❶ 計算機網路技術
第一章 計算機網路概述
1.1 計算機網路的定義和發展歷史
1.1.1 計算機網路的定義
計算機網路是現代通信技術與計算機技術相結合的產物，是在地理上分散的通過通信線路連接起來的計算機集合，這些計算機遵守共同的協議，依據協議的規定進行相互通信，實現網路各種資源的共享。
網路資源：所謂的網路資源包括硬體資源（如大容量磁碟、列印機等）、軟體資源（如工具軟體、應用軟體等）和數據資源（如資料庫文件和資料庫等）。
計算機網路也可以簡單地定義為一個互連的、自主的計算機集合。所謂互連是指相互連接在一起，所謂自主是指網路中的每台計算機都是相對獨立的，可以獨立工作。
1.1.2 計算機網路的發展歷史
課後小結：
1． 計算機網路的定義．
2． 網路資源的分類．
課後作業：預習P2－P8．
第二講
教學類型：理論課
教學課題：1．2～1．3
教學目標：1．了解計算機網路的功能和應用；2. 了解計算機網路的系統組成
教學重點、難點：計算機網路的功能和應用；網路的系統組成
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
1.2 計算機網路的功能和應用
1. 計算機網路的功能
（1）實現計算機系統的資源共享
（2）實現數據信息的快速傳遞
（3）提高可靠性
（4）提供負載均衡與分布式處理能力
（5）集中管理
（6）綜合信息服務
2.計算機網路的應用
計算機網路由於其強大的功能，已成為現代信息業的重要支柱，被廣泛地應用於現代生活的各個領域，主要有：
（1）辦公自動化
（2）管理信息系統
（3）過程式控制制
（4）互聯網應用（如電子郵件、信息發布、電子商務、遠程音頻與視頻應用）
1.3計算機網路的系統組成
1.3.1 網路節點和通信鏈路
從拓撲結構看，計算機網路就是由若干網路節點和連接這些網路節點的通信鏈路構成的。計算機網路中的節點又稱網路單元，一般可分為三類：訪問節點、轉接節點和混合節點。
通信鏈路是指兩個網路節點之間承載信息和數據的線路。鏈路可用各種傳輸介質實現，如雙絞線、同軸電纜、光纜、衛星、微波等。
通信鏈路又分為物理鏈路和邏輯鏈路。
1.3.2 資源子網和通信子網
從邏輯功能上可把計算機網路分為兩個子網：用戶資源子網和通信子網。
資源子網包括各種計算機和相關的硬體、軟體；
通信子網是連接這些計算機資源並提供通信服務的連接線路。正是在通信子網的支持下，用戶才能利用網路上的各種資源，進行相互間的通信，實現計算機網路的功能。
通信子網有兩種類型：
（1）公用型（如公用計算機互聯網CHINANET）
（2）專用型（如各類銀行網、證券網等）
1.3.3 網路硬體系統和網路軟體系統
計算機網路系統是由計算機網路硬體系統和網路軟體系統組成的。
網路硬體系統是指構成計算機網路的硬設備，包括各種計算機系統、終端及通信設備。
常見的網路硬體有：
（1）主機系統； （2）終端； （3）傳輸介質； （4）網卡；（5）集線器； （6）交換機； （7）路由器
網路軟體主要包括網路通信協議、網路操作系統和各類網路應用系統。
（1）伺服器操作系統
常見的有：Novell公司的NetWare、微軟公司的 Windows NT Server及 Unix系列。
（2）工作站操作系統
常見的有： Windows 95、Windows 98及Windows 2000等。
（3）網路通信協議
（4）設備驅動程序
（5）網路管理系統軟體
（6）網路安全軟體
（7）網路應用軟體
課後小結：
1． 計算機網路的功能和應用
2． 網路的系統組成
課後作業：預習P8－P10
第三講
教學類型：理論課
教學課題：1．4計算機網路的分類
教學目標：1．掌握計算機網路的分類；2. 了解計算機網路的定義和發展；3． 了解計算機網路的功能和應用；4. 了解計算機網路的系統組成
教學重點、難點：掌握計算機網路的分類
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
1.4 計算機網路的分類
1.4.1 按計算機網路覆蓋范圍分類
由於網路覆蓋范圍和計算機之間互連距離不同，所採用的網路結構和傳輸技術也不同，因而形成不同的計算機網路。
一般可以分為區域網（LAN）、城域網（MAN）、廣域網（WAN）三類。
1.4.2按計算機網路拓撲結構分類
網路拓撲是指連接的形狀，或者是網路在物理上的連通性。如果不考慮網路的的地理位置，而把連接在網路上的設備看作是一個節點，把連接計算機之間的通信線路看作一條鏈路，這樣就可以抽象出網路的拓撲結構。
按計算機網路的拓撲結構可將網路分為：星型網、環型網、匯流排型網、樹型網、網型網。
1.4.3 按網路的所有權劃分
1.公用網
由電信部門組建，由政府和電信部門管理和控制的網路。
2.專用網
也稱私用網，一般為某一單位或某一系統組建，該網一般不允許系統外的用戶使用。
1.4.4 按照網路中計算機所處的地位劃分
（1）對等區域網
（2）基於伺服器的網路（也稱為客戶機/伺服器網路）。
課後小結：
1. 計算機網路的定義；2. 計算機網路的功能和應用；3. 計算機網路的分類
課後作業：(P10)1 、4、5、6
第四講
教學類型：理論課
教學課題：1．1計算機網路的定義和發展
教學目標：1. 了解數據通信的基本概念；2. 了解數據傳輸方式
教學重點、難點：數據傳輸方式
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容與過程
導入：由現在的網路通訊中的一些普通關鍵詞引入新課
講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）
第二章 數據通信基礎
2．1 數據通信的基本概念
2.1.1 信息和數據
1．信息
信息是對客觀事物的反映,可以是對物質的形態、大小、結構、性能等全部或部分特性的描述，也可表示物質與外部的聯系。信息有各種存在形式。
2．數據
信息可以用數字的形式來表示，數字化的信息稱為數據。數據可以分成兩類：模擬數據和數字數據。
2.1.2 信道和信道容量
1．信道
信道是傳送信號的一條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。
物理信道是指用來傳送信號或數據的物理通路，由傳輸及其附屬設備組成。
邏輯信道也是指傳輸信息的一條通路，但在信號的收、發節點之間並不一定存在與之對應的物理傳輸介質，而是在物理信道基礎上，由節點設備內部的連接來實現。
2．信道的分類
信道按使用許可權可分為專業信道和共用信道。
信道按傳輸介質可分為有線信道、無線信道和衛星信道。
信道按傳輸信號的種類可分為模擬信道和數字信道。
3．信道容量
信道容量是指信道傳輸信息的最大能力，通常用數據傳輸率來表示。即單位時間內傳送的比特數越大，則信息的傳輸能力也就越大，表示信道容量大。
2.1.3 碼元和碼字
在數字傳輸中，有時把一個數字脈沖稱為一個碼元，是構成信息編碼的最小單位。
計算機網路傳送中的每一位二進制數字稱為「碼元」或「碼位」，例如二進制數字10000001是由7個碼元組成的序列，通常稱為「碼字」。
2.1.4 數據通信系統主要技術指標
1．比特率：比特率是一種數字信號的傳輸速率，它表示單位時間內所傳送的二進制代碼的有效位（bit）數，單位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。
2．波特率：波特率是一種調制速率，也稱波形速率。在數據傳輸過程中，線路上每秒鍾傳送的波形個數就是波特率，其單位為波特（baud）。
3．誤碼率：誤碼率指信息傳輸的錯誤率，也稱誤碼率，是數據通信系統在正常工作情況下，衡量傳輸可靠性的指標。
4．吞吐量：吞吐量是單位時間內整個網路能夠處理的信息總量，單位是位元組/秒或位/秒。在單信道匯流排型網路中，吞吐量=信道容量×傳輸效率。
5．通道的傳播延遲：信號在信道中傳播，從信源端到達信宿端需要一定的時間，這個時間叫做傳播延遲（或時延）。
2.1.5 帶寬與數據傳輸率
1.信道帶寬
信道帶寬是指信道所能傳送的信號頻率寬度，它的值為信道上可傳送信號的最高頻率減去最低頻率之差。
帶寬越大，所能達到的傳輸速率就越大，所以通道的帶寬是衡量傳輸系統的一個重要指標。
2.數據傳輸率
數據傳輸率是指單位時間信道內傳輸的信息量，即比特率，單位為比特/秒。
一般來說，數據傳輸率的高低由傳輸每一位數據所佔時間決定，如果每一位所佔時間越小，則速率越高。
2.2 數據傳輸方式
2.2.1 數據通信系統模型
2.2.2 數據線路的通信方式
根據數據信息在傳輸線上的傳送方向，數據通信方式有：
單工通信
半雙工通信
雙工通信
2.2.3 數據傳輸方式
數據傳輸方式依其數據在傳輸線原樣不變地傳輸還是調制變樣後再傳輸，可分為基帶傳輸、頻帶傳輸和寬頻傳輸等方式。
1.基帶傳輸
2.頻帶傳輸
3.寬頻傳輸
課後小結：
1. 什麼是信息、數據？
2. 什麼是信道？常用的信道分類有幾種？
3. 什麼是比特率？什麼是波特率？
4. 什麼是帶寬、數據傳輸率與信道容量？
課後作業：（P20）二1、2、3、4、5、6
第五講
教學類型：理論課
教學課題：2．2～2．4
教學目標：1．理解數據交換技術；2. 理解差錯檢驗與校正技術
教學重點、難點：數據交換技術、差錯檢驗與校正技術
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容與過程：
導入：由現在的網路通訊中的一些普通關鍵詞引入新課
講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）
2.3 數據交換技術
通常使用四種交換技術：
電路交換
報文交換
分組交換
信元交換。
2.3.1 電路交換
電路交換（也稱線路交換）
在電路交換方式中，通過網路節點（交換設備）在工作站之間建立專用的通信通道，即在兩個工作站之間建立實際的物理連接。一旦通信線路建立，這對端點就獨占該條物理通道，直至通信線路被取消。
電路交換的主要優點是實時性好，由於信道專用，通信速率較高；缺點是線路利用率低，不能連接不同類型的線路組成鏈路，通信的雙方必須同時工作。
電路交換必定是面向連接的，電話系統就是這種方式。
電路交換的三個階段：
電路建立階段
數據傳輸階段
拆除電路階段
2.3.2 報文交換
報文是一個帶有目的端信息和控制信息的數據包。報文交換採取的是「存儲—轉發」（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的兩個節點之間建立專用的物理線路。
報文交換的主要缺點是網路的延時較長且變化比較大，因而不宜用於實時通信或互動式的應用場合。
在 20 世紀 40 年代，電報通信也採用了基於存儲轉發原理的報文交換(message switching)。
報文交換的時延較長，從幾分鍾到幾小時不等。現在，報文交換已經很少有人使用了。
2.3.3 分組交換
分組交換也稱包交換，它是報文交換的一種改進，也屬於存儲-轉發交換方式，但它不是以報文為單位，而是以長度受到限制的報文分組（Packet）為單位進行傳輸交換的。分組也叫做信息包，分組交換有時也稱為包交換。
分組在網路中傳輸，還可以分為兩種不同的方式：數據報和虛電路。
分組交換的優點
高效 動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段佔用。
靈活 以分組為傳送單位和查找路由。
迅速 必先建立連接就能向其他主機發送分組；充分使用鏈路的帶寬
可靠 完善的網路協議；自適應的路由選擇協議使網路有很好的生存性
2.3.4 信元交換技術
（ATM，Asynchronous Transfer Mode，非同步傳輸模式）
ATM是一種面向連接的交換技術，它採用小的固定長度的信息交換單元（一個53Byte的信元），話音、視頻和數據都可由信元的信息域傳輸。
它綜合吸取了分組交換高效率和電路交換高速率的優點，針對分組交換速率低的弱點，利用電路交換完全與協議處理幾乎無關的特點，通過高性能的硬體設備來提高處理速度，以實現高速化。
ATM是一種廣域網主幹線的較好選擇。
2.4 差錯檢驗與校正
數據傳輸中出現差錯有多種原因，一般分成內部因素和外部因素。
內部因素有噪音脈沖、脈動噪音、衰減、延遲失真等。
外部因素有電磁干擾、太陽噪音、工業噪音等。
為了確保無差錯地傳輸，必須具有檢錯和糾錯的功能。常用的校驗方式有奇偶校驗和循環冗餘碼校驗。
2.4.1 奇偶校驗
採用奇偶校驗時，若其中兩位同時發生錯誤，則會發生沒有檢測出錯誤的情況。
2.4.2 循環冗餘碼校驗。
這種編碼對隨機差錯和突發差錯均能以較低的冗餘充進行嚴格的檢查。
課後小結：
1. 數據通信的的一些基本知識
2. 三種交換方式的基本工作原理
3. 兩種差錯校驗方法：奇偶校驗和循環冗餘校驗
課後作業：（P20）二7、8、9
第六講
教學類型：復習課
教學課題：第一章與第二章
教學目標：通過復習掌握第一、二章的重點
教學重點、難點：第一、二章的重點
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容：第一、二章的內容
第七講
教學類型：測驗一
第八講
教學類型：理論課
教學課題：第三章 計算機網路技術基礎
教學目標：1. 掌握幾種常見網路拓撲結構的原理及其特點；2. 掌握ISO/OSI網路參考模型及各層的主要功能
教學重點、難點：1. 掌握幾種常見網路拓撲結構的原理及其特點；2. 掌握ISO/OSI網路參考模型及各層的主要功能
教學方法：教師講解、演示、學生認真學習並思考、記憶；教師講授與學生理解協調並重的教學法
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容與過程
導入：提問學生對OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。
引導學生總結重要原理並認真加以研究。
教師總結歸納本章重要原理的應用，進入教學課題。
講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）
第三章 計算機網路技術基礎
3.1 計算機網路的拓撲結構
3.1.1 什麼是計算機網路的拓撲結構
網路拓撲是指網路連接的形狀，或者是網路在物理上的連通性。
網路拓撲結構能夠反映各類結構的基本特徵，即不考慮網路節點的具體組成，也不管它們之間通信線路的具體類型，把網路節點畫作「點」，把它們之間的通信線路畫作「線」，這樣畫出的圖形就是網路的拓撲結構圖。
不同的拓撲結構其信道訪問技術、網路性能、設備開銷等各不相同，分別適應於不同場合。它影響著整個網路的設計、功能、可靠性和通信費用等方面，是研究計算機網路的主要環節之一。
計算機網路的拓撲結構主要是指通信子網的拓撲結構，常見的一般分為以下幾種：
1.匯流排型；2.星型；3.環型；4.樹型；5.網狀型
3.1.2 匯流排型拓撲結構
匯流排結構中，各節點通過一個或多個通信線路與公共匯流排連接。匯流排型結構簡單、擴展容易。網路中任何節點的故障都不會造成全網的故障，可靠性較高。
匯流排型結構是從多機系統的匯流排互聯結構演變而來的，又可分為單匯流排結構和多匯流排結構，常用CSMA/CD和令牌匯流排訪問控制方式。
匯流排型結構的缺點：
（1）故障診斷困難；（2）故障隔離困難；（3）中繼器等配置；（4）實時性不強
3.1.3 星型拓撲結構
星型的中心節點是主節點，它接收各分散節點的信息再轉發給相應節點，具有中繼交換和數據處理功能。星型網的結構簡單，建網容易，但可靠性差，中心節點是網路的瓶頸，一旦出現故障則全網癱瘓。
星型拓撲結構的訪問採用集中式控制策略，採用星型拓撲的交換方式有電路交換和報文交換。
星型拓撲結構的優點：
（1）方便服務；（2）每個連接只接一個設備；（3）集中控制和便於故障診斷；（4）簡單的訪問協議
星型拓撲結構的缺點：
（1）電纜長度和安裝；（2）擴展困難；（3）依賴於中央節點
3.1.4 環型拓撲結構
網路中節點計算機連成環型就成為環型網路。環路上，信息單向從一個節點傳送到另一個節點，傳送路徑固定，沒有路徑選擇問題。環型網路實現簡單，適應傳輸信息量不大的場合。任何節點的故障均導致環路不能正常工作，可靠性較差。
環型網路常使用令牌環來決定哪個節點可以訪問通信系統。
環型拓撲結構的優點：
（1）電纜長度短；（2）適用於光纖；（3）網路的實時性好
環型拓撲結構的缺點：
（1）網路擴展配置困難；（2）節點故障引起全網故障；（3）故障診斷困難；（4）拓撲結構影響訪問協議
3.1.5 其他類型拓撲結構
1.樹型拓撲結構
樹型網路是分層結構，適用於分級管理和控制系統。網路中，除葉節點及其聯機外，任一節點或聯機的故障均隻影響其所在支路網路的正常工作。
2.星型環型拓撲結構
3.1.6 拓撲結構的選擇原則
拓撲結構的選擇往往和傳輸介質的選擇和介質訪問控制方法的確定緊密相關。選擇拓撲結構時，應該考慮的主要因素有以下幾點：
（1）服務可靠性； （2）網路可擴充性； （3）組網費用高低（或性能價格比）。
3.2 ISO/OSI網路參考模型
建立分層結構的原因和意義：
建立計算機網路的根本目的是實現數據通信和資源共享，而通信則是實現所有網路功能的基礎和關鍵。對於網路的廣泛實施，國際標准化組織ISO（International Standard Organization），經過多年研究，在1983年提出了開放系統互聯參考模型OSI/RM（Reference Model of Open System Interconnection），這是一個定義連接異種計算機的標准主體結構，給網路設計者提供了一個參考規范。
OSI參考模型的層次
OSI參考模型共有七層，由低到高分別是：物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。
1．OSI參考模型的特性
（1）是一種將異構系統互聯的分層結構；
（2）提供了控制互聯系統交互規則的標准骨架；
（3）定義了一種抽象結構，而並非具體實現的描述；
（4）不同系統上的相同層的實體稱為同等層實體；
（5）同等層實體之間的通信由該層的協議管理；
（6）相鄰層間的介面定義了原語操作和低層向上層提供的服務；
（7）所提供的公共服務是面向連接的或無連接的數據服務；
（8）直接的數據傳送僅在最低層實現；
（9）每層完成所定義的功能，修改本層的功能並不影響其它層。
2．有關OSI參考模型的技術術語
在OSI參考模型中，每一層的真正功能是為其上一層提供服務。在對這些功能或服務過程以及協議的描述中，經常使用如下一些技術術語：
（1）數據單元
服務數據單元SDU（Service Data Unit）
協議數據單元PDU（Protocol Data Unit）
介面數據單元IDU（Interface Data Unit）
服務訪問點SAP（Service Access Point）
服務原語（Primitive）
（2）面向連接和無連接的服務
下層能夠向上層提供的服務有兩種基本形式：面向連接和無連接的服務。
面向連接的服務是在數據傳輸之前先建立連接，主要過程是：建立連接、進行數據傳送，拆除鏈路。面向連接的服務，又稱為虛電路服務。
無連接服務沒有建立和拆除鏈路的過程，一般也不採用可靠方式傳送。不可靠（無確認）的無連接服務又稱為數據報服務。
3.2.1 物理層
物理層是OSI模型的最低層，其任務是實現物理上互連系統間的信息傳輸。
1.物理層必須具備以下功能
（1）物理連接的建立、維持與釋放；2）物理層服務數據單元傳輸；（3）物理層管理。
2.媒體和互聯設備
物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等；
通信用的互聯設備如各種插頭、插座等；區域網中的各種粗、細同軸電纜，T型接/插頭，接收器，發送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。
3.2.2 數據鏈路層
數據鏈路可以粗略地理解為數據信道。數據鏈路層的任務是以物理層為基礎，為網路層提供透明的、正確的和有效的傳輸線路，通過數據鏈路協議，實施對二進制數據正確、可靠的傳輸。
數據鏈路的建立、拆除、對數據的檢錯、糾錯是數據鏈路層的基本任務。
1.鏈路層的主要功能
（1）鏈路管理；（2）幀的裝配與分解；（3）幀的同步；（4）流量控制與順序控制；（5）差錯控制；（6）使接收端能區分數據和控制信息；（7）透明傳輸；（8）定址
2.數據鏈路層的主要協議
（1）ISO1745-1975；（2）ISO3309-1984；（3）ISO7776
3.鏈路層產品
獨立的鏈路產品中最常見的是網卡，網橋也是鏈路產品。
數據鏈路層將本質上不可靠的傳輸媒介變成可靠的傳輸通路提供給網路層。在IEEE802．3情況下，數據鏈路層分成兩個子層：一個是邏輯鏈路控制，另一個是媒體訪問控制。
3.2.3 網路層
網路層是通信子網與資源子網之間的介面，也是高、低層協議之間的介面層。網路層的主要功能是路由選擇、流量控制、傳輸確認、中斷、差錯及故障的恢復等。當本地端與目的端不處於同一網路中，網路層將處理這些差異。
1.網路層的主要功能
（1）建立和拆除網路連接；
（2）分段和組塊；
（3）有序傳輸和流量控制；
（4）網路連接多路復用；
（5）路由選擇和中繼；
（6）差錯的檢測和恢復；
（7）服務選擇
2.網路層提供的服務
OSI/RM中規定，網路層中提供無連接和面向連接兩種類型的服務，也稱為數據報服務和虛電路服務。
3.路由選擇
3.2.4 傳輸層
傳輸層是資源子網與通信子網的介面和橋梁。傳輸層下面三層（屬於通信子網）面向數據通信，上面三層（屬於資源子網）面向數據處理。因此，傳輸層位於高層和低層中間，起承上啟下的作用。它屏蔽了通信子網中的細節，實現通信子網中端到端的透明傳輸，完成資源子網中兩節點間的邏輯通信。它是負責數據傳輸的最高一層，也是整個七層協議中最重要和最復雜的一層。
1.傳輸層的特性
（1）連接與傳輸；（2）傳輸層服務
2.傳輸層的主要功能
3.傳輸層協議
3.2.5 會話層
會話層、表示層和應用層一起構成OSI/RM的高層，會話層位於OSI模型面向信息處理的高三層中的最下層，它利用傳輸層提供的端到端數據傳輸服務，具體實施服務請求者與服務提供者之間的通信，屬於進程間通信的范疇。
會話層還對會話活動提供組織和同步所必須的手段，對數據傳輸提供控制和管理。
1.會話層的主要功能；
（1）提供遠程會話地址；
（2）會話建立後的管理；
（3）提供把報文分組重新組成報文的功能
2.會話層提供的服務
（1）會話連接的建立和拆除；
（2）與會話管理有關的服務；
（3）隔離；
（4）出錯和恢復控制
3.2.6 表示層
表示層為應用層服務，該服務層處理的是通信雙方之間的數據表示問題。為使通信的雙方能互相理解所傳送信息的含義，表示層就需要把發送方具有的內部格式編碼為適於傳輸的比特流，接收方再將其解碼為所需要的表示形式。
數據傳送包括語義和語法兩個方面的問題。OSI模型中，有關語義的處理由應用層負責，表示層僅完成語法的處理。
1.表示層的主要功能
（1）語法轉換；（2）傳送語法的選擇；（3）常規功能
2.表示層提供的服務
（1）數據轉換和格式轉換；
（2）語法選擇；
（3）數據加密與解密；
（4）文本壓縮
3.2.7 應用層
OSI的7層協議從功能劃分來看，下面6層主要解決支持網路服務功能所需要的通信和表示問題，應用層則提供完成特定網路功能服務所需要的各種應用協議。
應用層是OSI的最高層，直接面向用戶，是計算機網路與最終用戶的介面。負責兩個應用進程（應用程序或操作員）之間的通信，為網路用戶之間的通信提供專用程序。
課後小結：
1．計算機網路的拓撲結構的分類
2．OSI參考模型的層次
課後作業：預習P37~P39
第九講
教學類型：理論課
教學課題：3．3～3．4
教學目標：
1. 掌握共享介質方式的CSMA/CD和令牌傳遞兩種數據傳輸控制方式的基本原理
2. 了解幾種常見的網路類型
教學重點、難點：理解數據傳輸控制方式
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容與過程
導入：提問學生對OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。
引導學生總結重要原理並認真加以研究。
教師總結歸納本章重要原理的應用，進入教學課題。
講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書
3.3 數據傳輸控制方式
數據和信息在網路中是通過信道進行傳輸的，由於各計算機共享網路公共信道，因此如何進行信道分配，避免或解決通道爭用就成為重要的問題，就要求網路必須具備網路的訪問控制功能。介質訪問控制（MAC）方法是在區域網中對數據傳輸介質進行訪問管理的方法。
3.3.1 具有沖突檢測的載波偵聽多路訪問
沖突檢測/載波偵聽（CSMA/CD法）
CSMA/CD是基於IEEE802．3標準的乙太網中採用的MAC方法，也稱為「先聽後發、邊發邊聽」。它的工作方式是要傳輸數據的節點先對通道進行偵聽，以確定通道中是否有別的站在傳輸數據，若信道空閑，該節點就可以佔用通道進行傳輸，反之，該節點將按一定演算法等待一段時間後再試，並且在發送過程中進行沖突檢測，一旦有沖突立即停止發送。通常採用的演算法有三種：非堅持CSMA、1-堅持CSMA、P-堅持CSMA。
目前，常見的區域網，一般都是採用CSMA/CD訪問控制方法的邏輯匯流排型網路。用戶只要使用Ethernet網卡，就具備此種功能。
❷ 計算機網路循環冗餘檢驗 中的除數怎麼來的
首先要知道CRC生成的多項式P（X）。除數的位數是P（X）最高次冪+1。P（X）每個冪數代表著除數從右到左第幾位為1，其餘的都為0，就得出除數了。比如P(X)=X^4+X^3+1，則除數個數為5，從右往左分別為0 1 2 3 4位，其中4，3，0位為1，其餘為0。除數為11001
❸ 計算機網路名詞解釋知識點簡答題整理
基帶傳輸：比特流直接向電纜發送，無需調制到不同頻段；
基帶信號：信源發出的沒有經過調制的原始電信號；
URL ：統一資源定位符，標識萬維網上的各種文檔，全網范圍唯一；
傳輸時延：將分組的所有比特推向鏈路所需要的時間；
協議：協議是通信設備通信前約定好的必須遵守的規則與約定，包括語法、語義、定時等。
網路協議：對等層中對等實體間制定的規則和約定的集合；
MODEM ：數據機；
起始（原始）伺服器：對象最初存放並始終保持其拷貝的伺服器；
計算機網路：是用通信設備和線路將分散在不同地點的有獨立功能的多個計算機系統互相連接起來，並通過網路協議進行數據通信，實現資源共享的計算機集合；
解調：將模擬信號轉換成數字信號；
多路復用：在一條傳輸鏈路上同時建立多條連接，分別傳輸數據；
默認路由器：與主機直接相連的一台路由器；
LAN ：區域網，是一個地理范圍小的計算機網路；
DNS ：域名系統，完成主機名與 IP 地址的轉換；
ATM ：非同步傳輸模式，是建立在電路交換和分組交換基礎上的一種面向連接的快速分組交換技術；
Torrent ：洪流，參與一個特定文件分發的所有對等方的集合；
Cookie ：為了辨別用戶、用於 session 跟蹤等而儲存在用戶本地終端的數據；
SAP ：服務訪問點；
n PDU ： PDU 為協議數據單元，指對等層之間的數據傳輸單位；第 n 層的協議數據單元；
PPP ：點對點傳輸協議；
Web caching ：網頁緩存技術；
Web 緩存：代替起始伺服器來滿足 HTTP 請求的網路實體。
Proxy server ：代理伺服器；
Go-back-n ：回退 n 流水線協議；允許發送方連續發送分組，無需等待確認，若出錯，從出錯的分組開始重發；接收方接收數據分組，若正確，發 ACK ，若出錯，丟棄出錯分組及其後面的分組，不發任何應答；
Packet switching ：分組交換技術；
CDMA ：碼分多路復用技術；各站點使用不同的編碼，然後可以混合發送，接收方可正確提取所需信息；
TDM ：時分多路復用，將鏈路的傳輸時間劃分為若干時隙，每個連接輪流使用不同時隙進行傳輸；
FDM ：頻分多路復用，將鏈路傳輸頻段分成多個小的頻段，分別用於不同連接信息的傳送；
OSI ：開放系統互連模型，是計算機廣域網體系結構的國際標准，把網路分為 7 層；
CRC ：循環冗餘檢測法，事先雙方約定好生成多項式，發送節點在發送數據後附上冗餘碼，使得整個數據可以整除生成多項式，接收節點收到後，若能整除，則認為數據正確，否則，認為數據錯誤；
RIP ：路由信息協議；
Socket （套接字）：同一台主機內應用層和運輸層的介面；
轉發表：交換設備內，從入埠到出埠建立起來的對應表，主要用來轉發數據幀或 IP 分組；
路由表：路由設備內，從源地址到目的地址建立起來的最佳路徑表，主要用來轉發 IP 分組；
存儲轉發：分組先接收存儲後，再轉發出去；
虛電路網路：能支持實現虛電路通信的網路；
數據報網路：能支持實現數據報通信的網路；
虛電路：源和目的主機之間建立的一條邏輯連接，創建這條邏輯連接時，將指派一個虛電路標識符 VC.ID ，相關設備為它運行中的連接維護狀態信息；
毒性逆轉技術： DV 演算法中，解決計數到無窮的技術，即告知從相鄰路由器獲得最短路徑信息的相鄰路由器到目的網路的距離為無窮大；
加權公平排隊 WFQ ：排隊策略為根據權值大小不同，將超出隊列的數據包丟棄；
服務原語：服務的實現形式，在相鄰層通過服務原語建立交互關系，完服務與被服務的過程；
透明傳輸：在無需用戶干涉的情況下，可以傳輸任何數據的技術；
自治系統 AS ：由一組通常在相同管理者控制下的路由器組成，在相同的 AS 中，路由器可全部選用同樣的選路演算法，且擁有相互之間的信息；
分組丟失：分組在傳輸過程中因為種種原因未能到達接收方的現象；
隧道技術：在鏈路層或網路層通過對等協議建立起來的邏輯通信信道；
移動接入：也稱無線接入，是指那些常常是移動的端系統與網路的連接；
面向連接服務：客戶機程序和伺服器程序發送實際數據的分組前，要彼此發送控制分組建立連接；
無連接服務：客戶機程序和伺服器程序發送實際數據的分組前，無需彼此發送控制分組建立連接；
MAC 地址：網卡或網路設備埠的物理地址；
擁塞控制：當網路發生擁塞時，用響應的演算法使網路恢復到正常工作的狀態；
流量控制：控制發送方發送數據的速率，使收發雙方協調一致；
Ad Hoc 網路：自主網路，無基站；
往返時延：發送方發送數據分組到收到接收方應答所需要的時間；
電路交換：通信節點之間採用面向連接方式，使用專用電路進行傳輸；
ADSL ：非同步數字用戶專線，採用不對稱的上行與下行傳輸速率，常用於用戶寬頻接入。
多播：組播，一對多通信；
路由器的組成包括：輸入埠、輸出埠、交換結構、選路處理器；
網路應用程序體系結構：客戶機 / 伺服器結構、對等共享、混合；
集線器是物理層設備，交換機是數據鏈路層設備，網卡是數據鏈路層設備，路由器是網路層設備；
雙絞線連接設備的兩種方法：直連線和交叉線，同種設備相連和計算機與路由器相連都使用交叉線；不同設備相連用直連線；
MAC 地址 6 位元組， IPv4 地址 4 位元組， IPv6 地址 16 位元組；
有多種方法對載波波形進行調制，調頻，調幅，調相；
IEEE802.3 乙太網採用的多路訪問協議是 CSMA/CD ；
自治系統 AS 內部的選路協議是 RIP 、 OSPF ；自治系統間的選路協議是 BGP ；
多路訪問協議：分三大類：信道劃分協議、隨機訪問協議、輪流協議；
信道劃分協議包括：頻分 FDM 、時分 TDM 、碼分 CDMA ；
隨機訪問協議包括： ALOHA 、 CSMA 、 CSMA/CD(802.3) 、 CSMA/CA(802.11) ；
輪流協議包括：輪詢協議、令牌傳遞協議
ISO 和 OSI 分別是什麼單詞的縮寫，中文意思是什麼？用自己的理解寫出 OSI 分成哪七層？每層要解決的問題和主要功能是什麼？
答：ISO：international standard organization 國際標准化組織；OSI：open system interconnection reference model 開放系統互連模型；
OSI分為 應用層、表示層、會話層、傳輸層、網路層、數據鏈路層、物理層；
層名稱解決的問題主要功能
應用層實現特定應用選擇特定協議；針對特定應用規定協議、時序、表示等，進行封裝。在端系統中用軟體來實現，如HTTP；
表示層壓縮、加密等表示問題；規定數據的格式化表示，數據格式的轉換等；
會話層會話關系建立，會話時序控制等問題；規定通信的時序；數據交換的定界、同步、建立檢查點等；
傳輸層源埠到目的埠的傳輸問題；所有傳輸遺留問題：復用、流量、可靠；
網路層路由、擁塞控制等網路問題；IP定址，擁塞控制；
數據鏈路層相鄰節點無差錯傳輸問題；實現檢錯與糾錯，多路訪問，定址；
物理層物理上可達；定義機械特性，電氣特性，功能特性等；
網際網路協議棧分層模型及每層的功能。
分層的優點：使復雜系統簡化，易於維護和更新；
分層的缺點：有些功能可能在不同層重復出現；
假設一個用戶 ( 郵箱為： [email protected]) 使用 outlook 軟體發送郵件到另一個用戶 ( 郵箱為： [email protected]) ，且接收用戶使用 IMAP 協議收取郵件，請給出此郵件的三個傳輸階段，並給出每個階段可能使用的應用層協議。
用戶 [email protected] 使用outlook軟體發送郵件到 163 郵件伺服器
163郵件伺服器將郵件發送給用戶 [email protected] 的yahoo郵件伺服器
用戶 [email protected] 使用IMAP協議從yahoo郵件伺服器上拉取郵件
第1、2階段可以使用SMTP協議或者擴展的SMTP協議：MIME協議，第3階段可以使用IMAP、POP3、HTTP協議
三次握手的目的是什麼？為什麼要三次（二次為什麼不行）？
為了實現可靠數據傳輸，TCP協議的通信雙方，都必須維護一個序列號，以標識發送出去的數據包中，哪些是已經被對方收到的。三次握手的過程即是通信雙方相互告知序列號起始值，並確認對方已經收到了序列號起始值的必經步驟。
如果只是兩次握手，至多隻有連接發起方的起始序列號能被確認，另一方選擇的序列號則得不到確認。
選擇性重傳 (SR) 協議中發送方窗口和接收方窗口何時移動？分別如何移動？
發送方：當收到ACK確認分組後，若該分組的序號等於發送基序號時窗口發生移動；向前移動到未確認的最小序號的分組處；
接收方：當收到分組的序號等於接收基序號時窗口移動；窗口按交付的分組數量向前移動；
簡述可靠傳輸協議 rdt1.0, rdt2.0, rdt2.1, rdt2.2 和 rdt3.0 在功能上的區別。
rdt1.0：經可靠信道上的可靠數據傳輸，數據傳送不出錯不丟失，不需要反饋。
rdt2.0（停等協議）：比特差錯信道上的可靠數據傳輸，認為信道傳輸的數據可能有比特差錯，但不會丟包。接收方能進行差錯檢驗，若數據出錯，發送方接收到NAK之後進行重傳。
rdt2.1：在rdt2.0的基礎上增加了處理重復分組的功能，收到重復分組後，再次發送ACK；
rdt2.2：實現無NAK的可靠數據傳輸，接收方回發帶確認號的ACK0/1，
收到出錯分組時，不發NAK，發送接收到的上一個分組的ACK；
rdt3.0：實現了超時重發功能，由發送方檢測丟包和恢復；
電路交換和虛電路交換的區別？哪些網路使用電路交換、報文交換、虛電路交換和數據報交換？請各舉一個例子。
電路交換時整個物理線路由通訊雙方獨占；
虛電路交換是在電路交換的基礎上增加了分組機制，在一條物理線路上虛擬出多條通訊線路。
電路交換：電話通信網
報文交換：公用電報網
虛電路交換：ATM
數據報交換：Internet
電路交換：面向連接，線路由通信雙方獨占；
虛電路交換：面向連接，分組交換，各分組走統一路徑，非獨占鏈路；
數據報交換：無連接，分組交換，各分組走不同路徑；
交換機逆向擴散式路徑學習法的基本原理：
交換表初始為空；
當收到一個幀的目的地址不在交換表中時，將該幀發送到所有其他介面（除接收介面），並在表中記錄下發送節點的信息，包括源MAC地址、發送到的介面，當前時間；
如果每個節點都發送了一幀，每個節點的地址都會記錄在表中；
收到一個目的地址在表中的幀，將該幀發送到對應的介面；
表自動更新：一段時間後，沒有收到以表中某個地址為源地址的幀，從表中刪除該地址；
非持久 HTTP 連接和持久 HTTP 連接的不同：
非持久HTTP連接：每個TCP連接只傳輸一個web對象，只傳送一個請求/響應對，HTTP1.0使用；
持久HTTP連接：每個TCP連接可以傳送多個web對象，傳送多個請求/響應對，HTTP1.1使用；
Web 緩存的作用是什麼？簡述其工作過程：
作用：代理原始伺服器滿足HTTP請求的網路實體；
工作過程：
瀏覽器：與web緩存建立一個TCP連接，向緩存發送一個該對象的HTTP請求；
Web緩存：檢查本地是否有該對象的拷貝；
若有，就用HTTP響應報文向瀏覽器轉發該對象；
若沒有，緩存與原始伺服器建立TCP連接，向原始伺服器發送一個該對象的HTTP請求，原始伺服器收到請求後，用HTTP響應報文向web緩存發送該對象，web緩存收到響應，在本地存儲一份，並通過HTTP響應報文向瀏覽器發送該對象；
簡要說明無線網路為什麼要用 CSMA/CA 而不用 CSMA/CD ？
無線網路用無線信號實施傳輸，現在的技術還無法檢測沖突，因此無法使用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問協議CSMA/CD，而使用沖突避免的載波偵聽多路訪問協議CSMA/CA；
簡述各種交換結構優缺點，並解釋線頭 HOL 阻塞現象。
內存交換結構：以內存為交換中心；
優點：實現簡單，成本低；
缺點：不能並行，速度慢；
匯流排交換結構：以共享匯流排為交換中心；
優點：實現相對簡單，成本低；
缺點：不能並行，速度慢，不過比memory快；
縱橫制：以交叉陣列為交換中心；
優點：能並行，速度快，比memory和匯流排都快；
缺點：實現復雜，成本高；
線頭HOL阻塞：輸入隊列中後面的分組被位於線頭的一個分組阻塞（即使輸出埠是空閑的），等待交換結構發送；
CSMA/CD 協議的中文全稱，簡述其工作原理。
帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問協議；
在共享信道網路中，發送節點發送數據之前，先偵聽鏈路是否空閑，若空閑，立即發送，否則隨機推遲一段時間再偵聽，在傳輸過程中，邊傳輸邊偵聽，若發生沖突，以最快速度結束發送，並隨機推遲一段時間再偵聽；
奇偶校驗、二維奇偶校驗、 CRC 校驗三者比較：
奇偶校驗能檢測出奇數個差錯；
二維奇偶校驗能夠檢測出兩個比特的錯誤，能夠糾正一個比特的差錯；
CRC校驗能檢測小於等於r位的差錯和任何奇數個差錯；
GBN 方法和 SR 方法的差異：
GBN：一個定時器，超時，重發所有已發送未確認接收的分組，發送窗口不超過2的k次方-1，接收窗口大小為1，採用累計確認，接收方返回最後一個正確接受的分組的ACK；
SR：多個定時器，超時，只重發超時定時器對應的分組，發送窗口和接收窗口大小都不超過2的k-1次方，非累計確認，接收方收到當前窗口或前一窗口內正確分組時返回對應的ACK；
❹ 計算機網路
位元組 也叫Byte，是 計算機 數據的基本 存儲單位 。
8bit(位)=1Byte(位元組)
1024Byte(位元組)=1KB
1024KB=1MB
1024MB=1GB
1024GB=1TB
其中：K是千 M是兆 G是吉咖 T是太拉。
在電腦里一個中文字是占兩個位元組的。
網際網路發展三個階段
1、是從單個網路ARPANET向互聯網發展的過程
2、建成了三級結構的網際網路
3、逐漸形成多層次ISP結構的網際網路
計算機網路類別：廣域網、城域網、區域網lan、個人區域網
不同使用者網路
公用網、專用網。
接入網用來把用戶接入網際網路的網路 又稱本地接入網、居民接入網。
計算機網路性能指標
速率 比特bit網路技術中的速率指的是連接在計算機網路上的主機在數字信道上傳送數據的速率也成為數據率或比特率、
帶寬 指某個信號具有的 頻帶寬度 單位khz 、表示網路的通信線路所能傳送數據的能力因此網路帶寬表示在單位時間內從網路中的某一點到另一點所能通過的「最高數據率「」 這種意義的帶寬單位是比特每秒 b/s
、 吞吐量 表示在單位時間內通過某個網路(或信道、介面)的數據量 吞吐量受網路的帶寬或網路的額定速率限制
例如，對於一個 100 Mbls 的乙太網，其額定速率是 100 Mbls ，那麼這個數值也是該乙太網的吞吐量的絕對上限值。因此，對 100 Mb/s 的乙太網，其典型的吞吐量可能也只有 70 Mb/s 。請注意，有時吞吐量還可用每秒傳送的位元組數或幀數來表示。、
時延 是指數據從網路的一端傳遞到另外一端所需的時間也成為延遲 或遲延。
網路時延由以下幾部分組成
1、 發送時延 是主機或路由器發送數據傳送數據幀所需要的時間也就是從發送數據幀的第一個比特算起,到該幀的最後一個比特發送完畢所需的時間。
2、 傳播時延 是電磁波在信號中傳播一定的距離需要花費的時間.
3、處理時延
主機或路由器在收到分組時要花費一定的時間進行處理
4、排隊時延
對於高速網路鏈路，我們提高的僅僅是數據的發送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。
提高發送速率只是減小了數據的發送時延。
5、時延帶寬積
又稱為以比特為單位的的鏈路長度
6、往返時間RTT
往返時間 RTT 從發送方發送數據開始， 到發送方收到來自接收方的確認，總共經歷的時間。
7、利用率
信道利用率、網路利用率兩種
信道或網路利用率過高會產生非常大的時延
網路當前時延 = 空閑時的時延 /（1 - 利用率）
一般說來，小時延的網路要優於大時延的網路 在某些情況下，一個低速率、小時延
的網路很可能要優於一個高速率但大時延的網路。
必須指出，在總時延中，究竟是哪一種時延佔主導地位，必須具體分析
計算機網路的非性能特徵
1、費用
2、質量
3、標准化
4、可靠性
5、可擴展性可升級性
6、易於管理和維護
計算機網路體系結構
把計算機網路的各層及其協議的集合 稱為網路的體系結構。
協議與劃分層次
為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定 稱為網路協議。 結構應該是層次式的
1、語法 2、語義 3、同步
分層好處
1、各層之間是獨立的
2、靈活性好
3、 結構上可分割開
4、易於實現和維護
5、促進標准化工作
各層要完成的功能
實體、 協議、服務、服務訪問點
實體表示任何可發送或接收信息的 硬體或軟體進程。許多情況下，實體是 一個特定的軟體模塊。
協議是控制兩個對等實體 (或多個實體)進行通信的規則的集合
在同一系統中相鄰兩層的實體 進行交互的地方 稱為服務訪問點 SAP 實際是一個邏輯介面
首先要強調指出，物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據
比特流，而不是指具體的傳輸媒體。
特性
1、機械特性
2、電氣特性
3、功能特性
4、過程特性
數據通信系統可劃分為三大部分 源系統 ： 源點、發送器
目的系統 接收器、終點
通信的目的是傳送消息
數據是運送消息的實體
信號是數據的電氣或電磁的表現
根據信號中代表消息的參數的取值方式不同，信號可分為兩大類
1、模擬信號或連續信號 代表取值連續的
2、數字信號或離散信號 代表取值離散的
信道基本概念
1、單向通信
2、雙向交替通信
3、雙向同時通信
來自信源的信號常稱為基帶信號
系帶信號包含有較多的低頻成分，而許多信道並不能傳輸這種低頻分量或直流分量。解決這個問題 必須對基帶信號進行調制。
信道的極限容量
數字通信優點 在接收端只要我們能從失真的波形識別出原來的信號
限制碼元在信道上的傳輸速率的因素
1、信道能夠通過的頻率范圍
2、信噪比
物理層下的傳輸媒體 也稱為傳輸介質或傳輸媒介 它就是數據傳輸系統中在發送器和接收器之間的物理通路.
傳輸媒體分為 1、導向傳輸媒體
1、雙絞線
2、同軸電纜
3、光纜
2、非導向傳輸媒體。
1、點對點信道
2、廣播信道
鏈路是 從一個結點到相鄰結點的一段物理線路，而中間沒有任何其他的交換結點。
數據鏈路 網路適配器
數據鏈路層協議數據單元-幀
數據鏈路層 把網路層交下來的數據構成幀發送到鏈路上，以及把接收到的幀中數據取出並上交給網路層。在網際網路中，網路層協議數據單元就是 IP 數據報
三個基本問題
每一種鏈路層協議都規定了幀的數據部分的長度上限--最大傳送單元MTU
2、透明傳輸
3、錯檢測
比特差錯 ：比特傳輸過程中可能產生差錯 誤碼率：錯誤比特在所有中的比率。
網路傳輸數據時採用差錯檢測措施 目前數據鏈路層廣泛使用循環冗餘檢驗CRC檢錯技術。
PPP協議特點
1、簡單
2、封裝成幀
3、透明性
4、多種網路層協議
5、多種類型鏈路
6、差錯檢測
7、檢測連接狀態
8、最大傳送單元
9、網路層地址協商
10、數據壓縮協商
PPP協議不需要的功能
1、糾錯 只進行檢錯 PPP協議是不可靠的傳輸協議。
2、流量控制
3、序號
4、多點線路
5、半雙工或單工鏈路 PPP只支持全雙工鏈路
PPP協議組成
1、一個將IP數據封裝到串列鏈路的方法
2、一個用來建立、配置和測試數據鏈路連接的鏈路控制協議LCP
3、一套網路控制協議NCP
PPP協議的幀格式
1、欄位的意義
首4個尾2個 信息欄位長度可變不超過1500位元組
尾部中的第一個欄位是使用CRC的幀檢驗序列FCS
2、位元組填充
3、零比特填充
PPP協議工作狀態
PPP鏈路的起始和終止狀態永遠是「鏈路靜止「狀態 這時在PC機和ISP的路由器之間並不存在物理層連接。
鏈路的另一端可以發送以下幾種響應的一種
1、配置確認幀
2、配置否認幀 所有選項都理解不能接受
3、配置拒絕幀 選項有的無法理解或者識別 需要協商
使用廣播信道的數據鏈路層
區域網的數據鏈路層
區域網主要特點 ：網路為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數目均有限。
優點：
1、具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網。
2、便於系統的擴展和逐漸地演變、各設備的位置可靈活調整改變
3、提高了系統的可靠性、可用性、生存性