1.网络拓扑分类
基本的网络拓扑有五种:星形、环形、总线形、树形与网状。
1.1 星形拓扑
星形拓扑结构的主要特点是:①节点通过点-点通信线路与中心节点连接;②中心节点控制全网的通信,任何两节点之间的通信都要通过中心节点;③星形拓扑结构简单,易于实现,便于管理;④网络的中心节点是全网性能与可靠性的瓶颈,中心节点的故障可能造成全网瘫痪。
1.2 环形拓扑
环形拓扑结构的主要特点是:①节点通过点-点通信线路连接成闭合环路;②环中数据将沿一个方向逐站传送;③ 环形拓扑结构简单,传输延时确定;④环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈,环中任何一个节点出现线路故障都可能造成网络瘫痪;⑤ 为了方便节点的加入和撤出,控制节点数据传输顺序,保证环的正常工作,需要设计复杂的环维护协议。
1.3 总线形拓扑
总线形拓扑结构的主要特点是:① 所有节点连接到一条作为公共传输介质的总线,以广播方式发送和接收数据;②当一个节点利用总线发送数据时,其他节点只能接收数据;③如果有两个或两个以上的节点同时发送数据时,就会出现冲突,造成传输失败;④总线形拓扑结构的优点是结构简单,缺点是必须解决多节点访问总线的介质访问控制问题。
1.4 树形拓扑
树形拓扑结构的主要特点是:① 节点按层次进行连接,信息交换主要在上、下节点之间进行,相邻及同层节点之间通常不进行数据交换,或数据交换量比较小;②树形拓扑可以看成是星形拓扑的一种扩展,树形拓扑网络适用于汇集信息。
1.5 网状拓扑
网状拓扑结构的主要特点是:① 节点之间的连接是任意的,没有规律,故又被称为无规则型;②网状拓扑的优点是系统可靠性高,广域网一般都采用网状拓扑;网状拓扑结构复杂,必须采用路由选择算法、流量控制与拥塞控制方法。
2.数据传输速率
数据传输速率是每秒钟传输构成数据的二进制比特数;单位为比特/秒(bit/second)记作 bps。
对于二进制数据,数据传输速率为:S=1/T(bps),其中,T为发送1比特需要的时间。
1B=8b
1kbps≈1*10^3bps
1Mbps≈1*10^3Kbps
1Gbps≈1*10^3Mbps
1Tbps≈1*10^3Gbps
奈奎斯特准则指出:如果间隔为,通过理想通信信道传输窄脉冲信号,则前后码元之间不会产生相互窜扰。因此,对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B(B=f,单位Hz)的关系可以写为:,对于二进制数据,如果信道带宽S=f=3000Hz,则最大数据传输速率为6000bps。
3.误码率
误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率,它在数值上近似等于:,其中A为传输的二进制码元总数,I为被传错的码元数。
误码率是衡量数据传输系统在正常工作状态下的传输可靠性的参数。对于实际的数据传输系统,需要根据实际情况提出误码率要求。在数据传输速率确定后,误码率低,传输系统设备越复杂、造价越高。对于实际的数据传输系统,如果传输的不是二进制码元,需要折合成二进制码元来计算。
4.数据报(DG)与虚电路(VC)
分组交换技术可以分为两类:数据报(Datagram,DG)与虚电路(Virtua1circuit,vc)。
(1) 数据报方式主要有以下几个特点:①同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网;②同一报文的不同分组到达目的主机时可能出现乱序、重复与丢失现象;③每个分组在传输过程中都必须带有目的地址与地址;④数据报方式的传输延迟较大,适用于突发性通信,不适用于长报文、会话式通信;⑤数据报是报文分组存储转发的一种形式,在数据报方式中,分组传输前不需要在源主机与目的主机之间预先建立“线路连接”。
(2)虚电路方式主要有以下几个特点:①在每次传输分组之前,在源主机与目的主机之间建立一条虚电路;②所有分组都通过虚电路顺序传物,分组中不必携带目的地址、源地址等信息,分组到达目的主机时不会出因现乱序、重复与丢失现象;③分组通过虚电路上的每个路由器时,路由器只需要进行差错检测,而不需要进行路由选择;④路由器可以与多个主机之间通信建立多条虚电路。
5.网络协议的概念
计算机网络是由多个主机组成,主机之间需要不断地交换数据。为了在主机之间有条不素地交换数据,每个主机都必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则精确地规定交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议(Protoco1)。
6.网络协议组成3要素
① 语法:即用户数据与控制信息的结构和格式,以及数据出现的顺序。② 语义: 即解释控制信息每个部分的意义,它规定了需要发送何种控制信息,以及完成的动作与所作的响应;③时序:即对事件发生顺序的详细说明。
7.网络体系结构
为了保证网络中大量计算机之间有条不紊地交换数据,入们必须制定大量的协议,构成一套完整的协议体系,对于结构复杂的网络协议体系来说,最好的组织方式是层次结构模型。计算机网络中引入了一个重要的概念:网络体系结构。
网络体系结构采用层次结构的方法具有以下优点:①各层之间相互独立;②灵活性好;③易于实现和标准化。
8.OSI 各层的主要功能
1974年,ISO(国际标准化组织,主要从事网络协议标准化工作)发布著名的 ISO/IEC 7498 标准,它定义了网络互联的七层框架,即开放系统互联(Open System Internetwork,OSI)参考模型OSI参考模型结构包括以下7层:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表承层和应用层
8.1 物理层(Physical Layer)
物理层是 OSI参考模型的最底层,物理层利用传输介质为通信的网络主机之间建立、管理和释放物理连接,实现比特流的透明传输,为数据链路层提供数据传输服务,物理层的数据传输单元是比特。
8.2 数据链路层(DataLinkLayer)
数据链路层的低层是物理层,相邻高层是网络层。国数据链路层在物理层提供比特流传输的基础上,通过建立数据链路连接,采用差错控制与流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路,数据链路层的数据传输单位是帧。
8.3 网络层(Network Layer)
网络层相邻的底层是数据链路层,高层是传输层,因网络层通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的传输路径,实现流量控制、拥塞控制与网络互联的功能。网络层的数据传输单元是分组(Packet)。
8.4 传翰层(Transport Layer)
传输层相邻的低层是网络层,高层是会话层。传输层为分布在不同地理位置的计算机的进程通信提供可靠的端-端(end-to-end)连接与数据传输服务,传输层向高层屏蔽了低层数据通信的细节。传输层的数据传输单元是报文(Message)。
8.5 会话层(Session Lager)
会话层相邻的低层是传输层,高层是表示层。会话层负责维护两个会话主机之间连接的建立,管理和终止,以及数据的交换。
8.6 表示层(Presentation Layer)
表示层相邻的低层是会话层,高层是应用层。表示层负责通信系统之间的数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。
8.7 应用层(Application Layer)
应用层是参考模型的最高层,应用层实现协同工作的应用程序之间的通信过程控制。
9.TCP/IP 协议
TCP/IP 协议参考模型是由美国国防部指定使用的协议。TCP/IP 协议具有独立于特定的网络硬件,可以运行在局域网、广域网。
10.TCP/IP 应用层与 OSI对应关系
从功能的角度来看:①TCP/IP 参考模型的应用层与 OSI参考模型的应用层、表示层、会话层对应;②TCP/IP 参考模型的传输层与OSI参考模型的传输层对应;③TCP/IP 参考模型的互联网络层与 OSI参考模型的网络层对应;④TCP/IP 参考模型的主机-网络层与 OSI 参考模型的数据链路层和物理层对应。
11. TCP/IP 各层的主要功能
TCP/IP参考模型从高到低可以分为 4个层次:应用层( Application Layer )、传输层 Transport Layer )、互联网络层与主机-网络层。
11.1 主机-网络层(Host-to-network Layer)
主机-网络层是 TCP/IP 参考模型的最底层,它负责通过网络发送和接收 IP 分组。
11.2 互联网络层(Internet Layer)
TCP/IP 参考模型互联网络层的协议是 IP 协议。IP 协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务协议,它提供的是一种“尽力而为(best-effort)”的服务。(ICMP 也在网络层)互联网络层的协议数据单元是 IP 分组。互联网络层的主要功能包括如下:①处理来自传输层的数据发送请求;②处理接收的分组;③处理网络的路由选择、流量控制与拥塞控制。
11.3 传输层
传输层是负责在会话进程之间建立和维护端-端连接,实现网络环境中分布式进程通信传输层定义两种不同的协议:
①传输控制协议(Transport Control Protocol,TCP):TCP 是一种可靠的、面向连接、面向字节流(Byte stream)的传输层协议,TCP协议提供比较完善的流量控制与拥塞控制功能。
②用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP):UDP 是一种不可靠的、无连接的传输层协议。
11.4 应用层
应用层是 TCP/IP 参考模型中的最高层。TCP/IP 应用层主要有如下的基本协议:
①远程登录协议(Telnet);
②文件传输协议(File Transfer Protocol,FTP);
③简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol,SMTP);
④超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol,HTTP);
⑤域名服务(Domain Name System,DNS);
⑥简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol,SMMP);
⑥动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)。
12.计算机网络形成发展4个阶段
第一阶段是计算机网络技术与理论准备阶段;第二阶段是计算机网络的形成阶段;第三阶段是网络体系结构的研究阶段;第四阶段是 Internet 应用、无线网与网络安全技术研究的发展阶段
13.总线型局域网的特点
所有结点都通过网卡连接到作为公共传输介质的总线上。总线通常采用双绞线或同轴电缆作为传输介质。所有结点可以通过总线发送或接收数据,但是一段时间内只允许一个结点通过总线发送数据。结点之间按广播方式通信,一个结点发出的信息,总线上的其他结点均可“收听”到。由于总线作为公共传输介质为多个结点所共享,就可能出现同一时刻有两个或两个以上结点通过总线发送数据的情况,因此会出现冲突而造成传输失败。在总线型局域网的实现技术中,必须解决多个结点访问总线的介质访问控制问题。