计算机网络(第8版)笔记

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1.1 计算机网络在信息时代的作用

  1. 21世纪的一些重要特征:数字化、网络化、信息化
  2. 21世纪,是一个以网络为核心的信息时代
  3. 三大网络:电信网络、有线电视网络、计算机网络
  4. 电信网络最初的作用:向用户提供电话、电报以及传真等服务(打电话、发电报传真)
  5. 有线电视网络最初的作用:向用户传送各种电视节目(看电视)
  6. 计算机网络最初的作用:使用户能够在计算机之间传送数据文件(资源共享)
  7. 随着技术的发展,逐渐【三网融合】(经济利益和行政管辖权)
  8. 计算机网络的代表:Internet
  9. Internet的发展:科研网络—》商业网络
  10. Internet的地位:当今全球最大和最重要的计算机网络
  11. Internet的中文译名:因特网、互联网(简称:上网的”网“)
  12. Internet【因特网】【互联网】【上网的网】是:由数量极大的各种计算机网络互连起来的,注意:它是覆盖全球的
  13. 局部范围内互连起来的计算机网络,只能称为互连网(注意:是连接的连)
  14. 互联网的两个基本特点:连通性和共享
  15. 不止计算机网络具有连通性,电信网络也具有连通性,不过互联网具有虚拟的特点。(例如:当你从互联网上收到一封电子邮件时,你可能无法知道对方是谁,也无法知道发信人的地点)
  16. 所谓共享就是资源共享,包括信息共享、软硬件的共享。(例如:用户可以从网络上的服务器里读取下载各种资源)
  17. 互联网+,它的意思是:互联网+各个传统行业

1.2.1 互联网概述——网络的网络

起源于美国的互联网,现已经发展为世界上最大最重要的覆盖全球的计算机网络!!!

  1. 网络往往是计算机网络的简称
  2. 计算机网络(简称网络):由若干节点(node)和连接这些节点的链路(link)组成
  3. 网络的节点可以是:计算机、集线器、交换机、路由器
  4. 互连网:多个网络(计算机网络)通过路由器连接起来的网络,称为互连网,也就是网络的网络(也可以说是:计算机网络的计算机网络)
  5. 可以用朵云,标识一个网络。这样可以先不考虑每一个网络中的细节,而可以集中精力讨论与这个互连网有关的一些问题。

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  1. 习惯上:与网络相连的计算机称为主机(host)、路由器是一种特殊的计算机(有中央处理器、存储器、操作系统),不能称为主机
  2. 综上: (1)网络把许多计算机连接在一起 (2)而互连网则把许多网络通过一些路由器连接在一起 (3)与网络相连的计算机常称为主机
  3. 与网络相连的计算机、智能手机、智能电视机,也是计算机网络上(网络)的主机。
  4. 因此:计算机网络(网络)---->局部组合后称为互连网(网络的网络) ​ ---->全球最大组合后称为互联网(Internet/因特网/上网的网)
  5. 注意:计算机网络简称网络,互连网是网络的网络,互联网也是网络的网络,不过互联网的范围是全球性的罢了,所以说互联网不过是一种特殊的互连网,特殊在范围最大!!!

1.2.2 互联网概述——互连网基础结构发展的三个阶段

  1. 第一阶段:单个网络ARPANET向互连网发展
  2. ARPANET是1969年美国国防部创建的第一个分组交换网络
  3. 1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议
  4. 互联网的前身是ARPANET
  5. 注意: (1)internet(互连网),是一个通用名词,泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络 (2)Internet(互联网),是一个专用名词,特指当前世界上最大的、最重要的、最开放的、由众多网络互连而成的特定互连网,也就是互联网
  6. 互连网可以不遵循TCP/IP协议族,而互联网必须要遵循TCP/IP协议簇
  7. 第二阶段的特点是:建成了三级结构的互联网
  8. 1985年NSF建设的NSFNET,是一个三级计算机网络,分为主干网、地区网、校园网(企业网)
  9. 第三阶段的特点是:形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网
  10. 1993年,出现了ISP(互联网服务提供者/互联网服务提供商)
  11. 我国著名ISP:中国电信、中国联通、中国移动
  12. 所谓上网,就是向某ISP租赁IP地址接入互联网
  13. 根据提供服务的覆盖范围以及又有的IP地址数目的不同,ISP可以分为主干ISP、地区ISP、本地ISP
  14. 下图给出了主机A经过许多不同层次的ISP与主机B通信的示意图:

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  1. 如何更快地分组转发报文,互联网交换点IXP应运而生
  2. 互联网交换点IXP的作用:就是允许两个网络直接相连并分组交换,而不需要再通过第三个网络来分组转发(例如主机A和主机B的分组交换时,可以不再通过最上层的主干ISP,而是直接通过两个地区ISP对等地交换分组)
  3. 欧洲原子核研究组织CERN开发地万维网WWW

1.2.3 互联网概述——互联网的标准化工作

  1. RFC:请求评论
  2. 略。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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1.3 互联网的组成

  1. 互联网的拓扑可以划分为两大块:边缘部分和核心部分
  2. 边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成(这部分是用户直接使用的)(用户可以进行通信和资源共享)
  3. 核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成(这部分是为边缘部分提供服务的)(提供连通性和交换)
  4. 边缘部分和核心部分示意图,如下图所示:

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  1. 以下都在讨论这两部分的作用工作方式

1.3.1 互联网的组成——互联网的边缘部分

  1. 边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成。也就是说,处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有主机。
  2. 处在互联网边缘部分的主机称为端系统(端就是末端的意思,也就是互联网的末端)
  3. 边缘部分利用核心部分所提供的服务,使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息
  4. 计算机之间通信:主机A和主机B进行通信,实际上是指“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的某个程序进行通信”,由于进程就是运行着的程序,所以也是指“主机A的某个进程和主机B的某个进程进行通信”,严格来说,是指“计算机之间通信”。
  5. 注意:计算机通信的对象是应用层中的应用程序
  6. 网络边缘的端系统:边缘部分的所以主机
  7. 网络边缘的端系统之间的通信方式可以分为两大类:客户-服务器方式(客户/服务器)(Client/Server)(C/S)、对等方式(P2P)
  8. 客户-服务器方式
    8. B/S方式是C/S方式的一种特例 8. C/S的例子:上网发送邮件、网站上查资料 8. 客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用程序,因为计算机通信的对象是应用层中的应用程序 8. 客户-服务器方式:所描述的是进程之间服务和被服务的关系
  1. 如下图:主机A运行客户程序而主机B运行服务器程序,在这种情况下,A是客户而B是服务器。客户A向服务器B发送请求服务,而服务器B向客户A提供服务。这里最重要的特征是:客户是服务请求方,服务器是服务提供方。

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  1. 客户-服务器的特点:略
  2. 注意:客户和服务器本来都指的是计算机进程(软件)。运行客户程序的是客户端/客户机,运行服务的程序的叫服务器段/服务器,使用计算机的人叫用户,而非客户。
  3. 对等连接方式,英文是peer-to-peer,简写为P2P。
  4. P2P方式,并不区分哪个是服务请求方和哪一个是服务提供方
  5. 只要两台主机上都运行了对等连接软件(P2P软件),它们就可以进行平等的对等连接通信
  6. 实际上,对等连接方式从本质上看仍然使用客户-服务器方式,只是对等连接中的每一台主机既是客户同时又是服务器。

1.3.2 互联网的组成——互联网的核心部分

  1. 互联网的核心部分,需要向互联网边缘部分中的大量主机提供连通性(也就是主机间可以相互通信)
  2. 核心部分起到特殊作用的是:路由器
  3. 路由器是实现分组交换的关键构件,其任务是转发收到的分组
  4. 路由器功能:转发收到的分组
  5. 电路交换的特点:(一定是面向连接的)
    5. N部电话两两相连,需要N(N-1)/2对线 5. 从通信资源分配角度来看,交换就是按照某种方式动态地分配传输线路地资源 5. 这种必须经过“建立连接(占用通信资源)–>通话(一直占用通信资源)–>释放连接(归还通信资源)“三个步骤地交换方式称为电路交换 5. 电路交换的一个重要特点是:在通话的全部时间内,通话的两个用户始终占用端到端的通信资源 5. 当使用电路交换来传送计算机数据时,其线路的传输效率往往很低
  1. 分组交换的主要特点:(也可以面向连接的,如X2.5/帧中继/ATM网络)
    11. 分组交换采用存储转发技术,也就是把一个报文划分为几个分组后再进行传送。 11. 通常我们把要发送的整块数据称为一个报文,先把较长的报文划分为一个个更小的等长数据段 11. 例如:每个数据段为1024bit,再每个一数据段前加上一些必要的控制信息组成的首部,就构成了一个分组。 11. 分组又称为包,分组的首部又称为包头 11. 分组的首部/包头:含有一些必要的控制信息,如源目地址。 11. 分组/包是:互联网中传送的数据单元 11. 以分组为基本单位在网络上传输

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  1. 主机是用户进行信息处理的,路由器是用来转发分组的(也就是进行分组交换)
  2. 路由器的存储转发行为:路由器收到一个分组后,先暂时存储以下,检查其首部,查找转发表,按照首部中的目的地址,找到合适的接口转发出去,把分组交给下一个路由器,下一个路由器再进行存储转发行为,直到把分组交付到最终的目的主机。(没学过数通的,谁能一眼就看懂。幸好我学过。。。。) 【更通俗的说:就是在存储查表转发】
  3. 当我们讨论互联网核心部分的路由器存储转发分组的过程时候,我们往往把单个的网络(也就是一条线两个路由器)简化为一条链路,而路由器就成为了核心部分的节点。
  4. 采用存储转发的分组交换,实质上是采用了在数据通信过程中动态分配传输带宽的策略
  5. 为了提供分组交换网络的可靠性,互联网的核心部分往往采用网状拓扑结构
  6. 分组交换的主要优点:高效、灵活、迅速、可靠
  7. 分组在各路由器存储转发时需要排队,这就会造成一定的时延
  8. 分组必须要携带分组首部,也就是控制信息,这就造成了一定的开销
  9. 电报通信采用了报文交换,分组交换就是根据该原理修改而来的
  10. 如下图所示,归纳了三种交换方式

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  1. 若要连续传送大量的数据,且传送时间远远大于连接建立时间,则电路交换的传输速率更快
  2. 现如近,随着蜂窝移动通信的发展,无论是语音通信还是数据通信,都采用分组交换

1.4 计算机在我国的发展

人们把1983年作为因特网的诞生时间。

  1. 最早着手建设专用计算机广域网的是铁道部
  2. 1989年,我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行
    2. 分组是:报文分割后加上控制信息的产物,也叫包 2. 加上的控制信息,我们称为分组的首部,也就包头
  1. 1994年,我国正式连入互联网。
  2. 中国教育和科研计算机网简称为CERNET
  3. 在我国第一个实现IPv6的网络是CERNET2
  4. 目前负责中国互联网相关管理工作的机构是:中国互联网信息中心CNNIC

1.5.1 计算机网络的类别——计算机网络的定义

1.5.2 计算机网络的类别——几种不同类别的计算机网络

  1. 按照网络的作用范围进行分类
    1. 广域网(WAN)(有时称为远程网) 1. 城域网(MAN) 1. 局域网(LAN)(有时称为校园网/企业网) 1. 个人区域网(PAN)(也成为WPAN,无线个人区域网)
  1. 按照网络的使用者进行分类
    6. 公用网(也称公众网)(向单位以外的人提供服务) 6. 专用网(不向单位以外的人提供服务)
  1. 用来把用户接入到互联网的网络
    9. 用来把用户接入到互联网的网络,就叫作接入网(AN)(又称为本地接入网,或居民接入网) 9. 接入网实际上就是本地ISP所拥有的网络

1.6.2 计算机网络的性能——计算机网络的非性能特征

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1.7 计算机网络体系结构

在计算机网络的基本概念中:分层的体系结构(或架构)是最基本的概念。

1.7.1 计算机体系结构的形成

  1. 早在最初的ARPANET设计时就提出了分层的方法
  2. 1974年,美国IBM公司宣布了系统网络体系结构SNA(分层的方法制定的)
  3. 国际标准化组织ISO于1977年,提出了开放系统互连基本参考模型ISO/RM,简称为OSI
  4. 1983年形成了开发系统互连参考模型的正式文件,也就是著名的ISO 7498国际标准,也就是所谓的七层协议的体系架构
  5. OSI只获得了一些理论研究的成果,互联网的TCP/IP早早地抢占了市场。
  6. TCP/IP早于OSI出现
  7. OSI是国际标准,而TCP/IP是非国际标准,但是它被称为事实上的国际标准
  8. OSI标准只是一开始有ISO制定,后来由ISO和CCITT共同制定

1.7.2 协议与划分层次

  1. 这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。(简称为协议)
  2. 网络协议的三要素:语法、语义、同步
    2. 语法:数据与控制信息的结构或格式;(定义信息格式) 2. 语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应;(指定如何操作) 2. 同步:时间实现顺序的详细说明。
  1. 网络协议是计算机网络不可缺少的组成部分
  2. 网络协议有两种形式:文字描述和代码程序
  3. 分层的好处:
    8. 各层之间是独立的 8. 灵活性好 8. 结构上可分割开 8. 易于实现和维护 8. 能促进标准化工作
  1. 通常各层的功能主要有以下一些(包含一种或多种)
    14. 差错控制 14. 流量控制 14. 分段和重装 14. 复用和分用 14. 连接建立和释放
  1. 计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构
  2. 计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义
  3. 体系结构是抽象的,而实现是具体的,是真正运行的计算机硬件和软件

1.7.3 具有五层协议体系结构

  1. TCP/IP是一个四层体系的体系结构:应用层、运输层、网际层、链路层(网络接口层)(媒体接口层)(子网层)
  2. TCP/IP的链路层,本身并没有具体的协议,使用的是各种局域网标准,由IEEE的下属工作组负责制定
  3. 图示:

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  1. 以下研究理论上的五层体系结构,只是为了方便研究,而分为五层,【TCP/IP就是四层,OIS就是七层】
  2. 应用层(协议数据单元PDU:报文)
    2. 应用层是体系结构中的最高层 2. 应用层任务:通过应用进程间的交互来完成特定网络应用 2. 应用层协议:DNS、HTTP、SMTP、TELNET、FTP等 2. 应用层交互的数据单元称为:报文
  1. 运输层(协议数据单元PDU:报文段/用户数据报)
    7. 传输层任务:负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务 7. 下层为上层提供服务 7. 传输层有复用和分用功能:复用是多个应用进程同时使用下面的传输层服务,而分用是传输层把收到的信息分别交付到上面应用层中的相应进程 7. 传输层主要使用两个协议:TCP传输控制协议(面向连接/可靠的)、UDP用户数据协议(无连接/不可靠的) 7. TCP的传输单元是:报文段 7. UDP的传输单元是:用户数据报
  1. 网络层(协议数据单元PDU:数据报)
    14. 网络层任务:为分组交换网络上的不同主机提供通信服务 14. 网络层把运输层产生的数据段或用户数据报封装称为分组或包在这里分组也叫IP数据报,简称为数据报 14. 无论在哪一层传送的数据单元,都可笼统地用“分组”来表示 14. 网络层的具体任务:路由器计算生成转发表,路由器分组转发数据报 14. 互联网是由于大量的异构网络通过路由器相互连接起来的 14. 网络层协议:网际协议IP、各种路由选择协议 14. 网络层《=》网际层《=》IP层
  1. 数据链路层(协议数据单元PDU:数据帧)
    22. 数据链路层常简称为链路层 22. 在两个相邻节点传送数据时,数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻节点上传送数据帧 22. 每一个数据帧,包括数据和必要的控制信息 22. 控制信息:地址信息、同步信息、差错控制 22. 同步信息:使得接收端知道,一个帧是从哪个比特开始,哪个比特结束 22. 差错控制:接收端若检查到数据帧有错误,则丢弃
  1. 物理层(协议数据单元PDU:比特)
    29. 物理层上所传输的单位是比特 29. 传递信息所用的一些物理传输媒体,如双绞线、同轴电缆、光纤、无线信道,并不在物理层协议之内,而是在物理层的下面(有人把下面的称为第0层)
  1. TCP/IP是一个协议族,而不是单单的指TCP或IP
  2. 如下图所示:应用进程的数据,在各层之间的传递过程中所经历的变化
  3. 五层到四层,四层到三层,三层到两层,都在添加控制信息,不过三层到两层的时候,数据链路层把控制信息分成了两部分,一部分在首部,一部分在尾部

1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点

  1. 实体:表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
  2. 协议:是控制两个对等实体(或多个实体),进行通信的规则的集合
  3. 在协议的控制下:下层向上层提供服务,上层使用下层提供的服务
  4. 协议的实现:保证了下层能够向上传提供服务
  5. 上层在使用下层服务的时候,是看不到下次的协议的。也就是说下面的协议对上面的协议是透明的
  6. 协议和服务的区别:
    6. 协议是水平的,即协议是控制对等实体之间通信的规则 6. 服务是垂直的,即服务是由下层向上层通过接口提供的
  1. 在同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方,我们称为服务访问点SPA

略。。。。。。。。。。。

1.7.5 TCP/IP的体系结构

  1. TCP/IP的体系结构只有四层
  2. TCP/IP协议族和体系结构图示:

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  1. everything over IP、IP over everthing
  2. 略。。。。。。。。。。。。。。

本章的重要概念

  1. 计算机网络(可简称为网络)把许多计算机连接在一起,而互连网则把许多网络连

接在一起,是网络的网络。

  1. 以小写字母 开始的 internet (互连网)是通用名词,它泛指由多个计算机网络互

连而成的网络。在这些网络之间的通信协议(即通信规则)可以是任意的。

  1. 以大写字母 开始的 Internet (互联网)是专用名词,它指当前全球最大的、开放

的、由众多网络相互连接而成的特定互连网,并采用 TCP/IP 协议族作为通信规

则,且其前身是美国的 ARPANET o Internet 的推荐译名是“因特网”,但很少被

使用。

  1. 互联网现在采用存储转发的分组交换技术,以及三层 ISP 结构。
  2. 互联网按工作方式可划分为边缘部分与核心部分。主机在网络的边缘部分,其作

用是进行信息处理。路由器在网络的核心部分,其作用是按存储转发方式进行分

组交换。

  1. 计算机通信是计算机中的进程(即运行着的程序)之间的通信。计算机网络采用的

通信方式是客户服务器方式和对等连接方式(P2P 方式)。

  1. 客户和服务器都是指通信中所涉及的应用进程。客户是服务请求方,服务器是服务

提供方。

  1. 按作用范围的不同,计算机网络分为广域网 WAN、城域网 MAN、局域网 LAN

个人区域网 PAN

  1. 计算机网络最常用的性能指标是:速率、带宽、吞吐量、时延(发送时延、传播时

延、处理时延、排队时延)、时延带宽积、往返时间和信道(或网络)利用率。

  1. 网络协议即协议,是为进行网络中的数据交换而建立的规则。计算机网络的各层及

其协议的集合,称为网络的体系结构。

  1. 五层协议的体系结构由应用层、运输层、网络层(或网际层)、数据链路层和物理

层组成。运输层最重要的协议是 TCP UDP 协议,而网络层最重要的协议是 IP

协议。

第一章UOOC作业

一、单选题

1.因特网起源于( )网络。

A.

ARPANET

B.

Ethernet

C.

CATV

D.

CERNET

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

A

正确答案:

A

教师评语:

暂无

2.人们把( )年作为因特网的诞生时间。

A.

1969

B.

1983

C.

1985

D.

1993

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

3.中国目前最大的ISP是( )。

A.

中国移动

B.

中国联通

C.

中国电信

D.

中国网通

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

C

正确答案:

C

教师评语:

暂无

4.在互联网的标准化中,负责近期工程技术研究的是( )

A.

ISO

B.

IRTF

C.

IETF

D.

IAB

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

C

正确答案:

C

教师评语:

暂无

5.所有的RFC最终都将成为( )

A.

互联网标准

B.

历史的RFC

C.

建议标准

D.

ISO标准

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

6.中国教育和科研计算机网简称为( )

A.

CHINANET

B.

EDUNET

C.

CERNET

D.

UNINET

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

C

正确答案:

C

教师评语:

暂无

7.我国在( )年正式接入互联网,并被国际承认。

A.

1980

B.

1989

C.

1994

D.

1997

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

C

正确答案:

C

教师评语:

暂无

8.目前负责中国互联网相关管理工作的机构是( )。

A.

工信部

B.

CNNIC

C.

CERNET

D.

邮电部

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

9.我国第一个公用分组交换网 CNPAC 在( )年建成运行。

A.

1980

B.

1989

C.

1994

D.

1997

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

10.从网络的作用范围进行分类,网络可以分为PAN、LAN、( )、WAN。

A.

城域网

B.

广域网

C.

局域网

D.

个人区域网

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

A

正确答案:

A

教师评语:

暂无

11.从作用范围来分,校园网属于( )。

A.

LAN

B.

MAN

C.

WAN

D.

PAN

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

A

正确答案:

A

教师评语:

暂无

12.ISO提出的网络体系结构是( )。

A.

OSI

B.

TCP/IP

C.

SNA

D.

IEEE

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

A

正确答案:

A

教师评语:

暂无

13.目前互联网上使用的事实上的国际标准是( )。

A.

OSI

B.

TCP/IP

C.

SNA

D.

IEEE

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

14.在我国第一个实现IPv6的网络是( )。

A.

CHINANet

B.

EDUNet

C.

CERNET2

D.

UNINET

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

C

正确答案:

C

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暂无

互联网起源于( )网络。

A.

ARPANET

B.

Ethernet

C.

CATV

D.

CERNET

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

A

正确答案:

A

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暂无

二、判断题

1.“三网合一”中的三网是指计算机网络、电话网、电信网。

A.

正确

B.

错误

满分:2.00 分

得分:2.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

2.互联网的两个重要特点是连通性与共享。

A.

正确

B.

错误

满分:2.00 分

得分:2.00 分

你的答案:

A

正确答案:

A

教师评语:

暂无

3.互联网+是指互联网上的创新应用。

A.

正确

B.

错误

满分:2.00 分

得分:2.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

4.互联网是相互连通的网络,因此不能对互联网进行严格管理。

A.

正确

B.

错误

满分:2.00 分

得分:2.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

5.当今世界上最大的计算机网络是电信网。

A.

正确

B.

错误

满分:2.00 分

得分:2.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

6.客户服务器方式中使用服务的主机称为服务器。

A.

正确

B.

错误

满分:2.00 分

得分:2.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

7.通信子网中,路由器主要作用是实现相同标准的网络之间互连。

A.

正确

B.

错误

满分:2.00 分

得分:2.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

8.电路交换不一定是面向连接的。

A.

正确

B.

错误

满分:2.00 分

得分:2.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

教师评语:

暂无

9.分组交换网可以使用面向连接的服务。

A.

正确

B.

错误

满分:2.00 分

得分:2.00 分

你的答案:

A

正确答案:

A

教师评语:

暂无

10.计算机网络定义中出现的“可编程的硬件”,表明这种硬件一定包含有中央处理机 。

A.

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B.

错误

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11.接入网本属于互联网的边缘部分。

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12.速率往往是指额定速率或标称速率,是实际运行的速率。

A.

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13.发送时延与传播时延在本质上是相同的。

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14.根据排队论的理论,当某信道的利用率增大时,该信道引起的时延也就迅速增加。

A.

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15.当信道的利用率增大时,该信道引起的时延迅速减少。

A.

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16.TCP/IP 是三层体系结构。

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17.OSI体系结构定义有五层。

A.

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18.TCP/IP在其最下面的网络接口层定义了具体功能。

A.

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19.接入网用于将ISP的网络接入互联网。

A.

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20.往返时间表示从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认,总共经历的时间。

A.

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2.1 物理层的基本概念

物理层考虑的是:怎样才能在传输媒体上传输数据比特流!!!!!

  1. 传输媒体:本身并不属于物理层的范围(在物理层之下,有的人称为第0层)
  2. 物理层的主要任务:确定与传输媒体接口有关的一些特性
    2. 机械特性:指明接口所用接线器的标准化规定 2. 电器特性:指明电压范围 2. 功能特性:指明电压意义 2. 过程特性:指明事件顺序
  1. 数据在计算机内部采用并行传输,在计算机外部的传输媒体上一般采用串行传输

2.2.1 数据通信系统的模型

数据通信系统模型的三要素:信源、信道、新宿

  1. 一个数据通信系统可划分为三大部分:
    1. 源系统 1. 传输系统 1. 目的系统

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  1. 源系统,可以分为两部分:
    1. 源点:用来产生待输出数据的设备(又称源站、信源) 1. 发送器:用来调制的调制解调器
  1. 目的系统,也可以分为两部分:
    4. 接收器:用来解调的调制解调器 4. 终点:用来接收传输系统传送过来的信号(又称目的站、信宿)
  1. 调制解调器的下行速率一般比上行速率高(下行信道一般比上行信道的频谱宽)
  2. 传输系统:位于源系统和目的系统之间
    8. 可以是简单的传输线 8. 也可以是复杂的网络系统
  1. 通信的目的就是为了发送消息
  2. 消息:是语音、文字、视频、图像等等(PCM技术是语音信号化技术)
  3. 数据:是运送消息的实体(通俗的说,数据是特定方式的消息,通常是有意义的符号序列)
  4. 信号:是数据的电气或电磁的表现
  5. 信号分为:
    15. 模拟信号,或者叫连续信号,代表消息的参数的取值是连续的 15. 数字信号,或者叫离散信号,代表消息的参数的取值是离散的
  1. 码元:代表不同离散数值的基本波形(使用二进制编码的时候,只有两种码元,也就是0和1)

2.2.2 有关信道的几个基本概念

  1. 信道不是电路
  2. 信道指的是:向某一个方向传送消息的媒体
  3. 一条通信电路,往往包含一条发送信道和一条接收信道
  4. 信息交互方式:
    4. 单向通信(单工通信):只需要一条信道(如:广播节目、电视节目) 4. 双向交替通信(半双工通信):需要两条信道(如:对讲机) 4. 双向同时通信(全双工通信):需要两条信道(如:电话、手机)
  1. 基带信号:直接来自信源的信号(也就是,计算机直接输出的一些文字图像等等)
  2. 调制分为:
    9. 基带调制:也称为编码 9. 带通调制:使用载波进行调制
  1. 常用的编码方式(基带调制的方法):
    12. 不归零制:正电平代表1,负电平代表0 12. 归零制:正脉冲代表1,负脉冲代表0 12. 曼彻斯特编码:位周期中心向上跳变代表0,位周期中心向下跳变代表1 12. 差分曼彻斯特编码:位开始边界跳变代表0,位开始边界没有跳变代表1

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  1. 编码方式的对比:
    1. 信号频率:曼彻斯特编码高于不归零制 1. 自同步能力:曼彻斯特编码具有该能力,而不归零制不具有该能力
  1. 基带的带通调制方法:
    4. 调幅(AM):调制振幅 4. 调频(FM):调制频率 4. 调相(PM):调制相位

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  1. 为了达到更高的信息传输速率,可以采用多元制的振幅相位混合调制,例如:正交振幅调制QAM

★2.2.3 信道的极限容量

信号在信道上传输时,会不可避免地产生失真,但在接收端只要我们能够从失真地波形中识别出原来地信号,那么这种失真对通信质量可以视为无影响

  1. 信号在传输时候地失真情况,如下图所示:
  2. 码元:代表不同离散数值的基本波形(使用二进制编码的时候,只有两种码元,也就是0和1)
  3. 限制码元在信道上传输速率的因素只有两个:
    3. 信道能够通过的频率范围 3. 信噪比(S/N)
  1. 信道能够通过的频率范围:
    6. 具体的信道所能通过的频率范围总是有限的 6. 图2-4发送的信号是矩形脉冲信号 6. 数字信号在到达接收端后,失去了码元之间的清晰界限,称为码间串扰 6. 奈氏准则,为了避免码间串扰,提出了码元传输速率的上限值,在此上限内,接收端都可以识别失真的信号,但是超过了此上限,识别就成为了不可能 6. 奈氏准则结论:码元(码元/秒)的最高速率是带宽(HZ)的两倍 B=2W 6. Nyquist曲线:数据最高速率是码元的最高速率与log₂N,N位数字信号的离散值个数 C=B·log₂N
  1. 奈氏准则、Nyquist曲线相关习题的解题模板:设->由->代 解:

    第一步:设B为码元的最高速率,W是带宽,C是数据最高传输速率,N是离散值个数
    第二步:由于奈氏准则和Nyquist曲线得:B=2W,C=B·log₂N
    第三步:带入数值,得到。。。。。。。。。。。。  
  2. 信噪比(S/N):
    14. 所谓信噪比就是信号的平均功率与噪声的平均功率之比,常常记为S/N(这只是一个比值) 14. 信噪比常常使用分贝(dB)作为度量单位。 14. 信噪比的比值转为分贝度量的公式: 信噪比(dB)= 10·log₁₀(S/N)(dB) 14. 紧接着,1984年香农发明了香农公式,其意义是:只要信息的传输速率低于信道的极限传输速率,就一定存在某种方法来实现无差错传输 14. 香农公式,如下所示:注意公式里的信噪比是比值的呀!!!W是单位为HZ的带宽 C = W·log₂(1+S/N)(bit/s) 14. 根据香农公式,可以推出,信噪比的一个公式: S/N = 2的(C/W)次方,减去1 14. 香农公式表明了:信道的带宽或信道的信噪比越大,信息的极限传输速率越高
  1. 除了提高带宽和信噪比,还可以用编码的方式让每一个码元携带更多的比特信息量,从而提高信息的极限传输速率

2.3 物理层下面的传输媒体

传输媒体也叫作传输介质或传输媒介,它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。

  1. 传输媒体可分为:
    1. 导引型传输媒体:电磁波被导引沿着固体媒介传输 1. 非导引型传输媒体:指的是自由空间(也叫无线传输)

2.3.1 导引型传输媒体

  1. 双绞线
  2. 同轴电缆
  3. 光缆

略。。。。。。。。。。。。。

2.3.2 非导引型传输媒体

略。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

2.4 信道复用技术

信道复用可以简单的理解为信道共享

2.4.1 频分复用、时分复用、统计时分复用

  1. 频分复用FDM:在一个信道上,各路信号在相同的时间占用不同的带宽资源
    1. 可以让N个用户各使用一个频带,或让更多的用户轮流使用N个频带,这种方式称为频分多址接入FDMA,简称为频分多址
  1. 时分复用TDM:在一个信道上,所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度
    3. 每一路信号所占的时隙周期性的出现,因此TDM信号也成为等时信号 3. 让4个用户各使用一个时隙,或者让更多的用户轮流使用这4各时隙,这种方式成为时分多址接入TDMA,简称为时分多址
  1. 复用器和分用器需要成对的使用,它俩之间是用户共享的信道
  2. 频分是在分一个一个的短的频带
  3. 时分是在分一个一个的短的时隙
  4. 统计时分复用STDM
    9. 集中器(也叫智能复用器)常常使用统计时分复用技术 9. TDM是固定分配时隙,而STDM是按需动态的分配时隙 9. TDM是周期性时隙,所以TDM又称为同步时分复用 9. STDM不是周期性的时隙,所以STDM又称为异步时分复用
  1. STDM的每个时隙中必须要带地址信息,因为不是周期性的,需要识别每个用户

2.4.2 波分复用

  1. 波分复用WDM:是光的频分复用
  2. 略。。。。。。。。。

★2.4.3 码分复用

  1. 码分复用CDM
  2. 码分多址:当码分复用信道为多个不同地址的用户共享时,就称为码分多址接入CDMA,简称为码分多址
  3. 无线局域网中,采用CDMA码分多址
  4. 码片:在CDMA中,每一个比特时间再划分为m个短的间隔
  5. 在使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的mbit码片序列,一个站如果发送比特1,则发送他自己的m bit码片序列;如果发送的是比特0,则发送码片序列的二进制反码
  6. 为了方便,我们把码片中的0记-1,1记为+1。
  7. 总结:
    7. 收发站的码片序列规格化内积的情形:+1表示发送了比特1,-1表示发送了比特0,0表示未发送比特 7. 不同站间的码片序列的规格化内积为0(CDMA的一个重要特点是:每个站分配的码片序列不仅必须各不相同,并且还必须互相正交。) 7. 任何一个码片向量和自己的规格化内积都为1 7. 一个码片向量与该码片向量的反码的规格化内积为-1

2.5 数字传输系统

2.6 宽带接入技术(上网方式)

  1. 用户上网:租赁ISP的IP地址进行上网
  2. 接入网AN不是ISP,实际上接入网就是本地ISP的网络
  3. 上网方式:
    3. ADSL技术:非对称数字用户线 3. HFC技术:光纤同轴混合网 3. FTTH技术:光纤到户
  1. 略。。。。。。。。。。。

本章重要概念

  1. 物理层的主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性,如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。
  2. 一个数据通信系统可划分为三大部分,即源系统、传输系统和目的系统。源系统包括源点(或源站、信源)和发送器,目的系统包括接收器和终点(或目的站,或信宿)。
  3. 通信的目的是传送消息。如话音、文字、图像、视频等都是消息。数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现。
  4. 根据信号中代表消息的参数的取值方式不同,信号可分为模拟信号(或连续信号)和数字信号(或离散信号)。代表数字信号不同离散数值的基本波形称为码元。
  5. 根据双方信息交互的方式,通信可以划分为单向通信(或单工通信)、双向交替通信(或半双工通信)和双向同时通信(或全双工通信)。
  6. 来自信源的信号叫做基带信号。信号要在信道上传输就要经过调制。调制有基带调制和带通调制之分。最基本的带通调制方法有调幅、调频和调相。还有更复杂的调制方法,如正交振幅调制。
  7. 要提高数据在信道上的传输速率,可以使用更好的传输媒体,或使用先进的调制技术。但数据传输速率不可能被任意地提高。
  8. 传输媒体可分为两大类,即导引型传输媒体(双绞线、同轴电缆或光纤)和非导引型传输媒体(无线或红外或大气激光)。
  9. 常用的信道复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用和波分复用(光的频分复用)。
  10. 最初在数字传输系统中使用的传输标准是脉冲编码调制 PCM 。现在高速的数字传输系统使用同步光纤网 SONET (美国标准)或同步数字系列 SDH (国际标准)。
  11. 用户到互联网的宽带接入方法有非对称数字用户线 ADSL (用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造)、光纤同轴混合网 HFC (在有线电视网的基础上开发的)FTTx (即光纤到……)。
  12. 为了有效地利用光纤资源,在光纤干线和用户之间广泛使用无源光网络 PON 。无源光网络无须配备电源,其长期运营成本和管理成本都很低。最流行的无源光网络是以太网无源光网络 EPON 和吉比特无源光网络 GPON

第二章UOOC作业

一、单选题

1.各种网络在物理层互联时要求()

A.

数据传输率和链路层协议相同

B.

数据传输率相同,链路层协议可不同

C.

数据传输率可不同,链路层协议相同

D.

数据传输率和链路层协议都可不同

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A

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A

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2.物理层的主要功能是实现( )的正确的传输

A.

位流

B.

C.

分组

D.

报文

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A

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A

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暂无

3.在OSI参考模型的层次中,( )的数据传送单位是比特

A.

物理层

B.

数据链路层

C.

网络层

D.

传输层

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A

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A

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暂无

4.当数字信号在模拟传输系统中传输时,在发送端和接收端分别需要

A.

调制器和解调器

B.

解调器和调制器

C.

编码器和解码器

D.

解码器和编码器

满分:4.00 分

得分:4.00 分

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A

正确答案:

A

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暂无

5.调制解调器(Modem)的功能是实现()

A.

数字信号的编码

B.

数字信号的整形

C.

模拟信号的放大

D.

数字信号与模拟信号的转换

满分:4.00 分

得分:4.00 分

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D

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D

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暂无

6.在计算机通信中,传输的是信号,把直接由计算机产生的数字信号进行传输的方式为( )传输

A.

基带传输

B.

宽带传输

C.

调制

D.

解调

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A

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A

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暂无

7.在同一时刻,通信双方可以同时发送数据的信道通信方式为()

A.

半双工通信

B.

单工通信

C.

数据报

D.

全双工通信

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得分:4.00 分

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D

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D

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暂无

8.某信道的信号传输率为1000Baud,若想令其数据传输率达到4kb/s,则一个信号码元所取的有效离散值个数是( )(有效离散值个数是指有多少个组合) 4000=1000log₂N

A.

16

B.

8

C.

4

D.

2

满分:4.00 分

得分:4.00 分

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A

正确答案:

A

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暂无

9.通信系统必须具备的三个基本要素是

A.

终端、电缆、计算机

B.

信号发生器、通信线路、信号接收设备

C.

信源、信道、信宿

D.

终端、通信设施、接收设备

满分:4.00 分

得分:4.00 分

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C

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C

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暂无

10.在网络中,将语音与计算机产生的数字、文字、图形与图像同时传输,将语音信号数字化的技术是( )

A.

差分Manchester编码

B.

PCM技术

C.

Manchester编码

D.

FSK方法

满分:4.00 分

得分:4.00 分

你的答案:

B

正确答案:

B

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暂无

11.将物理信道的总频带宽分割成若干个子信道,每个子信道传输一路信号,这就是( )。

A.

同步时分多路复用

B.

空分多路复用

C.

异步时分多路复用

D.

频分多路复用

满分:4.00 分

得分:4.00 分

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D

正确答案:

D

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暂无

12.通常所说的ADSL是指( )。

A.

上网方式

B.

电脑品牌

C.

网络服务商

D.

网页制作技术

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得分:4.00 分

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A

正确答案:

A

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暂无

13.个人计算机通过电话线拨号方式接入因特网时,应使用的设备是( )。

A.

交换机

B.

调制解调器

C.

电话机

D.

浏览器软件

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B

正确答案:

B

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暂无

14.根据香农公式,在带宽为6000Hz,噪比为30dB的通信信道极限传输速率是多少Kbps?

A.

20

B.

30

C.

50

D.

60

满分:4.00 分

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D

正确答案:

D

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15.能够说明“信噪比越大信息的极限传输速率越高”的是( )

A.

带宽

B.

傅里叶原理

C.

香农原理

D.

奈奎斯特原理

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C

正确答案:

C

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二、判断题

1.传输媒体的接口电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压和电流的范围。

A.

正确

B.

错误

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B

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B

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暂无

2.假设向量S表示站S的码片向量, T表示其他任何站的码片向量。则两个不同站的码片序列正交,指的是向量S和T的规格化内积都是0( )。

A.

正确

B.

错误

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得分:4.00 分

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A

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A

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暂无

3.调制解调器的下行速率一般比上行速率高。( )

A.

正确

B.

错误

满分:4.00 分

得分:4.00 分

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A

正确答案:

A

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暂无

4.上行信道一般比下行信道的频谱宽。( )

A.

正确

B.

错误

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B

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B

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暂无

5.ADSL调制解调器可以不用成对使用。( )

A.

正确

B.

错误

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得分:4.00 分

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B

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B

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暂无

6.所谓信噪比就是信号的平均功率和总功率之比,常记为S/N,并用分贝(dB)作为度量单位。

A.

正确

B.

错误

满分:4.00 分

得分:4.00 分

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B

正确答案:

B

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暂无

7.香农公式的意义在于:只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率,就一定可以找到某种方法来实现无差错的传输。

A.

正确

B.

错误

满分:4.00 分

得分:4.00 分

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A

正确答案:

A

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暂无

8.CDMA的一个重要特点是:每个站分配的码片序列不仅必须各不相同,并且还必须互相正交。

A.

正确

B.

错误

满分:4.00 分

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A

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A

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暂无

9.CDMA中的每个站都将被指派一个唯一的 m bit 码片序列。如果要发送比特 0,则发送自己的 m bit 码片序列。

A.

正确

B.

错误

满分:4.00 分

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B

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B

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暂无

10.在CDMA中,令向量 S 表示站S的码片向量,令 T 表示其他任何站的码片向量。则S与T的规格化内积为1。

A.

正确

B.

错误

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B

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B

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习题册

注意:bit单位的转换问题

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  1. 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型:
    1. 点对点信道:一对一的点对点通信方式(点对点协议PPP) 1. 广播信道:一对多的广播通信方式(CSMA/CD协议)
  1. 广播信道上连接的主机很多,因此我们必须要使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送
  2. 本章我们研究的是:同一个局域网内,分组怎样从一台主机传送到另一台主机,但不经过路由器的转发。因此从整个互联网来看,局域网仍属于数据链路层的范围。
  3. 数据链路层的三个基本问题:封装成帧、透明传输、差错检测
  4. 我们在专门研究数据链路层问题的时候,在许多情况下我们可以只关心在协议栈中水平方向的各数据链路层
  5. 如下图所示:指出了用户通过电话线上网、数据链路层在五层协议栈的地位、只考虑在数据链路层的流动

3.1 数据链路层的共同问题

3.1.1 数据链路和帧

数据链路层不考虑物理层如何实现比特传输的细节,我们甚至还可以更简单地设想好像是沿着两个数据链路层之间的水平方向把帧直接发送给对方。

  1. 注意:链路和数据链路不是一回事
    1. 链路:从一个节点到相邻节点的一段物理线路(有线或无线),而中间没有任何的交换节点 1. 数据链路:数据在物理线路上传输的时候需要协议来控制数据的传输,若我们把实现这些协议的软硬件加到链路上,就构成了数据链路(最常用的方法就是使用网络适配器,网络适配器既有硬件也有软件,网络适配器既有数据链路层功能也有物理层功能)
  1. 早期的数据通信协议,也叫通信规程
  2. 别的术语:
    5. 链路《=》物理链路 5. 数据链路《=》逻辑链路《=》物理链路+通信协议
  1. 数据链路层的协议数据数据单元是:帧frame
  2. 数据链路层功能:把网络层交下来的数据构成帧发送到链路上,以及把收到的帧中的数据取出并上交给网络层
  3. 网络层的协议数据单元就是:IP数据报、数据报、分组、包
  4. 点对点信道数据链路层在通信的时候主要步骤是:只考虑下三层
    11. 节点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧 11. 节点A把封装好的帧发送给节点B的数据链路层 11. 若节点B的数据链路层收到的帧无差错,则从收到的帧中提取出IP数据报交给上面的网络层;否则丢弃该帧
  1. 如下图所示:下三层的简化模型、只考虑数据链路层的交流

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★3.1.2 三个基本问题

  1. 数据链路层的协议有很多,但有三个基本问题是共同的。
    1. 封装成帧 1. 透明传输 1. 差错检测
  1. 封装成帧:就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部
  2. 我们知道,分组交换的一个重要概念就是:在所有互联网上传送的数据都以分组/IP数据报/包为传送单位
  3. 因此:被封装成帧的一段数据都是:IP数据报/分组/包
  4. 帧长:IP数据报的长度+帧的首部+帧的尾部
  5. 帧的首尾部一个重要作用:帧定界(此外首尾部还包含一些必要的控制信息)
  6. 最大传输单元MTU:每一种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限
  7. 如下图所示:用帧首部和帧尾部把上层交下来的IP数据报封装成帧
  8. ASCII码简介
    12. ASCII码是7位编码 12. 一共可以组合128个不同的ASCII码 12. 其中可打印的有95个 12. 其中不可打印的有33个,被称为控制字符
  1. 当数据是由可打印的ASCII码组成的文本文件时,帧定界可以使用特殊的帧定界符。(也就是使用控制字符来进行帧定界)
    17. 控制字符SOH(其十六进制为01,二进制位00000001)放在帧的最前面,表示帧的首部开始 17. 控制字符EOT(其十六进制位04,二进制位00000100)放在帧的最后面,表示帧的结束 17. 注意:SOH和EOT不是S、O、H、和E、O、T这些字符,只是一个名字罢了
  1. 如下同所示:用控制字符进行帧定界的方法举例,为了强调帧定界符的作用,省略了无关了控制信息
  2. 由帧定界符的使用:在接收端我们可以通过判断,如果只有开始符SOH而没有结束符EOT,而确定帧是不完整的,从而丢弃该帧。
  3. 所传输的数据中的任何8比特组合一定不允许与用作帧定界的控制字符的比特编码一样,否则就会出现帧定界的错误。
  4. 透明传输:当数据是ASCII码可见字符(文本文件)的时候,由于用作帧定界的控制字符在键盘上是不存在的,所以不管从键盘上输入什么字符都可以在这样的帧中传输过去,就好像帧定界对传输的数据无影响,这样的称为透明传输。
  5. 字节填充/字符填充:当数据是非ASCII码可见字符(非文本文件)的时候,如果数据中的某个字节的二进制恰好与SOH和EOT的一样,那么就会出现帧定界的错误,为了解决该问题,我们在发送端把数据种的SOH和EOT前面插入一个转义字符ESC(其十六进制编码是1B,而进制编码是00011011),从而让接收端不解释该字符,而是把转义字符删除后,把数据交付该上层。
  6. 如下图所示:数据部分恰好出现于EOT一样的代码

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  1. 如下图所示:通过字节填充解决透明传输的问题

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  1. 比特差错:传输的过程种比特0可能会变成比特1,同样的1可能会变成0
  2. 比特差错是传输差错的一种
  3. 误码率:一段时间内,传输错误的比特占所传输比特总数的比率
  4. 信噪比与误码率成反比
  5. 为了保证数据传输的可靠性,必须采用各种差错检测措施,目前在数据链路层广范使用:CRC循环冗余检验
  6. 为了保证数据传输的可靠性:还需要重传机制、帧编号的确定
  7. CRC循环冗余检验: 在发送端,先把数据划分为组,假定每组位k个比特。先假设待传送的数据M=101001(k=6)。CRC运算就是在数据M的后面添加供差错检测用的n位冗余码,然后构成一个帧发送出去,一共发送(k+n)位。
  8. 这n位冗余码如何的得到就显得至关重要了,我们一般通过模2运算来获得(很简单的计算方法)
    8. 上商只看位数,上商后进行异或运算(相同为0,不同为1) 8. 运算后不写高位无效0
  1. 模2运算得出的商,无关紧要
  2. 模2运算得出的余数,加到数据M后面,发送端发送出去后,接收端会通过对这个数据除以余数,若此时的余数为0,则没有出现差错,否则就是出现比特差错,从而丢弃该帧
  3. n位冗余码位数=被除数M后面添加的0个数=除数的位数-1
  4. 除属的位数,由生成多项式得出(方法略,很简单)
  5. 这种为了进行差错检验而添加的冗余码被称为帧检验序列FCS
  6. 注意:CRC是检错方法,而FCS是添加在数据后面的冗余码
  7. 一般近似地认为:凡是接收端数据链路层接收的帧均无差错
  8. 传输差错可以分为两大类:
    18. 比特差错 18. 帧丢失、帧重复、帧失序
  1. 我们应当明确:“无比特差错”和“无传输差错”是不同的概念,在数据链路层使用CRC检验只能实现无比特差错的传输,但这还不是可靠的传输
  2. 因此:CRC并不能给上层提供可靠的传输服务
  3. 过去OSI的观点是:必须让数据链路层向上提供可靠传输,因此在CRC检验的基础上,增加了帧编号、确认和重传机制
  4. 对于通信质量好的网络,传输差错的改正交给上层
  5. 对于通信质量查的网络,传输差错的改正由数据链路层的确认和重传机制来做

3.2 点对点协议PPP(使用点对点信道嘛)

  1. 在通信质量较差的年代,可靠传输协议HDLC较为流行
  2. 目前使用最广泛的数据链路层协议是:点对点协议PPP

3.2.1 PPP协议的特点

  1. 互联网用户通常需要连接到某个ISP才能接入到互联网
  2. PPP协议是IEFT在1992年制定的
  3. PPP协议在1994年称为互联网的正式标准
  4. PPP协议应该满足的需求
    4. 简单 4. 封装成帧 4. 透明性 4. 多种网络层协议 4. 多种类型链路 4. 差错检测 4. 检测连接状态 4. 最大传送单元 4. 网络地址协商 4. 数据压缩协商
  1. PPP协议不支持多点线路、只支持全双工链路
  2. PPP协议的三个组成部分:
    16. 一个将IP数据报封装到串行链路的方法。(IP数据报在PPP帧中就是其信息部分,受到MTU的限制) 16. 一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP 16. 一套网络控制协议NCP

3.2.2 PPP协议的帧格式

  1. PPP帧的首部和尾部分别为4个字段和2个字段(首4尾2)
  2. 首部的第一个字段和尾部的第二个字段标志字段F(Flag),规定为0x7E
  3. 标志字段F表示一个帧的开始和结束,因此标志字段就是帧定界符
  4. 连续的两帧之间只需要一个标志字段,如果出现了两个,就表示这是一个空帧,应当丢弃
  5. 首部中的地址字段A规定为0xAA
  6. 首部中的控制字段C规定为0x03
  7. 地址字段和控制字段并没有携带PPP帧信息,只是考虑以后再进行定义
  8. 首部的第四个字段占2个B的协议字段,若为0x0021,表示帧的信息字段是IP数据报,若为0xC021,则信息字段为LCP的数据,而0x8021表示这是网络层的控制数据
  9. 信息字段的长度是可变的,但是不可超过1500B,也就是MTU
  10. 尾部的第一个字段为2B的FCS帧检验序列
  11. 因此PPP帧的首尾部:共有8个B
  12. PPP帧的格式,如下图所示:

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  1. PPP帧的传输方式:
    1. 同步传输:一连串的比特连续发送 1. 异步传输:逐个字符地发送
  1. 当PPP使用异步传输的时候,如果信息部分出现了标志字段,那么就把转义字符定义为0x7D,并使用字节填充
    4. 若信息字段每出现一个0x7E标志字段,就把它转义为2B的0x7d,0x5E 4. 若信息字段每出现一个0x7D转义字符,就把它转变成为2B的0x7d,0x5d 4. 若信息字段出现了ASCII码的控制字符,就在前面加入一个0x7D字节
  1. 当PPP使用同步传输的时候,只要发现有5个连续的1,就立即填充1个0,如下图所示:

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3.2.3 PPP协议的工作状态

略。。。。。。。。。。

3.3 使用广播信道的数链路层

广播信道可以进行一对多的通信

3.3.1 局域网的数据链路层

  1. 局域网的最主要的特点:网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点数目均有限
  2. 局域网的特点:
    2. 具有广播功能 2. 便于系统的扩展和逐渐地演变 2. 提高了系统的可靠性、可用性和生存性
  1. 局域网可以按照网络拓扑进行分类
    6. 星形网(集线器) 6. 环形网 6. 总线网
  1. 如下图所示:三种局域网拓扑

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  1. 总线网以传统以太网最为著名,但以太网后来有演变为了星形网
  2. 现如今以太网已成为局域网的同义词
  3. 共享信道着重考虑的一个问题是:如何让众多用户可以合理而方便的共享通信媒体资源,这在技术上有两种方法:
    3. 静态划分信道:2.4提到的各种信道复用方法,只要用户分配到了信道就不会和其他用户发生冲突 3. 动态媒体接入控制:又称为多点接入,可以分为两类
      3. 随机接入 3. 受控接入
    1. 通常用传统以太网,来表示最早流行的10Mbit/s速率的以太网
    2. 以太网是一种基带总线局域网
    3. 1983年制定了第一个以太网标准:IEEE802.3标准
    4. IEEE 802委员会把局域网的数据链路层拆分为两个子层
      11. 逻辑链路控制LLC子层 11. 媒体接入控制MAC子层
    1. 适配器:计算机与外界局域网连接就是通过适配器
    2. 适配器:就是一种网络接口板、又称为网络接口卡NIC、网卡
    3. 适配器上有ROM和RAM
    4. 适配器的一个重要功能就是进行数据串行传输和并行传输的转换
    5. 计算机的硬件地址就在适配器的ROM中
    6. 如下同所示:计算机通过适配器和局域网进行通信

    img

    ★3.3.2 CSMA/CD协议

    检测到碰撞后:强->退->检->间

    1. 最早的以太网是将许多计算机都连接在一根总线上
    2. 总线的特点:当一台计算机发送数据时,总线上的所有计算机都能检测到这个数据。这种就是广播通信方式
    3. 为了在总线上实现一对一的通信,我们可以使每一台计算机的适配器都拥有一个与其他适配器不同的地址,也就是MAC硬件地址,这样具有广播特性的总线上就实现了一对一的通信
    4. 人们常常把局域网上的计算机称为:主站/工作站/站点/站
    5. 以太网的工作方式:
      5. 采用无连接的工作方式(也即是把差错帧的重传是否交给上层来决定) 5. 以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号
        5. 比特1:前高后低(周期中心向下跳变) 5. 比特0:前低后高(周期中心向上跳变)
      1. 总线上只要有一台计算机在发送数据,总线的传输资源就被占用。因此在同一时间只能允许一台计算机发送数据。
      2. 以太网采用随机接入,可以结合CSMA/CD来减少冲突发生的概率
      3. CSMA/CD:载波监听多点接入/碰撞检测
        12. 多点接入:就是在指总线型网络 12. 载波监听:就是在指边发送边侦听发之前也需要监听;也就是在指不管在发送数据之前,还是在发送数据之中,每个站都必须不停地检测信息到 12. 碰撞检测:发送之前若检测信道若检测到了信号,就暂不发送;若发送之中,检测信道检测到了信号,就停止发送
      1. 碰撞检测:就是适配器检测信道上的信号电压的变换情况,当多个站的同时在信道上传输,那么总线上的电压幅度将会变大(相互叠加的结果),此时适配器若检测到信号电压变化幅度超过了一定的门限值,就认为产生碰撞。(略)
      2. 碰撞检测也称为冲突检测
      3. 电磁波在1KM的电缆的传播时延为5us(记住)
        18. 信道长度:1KM 18. 传输速率:2x10⁵KM/S 18. 所以:传播时延为5us
      1. 在局域网的分析中,常常把总线上单程端到端的传播时延称为τ
      2. A发送数据后,最迟需要多久才能知道自己发送的数据与其他站发送的数据发生了碰撞? 这个时间最多是两倍的端到端的传播时延2τ,或称为端到端的往返传播时延
      3. 在使用CSMA/CD协议的时候,一个站不能同时进行发送和接收(但必须要边发送边监听),因此需要使用双向交替通信(半双工通信)
      4. 如下图所示:指出了传播时延对载波监听的影响

      img

      1. 对上图重要时间的分析: 略。。。。。。。。。
      2. 由上图可知,每一个站在发送数据之后的一小段时间内,存在着遭受碰撞的可能性,这一小段时间是不确定的(因为传播时延的存在)。因此,以太网不能保证在检测到信道空闲后的某一时间内,一定能够把自己的数据帧成功地发送出去。以太网地这一特点称为不确定性。
      3. 有上图可知:最先发送数据帧的A站,最迟经过2τ就可以知道自己发送的数据帧是否遭受了碰撞,因此以太网将这种端到端的往返传播时延2τ称为争用期,又称为碰撞窗口
      4. 如果A站在争用期内,没有检测到发送的数据遭受了碰撞,那么就可以肯定这次发送不会发生碰撞
      5. 以太网使用截断二进制指数退避算法,来计算碰撞后,各站的重传时机。
      6. 发生碰撞之后,退避一个随机的时间
      7. 如果采用退避算法,生成的最小退避时间的站将最先获发送权
      8. 退避算法的规定:
        8. 基本退避时间为争用期2τ,具体的争用期时间规定为51.2us,对于传统的10Mbit/s的以太网,51.2us就是512比特时间(1比特时间就是发送1比特所耗的时间) 8. 从离散的整数集合[0,1,2,3,4…(2的k次方-1)]中随机取出一个数,记为r。 8. 重传推迟时间为:r*争用期2τ 8. k的计算方式:k=Min[重传次数,10](也就是10次以内的重传,k=重传次数;10次以外的重传,k=10) 8. 当重传到16次仍不能成功,则丢弃该帧,并向高层报告
      1. 退避算法计算示例:
      2. 由退避算法可知:重传需要推迟的平均时间随着重传次数而增大(这也成为动态退避)
      3. 适配器每发送一个新的帧,就要执行一次CSMA/CD算法
      4. 以太网规定了一个最短帧长64字节,也就是512bit
      5. 对于10Mbit/s的以太网,发送512bit的时间需要51.2us,也就是上面提到的争用期
      6. 因此:以太网在发送数据的时候,如果在争用期内没有发生碰撞,那么后续发送的数据就一定不会发生冲突
      7. 凡长度小于64B的帧都是由于冲突而导致异常终止的帧,只要收到了,就丢弃该帧
      8. 以太网的争用期:确定规定为51.2us,也就是512bit时间**
      9. 强化碰撞/强化信号干扰:一旦检测到了碰撞,需要再继续发送32比特或48比特的人为干扰信号,以便让所有站都知道已经发生了碰撞
      10. 如下所示:人为干扰信号的加入、解析

      img

      img

      1. 请注意1:强化信号干扰是在计算机的内部进行的,也就是32bit和48bit时间是在计算机的内部消耗的,而由于传播时延的存在,还需要占用这段时延的时间发送到对方,通知对方我发生了碰撞。
      2. 以太网还规定了:帧间最小间隙为9.6us,也就是96比特时间
      3. 请注意2:检测到碰撞后,立即进行强化信号干扰,之后立即进行退避算法,再检测信道,最后经历帧间最小间隙(检测到碰撞后:强->退->检->间)
      4. CSMA/CD协议的要点归纳如下: (1)准备发送:发送之前,封装成帧 (2)发送之前,检测信道:检测信道,一直检测到空闲的时候,且在最小帧间间隙内信道仍然保持空闲,才会发送数据帧 (3)发送过程中,检测信道:若争用期内一直未检测到碰撞,则发送成功;若争用期内检测到碰撞,则立即停止发送,并按照规定强化信号干扰、接着进行退避算法,等待重放推迟时间后,返回步骤(2)继续检测信道;若重放16次仍不能成功,就停止重放并向上层报告

      3.3.3 使用集线器的星形拓扑

      发展:

      1. 如今:星形拓扑的以太网采用集线器作为中心
      2. 双绞线以太网总是和集线器配合使用的
      3. 双绞线的两端使用RJ-45接头
      4. 1990年IEEE制定出星形以太网10BASE-T的标准802.3i
        4. 10代表10Mbit/s 4. BASE代表基带信号 4. T代表双绞线
      1. 注意:10BASE-T以太网,每个站间举例不超过100m
      2. 虽然,从表面上看使用集线器的局域网在物理上是一个星形网络,但是集线器使用电子器件来模拟实际电缆线的工作,因此整个系统仍然像传统以太网那样运行。也就是说使用集线器的以太网在物理上是星形网,但是在逻辑上仍然是一个总线网,各站共享逻辑上的总线,使用的还是CSMA/CD协议。
      3. 一个集线器就像一个多端口的转发器
      4. 集线器工作在物理层,它的每个端口仅仅简单地转发比特,收到1发1,收到0发0,不进行碰撞检测
      5. 集线器采用了专门的芯片
      6. 现在的堆叠式集线器由4~8个集线器堆叠起来使用

      ★3.3.4 以太网的信道利用率

      1. 假定发送帧所需要的时间为T0,那么它等于帧长(bit)除以发送速率(10Mbit/s)
      2. 我们应该注意到,成功发送一个帧需要占用信道的时间是T0+τ(单程传播时延),因此必须经历T0+τ后以太网的媒体才能完全进入空闲状态,允许其他的站发送数据
      3. 极限信道利用率:
      4. 其他内容省略。。。。。。。。。。
      5. 详细内容:教材P94-95

      3.3.5 以太网的MAC层

      SHOC78给出的定义:

      1. 硬件地址又称为:物理地址或MAC地址
      2. IEEE802标准为局域网规定了一种48位的全球地址(一般称为地址),这就是局域网上的的每一台计算机中固化在适配器的ROM中的地址
      3. 适配器更新了,物理地址也会改变
      4. 适配器不变,物理地址就不会改变
      5. 严格的将局域网的“地址”应当是每一个站的“名字”,或标识符。
      6. 实际上这种48位的“地址”,应当是某个接口的标识符
      7. IEEE802标准规定MAC地址可采用6字节或2字节这两种中的一种,但是目前局域网适配器都是在使用6字节48bit的mac地址种类
      8. IEEE的注册管理机构RA:是局域网全球地址的法定管理机构,负责分配地址字段中6个字节的前3个字节,即高位24位
      9. 适配器厂家都要购买由这三个字节构成的这个号(称地址块),正式名称为组织唯一标识符OUI,通常也叫公司标识符(如3com公司的是:02-60-8C)(注意一个公司可能有很多个不同的OUI)
      10. 后三个字节,即低位24位,由厂家自行分配,成为扩展标识符
      11. 由以上8、9、10步构成的地址称为EUI-48
      12. 全球地址(简称地址)固话在适配器的ROM中,所以也叫物理地址、硬件地址
      13. IEEE规定地址字段的第一个字节的最低位为I/G位
        13. I/G位为0的时候,表示一个单个站地址 13. I/G位为1的时候,表示组地址,多用来进行多播(以前叫组播

      <li> IEEE规定地址字段的第一个字节的最低第二位为G/L位

      • G/L位为0的时候,表示全球管理
      • G/L位为1的时候,表示本地管理
      19. 综上,在全球管理的时候,对每个站的地址可用46位的二进制来表示(最低位和最低第二位都为0),因此有2^46个地址,超过70万亿 20. 适配器有过滤功能,通过检查目的地址,如果是发往本站的帧就接收,若不是则丢弃,这里发往本站的帧有以下几种:
        20. 单播(一对一):收到帧的目的MAC地址与本站的MAC地址相同 20. 广播(一对全体):即发送给本局域网上所有站点的帧(全1地址) 20. 多播(一对多):即发送给本局域网上一部分站点的帧
      1. 所有的适配器都可以识别单播和广播地址,多播通过编程的方法识别
      2. 注意:只有目的地址才可以使用广播和多播地址
      3. 适配器可以配置混杂模式,以窃听的形式,只要听到有帧在以太网上传输就悄悄地收下来,网络上的hacker/cracker经常利用这种方式非法获取网上用户的口令。有时也可以让网络维护和网络管理员以这种方式来监视和分析以太网上的流量(例如嗅探器)。
      4. 常用的以太网帧格式有两种:
        27. DiX Ethernet V2标准(以太网V2标准) 27. IEEE 802.3标准
      1. 以太网帧格式使用最多的是以太网V2标准
      2. 如下图所示:以太网V2的MAC地址格式(假设网络层使用的是IP协议)
      3. 以太网V2的MAC帧由5个字段组成:
        32. 前两个字段分别为6字节的目的地址和源地址字段 32. 第三个字段为2字节的类型字段(用来标识上层使用的协议,例如0x0800表示上层使用的是IP协议、0x8137表示上层使用的是IPX协议) 32. 第四个字段为数据字段,其长度为46到1500字节之间(46是由最短帧长64-18字节的MAC帧首尾部字段,注意这里的MAC帧和PPP帧的区别啊!!!!)(1500是MTU)(数据字段其实就是上层交付下来的IP数据报/分组/包) 32. 最后一个为4字节的帧检验序列FCS(使用CRC循环冗余检验)
      1. 当数据字段小于46字节的时候,我们就会在其后面加入一个整数字节的填充字段,以保证64字节的最小帧长
      2. 注意:在传输媒体上实际传送的要比MAC帧还要多8个字节(为了同步时钟,以便接收端接受帧)
        38. 第一个字段是7个字节的前同步码 38. 第二个字段是1个字节的帧开始定界符
      1. 注意:MAC帧没有帧结束定界符,因为有帧间最小间隙的存在,一旦开始就是连续的比特流,若有间隙那么就是帧间最小间隙
      2. IEEE802.3标准规定的什么情况下为无效帧:(无效帧直接丢弃)
        42. 帧长度不是整数个字节 42. 用收到的FCS查出比特差错 42. 收到的帧的MAC帧的数据字段不在46到1500之间 42. (考虑到MAC帧的首尾部有18字节,因此帧的有效长度为64到1518之间)
      1. IEEE802.3的帧结构与以太网V2帧结构的区别有三点

      主要是第三个字段不同,其他略。。。。。。。。。

      3.4 扩展的以太网

      这种扩展的以太网在网络层来看仍然是一个网络

      3.4.1 在物理层扩展以太网

      1. 10BASE-T以太网的两台主机之间的距离不能超过200m
      2. 10BASE-T以太网的主机和集线器之间的距离不能超过100m
      3. 扩展主机和集线器之间的距离的一种简单方法就是:使用光纤/光缆
      4. 在通过主干集线器连接之后,不同系的主机之间的距离就可以扩展了,因为集线器之间的距离可以是100m的双绞线也可以是更远的光纤
      5. 如下同所示:每一个系的10BASE-T以太网是一个独立的碰撞域,又称为冲突域

      3.4.2 在数据链路层扩展以太网

      1. 扩展以太网最常用的方法是在数据链路层进行的,最初人们使用的是网桥
      2. 网桥对收到的帧根据其MAC地址的目的地址进行转发过滤
      3. 交换时集线器又称为以太网交换机或二层交换机,工作在数据链路层
      4. 以太网交换机实质上就是多端口的网桥
      5. 以太网交换机
        5. 一般工作在全双工模式 5. 并行性 5. 每一个端口和连接到端口的主机构成了一个碰撞域,具有N个端口的交换机的碰撞域有N个 5. 内部的帧交换表(地址表),是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的
      1. 共享总线以太网交换式以太网发
      2. 以太网的直通模式,不检查差错直接将帧转发出去
      3. 以太网交换机的自学习功能:
        12. 一开始交换机里面的交换表是空的 12. 写入源MAC地址和入接口到表中,如(A,1),并向除了端口1之外的所有端口广播该帧 12. 目的地址不匹配,则丢弃(过滤) 12. 目的地址匹配,,则接收 12. 由于交换表中写入了(A,1),那么之后每次目的地址是A的帧直接从接口1出去 12. 注意:当交换表中写入一个项目的时候(比如(A,1)),就记下当时的时间,只要超过300S,该项目就自动删除,也就是300S内没有再次收录就删除缓存
      1. 交换表实际上是有三列:
        19. MAC地址:目的MAC地址 19. 端口:交换机入接口 19. 写入时间
      1. IEEE802.1D制定的STP生成树协议解决了广播风暴的问题,其功能就是逻辑上切断了某些链路
      2. 从共享以太网(有CSMA/CD)-----》星形以太网(无CSMA/CD),发展过程中依然使用以太网的帧结构

      3.4.3 虚拟局域网

      虚拟局域网其实只是局域网给用提提供的一种服务,而并不是一种新型的局域网

      1. 以太网是局域网的代名词
      2. 一个交换机的接口和其所连接的主机构成一个冲突域/碰撞域
      3. 一个以太网/局域网就是一个广播域
      4. 虚拟局域网VLAN就是把一个大的局域网LAN,分割成一个个小的局域网LAN(也就是在分割广播域)
      5. 每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符,指明了发送该帧的计算机属于哪一个VLAN
      6. 虚拟局域网允许在以太网帧格式中插入一个4字节的标识符,称为VLAN标签(tag)
        6. 插入VLAN标签的帧称为802.1Q帧 6. 4字节的VLAN标签位于源地址字段和协议字段之间 6. 4字节的VLAN标签的前两个字节固定为0x8100,称为IEEE802.1Q标签类型 6. 4字节的VLAN标签的后两个字节的前4位没有作用,后12位是VLAN标识符,也就是VID(VLAN ID),他唯一的标识了802.1Q帧属于哪一个VLAN。由于是12位,所以有2^12种可能,也就是4096个不同的VLAN 6. 注意:插入了VLAN标识符后,FCS需要重新计算
      1. 由于VLAN标识符的插入,此时的以太网帧的最大帧长从原来的1518字节变成了1522字节
      2. 每台计算机都是 通过接入链路连接到以太网交换机的,每台主机并不知道自己的VID,因为交换机入口处打上标签,交换机出口处去除标签
      3. 连接两个交换机之间的链路称为汇聚链路主干链路

      略。。。。。。。。。。

      3.5 高速以太网

      1. 100BASE-T 是在双绞线上传送100Mbit/s 基带信号星形拓扑以太网,仍然使用IEEE802.3的CSMA/CD协议,它又称为快速以太网
      2. 100BASE-T的适配器可以对100Mbit/s和100Mbit/s自适应
      3. 注意:
        3. 100BASE-TX/4:5类双绞线,100m,以太网帧结构 3. 1000BASE-T:5类双绞线,100m,以太网帧结构 3. 10GBASE-T:6A类双绞线,100m,以太网帧结构
      1. 半双工下使用CSMA/CD,全双工下不使用CSMA/CD
      2. FC:光纤通道(成对使用)

      略。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

      本章重要概念

      1. 链路是从一个结点到相邻结点的一段物理线路,数据链路则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件(如网络适配器)和软件(如协议的实现)。
      2. 数据链路层使用的信道主要有点对点信道和广播信道两种。
      3. 数据链路层传送的协议数据单元是帧。数据链路层的三个基本问题则是:封装成帧、透明传输和差错检测。
      4. 循环冗余检验 CRC 是一种检错方法,而帧检验序列 FCS 是添加在数据后面的冗余码。
      5. 点对点协议 PPP 是数据链路层使用最多的一种协议,它的特点是:简单:只检测差错,而不是纠正差错;不使用序号,也不进行流量控制:可同时支持多种网络层协议。
      6. PPPoE 是为宽带上网的主机使用的链路层协议。
      7. 局域网的优点是:具有广播功能,从一个站点可很方便地访问全网:便于系统的扩展和逐渐演变;提高了系统的可靠性、可用性和生存性。
      8. 共享通信媒体资源的方法有二:一是静态划分信道(各种复用技术),二是动态媒体接入控制,又称为多点接入(随机接入或受控接入)。
      9. IEEE 802 委员会曾把局域网的数据链路层拆成两个子层,即逻辑链路控制(LLC)层(与传输媒体无关)和媒体接入控制(MAC) 子层(与传输媒体有关)。但现在LLC 子层己成为历史。
      10. 计算机与外界局域网的通信要通过通信适配器(或网络适配器),它又称为网络接口卡或网卡。计算机的硬件地址就在适配器的 ROM 中。
      11. 以太网采用无连接的工作方式,对发送的数据帧不进行编号,也不要求对方发回确认。目的站收到有差错帧就把它丢弃,其他什么也不做。
      12. 以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监昕多点接入 CSMA/CD 。协议的要点是:发送前先监听,边发送边监昕,一旦发现总线上出现了碰撞,就立即停止发送。然后按照退避算法等待一段随机时间后再次发送。因此,每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内,存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上各站点都平等地争用以太网信道。
      13. 传统的总线以太网基本上都是使用集线器的双绞线以太网。这种以太网在物理上是星形网,但在逻辑上则是总线形网。集线器工作在物理层,它的每个接口仅仅简单地转发比特,不进行碰撞检测。
      14. 以太网的硬件地址,即 MAC 地址实际上就是适配器地址或适配器标识符,与主机所在的地点无关。源地址和目的地址都是 48 位长。
      15. 以太网的适配器有过滤功能,它只接收单播帧、广播帧或多播帧。
      16. 使用集线器可以在物理层扩展以太网(扩展后的以太网仍然是一个网络)。
      17. 交换式集线器常称为以太网交换机或第二层交换机(工作在数据链路层)。它就是一个多接口的网桥,而每个接口都直接与某台单主机或另一个集线器相连,且工作在全双工方式。以太网交换机能同时连通许多对的接口,使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样,无碰撞地传输数据。
      18. 高速以太网有 100 Mbit/s 的快速以太网、吉比特以太网和 10 Gbit/s 10 吉比特以太网。最近还发展到 100 吉比特以太网。在宽带接入技术中,也常使用高速以太网进行接入。

      第三章UOOC作业

      一、单选题 (共 40.00 分)

      1. 数据链路层封装的PDU称为( )

      A.分组

      B.帧

      C.报文

      D.比特流

      满分:2.00 分

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      2.数据链路层的帧中封装的数据一般为上一层的( )

      A.分组

      B.帧

      C.报文

      D.比特流

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      3.数据链路层协议需要解决的三个基本问题是封装成帧、透明传输与( )

      A.加密技术

      B.身份验证

      C.可靠机制

      D.差错控制

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      4.数据链路层中使用最为广泛的检错技术是( )

      A.海明码检验

      B.循环冗余检验

      C.奇偶检验

      D.公钥加密

      满分:2.00 分

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      5.某CRC生成多项式P有n位,则其冗余码应该是( )位。

      A.n-1

      B.n

      C.n+1

      D.32

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      6.用户使用拨号电话线与Modem接入因特网时,一般都是使用( )协议。

      A.ISP

      B.PPP

      C.PPPOE

      D.CSMA/CD

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      7.PPP帧的标志字段等于0x( )。

      A.80

      B.7e

      C.ff

      D.88

      满分:2.00 分

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      8.世界上第一个以太网的规约是( )。

      A.DIX Ethernet V2

      B.IEEE 802.3

      C.OSI/RM

      D.TCP/IP

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      A

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      9.以太网规定了最短有效帧长为( )字节。

      A.32

      B.48

      C.64

      D.128

      满分:2.00 分

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      10.10BASE-T中的T表示使用的传输媒体是( )。

      A.粗同轴电缆

      B.细同轴电缆

      C.双绞线

      D.光缆

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      10BASE-T中的BASE表示( )。

      A.基带信号

      B.宽带信号

      C.基本速率

      D.原始以太网

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      A

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      暂无

      12.MAC地址共定义有( )bit。

      A.32

      B.48

      C.64

      D.128

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      13.以太网帧格式规定,其数据部分最长为( )字节。

      A.64

      B.128

      C.1000

      D.1500

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      14.使用双绞线组建以太网时,其网线最大长度为( )米。

      A.10

      B.50

      C.64

      D.100

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      D

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      15.当以太网的连接距离超过100米时,在物理层上扩展范围最好的方法是使用( )。

      A.双绞线

      B.光缆

      C.同轴电缆

      D.无线电

      满分:2.00 分

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      16.目前在数据链路层扩展局域网是使用( )设备。

      A.集线器

      B.转发器

      C.路由器

      D.交换机

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      D

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      17.当以太网出现环路时,可以使用( )协议避免广播风暴的出现。

      A.CSMA/CD

      B.STP

      C.CRC

      D.FTTx

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      18.100BASE-T 以太网的最短帧长为( )字节。

      A.32

      B.48

      C.64

      D.128

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      C

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      19.1000BASE-T要求使用的双绞线必须是( )类线以上。

      A.3

      B.4

      C.5

      D.超5

      满分:2.00 分

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      10GBASE-T以太网中使用的双绞线必须是( )类线以上。

      A.5

      B.5E

      C.6

      D.6A

      满分:2.00 分

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      二、判断题 (共 60.00 分)

      1.一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。

      A.正确

      B.错误

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      A

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      2.封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,然后就构成了一个帧。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      A

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      暂无

      3.所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      A

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      4.PPP 协议用在 SONET/SDH 链路时,采用零比特填充方法来实现透明传输。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      A

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      5.以太网使用受控接入技术实现媒体共享。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      B

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      6.目前厂商生产的适配器上不仅装有 MAC 协议还有 LLC 协议。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      B

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      7.最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上,也称为共享以太网。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      8.以太网使用面向连接的工作方式。

      A.

      正确

      B.

      错误

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      9.以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码,其特点是可以实现时钟自同步。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      得分:2.00 分

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      10.由HUB组建的以太网属于交换式以太网。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      11.集线器是一个物理层设备。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      12.通过协议的控制,可以让多个站在以太网上同时工作而不发生碰撞。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      13.以太网中定义了参数 a,它是以太网单程端到端时延与帧的发送时间之比。当 a →0表明争用期所占的比例增大,每发生一次碰撞就浪费许多信道资源,使得信道利用率明显降低。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      14.以太网的站点在发送帧时,如果经过2τ后还没有检测到冲突,则本次发送不会再出现冲突了。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      15.传统以太网在实际应用中,平均到每个站点的速率往往达不到10Mbps。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      16.MAC地址由互联网协议下属机构负责分配与管理。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      17.以太网只有一种标准,那就是IEEE的802.3标准。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      18.IEEE 802.3与DIX V2的MAC帧格式主要区别在第2个字段的定义上。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      19.使用HUB组建一个更大的LAN时,其广播域并没有扩大。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      20.使用HUB组建以太网可以隔离广播域。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

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      得分:2.00 分

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      21.交换机与网桥是两个不同工作原理的以太网设备。( )

      A.

      正确

      B.

      错误

      满分:2.00 分

      得分:2.00 分

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      22.速率达到或超过 100 Mb/s 的以太网称为高速以太网。( )

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      23.100BASE-T 以太网工作在全双式方式时,不使用CSMA/CD协议。

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      24.100BASE-T 以太网的帧间时间间隔为0.96微秒. ( )

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      25.100BASE-FX以太网使用一根光纤进行传输。( )

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      26.吉比特以太网不再工作在半双式模式下。( )

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      27.吉比特以太网在全双式方式下,不使用CSMA/CD协议。( )

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      28.1000BASE-CX 标准中的CX表示使用光纤。( )

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      29.10 吉比特以太网与 10 Mb/s,100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太网的帧格式完全相同。( )

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      30.10 吉比特以太网没有保留 802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长,以便于升级。( )

      A.

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