明传输

目的是保证数据链路层能准确地找到帧的边界并传输；

使用字符填充实现，即在数据中出现的“SOH”和"EOT"前插入转义字符"ESC"(二进制为00011011)；

3.1.3 差错检测

误码率：一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率；

信噪比越越高，误码率越低；

对于质量较好的有线传输链路，数据链路层仅使用CRC检验差错，并不要求其提供可靠传输的服务；

对于质量较差的无限传输链路，数据链路层协议使用确认和重传机制，向上层提供可靠传输；

使用循环冗余检验CRC实现差错检测；

步骤：

1）设每组k个比特，在数据后添加n位冗余码(初始为0)；

2）得到的(k+n)位数除以双方事先商定的长度为(n+1)位的除数p；

3）除法运算：首位为1则上1，首位为0则上0，除到余数R只有n位；

4）这个余数R作为冗余码拼接到数据后发送出去；

5）接收端收到数据后依旧进行CRC检验，若传输过程无差错，则得到的余数R必为0；

3.1.4 PPP协议

PPP协议用于计算机和ISP进行通信时使用的数据链路层协议；

PPP协议能在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议；

PPP帧：

标志字段F (十六进制的7E)用于PPP帧的定界符；

异步传输时，采用字节填充来实现透明传输，填充的转义字符为0x7D；

同步传输时，采用0比特填充来实现透明传输，即每发现5个连续的1就立即填入1个0；

PPP协议包括两个部分：

1）链路控制协议LCP，用于向ISP传递一些将要使用的PPP参数；

2）网络控制协议NCP，ISP根据参数向新接入的用户主机分配一个临时IP地址；

3.2 广播信道

3.2.1 局域网

局域网的优点：

1、广播功能，从一个站点很方便地访问全网；

2、灵活、可靠；

用的最多的拓扑结构为星型结构；

3.2.2 共享信道

1）静态信道划分：即频分复用、时分复用、码分复用等，只要分配到了信道就不会发生冲突，但代价高，不适合局域网；

2）动态媒体接入控制，多点接入：

随机接入：总线型网络，所用用户可随时发信息，容易发生碰撞；
受控接入：令牌环局域网，使用令牌轮询；

3.2.3 以太网

802.3局域网即称为以太网；

适配器：主机中的一块网络接口板，又称为网络接口卡，网卡，NIC；用于计算机和外界局域网的连接；

适配器与CPU并行；

3.2.4 CSMA/CD协议

CSMA/CD即载波监听多点接入/碰撞检测协议；

空闲发送

边听边发

忙则停发

争用期2τ：发送端发送数据后，最多需要两倍的总线端到端往返传播时延(2τ)就能知道自己发送的数据是否发生碰撞；

协议规定了基本退避时间为争用期2τ，具体的争用期时间为51.2μs，即对于10Mbit/s的以太网，最短帧长64字节，即512bit；

CSMA/CD属于半双工通信，即一个站不能同时接受和发送；

Q：如何确定碰撞后的重传时机？

截断二进制指数退避

步骤：

1）K=Min [ 重传次数，10 ]

2）从[0,1,…,2^k-1]中随机取一个数，记为r，重传应推后r倍的争用期；

3）当重传16次都不能成功时，丢弃该帧，向高层报告；

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