计算机网络教程笔记
第一章、计算机网络概述
| 1、典型的网络交换方式 |
1、电路交换
- 步骤：建立连接 → 通话 → 释放连接
2、分组交换
- 分组交换的优点：高效、灵活、迅速、可靠
- 分组交换带来的问题
- 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延
- 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。
- 无法确保通信时端到端所需的带宽，在通信量较大时可能造成网络拥塞。 分组可能丢失或重排。
3、报文交换
- 数据传输单位：报文
- 转发方式：存储转发即中间结点接受数据后再转发至下一线路，逐段占用线路
4、三种交换时延的比较
假设发送报文，从发送端到接收端要经过k条链路，数据分组n个（释放链接、结点排队等待时间忽略不计）
- 电路交换所需时间 = 建立连接时间 + 报文发送时间 + 线路传播时间
- 报文交换所需时间 = 报文发送时间 + (k-1)倍报文转发时间 + 线路传播时间
- 分组交换所需时间 = n个分组发送时间 + (k-1)倍单个分组转发时间 + 线路传播时间
5、几种交换形式比较
| 电路交换 | 分组交换 | 报文交换 | |
|---|---|---|---|
| 数据单位 | 比特流透明传输 | 分组 | 报文 |
| 转发方式 | 直接发送 | 存储转发 | 存储转发 |
| 连接与否 | 面向连接 | 面向无连接，也可面向连接 | 面向无连接 |
| 链路占用方式 | 占用源点到终点的物理通道 | 分段占用链路 | 分段占用链路 |
| 遵循时序与否 | 按时序发送 | 乱序或丢失 | 按时序发送 |
| 适用网络 | 通信质量要求高。传输延迟小的通信方式。网络故障时则无法保证到达 | 可靠、迅速、高效的通信方式，可适应较差网络环境 | 仅保证可达性 |
| 2、计算机网络的分类 |
从网络的作用范围进行分类
- 广域网 WAN（Wide Area Network）（大于100km）传输技术：光纤，宽带，延时大，出错率高
- 城域网 MAN（Metropolitan Area Network）（10km——100km）传输技术：光纤，宽带/基带，45至150Mbps
- 局域网 LAN（Local Area Network）（10m——10km）传输技术：基带，10M至100Gbps，延迟低，出错率低
- 个人区域网（PAN，10m内）传输技术：基带
按网络的使用者进行分类：公用网（public network）和 专用网（private network）
第二章、物理层
| 1、信道的极限容量 |
1、奈氏准则
- 理想低通信道的最高码元传输速率=2W（单位：波特）
- 这里的W指信道带宽，单位为赫兹（Hz）。波特（Baud）是码元传输速率的单位，1波特为每秒传送1个码元。
2、香农公式
- 信道的极限信息传输速率C=Wlog2(1+S/N)（单位：bit/s）
- 在式中W指信道带宽，单位为赫兹（Hz）。S为信道内所传信号的平均功率。N为信道内部的高斯噪声功率。
| 2、信道复用技术 |
1、频分复用
- 频分复用（FDM），按频率划分不同的信道，如CATV系统
2、时分复用
- 时分复用（TDM），按时间划分不同的信道，目前应用最广泛
3、波分复用
- 波分复用（WDM），按波长划分不同的信道，用于光纤传输
4、码分复用
- 码分复用（CDM），按地址码划分不同的信道，用于移动通信
第四章、网络层
| 1、IP地址及编址方式 |
1、分类编址
A类地址（ 1 至 126 ）每个网络中的最大主机数：16777214
B类地址（ 128.1 至 191.255 ）每个网络中的最大主机数：65534
C类地址（ 129.0.1 至 223.255.255 ）每个网络中的最大主机数：254
2、IP地址解析及含义
| IP地址 | 含义 | 源/目的 |
|---|---|---|
| 0.0.0.0 | 本网络本主机 | 源 |
| 255.255.255.255 | 本网络的任何主机 | 目的 |
| 129.34.255.255 | B类网络129.34中的任何主机 | 目的 |
| 129.34.0.0 | B类网络129.34 | |
| 202.103.96.121 | C类网络202.103.96中的121主机 | 均可 |
| 127.0.0.1 | 本机环回测试地址 |
| 2、互联网的路由选择协议 |
路由选择协议分为
- 内部网关协议IGP（AS内部）（这类协议又分为局部路由协议RIP、全局路由协议OSPF等）
- 外部网关协议EGP（AS之间）
课堂练习及题目解析
1、多址通信
共有四个站进行码分多址通信。四个站的码片序列为 A ( -1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1 ) B ( -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 ) C ( -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 ) D ( -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1 ) 现收到这样的信号S：（ -1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1 )。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是0还是1？
2、求帧检验序列FCS
k位信息可对应于一个(k-1)次多项式G(x)，第i个信息位为1，则X的i-1次方的系数为1，否则为0；即10010001表示为x7+x4+1，约定的除数称为生成多项式，求帧检验序列FCS。
3、时延计算示例
4、求最小帧长度
考虑建立一个CSMA/CD网，电缆长1Km，不使用重发器，运行速率为1Gbit/s，电缆中的信号速度是200000Km/s，求最小帧长度是多少？
