数据通信与计算机网络复习.docx
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数据通信与计算机网络复习
《数据通信与计算机网络》课程复习
题型：
填空题（1分，共10分）
选择题（2分，共30分）
简答与计算（10分，共30分）
综合题（30分）（子网划分，路由配置）
一、章节索引
第一章计算机网络概述
第二章数据通信基础
第三章数据链路层协议及技术
第四章局域网
第五章网络层
第六章传输层
第七章应用层
二、每章节知识点脉络
第一章
1.1网络概论
知识点：
网络的发展，网络定义和功能，网络的组成和结构，网络类型，网络协议的标准化
1.2计算机网络体系结构
知识点：
网络的层次体系结构，OSI参考模型，网络体系结构的基本特性，IEEE802局域网协议，TCP/IP协议族
第二章
主要内容：
1）理论背景：
通信模型与传输速率
2）传输介质（有线与无线）
3）模拟传输（调制技术）、数字传输
4）信道复用技术、电话系统
第三章
成帧差错检测与差错控制链路层协议
第四章
介质访问控制（信道共享）
局域网
以太网
局域网互联
1层互联，2层互联（网桥－透明网桥）
高速局域网
快速以太网，千兆以太网等，交换式局域网，虚拟局域网
第五章
网络层基本概念
路由选择机制
路由表，路由算法
Internet的网络层
1）基础：
IP地址，子网划分，CIDR，路由聚合
2）协议：
IP协议，ARP协议，RARP协议，ICMP协议
路由协议－RIP协议
第六章
传输层基本概念
地位，作用，协议，端口
UDP协议
UDP报文，UDP应用
TCP协议
TCP报文，流量控制，三次握手连接，全双工释放连接
第7章
DNS
ftp
telnet
电子邮件
www服务
三、每个章节的具体知识点
第一章
1、局域网的主要技术要素有：
拓扑结构、传输介质、介质访问控制技术
2、网络定义：
计算机网络是通过通信设施（通信网络），将地理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互连起来，进行信息交换，实现资源共享、互操作和协同工作的系统
3、计算机网络主要功能：
数据通信与资源共享
4、计算机网络的组成
软件：
（网络操作系统、网络协议软件、用户程序）
硬件：
传输交换设备（线路设备、互连设备）、用户设备（主机、终端、服务器）
5、广域网从逻辑功能上分为资源子网和通信子网两个部分，每个部分的作用是什么？
通信子网所包含的层次。
资源子网包括：
主机与终端、终端控制器、联网外设、各种网络软件与数据资源。
资源子网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。
通信子网包括：
路由器、各种互联设备与通信线路。
通信子网负责完成网络数据传输、路由与分组转发等通信任务（为主机提供数据传输，实现信息交换）。
资源子网的层次：
应用层、传输层
通信子网的层次：
物理层、数据链路层、网络层
6、计算机网络的分类（角度：
拓扑结构，范围，信息在网内传输交换方式，通信子网可以设计成两种通信（信道）类型）
1、按网络覆盖范围分：
LAN（局域网）、MAN（城域网）、WAN（广域网）；
2、按交换方式可分为线路交换网络（Circurt Switching）、报文交换网络（Message Switching）和分组交换网络（Packet Switching）。
3、根据链路传输控制技术分：
总线争用技术、令牌技术、FDDI技术、ATM技术、帧中继技术、ISDN技术
4、根据拓扑结构分：
总线型、网状、环形、星形、树形
5、通信子网可以设计成两种通信（信道）类型：
点对点通信（Point-to-Point）和广播通信（Broadcast）
点对点信道：
其特点是一条线路连接一对节点。
两台主机常常经过几个节点相连接。
信息的传输采用存贮转发方式。
由这种信道构成的通信子网的拓扑结构有：
①星形，②树形，③回路形，④相交回路形，⑤全连接形，⑥不规则形式分布式。
广播信道：
其特点是只有一条供诸结点共享的通信信道。
由这种信道构成的通信子网的拓扑结构可有三种形式：
①总线性，②环形，③卫星或无线广播通信方式。
7、了解网络的各种标准化组织
美国国际标准化协会（AN SI）
电气电子工程师协会（IEEE）
国际通信联盟（ITU）
国际标准化组织（ISO）
Ineter协会（ISOC）和相关的Internt工程任务组（IETF）
电子工业联合会（EIA）和相关的通信工业联合会（TIA）
8、网络体系结构主要是解决什么问题？
如何在不同的传输介质上实现采用不同操作系统的主机之间的通信，解决异种机和异种网络的互连问题
9、网络体系结构中所涉及的具体的知识点
对等实体：
指执行对等协议的实体，实体是一个抽象的概念，可以理解为执行协议的程序。
是协议数据单元PDU和服务数据单元SDU，也是OSI模型中的抽象概念。
协议（三要素）：
语法，即用来规定信息的格式； 语义，即用来说明通信双方应当怎么做； 时序，即详细说明事件的先后顺序。
服务：
服务访问点：
简称SAP，实际就是逻辑接口，是一个层次系统的上下层之间进行通信的接口，N层的SAP就是N+1层可以访问N层服务的地方。
协议数据单元（N）-PDU：
指数据加上协议控制信息，形成一定格式的数据块。
服务数据单元（N）-SDU：
指上下层协议之间传递的数据块
虚拟通信，
10、各种类型的参考模型（OSI，TCP/IP参考模型，IEEE802局域网模型），每个层次的作用。
掌握每种参考模型的层次结构以及层次的作用是什么？
每层的协议数据单元是什么？
OSI参考模型：
第7层 应用层：
为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
应用层协议的代表包括：
Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
第6层 表示层：
对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。
表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。
第5层 会话层：
管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。
会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。
第4层 传输层：
第一个端到端，即主机到主机的层次。
传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不 可靠的传输。
此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。
在这一层，数据的单位称为段（报文）。
传输层协议的代表包括：
TCP、UDP、SPX等。
第3层 网络层：
负责对子网间的数据包进行路由选择。
网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。
在这一层，数据的单位称为分组。
网络层协议的代表包括：
IP、IPX、RIP、OSPF等
第2层 数据链路层：
在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。
该层的作用包括：
物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
在这一层，数据的单位称为帧（frame）。
数据链路层协议的代表包括：
SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。
第1层 物理层：
规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。
该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。
在这一层，数据的单位称为比特（bit）。
属于物理层定义的典型规范代表包括：
EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。
TCP/IP参考模型：
而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。
这4层分别为：
应用层：
应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。
传输层：
在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。
互连网络层：
负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。
网络接口层：
对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据
局域网参考模型：
IEEE802（2层--物理层，数据链路层。
数据链路层--LLC，MAC）
第二章
1、物理规程的四个典型的特性：
机械特性、电气特性、功能特性、规程特性
2、并行通信与串行通信的特点
并行通信:
一个字符的8位二进制代码同时通过8条并行的通信信道发送（字符编码的各位（比特）同时传输），每次发送一个字符代码。
主要特点：
（1）传输速度快:
一位（比特）时间内可传输一个字符；
（2）通信成本高:
每位传输要求一个单独的信道支持；因此如果一个字符包含8个二进制位， 则并行传输要求8个独立的信道的支持；
（3）不支持长距离传输:
由于信道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。
并行方式主要用于近距离通信。
计算 机内的总线结构就是并行通信的例子。
这种方法的优点是传输速度快，处理简单。
串行通信:
将表示一个字符的二进制代码按由低位到高位的顺序依次发送的方式。
主要特点：
（1）传输速度较低，一次一位；
（2）通信成本也较低，只需一个信道。
（3）支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。
串行传输有两种传输方式：
1、同步传输 2、异步传输 （串行数据传输时，数据是一位一位地在通信线上传输的，先由具有几位总线的计算机内的发送设备，将几位并行数据经并--串转换硬件转换成串行方式，再逐位经 传输线到达接收站的设备中，并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式，以供接收方使用。
）串行数据传输的速度要比并行传输慢得多，但对于覆盖面极其广 阔的公用电话系统来说具有更大的现实意义。
3、什么是DTE和DCE?
物理层定义：
CCITT在X.25建议书对物理层作了类似的定义：
利用物理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除的功能。
DTE：
数据终端设备，具有一定数据处理能力及收发数据能力的设备（事务处理的主机和终端）
DCE：
数据通信设备，在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、保持和释放数据链路的连接
4、基带传输，频带传输的特点
信号：
数据的电磁编码
模拟信号：
随时间连续变化的电流、电压或电磁波
数字信号：
离散变化的电信号
由计算机或终端产生的频谱从零开始，而未经调制的数字信号所占用的频率范围就叫基本频带，简称基带（baseband）。
这种数字信号就称基带信号
基带传输：
传送数据时，以原封不动的形式，把基带信号送入线路，称为基带传输。
基带传输不需要调制调解器，试用于短距离的数据传输，局域网中可采用基带同轴电缆作传输介质进行数据传输。
频带传输：
用基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化，也就是调制。
频带传输在发送端和接收端都要设置调制调解器。
优点：
频带传输不仅克服了目前许多长途电话线路不能直接传输基带信号的缺点，而且能实现多路复用的目的，从而提高了通信线路的利用率。
5、传输速率
码元与比特的关系：
码元传输速率（波特率）：
调制速率 或 符号速率，指的是信号被 调制 以后在单位时间内的 波特 数，即单位时间内 载波 参数变化（相位或者幅度）的次数。
它是对信号传输速率的一种度量，通常以“波特每秒”（Bps）为单位。
波特率 ＝ 比特率/每符号含的比特数
信息传输速率（比特率）：
表示经过编码（压缩）后的音频数据每秒钟需要用多少个比特来表示，而比特就是二进制里面最少的单位，要么是0，要么是1。
比特率与音频压缩的关系简单的说就是比特率越高音质就越好，但编码后的文件就越大；如果比特率越少则情况刚好翻转。
码元传输速率（波特率）：
每秒钟传输码元数（波特Baud）
信息传输速率（比特率）：
数据传输速率）：
每秒传输的比特数（比特/秒 bps） S=B*log2V （V表示一个码元所取的有效离散值个数）
6、信道带宽与信道容量
带宽：
在通信信道上可以传输的频率范围称带宽
信道容量：
每秒能传输的最大比特数，即信道的极限传输速率。
比特传输率越高，信道的容量也就越大
信躁比（分贝）：
S/N（S为信号功率，N为噪声功率）
描述容量，带宽，信躁比之间的关系：
Nyquist定理、香农定理
Nyquist定理：
如果任意一个信号已经通过了一个带宽为B的低通滤波器，只要每秒2B次采样，过滤之后的信号就可以完全被重构出来。
最大数据传输率＝2Blog2v （位/秒）
香农定理：
在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N 的关系为Rmax = B·log2（1+S/N）
C=Wlog（1+S/NW）
C是信道容量，W是信道带宽，S／NW就是信噪功率比
7、数据通信中信息流的方向和时序,可以分为的三种工作方式是什么？
单工：
只允许单方向传送
半双工：
可以双向传送，但在某一时刻只能往一个方向传送
全双工：
可以同时进行双向传送（两条独立信道，单一信道，共享带宽）
8、了解各种类型的传输媒介（有线，无线）
目前接入技术：
基于传统电信网的有线接入；基于有线电视（cable modem）接入；以太网接入；无线接入技术；光纤接入技术
传输介质的种类：
有线：
同轴电缆：
1. 优点：
传输距离较远，覆盖的地域范围较大、技术非常成熟
2. 缺点：
电缆硬，折曲困难，重量重
3. 局域网常用同轴电缆
粗同轴电缆：
特征阻抗50Ω ，直径1cm ，用于传输模拟信号、频带传输
细同轴电缆：
特征阻抗50Ω，直径0.5cm ，用于传输数字信号、基带传输
4. 同轴电缆不适合用于楼宇内的结构化布线
非屏蔽双绞线（UTP）：
绞合目的：
防止电磁干扰，不同类型双绞线
1. 优点：
尺寸小、重量轻、容易弯曲、价格便宜、容易安装和维护、RJ-45连接器牢固、可靠
2. 缺点：
抗干扰能力较弱、传输距离比较短
3. UTP分为：
3类线、4类线、5类线和超5类线
4. UTP非常适合于楼宇内部的结构化布线
屏蔽双绞线（STP）：
1. 优点：
传输质量较高、电缆尺寸和重量与UTP相当
2. 缺点：
安装不合适有可能引入外界干扰
光纤：
1. 优点：
传输速率高、传输距离远、传输损耗低、抗干扰能力强 2. 缺点：
价格相对较高、安装比较困难
3. 分类：
多模光纤和单模光纤（传输质量比多模光纤好） 4. 光纤适合于楼宇内部的结构化布线
无线：
1、地面微波接力通信（频率高波长短）
1. 优点：
通信信道的容量很大。
微波通信受外界干扰影响比较小，传输质量较高。
投资少、见效快
2. 缺点：
相邻站之间必须直视，不能有障碍物。
微波很容易被水吸收 微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响。
与电缆通信系统相比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差。
对大量中继站的使用和维护，要耗费一定的人力和物力。
2、卫星通信：
卫星通信的主要缺点和地面通信的优缺点差不多。
卫星通信的最大特点是通信距离远，且通信费用与通信距离无关
9、模拟传输与数字传输的编码技术
数据通信的分类,按信号类型分类：
数据传输，模拟传输
模拟信号：
是随着时间连续变化的电流，电压或电磁波。
缺点：
传输距离短，抗干扰性差，中继放大后噪声也放大，导致波型号畸形，带宽低。
优点：
价格低廉，支持多路频分复用技术。
数字信号：
用离散电脉冲表示数据。
缺点：
器件成本高，对线路要求严格。
优点：
保密性好，支持数据加密，智能纠错，带宽宽。
模拟通信信道传输数字数据：
调制，调制方法（ASK（调幅）,FSK（调频）,PSK（调相））
调制:
在发送端将数字数据信号变换成模拟信号的过程称为调制（Modulation），调制设备就称为调制器（Modulator）.
解调：
在接收端将模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调（Demodulation）,解调设备就称为解调器（Demodulator）. 同时具备调制与解调功能的设备成为调制解调器（modem）。
数字通信信道传输模拟数据：
不归零编码（NRZ）, 曼彻斯特码, 差分曼彻斯特
不归零编码（NRZ）：
NRZ编码可以用负电平表示逻辑“1”，用正电平表示逻辑“0”，反之亦然。
NRZ编码的缺点是发送方和接收方不能保持同步，需采用其他方法才能保持收发同步。
曼彻斯特码：
前T/2取反码，后T/2取原码。
曼彻斯特编码的优点是每一个比特中间的跳变可以作为接收端的时钟信号，以保持接收端和发送端之间的同步。
差分曼彻斯特：
是对曼彻斯特编码的改进。
其特点是每一位二进制信号的跳变依然提供收、发端之间的同步，但每位二进制数据的取值，必须要根据其开始边界是否发生跳变来决定，若一个比特开始处存在跳变则表示“0”，无跳变则表示“1”
10、信道复用技术有哪几种？
频分多路复用FDM
时分多路复用（TDM）
波分多路复用（WDM）
码分多路复用（CDMA）和正交频分复用（OFMD）
11、模拟信号转换成数字信号的方法：
PCM
语音4KHZ，根据nyquist定理，采样频率8000次/秒足以捕获所有的信息
即每次采样125us
12、脉冲编码调制方法（PCM）
采样：
对模拟信号进行脉冲振幅调制，取得脉冲振幅调制信号
量化:
把幅度连续变化的模拟量变成用有限位二进制数字表示的数字量的过程称为量化。
编码：
在实际的PCM设备中，量化和编码是一起进行的。
通信中采用高速编码方式
13、时分多路复用――采用多少路进行复用
北美（日本）的T1系统：
（p90）一个话路的PCM信号速率为8000HZ×8＝64kb/s，24个话路
一帧：
24×8bit+1bit帧同步码＝193bit，数据传输速率：
T1=8000frames/s=8000*193bps=1.544Mbps
欧洲（中国）的E1系统：
32路PCM信号的每一路轮流将一个字节插入到帧中；每个字节的长度为8位，其中7位是数据位，1位用于信道控制。
每帧由32×8=256位组成。
数据传输速率：
E1＝256bit×8000次/秒=2.048Mb/s
第三章
1、数据链路层成帧的方法，重点掌握0比特的插入删除法
① 字符计数法:
帧头中用一个字节来表示整个帧的字符个数
② 带字符填充的首尾字符定界法：
用一些特定的字符来定界一帧的起始与终止，比如以ASCII字符DLE和STX作为帧的头部，DLE和ETX作为帧的尾部（DLE=10H,STX=02H,ETX=03H）
③ 0比特的插入删除法 ：
（透明传输）：
发送方5个“1”后插入“0”,接收方删除第5个“1”后的“0”
④ 物理层编码违例法:
不需要任何填充技术，便能实现数据的透明性，但它只适用于采用冗余编码的特殊编码环境。
2、数据链路层的差错检测
通信信道的噪声类型：
热噪声（传输介质导体的电子热运动形成）和冲击噪声（外界电磁干扰形成）
随机差错：
由热噪声引起的差错是随机差错，一般出错数据位不相邻
突发差错：
由冲击噪声引起的差错是突发差错，一般会引起相邻多个数据位出错。
检错码（奇偶校验、CRC冗余校验）
奇偶校验：
通过增加冗余位使得码字中“1”的个数恒为奇数或偶数的编码方法.
CRC冗余校验：
p109
重点掌握检错码CRC冗余校验的过程
3、数据链路层的差错控制和流量控制
实用的停止等待协议ARQ：
完全理想化的数据传输，最简单的流量控制。
工作原理：
全双工通信的双方既是发送方也是接收方。
为了讨论方便，仅考虑A发送数据而B接收数据并发送确认。
A叫发送方，B 叫接收方。
“停止等待”就是每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。
在收到确认后再发送下一个分组。
1. 无差错情况
A发送分组M1，发送完后就暂停发送，等待B的确认。
B 收到M1后就向A 发送确认。
A 在收到对M1的确认后，就继续发送下一个分组M2。
同样，在收到B 对M2的确认后，再继续发送下一个分组。
2. 出现差错
A 只要超过一段时间后仍没有收到确认，就认为刚发送的分组丢失，因而重传前面发送过的分组。
实现这个功能应该保证：
A 在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本。
只有在收到相应的确认后才能清除暂时保留的分组副本。
分组和确认分组都 必须进行编号。
超时计时器设置的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。
3. 确认丢失和确认迟到
假设当B发送的对M2确认丢失后，A 在设定的超时重传时间内没有收到M2的确认，但并不知道是自己发送的分组出错、丢失，或者B发送的确认丢失。
因此 A 在超时计时器到期后就要重传分组M2。
B在收到M2后应采取的两个动作：
丢弃这个重复的分组M2。
向A 发送确认。
这种可靠传输协议称为自动重传请求ARQ（Automatic Repeat reQuest）,可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信
停止等待协议的信道利用率：
单程传输时延Td,数据帧发送时间Tf,数据传输率C，数据帧长度L
信道利用率Cr＝（总时间－等待时间）/传输一帧的总时间
忽略应答帧长度和处理时间：
Cr=Tf/（Tf+2Td）=1/（1+2TdC/L）
连续ARQ工作原理（回退N帧ARQ协议、选择重传ARQ协议）
原理
为了提高信道利用率，发送方可连续发送多个分组，不必每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认。
由于信道上一直有数据不间断地传送，这种传输方式可获得很高的信道利用率。
2. 累积确认
接收方一般采用累积确认的方式。
即不必对收到的分组逐个发送确认，而是对按序到达的最后一个分组发送确认，这样就表示：
到这个分组为止的所有分组都已正确收到了。
优点是：
容易实现，即使确认丢失也不必重传。
缺点是：
不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。
3. 回退N帧ARQ协议
方式一、反馈否认帧NAK（含出错的数据帧发送序号）。
再从出错的数据帧开始重传
方式二、不反馈否认帧NAK。
发送端采用超时机制。
发送端每发送一个数据帧就启动该帧计时器，当收到确认帧后，计时器复位；如果知道超时还没有收到确认帧，则重发该数据帧及后续的帧
4. 选择重传ARQ协议
1. 只重传出现差错的数据帧或者超时的数据帧。
是一个自动重传请求（ARQ）的具体实例。
它可以用作一个消息单元传送和确认的协议。
当用作传送消息单元的协议时，发送进程根据一个指定大小的 窗口持续发送若干帧 ，即使发送过程中丢失帧，也会继续发送。
2. 接收窗口的尺寸不能超过序号范围的1/2，否则可能造成帧的重叠。
另外，发送窗口的尺寸一般和接收窗口的尺寸相同，发送端为每一个发送缓存设置一个定时计数器，定时器一旦超时，相应输出缓存区中的帧就被重发。
滑动窗口协议（发送窗口与接收窗口）发送窗口的最大尺寸和接收窗口的尺寸
滑动窗口协议作用：
1、进行流量控制。
2、重复使用帧编号
ARQ:
为了避免重叠问题，接收窗口大小Wr<=2n/2
发送窗口大小Wr<＝2n－1
停止等待ARQ协议：
发送窗口Ws=1,接收窗口Wr＝1
连续ARQ协议
1、回退N帧ARQ协议：
发送窗口Ws>1,接收窗口Wr=1
2、选择重发连续ARQ协议
发送窗口Ws>1,接收窗口Wr>1,且Wr<=Ws
三种类型的滑动窗口协议对应的发送窗口和接收窗口的定义
发送窗口大小Ws：
在还没有收到应答帧的情况下，发送端最多可以连续
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