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计算机网络技术

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第一章　计算机网络概论

　　一、计算机网络就是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连起来，以

功能完善的网络软件（网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递

的系统。

　　二、计算机网络由资源子网（主机 HOST（提供资源）和终端 T（请求资源））以及通信子网（网络

结点和通信链路）组成，通信子网是计算机网络的内层。

　　三、计算机网络的演变概括为：1、面向终端的计算机网络（50 年代初、SAGE）2、计算机-计算机

网络（60 年代后期、ARPANET）3、开放式标准化网络。

　　四、计算机网络的实例：因特网、公用数据网和以太网。

　　五、计算机网络的功能：硬件资源共享、软件资源共享、用户信息交换

　　六、计算机网络的分类：1、

地理

：广域网、局域网、城域网；2、

交换方式

：电路交换网、报文交

换网、分组交换网；3、

拓扑结构

：星型网、总线网、环形网、树形网；4、

用途

：科研、教育、商业、

企业；按

传输介质

分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网；按

信道带宽

分窄带网、宽带网。

　　七、计算机网络应用于办公自动化、远程教育、电子银行、证券期货交易、校园网、企业网（集散系

统和计算机集成制造系统是两种典型的企业网络系统）、智能大厦和结构化综合布线系统。

　　八、计算机网络的标准制定机构有：国际标准化组织（ISO）、国际电信联盟（ITU）、美国国家标

准局（NBS）、美国国家标准学会（ANSI）、欧洲计算机制造商协会（ECMA）、INTERNET 工程任务

组和 INTERNET 工程指导小组。

第二章　计算机网络基础知识

　　一、数据可定义为有意义的实体，分为数字数据和模拟数据，数字数据是离散的值，模拟数据是在某

个区间内连续变化的值。

　　二、信号是数据的电子或电磁编码，分模拟信号、数据信号。

　　模拟信号是随时间连续变化的电流、电压和电磁波，

　　数据信号是一系列离散的电脉冲，可以利用其某一瞬间状态来表示要传输的数据。

　　三、信息是数据的内容和解释；

　　四、信源是产生和发送信息的设备或计算机；

　　五、信宿是接收和处理信息的设备或计算机；

　　六、信道是信源和信宿之间的通信线路。

　　七、数据通信是一种通过计算机和其它数据装置与通信线路完成数据编码信号的传输、转接、存储和

处理的通信技术。它是以计算机为中心，用通信线路连接分布在异地的数据终端设备。以实施数据传输的

一种系统。

　　八、模拟数据和数字数据都可以用模拟信号和数字信号来表示。

　　模拟数据是时间的函数，并占有一定的频率范围（频带），它可以用占有相同频带的模拟信号来传输。

　　模拟数据用数字信号表示时，完成模拟数据和数字信号转换功能的设施是编码解码器，数字数据用模

拟信号表示，转换设备是调制解调器 modem.

　　数据通信长距离传输信号衰减克服的方法：模拟信号：放大器；数字信号：中继器。

　　通信方式分为并行方式和串行方式，并行方式用于近距离通信（计算机内部），串行方式用于远距离

通信。

　　九、串行通信的方向性结构：单工、半双工、全双工。

　　数字信号变换成音频信号的过程称调制，音频信号变换成数字信号的过程称解调。把调制和解调功能

做成一个设备称调制解调器。

十、数据传输速率法：每秒能传输的二进制信息位数（单位：位/秒）。S=1/T*log2N.

　　信号传输速率：单位时间内通过信道传输的码元个数，单位为波特（baud）。波特率、码元速率、

调制速率。

　　二者的区别：信号传输速率是指单位时间内通过的码元个数，数据传输速率通过的是码元的二进制信

息位数。

　　它们的关系是：S=B*log2N B=S/log2N

　　信道容量：表示一个信道传输数据的能力，它是传输数据能力的极限，而数据传输速率是实际的数据

传输速率

　　1、离散的信道容量：C=2*H*log2N （H：带宽（Hz），N：可能取的离散值个数）

　　2、连续信道容量：C=H*log2N*（1+S/N）（S：信号功率，N：噪声功率，S/N：信噪比）

　　误码率是关于传输可靠性的指标（Pe=Ne/N），计算机网络中一般要求误码率地狱 10-9

　　十一、数字数据的模拟信号编码

　　模拟信号传输的基础是：载波，载波具有三大要素：幅度、频率和相位。

　　数字调制的三种基本形式：移幅键控法（ASK）、移频键控法（FSK）、移相键控法（PSK）。

　　移幅键控法（ASK）：效率低、能达到了速率为 1200bps（数据传输速率）。

　　移频键控法（FSK）：可实现全双工操作，也可达到 1200bps.

　　移相键控法（PSK）：利用二相或多于二相的相移，可以对传输速率起到加倍作用。

　　相位幅度调制 PAM 解决了相位数已达到上限的问题，实际上是 PSK 和 ASK 的结合。

　　模拟信道的频带范围为 300-3400Hz，所以，要用它来传输数字信号，就要把数字信号变为电话网

所允许的 300-3400Hz.

　　十二、数字数据的数字信号编码

　　基带传输就是在线路中直接传送数字信号的电脉冲，要解决问题是：数字数据的数字信号表示以及收

发两端之间的信号同步两方面、双极性归零脉冲负电流正电流。不归零码在传输中难以确定位的开始和结

束，需要用其他方法使其同步，归零码的脉冲窄，所以他在信道上占用的频带较宽（脉冲宽度与传输频带

宽度成反比）

　　单极性码服一积累直流分量，双极性码就不会。（导致结果：不能提供交流耦合，另外，它还会损坏

连接点的电镀层）

　　同步方法位同步法（同步传输）外同步法（接收端的同步信号事先由发送端送来）

　　自同步法（从数字信号中提取同步信号）（曼彻斯特编码）

　　群同步法（异步传输）字符音的异步定时和字符中的比特之间的同步定时，一般用于低速数据传输

的场合。

　　曼彻斯特编码从高到低表示“1”，从低到高表示“0”，其数据传输速率只有调制速率的 1/2.

　　群同步的传输中每个字符由下列四部分组成：1、1 位起始位；2、5-8 位数据位；3、1 位奇偶校验

位；4、1-2 位停止位，以“1”来表示。

　　十三、模拟数据的数字信号编码常用的方法是脉码调制 PCM.脉码调制是以

采样定理

为基础，

　　十四、信号数字化的转化过程包括

采样

、

量化

和

编码

三个步骤。

　　数字传输的优点是抗干扰性强、保密性好。

　　十五、多路复用技术就是把多个信号放在一个信道上同时传输的技术，最常用的两种多路复用技术是：

频分多路复用 FDM 和时分多路复用 TDM.

　　频分多路复用的原理是将物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号相同（或略宽）的子信道时

分多路复用的原理是将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮转的分配多个信号使用，利用每个信号在

时间上的交叉，传输多个数字信号。时分多路复用不仅局限于传输数字信号，也可同时交叉传输模拟信号。

　　对于光纤信道，频分多路服用的一个变种大波分多路复用。

　　十六、T1 载波利用脉码调制 PCM 和时分多路复用此用户发言已违反社区规定此用户发言已违反社

区规定此用户发言已违反社区规定技术，数据传输速率为 1.544Mbps.E1 载波是一种 PCM 载波标准，

其数据传输速率为 2.048Mbps.

　　十七、异步传输（群同步传输）一次只传输一个字符（由 5-8 位数据组成），每个字符用一位起始位

（0）和一位停止位（1）来表示开始和停止；

　　同步传输时，在每个数据块的开始处和结尾处各加一个帧头和一个帧尾，加上帧头、帧尾的数据称为

一帧。

　　十八、交换网络可分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。

　　1、电路交换：在源节点与目的节点之间有一条利用中间节点构成的专用物理连接线路，直到数据传

输结束；它要经历电路建立、数据传输、电路拆除三个过程；电路交换的优点是数据传输可靠、迅速，缺

点是电路空闲时会浪费；其特点是在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路，在线路释放之前，该

通路由一对用户完全占用，电话交换网及技术应用是电路交换的典型例子。

　　2、报文交换：报文交换方式的传输单位是报文（一次性需发送的数据块），其长度不限且可变；报

文交换方式采用“存储-转发”方式；发送报文时，他先将一个目的地址附加到报文上，网络结点根据目的地

址信息，把报文发送到下一个节点，一直逐个节点的传送到目的节点，因此，这种交换方式无需事先通过

呼叫建立连接，由于它需要缓冲存储，故报文交换不能满足实时通信的要求。

　　报文交换与电路交换相比较，有以下特点：1、电路利用率高，可分时共享二节点的通道，对电路的

传输能力要求低；2、通信量大时仍然可接受报文，同时传输延时会增加；3、报文交换可把一个报文发

送到多个目的地，电路交换却很难；4、报文交换网络可以进行速度和代码的转换（不同速率的站也可相

连接。报文交换的缺点主要表现为不能满足实时和交互式的通信要求。

三十六、数字传输系统都采用脉码调制与多路复用技术，早期的数字传输系统有如下弱点：数据传输速率

不标准、光设备接口标准不规范、复用系统中存在同步问题。

　　三十七、SDH 信号最基本的也是最重要的模块是 STM-1.SDH 传输网最核心的特点是同步复用、

标准光接口和强大的网管能力。

　　第三章　计算机网络体系结构及协议

　　1、网络协议：为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合，协议总是指某一

层的协议。准确地说，它是对同等层实体之间的通信制定的有关通信规则或约定的结合。

　　2、网络协议包括三个要素：语义：涉及用于协调与差错处理的控制信息；语法：涉及数据及可控制

信息格式、编码及信号电平等、定时：涉及速度匹配及排序等。

　　3、网络的体系结构的划分所用的方法是分层划分，要遵循以下原则：每层的功能要明确并且相互独

立、层间接口必须要清晰，跨越的信息量尽可能地少、层数适中。层次结构一般以垂直分层模型表示。

　　4、网络的体系结构的特点是：1、以功能作为划分层次的基础、2、第 N 层实体在实现自身定义的功

能时，只能使用第 N-1 层提供的服务；3、N 层向 N-1 层提供服务时，此服务不仅包含 N 层本身的功能，

还包含由下层服务提供的功能；4、仅在相邻层之间有接口，而且所提供的服务的具体实现细节对上层完

全屏蔽。

　　5、OSI 模型（开放系统互连模型）包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。

　　6、OSI 模型的七个模型：①物理层：作用是使原始数据比特流能在物理媒体上传输；②数据链路层：

通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说无差错的数据链路，并进行

流量控制；③网络层：为运输层实体提供端到端的交换网络数据传输功能，并进行路由选择、拥挤控制和

网际互连等；④运输层：第一个端-端的层次，为会话层提供透明的、可靠的数据传输服务，并处理端到

端的差错控制和流量控制问题；⑤会话层：组织和同步不同主机上的各种进程间的通信。；⑥表示层：为

应用层用户提供共同的数据或信息的语法表示变换，如代码转换、格式转换、数据压缩和加密解密等；⑦

应用层：开放系统互连环境的最高层，为 OSI 应用进程提供服务，不同的应用层为特定类型的网络的应用

提供访问 OSI 环境的手段。

　　7、发送进程发送给接收进程中的数据，实际上是经过发送方各层从上到下传送到物理媒体，通过物

理媒体传输到接收方后，再经过从下到上各层的传递，最后到达接收进程。

　　8、物理层的传输单位是比特，它是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接，

它不是指具体的物理设备，也不是指信号传输的物理媒体，物理层的作用是确保比特流能在物理信道上传

输。

　　9、物理层协议规定了与建立、维持及断开物理信道所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性。

它直接面向实际承担数据传输的物理介质，物理层的传输单位是比特。比特流传输可以采用异步传输，也

可采用同步传输。

　　10、DTE（数据终端设备）和 DCE（数据通信设备）接口的各根导线的电气连接方式有非平衡方式、

采用差动接收器的非平衡方式和平衡方式三种。

　　11、接口信号线按功能可分为：数据信号线、控制信号线、定时信号线、接地信号线。

　　12、EIA RS-232C 是由美国电子工业协会 EIA 在 1969 年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理

接口标准，它利用公用电话网作为传输媒体，并通过调制解调器将远程设备连接起来。以下为四种特性：

机械特性：25 芯的标准连接器；电气特性：规定“1”的电平为-15 至-5 伏，“0”为+5 至+15；功能特

性：定义了 25 芯标准连接中的 20 根信号线；规程特性：规定工作过程是在各个控制信号线有序的 ON

和 OFF 状态的配合下进行的。

　　13、RS-449、RS-422、RS-423 是保持与 RS-232C 的兼容性的前提下的改进。RS-449：使

用了 37 芯和 9 芯的连接器，9 芯用于辅信道的信号；RS-422：完全采用独立的双线平衡传输，信号电

平的定义为±6 伏（±2 伏为过渡区域，平衡方式的电气标准）；RS-423：是非平衡电气标准，它采用

单端发送器和差动接收器，电平为±6 伏（±4 伏为过渡区域）。

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