数据通信与计算机网络复习要点第 1 章 概述1以数字信号来传送消息的通信方式称为数字通信，而传输数字信号的通信方式称为数字通信系统。2数据通信包括数据传输、数据交换和数据处理。3数据通信网络按照覆盖的物理范围可分为广域网、局域网和城域网。4计算机网络是通信技术与计算机技术密切结合的产物。5计算机网络已经历了由单一网络向互联网发展的过程。6计算机网络具有三个主要的组成部分( 三大组成要素 ) ，即 能向用户提供服务的若干主机；由一些专用的通信处理机（即通信子网中的结点交换机）和连接这些结点的通信链路所组成的一个或数个通信子网；为主机与主机、主机与通信子网，或者通信子网中各个结点之间通信而建立的一系列协议。7计算机网络按通信方式分为广播网络和点到点网络。8计算机网络主要性能指标，包括速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积和利用率。9OSI 模型有七个层次，分别是：(7) 应用层； (6) 表示层； (5) 会话层； (4) 运输层； (3) 网络层； (2) 数据链路层； (1) 物理层10因特网使用的TCP/IP 参考模型的四个层次是：应用层、传输层、互联网层、网络接入层。11协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。协议的语法定义了所交换信息的结构或格式；协议的语义定义了源端和目的端所要完成的操作。12 服务指同一开放系统中某一层向它的上一层提供的操作，但不涉及这些操作的具体实现。13面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。14标准是由标准化组织、论坛以及政府管理机构共同合作制订的。标准可分为两大类：法定标准和事实标准。一数据通信网络由哪些部分组成？答：从系统设备级的构成出发，可以认为数据通信系统由下面三个子系统组成：（1）终端设备子系统，由数据终端设备及有关的传输控制设备组成。（2）数据传输子系统，由传输信道和两端的数据电路终接设备组成。（3）数据处理子系统，指包括通信控制器在内的电子计算机。二面向连接和无连接服务的主要区别是什么？答：面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段，传输的数据具有顺序性，较适用于在一定时期内向同一地发送多个报文的场合；无连接服务是一种不可靠的服务，常被描述为“尽最大努力交付”或“尽力而为”，两个通信实体无需同时处于活跃状态。无连接服务有三种类型：数据报、证实交付和请求回答。优点：灵活、方便。缺点：不能防止报文的丢失、重复和失序。三数字通信与模拟通信相比较的优缺点。答：优点：抗干扰性强，保密性好，设备易于集成，便于计算机处理等。缺点：占用较多的带宽，信道利用率低。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页第 2 章 数据通信基础知识11948 年，香农在通信的数学理论论文中给出了关于信息的度量公式，他把信息定义为熵的减少，即“用来消除不确定性的东西”。2按照传输系统在传输数据信号过程中是否搬移其频谱，传输方式可分两类：基带传输指不搬移信号频谱的传输体制；频带传输指利用调制解调器搬移信号频谱的传输体制。之所以搬移频谱是为了适应信道的频率特性。3按照数据信号在信道上的传送方向与时间的关系，传输方式可分为三类：单工、半双工和全双工。4我国汉字编码的国家标准是“信息交换用汉字编码字符集( 基本集 GB2312-80）”。它用两个字节来表示一个汉字。5脉冲噪声是一种突发的振幅很大且持续时间很短，被耦合到信号通路中的非连续的尖峰脉冲引起的干扰信号。脉冲噪声来源于各种自然的和人为的电火花。脉冲噪声对话音通信的危害并不十分显著，然而它却是数据通信差错的主要根源。第 3 章 数据传输信道1把两根互相绝缘的铜导线并排在一起，然后用规则的方法绞合起来，构成双绞线，它分为无屏蔽双绞线和屏蔽双绞线。一模拟信道能否传送数据信号？怎样才能在模拟信道上传送数据信号？答：模拟信道能传送数据信号，要用到调制解调器，使得原始数据适合于模拟信道的传输特性。第 4 章 数据传输技术1基带传输对传输信号的要求：应有利于提高系统的频带利用率。应尽量少地含有直流、甚低频及高频分量。应含有可供提取定时信号的信号分量。其码型不应受信源统计特性的影响。其频谱能量要集中，所占带宽要窄。码型应具有较强的抵抗力和自检能力。变换电路应简单，成本低，性能好，易调整。22ASK信号的解调主要有包络检波法和相干解调法。3对于同一种调制形式，相干解调的误码率低于非相干解调的误码率，但随着 r 的增大，两者间的差别会缩小。4脉码调制的主要过程包括三个步骤：采样、量化和编码。5按照探询控制权的转移与否，轮询可分为轮叫轮询和传递轮询。6信道多路复用的理论依据是信号分割原理，它是基于信号之间的差别，这种差别存在于信号的频率、时间参量以及码型结构。7码分多址系统发送的信号具有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，因此不易被发现。8电路交换进行数据通信要经历三个阶段：建立电路、传送数据和拆除电路。9为了控制和管理通过交换网的“分组”流，目前分组交换主要采用两种方式：数据报方式和虚电路方式。10基本的差错控制方式包括：自动请求重发(ARQ)方式；前向纠错(FEC) 方式；混合纠错(HEC)方式；不用编码的差错控制方式。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页一为什么要研究基带传输？答：近距离传输常采用基带传输，具有一定的实用价值；多数传输系统对传输信号都有一个处理基带波形的过程；任何一个带通传输系统总可以由一个基带传输系统来替代。可见，基带传输是研究频带传输的基础，具有一定的意义。二比较传递轮询与轮叫轮询的优点和缺点。答：在同样条件下，传递轮询帧的时延比轮叫轮询的时延要小，而且结点间距离越大，其效果越明显。但是，实现传递轮询的技术较复杂，所以实际使用中还是以轮叫轮询为主。三若信息位为6 位，欲构成能监督一位错误的汉明码，试问至少需要几位冗余位？该汉明码的编码效率是多少？答：设冗余位位数为r ，由题意有2r 6，所以冗余位有3 位，该汉明码的编码效率是2/3 。第 5 章 物理层1物理层指在连接开放系统的物理媒体上为上一层( 指数据链路层 ) 提供传送比特流的一个物理连接。2物理层实现的主要功能描述为与传输媒体接口有关的四个重要特性，即机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。一简述直通线和交叉线的作用。答：直通线用于将计算机连入到集线器（又称Hub）或交换机，或在结构化布线中由接线面板连到 Hub 或交换机等；交叉线用于将计算机与计算机直接相连、交换机与交换机直接相连，也被用于计算机直接接入路由器的以太网口。第 6 章 数据链路层1数据链路层使用的信道主要有两种类型：点对点信道和广播信道。2讨论数据链路层时，通常在两个对等的数据链路层之间画出一个数字管道，而在这条数字管道上传输的数据单位是帧(包括首部、数据和尾部) 。3局域网利用广播信道，采用不同媒体的接入控制，无法使用一种统一的数据链路层协议，因此 OSI 将其分成两个子层：媒体接入控制子层（MAC ）和逻辑链路控制子层（LLC） 。4数据链路层的主要功能包括：链路管理、帧的封装与拆装、帧定界、透明传输和差错检测。5帧定界采用的几种方法：字节填充法、比特填充法、字节计数法和非法比特编码法。6仅用循环冗余检验CRC 差错检测技术只能做到无差错接受，要做到“可靠传输”( 即发送什么就收到什么) 就必须再加上确认和重传机制。7局域网使用的传输媒体包括：双绞线、同轴电缆和光纤。8MAC 子层地址是局域网上每一个站的编号或标识符，也就是计算机的硬件地址。9IEEE 802 规定：网上每一个站都由网络管理员分配一个长度为48 位的全局地址或者用户自行分配一个16 位的局部地址。10网络适配器又称网络接口卡NIC，简称网卡，是计算机接入局域网所必备的插卡式接口电路板。11网卡的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式等。12以太网采用一种协调工作机制，称为载波监听多点接入/ 冲突检测CSMA/CD 协议。13电磁波在总线上的产生冲突的原因是有限的传播速率。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页14局域网使用的传输媒体最初是粗同轴电缆，后来演进到使用较便宜的细同轴电缆，最后发展为使用更便宜和更灵活的双绞线。15转发器工作在物理层，其作用是消除信号经过电缆所造成的失真和衰减，将其放大、整形后再转发出去，以此来扩展网络的覆盖范围。16目前，以太网的传输媒体一般都使用价格便宜、加接灵活的双绞线，构成星形结构，在星形的中心是一种可靠性非常高的集线器(hub) 。17使用集线器的局域网物理上是一个星形网，但逻辑上仍然是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，执行CSMA/CD 协议。18集线器工作在物理层，在转发信号时具有再生、整形和重新定时功能，并进行自适应串音回波抵消。不进行冲突检测。19网桥是一种存储型的转发设备，常用于局域网的互联。从实现协议和功能转换的角度，网桥工作在数据链路层，它根据接收到的帧的MAC 地址进行转发，或者丢弃CRC 检验存在差错的帧和无效帧，即具有帧过滤作用。20网桥需要处理的四个共性问题：必须对不同局域网的帧格式进行格式转换；必须对不同的数据传输速率进行转换；必须处理不同帧的最大长度；必须进行帧的语义转换。21透明网桥采用逆向学习算法来建立并维护转发表。22源路由网桥的最大优点是选择了最佳路由，较好地使用网络资源，均衡网络负载。一简述数据链路层的主要功能。答： （1）链路管理，数据链路的建立、维持和释放；（2）帧的封装与拆装，发送端帧的封装和接收端帧的拆装； （3）帧定界，接收方应当从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束的位置； （ 4）透明传输，任意的比特组合数据均可正确传输；（5）差错检测，通常采用发送端对被传输的比特流后面附加差错检测码，接收端重新计算检测码，两者进行比较，判别差错存在与否。二网络适配器的作用是什么？答：网络适配器又称网络接口卡NIC，简称网卡，是计算机接入局域网所必备的插卡式接口电路板。目前较新的计算机主板上已嵌入网卡，因此不再使用单独的网卡了。网卡主要实现数据封装和拆装、数据链路管理（即实现CDMA/CD 协议）、曼彻斯特编码与译码及数据缓冲管理等功能。三 CSMA/CD 协议的要点：(1) 适配器从网络层获得一个分组，加上首部和尾部， 组成以太网帧， 放入适配器的缓存中，准备发送。(2) 若适配器检测到信道空闲，就发送帧。 若检测到信道忙，则继续检测并等待信道转为空闲，然后发送帧。(3) 在发送过程中继续检测信道。若检测到碰撞，则在发送干扰信号后就中止数据的发送。(4) 在中止发送后，适配器就执行指数退避算法，等待 r 倍争用时间 (512 比特时间 ) 后，返回到步骤 (2) 。第 7 章 网络层1广域网是指覆盖范围很广( 远超过一个城市的范围) 的长距离的单个网络。它由一些结点交换机以及连接这些交换机的高速链路组成。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页2实现网络互联的中间设备，又称中间系统或中继系统。根据中间设备所在的层次，有四种中间设备：在物理层使用的中间设备称为转发器。在数据链路层使用的中间设备称为网桥或桥接器。在网络层使用的中间设备称为路由器。在网络层以上层次使用的中间设备称为网关。3从通信的角度，网络层为加接在网络上的主机提供服务。网络层对这两种服务的具体实现可分为两大类：(1) 面向连接的虚电路服务；(2) 无连接的数据报服务。4与 IP 配套使用的还有四个协议：地址解析协议ARP 、逆地址解析协议RARP 、因特网控制报文协议ICMP和网际组管理协议IGMP 。5IP 地址由因特网名字与号码指派公司ICANN进行分配的。6所谓“分类的IP 地址”就是将IP 地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号，它标志某主机( 或路由器 ) 所连接的网络编号；另一个字段则是主机号，它标志该主机( 或路由器 ) 在该类网络中的编号。7当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的IP 地址， 其网络号 net-id必须是不同的，这种主机称为多归属主机。8IP 数据报由首部和数据两部分组成。9IP 数据报的最大长度( 含首部 ) 为 65535 字节。实际使用的数据报长度很少超过1500 字节，通常使用的数据报长度被限制在576 字节。10IP 地址 (32位) 和硬件地址 (48位) 之间不存在简单的映射关系。ARP协议解决IP 地址与物理地址的映射，而RARP 协议解决物理地址与IP 地址的映射。11为了更有效地转发IP 数据报和提高交付成功的机会，在网际层设置了因特网控制报文协议 ICMPRFC 792 。ICMP是因特网的标准协议。12 ICMP是 IP 层的协议，而不是高层协议。13 PING是应用层常用的服务，用来测试两个主机之间的连通性。14RIP 协议是使用运输层的用户数据报UDP进行传送的 ( 经 UDP端口 520) 。从协议层次来看， RIP 协议的位置应当在应用层。15 OSPF 分组不是用UDP ，而是直接用IP 数据报传送的，可见OSPF协议的位置在网络层。16路由表的结构应适应网络拓扑的变化，而转发表的结构应使查表过程最优化。所以路由表总是用软件来实现，而转发表则用特殊硬件来实现。17虚拟专用网VPN是建立在基础网络之上的一种功能性网络。它向使用者提供一般专用网所具有的功能，但本身却不是一个独立的物理网络，而是通过隧道技术，架构在公共网络服务商所提供的网络平台( 如 Internet、ATM和 FR等) 之上的逻辑网络。18 IPv6 使用 128 位地址，使地址空间增大了296倍。一假设网络中的路由器B的路由表有如下表所列的表项。表 1. 路由器 B的路由表目的网络距离下一跳路由器N17 A N22 C N68 F N84 E N94 F 现在 B收到来自路由器C的路由信息，如下表所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页表 2. B 收到来自C的路由信息目的网络距离下一跳路由器N24 C N38 C N64 C N83 E N95 F 试求出路由器B更新后的路由表，并加以说明。答：先把表2 中的距离都加1，并把下一跳路由器都改为C，得到下表：目的网络距离下一跳路由器N25 C N39 C N65 C N84 C N96 C 将该表和表1 对照， 1，3，4，5 行在表 1 里有，到 N2网络的下一跳路由器仍为C，但是距离增加为5，需要更新。到N6网络的距离经过下一跳路由器C距离增加到9，所以需要更新。 到 N8网络的距离经过下一跳路由器C距离增加到4，所以不需要更新，保留下一跳路由器为 E，距离为3。同样，到N9的路由信息也无须修改。到网络N3的信息在表1里没有，需要添加。到网络N1的信息保留。经过更新后，路由器B的路由表为：更新后路由器B的路由表目的网络距离下一跳路由器N17 A N25 C N39 C N65 C N83 E N95 F 二路由器与结点交换机的区别是：（1）路由器是用来连接不同的网络，而结点交换机只是在一个特定的网络中工作。（2）路由器是专门用来转发分组的，而结点交换机还可接上许多台主机。（3）路由器使用统一的IP 协议，而结点交换机使用所在广域网的特定协议。（ 4）路由器根据目的网络地址找出下一跳( 即下一个路由器) ，而结点交换机则根据目的站所接入的交换机号找出下一跳( 即下一个结点交换机) 。第 8 章 运输层1从网络体系结构的角度，运输层既是面向通信的最高层，又是用户功能的最低层。在通信子网中没有运输层，它只存在于通信子网以外的主机当中。2运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交到运输层，再往下共用网络层提供的服务。3运输层向高层用户屏蔽了下面通信子网的细节，应用进程可看到的就是好像在两个运输实体之间有一条端到端的逻辑信道。运输层采用面向连接的TCP协议时，尽管下面的网精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页络是不可靠的，其逻辑信道相当于一条全双工的可靠信道。但运输层采用无连接的UDP协议时，其逻辑信道则是一条不可靠信道。4因特网上计算机之间的通信采用客户- 服务器方式。 两台计算机中的进程通信时，不仅必须知道对方的IP 地址 ( 找到对方的计算机) ，而且还要知道对方的端口号( 找到对方计算机中的应用进程) 。5TCP/IP 的运输层有三个不同的协议：(1) 用户数据报协议UDP ；(2) 传输控制协议TCP ；(3) 流控制传输协议SCTP 。6TCP与 UDP最大的区别是：TCP是面向连接的，而UDP是无连接的。7由于网际层只能提供尽最大努力的交付服务，运输层就面临报文段传送出错、丢失和失序等情况。因此TCP实现可靠传输的机制比较复杂。8停等协议的可取之处在于简单，但其缺点是信道利用率太低。一简述运输层的基本功能。答： 运输层的基本功能是利用通信子网为两台主机的应用进程之间，提供端到端的性能可靠、价格合理、透明传输的通信服务。还必须具有流量控制、拥塞控制和差错控制等功能，既要负责报文无差错、不丢失、不重复，还要保证报文的顺序性，从而提高其服务质量。二 UCP与 TCP的差异。UDP在传送数据之前不需要先建立连接。对方的运输层在收到UDP报文后，不需要给出任何确认。 虽然 UDP不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 是一种最有效的工作方式。TCP则提供面向连接的服务。TCP不提供广播或多播服务。由于TCP要提供可靠的、面向连接的运输服务， 因此不可避免地增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。第 9 章 应用层1应用层协议都使用客户- 服务器方式。 客户 (client)和服务器 (server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。2物理地址是物理网络内部使用的地址，不同的网络具有不同的物理地址格式；IP 地址是因特网内一种全局性的通用地址，用于IP 层及其以上层次的高层协议当中，其目的在于屏蔽物理地址细节。3域名转换又称域名解析，包括由域名到IP 地址的正向解析和IP 地址到域名的逆向解析，是由设置在若干域名服务器的域名程序完成的。4FTP 只提供文件传送的一些基本的服务，它使用可靠的TCP运输服务。5万维网以浏览器- 服务器方式工作。6超文本传送协议HTTP是一个应用层协议，它使用TCP连接进行可靠的传送。7搜索引擎的基本思路源于传统的信息全文检索理论。互联网搜索引擎除了需要有全文检索系统之外，还要有所谓的“蜘蛛”系统，即能够从互联网上自动收集网页的数据搜集系统。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页第 10 章计算机网络的管理和安全1网络管理 ( 简称网管 ) 已被列为“未来网络结构”的三大关键技术( 高速交换技术、 虚拟网络技术、网络管理技术) 之一。2ISO 7498-4 标准定义了网络管理的五项基本功能，分别为故障管理、计费管理、配置管理、性能管理、安全管理。第 11 章 数据通信网络的进展1从技术角度来展望数据通信网络的发展趋势，应该是在数字化、综合化的基础上，向宽带化、 IP 化、移动化、软件化、智能化、分布化等方向发展。2电信网由核心网、接入网和用户驻地网三部分组成。3ADSL是充分利用现有电话网络的双绞线资源，实现宽带数据接入的一种技术。4宽带因特网可分为宽带骨干网和宽带接入网两个部分。5接入网也属于公共电信网，它本身不提供业务，仅起到承上启下的作用，将核心网的业务提供给用户。接入网对外有三个接口：用户侧经由用户网络接口UNI (User Network Interface)与用户相连；网络侧经由业务结点接口SNI (Service Node Interface)与业务结点相连；管理侧则经Q3接口与电信管理网TMN 相连，实现配置和管理。6按照 OSI 模型， ADSL属于物理层。主要实现信号的调制、提供接口类型等一系列底层的电气特性。7三网融合指电信网、有线电视网和计算机网的融合，它是一个逐步形成并且还在继续发展的概念。从长远看，三网融合的最终结果就是产生下一代网络。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页