华中科技大学计算机网络本科生期末考试-重点

构成：网络边缘设备，传输介质，软件。

网络核心：数据交换（按照某种方式动态分配传输线路中的资源）。

1.电路交换（频分复用交换、时分复用交换）

独占端到端的固定传输带宽且面向连接。呼叫、数据传输、释放；

优：实时性强，管理简单；缺：独占全部带宽，信道利用率低，呼叫时间长，可靠性差。

实时交互式业务

2.存储-转发交换（报文交换，分组交换）

a)报文交换：发送方将需要发送的数据打包为一个文件（报文），然后采用存储-转发

交换技术完成数据的传输；传输过程只占用相邻两个节点之间的线路；每个报文必须包括发送方和接收方的完整信息。

优：不需要建立连接，对线路不独占，提高线路利用率和网络吞吐量，发送效率高；缺：

增加额外开支，报文太大时会长时间占用某一线路。容易出错导致传输失败。

b)分组交换：发送方将要传输的报文分为若干小的数据块（分组），然后以分组为单

位，按照与报文交换同样的方式将分组传输到接收站点。

优：不需要固定物理连接，可靠性强（差错控制、迂回电路），信道利用率高（共享物

理信道）；缺：实时性差，协议复制；突发性业务，可靠性高的业务

接入方式：按功能分类，个人用户和集团用户；

接入网络的技术。居民用户：1、点到点接入（拨号接入，一线通ISDN，数字用户线缆DSL），2.、线缆调制解调接入（光纤同轴电缆混合网络HFC）；集团用户：内部先建立局域网，在通过边缘路由器接入因特网。

拓扑结构：将网络上的终端设备和传输设备抽象成点，将电缆等通信介质抽象成线；

网状：稳定性、可靠性、保密性好；所需线缆多，成本高，网络复杂，不易管理。常用于大型广域网，主干网络。

总线型：共享信道、易安装，所需线缆少，成本低；无法隔离失效的站点，实时性差。

星形：易安装，配置简单；网络性能过分依赖中心节点

环形：易安装，实时性好，可靠性高。所有节点都得参与传输。可扩充性差，配置复杂

树形：易扩展、易隔离故障、可靠性高；依赖根节点。

分类：按覆盖范围：局域网，城域网，广域网、internet

拓扑结构：星形网络、总线型网络、混合型网络等

网络协议：以太网（Ethernet）；令牌总线网（IEEE802/4）；令牌环网（IEEE802.5）；TCP/IP；

传输介质：双绞线网；同轴电缆网；光纤网；无线网；卫星通信网

网络操作系统

传输技术：广播式网络；点到点网络；

计算机网络是利用不同的通信媒体将地理上分散、具有独立功能的计算机系统连接起来，以实现资源共享与信息传递的复杂系统。

网络协议：一组控制数据通信的规则；计算机网络中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集合。三要素：语法，语义，同步；；

网络协议体系结构：协议的分层以及各层协议的集合

OSI/RM参考模型：应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层、物理层；

TCP/IP参考模型：应用层、传输层、互联网络层、网络接口层；

混合模型：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

物理层

使用物理传输媒体，为数据链路层提供透明、可靠的比特数据传输服务。

四个重要特性：机械特性，电气特性，功能特性，规程特性；

数据通信系统模型：发送系统（源系统，发送器），传输系统，接收系统（接收器，终点系统） 数据传输方式：模拟（信道利用率搞高，信号衰减，受噪声干扰）；数字（信号传输不失真，误码率低，能被复用 和有效地利用设备；要求频带较宽，信道利用率低） 比特率（bit/s ）＝波特率*n

香农公式： （对于带宽有限且有高斯白噪声干扰的通信信道）信噪比

= 数字数据到数字信号的编码技术：

1，不归零编码技术（NRZ ）：不归零电平编码(NRZ-L)，不归零反相编码（NRZ-I ）。优点：实现简单。缺点：难以分辨一位的结束和另一位的开始;发送方和接收方必须有时钟同步；容易产生传播错误

2,曼切斯特编码技术。优：克服了NRZ 的不足，不需外部时钟，简化编码硬件要求。缺：对传输信号的频带宽度要求增加一倍；线路高频噪声增加，容易受到噪声干扰；编码结果具有二义性 3，差分曼切斯特编码。优：抗干扰性强；位时钟与数据分离，便于数据提取；消除曼切斯特编码技术的二义性问题。缺：同曼切斯特

4.MLT-3编码技术。对线路带宽的要求降低，产生的噪声更小

5.块编码技术。提高编码效率，降低调制速度，降低对传输线路的要求，增加冗余位，可用于检错可同步。

信道复用技术：时分多路复用（TDM ）;频分多路复用（FDM ）；波分多路复用（WDM ），码分多路复用（CMD ）

数据链路层

为网络层提供可靠的、透明的帧传输服务。

考虑问题：

1、数据链路层的传输数据如何定义

2、链路访问控制机制如何定义。链路类型（点对点、多点共享）

3、数据链路层如何为其上层提供可靠的传输服务

4、数据链路层的通信节点采用什么样的方式进行数据传输

5、数据由谁发。发给谁

成帧技术：字符计数；字符填充；位填充；物理层违例码

差错控制技术

线路输出错误（随机，热噪声引起；突发，冲击噪声引起）

分类：检错编码技术；纠错编码技术

数据重传和流量控制技术

采用重传技术和流量控制技术后数据链路层协议空指针传输的过程可以分：

协商过程，编码/译码过程，成帧和发送过程，确认和重传过程

常用的数据链路层传输控制协议有停止/等待协议（单工，双工），连续ARQ 协议，滑动窗口协议。

采用”背回“应答技术的优点：因减少了单独应答帧的数量，大大减少了信道中传输帧的数量，提高了信道的利用效率和传输效率，减少了接收方”帧正确到达“中断的次数和接收缓冲区的大小。

/1(log 2N S H C +=10log /S N

缺点：增加了协议的复杂性；

链路和链路控制协议

点对点的；多点访问的。 多点介质访问控制技术：通道分割技术，随机访问控制技术，排队技术（轮询技术，令牌传递

协议）。

带冲突检测的CSMA 协议（CSMA/CD ）

采用CSMA 协议发送数据在获得信道的使用权后并进行数据发送 的同时，启动冲突检测功能，即一边发送数据，一边检测是否有冲突 情况产生；一旦检测到线路上有冲突情况发生，则停止发送剩下的帧

数据，发送一个短的堵塞码Jam 到线路中，加强冲突，以便线路上其 他站点知道冲突；采用二进制指数退避算法推迟一个时间，重新执行

CSMA 协议来发送数据

优点：成功解决有线广播网络中的信道使用权分配问题，既提高

了信道的利用率和吞吐量，也减少了信道的空闲时间，非常适合解决

突发性和随机性数据传输问题。

争用期=2L/v ； 最小帧长度=争用期*R （数据发送率）

有线局域网

局域网主要用来解决小范围内的计算机通信与资源共享问题。

特点：传输范围小；传输速率高，误码率低，有广播功能，便于系统扩展，可靠性可用性残存性高 星形/环形/总线型/树形

两个子层：逻辑链路控制子层（LLC ） 媒体接入控制子层（MAC ）

IEEE802.3： 传统、快速、千兆位、万兆位以太网协议标准

传统以太网：

数据传输速率10Mb/s 的1-坚持型SCMA/CD 以太网。数据链路层只有MAC 子层。直接为网络

层协议提供透明的帧传输服务。

二进制指数后退算法

退避时间=R τ 0≤R ≤k 2 k=min(n,i);

连续退避次数超过16后，停止尝试发送，直接向高层协议汇报

虚拟局域网

1，对网络资源进行保护和管理；2.对某些站点进行管理；3，在不改变配置和使用需求的情况

下支持1和2

划分：按交换机端口号；按计算机站点MAC 地址；按计算机站点IP 地址；

优点：可抑制广播信息，使其不会溢出到另外的vlan 中；可建立自己的私有安全网络；在网络

中添加、移动设备或设备的配置发生变化时，能够减轻网络管理人员负担；实现了虚拟网段，不同位置站点可像在一个传统局域网中那样通信。

线路空闲？规定的时间里收到应答？发送报文发出堵塞码Jam ，加强冲突

N N Y Y Y 发送请求有冲突？结束N 放弃发送延迟一段时间

局域网的扩展

1、物理层，使用信号中继技术。中继器：对信号具有识别、整形和再生功能的设备。

集线器：本质上是一个多端口中继器

通过集线器拓展缺点：只能连接相同协议的局域网；对传统以太网而言，扩展口仍在意CSMA/CD协议实现链路使用分配权，所有网络设备共享同一介质，处于同一碰撞域，扩大了冲突范围；所有设备共享同一带宽，而数据吞吐率不变，减少了设备发送数据的机会；集线器不能隔离广播信息。优点：设备简单、廉价；能够连接多个小局域网，实现资源共享和数据通信；扩大了局域网覆盖范围；在多层结构的局域网中，一个子集线器故障，其他lan结点仍能工作。

2、数据链路层，帧转发技术，典型设备网桥（帧过滤，帧转发）和交换机。

网桥：优点：可过滤信息量；隔离冲突域；可靠性高；可实现异构局域网的连接；

缺点：增加了设备性能要求和通信延时；网络负载大时，影响通信质量；不能隔离广播信息；使用网络设备不多、通信量不大的扩展。（设置冗余网桥--死循环）

交换机：多端口网桥。可直接连接计算机终端设备，也可级联

工作机制：基于存储/转发技术（有时间延迟）；基于直接交换技术（边发边收）

三种使用方式：直接与计算机终端设备连接；每个端口连接一个共享介质网段；级联交换式以太网优点：网络带宽和利用率都很高；端口数量多，允许多个端口对之间同时通信；可连接异构网、同型网；可扩展性强，支持管理功能，可隔离冲突。

3、网络层：路由器。

优点：网络层的路由器端口数量不多；路由器支持多种结构和协议的网络进行连接，不受地域限制；路由器工作在网络层，每个端口所连接的局域网可以互相访问却相互独立；可隔离广播信息和冲突信息。

网络层

调用数据链路层提供的帧传输服务，为传输层提供主机到主机的分组传输服务；对传输层屏蔽掉网络层的实现细节；通信中的两个主机可以在一个物理网络中，也可在通过通信子网连接的不同物理网络中。

具备功能：交换功能；路由功能；连接建立功能。

网络层协议内容：1、通信子网的构建和设计。2、数据分组单元的定义。3、网络层设备应具备路由和交换功能，路由器硬件、软件设计和工作机制。4、编码和寻址技术。5、为了实现分组数据传输。6、辅助协议