计算机网络基础【阿凡哥自录】
狸小埋1
编辑于 2025年03月31日 17:28

一、第一个网络计算机:ARPANET(阿帕网)

二、Internet的重要工具:FTP、E-mail(电子邮件)、Telnet(远程终端服务器)

三、通信协议: 负责建立一种能保证计算机之间进行通信的标准规范及通信协议。

TCP协议和IP协议合称TCP/IP协议。

TCP/IP模型:

网络接口层 (物理层,数据链路层)

IP层(网络层)

传输层

应用层(会话层,表示层,应用层)

四、计算机发展历史四个阶段:

1.远程终端联机阶段

:提供终端和主机之间的通信子网无法通信。2.计算机网络阶段

:多个主机互联,实现计算机和计算机之间的通信。包括通信子网,资源子网及电路交换和分组交换。

3.计算机网络互联阶段

:1981年国际标准化组织(ISO)提出了开放系统互联参考模型(OSI),实现不同厂家生产的计算机进行互联,TCP/ IP协议的诞生。

4.信息高速公路阶段

:宽带综合业务数字网,ATM技术,ISDN,千兆以太网。

五、计算机网络的定义

计算机网络是利用通信线路通信设备将多个独立的计算机系统连接起来,遵从相同的协议实现资源共享的功能。

六、

1.网络节点:访问节点,转接节点,混合节点

(网络节点通过通信链路连接成的计算机网络。)

2.通信链路:双绞线,同轴线缆,光纤

七、

1.计算机网络

逻辑功能分为通信子网,资源子网

物理功能分为网络硬件系统,网络软件系统

网络硬件系统:主机系统,终端,传输介质,网卡,集线器,交换机,路由器,网关

网络软件系统:服务器操作系统,工作站操作系统,网络通信协议,设备驱动程序,网络管理系统软件,网络安全软件

2.网络覆盖范围:

局域网(LAN):一栋楼一个区域

城域网(MAN):一座城市

广域网(WAN):一个国家

距离越远误码率越高

3. 网络的拓扑结构:

总线型(局域网,城域网)

环形(局域网,城域网)

星型(局域网,城域网)

树型(广域网)

网型(广域网)

4.计算机网络类型分类:

工作方式分类集中式网络,分布式网络

传输技术分类广播式网络,点对点式网络

网络服务范围分类公用网,专用网

网络要素规则或协议,消息,介质,设备

计算机所处地位划分对等网络,基于客户机/服务器的网络

八、

提供互连服务供应商ISP

提供网络信息服务供应商ICP

九、

网络通信协议:

双方通信规则:规则,约定,标准

协议三要素:语义,语法,时序

十、

数据交换技术:

1.电路交换——面向连接的网络 ,实时性好,信道专用,通信速率较高(但线路利用率低,不适合长距离的链路)

2.分组交换——采用“存储转发”进行分组交换 或包交换,在传输过程中分为数据报,虚电路数据报(适用于短报文传输,通信传输速率高)虚电路(对于数据量较大的通信传输速率高,延时短)

3.报文交换——采用“存储转发”进行报文交换,采用“节点-节点”的信道,线路利用率高,可被多个报文共享

4.信元交换——异步传输模式(ATM),是面向连接的交换技术,它采用小的固定长度的信息交换:53B=5B的信元头+48B的信元数据,适用于广域网,对带宽要求高和对服务质量要求高的应用。

十一、

计算机网络的功能特性:

1.所有带有控制信息的数据包在网络中通过一个个节点正确地向前传送的功能就是“DLC(数据链路控制)”功能

2.差错控制功能 3.寻址功能 4.流量控制

5.拥塞控制

十二、

标准化网络协议的组织:电器电子工程师协会(IEEE)和Internet工程任务组

交互过程使用的协议:

超文本传输协议HTTP

传输控制协议TCP

网间协议IP

网络访问协议

十三、

下一层(n-1)为上一层(n+1)提供服务

1.网络协议模型TCP/IP(实际服务):

—应用层(面向客户的应用程序)

—传输层(端到端的数据传输 )

—IP层(确定通过网络的最佳路径)

—网络接口层(控制网络的硬件设备和介质)

TCP:传输控制协议 IP:网际协议

2.网络参考模型OSI(理论存在):

—应用层(面向客户的最终形式)

—表示层(关心的是所传输数据的表现方式。它的语法和语义)

—会话层(建立和维护通信双方的会话连接)

—传输层(实现端到端的可靠性数据传输、最重要的一层)

—网络层(在通信网络中选择最佳路由)

—数据链路层(在物理层的基础上,在通信实体之间建立起数据链路连接,通过流量控制与差错控制实现相邻节点之间无差错的传输)

—物理层(利用传输介质为通信网络节点之间建立、管理和释放物理连接,实现比特流的透明传输)

每一个层次由一些实体组成,各个实体之间的信息传输是由各种“数据单元(PDU)”组成

十四、

数据传输过程图

1.数据分类:数字数据、模拟数据

2.信号:特定通信方式中数据的物理表现

信号分类:数字信号,模拟信号

数字信号:离散的脉冲方波(表示二进制“0或“1”)。

模拟信号:连续的信号波形状 (频率300-3400HZ)

调制解调器(modem)作用:数字转模拟(调制),模拟转数字(解调)

十五、

数据通信模型

DTE——DCE通信信道DCE——DTE

1.DTE(数据终端设备):数据通信中的信源信宿

DCE(数据端接设备):连接计算机与通信线路的设备,也是调制解调器。

2.通信信道:由通信线路和传输设备组成

信道分为物理信道、逻辑信道

3.按信道传输介质分为:

有线信道(同轴线缆、光纤、双绞线)

无线信道(激光、微波、红外线 )

4.按传输信号分为数字信道、模拟信道

信道容量:是信道传输信息的最大能力,通常用信息传输速率来表示

信号传输速率:比特率(bit)

比特率(bit):表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位(bit)数,单位比特每秒(bps),千比特每秒(kbps)

5.数字信道:用带宽表现形式:信道容量

模拟信道:信道带宽=信号最高频率-信号最低频率

6.码元和码字:一个脉冲表示一个码元(一个二进制位),码元速率的单位:波特 (Baud),也称波特率,公式:B=1/T。7个码元组成的序列称码字(例1000001)

7.误码率:信息传输中的错误率

8.信道延迟:信号在信道中传输,从信源到信宿需要一定的时间,与他们的距离和具体信道中的信号传播速率有关

计算公式:

十六、

以太网是局域网中的网络技术之一

MAC地址就是物理地址,MAC地址又称为介质访问控制地址:是用来确认网上设备位置的地址,标识网卡。

十七、传输介质的分类

1.有线传输:双绞线、光纤、同轴线缆

无线传输:红外线、微波、激光

2.国际工业协会定义了不同类型双绞线

双绞线:分为屏蔽双绞线(STP)、非屏蔽双绞线(UTP),STP优于UTP

线序T568A:绿白 全绿 ,橙白 全蓝,蓝白 全橙,棕白 全棕(绿橙蓝棕,4,6交换)

双绞线线序T568B:橙白 全橙,绿白 全蓝,蓝白 全绿,棕白 全棕(橙绿蓝棕,4,6交换)

直通线:当连接设备时,连接的双方地位不对等则双绞线两头都使用同一个线序,为直通线(如电脑——交换机)

交叉线:当连接设备时,连接的双方地位对等的则双绞线两头使用不同的线序,为交叉线(如电脑——电脑)

3.双绞线布线种类:

3、光纤(单模光纤、多模光纤)

单模光纤:注入书激光二极管(ILD)

单种无反射直线传播,数据速率高,传输距离较长,但成本高

多模光纤:发光二极管(LED)

多种模式传播,传输速率低,传输距离短,但成本低

十八、通信信道方式

单工通信:在信道上,信息只能在一个方向传送,如电视广播,收音机,都是发送方对接收方

半双工通信:在信道上,通信的双方可以交替发送和接收信息,但不能同时接收或发送,如对讲机

全双工通信:在信道上,通信双方可同时进行双向的信息传送,如手机通讯

十九、数据同步方式

1.异步传输:收发双方不需要传输时钟同步信号的传输控制方式

同步传输:通信的双方按照同一时钟信号进行数据传输的方式,短距离传输必异步传输效率高,多采用同步传输,同步传输分外同步、内同步,内同步传输使用多

2.ASCII编码(必了解,自行了解)

位(bit):计算机内部数据存储的最小单位

字节(Byte):计算机中数据的基本单位,1B(Byte,字节)=8b(bit,位)

字符:计算机中使用的字母、数字、字、符号1个英文字母=1字节

1个中文=2个字节

1个ASCII=1个字节

二十、数据的交换方式

数据通信过程就是网络中通信的双方通过信道交换数据的过程

主要交换:电路交换、报文交换、分组交换、信元交换

1.电路交换:面向连接的技术,端到端的通信线路,一对一实时进行交换

电路交换的三个阶段:建立连接、数据通信、拆除链接

优点:数据传输可靠,数据交换实时性好,延迟小

缺点:信道资源只连接固定用户,无数据传输信道也不为其他用户服务,适用于系统间要求高质量的大量数据传输

2.报文交换:采用存储转发,不需要在两个战之间建立一条专用道路,传输单位是报文,工作过程和邮局相似,将信(报文)邮出去,写好地址,交给邮局,至于怎么走都不管,交给邮局处理

优点:线路效率较高,许多报文可以分时共享一条节点的信道,不需同时使用发送器和接收器来传输数据,网络在接收器可用之前暂存报文,报文可发送多个目的地。

缺点:不能满足实时或交互式的通信要求,经过网络的延长会有相当的变化,有时节点收到过多的数据会不得己丢弃报文,导致报文不能按顺序到达目的地。

3.分组交换:也称包交换,计算机网络使用较多的数据交换方式,分组交换将用户传送的无数据划分成一定的长度,每一个部分叫分组,它综合了电路交换和报文交换的优点,并克服了他们缺点,分组交换和报文交换都采用存储转发交换方式,二者的主要区别:报文交换时报文长度不限且可变,而分组交换的报文长度不变,在每个分组前边加上固定格式的分组标签,用于指明该分组的发端地址、收端地址及分组序号等,当部分报文到达,只要信道空闲就可马上转发出去

分组交换分为数据报交换、虚电路交换(可靠的传输方式)

特点:线路利用率高,不同种类的终端可相互通信,信息传输可靠性高,分组多路通信

4.信元交换:异步传输模式(ATM),结合电路交换、分组交换的优点。它是一种面向连接的快速分组交换技术,通过建立虚电路来进行数据传输的,最好,但消耗资源多

5.数据交换技术总结

二十一、多路复用技术

针对于光纤的技术应用

1.波分复用技术与码分复用技术

波分多路复用技术WDM:

波分复用WDM就是光的频分复用,是指在光纤通信中,利用光具有不同的波长的特性,在一根光纤上同时传输多个波长不同的光载波信号。

这种技术在网络中要使用能够对光波进行分解和合成的多路器

2.码分多址多路复用技术CDMA

码分多址CDMA是移动通信中使用的信道复用技术,主要解决多用户使用相同频率,同时传送数据的问题,在无线局域网中也采用CDMA技术。通信时,系统对通信用户分配唯一的数据标识,特定的地址码,而地址码之间相互具有正交性,因此个用户信息的发射信号在频率、空间和时间上都可能重叠,从而使有线的频率资源得到利用。

二十二、多路复用技术

多路复用技术:把多个低速信道组合成一个高速信道的技术。

多路器多路复用器、多路分配器组成。

多路复用器:在发送端根据某种约定的规则,将多个低带宽的信号复合成一个高带宽的信号

多路分配器:在接收端统一规则将高带宽的信号分解成多个低带宽的信号

多路复用技术分类图

电信号传输:

1.频分多路复用技术(FDM)

可以理解为无线电广播。一段频给一个广播台使用,调高变成一个a段频或调低变成b段频。都在这条路上,但彼此在自己的段频互不干扰。

假设在开车使用这个b段频,当每个用户占用的带宽不变,复用的用户数增加时,复用后的信道的总带宽就会跟着变宽。

2.时分多路复用技术(TDM)也称为等时信号

是一种当传输介质可以达到的数据传输速率超过被传输信号的传输速率时,把多路信号按一定的时间间隔传送的方法,是实现在同一传输介质上同时传输的多路信号的技术

时分复用的所有用户是以信道传输时间作为分割对象占用同样的频带宽度,通过相互不重叠的时间片的方法来实现多路复用时分。它也更有利于数字信号的传输。

3.统计时分复用技术(STDM)

根据用户的数据传输需要动态的分配信道资源

二十三、同步数字传输

1.美国标准:同步光纤网SONET

美国在1988年推出数字传输标准,叫做同步光纤网SONET,它为光纤传输系统定义了同步传输的线路速率等级结构,其传输速率以51.84 Mbit/s为基础。

对应T3,E3的传输速率,此速率

对电信号称为第1级同步传送信号,即STS-1

对光信号称为第1级光载波,即OTC-1

2.国际标准:同步数字系列SDH

基本速率为155.52Mbit/s,STS-1/OTC-1对应STM-1

二十三、差错控制

通信过程中出现的差错可分为两类:

1、由热噪声引起的随机错误

2、由冲击噪声引起的突发错误

差错控制在数据链路层进行,广泛使用循坏冗余校验CRC光纤传输误码率最低。

常见的差错检验方法有:奇偶校验、海明码、CRC校验

1.奇偶校验

是根据数据字节中包含1的个数来检验数据传输中是否发生了错误

他分为奇校验偶校验

如果在传输的字节数据中保证1的个数为奇数,则为奇校验

如果在传输的字节数据中保证1的个数为偶数,则为偶校验。ASCII码由7位二进制构成

在字符ASCII码前面添加1为二进制0或1,使这8位二进制数中的1的个数为奇数或偶数。

缺点:奇偶校验,如果一个字节传输中发生了多位错误,无法发现错误并进行判断第几位出错,也不能进行纠错。

二十四、海明码

异或运算,两组数字一样的为1,不一样为0

10011

11001,就为10101,三个1为3个距离

二十五、循环冗余码

数据链路层广泛使用了循环冗余校验CRC广泛应用于局域网中CRC是强大的检错方法(不能纠错)

余数作为冗余码拼接在数据K后面发送出去,所发送的帧是K+n位,n称为生成多项式

二十六、网络层——网络介入技术

终端杆远程介入局域网,局域网与局域网远程互联或者局域网接入广域网则就必须借助“公共传输网络”

提供公共传输网络服务的单位主要是电信部门,随着电信市场的开放,用户有选择公共传输网络的服务提供者(ISP)

公共传输网络基本可以分为电路交换网络和分组交换网络

1.电路交换网络

远程端点之间通过呼叫建立连接,在连接建立期间,电路由呼叫方和被呼叫方专用,属于物理层链路,只提供物理层承载服务,在两个端点之间传输二进制比特率。

2.分组交换提供虚电路和数据报服务

虚电路只给出两个远程端点之间的传输通路,并没有把通路上的带宽固定分配给通路两端的用户,其他用户的信息流可以共享传输路上的物理链路带宽。

数据报服务不要经过虚电路建立过程就可以实现报文传送,由于没有在报文的发送端和接收端之间建立传输通路,报文中必须携带源和目的端点地址,而且公共传输网络的中间节点必须能够能够报文的目的端点地址选择合适的路径转发报文。

呼叫控制协议在建立虚电路时,也必须根据用户设备地址来确定传输通路的两个端点,由于分组交换网络11提供的不是物理层的承载服务,所以必须把要求传输的数据信息封装在分帧或报文

3.公共交换电话网PSTN

基于标准电话线路的电路交换服务,是生活中常用的电话网,他的通信费用最低,但其数据传输质量及传输速度也最差

4.窄带综合业务数字网N-ISDN

ISDN:使各种不同的业务信息通过数字化后都在一个网络中传输,这就是综合业务数字网

ITU-T把这种由ISDN发展而来的,提供端到端的数字连接,支持声音和非声音广泛服务(语音、数据、图像等)的网络定义为窄带综合业务数字网N-ISDN

N-ISDN使用电路交换传输,以目前正在使用的PSTN为基础,其用户环路采用双绞线(铜线)

优点:能把多种类型的电信业务,如电话、传真、可视电话、会议电视等综合在一个网内实现,加入的用户,可实现只用一对电话线连接不同的终端,进行不同类型的高速、高质的业务通信。

5.宽带综合业务数字网B-ISDN

使用一种快速分组交换,叫异步传输模式(ATM),用户环路和干线都采用光纤

采用虚通路的概念,它的传输速率可达百兆甚至千兆,而N-ISDN的传输速率最多只能为两兆。

6.X.25分组交换网

是以虚电路服务为基础的对公用分组交换网接口的规格说明。

7.数字数据网DDN

DDN是利用数字通道提供半永久性连接电路,向用户提供端到端的中高速率,高质量的数字专用电路

8.帧中继

为了克服 X.25的缺点而发展出来的高速分组交换和传输技术。

9.异步传输ATM

ATM应用在宽带综合业务数字网B-ISDN,他的物理基础目前主要采用SDH标准的光纤网络。传送的镇长固定为53B时,就是信元中继(ATM),通常使用在网络中间的核心部分,帧中继主要使用在网络边界。ATM目前仅存在于互联网的高速主干网中。

10.数字用户线xDSL

利用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造而成的,能够承载宽带业务。

x,表示DSL的前缀,可以是多种不同的字母常见的非对称数字用户线字母(ADSL)、高速数字用户线(HDSL)

单对数字用户线(SDSL)和高速数字用户线(VDSL)

最大特点是使用电信部门已经铺设的双绞线作为传输线路提供高带宽传输速率(64kbps~52mbps)。数字用户线也是点对点的专用线路,用户独占线路的带宽。

HDSL和SDSL提供对称带宽传输,即双向传输带宽相同.ADSL和VDSL提供非对称带宽传输,用户向接入设备传输的带宽远远低于接入设备向用户传输的带宽。

xDSL的标准正在制订和完善之中,目前已经投入使用的xDSL技术主要有ADSL和HDSL。

11.宽带网的接入

宽带网实际上的名称叫做“IP城域网且前较流行的一种接入方式,。从技术上讲,它是城市范围的以多种传输媒介为基础,采用TCPIP协议,通过路由器组网,实现IP数据包的路由和交换传输。

R城域內的接入方式目前一般分为LAN接入(网线)和FTTx接入(光纤)

LAN接入是指从城域网的节点经过交换器和集线器将网线直接拉到用户的家里

FTTx接入是指光纤直接拉到用户的家里,即光纤到户(FTTH)或光纤到桌面(FTTD)。

12.10HFC和Cable MODEM

HFC(Hybrid Fiber Coaxial)网是指(电缆混合网,它是一种新型的宽带网络,采用光纤到服务区,而在进入用户的“最后I公里采用同轴电缆。

Cable Modem 可叫做电缆调制解调器或调制解调器,它是一种将数据终端设备(计算机连接到有线电视网CATV),以使用户能够进行数据通信访问Intemet 等信息资源的设备。

13.无源光网络PON

PON是一种点对多点的光纤传输和接入技术,下行采用广播方式、上行采用时分多址方式以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构,在光分支点不需要节点设备,只需要安装、简单的光分支器即可

二十七、计算机网络协议

计算机网络协议就是通信的计算机双方必须遵守的一组约定,如怎样建立连接,怎样互相识别等。只有遵守这个约定,计算机之间才能相互通信和交流。

网络协议由如下三个要素组成。

1.语法(控制信息或数据的结构和格式)

2.语义(即需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答。)

3.同步(事件实现顺序的详细说明)

国际标准化组织ISO推出了开放系统互联参考模型OSI。系统结构为层次式,共7层,层(如主机a的物理层)与层(如主机b的物理层)之间进行对等通信,且这种通信只是逻辑上的,真正的通信都是在最底层——物理层实现的,每一次要完成相应的功能,下一层为上一层提供服务。

2.网络协议TCP/IP协议

TCP是传输控制协议,IP是网际协议

采用分组交换技术

IP协议简称为IPv4。在网际层使用

IP协议配套的使用的还有三个协议:

地址解析协议ARP(ip层的下面)

网际控制报文协议ICMP(ip层上面)

网际组管理协议IGMP(ip层上面)

应用层(RPC、SNMP、FTP、Telnet、SMTP、TFTP)

传输层(UDP、ICP)

网际层(LCMP)(RARP、ARP)

网络接口层()

二十八、虚拟互连网络

根据中间设备所在的不同的层次,可以有以下4种不同的中间设备

物理层使用的中间设备叫转发器(中继器、集线器集线器(Hub)

数据链路层使用的中央设备叫做网桥或桥接器(Bridge)。

网络层使用的中间设备叫做路由器(Router)

在网络层以上使用的中央设备叫做网关(Gateway),用网关连接两个互不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。

二十九、IP地址

采用分层结构,由网络号主机号两部分组成。IP地址={<网络号>.<主机号>}

网络号用来标识一个逻辑网络,主机号用来标识网络中的一台主机

网络号相同的主机可以直接互相访问,网络号

不同的主机需要、通过路由器才可以互相访问

一个主机至少有一个IP地址,而且是全网唯一的

表示ip地址将32位二进制码分为4个字节,每个字节转换成相应的十进制,字节“ . ”来分隔

这种方法叫点分十进制

根据网络规模的大小、将IP地址分为5类。

A(0开头)1.0.0.0~127.0.0.0(到126。网络号全0是保留地址不能用

网络号全1是环回测试不能用)

B(10开头)128~191(网络号全0是保留地址不能用

网络号全1—环回测试不能用)

C(110开头)192~223(网络号全0是保留地址不能用

网络号全1—环回测试不能用)

C类地址都是单播地址,1对1通信

D(1110开头)224~239

D类用于多播地址

E(1111开头)240~247

E类保留为以后用

一般不适用的特殊IP地址