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2011计算机等级三级网络基本概念与名词解释(3)

时间:12-01 关键字:三级 来源:www.huanju.org

三、 计算机网络的基本概念

  112. 计算机网络:计算机网络是利用通信设备和线路将分布在不同地点、功能独立的多个计算机互连起来,通过功能完善的网络软件,实现网络中资源共享和信息传递的系统。计算机网络由资源子网和通信子网构成。

  113. 通信子网:由通信节点和通信链路组成,承担计算机网络中的数据传输、交换、加工和变换等通信处理工作。网络节点由通信设备或具有通信功能的计算机组成,通信链路由一段一段的通信线路构成。

  114. 资源子网:由计算机网络中提供资源的终端(称为主机)和申请资源的终端共同构成。

  115. 计算机网络的发展经历了面向终端的单级计算机网络、计算机网络对计算机网络和开放式标准化计算机网络三个阶段。

  116. 计算机网络协议:是有关计算机网络通信的一整套规则,或者说是为完成计算机网络通信而制订的规则、约定和标准。网络协议由语法、语义和时序三大要素组成。

  117. 语法:通信数据和控制信息的结构与格式;语义:对具体事件应发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种应答。时序:对事件实现顺序的详细说明。

  118. 在计算机网络中,同层通信采用协议,相邻层通信使用接口,通常把同层的通信协议和相邻层接口称做网络体系结构。

  119. 计算机网络的拓扑结构:指由构成计算机网络的通信线路和节点计算机所表现出的几何关系。它反映出计算机网络中各实体之间的结构关系。

  120. 计算机网络拓扑结构包括:星型、树型、网状型、环型、总线型和无线型等。

  121. 计算机网络根据地理范围分类可以分为局域网、城域网、广域网。根据网络传输技术划分,可以分为广播式网络、点到点网络。

  122. 数据:在计算机系统中,各种字母、数字符号的组合、语音、图形、图像等统称为数据,数据经过加工后就成为信息。

  123. 报文(Message):一次通信所要传输的所有数据叫报文。

  124. 报文分组(Packet):把一个报文按照一定的要求划分成若干个报文,并组这些报文加上报文分组号后即形成报文分组。

  125. 数据通信:是计算机之间传输二进制代码比特序列的过程。

  126. 数字通信与模拟通信:传输数字信号的通信叫数字通信,传输模拟信号的通信叫模拟通信。

  127. 信源、信宿和信道:发送最初的信号的站点称做信源、最终接收信号的站点称为信宿、信号所经过的通路称作信道。

  128. 串行通信和并行通信:在数据通信过程中,按每一个二进制位传输数据的通信叫串行通信,一次传输多个二进制位的通信叫并行通信。相应的,这些二进制数据就称为串行数据或并行数据。

  129. 单工、半双工和全双工通信:在通信过程中,通信双方只有一方可以发送信息、另一方只能接收信息的通信叫单工通信;双方都可以发送和接收数据,但在某一时刻只能由一方发送、另一方接收叫做半双工通信;如果双方都可以同时发送和接收信息,则叫做全双工通信。

  130. 数据传输速率:在单位时间内(通常为一秒)传输的比特数。单位为bit/s或b/s。数目较大时可以使用kb/s或mb/s、gb/s。

  131. 调制速率:在信号传输过程中,每秒可以传递的信号波形的个数。一般情况下,调制速率等于数据传输速率。

  132. 信号的波谱:一个信号经过分解得到的直流成份幅度、交流成份频率、幅度和起始相位的总称。

  133. 信号的带宽:一个信号所占有的从最低的频率到最高的频率之差称和它的带宽。

  134. 基带信号:如果一个信号包含了频率达到无穷大的交流成份和可能的直流成份,则这个信号就是基带信号。

  135. 如果一个信号只包含了一种频率的交流成份或者有限几种频率的交流成份,我们就称这种信号叫做频带信号。

  136. 传输基带信号的通信叫基带传输、传输频带信号的通信叫频带传输。

  137. 传输介质的基本类型:传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类,有线传输介质又可以分为电信号传输介质和光信号传输介质两大类。

  138. 计算机网络的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波和微波。

  139. 数字编码技术:计算机在通信过程中,通信双方要求依据一定的方式将数据表示成某种编码的技术。

  140. 利用数字信号传递数字数据叫数字数据的数字信号编码;利用模拟信号传递数字数据叫做数字数据的调制编码。

  141. 模拟数据数字信号编码技术:包括采样、量化和编码等过程。

  142. 采样:由于一个模拟信号在时间上是连续的,而数字信号要求在时间上是离散的,这就要求系统每经过一个固定的时间间隔对模拟信号进行测量。这种测量就叫做采样。这个时间周期就叫做采样周期。

  143. 量化:对采样得到的测量值进行数字化转换的过程。一般使用A/D转换器。

  144. 编码:将取得的量化数值转换为二进制数数据的过程。

  145. 采样定理:对于一个模拟信号,如果能够满足采样频率大于或等于模拟信号中最高频率分量的两倍,那么依据采样后得到的离散序列就能够没有失真地恢复出复来的模拟信号。

  146. 数字数据的数字信号编码:使用数字信号来表示数字数据就是把二进制数字用两个电平来表示,两个电平所构成的波型是矩形脉冲信号。

  147. 全宽单极码:它以高电平表示数据1,用低电平表示数据0。由于这个编码不使用负电平(单极)且一个信号波形在一个码的全部时间内发出(全宽),所以称为全宽单极码。

  148. 全宽双极码:以正电平表示数据1,以负电平表示数据0,并且在一个码元的全部时间内发出信号电平。该编码方式的优点是有正负信号可以互相抵消其直流成份。

  149. 全宽单极码和全宽双极码都属于不归零码,它们的共同缺点是不容易区分码元之间的界限。

  150. 归零码:信号电平在一个码元之内都要恢复到零的编码方式,它包括曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码两种编码方式。  

 151. 曼彻斯特编码:这种编码方式在一个码元之内既有高电平,也有低电平,在一个码元的中间位置发生跳变。可以以码元的前半部分或后半部分来表示信号的值。

  152. 差分曼彻斯特编码:该编码方式与曼彻斯特编码方式类似,只不过是以一个码元开始时不否发生相对于前一个码元的跳变来确定数据的值,例如:以没有发生跳变表示1,以发生跳变表示0等。

  153. 调制:改变模拟信号的某些参数来代表二进制数据的方法叫做调制。在通信线路中传输的模拟信号是经过调制的正弦波,它满足以下表达式:

  u(t)=Um*sin(ωt+Ф0)其中,u(t)为对应于任意确定时刻的正弦波的幅度值,Um是正弦波的最大幅度值,ω为正弦波的频率值,单位是弧度/秒,t为时间,单位是秒。Ф0是当t=0时,正弦波所处的相位,也叫初相位角,单位是弧度/秒。

  154. 一个正弦波有三个参量可调,它们是幅度、频率和相位,所以可以得出三种数字数据的调制编码方式。

  155. 振幅键控方式(ASK)这种调制方式是根据信号的不同,调节正弦波的幅度。

  156. 移频键控方式(FSK)这种调制方式是根据信号的不同,调节正弦波的频率。

  157. 移相键控方式(PSK)这种调制方式是根据信号的不同,调节正弦波的相位。

  158. 移相键控包括绝对调相和相对调相两种。同时,移相键控还可以实现多相相移键控,例如,将相位移动单位从180度变为90度,就可以出现0、90、180、270四种情况,用数字表示就可以表示为00、01、10、11等。

  159. 信号衰减分贝数的计算:信号衰减分贝数(db)=10×lg(通过信道后的信号功率/原有信号功率)。

  160. 信号通频特性曲线可以分为低通信道通频特性曲线、高通信道通频特性曲线和带通信道通频特性曲线三类。

  161. 计算机内部并行总线上的信号全部都是基带信号,由于基带信号中交流分量极其丰富,所以不适合长距离传输。

  162. 信道干扰:指由于分子热运动、环境电压、电流波动、大气雷电磁场的强烈变化对通信信道产生的影响。

  163. 信噪比:指信号和噪气的功率之比。信噪比(db)=10×lg(信号功率/噪气功率)。

  164. 信号的传输速率:在模拟信号中,如果在一秒钟内,载波调制信号的调制状态改变的数值有一次变化,就称为一个波特(baud),模拟信号中的信号传输速率称为调制速率,也称为波特率。在数字信道中,每传输一位二进制信号,就称为一个比特,所以在数字信道中的数字传输速率是比特/秒,写成b/s。

  165. 数据传输速率与调制速率间的关系为:s=B*log2K其中:s表示数据传输速率,B表示调制速率,K表示多相调制的项数。

  166. 奈奎斯特准则(最高数据传输速率准则):在一个理想的(即没有噪声的环境)具有低通矩形特性的信道中,如果信号的带宽是B,则数据的最高传输速率(即接收方能够可靠地收到信号的最大速率)为Rmax=2B 单位为b/s。

  167. 香农定理:信号在有噪声的信道中传输时,数据的最高传输速率为:

  Rmax=B×log2(s/n+1)

  其中:B为信道带宽,S为信号功率,n为噪声功率。如果提供的条件是信噪比的分贝数,则应将其转换为无量纲的功率比。例如:信噪比为30的无量纲的功率比为:

  根据:信噪比=10×lgS/N,得出lgS/N=30/10=3。则S/N=103=1000。

  168. 在一条物理通信线路上建立多条逻辑通信信道,同时传输若干路信号的技术叫做多路复用技术。

  169. 频分多路复用:是一个利用载波频率的取得、信号对载波的调制、调制信号的接收、滤波和解调等手段,实现多路复用的技术。

  170. 波分多路复用:在一条光纤信道上,按照光波的波长不同划分成若干个子信道,每个信道传输一路信号。

  171. 时分多路复用:把一个物理信道划分成若干个时间片,每一路信号使用一个时间片。各路信号轮流使用这个物理信道。

  172. 同步时分多路复用:是时分多路复用技术的一个分支,在这种技术中,每路信号都有一个相同大小的时间片,它的优点是控制简单,较容易实现。缺点是在各路信号传输请求不均衡的情况下,设备利用率较低。

  173. 异步时分多路复用:也叫统计时分多路复用,它是根据用户对时间片的需要来分配时间片,没有数据传输的用户不分配时间片,同时,对每一个时间片加上用户标识,以区别该时间片属于哪一个用户。由于一个用户的数据并不按固定的时间间隔来发送,所以称为异步。这种模式常被用于高速远程通信过程中,例如:ATM。

  174. 广域网中的数据链路:在广域网上,数据由信源端发出,要经过一系列的中间结点到达信宿,信源点、中间结点、通信线路和信宿结点就构成了数据链路。

  175. 数据传送类型:在广域网中,数据传送分为两种类型,即线路交换方式和存储转发交换方式。

  176. 线路交换方式:在这种方式中,各中间节点的作用仅限于连通物理线路,对于线路中的数据不做任何软件处理,这种工作方式包括线路建立、通信和线路释放三个阶段。

  177. 存储转发工作方式:在这种方式中,各中间节点对线路中的数据进行收、存、验、算、发操作,即接收、保存、校验、计算发送路由、发送等。存储转发工作方式包括数据报方式和虚电路方式两种。

  178. 数据报方式:在数据报方式下,网络传递的是报文分组。报文分组所需经过的站点并不事先确定,在数据链路上的每一个站点都要执行收、存、验、算、发等5项任务。它的特点为:同一报文的不同分组可以经由不同的路径到达信宿;由于经过的路径不同,可能形成分组到达顺序乱序、重复或丢失;由于每个站点都要执行5项任务,所以花费的时间较长,通信效率较低。数据报方式适合于突发性的通信要求,不适合长报文和会话式通信。

  179. 虚电路方式:虚电路方式是在通信之间由信源向信宿发出呼叫,这个呼叫信号是一个以无连接方式发出的特殊分组,途经的站点根据这个呼叫进行路由计算,同时为这组报文建立一个路由表,信宿端在收到呼叫分组后发回应答分组,完成虚电路的建立。虚电路建立后即可以开始通信了。虚电路方式有以下特点:先在收发双方之间建立逻辑信道;同一报文的分组不必自带信宿地址和信源地址,中间节点依据已建立的路由表通过查看报文号确定转发路由,节点只对报文分组进行差错检验;由于各个分组有同一条通道传输,所以不会出现分组丢失、乱序和重复的现象;由于一个节点建立了一张路由表,表中注明了通过这个节点的不同报文的下一个节点的路由,所以在每一个节点上可以与其它节点建立多条虚电路连接。

  180. 数据通信的同步:通信双方的计算机要正确地传递数据就必须把由于时钟期不同所引起的误差控制在不影响正确性的范围之内,我们称这种技术为同步技术。

  181. 位同步和字符同步:接收方计算机能够取得发送方计算机的时钟信号,并依据接收到的时钟周期来判读接收到的数据,我们称取得发送方时钟信号来调整接收方计算机的时钟信号的技术叫位同步技术。

  182. 字符同步就是每次传送一组字符,在同时开始发送――接收时,双方时钟是不存在误差的,在发送字符的这段时间内,误差的积累值不影响信号传输的准确性,这种同步技术就叫做字符同步。同符同步技术可以分为同步式字符同步和异步式字符同步。

  183. 同步式字符同步:发送方计算机在每组字符之前发送一串特定格式的字符,接收方计算机利用这些信号来调整自己的时钟尽可能地接近发送时钟。这组信号叫做同步控制符SYN。这保证字符组的正确性,这组字符有特定的结构。

  184. 异步式字符同步:发送方每发送一个字符,字符之间的间隔不确定,为了正确判别每个字符的到来,线路不时保持高电来,一旦出现了一位低电平,就表示要开始数据传输了,因此这一位称为起始位,一个字符传输完毕后,再加上1、1.5或2位高电平,称为终止位。

  185. 内同步:时钟信号是从接收的数据中提取的,如曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码。

  186. 外同步:时钟信号是从另一条线路中传送过来的,称为外同步。

  187. 传输差错:信号通过信道后受噪声影响而使得接收的数据和发送的数据不相同的现象称为传输差错。

  188. 差错控制:有效在检测出存在于数据中的差错并进行纠正的过程。

  189. 纠错码和检错码:纠错码利用附加的信息在接收端能够检测和校正所有的差错,如海明码;检错码:检错码利用附加的信息在接收端能够检测出所有的或者是绝大部分的差错。

  190. 重传机制:一旦检测出接收到的数据有错误,就要求发送方重新发送相关的数据。 

191. 检错码的两大类别:奇偶校验编码和循环冗余编码。

  192. 奇偶校验码的基本思路是:发送方在发送数据时,首先将数据中1的个数进行统计,确定是单数还是双数,(对于奇校验,当1的个数为偶数时,校验位为1,当1的个数为奇数时,校验为为0。)并将统计结果发送到接收方,接收方根据校验位的值和所接收到的数据中1的个数判断接收数据是否正确。

  193. 奇偶校验可以分为水平校验、垂直奇偶校验和混合奇偶校验三种。

  194. 循环冗余编码:工作原理如下:

  收发双方依所协议的规定使用一个CRC生成多项式G(x)。常用的多项式有:

  CRC-12:G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1

  CRC-16:G(x)=x16+x15+x2+1

  CRC-CCITT:G(x)=x16+x12+x5+1

  CRC-32:G(x)=x32+x26+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1

  计算方法为:最高次方决定二进制数字序列,凡有x的位置为1,其它位置为0。

  根据二进行制数字序列的位数n,在要发送的数据后面补n-1个0;

  将得到的新的数据除以二进制数字序列(使用异或算法,不借位),得到一个n-1位数的余数m

  将原来要发送的数据序列与余数m构成一个新的数字序列进行发送。

  接收方接到发送方发来的数据后,将收到的数据依然用规定的二进制序列来除,如果得到的余数为0,则数据正确,否则重发。

  195. 差错控制的机制:自动请求重发(ARQ)、向前纠错(FEC)、反馈检验。

  196. 自动请求重发:发现错误后,要求对方重发的一种差错控制机制;

  197. 向前纠错:发送端使用纠错码,接收端可以自动纠错。

  198. 反馈检验:接收端在接收的同时,不断把接收到的数据发回数据发送端,发送端检验收到的回馈数据,有错即重发。

  199. 计算机网络的网络体系结构:从计算机网络通信所需的功能来描述计算机网络的结构。

  200. 网络体系结构的分层原理:计算机网络体系结构采取了分层的方法,一个层次完成一项相对独立的功能,在层次之间设置了通信接口。这样设置的优点是由于每一个层次的功能是相对独立的,所需完成这项功能的软件就可以独立设计、独立调试。如果其中一个层次的功能有所变化,或者一个软件要采用新技术,都不会对其它层次产生影响,利于每一个层次的标准化。

  201. 计算机网络协议的三要素:语法、语义、时序。

  202. 语法:用户数据的控制信息结构及格式。

  203. 语义:需要发出何种控制信息,以及完成的动作及作出的响应。

  204. 时序:对事件实现顺序的详细说明。

  205. 接口:同一个节点内不同层次间交换信息的连接。

  206. 体系结构:由分层协议和不同层次的接口构成的网络层次结构模型和各层次协议的集合。

  207. ISO/OSI RM:由国际标准化组织(ISO)制订的开放系统互连参考模型OSI RM(Open System Interconnection Reference Model)。ISO在1978年提出,1983年正式成为国际标准ISO7498。

  208. OSI划分七个层次的主要原则:

  a.这是一种将异构系统互连的分层结构,划分层次要根据理论上需要的不同等级划分,各个节点具有相同的层次。

  b.不同系统上的相同层次的实体称为同等层实体,具有相同的功能。

  c.每一层完成所定义的功能,修改本层次的功能并不影响其它层次。

  d.每一层使用下层提供的服务,向上层提供服务。

  e.层次之间通过相邻层次的接口进行通信。

  209. 计算机网络上传递的数据信息的构成:计算机网络上传递的数据信息由两大部分构成,它们是正文部分和附加信息。各种信息的结构都由网络的协议规定。

  210. OSI各层的功能:

  (1)、物理层:物理层的功能在于提供DTE和DCE之间二进制数据传输的条件。其功能包括通信线路的建立、保持和断开物理连接三过过程,它包括以下四个特性:

  a.机械特性:定义了DCE与DTE设备间接口的插接件连接方式,如几何尽寸、引线排列、锁定装置等。如RS232D标准(ISO2110)。

  b.电气特性:定义了DTE与DCE之间接口线的电气连接方式,如CCITT制订的V系列标准(V.25、V.28、V.35)等。

  c.功能特性:定义了DTE和DCE间每一条接口线的功能,包括接口线功能的规定方法、接口线的分类(数据线、控制线、时钟线、接地线)等。

  d.规程特性:定义了如何使用这些接口线,主要涉及与接口静止状态有关的特性,描述了接口静止状态之间相互转移的关系。

  (2)、数据链路层:在物理信道的基础上建立的,具有一定的信息传输格式和传输控制功能,保证数据块从数据链路的一端准确地传输到另一端的一个层次。它的功能是利用物理层提供的服务,在通信实体间传输以“数据链路服务数据单元”(OSI参考模型)或“帧”(X.25)为单位的数据包,并采用差错控制和流量控制方法建立可靠的数据传输链路。该层协议分为面向字符的传输规程(如基本型传输控制规程)和面向比特的传输控制规程(如高级数据链路规程HDLC)。……关于高级数据链路规程的有关特性,将在下文中列出。

  (3)、网络层:即通信子网层,它的功能是在信源和信宿之间建立逻辑链路,为报文或报文分组的传输选择合适的路由以实现网络的互连,并针对网络情况实现拥塞控制。其主要功能为:

  a.负责将上层(传输层)送到本层的报文转换成报文分组,并将分组在发信节点和收信节点间进行传送,负责将收到的报文分组装配还原成报文,并交付给传送层。(报文转换)

  b.报文分组需要在发信节点和收信节点间立起的连接上进行传送,这种网络连接是穿过通信子网建立的逻辑信道(虚电路)。网络层负责逻辑信道的建立以及从源到目的的路由选择。(建立逻辑信道、路由选择)

  c.规定了网络节点和虚电路的一种标准接口,完成虚电路(网络连接)的建立、拆除和通信管理,包括路径控制、流量控制、差错控制等。

  d.网络层提供面向连接的和无连接的两大类服务。  

 (4)、传输层:是计算机-计算机层,其功能是向用户提供可靠的端-端服务。它负责从会话层接收数据传递给网络层、从网络层接收数据传递给会话层(实现报文的透明传输),建立、管理和拆除传送连接并向会话层提供服务。

  应当特别指出的是,传输层是处于分层结构高层和低层之间的一层,它使用传输控制协议,实现不同的计算机系统之间、不同的计算机网络系统之间信息的可靠传输。从物理层到传输层,它们都是面各数据的,而会话层、表示层和应用层则是面向用户的。

  (5)、会话层:负责用户进程之间逻辑信道的建立、结束和对话控制,确保会话过程的连续性以及管理数据交换等。其服务过程可以分为会话连接的建立、数据传送、会话连接的释放。

  (6)、表示层:表示层的功能是处理OSI系统之间用户信息的表示问题。包括数据的语义和语法,根据需要进行语法转换(如代码转换、字符集转换、数据格式的修改等)和传送语法的选择,数据加密和解密、数据压缩和恢复等。

  (7)、应用层:是OSI参考模型中的最高层,为应用进程提供信息交换和远程操作。用户的应用进程对用户的表现是应用软件,它包括虚拟终端(VT)、文件传送(FTP)、访问与管理等。

  211. 高级数据链路规程(HDLC),是位于数据链路层的协议之一,其工作方式可以支持半双工、全双工传送,支持点到点、多点结构,支持交换型、非交换型信道,它的主要特点包括以下几个方面:

  a.透明性:为实现透明传输,HDLC定义了一个特殊标志,这个标志是一个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。

  b.帧格式:HDLC帧格式包括地址域、控制域、信息域和帧校验序列。

  c.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。

  212. 逻辑链路:指链路在事实上已经连接好,信息通过所选择的链路集合,是选定的信息通道。逻辑链路也称为路由。

  213. 一般情况下,我们把物理层、数据链路层和网络层称为七层协议的基础层次。其中物理层是针对传输介质的,数据链路层是针对数据的依据点对点的比特传输,网络层是依据路由选择,针对网络。

  214. TCP/IP参考模型:TCP/IP参考模型只有四层,它们是网络接口层、网际层、传输层和应用层。其中网络接口层相当于七层模型中的物理层和数据链路层。所以,TCP/IP参考模型实际上具有七层协议中的五层。

  215. 局域网操作系统:能够提供基本的网络服务功能,面向多种类型的局域网,能够支持用户的各种需求的操作系统。也称为通用型网络操作系统。

  216. 局域网操作系统的主要功能:提供网络通信服务和信息服务;管理文件;分布式服务;internet/intranet服务;网络管理和安全服务。

  217. 常用的局域网操作系统:NetWare、Unix、WindowsNT、linux

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