计算机网络复习提纲

▲计算机网络的组成？

物理上：主机+终端+通信处理机+通信设备

主机：运行用户程序；通信处理机：用于数据通信 逻辑上：通信子网+资源子网

▲什么叫网络拓扑结构？计算机网络有哪些网络拓扑结构？ 计算机网络节点和通信链路组成的几何形状

总线状结构、环状结构、星状结构、树状结构、网状结构、混合状结构 ▲计算机网络可以从哪些方面进行分类？ 根据传输技术分1点—点网2广播网

根据网络规模分1局域网 2城域网3广域网 ▲数据交换技术主要有几种？各有什么特点？

交换技术当信源和信宿间没有线路直接相连时，信源发出的数据先到达与之相连的中间节点，再从该中间节点传到下一个中间节点，直至到达信宿，这个过程称为交换。 交换技术有三种：

电路交换(circuit switching)，报文交换(Message switching)，分组交换(Packet switching)。

电路交换:要求在数据传送前必须在源节点和目的节点之间建立一条利用中间节点构成的物理通路，直至数据传输结束。

优点:数据传输可靠、迅速、而且保证顺序。

缺点:电路建立和拆除的时间较长，且在这期间，电路不能被共享，资源被浪费 报文交换:以站点一次性要发送的数据块作为一个报文，采用存储-转发方式，源点将报文送给与它相连接的中间节点，中间节点存储后再转发，直至报文到达目的站点。 优点:不需要建立专门的物理通道。

缺点:大报文在中间节点延迟很长，并占用了网络线路；信道误码率高时大报文出错率高，需频繁重发。

分组交换:对报文交换方式进行了改进。它将一个报文分成一个个较小的一定长度的分组，然后以分组为单位存储转发，在接收端再将各分组重新组装成完整的报文。

克服了报文交换的不住之处，但需要解决由于分组丢失、重复和次序混乱带来的问题，以确保接收端能够准确无误地恢复原来的报文。 ▲说明同步通信和异步传输的工作原理？

异步传输又称为起止式同步，是以字符为单位的数据传输。所谓异步，是指每个字符之间是异步的，但字符内的每一位还是同步的。

异步传输:异步传输又称为起止式同步，是以字符为单位的数据传输。所谓异步，是指每个字符之间是异步的，但字符内的每一位还是同步的。 每个字符由四个部分组成：

起始位，占1比特，以逻辑“0”电平表示，用以标记一个字符的开始；

数据位，占5～8比特，具体取决于数据所采用的字符集。如电报码字符为5位，ASCII码字符为7位；

奇偶校验位，占1比特，用于检错；

停止位，占1～2比特，以逻辑“1”电平表示，用以标记一个字符的结束。

异步传输其优点是简单、可靠，常用于面向字符传输的低速的异步通信场合。缺点是每一个字符都要加上起始位、停止位，开销比较大。 同步传输是以数据块为单位的数据传输。每个数据块的头部和尾部都要附加一个或多个特殊的字符或比特序列，以标记一个数据块的开始和结束。数据块再加上头部和尾部的附加信息

组成一个帧。同步传输分为面向字符的同步传输和面向比特的同步传输。

在面向字符的同步传输中，数据都被看作字符序列，所有的控制信息也都是字符形式，在数据串（字符序列）的前、后分别设有开始标志和结束标志。其一般格式如图(a)所示。 接收端首先寻找开始同步字符（一般记为SYN），然后处理控制字符，接收数据字符。典型的面向字符的同步通信规程有IBM公司的二进制同步通信规程（Binary Synchronous Communication，BSC）。

在面向比特的同步传输中，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。数据块将作为二进制比特流来处理。其一般格式如前图(b)所示。

高级数据链路控制规程（High level Data Link Control，HDLC）是典型的面向比特的同步通信规程。

▲频分多路和时分多路复用各自的特点是什么？ 频分多路复用 FDM：当传输介质的可用带宽超过各路给定信号所需带宽的总和时，可以把多个信号调制在不同的载波频率上，从而在同一介质上实现同时传送多路信号，这就是频分多路复用。

将可用的传输频率范围分为多个较细的频带，每个频带都作为一个独立的信道分配给用户 缺点：某一时刻用户没有数据传输，别的用户也不能使用分配给他的子通路 适合于模拟信号的频分传输 如电话与电缆电视系统

在数据通信系统中应和调制解调技术结合使用 各频带之间有频带隔离保护，以防止信号重叠 时分多路复用 TDM（Time Division Multiplexing）：当传输介质所能达到的数据传输速率超过各路信号的数据传输速率的总和时，可以将物理信道按时间分成若干时间片轮换地分配给多路信号使用，每一路信号在自己的时间片内独占信道传输，这就是时分多路复用。 时分多路复用可分为同步TDM和异步TDM。

多路复用技术就是将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离开来。这样使一条物理信道资源被多路信号共享。 ▲ARQ和FEC各自的特点是什么？ 前向纠错(FEC)

自动纠错：发送端使用纠错码，接收端检出错并纠正错，但监督码比较复杂、效率低，一般用于没有反馈信道的单工通信中。

缺点：1．冗余码多，译码复杂2．适用于单工信道 自动重发请求 (Automatic Repeat Request, ARQ) 发送方使用检错码，接收方对收到的数据进行检错。 接收方使用应答向发送方进行信息反馈： 发送方若收到肯定应答：数据已被正确接收；

发送方若收到否定应答：传输有错，则重发，直至正确接收。

为防止帧丢失导致发送方收不到应答，发送方发完一幀后，会启动一个超时定时器，若定时到仍未收到应答，便进行重发。 混合纠错

结合上述两种方式，能够纠错的则自动改正，否则请求重发。 ▲什么是温彻斯特编码和差分温彻斯特编码？特点如何？

曼彻斯特编码：每位中间有一个电平跳变，从高到低的跳变表示“1”，从低到高的跳变表示“0”。

差分曼彻斯特编码：曼彻斯特编码的一种变形。在这种编码方式中，每位的中间跳变只用于作为同步时钟信号，而用位的起始处有无跳变来区分“0”和“1”，若有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。

曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码，都可以被用来从中间电平跳变中提取同步信号，这两种编码方式常用于局域网中

▲计算机采用层次结构有何好处？ 网络体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合，是对网络及其组成部分所应完成的功能的精确定义。

好处：各层之间相互独立, 相邻层间交互只通过接口， 整个问题复杂度下降 ;

结构上可分割开，各层都可以采用最合适的技术来实现； 每一层功能简单, 易于实现和维护；

某一层需改动时, 只要不改变接口服务关系, 其 它层则不受影响, 灵活性好； 有利于促进标准化；

协议：为进行计算机网络中实体间的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合 实体：能发送和接收信息的对象，包括：终端、应用软件、通信进程等 ▲什么是协议？协议的三要素是什么？

协议总是指某一层协议，准确地说，它是对同 等实体之间的通信制定的有关通信规则约定的集合。 协议3要素

语义：涉及需要发出何种控制信息，完成何种动作及做出何种响应，即“讲什么” 语法：涉及数据与控制信息的格式、数据编码等，即“怎么讲” 同步：涉及事件先后顺序和速度匹配，即“序速度控制” ▲面向连接和无连接服务的主要区别是什么？ 连接服务：面向连接的服务 = 打电话 = 电路交换 建立连接à传送数据à释放连接 按顺序接收报文

连接服务在网络层被称为虚电路服务

适合在一定期间内向统一目的地发送许多报文 永久虚电路：频繁通信

无连接服务：面向非连接的服务 = 投递普通信件 每个报文带有完整的目的地址，独立路由 有可能后发先到，区别于面向连接的服务

▲什么是服务？什么是协议？简述服务和协议的区别与联系？

服务：各层向它的上层提供的一组原语（primitive or atomic action）

原语=若干多机器指令构成的完成某种特定功能的一段程序，具有不可分割性。即原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。

协议：定义在相同层次的对等实体间交换的帧、分组的格式及涵义的一组规则 协议与服务的关系：服务=抽象数据类型：定义了能在一个目标上执行的操作 协议=操作如何实现

1．服务是垂直的，协议是水平的。

2． N 层的服务用户只能看见 N 层的服务而无法 看见 N 层的协议。

3. 在 N 层协议控制下两个对等实体间的通信 使得 N 层能够向 N＋1 层提供服务；要实现 N 层协议，需要使用 N－1 层提供的服务。

服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令在 OSI中称为服务原语。

▲说明4种服务原语的意义和概念？

请求(Request)：服务用户向服务提供者请求服务，如请求建立连接、请求发送数据、请求拆除连接等。

指示(Indication)：指示事件，如对方数据到达、收到对方建立连接请求。 响应(Response)：对指示原语响应，如接受连接。 证实(Confirm)：报告服务用户对先前请求的答复。

两个最重要的网络参考模型: OSI参考模型, TCP/IP参考模型。

▲OSI开放互连模型分为几层？每层的主要功能是什么？ 物理层：功能：在物理媒体上传输原始的数据比特流。

内容：同具体的物理媒体有关，定义了设备间的物理接口及比特传输规则。 数据链路层：功能：在相邻节点间无差错地传输一帧数据

内容：寻址和封装—加入头尾信息（如头部的源和目标的物理地址）、同步—通知接收者开始接收帧数据、差错控制—加入数据校验码、流控制—协调收、发双方数据传输速率，以免收方缓冲溢出

网络层：功能:将分组穿过通信子网从信源传输到信宿 内容:路由选择：如何在多条路径中选择，穿过子网

拥塞控制：控制分组流入子网的流量，以免子网过载，性能下降 数据分片和组装：将长的分组分片，以使能在短分组网络上传输 网络互联：多个子网之间进行互连

传输层：功能：提供端到端的数据传输服务

内容:连接管理：建立连接、发收数据、拆除连接

报文分割和装配：将上层的长数据报文分割成小的段进行传输 端到端的差错控制与流量控制 分流和多路复用

会话层：功能：在两个互相通信的进程之间建立、组织和同步会话、会话活动管理、对话控制。

内容：会话管理—负责建立、清除对话连接，进行对话管理，用数据令牌跟踪控制哪一方有权发送数据

同步—在数据流中插入同步点，网络故障时从最近的同步点恢复 活动管理——一次会话分成多个活动，对各个活动进行管理 表示层：功能：提供数据或信息语法的表示变换，以确保不同表示方法的计算机能互相通信。 内容：各机器内部的数据表示与网络传输的抽象数据表示之间的变换 数据的压缩/解压缩 数据的加密/解密 应用层

功能：是直接面向用户的一层。它为应用进程提供访问OSI环境的手段，同时为应用进程提供服务。对于一些普遍需要的网络应用（如文件传输、电子邮件、域名服务等）制定了一系列标准。