计算机网络原理

最新推荐文章于 2025-06-18 14:53:57 发布

原创

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计算机网络原理

第一章计算机网络原理

计算机网络发展历史

计算机发展的4个阶段：

1. 面向终端的计算机网络、

2. 计算机-计算机网络、

3. 开放式标准化网络、

4. 因特网广泛应用和告诉网络技术

我国三大网络：电信业务网、广播电视网、计算机网

未来网络发展的五大趋势

计算机网络基本概念

概念：利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统

计算机网络的组成：

通信子网+资源子网组成，资源子网负责信息处理，通信子网负责信息传递

计算机网络的功能：

硬件资源共享

软件资源共享

用户间信息交换

计算机网络的应用：

办公自动化（OA）、远程教育（DE）、电子银行、证券及期货交易、校园网（CNET）、企业网络、智能大厦和机构化综合布线系统、

计算机网络分类：

拓扑结构：星型、总线、环形、树形、混合形、网形

选择要素：1、可靠 2、费用 3、灵活 4、响应时间和吞吐量

点对点：星型、环形、树形、网形

广播：总线、环形、树形、无线通信与卫星通信

名称	优点	缺点	使用场景
星型	控制简单、故障诊断和隔离容易、方便服务	电缆长度和安装工作量大、中央节点的负担重、各站点的分布处理能力弱	广泛应用与网络的只能集中在中央节点的场景
总线	电缆数量少、结构简可靠性高、方便扩充	传输距离有限、难于排查和隔离故障、信息传递不能及时到达
环形	电缆长度短、可使用光纤、网络性能稳定、	节点故障会让全网瘫痪、扩展性差、负载轻的时候，比较浪费
树形	方便扩展、故障隔离容易、	各节点对跟的依赖性太大
混合形	故障诊断和隔离容易、方便扩展、方便安装、	需要有智能功能的集中器、电缆长度长
网形	不受瓶颈问题和失效问题影响、可靠性高	网络协议复杂

网络按交换方式分类：

1、电路交换

2、报文交换

3、分组交换

网络按覆盖范围分类

1、广域网、

2、局域网

3、城域网

网络按传输技术分类：

1、广播网络

2、点对点网络

计算机网络的标准化

全球网络标准制定的机构：ISO（各技术委员会组成）、ITU（国际电信联盟）、NBS（美国国家标准局）、ANSI（美国国家标准学会）、ECMA（欧洲计算机制造商协会）

Internet的组织机构：IAB（因特网体系结构具）、IETF（因特网工程特别任务组）

第二章计算机网络体系结构

网络分层体系结构

网络协议三要素：语义、语法、定时

网络层次结构要点：

OSI/RM

OSI体系结构的三级抽象：体系结构、服务定义、协议规范

OSI的七层结构和功能：

1、物理层（PhysicalLayer, PH）

2、数据链路层（DataLink Layer, DL）

3、网络层（Network Layer,N）

4、传输层（TransportLayer, T）

5、会话层（SessionLayer, S）

6、表示层（PresentationLayer, P）

7、应用层（ApplicationLayer, A）

通信服务类型：

名称	特点	不同
面向连接服务	有建立连接、维护连接、释放连接三个过程。	可靠性高
无连接服务	每个分组需要携带完整的目的节点地址，各分组在通信子网中是独立传送的	可靠性差

TCP/IP

TCP/IP特点：

1、协议标准开放，可以免费使用

2、独立于特定的网络硬件，可以运用在各种网络（广、城、局、互联网）

3、统一的网络地址分配方案，TCP/IP设备在网络中具有唯一的地址

4、标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务

TCP/IP四层结构：

1、主机-网络层（Host-to-NetworkLayer）

2、互连层（InternetLayer）

3、传输层（TransportLayer）

4、应用层（ApplicationLayer）

TCP/IP和OSI七层的对应

TCP/IP	OSI
应用层	应用层
	表示层
	会话层
传输层	传输层
互连层	网络层
主机-网络层	数据链路层
主机-网络层	物理层

OSI模型和TCP/IP模型比较

体系结构比较：OSI有七层，TCP/IP有四层，都有网络层（互连网层）、传输层和应用层，但是其他层并不相同，由于无连接和面向连接的通信范围有所不同，OSI模型的网络层同时支持面向连接和无连接两种，但是传输层上只支持面向连接的通信，TCP/IP模型的网络层只有一种模式，无连接通信，但是在传输层同时支持两种通信模式。

比较	OSI	TCP/IP
模型	七层	四层
面向连接支持	网络层、传输层	传输层
无连接支持	网络层、	网络层、传输层
缺点	1会话层和表示层几乎是空的、2数据链路层和网络层包含内容太多、3服务定义和协议复杂、4层层编址、流控制和差错控制让系统效率底下、5、协议出现晚于TCP/IP	1没有清除定义规范和实现、2主机-网络层并不是一层，而是包含网络层和数据链路层的接口

第三章物理层

物理层接口与协议

定义：在物理信道尸体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需的物理连接的激活、保持、去除提供机械的、电气的、功能性和规程性的手段。

DTE：数据终端设备

DCE：数据电路终接设备或数据通信设备

功能特性：

1、机械特性：DTE和DCE之间的接口，规定硬件接口规格

2、电气特性：DTE和DCE之间导线的电气连接和电路特性，接收器和发送器的电路特性规格，信号状态与电压/电流电平的识别，分为：非平衡、采用差动接收器的非平衡、平衡方式

3、信号功能特性：数据信号线、控制信号线、定时信号线、接地线

4、规程特性：规定了使用交换电路进行数据交换的步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成

接口标准：

RS232C：串行物理接口标准

RS449：有两个字标准平衡式的RS422和非平衡的RS423

X.21：用户计算机的DTE如何数字化的DCE交换信号的数字接口标准，OSI采用X.21作为物理层的标准

传输介质

有线传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤

无线传输介质：无线电波、微波、红外线、可见光

无线电波应用：蜂窝移动通信、卫星通信系统（540ms的延迟）

数据通信技术

通信信道计算：

1、数据传输速率

2、信道容量

3、误码率

通信方式：串行+并行

串行数据通信的方向性结构：

1、单工：数据在一个方向传输

2、半双工：可以双向传输，但是同一时刻只能是单方向传递

3、全双工：可以同时双向传输数据

模拟数据通信和数字数据通信：

数据：数据可以定义为有意义的实体，涉及事物的存在形式

信号：数据的电子或者电磁编码

信息：数据的内容和解释

信源：产生和发送信息的设备或者计算机

信宿：接受和处理信息的设备或者计算机

信道：信源和信宿之间的通信线路

名称	方向	设备	方向	名称
模型数据（声音）	←→	电话	←→	模拟信号
数字信号（二进制脉冲）	←→	调制解调器	←→	模拟信号（载波频率）
模拟数据的模拟信号	←→	编码解码器	←→	数字信号
数字数据	←→	编码	←→	数字信号