计算机通信网络期末考试复习提纲

通信工程本科课程计算机通信网络复习提纲与测试编写：2019-05-22（*此文档采用大字体，建议使用电脑观看*）Chapter I 概述章节体系结构与要点1、 什么是计算机网络（对“自主”的理解）* P12、 计算机网络的应用：资源共享、信息交流P243、计算机网络的分类*从传输技术：广播式、点到点式P1213从覆盖范围：局域网、城域网、广域网P14174、什么是协议、协议的作用* P235、什么是协议体系* P23垂直分层P23、协议栈P24、封装P25解封P25接口 P23、服务访问点（教案）、实体P236、 服务方式：面向连接服务、无连接服务，服务质量P27 （主要是特点和对比）7、服务与协议的关系* P30& OSI模型*七层结构和各层功能 P3233互连设备：中继器P231、桥P267、路由器P290 （工作层次 教案）9、OSI模型与TCP/IP模型*TCP/IP模型结构和各层功能P3536OSI与TCP/IP模型的关系P3741（教案有很好的总结）10、计算类型：数据传输速率、与距离有关的（传播）延迟、位长、封装的开销等有关的计算。术语和定义1. 计算机网络(Computer Network):自主计算机的互联集合。自主(Autonomous):对等的行为模式(非主从式)。基本功能：数据通信和资源共享2. 主机(Host):网络上实现网络应用功能的计算机系统(信源和信宿)节点(Node):实现通信功能的计算机或网络设备，实现寻路和转发功能信道(Channel):物理层数据传输经过的线路链路(Lin k):数据链路层数据传输经过的线路站点(Statio n):网络上的主机和节点3. 网络的分类计算机网络逻辑分类：资源子网、通信子网捋严倩拧持开井卅Z广榴式网络(处。圍皿”)共享一条信道具有一定的拓扑结构(点到点网絡毎条信道只连接一对通信节点，转发通信，一发一吹按传输距离分类：个域网(PAN)、局域网(LAN)、家庭网(HNET)城域网(MAN)广域网(WAN)互联网(Internet)、无线网。广播通信：由电台到用户的通信广播式通信：局域网、无线网和总线型网络等一类计算机网络通信模式，由多台主机共享一条信道4. 异步传输(Asynchronous Transmission ): 一次传输一个字符，每个字符之间有不确定的延时，用于网络状况较差的环境同步传输(Synchronous Transmission ): 一次传输一个数据块，用于信道质量较好的环境5.多路复用技术频分多路(FDM) 时分多路(TDM)波分多路(WDM)光纤)码分多址(CDMA)无线)6. 无线网络 (fixed wireless):表示接入网络无需网线移动计算 (mobile wireless): 表示可以随处使用网络(例如酒店网线) ， 而不是固定在某处7. 协议 (Protocol): 对等实体共同遵守的一组规则集，协议的三要素是语法：表达方式(PDU格式)女口：手机号码为3+8格式语义：表达含义(符号含义) 如： 3 表示区号，铃声是指提示 时序同步：完成过程 如：网络时序图协议约定了对等实体之间如何进行通信。8. 协议体系计算机网络体系结构：计算机网络各层次及其协议的集合协议栈 (Protocol Stack) ：一个特定系统所使用的一组协议、利用各 层SAP产生协议间的关联组合称为协议栈。通过SAP在协议栈中形成了多个功能序列，为上层应用提供了多种可选通信方法。封装 (encapsulation): 隐藏对象的属性和实现细节，仅公开接口解封装 : 去掉传输过程中额外的添加信息协议数据单元 (Protocol Data Unit):对等实体之间交换数据形成，由头部 (Header, 本层实体的控制信息 ) 和数据 (Data) 构成。填充时从后 往前填充，避免数据搬移。注： PDU(N) = SDU(N - 1); SDU(N) = PDU(N + 1);SDU+Head = PDU本层的PDL为下层的SDU实体(Entity):执行协议和完成本层功能，可由硬件、软件实现，对等实体是指不同系统同层存在通信关系的实体。注：不同系统同层之间的实体如果不同心则不构成对等实体。实体之间的通信模式：有连接和无连接两种。服务(Service):某层向其上层提供的功能集合，下层为服务提供者(Service Provider)，上层为服务用户(Service User)。服务数据单元(SDU)构成PDU勺数据字段，最终传递给对等实体接口 (Interface):上下层实体边界(交流地点)服务访问点(SAP):n层SAP是n+1层可以访问n层服务的地方(上层 访问下层)。每个实体对自己提供的SAP行编号以区分不同对应关系， 实体通过SAF联系上层(无需知道上层是谁)地址是同层实体之间用于区分网络设备的标示，注意区分地址和SAP的区别服务原语(Service Primitive):定义上层实体与下层实体的接口模型，提供上层实体使用下层服务Req： Request，请求Ind : Indication ，指示Resp： Response,响应Conf： Con firm，证实有证实服务：要求确认无证实服务：不确认-面向连接的服务建立连接- 通信- 拆除连接，可靠（不丢失不重复按序到达）-无连接服务直接发送报文，不事先通知-实通信与虚通信实通信：数据在线路上的传输过程（垂直过程）虚通信：对等层通信，数据经由下层转交（水平过程）-服务（Service）:下层提供给上层的功能集合（垂直）协议（Protocol）:对等实体之间通信共同遵守的规则集（水平）9. OSI七层模型Applicati onApplicatio nPrese ntatio n(Message)Prese ntatio nSessi onSessi onTran sport(Segme nt)Tran sportNetwork(Packet)NetworkDatali nk(Frame)Datali nkPhysical (Bit)各层概述:LayerServiceFun cti onProtocolPhysical传输Bit流比特信号表示、冋步、收发、通信协调、物理介质机械特性、电气特性、功能特性、规程特性Datali nk传输帧形成帧、差错检测、处理和流量控制PPPNetwork传输段路由计算、选择、报文 分段和重组、拥塞控制、 网络互联和组网IPCLNP等Tran sport屏蔽网络层 细节和差 异，为上层 提供服务网络适配、网络通信的分流与复用、多个并发通信的管理、流量控制TCPUDPTP4Sessi on传输层在实 现端到端通 信的基础上 提供增强通 信功能会话管理：决定何时何人可以通话NFSSQLRPCPrese ntatio n为应用层传输的信息提供语法语义加密、压缩、各种数据和文字的表示、ASCII、GB103等HTMLApplicati on网络通信应用10. OSI/RM网络互联模型：“端系统(7)-中继系统(3)-端系统(7)”中继系统：物理层采用中继器(RP Repeater)实现信号的再生与放大数据链路层采用桥(Bridge)实现不同媒体的访问网络层采用路由器(Router)实现不同网络的互联11. TCP/IP 模型OSITCP/IPFun ction (TCP/IP)Applicati onApplicatio nPrese ntatio nSessi onTran sportTran sportNetworkNetworkDatali nkLi nkPhysicalOSI与TCP/IP的对比：特点OSI: OSI更容易进行协议替换、OSI先有模型再有协议、OSI更倾向面 向连接、通用性强，但是协议复杂，且忽视无连接服务和协议及计算机 软件工作方式TCP/IP :先有协议、提供两种服务方式、实用性强，但通用性差、替换 协议时产生影响较大三、 测试1. 系统具有X层结构，从最底层传出丫字节数据。假设除了最底层外，每层需要封装M字节的Header,请计算开销比例（开销占总量的比例）c2. 假设一个报文分为 10 帧传输，误帧率为。分别对以下两种重传策略， 计算平均传输的帧数量。（ 1 ） 接收方对每一帧进行确认,并请求重传错误帧；（ 2） 接 收方接收完全部帧以后确认,并请求全部重发。3. 一个人的速度假设为18km/h，他身上有24GB的信息。请问在什么距离范围内，人的数据传输速率能够超过150Mbps的WiFi网络4. 假设某组网采用广播式,共有 n 台主机,每台主机在相同的时间间隔内访问信道的概率为p。求因冲突被浪费的时间占比。5. 一幅图像的分辨率为 1024 X 768，每个像素 3 Bytes。通过56 kbps的调制解调器传输这张图像需要多长时间通过10 Mbps的以太网呢6请解释互联网和互连网的区别。7.写出以下协议对应的网络类型Chapter 2物理层章节体系结构与要点1、物理层功能* P762、傅立叶级数与数据传输速率的限制（不要求傅立叶级数公式及推导）P7273教案3、 奈奎斯特定理和香农公式（要求公式和计算）* P754、 传输介质：分类、特点（带宽、距离、应用特点等）* P755、电话系统：结构：（本地回路、交换局、干线）P100干线上的多路复用技术（分类：FDM TDM SDH等） P1151176、 交换技术：电路交换、分组交换（原理、特点、对比）* P1231267、物理层接口的基本类型及四大特性（教案）&计算类型：与采样、编码有关的波特率、采样速率、数据传输速率。与复用技术有关数据传输速率，与交换技术有关的延迟等。术语和定义1. 物理层（Physical）服务：提供Bit Stream传输协议：物理接口四大特性机械电器功能规程特性2. 数据传输速率的傅立叶级数分析：g=十cos（2ip） + sin（2/0）n=3. 奈奎斯特（Nyquist）定律（无噪声信道）:最大传输速率=2血川（单位：bit/s）其中，B为带宽，V为信号电平级数量（如果是二进制信号，则V=2, log 2V表示一个信号变化可以表示多少位数据的变化）。可以通过提高编码效率，在有限的带宽中多传数据，以提高数据传输速 率。4.香农（Shannon）定理（随机噪声信道）最大传输速率=Bio務U十S/N） /苗/亠 心、 （单位：bit/s ）其中，S/N为SNR（信噪比）。要提高信道速率，在无噪声信道中不能无限制增加信号数量（接收方难 以区别细微差别信号），在有噪声信道中不能无限制增加带宽（噪声能 量与信道带宽成正比）。由上可以得到数据在信道的传输速率受带宽编码效率 SNR的影响。5. 物理层参数： Bit Rate（比特速率） Transmission Time（传输时间）:从开始发送到发送完毕的时间。（将Nbit送上信道所需的时间）设传输速率为R则传输时间：-Transmission Delay（传播延迟）：从开始发送到开始接收的时间。信号在信道上的传输时间设信道长D,信号传播速度为V,则图解法示意如下: Bit Error Rate（ 误比特率BER） bit出错的概率6传输介质双绞线：一股四对八根，一对线单向信道，两对线双向传输，分为UTP 和STR屏蔽双绞线，外加金属抗干扰），特征抗阻100 Q,传输距离100m 成本低且安装维护简单，多用于星型组网。典型带宽与传输速率：1 类 STP 10M/100M以太网；3 类 UTP 10Mbps;5 类 UTP 10M/100Mbps同轴电缆：成本低，安装维护难基带同轴电缆：50Q,典型带宽：10Mbps传输距离500m2km宽带同轴电缆：75Q，典型带宽：几十Mbps传输距离几十km光纤(单向)：单模光纤速率高、传播远(lOGbps 100 km) 多模光纤速率低、传播近( 100 Mbps，2km) 注：光纤传输速率受光电转换频率的限制。光纤常用于骨干网或无源星型无线传输：可移动、低成本7. 传输体制 (Transmission Scheme)全双工 (Full Duplex) 、半双工 (Half Duplex) 、单工 (Simplex) 同步传输 (Synchronous Transmission) ： Bit 数据以均匀时间间隔 T 传播，持续不断，特点：高速、稳定传播，需要独立时钟保持收发同步， 多用于传输系统、PSTN(电话系统)、SDH(同步数字体系)。异步传输 (Asynchronous Transmission) ：字节为单位传输，字节间 隔长度可变， 特点： 不需要专门的时钟电路、 低速，多用于计算机直连、 外设连接、低速短距传输块传输 (Block Transmission) ：以数据块为单位传输，块长度不定， 相当于增强型异步传输，传输速率高。多用于以太网信道。8. 电话系统 (PSTN)传输特点：误码率高本地回路：从用户到交换端局之间。 传输损害：衰减、噪声、延时变形、回声(回声抑制 半双工 和回声消 除全双工 )；电话信道：带宽300Hz3400Hz数据传输通过调制解调，传输速率56k/调制解调：数模转换器接口 RS-232-C（20kbps, 15m）, RS-449-A（2Mbps6om用户数字线ADSL将数据信号与语音信号分离，调制技术采用DMT（离散多音频调制技术），将信道划分为32kHz宽度的很多子信道。频谱划分：04kHz语音信号，25kHz140kHz上行信号和140kHz1140kHz下行信号。ADSL特点：数话同传、上下行不对称、速率可调、速率较高干线（多路复用技术）交换技术：电路交换、分组交换、交换机SONET：同步光纤网络）多路复用SDH（同步数字系列）线路复用（*其余详细内容格式不便移植，查看 PPT 5981页*）9.接口规范：接口特性：机械特性、电气特性、功能特性、规程特性特性 接口RS232-C特点低速短距速度/15m距离应用异步传输机械特EIA 574 (9 Pins )性EIA 232 (25 Pins )电气特性功能特性-3 V-25 V 为逻辑 “ 1设备接口-DTE（用户）-DCE（网络）Clear IoNeildready艮？和阳11耳cip M：ii id、严 Transmitlcdyigiuilucircior jjjjjjjeiIieII Rcccivcdf DTE 胆冲T规程特性通信过程：准备：DTR DSR=1请求/指示RTS=1请求CTS=1允许-发送/接收RJ45: 10Mbps10Gbp、100m 全双工块传输 :、15m全双工:、全双工Fiber :单模-lOGbps、100km全双工同步传输多模-100Mbps、2km 全双工同步传输三、测试(1)电视信道带宽6MHz如果使用4级数字信号，每秒可以发送几个 bit1.假设电视信号没有噪声（ 2） 假设在一条 3kHz 的信道上发送一个二进制信号，该信道的信噪比为20dB,最大传输速率是多大2. 有10个信号，每个需要4000Hz带宽，现在用FDM各它们复用在一条信道上求该信道的最小带宽。假设保护带宽为 400Hz。3. 比较在一个电路交换网络和一个负载较轻的包交换网络中， 沿着 k 跳路径发送 一个 x 位长度的消息延迟。 假设电路建立时间为 s 秒，每一跳的传播延迟为 d， 数据包的大小为p位，数据传输率为bbps。在什么条件下数据包网络延迟较 小4. 一个有线电视公司决定为一个有 5000住户的小区提供 Internet 接入服务。该 公司使用一根同轴电缆，它的频谱分配方案允许每根电缆有 100Mbps的下行带 宽。为吸引客户，公司决定在任何时候都保证每个用户至少有2Mbps的下行宽带。如何实现5.从协议的要素出发，对应物理层规范的四大特性。6.设无线信道误码率为5X 10-5，信道速率为54Mbps出现比特错误的平均时间间隔为多少7.以太网标准中，典型数传速率为100Mbps使用块传输（同步传输），一次连续传输一块数据，一块数据最大为1500字节，最小为64字节，块与块之间的 间隔最小为传输960bit的时间，那么这个信道上的最大有效传输速率是多少， 最大帧速率是多少（每秒钟最多的块数）Chapter 3介质访问控制子层（MAC）章节体系结构与要点1介质访问子层的功能*广播式信道P208广播信道的分配：静态分配、动态分配 P2082092、竞争式协议的原理和特点 P2122183、竞争协议、无冲突协议、有限竞争协议竞争协议和无冲突协议的比较（高负载、低负载）P220有限竞争协议的思想P2204、桥、交换机的基本工作原理术语与定义1. 介质访问控制子层（Media Access Control） 是数据链路层的底层， 功能是控制广播信道分配，指定数据收发规则。2. 静态分配（多路复用技术）：将广播信道分为多个信道，并将这些信 道分配给多个用户。静态分配存在较大延迟和较多的资源浪费，且 多路访问困难。 FDM Ban（f_1,f_2,f_N,子频段速率r二R/N,全时工作 TDM TT_1,T_2,T_N，时隙平均速率r=R/N,分时工作 静态分配的三个巨大问题：传输性能：传输利用率低延迟：设信道容量为 C,帧到达率为 入，帧长为1/卩位（服务率 为口 C），则平均延时为T =-_-（“C J）而划分N个子信道后，延迟为原来的N倍:多路访问难以实现（不能指定接收目的）3. 动态分配：假设站点流量独立（Independent Traffic，即一次发送一帧直至发送结束）、单信道（Sin gle Cha nn el）、冲突可检测（Observable Collision，所有站都能检测信道信号是否冲突 ）、时间连续或分槽（Co ntin uous or Slotted Time）、载波侦听或不听（Carrier Sense or No Carrier Sense，站点可以检查信道状态），动态分配可以利用广播共享信道的特点：一发多收，无需频道转换， 且对猝发性适应力强，但是需要解决冲突问题，可以通过以下方法：竞争信道（无序抢占，允许冲突）有序访问（有序使用）有限竞争（轻负载-无序，重负载-有序）4. 多路访问信道协议竞争访问信道协议 PURE ALOHA用尸a n-TfT yi11c 1匸Il1 11 IIID1 :HL_1 11厂_1 1114 E 二；r；1!r= 沖婪 ry时间一*疋 J修国4“在ALOHA申tf的发送次呼是任意的规程发送：任何时刻有数据时立刻发送数据、启动定时、等待确认（否则重发或丢弃报文）接收：接收方接收到报文，校验并返回确认问题：冲突严重（发送随意、不监听信道）性能：按照PPT 21页的说明，PURE ALOHA吞吐率为其中，GXt为负载，即在时间T内需要传输的总帧数。 Slotted ALOHA规程将信道的使用分为离散的时槽，发送帧只能在时槽起始处进行，冲 突要么不发生，要么重叠。性能:(心E匸gns-殆d=d匸Bno匸二 W CMS（载波侦听多路访问）在发送帧前检查信道状态。如果线路空闲则立即发送，如果线路忙则等待。CMSAt冲突的概率明显下降。假设数据传输速率为10Mbps平均帧长为12 kb，距离为1 km,则冲突时间=2 x= 2.4佃$)SAIOIA = 1 = 10 叫l2kb = l.2(mS)E = k = 5曲（注：CMSA勺冲突延时为传播延时） 1-坚持CMSA监听信道，一旦空闲立即发送，如果多个信道则必然发生冲突； P-坚持CMSA监听信道，信道空闲时以p的概率发送或以（1 - p）的概率随机延时后发送；0-坚持CMSA监听信道，信道空闲后进行随机延时后发送;几种协议的效率如下: CMSA/CDCMSA、议冲突发生后会继续发送。CMSA/C一旦发生冲突， 立即停止发送，以避免信道浪费。（CD Collision Detect）壬E4旨舌ed独弓CL上6=|0石检测方法：冲突时，信号电平因叠加变高（电平检测），或集线器上有 两个以上端口活动（逻辑检测）。若传输延迟为t，则发送经过2t后不 必再进行冲突检测。5. 多路访问协议一一无冲突协议设：数据长度为d,每一帧额外开销为N预订协议：先申请信道，然后按序访问（基本位图法）d信道利用率：N卡d自定协议：利用站点自带信息决定使用信道的顺序（二进制地址倒计数法）信道利用率：J+1g2 “特定信息指挥：由监控站指定站发送令牌，有令牌才能发送，令牌沿环传递6. 多路访问协议有限竞争协议轻负载时，竞争协议具有低延迟的优点，而重负载时，无竞争协议 具有较高的信道利用率，于是产生了有限竞争协议：给分组，组间 采用竞争协议，组内采用无冲突协议，轻载时增加组成员数量，重 载时增加组数量7. 共享式以太网：采用集线器（Hub,物理层设备），一个集线器连接所 有站点，采用共享电缆，多个站点同时发送就会产生冲突8. 交换式以太网：采用交换机（Switch，数据链路层设备），交换机仅 仅把数据放至目的站所在的端口，提供独享信道，多站同时发送时， 只要目的不同就不会冲突 共享式和交换式以太网可以结合使用HUB型纟网集线器提锲各端口共享式带宽 多个集线器级联共享同一带宽 交换机提供各端口独享帝宽多个兗换机级联扩晨带宽带交按机的组网9. 网桥：用于局域网之间的互连，工作于数据链路层，采用存储转发技术，接收局域网上的所有帧，并按地址转发。不同LAN之间可能会进行协议转换 核心技术：存储转发，便于速率匹配、协议或信号转换按址转发，只转发跨 LAN数据，实现网间隔离，允许多端口同时 收发，而集线器不允许多个端口同时转发，且一个端口收到数据要 向所有端口发送协议转换常用的网桥技术：透明网桥(Tran spare nt Bridge):收集所有数据帧，根据MAC地址查表转发。地址表维护方式有逆向学习法、生成 树算法。逆向学习法通过接收帧掌握站点信息，生成树法在反向地 址学习中形成环路时裁剪分支破坏环路。网桥接收所有的数据透明性 用户站点并不知道网桥的存在， 因此以为目的站是直接相连的。网桥对未知目的地数据采用扩散方式，一定要送到目的。对于广播帧，网桥要将其转发到各个端口（注意与路由器相比）网桥隔离了冲突域存储转发的机制使桥两端可以同时有数据在线（注意与集线器相对比）无论如何， 网桥在数据链路层互连， 其结果就是实现所有的站点 “直接相连”。其互连规模有限，隔离性也有限10. 交换机：全硬件实现网桥的功能（生成树除外） ，交换机在相同类 型的 LAN 下交换数据，交换机采用部分存储转发形式，只存储目的 地址后即开始转发。三、 测试1. 写出介质访问控制子层的主要功能。2.求经典10Mbps以太网的波特率。3. N个站共享一个56 kbps的纯ALOHA信道，每个站平均每100秒输出一个1000位长的帧，既是前面的帧还没有被发送出去。求N的最大4. 一群ALOHA用户每秒钟产生50个请求，包括原始请求和重传请求。 时间槽单位为40 ms。求：（1）第一次发送成功的机会（2）恰好k次冲突后发送成功的概率（3）传输次数的期望Chapter 4数据链路层章节体系结构与要点1、链路层功能： *对象：直接相连的机器之间 P154功能：成帧、差错控制、流量控制、链路管理 P154161 三种服务：无确认无连接、有确认无连接、有确认面向连接 P155 2、成帧技术 *四种技术原理和特点（要求能够进行动手操作） P1571603、差错控制差错检测：奇偶校验、CR（校验（能够运算）* P164差错纠正：海明码（前向纠错）P163差错控制协议（反馈纠错）差错控制协议：停等协议、滑动窗口协议（原理和效率） * P167 P177 教案4、流量控制：原理，停等协议和滑动窗口协议在流量控制上的表现P161 教案5、链路控制协议：HDLC和PPP（名字、特点、帧类型、以 HDLC为例的捎带应答、差错控制及流量控制的实例） P197 P201 *6、协议描述和验证能读懂状态转移图了解有限状态机的作用 P192 教案，7、计算类型：与成帧有关的开销计算，与纠错、检错有关的校验码计 算、开销计算（注意概率公式） ，与差错控制协议有关的开销计算、重传 延时、窗口大小、序号范围等术语与定义1. 数据链路层的功能是为网络层提供服务，形成帧，利用差错控制、链路控制和帧同步的手段将数据从源机器的网络层传输到目的机器的网络层。数据链路层的设计对象为通过物理信道建立两台相连机器有效、可 靠的通信连接（即保证传递的比特顺序不发生变化）数据链路层的服务：无确认无连接服务、有确认无连接服务、有确认有连接服务2. 链路层参数定义：F?=链路层效率：尺,r为数据有效速率，R为信道理想速率（吞吐率）影响效率的因素：单位时间吞吐量（流量控制）和差错导致的开销（差错控制）3. 成帧/帧同步（Framing）：用某种方法标明帧的首尾 字节计数法（异步信道）首部增加两个字节作为帧长度定义，容易出错 带位填充的首尾界定法（同步信道）“ 01111110标识首尾，数据中出现连续的6个1时，在第5个1后插入0 字符填充首尾界定法（异步信道）类似未填充，不过处理单位为“字节”：在帧的头尾插入特定字符，如果帧中间也出现相同字符，则进行变换/反变换处理。例如：界定字符 为 F （01111110）时，如果帧内也出现了相同字符，则进行变换（例如：变为 x。但是此方法会产生一个错误：如果帧内同时也有 x反变换时会产生 错误，解决方案：转义字符（esc）:在所有的特殊字符前加转义字符，如：F03579EF157EX09F将前面无转义字符的特殊字符解释为控制字符，将前面有转义字符的特 殊字符解释为数据字符。反变换时，去掉所有转义字符，并将其后的字符当作数据处理即可。 转 义字符容易理解，但是不易迅速定位（电路设计）双字节定义法：将需要变换的一字节变为两字节。如 F-xy，如果原 帧体中有xy,则将x变为xz。双字节法使用特殊字符少，相对开销小。 曼彻斯特编码（1b/2b ,10M以太网，块传输）：二 rr=违例：g 和-! 町h“Block = 010101 JKFramebodyKJOI 0101；0 ；1 ;01 J K :4b/5b编码（100M以太网，块传输）将 4bit 数据映射为 5bit，如:0000-11110; 0001-01001；1111-11101010101界定符帧界定符010101 （对照编码表）8b/10b编码（1000M以太网，块传输）将8bit数据映射为10bit数据4. 帧在数据链路层上传输时，设帧长度为N,信道误码率为PE,则帧没有错误的概率为：f = （1 -则该帧有错误的概率为巴” =1 E = I （1 P护5. 海明码（Hamming Code）:接收和发送的数据有n位不同，则海明距离为n （也就是有n位需要校验）。设码长为m纠正一位错误需要增加r位 纠错码，贝Sm + r + 1 2r等式成立。海明码步骤： 从1位开始给字的数据位标二进制序号； 数据位的位置序号中，为 2的幕次方的位均为校验位，而其他位置 均为数据位； 每一位的数据包含在特定的两个或两个以上的校验位中，这些校验 位取决于这些数据位的位置数值的二进制表示，计算纠错码（纠错 码计算方法：对应位置加和）。具体实例如下：标序号100010110111011100101110111100010011010确定校验位（为2的幕次方）并计算纠错码11100000101101110111001011101111000100110101011110011011110其中，校验位1为位（1）、3、5、7、9、11、13的校验码校验位2为位（2）、3、6、7、10、11、14的校验码校验位3为位（4）、5、& 7、12、13、14的校验码校验位4为位（8）、9、10、11、12、13、14的校验码将相应的数据位加和，填写到校验位。（注，第n校验位的数据位的确定方法：从该校验位开始，连续校验n位，再跳过n位，再连续校验n位注意，加和时不加校验位！） 检错：假设数据由10 0010 1101变成10 0010 1001，按步骤进行检错:首先看错误码11100000101001首先按照错误数据位计算校验码1110000010100111001111发现检错位3和检错位4出错，而检错位1和检错位2未出错，对比校验位发现第12 位出错。6.奇偶校验（Parity Check）:奇校验：当检验数据有偶数个“ 1”时，增加“ 1”做奇校验位； 当检验数据有奇数个“ T时，增加“ 0”做奇校验位； 偶校验同理。纵向冗余校验（LRC）:纵向冗余校验的异或校验和可以简单快速的计算 出来，将一个数据块的所有数据字节递归，经过异或选通后即可产生异 或校验和。7.循环冗余校验(CRC):约定n位码串a_(n- 1),a_1,a_0可写为生成式M(x) art_ x 亠 + 口兀 + 即例如码串101101可写为x + 耳-+ X亠 + 1 CRC的基本思路为，给定生成式 G(x)表示叶1位码串，将原始码串左 移r位后与生成式相除(模2除法，异或)，得到余数码串，将余数码 串作为校验码串。正常情况下，生成式除以码串余数为 0时正确。下面以码串101011为例：31 计算生成式：G()= x +x +*十1 原始码串左移r位： 与生成式进行mod 2,得到余数：101011=000000101011=010110101011=111010101011=100010 101011=010010101011 =11001最终码串为，后5位为校验位。（注：位数不足往前补0）CRC循环冗余校验位数越多（r越大）检错能力越强。能够检查所有的单位错、两位错、奇数位错、长度小于等于 r的突发错。如果突发位错误长度I大于r，有漏检率，漏检概率约为 2-1在数据链路层，一旦检查出错误，应立即丢弃（可靠性）。8.差错控制协议：当出现差错时如何处理。9停等协议（Stop a nd Wait）:发送方完成一帧的发送后，等待确认后决定是否 发送下一帧或重传。注意，停等协议可以给帧编号、设置定时重传来解决乱序 问题。效率：设信号传播延时为信道长度一帧数据的传输延时为Tr =帧长数据转输速率Tp则传输一帧总延时为T=2TP+T看时序图更容易理解:可知，停等协议的效率（信道繁忙/信道总时间）较低。10. 回退N协议（Go Back N）:发送方可以不等待，连续发送多个帧，接收方发现错误后拒绝或是不应答，发送方被拒或超时则从无应答帧（拒绝帧）开始 重发。没有错误时，回退 N的效率很高，发生错误时会信道浪费。参数：发送窗口6 66 RRRRR R 尺 r rrrRR7RR(9RH(10)RR(11)RR(12JRR(13jW:发送方收到第一个应答前能连续发送多少个帧。11.选择重传协议：为避免发送方重传时重复传输已经传过的帧，让发送方只发错误的帧。当接收方发现出错，提醒发送方发送错误帧（要求发送方缓存一 定数据，缓冲区窗口大小W，这样才能回去并找到错误的帧，且接收方要求缓 存错误后的数据，缓冲区窗口大小 W），自己暂存已接收的正确帧，当接收到 指定帧后排序上交。01234567890612-U-J-Jfcj-I/12 3 4 5 6 RRR RR R R R R R R Ri雲倉 一r 黒 T歴巳*3 RR(13)12. 滑动窗口协议(Sliding Window)：解决发方和收方缓冲区大小设置的问题。发送窗口：窗口内的数据才能发送接收窗口：窗口内的数据才能接受并应答滑动窗口：发送窗口在接收到窗口内数据的确认以后滑动到下一帧接收窗口从高层取走一帧后就向后移动窗口，并向发送方请求下一帧发送滑动窗口中的序号表示已发送，但是未确认的帧。13. 流量控制(Traffic Control):流量控制有如下方法：因发送方发送过快以致淹没接收方，降低应答速度，在一定的限度内降低发送方发送速度接收方降低应答速度使发送方完全停止发送，直至接收方准备好14. 协议描述和验证实例：停等协议的验证确定变量和状态：共16种状态-有效状态00001010011000101110111100-01-1011-OOA01A10A11A011：发送方发了桢S但半双工信逍上却是换111A：发送方发了桢1,半双工信道上桢ACKJ&接收方发出的，接收 方如果正働接收了帧仏并确认,应该进入等待桢0的狀态-时序图15.链路控制协议:高级数据链路控制协议-HDLC(High-Level Data Link Control)1. 透明性：为实现透明传输，HDLC定义了一个特殊标志，这个标志是个8位的比特序列，(01111110)，用它来指明帧的开始和结束。同时，为保证标志的唯一性，在数据传送时，除标志位外，采取了 0比特插入法，以区别标 志符，即发送端监视比特流，每当发送了连续5个1时，就插入一个附加的0, 接收站同样按此方法监视接收的比特流，当发现连续5个1时而第六位为0时，即删除这位0。2. 帧格式：HDLC帧格式包括地址域、控制域、信息域和帧校验序列。3. 规程种类：HDLC支持的规程种类包括异步响应方式下的不平衡操作、正常响应方式下的不平衡操作、异步响应方式下的平衡操作。 PPP(Point to Point Protocol):点到点协议1成帧：他可以毫无歧义的分割出一帧的起始和结束。2链路控制：有一个称为LCP的链路控制协议，支持同步和异步线路，也 支持面向字节的和面向位的编码方式， 可用于启动路线、测试线路、协商参数、 以及关闭线路。3网络控制：具有协商网络层选项的方法，并且协商方法与使用的网络层 协议独立。HDLC帧格式FLAGADDRESSCONTROLfCSFLAGIffSBiTN-8BITPPP帧格式:标志字段地址字段控制字段协议信息部分FCS标志字段三、测试1. 设某个信道上设计的滑窗协议最佳 Ws为2000字节，已知数据传输速率为10Mbit/s，平均帧长度为200字节，请问该信道的往返传播延时为多少这 个滑动窗口协议的序号最小容量上限值为多少（序号是从 0 开始编到容量 上限，然后循环回来继续编号）2假设发送帧，接收帧为，试用海明纠错码和 CRC循环冗余检验演绎通信过 程。3. 一段长度为 256 字节的帧在信道上发送，假设误码率为，求这一帧有错误 的概率。4. 假设下列状态转换，根据状态转换画出时序图，并解释每个状态的含义。 000， 00， 000， 01A， 01， 010， 01A， 1115. 解读以下状态图，并解释什么是自锁6. 解释几种数据链路层帧传输协议，写出它们的特点和过程，举例说明。Chapter 5网络层章节体系结构与要点1网络层的功能* P290寻址（教案补充）、路由选择P295拥塞控制P325网际互联P3542、两大阵营和技术路线*P291虚电路与数据报（原理、对比）P2943、路由表：要素（目的、下一站、距离）（教案）4、路由选择：*路由选择算法特征P296最优化原则P2975、路由选择算法：*分类：静态和动态算法（特点）P296扩散算法P299距离矢量算法P301、链路状态算法P304 （原理，要求能够计算）6、特殊问题的路由方法（了解就行）：广播P311、多点播送P312、移动路由P3147、拥塞控制什么是拥塞（P325）、拥塞控制与流量控制P326开环方法与闭环方法*P326拥塞控制方法：漏桶算法（名字）8、网络互联网络的不同和互联的需求 P355连锁虚电路P357无连接的网络互联（基本思想、特点）*P358协议转换（教案）、隧道*P360、协议覆盖（教案） 分段：透明分段、不透明分段（方法，能计算、 *P362 防火墙技术（过滤、 P6649、计算类型：与交换有关的开销、延迟等计算，与路由算法原理有关的开销 计算、路由计算，最短路径算法，与拥塞有关的网络容量、开销计算，与互联技 术有关的开销计算。二、 术语与定义1. 网络层 （Network Layer） ：网络层的主要功能是寻址、路由。2. 交换技术是路由 （Routing） 技术的基础，交换技术分为电路交换和分组 交换，电路交换技术是指在通信双方通信时专门建立一条通路，发起通 信请求，一旦接收方同意， 就开始通信过程， 电路交换只存在传播延时； 分组交换技术是指将待传数据分为较小分组，各个分组在网络节点上 存储转发、逐站寻径，这一过程存在传播延时和传输延时。 两种交换技术,电路交换的适应性强、带宽、信道利用率高，而电路交换的透明性强， 分组交换共享信道，按需分配，电路交换独享信道3. 电路交换延时计算：对以下过程，ABSd1 d2 节1*其延时为3分组交换延时计算: 对以下过程其延时为审dLd7 = + +終 + D寻径33其中L为数据段分组的长度，D为传输速率4. 常见分组交换技术:数据报交换：存储转发、逐站寻径，每个分组含详细的源和目的地址, 在每个节点查表转发。存储转发是因为需要将地址信息提取后查表、校验，这一过程产生了传输延时，而逐站寻径是因为路由表只包含了下一站目的，需要通过查路 由表才能寻径，路由表越庞大，寻径时间越长。虚电路交换：分组传输时，携带虚电路号（接口虚电路映射表的表格 索引号），虚电路号对应着信道上某个具体的线路。寻径只需要查找虚 电路号而不用查找目的和源地址。两种技术的比较 数据报交换：存储转发，逐站寻径，无连接技术可能导致乱序，具有较 强的健壮性，但是当路由表规模较大时，寻径传输延时大。 虚电路交换：虚电路表效率高，面向连接技术以保证数据按序到达，但 是虚电路不灵活（即固定路径） ，建立虚电路的延时较大。注意：虚电路和电路交换的区别，虽然虚电路和电路交换一样，都具 有三阶段的通信过程，且数据均沿相同路径传输，但是虚电路仍然是建 立在分组交换技术的基础上，且依然是逐站寻径，虚电路号也不一定与 信道资源有关。5. 路由算法的健壮、稳定和公平特征健壮：容错能力和排错能力强稳定：条件不变，路由结果不变，条件改变，形成新的路由 公平：节点地位平等6. 路由表分类：基本信息表（本地表） 、路由信息表（收集的路由信息） 数据转发表（最佳路由或默认路由） 路由表包含：目的、下一站、出口7. 查表算法：查表可以选择最短适配（从高地址部分适配，网络号）和最 长适配（从低地址部分适配， 地址号）策略，其他方法可采用折半、 Hash 等方法查表。 IP寻径协议最长适配原则：从路由表项中子网掩码最长的项开始查，如果分组目的 IP 网络号和当前网络号相同，则适配。例如，取出目的地址掩码为 /16 ，如果表中找到掩码为 /16 的目的地址， 则适配。8. 虚电路转发策略：虚电路号，规模小，查表快9. 数字报转发策略：独立逐站寻径，规模大，适应强