计算机网络_第一、二章知识总结
速率
文章目录
- 概 述
- 计算机网络的定义及其特点
- 互联网概述
- 互联网的组成
- 计算机网络的类别
- 计算机网络的性能
- 计算机网络的体系结构
- 物 理 层
- 物理层的基本概念
- 数据通信的基础知识
- 物理层下面的传输媒体
- 信道复用技术
- 数字传输系统
概 述
计算机网络的定义及其特点
定义：计算机网络是将不同地理位置的、具有独立功能的多个计算机系统，通过各种通信设备和线路连接起来，在网络协议和软件的支持下进行数据通信，实现信息交换和资源共享的系统。。
特点：连通性、资源共享。
互联网概述
互联网，特指 Internet(区别于互连网internet)，它起源于美国，是由数量极大的各种计算机网络互连起来而形成的一个互连网络。它采用 TCP/IP 协议族作为通信规则，是一个覆盖全球、实现全球范围内连通性和资源共享的计算机网络。
互联网的组成
分为边缘部分、核心部分。
处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统。
端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：客户/服务器方式（C/S方式）、对等方式（P2P方式）。
C/S方式：客户程序必须知道服务器程序的地址。服务器程序不需要知道客户程序的地址。
P2P方式：每一个主机既是客户又是服务器。
在网络核心部分起特殊作用的是路由器 (router)。
路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
典型交换技术包括：电路交换、分组交换、报文交换等。
若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。
报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。
计算机网络的类别
按照网络的作用范围进行分类：广域网 通常为几十到几千公里。城域网 为 5~50 公里。局域网 (如 1 公里左右）。个人区域网 大约在 10 米左右。
按照网络的使用者进行分类：公用网、专用网。
计算机网络的性能
速率：指的是数据的传送速率，单位是 bit/s，或 kbit/s、Mbit/s、 Gbit/s等。
带宽：网络中某通道传送数据的能力。表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。单位是 bit/s。
吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
时延：是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。由发送时延、传播时延、处理时延、排队时延组成。
发送时延：
传播时延：
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
往返时间：表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。
利用率：分为信道利用率和网络利用率。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。信道利用率并非越高越好。当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。
D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延。
计算机网络的体系结构
协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
物 理 层
物理层的基本概念
物理层考虑的是怎样才能在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。
主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性。机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。
数据通信的基础知识
数据通信系统的模型：
模拟信号：代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号：代表消息的参数的取值是离散的。
码元：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。
有关信道的几个基本概念：
信道：一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
单向通信（单工通信）：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）：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)。
双向同时通信（全双工通信）：通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号：来自信源的信号。
带通调制：使用载波 (carrier)进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号。
基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。把这种过程称为编码 。
常用编码方式：
许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制 (modulation)。
信道的极限容量 :
从概念上讲，限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：信道能够通过的频率范围；信噪比。
奈氏准则：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。如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比。常记为S/N，并用分贝 (dB) 作为度量单位。即：信噪比(dB) = 10 log10(S/N ) (dB) 。
香农公式：
信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
物理层下面的传输媒体
传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。
导引型传输媒体：
双绞线：其通信距离一般为几到十几公里。屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)带金属屏蔽层；无屏蔽双绞线 UTP。绞合的目的在于防止干扰。
同轴电缆：具有很好的抗干扰特性，广泛用于传输较高速率的数据。
光缆：通信容量非常大。传输损耗小，中继距离长。抗雷电和电磁干扰性能好。
非导引型传输媒体：地面微波接力通信、卫星通信 。
信道复用技术
频分复用 FDM：频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
时分复用TDM：时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
统计时分复用 STDM：
波分复用 ：
码分复用 CDM：用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
数字传输系统
用户到互联网的宽带接入方法有非对称数字用户线 ADSL（用数字技术对现有的模拟电话线进行改造，而不需要重新布线。ADSL 的快速版本是甚高速数字用户线 VDSL。），光纤同轴混合网 HFC（是在目前覆盖范围很广的有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网）和 FTTx（即光纤到······）。
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