第1章 计算机网络导论

1.1 信息技术发展简史（P1）

 语言—文字—印刷—电话电报—集成电路和计算机。

1.1.6 现代通信技术的进步（P3）

 程控交换技术、卫星通信、蜂窝通信、光纤通信。

1.1.7 计算机网络和因特网的产生（P4）

 Inernet—ARPA网—TCP/IP 通信协议—网络标准的核心内容：包交换。

 包交换：数据打包，按 IP 地址传送。

1.2 计算机网络的用途（P6）

 数字通信、分布式计算、网络门户服务、

 互联网数据中心 IDC、网上应用服务的提供商 ASP、信息查询、

 网上教育、虚拟现实、电子商务 EC、电子业务 EB、家庭自动化。

1.3.1 计算机网络的拓扑结构（P10）

 网络拓扑：Network Topology（地形）。

  星型 Star、环型 Ring、树型 Tree、总线型 Bus。

1.3.2 计算机网络的组成结构（P12）

 通信子网、网络高层、网上应用。

1.4 网络的标准体系（P13）

 TCP/IP 通信协议：传输控制协议/网际协议。

 Transmission control Protocol

 Internet Protocol

 ISO/OSI 七层标准模型：国际标准组织/开放式系统互连。

 International Standard Organization

 Open System Interconnection

 局域网的标准集 IEEE-803.x：电气和电子工程师学会开发的标准。

1.5 计算机网络的新进展及发展趋势（P13）

1.5.1 通信技术的进步（P13）

 交换方式趋于纯 IP 化、光纤采用波分复用技术（WDM）扩容、

 计算机采用无线接入方式：

 时分复用多路访问 TDMA

 频分复用多路访问 FDMA

 码分复用多路访问 CDMA

1.5.2 多媒体技术的进步（P15）

1.5.3 网上应用的进步（P15）

 先进网管技术、信息安全得到保障、自动翻译文字声音。

第2章 计算机网络的层次化结构

2.1.1 网络基本概念简介（P19）

 一、信道速率 = 比特/秒（bit/s）

 二、网络协议的概念

 协议（Protocol）：按照“协议”规则协调双方交互的动作。

 协议栈（Protocol Stack）：一套完整的计算机协议。

 1.同等层协议（Peer-to-Peer）：支持同等层协议实体间互相联络。

 2.主/从的概念（Master/Slave）：发送/接收信息的关系。

 3.（网络层间）服务的概念（Service）：网络低层对高层提供支撑服务。

 4.单工通信和双工通信的概念（P21）

  单工通信（Simplex Communication）如广播电台。

  双工通信（Duplex Communication）如电话通信。

  半双工通信（Half-duplex Communication）如步话机通信。

2.1.2 计算机网络的模型（P22）

 ISO/OSI 七层标准模型：国际标准组织/开放式系统互连。

 International Standard Organization

 Open System Interconnection

 TCP/IP 通信协议：传输控制协议/网际协议。

 Transmission control Protocol

 Internet Protocol

 一、TCP/IP 网络模型（P23）

 把复杂的网络问题分解成简单的部分，把相近功能放在同层。

   应用层：提供应用程序，如FTP。

   运输层：提供端到端的通信。

   网络层：在端节点间的信息传送。

   链路层：实现“相邻节点”之间的无差错通信。

ISO/OSI 七层标准模型

TCP/IP 网络模型

 二、信息在多层模型中的递交过程（P24）

 发送方：信息层层下交，层层附加相应信息控制部分(头 head)。

 接收方：信息层层上交，层层取出相应信息控制部分(头 head)。

 三、层间服务的模型

 网络低层对高层提供支撑服务。

 支撑服务通过服务访问点（Service Access Point），

 在服务访问点交换相邻层间与“服务控制”相关的参数。

2.2 物理层

2.2.1 计算机网络中物理层的任务（P25）

 把相邻高层下交的信息转换成合适的“物理”特性的方式传递到媒体上。

2.2.2 物理传输媒体

 一、光纤（Optic Fiber）

 传输速率：* 100 Tbps  T=10¹²

 密集波分复用技术（DWDM）：一根光纤可以同时传输几百路高速数字信息。

 单模光纤：用激光传送单一模式光波。

 多模光纤：用发光二极管光源传送多个模式光波。

 二、双绞线

 传输速率：10 Mbps 到 1000Mbps  M=10⁶

 同轴电缆（Coaxial Cable）、无线方式、通信卫星。

2.2.3 带宽和时延的概念（P29）

 带宽：传输频率的范围。

例如电话音频从 300Hz 到 4000 Hz，带宽 3700 Hz。

 时延：信号传输时间。

2.2.4 物理传输信息编码和调制技术

 一、编码和解码的概念

 编码（Coding）：

把电脉冲信号转变成适合物理媒介内传送的一种能量形式的代码。

 解码（Decoding）：

把某种能量形式的代码转变成电脉冲数字信号。

 二、调制技术介绍

 调制（Modulation）：把数字脉冲信号加载到固定频率的正弦波上。

例如：调幅 AM、调频 FM、调相 PM。

 解调制（Demodulation）：从已调制的正弦波上取出数字脉冲信号。

 调制解调器（MODEM）

2.2.5 物理接口标准和信道复用技术（P30）

 一、本地异步通信接口 RS-232C

 接口（Interface）：规定接插件形状尺寸，接脚信号电指标。

 接口 RS-232C：串行异步通信，无时钟脉冲同步信号控制。

二、信道复用技术

 信道复用（Multiplexing）：宽带信道支持多用户、多重应用。

   时分多路复用 TDM（Time Division Multiplexing）：

   把信道按时间分成多个时间片段，轮换传输各路信号。

   例如：线路比特率为 76.8kbit/s，

   可以传输 8 个输入数据比特率是 9.6kbit/s 的数字信号。

   频分多路复用 FDM（Frequency Division Multiplexing）：

   把传输电缆的带宽分成多个频段，传输各路频宽信号。

   例如：电话线带宽可达 100 kHz，

   可以传输频宽约需 3kHz 的电话信号30多路。

   波分多路复用 WDM（Wavelength Division Multiplexing）：

  将光纤有效波长划分多个波段，分别传递各路信号。

2.2.6 基本传输技术介绍（P32）

 一、SDH 技术

 同步数据传输（SDH）：光纤支持许多用户同时传递大量信息。

 数字数据专线业务网 DDN（Digital Data Network）：

在 SDH 系统上分割出来的专线业务。

 二、ATM 技术

 异步传输模式 ATM（Asynchronous Transfer Mode）：

比 SDH 在分配光纤的带宽方面具有更多的灵活性。

 三、直接在光纤上传 IP 的技术

 传统做法：

 在光纤上构筑 SDH 基础传输网，

 在 SDH 的 DDN 专线网上构筑 IP 通信网。

 现在做法：

 通过 TCP/IP 直接在光纤构筑 IP 通信网。

 四、接入技术介绍（P33）

 1.综合业务数字网 ISDN(Integrated Service Digital Network)

2B+D 方式：（打电话、数据通信）+网络控制和管理

 2.高速数字接入设备(Digital Subscriber Line)

非对称数据接入(ADSL)：下行速率 6Mbps 以上，上行速率 640kbps。

 3.同轴电缆宽带调制解调器(Cable Modem)：电视宽带传送数字信号。

 4.局域网 LAN（Local Area Network）

光纤拉到住宅楼，用双绞线局域网延伸到每家，

支持 10 Mbps 到 100 Mbps。

 5.无线接入(Wireless)

2.3 链路层（P34）

 链路层：建立相邻节点的连接。

在物理层的基础上，采用协议控制方式实现无差错通信。

2.3.3 面向连接与无连接

 面向连接：双方之间建立通道进行实时同步通信。

例如：远程通信的 X.25 协议，传输方式为“虚电路”，

因特网的 TCP 协议。

 无连接：双方之间不建立通道，让信息自主地在网络上非实时异步传送。

例如：因特网的 IP 协议，传输方式为数据报。

2.3.4 物理地址（P35）

 物理地址：连网计算机的网卡的“地址”。

2.3.5 成帧，纠错和流控制

 帧的格式：帧头、帧尾和正文。

 帧头：起始标记、收发双方的物理地址、传送时需要的相应控制信息。

 帧尾：结束标记、检查是否出错的信息，如 CRC 循环冗余校验。

 正文：需要发送的数据。

 流控制(Flow Control)：在计算机网络上调度计算机之间传送的“帧”。

2.3.6 通信信道容量的静态和动态的分配（P38）

 静态分配通信信道带宽：固定带宽。

 动态分配通信信道带宽：按照实际传输的需要安排通信信道带宽。

2.3.7 链路层的例子

 点对点协议(PPP Point-to-Point Protocol)：因特网链路层的标准协议。

2.4 网络层（P39）

 网络层：实现端节点之间信息传送。

 1.IP地址：连入 Internet 网络节点的统一规定格式地址。

 2.IP地址的格式：4个字节共32位，用点分十进制表示，

如 192.111.0.1。

 3.IP地址的等级与分类

* C 类 IP 地址可用屏蔽码技术改为 128 个子网段。

 四、网络传输错误报告

 ICMP(Internet Control Message Protocol)：

可以用来在因特网上发送测试信息，找到最佳的传输路径。

2.4.3 路由问题（P41）

 路由问题：端点之间路径选择。

 静态路由：简单、开销小、不灵活。

 动态路由：自动处理网络内部发生的情况。

2.4.4 地址解析协议 ARP 和反向地址解析协议 RARP（P42）

 地址解析协议 ARP(Address Resolution Protocol)：

 IP 地址 转换成 物理地址。

 反向地址解析协议 RARP(Rewerse Address Resolution Protocol)：

 物理地址 转换成 IP 地址。

 B 机与 E 机通信路由选择：

B 机—物理网1—路由器 R1——物理网2—路由器 R2——物理网3—E 机。

2.4.7 防火墙（P43）

 防火墙安装在内部网络和外部网络之间，通过包过滤保护单位内部网络。

2.4.8 网络互连技术

 互联网络协议(Internet Propocol)：IP 协议可以把不同网络，

如以太总线网、IBM 令牌环网、DDN 专线等网络连在一起。

 网络互联的常用设备

 1.中继器（Repeater）：

  在物理层上实现网络的互连。

  连接同一网络内的多段网络，对信号放大和整形。

 2.网桥(Bridge)

 连接两个物理网络，判断信号决定是否转送，过滤、隔离两边网络信息。

 3.交换机（Switch）

  任两端口模拟用网桥连接，用于数据的高速交换或转发。

 4.路由器（Router）

  实现协议转换和路径选择，连接不同类型的网络，可以组成防火墙。

 5.网关（Gateway）

  在运输层和应用层上实现网络的互连。

  连接不同的协议的异构型网络，转换通信协议。

 6.集线器（Hub）:信号的再生和转发。

2.4.9 网络层的例子（P47）

 计算机网络技术中网络层是通过 IP 协议实现的。

 IP 包头的格式：

 标识(Identification)给包编号，

 分段偏移(Fragment Offset)，

 包在网络上传输时，自选路径，

 到达目的地后根据编号、分段偏移的位移值重新组装成报文。

 源地址、目标地址。

2.5 运输层（P48）

 运输层：完成端点之间可靠传输服务是由 TCP 协议完成的。

 运输层支持应用层提供如下服务：

 建立和拆除运输层的连接，对点到点的通信实施控制，

实现全双工通信控制并保证传输的可靠性。

2.5.4 传输连接的建立、拆除和管理（P49）

 TCP 协议支持两网络节点的高层应用程序之间建立起连接，传递信息。

 保证运输层建立连接和拆除连接的可靠性：

 TCP 采用“三方握手”，在收发双方间交换三个报文。

 建立连接使用同步字段 SYN，拆除连接使用结束字段 FIN。

2.5.7 TCP 字段格式（P52）

 源端口和目的端口指明发送和接收端点的 IP 地址和端口号，

就可以找到网上的计算机和应用程序。

2.6 应用层（P52）

 应用层：提供网络应用环境。

 两个端点计算机实现网络应用时，一个应用程序帮助启动与对方的通信，

而另一端的应用程序则接收这个通信的内容。

2.6.2 客户/服务器交互环境

 客户/服务器( C/S Client/Server)：提出请求/提供服务。

 一台计算机可以同时运行多个服务程序，如 FTP、WWW、SMTP。

2.6.3 域名系统（P54）

 mail.cs.zju.edu.cn

 邮件服务器.计算机系.浙江大学.教育科研网.中国

2.6.4 电子邮件（P55）

 邮件服务器管理：

简单邮件传输协议 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

 发送方计算机—用户界面—邮件传递程序—互联网—

邮件网关—互联网—邮件服务器—接收方邮箱—接收方计算机。

2.6.5 文件传输（P56） 

文件传输协议 FTP(File Transfer Protocol)

2.6.6 WWW

 超文本标记语言 HTML(HyperText Markup Languqnge)

 公共网关接口 CGI(Common Gateway Interface)。

2.6.7 网络管理

 互联网的管理程序 SNMP：Simlpe Network Management Protocol