1、专升本 计算机网络专业课 笔记大全计算机专业课 计算机网络第一章计算机网络概述知识一：计算机网络定义计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。【自主性计算机互连的集合】计算机网络是由若干个结点node和连接这些结点的链路link组成（简单）结点：计算机、互联设备（比如交换机路由器等）链路：传输介质（通信线路）网络的功能：连接和共享。即，连通性信息（数据）传递实现资源共享补充：三网合一：电信网，有线电视网,计算机网络 互联网：用路由器将网络互联，构成一个
2、更大的网络。（网络中的网络）考点：定义内容知识二：计算机网络产生与发展一、计算机网络是计算机技术与通信技术的结晶，并在用户需求（应用）的促进下得到进一步地发展。自1946年第一台计算机问世以来,计算机网络发展经过了以下几个过程。1.面向终端（单机）：终端-通信线路-计算机（这是一个链接过程）（46年50年代末），计算机只能支持单用户使用，计算机的所有资源为单个用户所占用，用户使用计算机只能前往某个固定场所（如计算机房）。主机是网络的中心和控制者，终端（指的是键盘和显示器）分布在各处并与主机相连,用户通过本地的终端使用远程的主机。终端这个阶段并没有真正的实现计算机网络，技术与理论的准备阶段。以单
3、个计算机位主，终端没有实现资源共享和数据处理的能力2.互联阶段：分组概念，ARPANET，该阶段，完成了体系结构和协议的研究。真真的实现了计算机网路。计算机通信线路计算机 20世纪60年代中期，将多台计算机通过通信线路和通信设备连在一起，相互共享资源。1968年，世界上第一个计算机网络ARPANET的诞生。3.标准化阶段：OSI/RM。1981年国际标准化组织（ISO）制订：开放体系互联基本参考模型（OSI/RM），实现不同厂家生产的计算机之间实现互连。OSI只是理论研究成果，市场失败的原因是：OSI的标准就是应用在计算机网络中标准化模型（参考模型）七层模型由下至上（物理层、数据链路层、网络层
4、、传输层（运输层）、会话层、表示层、应用层）默认由下至上。4.网络互联与高速网络阶段。高速，综合业务数字网、网络多媒体和智能网络。第四代计算机网络是以Internet为代表的互联网，现在我们用的就是第四代计算机网络，那么算机网络也正在向第五代计算机网络发展，发展的趋势就是三网合一（电信、有线电视、计算机网络）。Internet 用的是（TCP/JP）常被称为事实.上的(de facto)国际标准。二、互联网发展的三个阶段：1、从单个的网络向互联网发展的过程2、建成了三级结构（1、主干网2、地区网3、校园网）3、逐渐形成了多层次的ISP结构的互联网网络服务提供商ISP，internet serv
5、ice provider网络管理机构（提供IP）ISP（用用通信线路和互联设备）个人（提供IP，收费）知识三：计算机网络应用Intranet：企业内部网是Internet技术在企业机构内部的实现,它能够以极少的成本和时间将一个企业内部的大量信息资源高效合理地传递到每个人。internet：互连网或互联网是个通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的网络。Internet：因特网是个专用名词，它指当前全球最大的，开放的,由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，采用TCP/IP族作为通信的规则，前身是美国的ARPANET计算机网络应用在我国的应用一、计算机在我国的发展1980年，铁道部开始进行计算机
6、联网实验。1989年11月，我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行。1994年4且20日，我国用64 kbit/S)专线正式连入互联网，我国被国际上正式承认为接入互联网的国家。1994年5月，中国科学院高能物理研究所设立了我国的第-个万维网服务器。1994年9月中国公用计算机互联网CHINANET正式启动。二、我过重要网络NCFC（中国国家计算机网络设施）CERNET（中国教育与科研计算机网络）CHINANET（中国公用计算机互联网）CHINADDN（中国公用数字数据网）CHINAGB（中国金桥网）知识四：计算机网络功能通信,共享（硬件，软件,数据），提高系统可靠性,均衡负载与分布处理，分
7、散数据的综合处理。硬件资源共享。可以在全网范围内提供对处理资源、存储资源、输入输出资源等昂贵设备的共享，使用户节省投资，也便于集中管理和均衡分担负荷。软件资源共享。允许互联网上的用户远程访问各类大型数据库，可以得到网络文件传送服务、远地进程管理服务和远程文件访问服务，从而避免软件研制上的重复劳动以及数据资源的重复存贮，也便于集中管理。CHINADDN（中国公用数字数据网数据资源共享。计算机网络为分布在各地的用户提供了强有力的通信手段。用户可以通过计算机网络传送电子邮件、发布新闻消息和进行电子商务活动。考点：知识五：计算机网络分类一地理（作用范围）范围 广域网、城域网、局域网、个人局域网局域网（
8、L AN-Local Area Network） 是将分散在有限地理范围内（如一栋大楼，一个部门）的多台计算机通过传输媒体连接起来的通信网络，通过功能完善的网络软件，实现计算机之间的相互通信和共享资源。美国电气和电子工程协会（IEEE） 于1980年2月成立局域网标，准化委员会（简称802委员会）专门对局域网的标准进行研究，并提出了LAN的定义。LAN是允许中等地域内的众多独立设备通过中等速率的物理信道直接互连通信的数据通信系统。局域网特征：地理范围有限（一般在25公里以内），传输介质单一（一般用双绞线，价格低廉。设备有同轴电缆、光纤也可以单不多）；传输率快；传输延迟低，误码率低；组网方便，实
9、用灵活。为了规范LAN的设计，IEEE的802委员会针对各种局域网的特点，并且参照ISO/OSI参考模型，制定了有关局域网的标准（称为IEEE：802系列标准）：802.1-802.12【比较特殊的：802.6针对城域网制定；802.11无线局域网络。】IEEE 802.3一载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）访问控制方法和物理层规范载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）是月前占据市场份额最大的局域网技术。CSMACD采用分布式控制方法，附接总线的各个结点通过竞争的方式，获得总线的使用权。只有获得使用权的结点才可以向总线发送信息帧，该信息帧将被附接总线的所有结点感知。一下为该协议
10、的主要内容简述：采用总线拓扑结构; 发送数据时有发送的目的和地址;实时检测有冲突时不发送，没有冲突时才发送。IEEE802.4 令牌总线IEEE802.5 令牌环IEEE：三层 由下至上：物理层 逻辑电路控制层 媒体访问控制层 （or物理层、数据电路层）。一般是三层。以太网：局域网因特网：广域网广域网：WAN （wide area network ）广域网有时也称远程网，其覆盖范围通常在数十公里以上，可以覆盖整个城市、国家，甚至整个世界，具有规模大、传输延迟大的特征。如：邮电部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN。ISDN ADSL DDN X.25补充：英文简称容易考。现
11、在用的联通移动也是广域网，广域网跨越了无限的距离。城域网MAN （ Metropolitan area network ）这种网络的连接距离可以在10100公里，一般来说是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。MAN与L _AN相比扩展的距离更长，连接的计算机数量更多，在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。在一个大型城市或都市地区，一个MAN网络通常连接着多个LAN网。IEEE 802.6针对城域网制定.个人网：PAN 在个人的工作区域把个人使用的电子设备通过无线网络连接起来。知识六：计算机网络分类拓扑结构（星型、总线、环形、树形、网状型）星型：所有节点通过传输介质与中心节点连接，
12、采用集中控制，即任何两个节点之间的通信都要通过中心节点进行转发，中心节点通常为集线器HUB。优点：结构简单，建网容易，便于集中控制和管理；易于扩展；故障的检测和隔离方便； 延迟小，误差较低。缺点： 对中心节点依赖性强，一旦出现问题，整个网络瘫痪。集线器HUB；交换机总线型：将若干个节点设备平等的连接到一条高速公用总线_上，其中一个是服务器，其他是工作站。一般采用同轴电缆或双绞线。优点：用于小型的局域网，结构简单灵活，便于扩充，可靠性高，节点间响应速度快，易于布线，成本低。缺点：由于信道共享,连接的节点不宜过多，并且总线自身的故障可以导致系统的崩溃。环形：环型拓扑结构是将网络节点连接成闭合结构。
13、信号顺着一个方向从一台设备传到另一台设备每台设备都配有一个收发器，信息在每台设备上的延时时间是固定的。优点：结构简单，网络确定时，延迟确定信息单向流动，无信道选择问题，简化了路径选择的控制用双环结构提高可靠性。缺点：因为环路封闭，不便于增加和删除节点节点过多时，影响传输效率单环网中如果某一节点故障，会引起全网故障，同时确定故障点也很困难树形：树型拓扑结构就像一棵“根”朝上的树，与总线拓扑结构相比，主要区别在于总线拓扑结构中没有“根。这种拓扑结构的网络一般采用同轴电缆，用于军事单位、政府部门等上、下 界限相当严格和层次分明的部门。优点容易扩展、故障也容易分离处理缺点整个网络对根的依赖性很大，一网
14、络的根发生故障，整个系统就不能正常工作。特殊的以太网的拓扑结构无根网状型： 纷繁复杂的结构，可能涵盖多个结构考点：（1）误码率高、延迟高；故障诊断难。（2）在任意两个结点之间有多条路径可选（择优选择）。补充的分类方式：1、按照传输介质分类：（1）有线网络（双绞电缆等） （2）无线网络（微波、激光、红外线、卫星等）2、按照使用者范围：（1）公用网：缴费使用，因此也叫公众网（联通、电信、有线电视） （2）专用网：特殊业务专用（军网、公安网）3、按照通信传播方式：（1）广播式（一点对多点） （2）点对点（点到点）知识七：计算机网络组成必任何计算机网络都由计算机硬件、软件、通信设备和通信线路以及网络上
15、有关的数据与信息内容所组成。两大部分资源子网：由计算机硬件、软件及其外部设备所组成，网络.上的数据与信息等都驻留在相应的计算机内。它提供网络共享资源和信息处理能力。主要作用是负责信息处理通信子网：由通信设备和通信线路组成。主要作用是负责信息传递。知识八：计算机网络的性能指标性能指标：度量计算机网络性能，包括以下三个指标：速率（比特率）、带宽（赫兹）、吞吐量速率（比特率） 单位：bit/s bps b/s bit per second bBKBMBGBTB带宽（赫兹） ：信号具有的频带宽度，单位是赫兹。吞吐量： 单位时间内通过某个网络（信道或者二接口）的实际数据量。单位：Mbps Gbps 知识
16、点九：时延时延(delay或latency)是指数据(- -个报文或分组，甚至比特)从网络(或链路)_的一端传送到另-端所需的时间，有时也称为延迟或迟延。包括：发送、传播、处理、排队1）发送时延：也成为了延时时延，发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）2）传播时延：电磁波在信道中需要传播一-定的距离面花费的时间发送时延与传播时延有本质上的不同。信号发送速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。传播时延=信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/秒
17、）3）处理时延： 主机或路由器在收到分组时，为处理分组(例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由)所花费的时间。4）排队时延： 分组在路由器输入输出队列中排队等待处理所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。数据在网络中经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和。第二章数据通信基础知识一：基本概念通信是把信息从一个地方传送到另一个地方的过程。通信的三个要素：信源、信宿、载体计算机网络研究的是数据通信（数据只能是二进制数）1、数据：是有意义的实体，数据涉及到事物的表示形式，是信息的载体。2、信息：是对客观事物的特征和运动状态的描述，是数据的解释。3、*信号：是数
18、据在传输过程中的电气的或电磁的表示形式，或称数据的电磁或电子编码，信号实际上是数据的一种编码。 信号的基本单位：码元 信号的分类：模拟信号和数字信号 模拟信号：参数取值是连续的 数字信号：参数取值是离散的4、信道（Channel）：传送信息的线路（或通路），也可理解为电信号的传输媒介。 信道分类：A按照传输媒体分：有线和无线 B按照传输方式分：模拟和数字5、数据传输：用电信号把数据从发送端传送到接收端的过程。 用电信号（信源、信宿、载体）6、基带传输：只使用一种载波频率的数据传输，只传输O，1。*多用于LAN；以太网是典型的局域网10Mb/s。快速以太网（100BASE-T）100Mb/s；千
19、兆以太网：1000Mb/s。7、频带传输：把数字信号调制成能在公共电话线上传输的音频模拟信号后再发送和传输，到达接收端后，再把音频信号解调成原来的数字信号。 将数字信号转换成模拟信号发送，到达接收端后再将模拟信号解调为数字信号。 调制：数字模拟 解调：模拟数字8、宽带传输：在一根电缆上多路复用多个独立信号的数据传输技术，传输的信号是经过调制的模拟信号，多用于LAN。 一个信道多路复用形成多个独立的子信道。*信道传输的信号只能是模拟信号；*多用于LAN5.6.7.8是数据传输时候的概念。知识二：线路通信方式 三种方式：单工、半双工、全双工单工通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 只有一
20、条信道，任意时刻只有一个方向。具体实例：广播和有线电视。半双工通信：通信的双方都可以发送信息,但不能同时发送（也不能同时接收）。 一条信道，两个方向互换。但是不能同时发送。具体实例：对讲机和电报全双工通信：双方可以同时发送和接收信息。 两条信道，双方均可以同时发送和接收。具体实例：电话单工和半双工传输可以采用一个信道支持信息的传输，对于全双工传输则需要采用两个信道，或者利用存储技术，在一个信道上支持宏观的全双工传输。知识三：同步传输和异步传输同步传输：以数据组为单位的数据传输，用固定时钟频率来发送，收发双方的时钟信号与传输的每一位相对应，达到位同步。适应高速数据传输。（同步传输：数据组可以是多
21、个字符、也可以是多个比特，用固定的时钟频率发送，最后达到同步的效果。）（异步传输：字符可以是随机传递的，每个字符发出的时间和到达的时间不是固定的。每个字符都是独立的，每个字符都有独立的起始符合终止符）异步传输又称起止式传输，其特点是字符内部的每一位采用固定的时间模式，字符之间间隔任意。用独特的起始信号（或起始位）和终止信号（或结束位）来限定每个字符，传输效率较同步传输低。知识四：多路复用多路复用的目的：充分利用昂贵的通信线路，尽可能地容纳较多的用户和传输较多的信息。多路复用的基本原理：（简答）当物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需的带宽时，可将该物理信道的总带宽分割成若干个固定带宽的子信道，
22、并利用每个子信道传输一路信号，从而达到多路信号共用一个信道，或者将多路信号组合在一条物理信道上传输的目的，充分利用信道容量。（前提：带宽足够宽； 分割：按固定带宽划分；分割后：自信好传输一路信号。 结果：多路信号共用一条信号）多路复用的具体分类： 五种： 频分FDM 时分TDM 空分SDM 波分WDM 码分CDM具体的服用方法：频分复用（FDM） ：将总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道。适用于模拟信道时分复用（TDM）：将提供给整个信道传输信息的时间划分为若干个时间片，并将这些时间片分配给每-I个信号源使用，每一路信号在自己的时间片内独占信道进行数据传输。 适用于数字信
23、道波分复用（WDM）：利用波分复用设备将不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到光纤信道上。主要用于光纤码分复用（CDM）：用不同的码形码分多址：CDMA1、用户不同的码型，彼此不干扰。2、信号抗干扰能力强3、每个比特划分为m个短的间隔8个码片序列代表一个二进制1（0，和1，八个数字码相反）例题：M站点8bit 码片序列是10001001 ,发送时1bit,发送Obit, 码片序列是? 01110110.默认给的是1码片序列4、计算题：共有2个站点进行码分多址通信。2个站的码片序列为：A（-1-1-1+1+1-1+1+1） -1就是0 即00011011 B（-1+1-1+1+1+1-1）0
24、101110。现在收到这样的码片序列S：-1+1-3+1-1-3+1+1 3是多个码片组合在一起的序列。问AorB发送数据的站点是哪个 是0还是1？计算过程：每个站点单独计算S*A 对应相乘=（1-1+3+1-1+1+1）/8=1S*B对应相乘=（1+1+3+1-1-3-1-1）/8=0判定规则：如果内积结果为0，则说明该站点没有发送数据。如果不为0，则说明发送了数据，结果为1那么说明发送的数据是1.如果是-1那么说明发送的是0。知识五：数据交换技术（交换指的是按照某种方式分配传输线路资源）（数据交换：在多个数据终端设备之间，为任意两个终端设备建立数据通信临时互连通路的过程。）（交换技术：网络
25、中互相通信的两个节点中间可能有其他结点的存在，信息如何通过中间的结点进行交换）（数据交换技术：如何找通路。有三种：电路、报文、分组）电路交换：建立连接（占用通信资源）通话（数据传输阶段，一直占线）释放连接（电路拆除，释放由该电路占用的节点和信道资源）整个报文的比特流连续的从源点直达终点，好像在个管道中。适用于电话系统考点：一旦找好路径，一路绿灯，线路全部占用下来。特点：数据传输可靠、速度快、保证顺序。资源浪费报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后再查找转发表，转发到下个结点时延长。适用于电报系统。考点：走一段看一段，无法一路绿灯。传输过程看通路情况。特点：不需要建立专门的物理通道，
26、但是较长的报文在经过中间结点的时候延迟较长。占用网络线路的时间较长。误码率较高。对中间结点造成负担较重。报文交换和电路交换并不适用于网络分组交换：分组交换更适用于计算机网络。发送前将较长的报文划分成-一个 更小的等长数据段，在每个数据段前加上必要的控制信息组成的首部（包头）后，就构成-一个分组，又成为包。包头包含了诸如目的地址和源地址等控制信息，分组可以独立选择路由。考点：将数据加工成网络所期望的格式。特点：高效灵活迅速可靠；存储时需要排队产生延时，包头造成一定的开销。分组交换的工作方式：数据报（面向非连接）、虚电路（面向连接）知识六：差错控制把通过通信信道接收到的数据与原来发送的数据不一致的
27、现象称为“传输差错”。差错控制技术中，通常包括“检错法”和“纠错法”.（一般都考检错法）常用的检错码有：奇偶校验码、方块码和循环冗余码校验（CRC）码等。1、奇偶校验：（二进制数）A奇校验：将2进制数+校验位（0or1）后，查看1的个数。如果是1的个数是奇数。B偶校验：将2进制数+校验位（0or1）后，查看1的个数。如果是1的个数是偶数。2、循环冗余码（CRC校验码）：*计算题A、多项式给定给出2进制数：考题：这数据比特数据为10110生成的多项式是G（X）=X4+X+1,计算CRC校验码，发送端发送的什么？如果接收端接受的数据是101111111，是否错误？考点：A、多项式转换为2进制：10
28、011B、求CRC校验码：C、求发送端数据D、判断接受到的数据是否正确。 （1） 解：将多项式G（X）=X4+X+1转换为二进制数：即10011。 将题目中给定的比特序列10110后面加上多项式中最高次幂个即得到101100000。 将新得到的比特序列（101100000）与多项式的二进制数进行“模2除”运算。模2除运算：如果对应数相同对应0，不同对应为1。得到的余数就是CRC校验码。（CRC校验码数据位数和多项式中最高次幂相同，如果缺少最左边补0占位）。（2）发送端发送到数据：原始点比特序列+CRC校验码：101101111（3）将接收的数据与多项式转换后的二进制数进行“模2除”运算。得到的
29、余数是0那么正确，否则错误。 知识点七：调制解调器（内置+外置）内置在机箱，外置在机箱外。一、调制：讲数字信号转换成模拟信号。二、解调：将模拟信号转换成数字信号。三、调制解调器：在数字和模拟信号之间转换。四、调制的三种方法： 调幅ASK /调频FSK/ 调相PSK五、调制速率与传输速率的转换1、调制速率“调制设备在单位时间内（s）可调制的码元个数，单位码元/秒 =或者波特率（baud）2、转换方法：传输速率=调制速率*log2N （N代表调制器的相位）调制速率二相四相八相十六相1码元/秒1b/s2b/s3b/s4b/s考题：波特率位1600baud， 采用8相调制器。传输速率是 4800b/s
30、解：1600baud=1600码元/秒 1600*3b/s知识点八：通信编码*画图题一、编码：将模拟行哈编为数字信号二、解码：将数字信号还原为模拟信号三、通信编码：用特定的电平信号表示二进制数0或1四、*画图题：将给定的数字画成电平信号；给定电平信号写出对应数字五、常用编码方式：1、曼彻斯特编码：将一位时间片段一分为二，在位时间片内，中间必须有一次跳变。高电平向低电平跳变编码位，1反之为0。2、差分曼彻斯特编码：将一位时间片段一分为二，在位时间片内，中间必须有一次跳变，如果当前时间片的前半部分电平信号与前一位时间片的最终电平信号不同编码为0，相同编码为1.*第一个时间片编码参照曼彻斯特编码*高电平是1低电平是0。3、不归零制：高电平代表1，低电平代表0。1、（1）G（X）=X4+X3+1,对应的二进制比特序列是11001（2）将二进制序列10110011向左移动4位得到101100110000，将101100110000与多项式对应的二进制比特序列11001进行模2除运算。得到CRC校验码是0100（3）将101100110000和CRC校验码0100进行异或运算求的数据位101100110100。即发送端发送到数据。（4）将接受到的数据101010110100和多项式11001进行模二除运算。余数是1001 所以接受到的
