第一章計算機網絡概述

信息是當今世界最重要的資源之一，它與物質與能源一起構成了三大資源支柱。信息資源最顯著的特點是它在使用中非但不會損耗，反而會通過交流和共享得到增值。

計算機網絡是信息高速公路的重要組成部分，被認為是信息高速公路雛形的因特網，已逐漸演變為一個全球性的政府、經濟、學術和生活信息交換網。   

1.1  計算機網絡大發展

計算機網絡從20世紀70年代開始發展，他的演變可以概括為 面向終端的計算機網絡、計算機-計算機網絡、開放式標準化網絡以及因特網廣泛應用和高速網絡技術發展等四個階段。

1.面向終端的計算機網絡

以單個計算機為中心的遠程聯機系統，構成面向終端的計算機網絡。早在20世紀50年代初，就開創了把計算機技術和通信技術相結合的嘗試。

所謂聯機系統，就是由一臺中央主計算機連接大量的地理上處于分散位置的終端。

這類簡單的“終端—通信線路—計算機”系統，成為了計算機網絡的雛形。這樣的系統除了一臺中心計算機外，其余的終端設備都沒有自主處理的功能，還不能算計算機網絡。

在通信線路和中心計算機之間設置一個前端處理機FEP或通信控制起CCU 專門負責與終端T之間的通信控制，另外在終端比較集中的地區，設置集中器或多路復用起，從而提高了通信線路的利用率，節約了遠程通信線路的投資。

 

2.計算機—計算機網絡

20世紀60年代中期，出現了由若干個計算機互連的系統，開創了“計算機—計算機”通信的時代，并呈現出多處理中心的特點。ARPA網 標志著目前所稱的計算機網絡的興起。ARPANET是一個成功的系統，它是計算機網絡技術發展中的一個里程碑。

此后，各大計算機公司都相繼推出自己的網絡體系結構：IBM公司的SNA和DEC公司的DNA就是兩個著名的例子。凡是按SNA組建的網絡都可稱為SNA網，而按DNA組建的網絡都可稱為DNA網或DECNET。

 

3.開放式標準化網絡

沒有統一的網絡體系結構，難以實現互連，這種自成體系的系統稱為“封閉”系統。

國際標準化組織ISO于1984年正式頒布了一個稱為“開放系統互連基本參考模型”的國際標準ISO7498，簡稱OSI參考模型或OSI/RM。OSI/RM由七層組成，所以也稱OSI七層模型。

 

4.因特網的廣泛應用與高速網絡技術的發展

20世紀90年代網絡技術最富有挑戰性的話題是Internet與高速通信網技術、接入網、網絡與信息安全技術。寬帶網絡技術的發展為全球信息高速公路的建設提供了技術基礎。

Internet、Intranet、Extranet和電子商務已成為當前企業網研究與應用的熱點。

1.1.2 三大網絡介紹

包括：電信網絡、廣播電視網絡以及計算機網絡

1.電信業務網是以電話網為基礎逐步發展起來。電話系統由三個主要的不見構成：（1）本地網絡 ；（2）干線；（3）交換局。

2.廣播電視網主要是有線電視網（CATV），它的業務除了廣播電視傳輸仍然是主要業務之外，還應包含電視點播（VOD）或準視頻點播業務（NVOD）遠程電視教育、遠程醫療、電視會議、電視電話、電視購物和電視商務等。

3.計算機網   CHINANET網以成為我過INTERNET的主干網。

1.1.3 未來網絡發展趨勢

有寬帶網絡、全光網絡、多媒體網絡、移動網絡、下一代網絡NGN

寬帶網絡可分為寬帶骨干網和寬帶接入網兩個部分。電信業一般認為傳輸速率達到2Gbps的骨干網稱做快帶網。寬帶接入技術基本上可分為有線接入和無線接入。
 

 1.2計算機網絡的基本概念

計算機網絡是現代計算機技術和通信技術的結合產物。

1.所謂計算機網絡，就是利用通信設備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機系統互連起來，以功能完善的網絡軟件實現網絡中資源共享和信息傳遞的系統。

2.一個計算機網絡是由資源子網和通信子網構成的,資源子網負責信息處理,通信子網負責全網中的信息傳遞。資源子網包括主機和終端，他們都是信息傳遞的源節點或宿節點，有時也統稱為端節點。通信子網主要由網絡節點和通信鏈路組成。根據不同的作用，網絡節點可以是分組交換設備PSE、分組裝配/拆卸設備PAD、集中器C、網絡控制中心NCC、網間連接起G也稱網關或他們的組合。也常將網絡節點統稱為接口信息處理機IMP。

3.信息在兩端節點之間傳輸時,可能要經過多個中間節點的轉發,這種傳輸方式稱為“存儲—轉發”，廣域網中一般都采用這種傳輸方式。

4.計算機網絡功能表現在硬件資源共享、軟件資源共享和用戶間信息交換三個方面。

5.計算機網絡的應用包括：辦公自動化OA、遠程教育、電子銀行、證券及期貨交易、校園網、企業網絡、只能大廈和結構化綜合布線系統。

1.3計算機網絡的分類

一.按拓撲結構類型分類

網絡拓撲是指網絡形狀，或者是它在物理上的連通性。網絡的拓撲結構主要有：星型拓撲、總線拓撲、環形拓撲、樹型拓撲、混合型拓撲及網形拓撲。拓撲結構的選擇往往與傳輸介質的選擇及介質訪問控制方法的確定緊密相關。在選擇網絡拓撲結構時，應該考慮的主要因素有下列幾點：（1）可靠性（2）費用（3）靈活性（4）響應時間和吞吐量

采用點—點線路的通信子網的基本拓撲結構型有4種：星形、環形、樹形、網狀形。

采用廣播信道通信子網的基本拓撲結構型有4種：總線形、樹形、環形、無線通信與衛星通信。

  以下集中典型網絡拓撲的特點：

1.星形拓撲

 中央節點執行集中式通信控制策略，因此中央節點相當復雜，而各個站點的通信處理負擔都很小。

優點：（1） 控制簡單（2）故障診斷和隔離容易。（3）方便服務。

缺點：（1）電纜長度和安裝工作量客觀（2）中央節點的負擔較重，容易形成“瓶頸”（3）各站點的分布處理能力較低

2.總線拓撲

采用一個廣播信道作為傳播介質，所有站點都通過相應的硬件接口直接連到這一公共傳輸介質上，該公共傳輸介質即稱為總線。通常采用分布式控制策略來確定哪個站點可以發送。

優點：（1）總線結構所需要的電纜數量少（2）總線結構簡單，又是無源工作，有較高的可靠性（3）易于擴充，增加或減少用戶比較方便

缺點：（1）總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制（2）故障診斷和隔離較困難（3）分布式協議不能保證信息的及時發送，不具有實時功能，大業務量降低了網絡速度。

3.環形拓撲

每個站點能夠接收從一條鏈路傳來的數據，并以同樣的速率串行地把該數據沿環送到另一條鏈路上，這種鏈路可以是單向的，也可以是雙向的。數據以分組形式發送。

優點：（1）電纜長度短（2）可使用光纖（3）所有計算機都能公平地訪問網絡的其他部分，網絡性能穩定

缺點：（1）節點的故障會引起全網故障（2）環節點的加入和撤出過程較復雜（3）環形拓撲結構的介質訪問控制協議都采用令牌傳遞的方式，在負載很輕時，信道利用率相對來說就比較低

4.樹形拓撲

優點：（1）易于擴展（2）故障隔離較容易

缺點：各個節點對根的依賴性太大，如果根發生故障，則全網不能正常工作。

5.混合形拓撲

優點：（1）故障診斷和隔離較為方便（2）易于擴展（3）安裝方便

缺點：（1）需要選用帶智能的集中器（2）像星形拓撲結構一樣，集中器到各個站點的電纜安裝長度會增加

6.網形拓撲

這種結構在廣域網中得到了廣泛使用，優點是不受瓶頸問題和失效問題的影響。由于節點之間有許多條路徑相連，可以分為數據流的傳輸選擇適當的路由，從而饒國失效的部件或過忙的節點。這種結構雖然比較復雜，成本也比較高，提供上述功能的網絡協議也比較復雜，但由于它的可靠性高，仍然受到用戶的歡迎。

 

二. 按交換方式來分類，計算機網絡可以分為電路交換網、報文交換網和分組交換網。

電路交換網方式類似與傳統的電話交換方式，用戶在開始通信前，必須申請建立一條從發送端到接收端的物理信道，并且在雙方通信期間始終占用該信道。

報文交換網方式的數據單元是要發送的一個完整報文，起長度并無限制。報文交換采用存儲—轉發原理。

分組交換網方式也稱包交換方式，都公認ARPANET是分組交換網之父。采用分組交換方式通信前，發送端先將數據劃分為一個等長的單位，這些分組逐個由各中間節點采用存儲—轉發方式進行傳輸，最終到達目的端。分組長度有限，可以在中間節點機的內存中進行存儲處理，其轉發速度大大提高。

 

三.按網絡傳輸技術分類：廣播方式和點對點方式。相應的計算機網絡也可分為兩類：廣播式網絡和點對點網絡。

廣播式網絡中，發送的報文分組的目的地址可以有3類：單播地址、多播地址和廣播地址

采用分組存儲轉發和路由選擇機制是點對點式網絡與廣播式網絡的重要區別之一。

除了以上分類方法外，還可按所采用的傳輸介質分為雙絞線網、同軸電纜網、光纖網、無線網；按信道的帶寬分為窄寬帶網和寬帶網；按不同用途分為科研網、教育網、商業網、企業網等。

四. 計算機網絡的標準化

國際標準化組織（ISO）、國際電信聯盟（ITU）、美國國家標準局（NBS）、美國國家標準學會（ANSI）、歐洲計算機制造商協會（ECMA）、因特網體系結構局IAB。

第二章

名詞解釋：

1. 網絡協議：計算機網絡中進行數據交換而建立的規則、標準或約定的集合稱為網絡協議。

2. 網絡的體系結構Architecture：計算機網絡各層次結構模型及其協議的集合，稱為網絡的體系結構。

3. 確認：確認是指數據分組接收節點在收到每個分組后，要求向發送節點回送正確接收分組的確認信息。

內容：

1. 計算機網絡體系結構是現代計算機網絡的核心。

2. 世界上第一個網絡體系結構是IBM公司提出的，命名為“系統網絡體系結構SNA。

3. OSI包括了體系結構、服務定義和協議規范三級抽象。OSI的體系結構定義了一個七層模型，用以進行進程間的通信，并作為一個框架來協調各層標準的制定；OSI的服務定義描述了各層提供的服務，以及層與層之間的抽象接口和交互用的服務原語；OSI各層的協議規范，精確地定義了應當發送何種控制信息及用何種過程來解釋該控制信息。

4. OSI七層模型從下到上分別為物理層PH、數據鏈路層DL、網絡層N、傳輸層T、會話層S、表示層P和應用層A。

5. 發送進程發送給接收進程的數據，實際上是經過發送方各層從上到下傳遞到物理介質；通過物理介質傳輸到接收方后，再經過從下到上各層的傳遞，最后到達接收進程。在發送方從上到下逐層傳遞的過程中，每層都要加上適當的控制信息。

6. 通信服務可以分為兩大類：面向連接服務(Connection-orientedServices)和無連接服務(ConnectionlessServices)。

7. 網絡數據傳輸可靠性一般通過確認和重傳機制保證。

8. 在網絡的各個層次的設計中，可以在面向連接與確認服務、面向連接與不確認服務、無連接與確認服務、無連接與不確認服務這四種情況中，根據不同的通信要求，決定選擇不同的服務類型。

9. 傳輸控制協議/互聯網協議TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol.

10. 協議分層模型包括兩方面的內容：一是層次結構，二是各層功能的描述。

11. TCP/IP參考模型分為4個層次，從上到下為：應用層、傳輸層、互連層、主機—網絡層。其中應用層與OSI應用層相對應，傳輸層與OSI傳輸層相對應，互連層與OSI網絡層相對應，主機—網絡層與OSI數據鏈路層及物理層相對應。在TCP/IP參考模型中，對OSI表示層、會話層沒有對應的協議。

12. 網絡協議主要由三個要素組成。1）語義Semantics。涉及用于協調與差錯處理的控制信息。2）語法Syntax。涉及數據及控制信息的格式、編碼及信號電平等。3）定時Timing。涉及速度匹配和排序等。

13. 層次結構的好處。1）使每一層實現一種相對獨立的功能；2）每一層不必知道下一層是如何實現的，只要知道下一層通過層間接口提供的服務是什么及本層向上一層提供什么樣的服務，就能獨立地設計；3）每一層次的功能相對簡單且易于實現和維護；4）若某一層需要作改動或被替代時，只要不去改變它和上、下層的接口服務關系，則其他層次都不受其影響。

14. 計算機網絡都采用層次化的體系結構。由于計算機網絡涉及多個實體間的通信，其層次結構一般以垂直分層模型來表示。這種層次結構的要點為：1）除了在物理介質上進行的是實通信之外，其余各對等實體間進行的都是虛通信；2）對等層的虛通信必須遵循該層的協議；3）n層的虛通信是通過n/n+1層間接口處n-1層提供的服務以及n-1層的通信來實現的。

15. 層次結構的劃分，一般要遵循以下原則：1）每層的功能應是明確的，并且是相互獨立的。2）層間接口必須清晰，跨越接口的信息量應盡可能少。3）層數應適中。

16. 物理層的功能。物理層定義了為建立、維護和拆除物理鏈路所需的機械的、電氣的、功能的和規程的特性，其作用是使原始的數據比特流能在物理介質上傳輸。具體涉及接插件的規格，“0”、“1”信號的電平表示，收發雙方的協調等內容。

17. 數據鏈路層的功能。在數據鏈路層中，比特流被組織成數據鏈路協議數據單元（通常稱為幀），并以其為單位進行傳輸，幀中包含地址、控制、數據及校驗碼等信息。數據鏈路層的主要作用是通過校驗、確認和反饋重發等手段，將不可靠的物理鏈路改造成對網絡層來說是無差錯的數據鏈路。

18. 網絡層的功能。在網絡層中，數據以網絡協議數據單元（通常稱為分組）為單位進行傳輸。網絡層關心的是通信子網的運行控制，主要解決如何使數據分組跨越通信子網從源傳送到目的地的問題，這就需要在通信子網中進行路由選擇。

19. 傳輸層的功能。傳輸層是第一個端到端，也即主機—主機的層次。傳輸層要處理端到端的差錯控制和流量控制問題。

20. 會話層的功能。會話層是進程—進程的層次，其主要功能是組織和同步不同主機上各種進程間的通信（也稱對話）。會話層負責在兩個會話層實體之間進行對話連接的建立和拆除。

21. 表示層的功能。表示層為上層用戶提供共同的數據或信息語法表示變換。表示層管理這些抽象的數據結構，并將計算機內部的表示形式轉換成網絡通信中采用的標準表示形式。數據壓縮/恢復和加密/解密也是表示層可提供的表示轉換功能。

22. 應用層的功能。應用層是開放系統互連環境的最高層。網絡環境下不同主機間的文件傳送訪問和管理（FTAM）、傳送標準電子郵件的文電處理系統（MHS）、使不同類型的終端和主機通過網絡交互通過網絡交互訪問的虛擬終端協議（VT）等都屬于應用層的范疇。

23. 通信服務可以分為兩大類：面向連接服務和無連接服務。

24. 面向連接服務的特點。1）數據傳輸過程前必須經過建立連接、維護連接和釋放連接的3個過程；2）在數據傳輸過程中，個分組不需要攜帶目的節點的地址；3）面向連接數據傳輸的收發數據順序不變，因此傳輸的可靠性好，但需通信開始前的連接開銷，協議復雜，通信效率不高。

25. 無連接服務的特點。1）每個分組都要攜帶完整的目的節點的地址，各分組在通信子網中是獨立傳送的；2）無連接服務中的數據傳輸過程不需要經過建立連接、維護連接和釋放連接的3個過程；3）無連接服務中發送的不同分組可能選擇不同路徑到達目的節點，先發送的不一定先到達，因此無連接服務中的目的節點接收到的數據分組可能出現亂序、重復與丟失的現象。

26. 服務類型和服務質量。面向連接服務可以同時要求采用確認和重傳機制，提供最為可靠的服務；也可以不要求采用確認機制，這時數據傳輸服務的可靠性主要由面向連接服務來保證。同樣，無連接服務也可以要求采用確認和重傳機制，來提高數據傳輸的可靠性；無連接服務也可以采用不確認機制，但數據傳輸的可靠性較低。

27. TCP/IP協議的特點。1）開放的協議標準，可以免費使用，并且獨立于特定的計算機硬件與操作系統。2）獨立于特定的網絡硬件，可以運行在局域網、廣域網，更適用于互聯網中。3）統一的網絡地址分配方案，使得整個TCP/IP設備在網中都具有惟一的地址。4）標準化的高層協議，可以提供多種可靠的用戶服務。

28. TCP/IP是一組協議的代名詞，它還包括許多別的協議，組成了TCP/IP協議簇。一般，TCP/IP提供傳輸層服務，而IP提供網絡層服務。TCP/IP的體系結構與ISO的OSI七層參考模型的對應關系為：    

DNS域名解析  5—7

TCP傳輸控制協議UDP用戶數據報協議   4

IP為互聯網協議、ICMP為互聯網控制報文協議3

ARP位地址轉換協議2

RARP為反向地址轉換協議2

互連層的功能主要由IP來提供。除了提供端到端的分組分發功能外，還提供很多擴充功能。網絡層提供了數據分塊和重組功能。在傳輸層中，TCP提供可靠的字節流信道，UDP提供不可靠的數據報傳送信道。在應用層中，SMTP為簡單郵件傳送協議、DNS為域名服務、FTP為文件傳輸協議、TELNET為遠程終端訪問協議。

29. OSI/RM與TCP/IP參考模型的比較。OSI和TCP/IP參考模型有很多共同之處，兩者都以協議棧的概念為基礎，而且兩個模型中都采用了層次結構的概念，各個層的功能也大體相似。不同之處：首先，OSI模型有七層，而TCP/IP只有四層，他們都有網絡層（或者稱互連網層）、傳輸層和應用層，但其他的層并不相同。其次，在于無連接的和面向連接的通信范圍有所不同。OSI模型的網絡層同時支持無連接和面向連接的通信，但是傳輸層上只支持面向連接的通信。TCP/IP模型的網絡層只有一種模式即無連接通信，但是在傳輸層上同時支持兩種通信模式。

30. OSI協議不能流行的原因。一是模型和協議自身的缺陷。其會話層和表示層這兩層幾乎是空的，而另外的數據鏈路層和網絡層包含內容太多，有很多的子層插入，每個子層都有不同的功能。OSI模型以及相應的服務定義和協議都極其復雜，它們很難實現。另一個原因是它的協議出現時機晚于TCP/IP協議。

31. TCP/IP模型和協議的缺陷。首先，該模型并沒有清楚地區分哪些是規范、哪些是實現，TCP/IP參考模型沒有很好的做到這一點，這使得在使用新技術來設計新網絡的時候，TCP/IP模型的指導意義顯得不大，而且TCP/IP模型不適合于其它非TCP/IP協議簇。其次，TCP/IP模型的主機—網絡層并不是常規意義上的一層，它是定義了網絡層與數據鏈路層的接口。接口和層的區別是非常重要的，而TCP/IP模型卻沒有將它們區分開來。
 

第三章 物理層

3.1物理層接口與協議

1 物理層協議規定了與建立、維持及斷開物理信道有關的特性，這些特性包括機械的、電氣的、功能性的和規程性的四個方面。

2 OSI對OSI模型的物理層所作的的定義為：在物理信道實體之間合理地通過中間系統，為比特傳輸所需的物理連接的激活、保持和去除提供機械的、電氣的、功能性的和規程性的手段。

3 DTE（數據終端設備）是對屬于用戶所有的連網設備或工作站的統稱，是通信的信源或信宿；DCE（數據電路終接設備或數據通信設備），是對為用戶提供入網連接點的網絡設備的統稱。

4 DEE與DCE接口的各根導線的電氣連接的三種平衡方式：非平衡方式、采用差動接受器的非平衡方式和平衡方式。

5 EIA RS-232C是由美國電子工業協會EIA頒布的，RS表示“推薦標準”，232是標識號碼，C表示該推薦標準已被修改過的次數。

6 RS-232C的電氣特性規定邏輯“1”電平為-15至-5伏，邏輯“0”的電平為+5至+15伏，也即RS-232采用+伏的負邏輯電平，+伏之間為過渡區域不作定義。

7 RS-232C功能特性定義了25芯標準連接器中的20根信號線。

8 RS-422 電氣標準是平衡方式標準，它的發送器、接受器分別采用平衡發送器和差動接受器，由于完全獨立的雙線平衡傳輸，抗串擾能力大大增強。

9RS-423 電氣標準是非平衡的標準，它采用單端發送器和差動接受器，它的信號電平定義為+6伏。

9 100系列接口標準的機械特性采用兩種規定，當傳輸速率為200bps~9600bps,采用25芯標準連接器；傳輸速率大48bps時，采用34芯標準連接器。200系列接口標準則采用25芯標準連接器。

10 100系列接口標準的電氣特性采用V.28和V.35兩種建議。

11 ITU對DTE-DCE的接口標準有V系列和X系列兩大類建議。V系列接口標準一般是指數據終端設備與調制解調器或網絡控制器之間的接口，X系列適用與公共數據網的宅內電路終接設備和數據終端設備之間的接口。

12 X.21和X.21 bis為三種類型的服務定義了物理電路，這三種服務是租用電路服務、直接呼叫服務和設備地址呼叫服務。

13 物理層的功能和提供的服務：

（1）機械特性  物理層的機械特性對插頭和插座的幾何尺寸、插針或插孔及其排列方式、鎖定裝置形式等作了詳細的規定。

（2）電氣特性  電氣特性規定了這組導線的電氣連接及有關電路的特性，一般包括：接受器和發送器電路特性的說明，表示信號狀態的電壓/電流電平的識別、最大數據傳輸速率的說明，以及互連電纜相關的規則等。

（3）信號的功能特性  它規定了接口信號的來源、作用以及與其它信號之間的關系。接口信號線按功能一般可分為數據信號線、控制信號線、定時信號線和接地線等四類。

（4）規程特性  規定了使用交換電路進行數據交換的控制步驟。

3.2傳輸介質

1 傳輸介質是通信網絡中發送方和接受方之間的物理通路，計算機網絡中采用的傳輸介質可分為有線和無線兩大類。

2 三種有線傳輸介質：雙絞線、同軸電纜和光纖。

3 無線傳輸介質：無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體。

4 傳輸介質的選擇取決于以下因素：網絡拓撲的結構、實際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價格范圍。

5 傳輸介質的特性：物理特性、傳輸特性、連同性、地理范圍、抗干擾性、相對價格。

6 有線傳輸介質：

（1）雙絞線：最常用的傳輸介質，一般是銅質的，能提供良好的傳導率。分為無屏蔽的和屏蔽的。電子工業協會EIA為無屏蔽雙絞線訂立了標準，3類線能承受16MHz，5類線 能承載100MHz。

（2）同軸電纜：分為基帶同軸電纜（阻抗50?）和寬帶同軸電纜（75?）。基帶同軸電纜又分為粗纜和細纜兩種，都用與直接傳輸數字信號；寬帶同軸電纜用于頻分多路復用的模擬信號傳輸，也可用于不使用頻分多路復用的高速數字信號和模擬信號傳輸。（CATV電纜就是寬帶同軸電纜）；基帶同軸電纜主要用于數字信號傳輸，并使用曼徹斯特編碼；寬帶同軸電纜既可用于模擬信號傳輸，又可用于數字信號傳輸；同軸電纜適用于點到點和多點連接。

（3）光纖：它由能傳導光波的超細石英玻璃纖維外加保護層構成；用光纖傳輸信號電信號時，在發送端先要將其轉換成光信號，而在接受端又要由光檢測器還原成電信號；光纖用于點到點的鏈路；光纖通信具有損耗低、頻帶寬、數據傳輸率高、抗電磁干擾強等優點。             

7 多址接如的方法主要有三種：頻分多址接入FDMA、時分多址接入TDMA、碼分多址接入CDMA。

8 衛星通信具有通信距離費用與距離無關、覆蓋面積大、不受地理條件的限制、通信信道帶寬寬、可進行多址通信與移動通信的優點。

9 使用衛星通信時，需要注意到它的延時，傳輸延時的典型值為540毫秒。
 

3.3數據通信技術

1 數據傳輸速率：是指每秒能傳輸的而進制信息位數，單位為位/秒，記作bps或b/s，表達式為：(P42)

2 信號傳輸速率：也稱碼元速率、調制速率或波率，單位為波特（Baud),表示單位時間內通過信道傳輸的碼元個數，也就是經調制后的傳輸速率。碼元速率定義為：（P42）

3 信道容量表征一個信道傳輸數據的能力，單位也用位/秒。

4 信道容量與數據傳輸速率的區別在于，前者表示信道的最大數據傳輸速率，是信道傳輸數據能力的極限，后者表示實際的數據傳輸速率。

5 奈奎斯特公式，香農公式（P43）。

6 誤碼率：指衡量數據通信系統在正常工作的情況下的傳輸可靠性的指標，它定義為二進制數據位傳輸時出錯的概率，公式（P44）。

7  通信有兩種基本方式：串行方式和并行方式。并行方式用于近距離通信，串行方式用于陸離較遠的通信。

8 串行數據通信的方向性結構有三種：單工、半雙工、全雙工；單工數據傳輸只支持數據在一個方向上傳輸；半雙工數據傳輸允許書記在兩個方向上傳輸，但在某一時刻，只允許數據在一個方向上傳輸；全雙工數據通信允許在兩個方向上傳輸。

9 移動通信中按照通話狀態和頻率使用的方法也可分為三種方式：單工制、半雙工制、雙工制。

10 基本術語：

（1）數據：可定義為有意義的實體，分為模擬數據和數字數據兩大類。模擬數據是在某個區間內連續變化的值，數字數據是離散的值。

（2）信號：數據的電子或電磁編碼。分為模擬信號和數字信號。

（3）信息：數據的內容和解釋。

（4）信源：通信過程中產生和發送信息的設備或計算機。

（5）信宿：通信過程中接受和處理信息的設備和計算機。

（6）信道：信源和信宿之間的通信線路。

11 模擬數據和數字數據都可以用模擬信號和數字信號來表示，也可以用信號形式來傳輸。

12 模擬數據和數字數據：

（1）模擬數據是時間的函數，并占有一定的頻率范圍，即頻帶。

（2）數字數據也可以用模擬信號來表示，此時要利用調制解調器MODEM。

（3）模擬數據也可用數字信號來表示，完成模擬數據和數字信號轉換功能設施的是編碼解碼器CODCE。

（4）編碼解碼器：將直接表示聲音數據的模擬信號，編碼轉換成用二進制位流近似表示的數字信號；而線路另一端的CODEC，則將二進制位流解碼恢復成原來的模擬數據。

（5）數字數據還可以直接用二進制形式的數字脈沖信號來表示，但為了改善其傳播特性，一般先要對二進制數據進行編碼。

13 數據通信是一種通過計算機或其它數據裝置與通信線路，完成數據編碼信號的傳輸、轉接、存儲和處理的通信技術。所以通信系統也就是以計算機為中心、用通信線路連接分布在異地的數據中斷設備，以實施數據傳輸的一種系統。

14 多路復用技術分為：頻分多路服用FDM、時分多路復用TDM、波分多路復用WDM。其中FDM和TDM是兩種最常用的多路復用技術。

15異步傳輸、同步傳輸（P50）

3.4數據編碼

1 基帶：表示二進制比特序列的矩形脈沖信號所占的固有頻帶，稱為基本頻帶。

2 數據編碼技術（P51）

3 在計算機通信與網絡中，廣泛采用的同步方法有位同步法和群同步兩種。

（1）位同步 分為外同步法和自同步法，位同步法使接受端對每一位數據都要和發送端保持同步。

外同步法：在發送數據之前，發送端先向接受端發出一串同步時鐘脈沖，接受端按照這一時鐘脈沖頻率和時序鎖定接受端的接受頻率，以便在接受數據

（1）的過程中始終與發送端保持同步。

（2）自同步法：能從數據信號波形中提取同步信號的方法。典型例子：曼徹斯特編碼，這種編碼常用與局域網傳輸。

（3）群同步：字符間的異步定時和字符中比特之間的同步定時，是群同步即異步傳輸的特征。

（4）群同步傳輸規程中的每個字符可由下列四部分組成：

A  1為起始位，以邏輯“0”表示；

B  5～8位數據位，即要傳輸的字符內容；

C  1位奇/偶檢驗位，用于檢錯，該部分可以不選；

D  1～2位停止位，以邏輯“1”表示，用作字符間的間隔。

4 對模擬數據進行數字信號編碼的最常用方法是脈瑪調制PCM，脈瑪調制是以采樣定理位基礎的，該定理從數學上證明：若對連續變化的模擬信號進行周期性采樣，只要采樣頻率大于等于有效信號最高頻率或其帶寬的兩倍，則采樣值便可包含原始信號的全部信息，利用低通過濾器可以從這些采樣中重新構造出原始信號。公式表示為（p54）

5 信號數字化的轉換過程可包括：采樣、量化、編碼三個步驟。

6 對于數字傳輸的數字電話、數字傳真、數字電視等數字通信系統而言，他具有下列兩個優點：抗干擾性強和保密性好。

7 調制解調器（p55～63）

3.5數據交換技術

1 網絡站：作為信源或信宿的一批設備，提供中間通信的設備稱為節點。

2 按所用的數據傳送技術劃分，交換網絡分為電路交換網、報文交換網和分組交換網。

3 當前因特網的主干線路采用的是同步光纖SONEF或是同步數字系列SDH，就其本質屬于電路交換技術。

4 當今的因特網采用的是電路交換技術和分組交換技術結合。

5 目前光交換技術發展主要有：微電子機械系統的光交換機、無交換式光路由器、陣列波導光柵路由器。

6 三種交換技術的主要特點：(p68)

7 電路交換：

（1）電路交換網是使用電路交換技術的典型例子。用電路交換技術完成數據傳輸要經歷電路建立、數據傳輸、電路拆除三個過程。

（2）電路交換方式的優點是數據傳輸可靠、迅速，數據不會丟失且保持原來的序列。缺點是某些情況下，電路空閑的信道容量被浪費。

8 報文交換：

（1）報文交換方式的數據傳輸單位是報文，傳送方式采用“存儲-轉發”方式。

（2）報文交換的優點：

A 電路利用率高。

B 在報文交換網絡上，通信量大時仍然可以接受報文，不過傳送延遲會增加。

C 報文交換系統可以把一個報文發送到多個目的地。

D 報文交換網絡可以進行速度和代碼的轉換。

缺點是：它不能滿足實時或交互式的通信要求，報文經過網絡的延遲時間長且不定。

9 分組交換

（1）分組交換：將一個報文分成兩若干個分組，沒個分組的長度有一個上限；分組交換適用于交互式通信，分為數據報分組交換和虛電路分組交換。

（2）虛電路：在虛電路方式中，為進行數據傳輸，網絡的源節點和目的節點之間先要建立一條邏輯通路。主要特點是：在數據傳送之前先建立站與站之間的一條路徑。

（3）數據報方式（66）
 

名詞解釋：

1.鏈路的發送窗口：發送方存放確認幀的重發表中，應設置確認幀數目的最大限度，這一限度被稱為鏈路的發送窗口。如果窗口設置為1，即發送方緩沖能力僅為一個幀。

2.重發表：是一個連續序號的列表，對應發送方已發送但尚未確認的那些幀。這些幀的序號有一個最大值，這個最大值即發送窗口的限度。

3.發送窗口：就是指示發送方已發送但尚未確認的幀序號隊列的界，其上、下界分別稱為發送窗口的上、下沿，上、下沿的間距稱為窗口尺寸。

4.差錯控制：是指在數據通信過程中能發現或糾正差錯，把差錯限制在盡可能小的范圍內的技術和方法。

5.突發錯的突發長度：從突發錯誤發生的第一個碼元到有錯的最后一個碼元間所有碼元的個數，稱為突發錯的突發長度。

6.差錯校驗過程：接收端收到該碼字后，檢查信息位和附加的冗余位之間的關系，以檢查傳輸過程中是否有差錯發生，這個過程稱為差錯校驗過程。

7.奇偶校驗碼：是一種通過增加冗余位使得碼字中”1“的個數恒為奇數或偶數的編碼方法，它是一種檢錯碼。

8.垂直奇偶校驗：又稱為縱向奇偶校驗，它是將要發送的整個信息塊分為定長p位的若干段，每段后面按“1”的個數為奇數或偶數的規律加上一位奇偶位。

9.水平奇偶校驗：又稱為橫向奇偶校驗，它是對各個信息段的相應位橫向進行編碼，產生一個奇偶校驗冗余位。

10.異步協議：以字符為獨立的信息傳輸單位，在每個字符的起始處開始對字符內的比特實現同步，但字符與字符之間的間隔時間是不固定的（即字符之間是異步的）。

11.同步協議：是以許多字符或許多比特組織成的數據塊—幀為傳輸單位，在幀的起始處同步，使幀內維持固定的時鐘。

12.操作方式：通俗地講就是某站點是以主站方式操作還是以從站方式操作，或者兼備。

13.主站：鏈路上用于控制目的的站稱為主站。其它的受主站控制的站稱為從站。

14.命令幀：由主站發往從站的幀稱為命令幀。由從站返回主站的幀稱響應站。

15.組合站：有些站可兼備主站和從站的功能，這種站稱為組合站。

16.平衡操作：即在鏈路上主、從站具有同樣的傳輸控制功能，這又被稱作平衡操作。

17.非平衡操作：操作時有主站、從站之分的，且各自功能不同的操作，稱為非平衡操作。

18.廣播地址：全“1”地址來表示包含所有站的地址，這種地址稱為廣播地址。全“0”地址為無站地址。

內容：

1.數據鏈路層最基本的服務是將源機網絡層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網絡層。

2.數據鏈路層的基本功能。向網絡層提供透明的和可靠的數據傳送服務。透明性是指該層上傳輸的數據的內容、格式及編碼沒有限制，也沒有必要解釋信息結構的意義；可靠的傳輸使用戶免去對丟失信息，干擾信息及順序不正確等的擔心。

3.目前較普遍使用的幀同步法是比特填充法和違法編碼法。

4.通信系統必須具備發現（即檢測）差錯的能力，并采取措施糾正之，使差錯控制在所能允許的盡可能小的范圍內，這就是差錯控制過程，也是數據鏈路層的主要功能之一。

5.物理信道引入計時器來限定接收方發回反饋信息的時間間隔，計時器超時，則可以認為傳出的幀已出錯或丟失，就要重新發送。

6.數據鏈路層通過使用計數器和序號來保證每幀最終都能被正確地遞交給目標網絡層一次。

7.許多高層協議中也提供流量控制功能，只不過流量控制的對象不同而已。對于數據鏈路層來說，控制的相鄰兩節點之間數據鏈路上的流量，而對于傳輸層來說，控制的則是從源到最終目的之間端對端的流量。

8.流量控制實際上是對發送方數據流量的控制，使其發送速率不致超過接收方所能承受的能力。

9.最常用的流量控制方案：停止等待方案和滑動窗口機制。

10.鏈路管理功能主要用于面向連接的服務。數據鏈路層連接的建立、維持和釋放就稱作鏈路管理。

11.差錯檢測應包含兩個任務：即差錯控制編碼和差錯校驗。

12.利用差錯控制編碼來進行差錯控制的方法基本上有兩類：一類是自動請求重發ARQ，另一類是前向糾錯FEC。在ARQ方式中，接收端檢測出有差錯時，就設法通知發送端重發，直到正確的碼字收到為止。在FEC方式中，接收端不但能發現差錯，而且能確定二進制碼元發生錯誤的位置，從而加以糾正。

13.差錯控制編碼又可分為檢錯碼和糾錯碼。檢錯碼是指能自動發現差錯的編碼，糾錯碼是指不僅能發現差錯而且能自動糾正差錯的編碼。

14.ARQ方式只使用檢錯碼，FEC方式必須用糾錯碼。數據通信中使用更多的是ARQ差錯控制方式。
 

15.奇偶校驗碼、循環冗余碼和海明碼是幾種最常用的差錯控制編碼方法。

16.“+”指的是模二加，也即異或運算。（相同為0，不同為1）

17.垂直奇偶校驗方法能檢測出每列中的所有奇數位錯，但檢測不出偶數位的錯。差錯的漏檢率接近于1/2。

18.垂直奇偶校驗方法的編碼效率為R=p/(p+1)。

19.水平奇偶校驗的編碼效率為R=q/(q+1).

20.水平垂直奇偶校驗的編碼效率為R=pq/[(p+1)(q+1)]

21.水平垂直奇偶校驗能檢測出所有3位或3位以下的錯誤、奇數位錯、突發長度小于等于p+1的突發錯以及很大一部分偶數位錯。

22.是一種漏檢率低得多便于實現的循環冗余碼CRC，CRC碼又稱位多項式碼。

23.連續重發請求方案及時指順序接收管道協議。

24.基于窗口機制的流量控制方法可限制發送方已發出而未被確認的幀數目。發送方的發送窗口指示已發送但尚未確認的幀序號。接收方類似地也有接收窗口，它指示允許接收的幀的序號。

25.滑動窗口機制中一般幀序號只取有限位二進制，到一定時間后就反復循環。若幀號配3位二進制數，則幀號在0—7間循環。

26.基本數據鏈路協議有停等協議、順序接收管道協議、選擇重傳協議。

27.在選擇重傳協議中，若幀序號采用3位二進制編碼，則最大序號為Smax=23-1=7。對于無序接收方式，發送窗口最大尺寸至多是序號范圍的一半。

28.數據鏈路控制協議也稱鏈路通信規程，也就是OSI模型中的數據鏈路層協議。鏈路控制協議可分為異步協議和同步協議兩大類。

29.起—止式通信規程是異步協議的典型，它是靠起始位（邏輯0）和停止位（邏輯1）來實現字符的定界及字符內比特的同步的。信道利用率很低。

30.同步協議采用幀作為傳輸單位，所以同步協議能更有效的利用信道，也便于實現差錯控制、流量控制等功能。

31.同步協議可分為面向字符的同步協議、面向比特的同步協議及面向字節計數的同步協議三種類型。

32.面向字符的同步協議是最早提出的同步協議，其典型的代表是BSC協議。

33.監控報文一般由單個傳輸控制字符或由若干個其它字符引導的單個傳輸控制字符組成。引導字符統稱為前綴。

34.HDLC有信息幀（I幀）、監控幀（S幀）和無編號幀（U幀）三種不同類型的幀。信息幀用于傳送有效信息或數據，通常簡稱I幀。I幀以監控字段第1位為“0”來標志。監控幀用于差錯控制和流量控制，通常S幀。S幀以控制字段第1、2位為”10”來標志。“00”表示接受就緒(RR)，“01”表示拒絕(REJ)，“10”表示接收未就緒(RNR)，“11”表示選擇拒絕(SREJ)。無編號幀（U幀）因其控制字段中不包含編號N(S)和N(R)而得名。

35.在因特網有兩個廣泛使用的鏈路層協議：串行線路IP協議（SLIP）和點到點協議（PPP）。