计算机网络复习纲要 - 图文

确保及格的复习内容

1、 计算机网络的定义、与分布式系统的区别、按照网络拓扑结构计算机网络如何分类、按传输技术如何分类、按网络规模如何分类；

a. 计算机网络的定义：通过同一种技术相互连接起来的一组自主计算机的集合。

b. 计算机网络与分布式系统的区别：分布式系统建立在计算机网络上，多台计算机的存在对用户是透明

的。而在网络中用户必须明确地指定在哪一台机器上登录；明确地远程递交任务；明确指定文件传输的源和目的地，还要管理整个网络。在分布式系统中，不需要明确地指定这些内容，系统会自动地完成而无须用户的干预。两者的区别更多地取决于软件（尤其是操作系统）而不是硬件。 c. 按照拓扑结构分类：广播式网络拓扑，点对点网络拓扑。

按传输技术如何分类：

传输技术：广播式网络，点对点网络

广播式网络：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。可进行一对一通信或一对多通信。 点对点网络：由一对对机器之间的多条连接构成。

规模分类——连接距离：局域网，城域网，广域网，互联网。

2、 OSI七层模型和TCP/IP四层模型的特点、每层的功能；

OSI参考模型每一层的名称和功能？ 物理层：

涉及到在通信信道上传输原始比特流的问题。在设计时，需要解决如下问题：机械连接，如网络连接器有多少针以及每一针的用途；电气特性，如多少伏表示比特1以及每一比特位持续多长时间等；功能特性，如对控制信息的的比特流表示形式的规定；通信规程，如传输过程是否在两个方向同时进行、初始连接如何建立、通信后如何撤销等。 数据链路层：

主要任务设法将不可靠的物理传输线路变成可靠的逻辑传输线路，若存在未检测到错误，将会反映到网络层。为完成上述任务，通常的做法是将需要传输的数据分装成数据帧，每个数据帧都单独带有校验码，然后按顺序传送这些数据帧，接收方通过校验码可知道传输是否出错。接收方通过为每个数据帧发送一个确认帧，可确保传输的可靠性，若出错，可通过重传纠错或前向纠错。流量控制也是此层需要考虑的问题，它可避免快速的发送方淹没慢速的接收方。在广播式网络中，此层还需要解决共享介质的访问问题。 网络层：

正确反映网络拓扑现状，维护路由表的正确性；为网络分组拆分、重装、寻路转发至目的地；从网络的角度进行拥塞控制；异构网络的互连。

传输层：

基本功能是接受上层协议的数据，封装成传输协议数据单元（必要时可将上层数据分割成较小的单元再封装），然后传递给网络层，并确保这些数据片段都能高效、正确到达另一端。对上层屏蔽底层硬件技术的差异或技术变化带来的影响。 会话层：

主要功能有，对话控制（解决何时由谁传递数据）、令牌管理（避免在执行关键操作上出现冲突）、同步（避免长的传输过程在出现错误后，全部从头开始）。 表示层：

关注所传递信息的语法语义，定义和管理用于该层交换信息的抽象数据结构和编码方法，并允许定义和交换更高层的数据结构。 应用层：协议直接针对用户需求。

TCP/IP参考模型每一层的名称和功能？

主机至网络：

没有明确定义 互联网层：

对应OSI模型的网络层，功能也类似。采用无连接的分组交换技术。定义了正式的分组格式和协议，称为IP。此层主要关注的问题：分组路由、网络层的拥塞避免等。 传输层：

对应OSI模型的传输层，功能也类似。定义了两个端到端的传输协议。一个是TCP，可靠、面向连接的字节流协议，具有流量控制、拥塞控制功能。另一个是UDP，不可靠、无连接的数据报协议，无流控和拥塞控制功能。 应用层：

对应OSI模型的应用层。

常用协议：TELNET, FTP, SMTP, HTTP, SNMP, DNS

OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较。

共同点：（1）两者都以协议栈的概念为基础，并且协议栈中的协议彼此相互独立。（2）两个模型中各个层的功能也大体相似。

差异点：（1）OSI模型具有服务、接口、协议三个核心概念，它的最大贡献是明确区分了这三个概念。而最初，TCP/IP参考模型并没有明确区分三者间的差异。（2）OSI模型产生在协议发明之前，没有偏向于任何特定的协议，非常通用。而TCP/IP模型却正好相反。（3）层的数量不同。TCP/IP没有会话层和表示

层，OSI不支持网络互连。（4）OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信，而TCP/IP模型在网络层仅有一种通信模式（无连接），但在传输层支持两种模式。

3、 计算机网络物理层所使用的传输介质、常用的物理层编码方法（用于有线网的、无线网的）； 传输介质:

（a）双绞线：由两条相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕（一般以顺时针缠绕）在一起而制成的一种通用配线。互相绝缘的金属导线的互相绞合可以抵御一部分外界电磁波干扰，降低自身信号的对外干扰。通常，计算机网络所使用的是3类线和5类线双绞线，其中10 BASE-T使用的是3类线，100BASE-T使用的5类线。双绞线又可分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线。屏蔽双绞线电缆的外层由铝铂包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射，屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。（b）同轴电缆：先由两根同轴心、相互绝缘的圆柱形金属导体构成基本单元(同轴对)，再由单个或多个同轴对组成的电缆。同轴电缆分50Ω 基带电缆和75Ω宽带电缆两类。基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。基带电缆仅仅用于数字传输，数据率可达10Mbps。（c）光纤：光导纤维的简称，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中全反射而形成的传导工具；通常，光纤的一端使用发光二极管和激光做光源，产生光脉冲传送至光纤中，而光纤另一端使用带光敏元件的接收装置检测脉冲；光在光纤中的传导损耗比电在电缆中传导的损耗低得多。（d）无线传输介质：存在于自由空间中，可被利用来发送和接收通信信号的电磁波谱；可以用于无线传输的电磁波谱频段很广，如无线电波、微波、红外线、激光等；无线电波的特点：容易产生、全向传播、传输距离长、易穿透障碍物；微波的特点：几乎按直线传播、不易穿透障碍物；红外线的特点：有方向性、便宜、易于制造、不易穿透障碍物。

物理层设备：（a）中继器：网络物理层上面的连接设备。通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。主要优点：扩大了通信距离、增加了节点最大数目、提高了可靠性、改善了性能。主要缺点：增加了延时。（b）集线器：主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。

物理层接口的特性：机械特性、电气特性、功能特性、规程特性

编码：

a、信道：信号的传输媒质，可分为有线信道和无线信道。有线信道包括双绞线、同轴电缆、光纤等。

b、信号：运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号、电信号等。

c、信道带宽：限定允许通过该信道的信号下限频率和上限频率。

d、码元：在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为二进制码元，而这个间隔被称为码元长度。1码元可以携带1或多个比特的信息量。

e、波特率：单位时间内载波参数变化的次数，或单位时间内载波调制状态改变次数，其单位为波特，可被理解为单位时间内传输码元符号的个数，通过不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息。

f、比特率：是数字信号的传输速率，即单位时间内传输的二进制代码的有效位数，其单位为每秒比特数。

g、信源与信宿：信源与信宿可简单地理解为信息的发送者和信息的接受者。信息传播的过程一般可描述为：信源?信道?信宿。在计算机网络中，网络上的任何一台计算机都可以成为信源，也可以成为信宿。

h、编码与调制：用数字信号承载数字或模拟数据称为编码；用模拟信号承载数字或模拟数据称为调制。 （1）模拟信号使用模拟信道传送：有时候模拟数据可以在模拟信道上直接传送，但在网络数据传送中这并不常用，人们仍然会将模拟数据调制出来，然后再通过模拟信道发送。调制的目的是将模拟信号调制到高频载波信号上以便于远距离传输。目前，存在的调制方式主要有调幅（Amplitude Modulation，AM）、调频（Frequency Modulation，FM）及调相（Phase Modulation，PM）。

（2）模拟信号使用数字信道传送：使模拟信号在数字信道上传送，首先要将模拟信号转换为数字信号，这个转换的过程就是数字化的过程，数字化的过程主要包括采样和量化两步。常见的将模拟信号编码到数字信道传送的方法主要有：脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）、脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM）、差分脉冲编码调制（Differential PCM，DPCM）和增量脉码调制方式（Delta Modulation，DM）。

（3）数字信号使用模拟信道传送：将数字信号使用模拟信道传送的过程是一个调制的过程，它是一个将数字信号（二进制0或1）表示的数字数据来改变模拟信号特征的过程，即将二进制数据调制到模拟信号上来的过程。一个正弦波可以通过3个特性进行定义：振幅、频率和相位。当我们改变其中任何一个特性时，就有了波的另一个形式。如果用原来的波表示二进制1，那么波的变形就可以表示二进制0；反之亦然。波的3个特性中的任意一个都可以用这种方式改变，从而使我们至少有3种将数字数据调制到模拟信号的机制：幅移键控法（Amplitude-Shift Keying，ASK）、频移键控法（Frequency-Shift Keying，FSK）以及相移键控法（Phase-Shift Keying，PSK）。另外，还有一种将振幅和相位变化结合起来的机制叫正交调幅（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）。其中正交调幅的效率最高，也是现在所有的调制解调器中经常采用的技术。

（4）数字信号使用数字信道传送：要是数字信号在数字信道上传送，需要对数字信号先进行编码。例如，当数据从计算机传输到打印机时，一般是采用这种方式。在这种方式下，首先须进行对数字信号编码，即由计算机产生的二进制0和1数字信号被转换成一串可以在导线上传输的电压脉冲。对信源进行编码可以降低数据率，提高信息量效率，对信道进行编码可以提高系统的抗干扰能力。目前，常见的数据编码方式主要有不归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码三种。（a）不归零码（NRZ，Non-Return to Zero）：二进制数字0、1分别用两种电平来表示，常用-5V表示1，+5V表示0。缺点是存在直流分量，传输中不能使用变压器；不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。（b）曼彻斯特编码（Manchester Code）：用电压的变化表示0和1，规定在每个码元的中间发生跳变。高→低的跳变代表0，低→高的跳变代表1（注意：某种教程中关于此部分内容有相反的描述，也是正确的）。每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来，作为同步信号。这种编码也称为自同步码（Self-Synchronizing Code）。其缺点是需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。（c）差分曼彻斯特编码：每个码元的中间仍要发生跳变，用码元开始处有无跳变来表示0和1。有跳变代表0，无跳变代表1（注意：某种教程中关于此部分内容有相反的描述，也是正确的）。 尼奎斯特定理与香农定理

尼奎斯特定理给出了求无噪声信道最大数据传输率的公式，即最大数据传输率＝2Hlog2V, 单位为“比特位/秒（bps）”。

试题2.1 根据尼奎斯特定理，下列哪些正确？全部 （1）只要达到每秒2H次采样，信号可以被完全重构； （2）采样率超过每秒2H次无意义；

（3）通过采样恢复出来的高频成分被带宽为H的低通滤波器滤掉了； （4）V表示信号的离散级数，即系统可调制出的信号状态；

（5）一个信道的最大数据传输率取决了信道带宽和采用的编码方案。

试题2.2采用相-幅调制技术在带宽为64kHz的无躁声信道上传输数据，每个相位有4种不同幅度的电平，要达到512K比特位/秒的数据速率，至少要多少相位？

香农定理给出了求有噪声信道最大数据传输率的公式，即最大数据传输率＝Hlog2(1+S/N), 单位为“比特位/秒”，S/N为信噪比，通常用公式10lgS/N转换为由分贝（dB）作为度量单位的值。 试题2.3 根据香农定理，下列哪些正确？（1）（3）（4）（5）

（1）公式中的信噪比S/N是信号功率与噪声功率的比值，用于衡量热噪声的数量； （2）公式中的信噪比单位为分贝； （3）数据传输率与信号级数无关； （4）数据传输率与采样频率无关； （5）适用于任何热噪声信道。

附题：

试题2.4 关于传输介质，下列说法正确的有（全部）

（1）每种传输介质在带宽、延时、造价、安装、维护等方面都具有各自的特性；

（2）双绞线既可用于传输模拟信号（用作电话系统的本地回路），又可用于传输数字信号（局域网）； （3）双绞线的带宽取决于铜线的直径和长度；

（4）同轴电缆比双绞线有更好的屏蔽性，因此能以更高的速率传输更长的距离，其可能达到的带宽取决于电缆的质量、长度、数据信号的信噪比等，并广泛应用于有线电视网和城域网中； （5）双绞线和同轴电缆的长度越长，带宽越低。

试题2.5 一个光纤传输需要具备的关键部件有（1） （1）光源、和传输介质、检测器 （2）光源、传输介质、检测器、计算机

（3）光源、传输介质、检测器、计算机、光电接口卡 （4）光源、传输介质、计算机

试题2.6 关于光纤的说法，正确的有（全部）

（1）光束在光纤中可能有不同的传播模式，这是因为每束光都可能以不同的反射角传播；

（2）光束在其中具有多种传播模式的光纤称为多模光纤，而仅有一种传播模式的则称单模光纤； （3）单模光纤的直径约为几个光波波长大小；

（4）单模光纤如同一个波导，光束在其中按直线传播。

试题2.7 关于光纤的连接方式，说法正确的有（1，2，3）

（1）可以将它们接入连接头并插入光纤插座，连接头要损失10%到20%的光，但重新配置系统容易；

（2）可以用机械方法将其结合，但要损失大约10%的光； （3）两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接，但有点衰减； （4）两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接，几乎无衰减。

试题2.8 关于光纤和铜线比较的说法，正确的有（全部）

（1）光纤提供的带宽比铜线高得多，信号衰减较小，在长的线路上每30KM才需要一个中继器，而铜线每5KM就需要一个，因而省钱；

（2）光纤比铜线能适应恶劣的工作环境。例如，机械损坏、电磁干扰、化学腐蚀等； （3）光纤重量轻、体积小，省钱省空间； （4）光纤不漏光并且难于拼接，很难被窃听

（5）光纤的不利因素：单向传输、光纤接口比电子接口贵、安装不如铜线方便。

试题2.9 关于光纤组网，下面说法正确的有（全部）

（1）光纤可以用于LAN，也可以用于长距离传输，连接比以太网复杂； （2）通常采用的拓扑结构是环形、星形； （3）接口类型有无源接口、有源中继器；

（4）采用有源中继器的网络存在从信号到电信号，再到光信号的转换过程，这不仅限制了传输率，也存在一个有源中继器损害，整个环被破坏的缺陷；

（5）采用无源接口可以克服有源中继器的缺陷，但每个连接处都有光损失，因此，计算机的数量和环的总长度会受限制。

（6）无源星形结构将所有输入的信号组合起来，然后再将合并之后的信号传输到所有的线路上，因此，能量被分散，致使网络中的节点数量受到限制（与光敏二极管的感应效果有关）。

试题2.10 关于公共交换电话网络（PSTN），下列说法正确的有（全部） （1）主要由本地回路、干线、交换局构成

（2）本地回路采用双绞线传输模拟信号，而干线采用光纤传输数字信号；

（3）采用电路交换，在物理链路建立过程中，交换局选择线路将呼叫端与被呼叫端连通； （4）传输线路存在衰减、延时畸变、噪声等问题；

（5）衰减指信号传播过程中的能量损失，畸变指信号的不同傅立叶分量的传播速度差异导致在接收端出现码间干扰，噪声指来自于非发射器的多余能量；

试题2.11 关于基带（DC）信号传输和AC信号传输，下列说法正确的有（全部） （1）数字信号用到的方波频谱很宽，因而衰减和延时畸变很严重；

（2）在低速和短距离通信中，可以考虑采用基带（DC）信号传输，否则，AC信号传输是一种可行选择；

（3）由于衰减和传播速度与频率相关，在信号中很难有一个较宽的频率范围；

试题2.12 关于调制解调器，下列说法正确的有（全部）

（1）调制解调器接收一个为序列作为输入，产生一个被调制的载波作为输出，或输入输出正好相反； （2）可采用的主要调制方法有：调幅（或移幅键控）、调频（或移频键控）、调相（或移相键控）、幅和相结合（如正交振幅调制QAM）；

（3）星座图可用来形象地表示振幅和相位的组合，振幅由星座图上状态点与原点的距离来表示，相位由从该点到原点的直线与正相的X轴所构成的角度来表示。

（4）调制解调器每秒钟采样的次数可以用波特来计量，每一个波特中，只发送一个码元，若一个码元只有两个信号状态（如低电压和高电压），则位传输率与波特在数值上是一样的；

（5）在调制解调器采用的正交相移键控（QPSK）中，在星座图上显示振幅相同，相邻状态点相位彼此相差90度，位传输滤是波特的两倍；

（6）所有的调制解调器都允许同时在两个方向传输，即全双工传输。

试题2.12 关于带宽、波特、码元、位传输率，下列说法正确的有（全部）

（1）一种介质的带宽是指在最小衰减的情况下，能够通过这种介质的频率范围； （2）波特指每秒采样的次数；

（3）码元是指在每次采用中发送的一份信息；

（4）波特率与码元率是相同的； （5）每个采样的位数由调制技术决定；

（6）位传输率是指一条信道上发送的信息的数量，等于每秒采样数乘以每个采样的位数；

试题2.12 关于全双工、半双工、单工，下列说法正确的有（全部） （1）全双工链路的两端同时进行数据发送；

（2）半双工链路的两端都可成为发送端，但不能同时发送； （3）单工链路的两端只能一端是发送端，另一端是接收端；

（4）单工链路的一个例子：一根光纤的一头是激光源，另一头是光检测器； （5）采用频分复用可实现一条全双工链路； （6）采用时分复用可实现一条半双工链路。

13、宽带的概念

相对于电话服务的带宽来说的，若一项服务提供的带宽比标准的电话服务多时，则称这样的服务位宽带。ADSL（非对称数字用户线路）是提供宽带的一种流行技术。ADSL的工作原理是：将本地回路上可供使用的频谱（约1.1MHz）分成三个频段，分别用于语音通信、上行数据流（从用户到端局）、下行数据流（从端局到用户）。

14、为什么拨号接入使用的调制解调器（56kpbs）速度慢？

因为它使用的是语言信号的频段。本地回路的端局端设置的滤波器把300Hz以下和3400Hz以上的频率都减弱了。因此，数据也被限制在这窄窄的频段中，且语音通信和数据传输不能同时进行。

15、多路复用的概念

频分多路复用（FDM）：频谱被分成频段，每个用户可以单独拥有某个频段。

时分多路复用（TDM）：用户轮流（循环法）获得整个带宽，每次仅使用一小段时间。

波分多路复用（WDM）：在光纤信道上，对频分多路复用的一个变种，是频分多路复用在极高频率上的应用。

码分多路复用（CDM）：允许用户在任何时候使用整个频段，但不同的用户要使用不同的码，即利用编码技术将多个并发的传输过程分离开。

试题2.13 计算机网络（Andrew编，第四版）教材第二章的典型习题 P149试题2至6

P149试题7 在1?m波长上，在0.1?m的频段中有多少带宽？

P149试题8，10，11，12 P150试题22，23，24

P151试题31，32，33，41，42 P152试题4

4、 三种交换技术（电路、报文、分组交换技术）的优缺点；

电路交换、报文交换与分组交换:

电路交换首先要建立连接，然后进行数据传输，传输完毕后释放连接，时延短，不会拥塞，不会乱序，静态地保留带宽，不受其他用户干扰，适用于大量数据传输，否则资源利用率低。

报文交换无需先建立连接而直接传输数据，带宽动态申请动态释放，资源利用率高，采用存储－转发的方式，时延不确定，可能会产生拥塞、报文乱序等现象。

分组交换是对报文交换的改进，较大的报文分割为分组，分组有个最大长度限制，使得存储－转发可以在内存中完成。其他同报文交换类似。

5、 数据链路层的成帧方法、检错编码、纠错编码； 成帧方法：

把比特流分成帧的一种方法是：在帧之间插入时间间隔

缺点：由于网络很难保证计时准确，所以在传输过程中时间间隔可能会被压缩，或者再插入其他间隔。 其他的成帧方法：1、字符计数法。2、带字符填充的首尾界符法。3、带位填充的首尾标志法。4、物理层编码违例法。 字符计数法:

在帧头部中使用一个字段来标明帧内字符数。 面临的问题是计数值有可能由于传输差错而被“篡改”。 一旦出错，无法重新找到帧边界。 此方法已经很少使用。

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