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内容

学时

第一章概述

第二章物理层

第三章数据链路层

第四章网络层

第五章运输层

第六章应用层

第七章网络安全

第八章因特网上的音频/视频服务

第九章无线网络

第十章下一代因特网

合计

1.1 计算机网络在信息时代的作用

三网: 电信网络,有线电视网络,计算机网络

计算机网络的重要功能:

1) 连通性彼此连通,交换信息

2) 共享信息共享,软硬件共享

1.2 因特网概述

我们先给出关于网络,互联网,因特网的一些最基本概念.

网络:许多计算机连接在一起

互联网:internet 许多网络连接在一起

因特网:Internet 全球最大的,开放的,有众多网络相互连接而成的计算机网络(一个互联网),其采用 TCP/IP 协议

因特网发展的三个阶段:

1. 单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程.1983 年,TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议.人们把 1983 年看成

是现在因特网的诞生时间.

2. 三级结构的因特网.分为主干网,地区网,校园网(企业网).

3. 多层次 ISP 结构的因特网.ISP 称为因特网服务提供商.

1.3 英特网组成

从工作形式上分为两大块:

1) 边缘部分由所连接在因特网上的主机组成.这部分使用户直接使用的.

2) 核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成,这部分是为边缘部分提供服务的.

在往里边缘的端系统之间的通信方式可划分为两大类:客户-服务器方式(C/S 方式)和对等方式(P2P 方式)

1. 客户-服务器方式

特征:客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方.服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的的服务

2. 对等连接(peer-to-peer,简写 P2P)指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方.

因特网的核心部分

1. 电路交换

从通信资源的分配角度来看,交换(switching)就是按照某种方式动态地分配传输线的资源.在使用电路交换打电话之前,必

须先拨号请求连接.

这种必须经过”建立连接(占用通信资源) 通话(一直占用通信资源) 释放资源(归还通信资源)”三个步骤的交换方式称

为电路交换.

其一个重要特点:在通话的全部时间内,通话的两个用户是指占用端到端的通信资源.

2. 分组交换

分组交换采用存储转发技术.把要发送的的整块数据称为一个报文(message).在发送之前,先把其分为一个个小的等长数据

段.在每一个数据段前面加上一些必要控制信息组成的首部(header)后,就构成了一个分组(packet),其又称为包.

分组是在因特网中传送的数据单元,分组中的首部包含了如目的地址和原地址等重要信息,每一个分组才能在因特网中独

立地选择传输路径,并最终正确地交付到分组传输的终点.

位于网络边缘的主机和网络核心部分的路由器都是计算机,但它们的作用却不一样.主机是为用户进行信息处理的,并且可

以和其他主机通过网络交换信息.路由器是用来转发分组的,即进行分组交换的.

优点: 高效灵活迅速可靠

缺点:分组在各路由器存储转发时需要排队,这就会造成一定时延.另外,各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销.

3. 报文交换

整个报文先传送到相邻结点,全部存储下来后查找转发表,转到下一个结点.

1.5 计算机网络的类别

1.按照作用范围分类: 广域网 WAN(运用了广域网技术) 城域网 MAN 局域网 LAN(运用了局域网技术) 个人区域网 PAN

1.6 计算机网络性能

7 个性能指标.速率带宽吞吐量时延时延带宽积往返时间利用率

1. 速率:

连接在计算机网络上的主机在数字信号道上传送数据位数的速率,单位 b/s,kb/s,Mb/s

2. 带宽

计算机领域中,带宽来表示网络的通信线路传送数据的能力,表示单位时间内从网络中的某一点到另一点所通过的”最高数据率”

数据通信领域中,数字信道所传送的最高数据率单位 b/s,kb/s,Mb/s

3. 吞吐量

即在单位时间内通过某个网络的数据量;单位 b/s,Mb/s 等

4. 时延

是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间

(1) 发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间

发送时延

数据帧长度

(b)

发送速率

(b/s)

数据长度

信道带宽

(2) 传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要发费的时间

传播时延

信道长度

(m)

电磁波在信道上的传播速率

(m/s)

(3) 处理时延主机或路由器在收到分组是要花费一定的时间进行处理,例如分析分组的首部,从分组中提取数据部分.

(4) 排队时延分组在经过网络传输时,要经过许多路由器.但分组在进入路由器后要先在输入队列中等待处理.在路由器确定

了转发接口后,还要在输出队列中排队等待转发.这就产生了排队延时.

5. 时延带宽积

时延带宽积

传播时延

带宽

表示这样的链路可容纳多少个比特.又称以比特为单位的链路长度

6. 往返时间 RTT

表示从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认,总共经历的时间.

7. 利用率

信道利用率:

有数据通过时间

(

有

无

)

数据通过时间

网络利用率:信道利用率加权平均值,D

网络空闲时的时延,D 表示网络当前的时延,U 表示网络利用率

𝐷

―

𝑈

1.7 计算机网络体系结构

开放系统信息交换涉及的几个概念

实体(entry): 交换信息的硬件或软件进程

协议(protrocol): 控制两个对等实体通信的规则

服务(service): 下层向上层提供服务,上层需要下层提供的服务来实现本层功能

服务访问点(SAP): 相邻两层实体间交换信息的地方

开发系统胡来年基本参考模型 OSI/RM(Open Systems Interconnection Reference Model) 七层

应用层能够产生流量能够和用户交互的应用程序

表示层加密压缩开发人员

会话层服务和客户端建立的会话查木马 netstat –nb

传输层可靠传输(要建立回话的) 不可靠传输流量控制

网络层 IP 地址编址选择最佳路径

数据链路层输入如何封装添加物理层地址 MAC

物理层电压接口标准

网络排错从底层到高层

网络安全和 OSI 参考模型

物理层安全

数据链路层安全 ADSL

网络层安全

应用层安全 SQL 注入漏洞上传漏洞

TCP/IP 四层模型

应用层运输层(TCP 或 UDP) 网际层 IP 网络接口层

综合 OSI 和 TCP/IP 的优点,采用一种五层协议的体系结构

应用层 应用层(传输数据单元 PDU)

运输层 运输层报文

网络层 IP 数据报(IP 分组)

数据链路层 数据帧

物理层 001010101010000110101

2.1 物理层的基本概念

物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上数据比特流,而不指具体的传输媒体.

可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性.

机械特性接口形状,尺寸,引脚数目和排列

2.2 数据通信的基础知识

一个数据通信系统可划为三大部分: 原系统(或发送端,发送方) 传输系统(传输网络) 目的系统(接收端,接收方)

相关术语

通信的目的是传送消息.

数据（data）——运送消息的实体

信号（signal）——数据二等电气的或电磁的表现

“模拟信号”——代表消息的参数的取值是连续的

“数字信号”——代表消息的参数的取值是离散的

码元（code）——在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就形成码元

有关信道的几个基本概念

信道一般表示一个方向传送信息的媒体。所以我们说平常的信道线路往往包含一条发送信息的信道和一条接收信息的信道

单向通信（单工通信）——只能有一个方向的信号没有反方向的交互

双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）

双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息

基带型号和带通信号

基带信号（即基本频带信号）——来自信号源的信号，像计算机输出的代表各种文字图像文件的数据信号都属于基带型号。

基带信号就是发出来的直接表达了要传输信息的信号，比如我们说话的声波就是基带信号。

带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能

够通过信道）

信道的极限容量

奈氏准则:其给出了在假定的立项条件下,为了避免码间串扰,码元的传输速率的上限值

在任何信道中,码元传输的速率是有上限的,传输速率超过此上限,都会出现严重的码间串扰问题,使接收端对码元的识别

成为不可能

信噪比

信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比,记为 S/N.

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