网络技术(第二章网络技术基础)
网络技术
第二章网络技术基础
考点1 计算机网络的定义
资源共享的观点将计算机网络定义为“以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合”。其主要体现在以下3 个方面：
①计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。计算机资源主要指计算机硬件、软件和数据。
②互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”。互连的计算机之
间应该没有明确的主从关系，每台计算机都可以联网或者脱离网络工作。
③联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。
考点2 计算机网络的分类
1．网络分类方法
网络分类的方法很多，常用以下两种分类法：
①根据网络所使用的传输技术分类，可以分为广播式网络与点一点式网络。选择分组存储转发与路由选择是点一点式网络与广播式网络的重要区别之一。
②根据网络的覆盖范围与规模分类，可以分为局域网、城域网与广域网。
2．广域网、局域网和城域网
(1) 局域网(LAN)
局域网分为共享局域网与交换局域网(或是共享介质式局域网和交换式局域网)。局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展。在局域网领域中，采用以太网(Ethemet) 、令牌总线(Token Bus) 和令牌环(Token Ring) 原理的局域网产品形成了三足鼎立之势。
(2) 城域网(MAN)
城域网(MAN)是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。其设计的目标是要满足几十千米范围内的多个局域网互联的需求。
(3) 广域网(WLAN)
广域网也称远程网，它所覆盖的范围从几十千米到几千千米。广域网的通信子网主要采用分组交换技术。早期的网络主要是广域网。
考点3 计算机网络拓扑结构
1．计算机网络拓扑的定义
计算机网络设计的第一步就是网络拓扑设计。拓扑学是几何学的一个分支。
计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络各实体之间的结构关系。
2．网络拓扑的分类
网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为以下两类：
(1) 点对点线路通信子网的拓扑
采用点对点线路的通信子网的基本拓扑构型有 4 种：星型、环型、树型与网状型。
(2) 广播信道通信子网的拓扑
采用广播信道通信子网的基本拓扑构型主要有 4 种：总线型、树型、环型、无线通信与
卫星通信。
3．点对点线路通信子网的拓扑
(1) 星型拓扑
星型拓扑的特点是结构简单，易于实现和管理，但由于其集中控制方式的结构，一旦中心结点出现问题，就会造成全网的瘫痪，可靠性较差。
(2) 环型拓扑环型拓扑的环中任意一个结点的故障都会造成全网的瘫痪，这是环型网络可靠性的瓶颈。
(3) 树型拓扑树型拓扑可以看做是星型拓扑的一种扩展，主要适用于汇集信息的应用要求。
(4) 网状拓扑
网状拓扑又称为无规则型。网状拓扑的优点是系统可靠性高，但是由于结构复杂，就必须采用路由协议、流量控制等方法。广域网中基本都采用网状拓扑结构。
考点4 数据传输速率和误码率
1．数据传输速率
(1) 数据传输速率的定义数据传输速率在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位
是比特／秒
(bit ／s) ，记作bps。
对于二进制数据，数据传输速率为
S=1/T
S为传榆速率，单位是比特/秒(b / s或bps);
T 为发送每一比特所需要的时间，单位是秒(S) 。
例如，在通信信道上发送1比特信号所需时间是0? 0001卩s,计算数据传输速率为多
少Gbps。计算步骤如下：
①T=0. 0001 s,首先要换算成公式里的标准单位一一秒，T=0. 0001 s=10-10S。
②传输速率S=1/T=1/10-10=1010bps 。
③将bps 换算成Gbps：1Gbps=169bps, 1010bps=10Gbps。
小知识:
①s、ms^ s、ns为时间单位，其换算如下：
lms（毫秒）=10-3S ; lus（微秒）=10-6s ; lns（纳秒）=10-9S。
②bps、kbps、Mbps Gbps为传输速率单位，其换算如下：
lkbps=103bps ；1Mbps=106bps；1Gbps=109bps。
（2）带宽与数据传输率
奈奎斯特定理与香农定理从定量的解度描述了“带宽”与速率的关系。
①奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。
最大数据传输速率（Rmax）与信道带宽B（B=f）的关系：
Rmax=2*f
②香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。其计算公式为
/s—步最:tft綸世■皐* bpt.
黑单住角Ik
H41.助1000. AJOOGH N心收为參^Gbps,
1 * ] 000卜维￥Q(M 日帼呵H 心151 ■ 10”
色 J?和宙〔丨'■於作J ◎ 晌t'P?卓口毗￡即戸：OflChpri "i I*. 小葡谀I k>E为亦敦?处寨为远11?H申a称州底致.b再为播竝哑村故” j；■已対I N. ’?求対St h期迄卽沈足対難适tr抵示肉 2 ?误码率 误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率。它在数值上近似等于: 计算机通信的平均误码率要求低于10-9 。 考点5 电路交换和存储转发交换 在早期广域网的通信子网数据交换方式中，采用的方法基本分为两类：电路交换、存储 转发交换。 存储转发交换又可以分为两类：报文存储转发交换( 简称为报文交换) 与报文分组存储转发交换(简称为分组交换) 。 分组交换技术又可分为：数据报和虚电路两种。 1．电路交换 电路交换方式与电话交换的工作过程类似。两台计算机通过通信子网进行数据交换前， 首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接。 (1) 电路交换的3 个阶段 电路交换的通信过程分为3 个阶段。 ①线路建立阶段；②数据传输阶段；③线路释放阶段。 (2) 电路交换方式的特点 电路交换方式的优点是：通信实时性强，适于交互会话类通信。 电路交换方式的缺点是：对突发性通信不适应，系统效率低，不具备存储数据的能力， 不能平滑数据量，不具备差错控制能力，无法发现和纠正传输过程中发生的差错。 2．存储转发交换 (1) 存储转发交换与电路交换的区别 存储转发交换与电路交换的区别表现在两个特点： ①发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元(报文或 报文分组) 进入通信子网； ②通信予网中的结点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路由选择和转发功能。 （2）报文和报文分组 存储转发交换方式分为两类：报文存储转发交换（简称报文交换）与报文分组存储转发交换（简称分组交换）。利用存储转发交换原理传送数据时，被传送的数据单元相应可以分为两 类：报文和报文分组。 ①报文：如果在发送数据时可以不管数据长度，而只是把它当做一个逻辑单元，则可以 在数据中加上目的地址、源地址和控制信息，并按照一定的格式打包成一个报文。 ②报文分组：除了将数据处理成报文外，另一种方法是限制数据的最大长度，例如，限 定分组的最大长度是15008。源结点需要将一个长报文分成多个分组，由目的结点将多个分组按照顺序重新组织成报文。报文分组也简称为分组。 报文是不论数据长度，不管数据多长，都处理成一个单元。而报文分组则将数据分成多个小组，传送到目的地后再组合成原数据。如果传输一个5斤的包裹，报文交换是将整个包 裹作为1件，再加上有关寄件人、收件人等的信息，一起发送；而报文分组是以I斤为限， 分成5个包裹（即分组），一个一个发送。 正因为报文和报文分组将数据处理成不同的规格，所以用这两种方式传输数据时，其效 果也不相同，见下表。 报文和报文分组的对比 区别1 区别2 区别3报文不论数据多长，都处理成一个单元数据长，传输时岀现错误难发现一旦错了，需要整个数据重发 报文分组按规格将数据分割成较小的分组数据短，传输时岀现错误容易现一旦错了，只需要发岀错的那个分组 考点6数据报与虚电路 在实际应用中，分组交换技术可以分为两类：数据报与虚电路。 1 ?数据报方式 数据报是报文分组存储转发的一种形式。在数据报中，分组传输前不需要预先在源主机 和目的主机之前建立“线路连接”。源主机发送的每个分组都可以独立选择一条传输路径，每个分组在通信子网中可能通过不同的传输路径到达目的主机。 数据报方式具有以下4 个特点： ①同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网。 ②同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序，重复和丢失现象。 ③每个分组在传输过程中都必须带有目的地址和源地址。 ④数据报方式的传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。 2．虚电路方式 虚电路方式试图将数据报与电路交换结合起来，发挥这两者方法各自的优点，达到最佳的数据交换效果。虚电路的工作过程分为3 个阶段：虚电路建立阶段、数据传输阶段与虚电路拆除阶段。 虚电路具有以下4 个特点： ①在每次分组传输之前，需要在源主机与目的主机之间建立一条逻辑连接。 ②一次通信的所有分组都通过虚电路顺序传送，因此分组不必带目的地址、源地址等信 息。分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象。 ③分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需要进行差错校验，而不需要进行路由选择 （这一点和电路交换的特点类似）。 ④通信子网中的每个结点可以与任何结点建立多条虚电路连接。 虚电路方式和数据报方式最大的区别是：数据报方式在分组发送前，发送方和接收方不需要建立一个连接；而虚电路需要建立一个连接。 虚电路顾名思义和电路交换是相似的，两者的区别是：电路交换要在发送方和接送方之间建立一个物理连接，而虚电路需要建立一个逻辑连接，称之为“虚电路”是因为这种电路不是专用的。每个结点可以同时与多个结点之间具有虚电路。虚电路具有分组交换和电路交换的优点，因此在计算机网络中得到广泛应用。 考点7 网络体系结构 1．网络协议的基本概念 计算机网络是由多个互连的结点组成，结点之间需要不断地进行数据交换，每个结点必须要奉行一致的规则。这些规则规定了所有交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。