02141计算机网络技术总结

02141计算机网络技术总结内容摘要：

等级 可供选择的服务包括差错 和丢失数据的程度、允许的平均延迟和最大延迟、允许的平均吞吐率和最小吞吐率以及优先级水平等。 根据这些要求，可将传输层协议服务等级细分为以下四类： a) 可靠的面向连接的协议 b) 不可靠的无连接的协议 c) 需要定序和定时传输的话间传输协议 d) 需要快速和高可靠的实时协议 c. 数据传输 d. 用户接口 e. 连接管理 f. 状态报告 g. 安全保密 ② 服务质量 根据用户要求和差错性质，网络服务按质量可划分为下列三种类型： a. A 型网络服务，具有可接受的残留差错率和故障通知率，是一种完善的、理想的和可靠的网络服务 b. B 型网络服务，具有可接受的残留差错率，和不可接受的故障通知率 c. C 型网络服务，具有不可接受的残留差错率，是一种最差的网络服务。 ③ 传输层协议等级 传输层的功能按级别划分， OSI 定义了五种协议级别，即级别 0（简单级、级别 1（基本差错恢复级）、级别 2（多路复用级）、级别 3（差错恢复和多路复用级）和级别 4（差错检测、恢复及多路复用级）。 ④ 传输服务原语 服 务原语划分为四种类型： a. 请求 b. 指示 c. 响应 d. 确认 5） 用户数据报协议 （ 1） UDP 的基本工作过程 （ 2） UDP 的端口号分配 （ 3） UDP 的数据报格式。 源端口号、目的端口号、总长度、检验和 6） 传输控制协议 （ 1） TCP 协议的主要特点 ① 面向连接服务 ② 高可靠性 ③ 全双工通信 ④ 支持流传输 ⑤ 传输连接的可靠建立与释放 ⑥ 提供流量控制与拥塞控制 （ 2） TCP 的端口号分配 和 Socket 地址 ① TCP 的端口号分配 ② Socket 地址的基本概念。 TCP 协议在全网惟一地标识一个进程，需要使用网络层的 16 位 IP 地址和传输层的 32 位端口号，一个 IP 地址与一个端口号合起来就叫“ Socket”地址或称“套接字” （ 3） TCP 报文段格式 TCP 报文段报头主要包括以下一些域： ① 端口号 ② 序号， 32 位 ③ 确认号， 32 位 ④ 头部长度， 4 位 ⑤ 保留， 6 位，留给今后使用，目前使用时全置 0 ⑥ 控制域 ⑦ 窗口 ⑧ 紧急指针 ⑨ 选项 ⑩ 校验和 7. 高层协议介绍 1） 会话层 （ 1） 实现会话层连接到传输连接的映射 会话层的主要功能是提供建立连接并有序传输数据的一种方法，这种连接就叫做会话 会话连接建立的基础是建立传输连接，只有当传输连接建立好之后，会话连接才能依赖于它而建立。 （ 2） 会话连接的释放 （ 3） 会话层管理 ① 令牌和对话管理 ② 活动与对话单元 ③ 同步与重新同步 （ 4） OSI 会话服务 通用的功能单元包括： ① 核心功能单元，提供连接管理和全双工数据传输的基本功能 ② 协商释放功能单元，提供有次序的释放服务 ③ 半双工功能单元，提供单向数据传输 ④ 同步功能单元，在会话连接期间提供同步或重新同步 ⑤ 活动管理功能单元，提供对话活动的识别、开始、结束、暂停和重新开始等 ⑥ 异常报告功能单元 （ 5） OSI 会话协议 2） 表示层 （ 1） 表示层的特点及功能 表示层要解决的问题是如何描述数据结构并使之与具体机器无关，其作用是对源站内部的数据结构进行编码，使之形成适合于传输的比特流，到了目的站再进行解码，转换成用户所要求的格式 表示层的主要功能为： ① 语法转换。 将抽象语法转换成传输语法，并在对方实现相反的转换。 涉及的内容有代码转换、字符转换、数据格式的修改，以及对数据结构操作的适应、数据压缩、加密等。 ② 语法协商。 根据应用层的要求协商选用合适的上下文，即确定传输语法并传送 ③ 连接管理。 包括利用会话层服务建立表示连接，管理在这个连接之上的数据传输和同 步控制，以及正常或异常地终止这个连接。 （ 2） 语法转换 ① 数据表示 ② 数据压缩 ③ 网络安全和保密 （ 3） OSI 表示服务原语 （ 4） 抽象语法标记 3） 应用层 应用层也称为应用实体，它由若干个特定应用服务元素和一个或多个公用应用服务元素组成。 （ 1） 文件传输、访问和管理功能 （ 2） 电子邮件功能 （ 3） 虚拟终端协议 VTP （ 4） 其他应用功能 第 4章 局域网 一、 局域网概述 1. 局域网的定义 局域网是一种在局部范围内传递信息和共享资源的网络系统，广义上可将其理解为是一种支持各类数据通信设备间的设备互连、信息交换和资源共享的计算机化的网络系统 ；狭义上要将其理解为在有限距离内将计算机、终端及各类外部设备通过高速传输线路连接而成的通信网络。 2. 局域网的特点 1） 地理分布范围较小，一般辐射范围为数公里。 2） 数据传输速率高，一般为 10M~100Mbps。 3） 传输延时小、误码率低 4） 以 PC 为主机，包括终端及各种外设，网中一般不设中央主机系统，各站点之间互为平等关系，可以进行广播或组播 5） 局域网体系结构中一般仅包含 OSI 参考模型中的低层功能，即仅涉及通信子网的内容，而且一般者不单独设置网络层 6） 局域网的协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充 局域网可以分成 三大类：一类是平时常说的局域网 LAN；另一类是采用电路交换技术的局域网，称计算机交换机 CBX 或 PBX；还有一类是新发展的高速局域网 HSLN 二、 局域网的主要技术 局域网的技术特性主要取决于它的拓扑结构、传输介质和介质访问控制方法等三项技术 1. 局域网的拓扑结构 总线网和环形网一般采用分布式介质访问控制方法 星形网往往采用集中式介质访问控制 2. 局域网的传输介质 基带用于数据信号传输，常用的传输介质有双绞线或同轴电缆。 宽带用于无线电频率范围内的模拟信号的传输，常用同轴电缆 1） 基带系统 数据信号通常采用曼彻斯特编码传输，介质的整个带宽用于单信道的信号传输，不采用频分多路复用技术。 采用总线环型拓扑。 基带传输是双向的。 总线 LAN 常采用 50Ω 的基带同轴电缆。 2） 宽带系统 宽带一般用于传输模拟信号，可用 FDM 技术把宽带电缆的带宽分成多个信道或频段。 宽带是一种单方向传输的介质。 3. 局域网的介质访问控制方法 1） 具有冲突检测的载波监听多路访问 CSMA/CD 只用于总线拓扑结构网络 2） 控制令牌 3） 时槽环 三、 局域网的参考模型与协议标准 1. 局域网的参考模型 OSI/RM 的数据链路层功能，在局域网参考模型中被分成介质访问控制 MAC和逻辑链路控制 LLC 两个子层。 为了使数据帧的传送独立于所采用的物理介质介质访问控制方法， IEEE802标准特意把 LLC 独立出来形成一个单独子层，使 LLC 子层与介质无关，仅让MAC 子层依赖于物理介质。 为了对多个高层实体提供支持，在 LLC 层的顶部有多个 LLC 服务访问点（ LSAP）， 在网际层的顶部有多个网间服务点（ NASP），介质访问控制服务访问（ MSAP）向 LLC 实体提供单个接口端，物理服务访问点（ PSAP）也向MAC 实体提供单个接口端。 LLC 子 层中规定了无确认无连接、有确认无连接和面向连接三种类型的链路服务。 2. IEEE 802 标准 LLC 帧格式 1 1 1~2 N DSAP SSAP 控制 高层数据 四、 CSMA/CD 介质访问控制 1. 载波监听多路访问 CSMA 1） 非坚持算法 （ 1） 如果介质是空闲的，则可以立即发送 （ 2） 如果介质是忙的，则等待一个由概率分布决定的随机重发延迟后，再重复前一步骤。 非坚持算法的缺点是：即使有几个站点都有数据要发送，但由于 大家都在延迟等待过程中，致使介质仍可能处于空闲状态，使利用率降低 2） 1坚持算法 （ 1） 如果介质是空闲的，则可以立即发送 （ 2） 如果介质是忙的，则继续监听，直至检测到介质空闲，立即发送 （ 3） 如果有冲突（在一段时间内未收到肯定的回复），则等待一随机量的时间，重复步骤（ 1） ~（ 2） 这种算法的优点是：只要介质空闲，站点就可立即发送，避免了介质利用率的损失；其缺点是：假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免。 3） P坚持算法 （ 1） 监听总线，如果介质是空闲的，则以 P 的概率发送，而以（ 1P）的概率延迟一个时间单位。 一个时间单 位通常等于最大传播时延的 2 倍 （ 2） 延迟一个时间单位后，再重复步骤（ 1） （ 3） 如果介质是忙的，继续监听直至介质空闲并重复步骤（ 1） P 坚持算法是一种既能象非坚持算法那样减少冲突，又能像 1坚持算法那样减少介质空闲时间的折中方案 2. 具有冲突检测的载波监听多路访问 CSMA/CD 从一个站点开始发送数据到另一个站点开始接收数据，也即载波信号从一端传播到另一端所需的时间，和为信号传播时延。 信号传播时延 =两站点间的距离 /信号传播速度 数据帧从一个站点开始发送，到该数据帧发送完毕所需的时间称为数据传输延迟，同理，数据传输时延也表示一个接收站点开始接收数据帧，到该数据帧接收完毕所需的时间。 数据传输时延 =数据帧长度 /数据传输速率 为了确保发送站点在传输时能检测到可能存在的冲突，数据帧的传输时延至少要两倍于传播时延。 最短数据帧长度 (bit)数据传输速率 (Mbps) = 2任意两站点间的最大距离 (m)200m/μs 二进制指数退避算法 （ 1） 对每个数据帧，当第一次发生冲突时 ，设置一个参量 L=2 （ 2） 退避间隔取 1 到 L 个时间片中的一个随机数， 1 个时间片等于两 点之间最大传播时延的两倍 （ 3） 当数据帧再次发生冲突，则将参量 L 加倍 （ 4） 设置一个最大重传次数，超过该次数，则不再重传，并报告出错 3. 介质访问控制协议 1） CSMA/CD 总线的实现模型 2） MAC 帧格式 7 1 2 或 6 2 或 6 2 0~1500 0~46 4 前导码 P SFD DA SA LEN 数据 PAD FCS SFD：帧起始定界符 DA：目的地址 SA：源地址 LEN： LLC 帧长度字段 PDA：填充字符 FCS：帧校验序列 3） MAC 子层的功能 数据封装（发送和接收数据封装）包括成帧（帧定界和帧同步）、编址（源地址及目的地址的处理）和差错检测（物理介质传输差错的检测）等；介质访问管理包括介质分配和竞争处理。 4） 物理层规范 10BASE5 10BASE2 10BASET 10BROAD36 10BASEF 传输介质 基带同轴电缆 基带同轴电缆 非屏蔽双绞线 宽带同轴电缆 850mm 光纤对 编码技术 曼彻斯特码 曼彻斯特码 曼彻斯特码 差分 PSK 码 曼彻斯特码 拓扑结构 总线 总线 星形 总线 /树形 星形 最大段长 500m 185m 100m 1800m 500m 每段节点 100 30 33 五、 以太网 1. 经典以太网 1） 以太网标准 2） 以太网的帧格式 8 6 6 2 46~1500 4 前导码 DA SA 类型 数据 FCS （ 1） 以太网帧格式中的前导码字段由 8 个字节组成，其中包含了 1个与 帧格式中的帧起始定界符（ SFD）等价的字段 （ 2） 以太网帧格式中的目的地址、源地址字段均规定为 6 字节（即48 位），而 帧格式中的目的地址、源地址字段为2/6 字节（即 16/48 位） （ 3） 以太网帧格式中以类型字段取代了 IEEE 帧格式中的LLC 帧长度字段 3） 以太网的组成 （ 1） 10BASE5 以太网 采用粗缆 最大可连接网段数： 5 最大单段电缆长度： 500m 最大单段电缆可连节点数： 100 最大网络可连节点数： 1024。