篇章之：网络技术

“三网合一”： 电信网络，有线电视网络，计算机网络

计算机网络体系结构

一：计算机网络

概念：指分布在不同地理位置上具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和和通信线路互连起来，在网络软件的管理下实现数据传输和资源共享。

二：计算机网络的发展

阶段一：1969年美国建立的第一个ARPANET网络
阶段二：三级结构网络阶段（主干网、地区网、校园网（企业网））
阶段三：ISP结构

三：计算机网络的功能

(1)数据通信

(2)资源共享：入网用户均能享受到网络中各个计算机系统中的资源，也是最重要的功能。

(3)提高性能：每一台计算机都可通过网络互相成为后备机

(4)分布式处理：通过算法将大型的综合问题交给不同的计算机同时处理，用户根据需要选择合理选择网络资源。
(5）：负载均衡：任务过重交给其他空闲的计算机

四：计算机网络的组成

边缘部分：由连接在网络上的各个主机组成，主要是进行数据通信和资源共享

核心部分：由网络和连接在网络上的路由器组成。

主机A与主机B通信，实际上指的是主机A的程序与主机B的程序进行通信

五：计算机网络的性能指标

1.速率
2.带宽
3.吞吐量
4.时延
5.时延带宽积
6.信道利用率

六：计算机网络的结构

协议三要素：语法+语义+同步（时间）
OSI网络体系结构（从下到上）

• 物理层：提供传输物理媒介（比特）
• 数据链路层：在不可靠的物理介质上提供可靠的传输，主要作用包括物理地址寻址、数据成帧、流量控制、数据检错、重发（帧）
• 网络层：主机到主机 为子网间的数据包进行进行路由转发、包括拥塞控制、网际互联（包）
• 传输层：端到端的层次。负责将上层数据分段进行端到端的，可靠或不可靠的传输，同时也包括处理端到端的差错控制和流量控制问题（段）
• 会话层：管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、撤销进程间的会话
• 表示层：对上层数据进行变换，保证一个主机能被另外一个主机在表示层上能被理解
• 应用层：为操作系统或网络应用程序提访问供网络服务的接口

TCP/IP网络体系结构

• 网络接口层
• 网际成
• 传输层
• 应用层

七：物理层详解

<一> 物理层功能

• 机械特性
• 电气特性
• 功能特性
• 过程特性

PC机-(数字信号)->调制解调器-(模拟信号)->公用电话网-(模拟信号)->调制解调器-(数字信号)->PC机

源系统-->传输系统-->目的系统

源点->发送器->传输系统->接收器->终点

<二>编码技术
信号编码：将二进制信息转化成计算机信号的过程
常见的编码技术：曼彻斯特编码、差分曼特斯特编码（电压变化）

<三>通信方式

• 单向（单工）通信 ： 单向

• 双向交替通信（半双工通信） ： 双向但不能同时

• 双向同时通信（全双工通信） ： 双向可同时

• 基带信号：来自信源的信号，即数字信号

• 频带信号：频带传输是指在网络中远程通信时将数字信号转为模拟音频信号，经过传送到接受方再转化为数字信号的过程

<四>信号传输

• 波特率

• 比特率

• 带宽

• 码元

• 奈奎斯特定理：W的带宽，能承受的最大码元（信号）速率为2W，如果每个信号的状态码为W，则最大数据传输速率为2Wlog2 W （bps）

• 香农定理：当信噪比或者带宽接近无限时，最大传输速率可以无穷大。

<五>信道复用技术

• 信号频段

• 频分多路复用技术

• 时分多路复用技术

• 统计时分多路复用技术

• 波分多路复用技术

<六>传输介质

• 导引型

同轴电缆：细同轴电缆（100Base-2） 粗同轴电缆(100Base-5)

双绞线:100Base-T

光纤:100Base-F

• 非导引型

无线传播

<七>传输设备及技术

• 中继器：对接受信号进行再生和发送

• 集线器：

• ADSL技术：将高频段的电网留给用户上网

• HFC技术：对CATV（树形拓扑的同轴电缆网络、频分复用、单向传输）进行改造，

-FTTx技术：光纤到.....

七：数据链路层详解

<一>功能

• 链路管路功能：在数据通信前，在物理线路上对数据链路进行建立、拆除、分离

• 为网络层提供服务：在不可靠的物理介质上提供可靠的传输

• 封装成帧

• 数据的差错检测、重发：向后纠错（发送发重发）；向前纠错（接收方修改错误）

• 流量控制：控制发送的速度，且数据帧不宜过长。滑动窗口协议

• 物理地址寻址

• 透明传输

<二>检错编码：水平/垂直奇偶校验；循环冗余校验编码
纠错编码：海明码；水平垂直奇偶校验

<设备>

• 硬件地址：唯一不变的，不能修改

• 网络适配器(网卡、网络接口卡)：连接计算机和传输介质的接口

• 网桥（桥接器）：连接两个相同协议的局域网设备

• 交换机：多端口的网桥。本身维护一个路由表，根据MAC帧查找对应的端口号，将数据帧转发

<八>：网络层详解

网络层的作用是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等

1.两种服务：

• 面向连接的服务

• 无连接的服务

2.路由选择：在复杂的网络环境下，选择一条最优的网络路径来进行传输，保证传输的可靠性

3.最大努力交付：对传输的数据不进行校验，传输的数据分组可能出错、丢失。重复或者失序。

(二)网络层的协议

• 地址解析协议(ARP):根据IP地址来获取物理地址的一个协议。主机发送包含目标IP的一个ARP请求，广播到网络中所有的主机，用来接收返回信息。将收到的目标IP和目标物理地址存入本机的ARP缓存中并保留一段时间，再次发送时，直接查ARP缓存表

• 逆地址解析协议（RARP）：根据物理地址，从网关获取对应的IP地址

• ICMP（网络控制报文协议）：传递控制信息；请求网络通不通，主机是否可达，路由是否可用等控制消息；虽然不传送数据，但是也很追踪要

• IGMP（网络管理协议）：向相邻的路由器报告组员信息。

(三)：IP地址

二级IP ： 网络号 + 主机号

三级IP： 网络号 + 子网号 + 主机号

分类：

A类： 1 ~ 126

B类： 128 ~191

C类： 192 ~ 223

D类： 223~239

E类：240——255

主机号全为0 的，代表网络号；
主机号全为1的，代表本网广播
32位全为1的，代表全网广播地址
127的地址属于本机回环地址
DHCP获取失败，返回169.254.。。。

有效的主号号应该去掉全为0的或者全为1的，出去网络号和广播号

子网划分题目。。。。。

(四)路由器
路由器是通信子网中的核心设备，主要连接局域网、广域网。根据信道的情况自动选择最佳路由，以最佳路径发送数据。

功能：

1.网络连接
2.路由寻址
3.数据转发
4.网络管理
5.隔绝广播域

路由协议：

• RIP内部网络协议

• OSPF最短路径优先协议

• BGP路由协议

九：运输层

TCP：

面向连接，字节流，可靠的传输。拥塞控制

三次握手协议

发送 SYN = 1 seq = x

返回 ack = x+1 ,seq = y,SYN = 1;ACK =1

发送 ack = y+ 1,seq = x+1,ACK = 1

UDP：

面向报文，不可靠的传输

十： 应用层

1.服务模式：C/S 客户端服务器模式 、 B/S浏览器服务器模式

2.DNS域名解析服务

3.万维网WWW服务

4.FTP文件传输服务

5.Email电子邮件服务：POP3 SMTP

6.telent远程登录服务

十一：信息安全

完整性（攻击的最终目的）、保密性、不可否认性
可用性、可控性

信息加密

防火墙

物理层： 中继器；集线器（多端口的中继器）
数据链路层：网卡；(以太网交换机、局域网)交换机；网桥
网络层：三层交换机；路由器
网络层以上：网关