建行网银盾支付不了:三级网络知识要点

第一章 计算机基础

本书所提到计算机网络概念，均简称为网络。

考点：“网络就是计算机”的观点是由Sun Microsystem美国的太阳微系统公司提出（选择）（Sun提出了Java语言）

1.1 计算机系统的组成

考点：计算机的特点，主要是4个标题（了解性内容）

   1、计算机是信息处理的设备，具有信息处理的特性。

   2、计算机是通过预先编写的、存储在机器中的程序来自动完成的，遵循冯·诺依曼结构，是存储程序的原理 stored program，计算机具有通用的，广泛适应的特性。（五大部件：控制器、运算器、存储器、输入、输出；  程序必须全部进入到存储器中才能被CPU执行，必须先存储，就是存储程序原理）

   3、计算机价值观的问题，以够用为原则

   4、计算机的效益观点，是利弊观点

（从考核的角度讲：这个考点考核的可能性非常低）

考点： 计算机发展阶段（仍然是标题的概念，有相关考核内容）

1、大型机阶段(20世纪50~60年代) main frame

　  1）1946年，第一台数字电子计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学问世。

　  2）从硬件元器件发展的角度：大型机经历第一代电子管、第二代晶体管、第三代中小规模集成电路、第四代超大规模集成电路。（相关考核点，选择方式）（LSI//VLSI  Very  Large Scale Integrated circuit）

2、小型机阶段(20世纪60~70年代)mini  computer：

小型机是大型机的第一次“缩小化”，能够满足中小型企事业的信息处理需求。

　　3、微型机阶段(20世纪70~80年代)micro /// personal computer

　　  微型机得到了发展。是大型机的第二次“缩小化”，1981年，IBM公司推出了第一台个人PC机。

　　4、客户/服务器阶段(20世纪80~90年代)C/S ，Client/Server

这个阶段是基于网络而出现的，早期局域网采用对等网peer  to  peer 结构，即在一个网络内的各个计算机地位平等，功能平等；采用客户/服务器模式则意味着功能分化，服务器是提供者，客户机是使用者。早期服务器提供资源共享的磁盘服务器和文件服务器，后来服务器主要是数据库服务器和应用服务器等。

基于功能分化，根据各自功能的强弱，分为胖瘦两个概念

5、互联网阶段(20世纪90年代至今)，Internet因特网

基于网络，而且基于广域网WAN。Wide Area Network

1969年美国国防部研发的ARPAnet阿帕网 是互联网的前身。ARPA net真正意义上的现代网络。是因特网的雏形

Advanced Research Project Agency 高级研究计划署部门研制

1983年TCP/IP(传输控制与网际互联协议)正式成为ARPAnet的协议标准。从而因特网目前的协议使用的是TCP/IP协议

1991年6月，我国第一条连接因特网的专线出现，从中国科学院高能物理研究所（简称中科院高能所）连接美国斯坦福大学；1994年我国全面接入因特网

考点：计算机的种类

  1、一般有两种分类：传统分类和现实的分类

    1）传统分类现在已经过时，仅作一个了解

    ----习惯分类：巨型、大、中、小、微五类

      ----IEEE分类（IEEE国际电子电气工程师协会 Institute of  Electronic Electrics Engineer），分为大型主机main frame、小型计算机mini computer、工作站Workstation、巨型机super computer、小巨型机mini super；现在也已经过时

    2）现实的分类，是主体（几乎每次都考核）

　　一般把计算机分成服务器、工作站、台式机、便携机和手持设备等5种类型。(重点内容是工作站、便携机和手持设备)

     ----服务器：具有强大处理能力，特征是具有高端微处理芯片，可以使用奔腾、安腾以及alpha等64位高端芯片，往往采用并行多处理器结构（注意：在考核过程中，正确的概念应该是 几乎所有型号的计算机都可以充当服务器使用，不是说必须使用高端机型）

     ----工作站：具有大屏幕显示器，介于小型机和微型机之间，性能上接近小型机，体积上接近台式机，主要作用于绘图、三维立体构建等

     ----台式机 desktop ：个人微机，即目前通用的多媒体计算机

     ----笔记本：Notebook，又称便携机或移动PC，Mobile PC（考核的概念：目前笔记本的性能已经接近台式机的性能，价格也相对接近）

     ----手持设备：又叫掌上电脑handheld PC或亚笔记本Sub-notebook，涉及相关设备，有PDA个人数字助理Personal Digital Assistant、商务通、快译通以及第二代半2.5G、第三代手机3G  Grade（曾经考核过：现在的手持设备能不能上网？）

考点： 计算机的指标（纯粹是一种了解性的概念，属于基本内容）

计算机的技术指标包括位数、速度、容量、带宽和可靠性。

1、位数：指一次性最大处理的二进制位的多少

　　早期是8位或者16位，现在已达到32位甚至64位。比如，奔腾是32位，安腾或alpha芯片是64位。位数，是指CPU能够存储多少位的数据，位数越多，CPU一次能够处理的信息量就越大。

2、速度

有两个概念：MIPS和MFLOPS（填空）

1）MIPS叫每秒百万指令 Millions Instructions Per Second，针对定点指令的速度（针对整数运算）

2）MFLOPS，每秒百万浮点运算指令Million Floating Instructions Per Second，针对小数部分

（考核过程中，中英文概念需要掌握，另外如果只是说速度，那么就是MIPS，除非特定说明是浮点，那么使用MFLOPS）

3）额外概念：MHz 兆赫兹，这是针对计算机主频，时钟频率，不是速度指标，但是和速度有很大的关联，是正向分布，一般对于个人PC，常常用主频代替计算机的执行速度，例如Pentium-IV T2220 1.8GHz

　　3、容量

单位是字节Byte，用B代表。KB表示千字节，MB表示兆字节，GB表示吉字节。计算机二进制的最小单位是二进制位bit，也叫比特，但在存储器中，存储单元的大小以字节为基本单位（网络传输中，传输速率以位为单位，bps，位/每秒；也可以扩充到字节Bps）

　　对于磁盘驱动器，还有一些特殊的指标也比较重要，如平均寻道时间、平均等待时间、数据传输速率等。（目前很少考核）

　　(1)平均寻道时间是指磁头沿着盘径移动到需要读写的那个磁道所花费的平均时间。

　　(2)平均等待时间是指需要读写的扇区旋转到磁头下面所花费的平均时间。

　　(3)数据传输速率是指磁头找到所需读写的扇区后，每秒钟可读出或写入磁盘字节数。

　　4、数据传输率（带宽）

　　计算机的数据传输率还可以用带宽表示，（二者是两个不同的概念，但可以相互通用）它反映计算机的通信能力，基本单位是bps，即每秒位；扩充的有Kbps，Mbps，Gbps等，比如交换机的速率为100 Mbps。（注意Bps 与bps是不同的，B代表字节，b代表位）（补充，不做要求：数据传输率指的是二进制位的单位时间内数量多少；带宽指的是线路传输信号的频率的高低，是最高频率与最低频率信号的差，例如人听力，最低20Hz,最高20000Hz，带宽大致为20KHz，单位应该是赫兹Hz，但与bps正向，所以可以通用）

5、版本version：不作要求

6、可靠性

平均无故障时间(MTBF)和平均故障修复时间( MTTR )（填空）

MTBF  Meaning  Time  Between  Failure 平均无故障时间

MTTR  Meaning  Time  To  Repair 平均修复时间

平均无故障时间越长越好，平均修复时间越短越好

考点：计算机的应用领域

1、科学计算：基本概念

2、事务处理：Transaction 不涉及复杂数学关系，数据量大，实时性强、是目前应用工作量最大的领域（选择）

3、过程控制，也叫实时控制或者工业控制，主要是嵌入embedd，对计算机的要求不高

4、辅助工程：CAD、CAM、CAE、CAI、CAT(中英文概念)

Computer Aided Design     计算机辅助设计

            Manufacture  计算机辅助制造

(Envirnment)  Engineering  计算机辅助工程

            Instruction    计算机辅助教学

             Testing       计算机辅助测试

 5、人工智能AI  Artificial  Intelligence，主要是专家系统ES Expert System和机器人系统Robot

 6、网络应用，网络改变生活和方式。

 7、多媒体的使用，涉及生活中的各个方面，文化教育、技术培训、电子图书，观光旅游等，以多媒体技术为核心体系。

1.2计算机硬件组成

考点： 计算机系统的结构（了解性内容）

计算机由硬件和软件两部分组成。计算机的硬件主要包括运算单元、存储单元、控制单元和I/O接口单元(即输入设备和输出设备)，单元通过总线传递信息。控制器和运算器组成CPU，即中央处理器。控制器控制各基本单元之间的数据交流。运算器进行算术运算和逻辑运算。

　　存储器包括内存和外存。内存速度比外存快存快，但价格昂贵。

软件分为系统软件和应用软件，如Windows是操作系统，属于系统软件；Excel是电子表格软件，属于应用软件。应用软件又分为通用和专用两种。

考点：计算机硬件的四个层次概念（选择）

   1）芯片：主要指cpu芯片，存储芯片，芯片是最基础元器件，不能再分

   2）板卡：由芯片集成，包含计算机内的主板main borad和各种板卡，例如显示卡、声卡、网卡，内置的MODEM卡，各种采集卡等等

   3）设备：设备包含计算机在内，各种部件合成，还有其它的设备，例如交换机、路由器等

   4）网络：各种设备联网

考点： CPU芯片的发展历史（了解性内容）

　　在计算机系统中，CPU是最重要的，直接影响着计算机的性能：

　　早期CPU都是8位机，如Intel 8080是第一台微型计算机的CPU。当时8位芯片还有摩托罗拉的M6800和Zilog公司的Z80。

　　中期CPU都是16位机，如Intel 8088(严格意义上说，是一块准16位芯片，内部体系结构是16位的，与外围设备通信却采用8位总线)。（曾经考核过一个概念：最早的计算机体系中哪一种CPU使用最大？----- IBM使用最多的是Intel8088芯片）

近期CPU则是32位机，如Intel奔腾Pentium芯片，其它芯片有AMD的K6、Cyrix公司的MII及IDT公司的Win-Chip芯片等。

如今CPU已进入64位时代，如AMD速龙64芯片。

（概念：在考核Pentium芯片的时候仍然是32位体系）

考点：奔腾芯片的技术特点（必考内容，每次均考核）

1、超标量技术

　  实质是空间换时间，内置多条流水线同时执行多个处理提高速度，降低时间。至少有U线和V线，以及两条整数指令流水线、一条浮点指令流水线组成，U线可以执行精简指令，复杂指令，而V线只执行精简指令。如果同时工作，则都执行精简指令。

2、超流水线技术

　　实质是时间换空间，细化流水，提高主频。整数流水线分为4级，即指令预取、译码、执行、写回结果；浮点流水线可分为8级，除与整数流水线相同4级以外，还包括2级浮点操作、1级四舍五入及写回浮点运算结果和1级出错报告。

3、分支预测：流水线作业主要的特征就是连续，不断流，但是对于执行的执行如果遇到分支，万一判断错误，则必须停止流水，大大增加时间延迟，降低效率，在芯片中设立分支目标缓存器，动态预测程序分支转移，提高流水的吞吐率。

4、双Cache的哈佛结构：两个缓存：指令，数据。保持流水线持续流动。在计算机内有两个高速缓存Cache，分别存放数据和指令，机器执行可以分类执行，大大提高流水效率。这种将指令和数据分开存取的结构叫做哈佛结构。

5、固化常用指令：硬件速度比软件快得多，把常用的基本指令用硬件实现，提高执行速度。

6、增强的64位数据总线：内部总线32位。与存储器之间外部总线64位。这种内外部总线数量不一致，称之为准64位总线，这种设计可以使得外部设备的工作频率是内部的一半。

7、采用PCI局部总线技术：在发展的过程中出现两个标准，PCI标准，VESA标准，奔腾采用了PCI标准。

   PCI:Peripheral Component Interface 外围部件接口，由Intel等制定，是一个总线和主机之间的中间管理层，最大的特点与设备无关性，易于升级和匹配。

  VESA:Video Electronics Standard Association视频电子标准协会，主要的缺点是基于硬件捆绑，不能变更升级

   双方标准争夺中，最后PCI标准成为新的标准

（补充：有一种说法叫AGP总线的概念，AGP加速图形端口，不是当前总线标准，Accelerated Graphics Port，只针对显示卡，是一种数据端口，不是总线）

8、错误检测及功能冗余校验技术

9、能源效率技术：自动进入低耗电睡眠模式。系统恢复只需毫秒级的时间。

10、支持多重处理

多重处理指的是多CPU同时工作。适合于多机环境下数据的交换和任务的分配，从而通过多机合作能够共同解决一些比较复杂的问题。目前多重处理有两种方式，一个是一台计算机内有多个CPU形成并行体系，另一种结构就是网络，若干台计算机构成网络，组成统一的系统

（附加考核点）Pentium指令SSE  流式的单指令流、多数据流扩展指令

Streaming  SIMD  Extensions

Single Instruction Multiple Data

SSE前后发展： SSE(79条)、SSE2（144条）、SSE3

考点：安腾芯片（选择）

   1）安腾芯片是Intel1999年出产，是真正的64位芯片结构，标志着体系结构从IA-32向IA-64的推进。

  2）指令体系发生了变化，前后共有三个阶段：

     ----CISC指令体系：复杂指令集计算机，Complex Instruction Set Computer ，针对X86体系，386，486等

     ----RISC指令体系：精简指令集计算机，Reduced Instruction Set Computer，用于Pentium系列

     ----EPIC指令体系：简明并行指令计算，Explicitly Parallel Instruction Computing，用于安腾系列，就是并行操作

  3）安腾芯片主要用于服务器和工作站等高端设备

考点：主板技术

1、主板main board或母板mother board的组成

　5部分组成：CPU、存储器、总线、插槽和电源。（填空）

2、主板的分类（必考内容，每次均考核）（纯记忆性内容）

　 (l)按CPU芯片分类，如386主板、PⅡ主板、PⅢ主板、P4主板等。

　(2)按CPU插座分类，如Socket 7主板、Slot 1主板等。

　(3)按主板的规格分类，如AT主板、Baby-AT主板、ATX主板等

　(4)按芯片集分类，如TX主板、LX主板、BX主板等。

　(5)按数据端口分类，如SCSI主板、EDO主板、AGP主板等。

　(6)按是否即插即用分类，如PnP主板、非PnP主板等。

　(7)按扩展槽分类，如EISA主板、PCI主板、USB主板等

　(8)按存储容量，16M,32M,64M

  (9)按系统总线，66MHz，100MHz

  (10)按生产厂家，联想、华硕等

补充说明：

   SCSI: Small Computer System Interface小型计算机系统接口，用于小型机或工作站上，端口总线数量是68线，PC机的硬盘接口则是IDE接口Integrated Driver Equipment,是40线

   EDO:Expand Data Output扩充数据输出，用于内存条的数据输出，是72线输出

   USB:Universal Serial Bus 通用串行总线，支持热插拔技术

   PnP，P&P，Plug and Play即插即用，硬件可以直接插入，由系统自动安装

软件的标准：所见即所得 What You See Is What You Get

   EISA:Extended Industry Standard Architecture 扩展的工业标准体系结构，支持16位和32位体系

考点：网卡，叫NIC,Network Interface Card网络接口卡，也叫网络适配器NA,Network Adapter

功能包括：实现与主机总线的通信连接，一端连接计算机，一端连接传输线路（介质）

解释并执行主机的控制命令；实现数据链路层的功能，如形成数据帧、差错校验、发送、接收等；实现物理层的功能，如对发送信号的传输驱动、对进来信号进行侦听与接收、对数据的缓存及串行、并行转换等。

（补充：在网络中，将网络功能分层，每一层实现各自功能，一共分7层，从低向高分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，网卡处于第二层，含数据链路层和物理层功能）网卡属于数据链路层设备

1.3 计算机软件组成

计算机系统是由硬件和软件组成，计算机软件包括系统软件和应用软件。

计算机软件由程序和相关文档组成。指令序列构成程序。

软件不能简单的理解为就是程序，软件是程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的总和。

考点：软件开发（主要是阶段特征，包含子阶段）

　　软件的生命周期可以分为三大阶段，即计划阶段、开发阶段和运行阶段。

　　1、计划阶段

计划阶段分为问题定义和可行性研究两个子阶段。计划阶段主要是设定软件系统的目标，确定研制要求，提出可行性分析，对各种可能方案做出成本效益分析，作为使用单位是否继续该项工程的依据。最终的文档结果是可行性研究报告。

（补充说明：问题的提出就是问题定义，可行性分析主要针对系统的开发给出结论，是行还是不行，从三个方面进行论证，即技术可行性，技术的风险有多大；经济可行性，经济效益和社会效益的产出；使用上的可行性，即用户操作方式和法律上的限制）

　　2、开发阶段

开发初期分为需求分析、总体设计、详细设计3个阶段。

开发后期分为编码和测试2个阶段。

　　在前期必须完成软件需求规格分析说明书和软件设计规格说明书（含两大设计）。总体设计规格说明书反映系统总体结构的软件结构图，详细设计规格说明书反映体系结构中每个模块的内部过程和详细结构。

开发后期分为编码、测试两个子阶段。在编码子阶段，要选定编程语言，将模块的过程性描述转变成程序。产生的文档结果就是源代码source code。在测试子阶段，要发现并排除前面各个阶段所产生的各种错误。后期必须形成的文档有产品发布的批准报告、有效性审查报告、项目小结报告、经过严格审查的一整套用户文档、安装手册、测试报告及资料清单。

补充：测试阶段主要的目的是尽可能的发现程序中存在的错误，测试不能用来证明程序没有错误，不能证明程序是正确的，通过了测试只是说明程序在特定的环境下能够正常运行。

　　3、运行阶段

运行阶段主要任务是软件维护，软件投入实用之后，为了排除软件系统中仍然隐含的错误，适应用户需求及系统操作环境的变化，需要继续对系统进行修改和扩充。

补充：软件一经使用，就进入维护阶段，维护分为四种情况，第一种叫校正性维护（校验），主要针对软件中的缺陷bug；第二种叫适应性维护，主要是因为外界环境的变化（例如从win98转为win xp）;第三种叫完善性维护，主要针对软件功能的扩充，增加新的功能；第四种叫预防性维护，针对将来的预期维护（未雨绸缪）

比例：完善性维护>适应性维护>校正性维护>预防性维护

考点：编程语言（了解性内容）

　　编程语言可以分为三大类，即机器语言、汇编语言和高级语言。

　　机器语言：也叫二进制语言。程序能被计算机直接执行，由0、1符号组成。不需要翻译，执行速度快，但难记难学。

汇编语言用熟悉的英文助记符号和十进制数代替二进制编码。和机器语言都属于低级语言的范畴，但计算机不能直接执行汇编语言，必须通过汇编程序把汇编语言翻译成机器语言，计算机才能执行。

高级语言和自然语言差不多，计算机也不能直接执行，必须通过解释程序翻译成机器语言才能执行。

主要的考核内容集中于下面两点:

 第一：高级语言被执行有两种方法，一种叫编译compile，先将源程序转变为目标程序.obj，然后执行；另一种叫解释interpreter，直接执行源代码，不生成目标程序。

第二：语言的转换需要多次扫描才能完成（尤其汇编和编译）

    补充：扫描经过6个阶段，即词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成

1.4 多媒体技术

考点： 多媒体基本概念

多媒体技术就是对文本text、声音sound//audio、图形graphics和图像image//photo、视频video进行处理、传输、存储、播放的技术。

在多媒体信号传输的过程中，如果图像和语言没有同步，就称之为“唇同步”现象（音频流和视频流之间的同步）

　　多媒体技术可划分为偏硬件技术和偏软件技术两部分。

　　偏硬件技术侧重接口和硬件技术。

偏软件技术则是应用数字化技术，以交互控制方式，把文件、图形、图像和声音集成于一体，将结果综合地、实时地表现出来，并通过多媒体实现人机对话。这种方法测重于算法和软件技术。

考点： 多媒体硬件系统特征（选择和填空）

(1)具有光驱。CD-ROM

(2)具有模/数转换和数/模转换功能。 Digital数字//Analog模拟

(3)具有清晰度比较高的显示器。高清彩显

(4)具有数据压缩与解压缩的硬件支持。

考点：多媒体关键技术

　l、数据压缩技术（必考内容）

(1)JPEG标准：定义了连续色调、多级灰度、彩色或单色静止图像等国际标准。扩展名为.jpg，使网络中两种最普遍的图像标准，另一个标准叫.gif（容量小，精度较低，不能无限缩放）

Joint Photographic Experts Group 联合图形图像专家组

(2)MPEG标准：包括视频、音频和系统3部分，它要考虑到音频和视频的同步，产生电视质量的视频和音频压缩，速率可以达到1.5MBps(12Mbps)

Moving  Picture Experts Group 移动图形专家组，标准体系有

MPEG1.0   MPEG2.0   MPEG7.0

(MPEG3.0转为MP3，还有MPEG4.0)

(3)Px64，是CCITT的H.261标准，单位是Kbps，P代表参数，如果P=1或2，速率就是64Kbps或128Kbps，针对可视电话，如果P>6，可以支持宽带的电视会议

总结：没有Px32标准

Px64标准是为了适应各种通信容量传递

MPEG标准是利用狭窄的频带实现高质量的图像画面和高保真声音传送

2、插卡与芯片技术

具有MMX多媒体扩充技术  Multiple Media eXpand

　　3、多媒体操作系统技术（没有考核过）

(1)具有声音文件格式，格式叫MIDI，音乐乐器数字接口，把音乐用数字保存Music Instrucment Digital Interface

(2)具有视频文件格式。

(3)有把硬件虚拟化的应用编程接口。

(4)有数据压缩和解压缩的功能。

(5)具有声像同步操作功能。具有实时的多任务调度

　　4、多碟体数据管理技术（了解性内容）

(l)多媒体数据的查询与检索。

(2)多媒体数据的存储。

(3)多媒体的显示和播放。

(4)集成多媒体编辑与处理。

考点：超文本与超媒体  HyperText // HyperMedia

　1、超文本概念

　　传统文本是线性、有序的，而超文本是非线性、无序的；当信息不限于文本时，称为超媒体。但是一般的把超媒体也叫做为超文本。（统一概念）（参考本书第五章内容）

　2、超媒体组成

　由结点node和表示结点之间联系的链link组成的有向图(网络)，结点是表达信息的基本单位，结点可以是程序．也可以是文本、图形、图像、音频、视频和动画。链是建立节点之间信息联系的指针，它定义了超媒体的结构

　3、超媒体系统的组成（3点概念）（参考书后习题）

　　(l)编辑器：可以帮助用户建立、修改信息、网络中的结点和链。

　　(2)导航工具：超媒体提供基于条件的查询方式和交互式沿链走向的查询方式。

　　(3)超媒体语言：能以一种程序设计的方法描述超媒体网络的构造、结点和其他各种程序。

4、多媒体的应用

   应用领域不断扩大，几乎所有的领域都存在多媒体的概念。

（书后的习题实际上是历届的考题）

               第二章 网络基本概念

网络Network，是C+C+C+C的组合

   Computer 计算机技术   Communication 通信技术

   Chip 芯片    Control  控制（软件）

网络是计算机和通信技术的结合

2.1 计算机网络的形成与发展（基础概念）

考点：计算机网络发展的四个阶段（如考核，就是标题概念）

　　1、第一阶段：20世纪50年代，计算机技术与通信技术开始结合，做好了技术准备。

　　2、第二阶段：20世纪60年代，标志是美国的ARPAnet与分组交换技术。ARPAnet是里程碑，为Internet的形成奠定了基础。

 ARPA net阿帕网----里程碑milestone，第一个具有现代意义上的计算机网络；是Internet的雏形或先驱（针对NSF net和ANS net）；后来分解发展为军方的非保密通信网MIL net，ARPA net，继续发展成为Internet因特网，即国际互联网)；是一个虚拟分组交换网；提出两个很重要的内容---TCP/IP协议和DNS域名系统

　　Military  军事

3、第三阶段：20世纪70年代中期，标准形成阶段

ISO 国际标准化组织International Standard Organization，制定OSI/RM模型,即开放系统互连/参考模型

Open System Interconnect/Reference Model

IEEE:国际电子电气工程师协会 Institute of Electronic Electrics Engineer，制定了局域网标准IEEE802

IETF:因特网工程任务组Internet Engineer Task Force  主要针对网络管理标准的制定

联合国：制定了一个标准EDIFACT，针对电子商务中的电子数据交换，Electronic Data Interchange For Administration Commerce Transport

　　4、第四阶段：20世纪90年代开始，Internet的广泛应用，高速网络技术、网络计算与网络安全技术的研究与发展。

　　宽带网络的建设：相对于传统网络，具有较高的数据传输速率和数据吞吐量，分为宽带骨干网BackBone和宽带接入网AN Access Network，主要的技术就是这两大技术。

2.2 计算机网络的定义

考点：计算机网络的定义

   完整的定义（理解）：利用通信线路（传输介质，通信子网）将地理上分散的（异地）具有独立功能的计算机（自治）互连，在一个统一的网络协议（protocol，不是操作系统）的管理下，实现数据传输和资源共享的系统集成叫网络。资源共享是网络的本质。

　　资源共享观点将计算机网络定义为“以能相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。

　(1)计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。

(2)互联计算机是不同地理位置的多台独立“自治计算机”。Autonomous Computer

(3)连网计算机通信必须遵循共同的网络协议。

考点： 计算机网络的基本结构及特点

　1、早期计算机网络结构

逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网。因为网络完成数据处理和数据通信两大功能，这两个部分涉及不同的体系结构和不同的部门，所以将网络从逻辑上分解为两大子网sub-net

　　(1)资源子网：由主计算机系统、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。

　　(2)通信子网：由通信控制处理机ccp、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点，早期ARPAnet中由接口报文处理机IMP承担。Interface Message Processor

　2、现代网络结构的特点

     现代网络形成的是以路由器互联的大型、层次结构的互联网络，一般为三层结构，即校园网、地区主干网，国家高速主干网。

2.3 计算机网络的分类

考点：网络分类方法

   网络分类的方法是多种多样的，相互交叉，但主体上是两大类：

　　(1)根据网络使用的传输技术分类：广播式网络broadcast与点对点式point to point网络。

广播式网络中，所有连网的计算机共享一条公共通信信道。所有的信息都依赖这条公共信道传递。所对应的特点如下：

----- 一个发送，其余只能接听，即信道是互斥使用（是否接收数据需要根据发送信息的地址与目标结点地址匹配来决定，如果匹配则接收数据，舍弃否则）

----- 由于传输延迟效应，所以传输距离较短，范围较窄，一般作用于局域网络

----- 由于共享信道，存在信道争用现象，容易发生冲突collision

点对点式网络中，一线两点，每条物理线路连接一对结点。如果双方之间没有直接链路，那么就必须经过第三方转接，其相应特点如下：

------是非实时传递，如果中间结点较忙，则先暂存数据，待空闲后再发送，称之为存储转发

------由于各个结点的存储容量大小不一，所以数据的发送不采用一次性发送，而将数据分割成若干小的数据块，保证每个块都能传递，这种数据块称之为分组Package

------由于转发的存在，实现了从一个结点到另一个结点之间的路径有多条，在传递数据的时候可以根据实际情况决定传递路径，称之为路由选择

------点对点传递往往用于广域网络，范围较大，延迟较长。

分组存储转发与路由选择是它与广播式网络的重要区别之一。

广播式传输存在着竞争和互斥关系，产生冲突collision的可能性非常大，传递方式是一个发送，其余的接听（存在一个机制：地址广播，参照第三章和第五章）

　　(2)根据网络的覆盖范围与规模分类（主体）

覆盖的地理范围可以分为：局域网、城域网与广域网。每种类型的网络均可能采用以上两种技术，相互之间是交叉的。

考点：广域网、局域网、城域网

　　1、广域网(WAN) Wide Area Network

广域网也称远程网remote ，覆盖范围从几十到几千千米。通信子网主要采用分组交换技术。广域网是一个网络的概念，广域网存在明显的子网特征。广域网侧重于通信子网。

（Internet，因特网是否是一个网络？不是，是若干网络的集合，没有集中管理）

　　具备以下特点：（选择）

　　(l)适应大容量与突发性burst通信的要求。（网络的不稳定，可能造成拥塞现象（填空））广域网的目的主要是网络控制和数据传递。

　　(2)适应综合业务服务的要求。（区别ISDN—Integrated Service Digital Network综合业务数字网，FDDI Fiber Distributed Data Interface 光线分布式数据接口）（填空，涉及中文名称）

　　(3)开放的设备接口与规范化的协议。协议Protocol，即网络通信规范，是通信双方必须事先遵循的标准。

　 (4)完善的通信服务与网络管理。

广域网中侧重通信子网，相应的通信子网涉及以下概念：X.25网络、帧中继网络FR Frame Relay，也叫流水式的X.25技术，比X.25的速率高一个数量级10³、SMDS、B-ISDN与ATM网络。

---- X.25网络：遵循X.25协议的网络都叫做X.25网，网络结构可能不一样，但是协议是统一的。具有分组交换技术，存储转发，路由选择；是一个面向连接的网络操作。通信双方在传输之前先建立一条链路，所有的数据沿着链路依次顺序传递（可以是专线也可以共享线路，类似于公交线路），X.25为了网络传输的可靠性，采用了差错控制、流量控制、拥塞控制来保证传输安全，因此速率较慢，是Kbps级别。

   --- FR帧中继，对X.25的升级，网络环境发生变化，传输介质从线缆转化为光纤，速率显著提高，到达Mbps,Gbps级别，另外通信质量大大提高，相关的控制体系可以取消或者转移到两端资源子网的终端上。因此，传输介质为光纤，取消控制技术，帧中继的协议仍然是X.25，但速率提高一个数量级10³，使得通信顺畅，不间断，所以称之为流水式的X.25。

  ---- ATM 异步传输模式 Asynchronous Transfer Mode是新一代的数据传输和分组交换，因为不再使用数据帧frame的数据组织方式，而是采用信元结构cell（填空考核），针对高带宽，高速率，侧重传输的服务质量QoS Quality of Service（填空考核）（参照第八章）（cell信元结构是53个字节，由5个字节的信头加上48个字节的信体组成，可以支持多媒体信息，速率最高可以达到2.4Gbps），B-ISDN  BoardBand 宽带的综合业务数字网采用的技术就是ATM（还有一种叫窄带N-ISDN  NarrowBand）

2、局域网(LAN)  Local  Area  Network

广域网WAN扩大了信息社会中资源共享的范围，局域网则是增强了信息社会中资源共享的深度。

局域网的范畴较小，在几公里之内，一般采用广播式实时通信。三种典型局域网以太网(Ethernet)、令牌总线Token Bus、令牌环Token Ring形成三足鼎立。

覆盖范围较小的局域网使用双绞线，远距离传输中使用光纤，有移动结点的局域网中采用无线wireless技术。

高速局域网设计方案一般采用100Mbps Fast Ethernet或1Gbps Gigabit Ethernet(传统的局域网速率是10Mbps)（填空概念，有两个答案，即100Mbps或1Gbps）

由于大规模的使用双绞线进行数据传递，在此基础上形成了网络结构化布线技术

在桌面系统中采用10Mbps Ethernet，在高速主干网、数据仓库、桌面电视会议、3D图形和高清晰度图像应用中，采用100Mbps Fast Ethernet快速以太网或1Gbps Gigabit Ethernet是首选技术。

引申：1Gbps和10Gbps的高速网络与传统的以太网CSMA/CD之间的联系

3、城域网(MAN) Metropolitan Area Network

目前不再提及，已经并入局域网，主要因为光纤的使用，使得时间延迟大大降低，距离不再是传输的障碍

设计的目标是要满足几十千米范围内的多个局域网互连的需求，针对企业、机关和公司。早期城域网产品主要是光纤分布式数据接口FDDI（不是协议）（选择）

MAN城域网三个特点（考核概念，填空和选择，必须掌握）

 --- 传输介质采用光纤

 --- 交换结点采用基于IP交换的高速路由交换机或ATM交换机

 --- 体系结构有三层：核心交换层、业务汇聚层和接入层

引申：FDDI的协议标准叫IEEE802.6，MAC子层的协议是IEEE802.5令牌环Token Ring，LLC子层协议是IEEE802.2）（参照第三章）

总结：目前的网络主要是广域网和局域网两类。

2.4 计算机网络的拓扑构型  topology，即网络的组网形状

考点：计算机网络拓扑的定义与分类

    网络设计的第一步就是解决计算机的位置以及保证一定的网络响应时间、吞吐量和可靠性，必须进行结构设计。

网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体之间的结构关系。计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。（填空）（不涉及资源子网，与计算机无关，涉及到第四章中的结构化布线）

考点：（选择，多选项的选择）

   网络拓扑结构对网络性能、系统可靠性和通信费用有重大影响。

考点：网络拓扑分类：点---点线路拓扑与广播信道拓扑。

　　采用点---点线路的通信子网的基本拓扑构型有4种：星型、环型、树型与网状型。

采用广播信道通信子网的基本拓扑构型主要有4种：总线型、树型、环型、无线通信与卫星通信型。

星型网络：由一个中间结点连接各个终端结点，结构简单，扩充方便，故障明显，但是中心结点成为瓶颈，结点越多负荷越重。

总线型：公共信道，扩充方便，结构简单，但是容易发生冲突

环型：首尾相连形成闭合环路，数据始终单向循环，没有冲突，但是结构复杂，故障不易检查

树型：扩充方便，但是层次越多，上层结点负荷越重。

网状结构：结点之间存在多条链路，可以路由选择，主要用于广域网（以冗余为代价）

    拓扑结构的出现，关键还是传输技术的概念。两种传输技术中有共同的拓扑类型存在（树和环）（选择）

广域网基本上都是采用网状拓扑构型。而现在的局域网往往采用交换式技术，利用交换机连接形成星型结构的交换网。

2.5 数据传输速率与误码率

考点：数据传输速率的定义

　　基本技术参数：数据传输速率与误码率（填空）

　　1、数据传输速率

　　数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，基本单位为比特/秒，记为b/s或bps  bit per second，用位/秒bps、千位/秒Kbps或兆位/秒Mbps，吉位/秒Gbps作为单位。（10³级别）

　　2、带宽与数据传输速率

　　从定量（填空）角度描述带宽与速率的关系。有两个定律，分别是奈奎斯特定律和香农定理（这两个定理都作为考核要求）

奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。最大数据传输率R_max与通信信道带宽B (B ,单位是Hz或bps)的关系可以写为R_max＝2×B，是一种理想上限状态。

考题：某个信道的带宽是3000bps，在理想状态下，传输的最大速率应该是多少？（明显的是考核奈奎斯特定理，应该是6000bps）理想状态就是极限状态。

香农定理描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信道噪声功率比，也叫信噪比（多选项题）之间的关系。R_MAX=B * Log₂(1+S/N)，涉及带宽B、信号功率Signal、噪声功率Noise，S/N叫信噪比，香农定理的值是一个实际值，永远不会超越奈奎斯特准则的最大数据传输率。

 计算过程中一般采取近似计算，2ⁱ的结构值2、4、8、16、32、64、128、256等等（针对以2为底）

补充可能性：

信噪比S/N，单位是分贝dB，计算关系是S/N=10的时候，分贝是10dB；S/N=100的时候，分贝是20dB；S/N=1000的时候，分贝是30dB；公式是  dB = 10log₁₀S/N，防止题意中给出分贝而不是S/N值。

计算题：给定带宽为3000，信噪比分贝数是30dB，求最大的数据传输速率Rmax =  3000 * log₂(1+1000)

= 3000 * log₂1024  =3000*10  =30000bps  =  30Kbps

　通信信道最大传输速率与信道带宽之间存在着明确的关系，所以可以用带宽代替数据传输速率。（说明：实际上带宽和数据传输率不是同一个概念，数据传输率是数据传输的位数，单位是bps；但是带宽指的是信号频率的分布范围，即一条线路传输的最低信号频率和最高信号频率的差值，例如人的听力最低信号为20Hz，最高为20KHz，所以人听力的带宽是20KHz左右，单位是赫兹Hz，带宽越大，同时传输信号数越多，数据量越大，传输率越高，因此，双方是同义）

考点：误码率的定义（不会存在计算，只是概念考核）

误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，（填空）在数值上等于 被传错的码元数/传输的二进制码元的总数  的比值；

理解误码率定义时，应注意：（多选项选择题）

　　(l)误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状况下传输可靠性的参数。

　　(2)对于一个实际系统，数据传输率一定的情况下，误码率越低，设备越复杂，造价越高。（不能笼统地讲误码率越低越好）

　　(3)实际数据传输系统，如果传输的不是二进制码元，要折合成二进制码元来计算。

误码率有随机性。普通的通信线路如不采取差错控制技术，是不能满足计算机的通信要求的。不同的网络有不同的误码率要求，对于广域网，误码率要求在10^-5左右即可，而局域网可能要求10^-8左右，对于银行的内部网络可能要求10^-11左右。一般采用的是平均误码率。

2.6 网络体系结构和网络协议

考点：网络体系结构的基本概念（比较频繁的考核）

　　1、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protocol。协议是提前制定，双方事先约定遵守。网络协议主要由以下3个要素（选择和填空）组成。

　　(l)语法syntax：用户数据与控制信息的结构和格式。

　　(2)语义semantics：即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。

　　(3)时序time：即对事件实现顺序的详细说明。

　 2、复杂的计算机网络协议最好的组织方式是层次结构模型。

网络层次结构模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构。体系结构是有关功能的精确定义，但只是一个框架，不涉及具体的软硬件设备。具体的选择涉及到计算机实现implementation

引申：计算机实现Implementation，即具体的软件、硬件实现。

　3、采用层次结构的好处是：（了解）

(1)各层之间相互独立。层次之间采用接口连接

(2)灵活性好。层次变化不影响其它层次，只要接口不变即可通信

(3)各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术改变不影响其它层次。

(4)易于实现和维护。

(5)有利于促进标准化。每一层的功能是精确定义的。

4、（选择）世界上第一个商用的网络体系结构是IBM的SNA体系结构 System Network Arichtecture系统网络体系结构；随后很多厂家各自推出了不同的网络体系结构，从而引出标准化概念，标准化的出现使得网络成为开放的体系结构，涉及两大模型（广域网模型），ISO的OSI/RM模型和TCP/IP模型。

考点：ISO的OSI/RM参考模型（国际标准模型）

　　1、OSI参考模型的基本概念

国际标准化组织ISO International Standard Organization发布OSI/RM模型(开放系统互连参考模型)

Open System Interconnection Reference Model，实现了开放系统环境中的互连性Interconnection、互操作性Interoperation和应用的可移植性Portability，OSI/RM模型中采用了3级抽象：体系结构、服务定义和协议规格说明。(选择)

OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的服务。

OSI的服务定义详细说明了各层所提供的服务。

OSI标准中的各种协议定义非常精确。

OSI/RM参考模型并没有提供一个可以实现的方法。

OSI/RM模型并没有被因特网Internet所接受，因特网采用的是事实上的工业标准TCP/IP模型

　2、OSl参考模型的结构与各层的主要功能（重点内容）

　　 ISO将整个模型划分为7个层次。（从低到高，分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层）

    1）划分层次的原则是：

---- 相同类型的结点层次划分相同（对等概念）

---- 同等层次功能相同

---- 数据在相邻层之间通过接口流动，不能跨越层次

---- 层次间的服务始终是单向的，即下层向上层提供服务，而上层向下层提出要求或请求

---- 同等层次使用相同的协议

总结：对等层次通信，不会降低，也不会提高

2）ISO模型OSI/RM的各层次说明：

     对于复杂的模型，最佳的结构是分层结构，ISO分为7层（因为IBM的 SNA模型的影响，SNA是7层），从低到高逐层讲解：

物理层：（物理连接、透明的比特流，基本单位是二进制位bit）

物理层是最底层，针对每一条具体的传输线路（一线两点），目的是保证信号从线路的一端传递到另一端，但不考虑信号是否发生变化，只保证互连。由于线路传递信号是串行的，信息转变为一位一位的传递，形成位流（比特流），透明的概念就在于对信号的含义不作要求；

物理层产生的最终结果是网络中的每一条线路都是通的，信号都能够传递。

数据链路层：（无差错的逻辑链路，将二进制位bit组织成数据帧frame，进行差错控制和流量控制，基本传输单位是数据帧frame）

在物理层的基础上，对收到的或者发送的数据进行组织（拆分和重组），基本组织单元叫数据帧（具有一定规则的数据块block），发送端将数据帧拆分二进制位流发送，接收端将位流重组为数据帧；

除了组织为数据帧之外，数据链路层还要对数据传递进行流量控制，保证发送端和接收端速率平衡（如果发送速率大于接收速率，在接收端会产生数据淹没现象）

数据链路层还有一个重要的功能就是差错控制，接收端对收到的数据进行校验，无错才接收，如果有错，先校验，无法校验则要求发送端重发（保证数据的信号是正确的，但是仍然不涉及语义）

数据链路层的最终目的：与物理层一样，也是针对网络中的每一条线路，在物理层保证信号通畅的情况下，保证信号的传递是正确的，两层传递都是透明的，形成无差错的逻辑链路。

经过两层功能之后，网络中的每一条线路均可以用来进行正确的数据传递，此时问题的关键在于使用哪些线路进行传递？

网络层：（针对整个通信子网，数据链路端DCE设备之间端到端的通信，路由选择和协议转换，流量控制，拥塞控制，基本传输单位为报文Message,也叫数据报Datagram，涉及第五章IP数据报）

Data Circuit Equipment  数据链路端设备

通信子网包含下三层，网络层就是通信子网的最高层，网络层不再针对每条具体的线路，而是从整个通信网络角度出发，选择哪些线路组成通信信道，把数据从源数据端传递到目的数据端（或者是将数据从通信子网的一端传递到子网的另一端），是两个DCE设备之间的概念，这样就涉及到路由选择

网络层也涉及到流量控制和拥塞控制，这种控制针对全网，针对通信子网内的数据总量和局部区域的控制

通信子网还涉及到不同网络间的互连（网内和网间），如果网络之间的协议不同，还要涉及到协议转换

网络层对数据的组织采用报文message结构，将所传送的数据一次性打包发送，涉及两种传递方式，一个叫数据报datagram，一个叫虚电路virtual circuit；网络层也是透明的。

网络层的目的：把信息从子网的一端传递到目的端，子网的两端是数据在链路上（线路）传递的终端点，所以称之为DCE data circuit  equipment 数据链路端设备，在网络中一般指MODEM，叫调制解调器，进行D/A转换和A/D转换。

传输层：（资源子网的最底层，屏蔽通信子网的结构和差异，实现主机端到端的数据传输，DTE 设备之间，数据终端设备Data Terminal Equipment，即信源和信宿，传输基本单位是分组package，资源子网的各层都叫分组）

传输层从网络层接受服务，不再考虑通信子网的结构和功能，对传输层而言，通信子网是透明的（只要结果不要过程），无论怎样类型的通信子网与传输层无关，只要提供预期的服务即可。这就是屏蔽

传输层针对资源子网的计算机终端，是数据处理的终端，所以称之为DTE data terminal equipment数据终端设备，就是信源和信宿

传输层的目的：实现资源子网的端到端的透明服务end to end，屏蔽了通信子网的细节，整个资源子网的所有层次都是端到端的服务

会话层：（同步，时间上的协调）

数据传递肯定是大批量多批次的传递，双方之间的协调称之为会话，主要涉及谁发送谁接收，什么时候发，什么时候暂停，什么时候恢复等等，就要求双方设计同步点，保证双方之间的协调，如果发生问题，就可以回退rollback到就近的同步点重新开始，不需要完全恢复全部会话，会话层仍然是透明的概念。

表示层：（语法格式转换、语义概念、加密和解密、压缩与解压缩）

表示层针对两端的信息方式，第一次不透明（从表示层开始不透明），如果两端的计算机信息格式不一样（一边是ASCII码格式，另一边是EBCDIC码格式），就涉及到双方格式转换，还涉及到加密解密，压缩和解压缩等（针对第六章信息安全）

　　应用层:最高层。确立进程之间通信性质，满足用户需要。（各种应用层协议）

重点层次：网络层、传输层、表示层的概念和功能

考点：TCP/IP参考模型与协议（传输控制协议/网际协议）

1、TCP/IP参考模型与协议的发展过程

   ISO的OSI/RM模型是国际标准，但是TCP/IP却是事实上的工业标准，原因就是ARPA net一开始就采用TCP/IP协议

2、TCP/IP的特点：（选择题）

（1）开放的协议标准，是免费使用的

（2）独立于特定的网络硬件，是纯逻辑设定，可以针对所有硬件体系

（3）统一的网络地址分配方案，使用全球统一的IP地址

（4）标准化的高层协议

　　3、TCP/IP参考模型与层次（重点内容）

TCP/IP分为4个层次：应用层、传输层、互连层与主机--网络层。应用层和传输层属于资源子网，互连层和主机—网络层属于通信子网的范畴。

1）互连层的三个方面的作用：

（1）处理来自传输层的分组发送请求；

（2）处理接收的数据包；

（3）处理互连的路径、流控与拥塞问题。

互连层的功能实际上就是网络层功能，使用IP协议（网际协议），采用IP地址(参照第五章概念)，任何接入因特网的用户必须拥有IP地址（由NIC Network Information Center网络信息中心，中国的叫做CNNIC有偿分配地址）

2）传输层的作用：负责应用进程之间的端到端通信。定义两种协议：传输控制协议TCP与用户数据报服务协议UDP。

与OSI/RM模型中的传输层功能是相似的，将应用层的字节流byte stream分成若干个字节段byte segment（填空）传递给网络层，是一种全双工的服务（可以同时双向传递，另两种方式叫做单工、半双工，单工始终是单向传递，例如电视；半双工可以双向传递，但不能同时进行，例如对讲机；在网络中一般采用半双工或全双工技术)

TCP协议，叫做传输控制协议，是面向连接的，可靠的传输协议（事先建立传输路径，然后再传输数据，传递完毕后拆除路径）

UDP协议，叫做用户数据报协议，是面向无连接的，不可靠的传递协议（不可靠不代表不能传递）（参照第五章），在UDP中，传输分组的顺序检查与排序就由上层，即应用层来完成（选择和填空）

应用层：包括了所有的高层协议，且不断有新协议加入。有：网络终端协议Telnet，也叫远程登录；文件传输协议FTP；电子邮件协议SMTP//POP3；域名服务DNS；路由信息协议RIP；网络文件系统NFS；HTTP服务，针对WWW服务。（参照第五章内容）

   主机--网络层：参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报。实际上对应于OSI/RM模型中的最低两层，物理层和数据链路层的功能。（将硬件和软件混合在一起，实际上是个缺陷）

引申：各层协议，参考图2.5 （掌握）

主机—网络层：采用现有的各种局域网协议和其它的网络操作系统协议，例如Novell网协议，苹果的Apple Talk协议，Ethernet以太网的IEEE802协议体系（涉及第三章局域网模型IEEE802模型）

互连层：一共有5个协议组成（核心）

IP协议、 ARP协议和RARP协议（地址解析和反向地址解析）、ICMP协议和IGMP协议（互联网控制信息协议和互联网分组管理协议）

ARP//RARP  Reverse ----- Address Resolution Protocol

 ==ARP的作用是IP地址转换为MAC地址

 ==RARP的作用是MAC地址转换为IP地址（这两个协议跟下面的主机—网络层之间交换信息使用）

 MAC地址叫做介质访问控制地址Media Access Control,是属于网卡上的硬件地址，属于数据链路层的地址，是全球唯一，数据在传递中必然涉及MAC地址和IP地址的转换

  ICMP和IGMP是互连层与传输层之间进行信息交换用协议

  Internet  Control  Message // Group Management  Protocol

传输层协议：TCP协议和UDP协议，协议的使用是通过协议端口来进行的（端口port是双方的通道，双方端口一致，服务即可进行）（参照第五章内容）

-----TCP端口：

20/21 针对FTP文件传输协议

23    针对远程登录Telnet，即网络终端协议

25    针对发送电子邮件 SMTP简单邮件传输协议

53    针对域名服务DNS  Domain Name System

80    针对HTTP超文本传输协议

110   针对接收电子邮件的POP3

119   针对NNTP网络新闻组传递

 Network News Transmission Protocol

-----UDP端口：

53    针对域名服务DNS，双协议共同支持

67、68、69分别对应BOOTPS，BOOTPC，TFTP

161/162  针对网络管理，SNMP 简单网络管理协议

  Simple Network Management Protocol

     传输层协议分为两种，那么应用层的服务实际上就有三种可能性，由TCP支持的，由UDP支持的，由TCP/UDP共同支持的

应用层协议有：Telnet、SMTP、POP3、FTP、DNS、BOOTPC、BOOTPS、NNTP、SNMP、HTTP

TCP支持的：Telnet、FTP、SMTP、HTTP、POP3、NNTP等

UDP支持的：BOOTPC，BOOTPS，SNMP、TFTP等

双方共同支持的：DNS

考点：OSI/RM参考模型与TCP/IP参考模型的比较

　　1）共同之处都采用层次结构，在传输层中二者定义了相似的功能。（考点，填空）

2）各自的缺陷

OSI不能流行的原因之一是模型与协议自身的缺陷。层次划分太多，各层定义功能冗余性大，重复定义，各层次实现方式没有标准，甚至无法实现，只有框架（虚的结构）；主要适用于欧洲部门。

TCP/IP参考模型与协议也有自身的缺陷：在服务、接口与协议的区别上不清楚。主机-网络层不是一层，没有将硬件和软件适当的分离，对于升级换代较为困难

引申：TCP/IP参考模型不适合于其它非TCP/IP协议族，即需要通信就必须加入TCP/IP协议族

2.7 典型计算机网络

考点：ARPAnet、NSFnet、Internet与Internet 2

　1、ARPAnet

     ARPAnet是现代意义上的第一个计算机网络，具有现代网络的特征（分层、协议、分组转发、路由选择），是Internet因特网的雏形或者是因特网的起源。具有里程碑milestone的作用。

最初的ARPAnet主要研究内容是分组交换设备、网络通信协议、网络通信与系统操作软件。1969年11月，实验性ARPAnet开通。1975年，ARPAnet正式运行，1983年，ARPANET向TCP/IP的转换全部结束。20世纪80年代中期，ARPAnet成为了Internet的主干网。1990年，ARPAnet被新的网络所替代。MILNET仍在运行着。(military network用于军方非保密信息传递)

ARPAnet由美国国防部高级研究计划署ARPA研制，是军方网络 Advanced Research Project Agency ,后来分化为ARPAnet和MILnet ， ARPAnet转为民用，发展成为因特网。

ARPAnet有两个特点：第一个特点就是TCP/IP协议的出现，但是ARPAnet并没有全部使用TCP/IP协议；第二个特点就是DNS域名系统Domain Name System的出现

2、NSFnet

NSFnet是由美国国家科学基金会NSF接管ARPAnet形成，  Natonal Science Foundation，NSFnet的目的是将全美国的超级计算机中心互连，形成科研合作

采取层次型结构，分为主干网、地区网和校园网。

NSF net是第一个全部采用TCP/IP协议的网络（全网单一协议）

主干速率达到了T1载波速率，为1.544Mbps（在一条线路上125微秒周期内传输193位数据，除了T1载波之外，还有T2载波，速率是6.312Mbps，还有T3载波，速率达到44.746Mbps，即45Mbps,欧洲和日本采用另一种标准，叫E1载波，速率2.048Mbps，在125微秒周期内传输256位，我国采用T1系列）

3、ANSnet 先进网络服务  Advanced Network Service

ANS公司于1990年接管NSFnet。主干速率为T3载波，达44.746Mbps(45Mbps)，成为因特网的主干网，也叫接入网AN Access Network，世界上其他国家的主干网如果需要进入因特网，必须先接入到ANSnet，通过ANSnet与其它网络相连。到了ANSnet的时候已经进入商业运行。

4、Internet

一种新的应用，即WWW改变了Internet应用方式，使Internet的应用达到一个高潮。World Wide Web万维网或全球网，实际上是一种浏览方式。

用户可以通过多种方式进入互联网中，主要是两种类型，一种是拨号或者通过数据通信线路（专线或局域网）

传统的因特网应用：E-mail、Telnet、FTP、USENET新闻组（包含NewsGroup新闻组和BBS电子公告牌）

　　5、Internet 2  第二代互联网

1996年，Internet 2建立，它是UCAID的一个项目；UCAID是一个非赢利组织。Internet 2是一个试验性质的网络，初始速度可达10 Gbps。既支持IPv4，又支持IPv6(32位和128位)（填空）

补充：我国在2007年首次开通世界上第一个Internet2网络，用于科研院所和学校

UCAID高级Internet开发大学合作组

v4标准的地址是32位，理论总数是2³²个，将近40亿个，目前已经分配完毕；v6标准是2¹²⁸个，几乎用不完，但是目前支持v4版本

2.8 网络计算研究与应用的发展（必考内容）

考点：网络计算的基本概念（了解性内容）

　　移动计算网络、网络多媒体计算、网络并行计算、网格计算、存储区域网络正在成为网络新的研究与应用的热点问题。

考点：移动计算网络的研究与应用

1）移动计算是将计算机网络和移动通信技术结合起来，为用户提供移动的计算环境和新的计算模式。移动计算包括移动计算网络和移动Internet。（填空）移动计算网络就是网中漫游，如果基于Internet的移动网络计算就叫做移动Internet

2）无线局域网(W-LAN  wireless)是实现移动计算机网络的关键技术之一。目前的主流速率是2Mbps，速率为40~80Mbps的网络正在发展。（填空）

3）Ad hoc网络是一种由一组用户群构成、不需要基站的移动通信模式。类似于对讲机系统，一定范围内的所有对讲机可以形成对讲网络，超出范围自动断开。Ad hoc在一定范围内可以相互形成对等网络，超出范围在自动断开。

4）无线应用协议(WAP Wireless Application Protocol)是一个新的、开放的、全球化的协议，能让用户使用内置浏览器在移动电话上访问Internet。WAP协议的开发遵循的原则是基于Internet广泛的应用。

5）移动IP技术

目前的标准仍然是移动IPv4版本。（填空）

    引申概念：GSM、CDMA、FDMA、TDMA、GPRS、WCDMA、TDS-CDMA、CDMA2000、EDEG、Blue Tooth等等，参阅第八章

  Global System for Mobile comunication 全球移动通信系统

  Code  Division  Multiple Address  码分多址

     Frequence // Time  频分/时分多址，这是移动通信标准

  General Package Radio Service 通用分组无线服务

考点：多媒体网络的研究与应用

　　1）多媒体网络是指能够传输多媒体数据的通信网络，需要支持多媒体传输所需要的交互性与实时性要求。网络视频会议系统是一种典型的网络多媒体系统。例如NetMeeting和多播主干网multicast bone Mbone(选择)，可以建立计算机网络会议

2）多媒体网络应用对数据通信的要求（了解）：高传输带宽要求；不同类型的数据对传输的要求不同；网络中的多媒体流传输的连续性与实时性要求；网络中多媒体数据传输的低时延要求；网络中多媒体传输同步要求；网络中的多媒体的多方参与通信的特点。

引申：网络最低基本传输速率一般只要64Kbps即可使用（选择）

3）多媒体解决思路---增大带宽（两个方面）和改进协议（四个方面）

     ---增大带宽，从传输介质和路由器性能入手（重点内容是路由器概念，有两个考核点，第一点是硬件体系发展，从单总线CPU、单总线主从CPU、单总线对称多CPU、多总线多CPU、交换结构五个阶段；第二点路由器的发展从基于软件实现的单CPU单总线转向硬件专用芯片ASIC的路由交换）（选择）

      ---改进的4点协议，第一点是支持IP多播（一对多或多对多）；第二点是资源预留协议，针对QoS服务质量要求；第三点是区分服务diffserv，针对每一类服务进行控制；第四点是多协议标识，主要将IP和ATM技术结合   quality of service

考点：网络并行计算的研究与应用（考核的核心区域）

　　1）并行计算是使用多个CPU或者计算机来协同工作的计算模式。

　　2）机群计算的三个分类，按应用目标可以分为：高性能机群与高可用性机群；按组成机群的处理机类型分为：PC机群、工作站机群、对称多处理器机群。按处理机的配置分为：同构性机群与非同构性机群。

3）网格计算分为两大类：机群计算与网格计算。网格计算被定义为一个广域范围的“无缝的集成和协同计算环境”。应用包括：桌面超级计算、智能设备、协同环境与分布式并行计算。

网格grid:将广域网上的一些计算机资源、数据源和其它设备互联，形成一个大的可以相互利用的、合作的高性能计算网，用户可以像登录一台超级巨型机一样使用它，对互联网中的结点进行优化。

考点：存储区域网络的研究与应用

数据存储数量的剧增和对数据高效管理的要求导致存储区域网络SAN Storage Area Network和网络连接存储NAS Network Attached Storage的出现。

网络存储一个重要的发展趋势是存储服务提供商(SSP)Storage Services Provider的出现。提供一定程度的“存储保险”来避免存储危机的发生

课后习题，选择题2：电信业一般认为宽带骨干网的数据传输速率达到  A、10Mbps  B、100Mbps  C、2Gbps  D、10Gbps

答案是C

            第三章  局域网基础

目前网络主要两大类：局域网和广域网，一个是应用深度，一个是广度

3.l 局域网的基本概念

考点： 局域网的技术特点（选择和填空）

　(1)局域网覆盖有限的地理范围。

　(2)局域网具有高数据传输速率、低误码率的高质量数据传输环境。

　(3)局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护和扩展。

　(4)决定局域网特性的主要技术要素是网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。

　(5)局域网从介质访问控制方法的角度可分为两类：共享介质局域网与交换式局域网。

  说明：局域网的起始速率是10Mbps，误码率在10^-8左右，范围较小，属于一个单位所有，那么不再分子网概念，局域网没有通信子网和资源子网的概念（只有广域网有子网概念）

考点：局域网网络拓扑结构

大多数局域网使用3种拓扑结构：总线型、环型和星型拓扑结构。（交换式网络是真正的星型网络，物理和逻辑都是星型）

根据局域网的三大要素，采用什么样的传输介质就会产生什么样的拓扑结构和介质传送方法，结构的选取相对重要

　　1、总线型拓扑结构

连接端用户的物理媒体由所有设备共享。必须解决的问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响全网工作，是使用最普遍的一种。

总线型特征：公共信道共享、一般是中低速（10Mbps）、采用双绞线或同轴电缆、容易产生冲突collision，所以关键在于MAC介质访问控制方法的设定来防止和解除冲突（总线结构不常用）

　　2、环型拓扑结构

　　消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。环型结构的特点是，数据以单向方式操作，不产生冲突。

　　3、星型拓扑结构

最普遍的以太网星型结构。处于中心位置的网络设备称为集线器(HUB)或者交换机。有一个惟一的转发节点(中央节点HOST)，每一计算机都通过单独的通信线路连接到中央节点，信息传送方式、访问协议十分简单。目前几乎所有的局域网均采用交换机作为中心转发结点，以双线线或光纤为传输介质（网络中不再出现同轴电缆）

局域网的三大体系：Ethernet以太网（总线结构）、令牌总线Token Bus、令牌环Token Ring

总线结构-----广播式传递，是一种非实时传输，各节点地位平等，是随机争用，所以必定存在冲突Collision，必须有冲突检测和解决机制，所对应的标准是CSMA/CD，叫载波侦听多路访问控制协议Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection冲突检测

令牌总线----仍然是总线结构，但是存在令牌Token，令牌是一种控制帧，获得令牌就可以得到对总线的访问权（把对总线的争夺转变成对令牌的获取），令牌在各个结点之间循环移动，构成逻辑上的环形操作（每个结点存在3个地址----上一结点、下一结点、本站结点），令牌单向移动（从最高地址到最低地址，从最低返回最高）

令牌环----是真正的环形结构，令牌单向移动携带数据，在整个环上移动，到达某一个点进行数据操作，然后转向下一个结点，是物理环

考点：传输介质

总体上分两类：有线和无线两类（主要是有线类wire）

（无线有红外、激光、微波、无线电、卫星）

     有线有：双绞线twisted pair 同轴电缆coaxial 光纤fiber，目前主要使用双绞线和光纤两大类

   1）双绞线：由一对线相互扭绞在一起，形成线对，称之为双绞线（扭绞的密度越紧，质量越高，相互扭绞可以抵消双方和外界的电磁干扰），一般双绞线是8线4对

了解：（纯色和杂色，即橙白色/橙色，蓝白色/蓝色，绿白色/绿色，棕白色/棕色）（制作排列线路的时候从1~8的排列为  橙白/橙，蓝白/绿，绿白/蓝，棕白/棕，这个标准叫568B标准）（另一个标准叫568A，将橙色系和蓝色系对调，蓝白/蓝，橙白/绿，绿白/橙，棕白/棕）（一根线两端的标准有三种，第一种是两端同一个标准，第二种标准两端分别是568A和568B；第三种是全反线，一端的1~8对应另一端的8~1排列，分别对应不同的连接）

    双绞线从电气特性分为1类线、2类线、3类线、4类线、5类线、超5类线、6类和7类线等，分别对应10Mbps,100Mbps,1000Mbps等速率（1类、2类是电话线，网络从3类开始）

 2）同轴电缆，分为两类

民用的CATV有线电视同轴电缆，阻抗是75欧姆，用来传递模拟信号，不能用于网络

网络用的同轴电缆阻抗是50欧姆，传递数字信号，分粗缆和细缆，粗缆直径是0.25英寸，细缆是0.18英寸（1英寸=25.4毫米）

同轴电缆只能传递100Mbps以下的低速信号，即传递10Mbps信号，所以100Mbps及以上的网络只能采用双绞线或光纤

3）光纤

   用光信号来代表数据，没有电磁干扰，不会泄漏

   光纤分两种，一种叫多模光纤，光以全反射形式传输，一条光纤（1芯）可同时传输若干路信号，另一种叫单模光纤，只传输一路信号，信号充满整个光纤（管径比多模直径细）

   光纤传输距离最长可以到达100km范围，多模光纤最多40-60km左右，必须重新检波转发（光纤中继器）

    可以支持所有速率，但是高速网络1000Mbps或10Gbps的局域网一般都采用光纤（双绞线也不能使用）

3.2 局域网介质访问控制方法，MAC方法

考点：介质访问控制方法

    传统的局域网采用“共享信道”的介质方式，多个结点如何使用公共信道，即传输介质是非常重要的。局域网常用的访问控制方式有3种，分别用于不同的拓扑结构：

1）带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)，IEEE802.3

2）令牌总线访问控制(Token Bus)，IEEE802.4

3）令牌环访问控制(Token Ring)，IEEE802.5

考点：IEEE802模型，专门针对局域网的模型，是局域网的单一模型，是1980年2月予以制定，称之为 IEEE 802标准，形成系列；

IEEE802模型只有两层，只针对物理层和数据链路层（原因：局域网范围较小，属于一个单位所有，采用共享广播式方法，因此没有转发和路由选择，即没有网络层，就没有上面的资源子网层次，所以局域网不分子网，只有最低两层，从数据链路层直接针对用户应用）

物理层的变化将直接影响数据链路层的变化，对用户也会产生影响，反之过程也是如此，为了消除波动效应，所以将数据链路层分解为两个子层，分别是MAC，Media Access Control子层，即介质访问控制子层，针对物理层的变动，LLC，Logial Link Control子层，逻辑链路控制子层，针对上层用户，这样，物理层的变动在MAC子层就得到了消化，不会影响LLC子层和上层用户，反之亦然。

IEEE802系列标准：

　　(1)IEEE 802.1：系统结构与网际互连、网络管理和性能测试。是局域网的概念说明。

(2)IEEE 802.2：逻辑链路控制子层LLC说明。

（在不同的局域网中，由于物理传输线路的不同，使得网络拓扑结构不同，也就造成了不同的MAC方式，但是LLC方式是统一的）

　　(3)IEEE 802.3：CSMA/CD总线访问方法与物理层技术规范。

　　(4)IEEE 802.4：Token Bus访问方法与物理层技术规范。

(5)IEEE 802.5：Token Ring访问方法与物理层技术规范。

(典型的三大局域网MAC体系)

　　(6)IEEE 802.6：城域网MAN访问方法与物理层技术规范。

　　(7)IEEE 802.7：定义了宽带技术。

　　(8)IEEE 802.8：定义了光纤技术。

　　(9)IEEE 802.9：定义了综合语音与数据局域网技术。

　　(10) IEEE 802.10：定义了可互操作的局域网安全规范。

(11) IEEE 802.11：定义了无线局域网的技术。

(12) IEEE802.12：100VG  anyLAN规范。

(13) IEEE802.14：电缆调制解调器cable Modem标准（CATV有线电视上网）set box 机顶盒

(14) IEEE802.15：近距离个人无线网络标准，IEEE802.11b

(15) IEEE802.16：宽带无线局域网

需要掌握：（4个层次）

IEEE802.1    IEEE802.10

      IEEE802.2

      IEEE802.3   IEEE802.4   IEEE802.5   IEEE802.11

      IEEE802.6   IEEE802.8

考点：IEEE 802.3标准与Ethernet

1、Ethernet(以太网)定义

Ethernet(以太网)最初是由美国Xerox施乐公司和美国的斯坦福Standford大学合作于1975年推出的一种局域网。DEC、Intel、Xerox三家公司合作，也称DIX规范。以太网是一种总线局域网体系，标准是IEEE802.3，所以凡遵循IEEE802.3标准的总线网均叫做以太网。类似于广域网中的X.25网络。

IEEE802.3标准叫做CSMA/CD，带冲突检测的载波侦听多路访问协议

2、CSMA/CD

CSMA/CD是Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection，载波侦听(CSMA)和冲突检测(CD)。CSMA/CD访问控制方式主要用于总线型和树型网络拓扑结构。信息传输以“包”为单位，简称信包，发展为IEEE 802.3基带CSMA/CD局域网标准。

CSMA/CD用来解决多结点共享同一信道随机争用线路的控制，各个结点没有预约，没有集中统一控制，各自平等，随机发送。

 CSMA/CD四个步骤：

先听后发、边发边听、冲突停止、随机延迟后重发

 说明：

 先听后发：任何一个结点需要传送信息之前，必须向线路上发出一个侦听信号，信号长度很小，时间延迟较低，如果反馈回来的侦听信号没有变化，表明线路空闲，结点可以发送；如果变化了，则线路忙，因此结点停止一段时间，重新侦听。

 边发边听：结点即使获取总线访问权，也要持续侦听，观察发出去的数据帧的反馈信号是否变化，以便得知数据帧是否被干扰破坏，如果没有变化，则继续发送后续帧，如果变化，则可以断定肯定有其它的数据源存在，已经产生冲突。Collision

 冲突停止：一旦产生冲突，再继续发送就无意义，因此必须立即停止（发送结点停止发送数据帧，发出一个Jam阻塞信号通知线路上所有结点发生了冲突）

 随机延迟后重发：冲突就是同时发送或存在数据，发生碰撞。因此对于双方各自随机延迟一段时间，错开，重新发送；随着冲突次数的增多，随机延迟时间间隔也会增大。采用算法叫二进制退避算法。2ⁱ

冲突检测机制：通过发出信号的反馈信号与原信号的对比，如果不一致则产生冲突。在每一个结点上有一段缓存空间，保留发出的数据帧，与反馈信号进行对比，如果正确，就清除缓存，加入后续数据帧，如果错误，就将缓存中的数据帧再次发送。

（原理：一条线路上有多个信号，则会产生叠加，产生不同于任何一个信号的混合信号）

补充：还有另一种标准，叫做CSMA/CA，带冲突预防的载波侦听多路访问控制协议，不是针对以太网

考点：IEEE 802.4协议与Token Bus

Token Bus主要用于总线型或树型网络结构中。与Ethernet以太网的拓扑结构没有区别。但使用方式不同。

在MAC方式中采用了令牌Token，令牌是一种特殊的控制帧，掌握了令牌，就可以获取对总线的访问权。任何一个结点必须获取令牌才能发送数据，这样就把对总线的争用转变为对令牌的争用。

为了使用令牌，因此在网络中对当前存在的结点根据各自的地址大小排列，形成有序使用令牌的过程。任何一个结点必须知道3个地址，即本站地址，上一个点地址，下一点地址，方便令牌接收和传递。令牌从高地址向低地址，从最低返回最高，形成令牌的逻辑环形过程。

过程：

首先由当前网络中最大地址值的结点产生一个令牌。向外发出令牌，广播式发送，所有结点根据地址匹配决定是否接收令牌。

某一个结点收到令牌后，如果有数据传递，就留下令牌，发出数据，还是广播式发送，其余结点还是根据地址匹配来决定是否接收数据。

令牌的使用机制：（3点）

 1）没有数据必须立即转发令牌。

 2）发送完数据后必须立即转发令牌。

 3）持有令牌最大时间到达也必须立即转发令牌（时间上限）。

Token Bus方式的最大优点是具有极好的吞吐能力，且吞吐量随数据传输速率的增高而增加，并随介质的饱和而稳定下来但并不下降；，效率和负荷成正比。各工作站无冲突；有一定实时性，在工业控制中得到广泛应用。主要缺点在于其复杂性和时间开销较大，需要初始化，需要周期调整加入和退出结点。工作站可能等待多次无效的令牌传送后才能获得令牌。

考点：IEEE 802.5协议与Token Ring

　　IEEE 802. 5标准是在IBM Token Ring协议基础上发展和形成的。

　　环型网络的主要特点是：是一条物理环路，信息单向沿环流动，不需要结点地址设定，结点数量稳定，无周期性调整，无路径选择问题。

令牌(Token)也叫通行证，只有获得令牌的节点才有权发送信包。令牌有“忙”和“空”两个状态。

某一个结点获得一个空令牌之后，需要数据传输，则把令牌状态变更为“忙”，在令牌后加上数据，发送到环上。

接收过程：每一站都检测经过本站的信包。当查到信包指定的地址与本站地址相符时，则拷贝全部信息，继续转发该信息包给下一个结点。环上的帧信息绕网一周，由源发送点予以收回。（谁发送，谁释放）,发送信包的源站点把Token置“空”后，发到环上供其它站点得到令牌发送自己的信息。

对令牌的使用仍然遵循三原则。性质和Token Bus一样的。

令牌环中有一个专门的监控结点monitor来管理令牌，而令牌总线没有，有最大地址结点管理。

掌握三种典型网络：

拓扑结构===总线和环型

访问机制===随机争用和确定型访问（即时间最大限度是固定）

效率和负荷===令牌机制是负荷与结点数量呈正比例，而CSMA/CD相反

维护难易程度==总线简单，令牌较难

考点：Ethernet物理地址的基本概念

　　1、网络中地址的基本类型

    局域网只有两层，没有网络层，也就没有IP逻辑地址，只有数据链路层中具有的在网卡上存在的MAC硬件物理地址。

　　局域网的MAC层地址是由硬件来处理的，因此通常将它叫做硬件地址或物理地址。（作用于网卡上，属于数据链路层）

2、Ethernet物理地址的特点

典型的Ethernet物理地址长度为48位，6个字节，由IEEE注册管理委员会为每一个网卡生产商分配Ethernet物理地址的前3个字节。作为厂家标识号，一个厂家可以申请多个标识号，后3个字节作为该厂生产的每一块网卡的序列号，共同组成全球唯一代码。理论总数为2⁴⁸个，几乎取之不尽，用之不竭。一旦网卡损坏，只需要更换。

MAC的编号以十六进制组成，6个字节，字节之间用短横线分隔；例如00-60-08-00-A6-38（理论上可以通过MAC地址联网）

补充：IP地址的构成：32位，4个字节，理论总数是2³²个，采用点分隔每个字节，每个字节的值用十进制构成，例如192.14.32.5；IP地址是逻辑地址，可以自由设定，作用于互连网层（即网络层）

3.3 高速局域网技术

考点：高速局域网研究的基本方法

    高速局域网的速率应该是100Mbps（含100Mbps）以上的网络，因为对网络的需求导致，但是传统的局域网本身是10Mbps，是共享介质，平均带宽的访问方式。例如一个网络速率是10Mbps，有10个结点，那么每个结点的带宽就只有1Mbps。结点负荷加大，则冲突增多，效率下降。

　　为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾，人们提出了3种解决方案：

　 (l)提高以太网的数据传输速率。从10Mbps提高到100Mbps，甚至1000Mbps，以及更高的速率。

(2)将一个大型局域网划分成多个用网桥或路由器互连的子网。在每个子网内由于传输范围的缩减，时间延迟降低，由于数量减少，冲突概率降低，相当于间接提高效率。

(3)将共享介质方式改为交换方式，交换式局域网的核心设备是局域网交换机。是一种本质上的变化，将“共享介质，平均带宽”的模式转变为“独占介质，独占带宽，交换方式”的模式

    根据概念：局域网就分为两大部类，即传统的共享介质局域网和交换式局域网

考点：FDDI光纤分布式数据接口，标准代号是IEEE802.6

  1）FDDI  Fiber Distributed Data Interface是以光纤为传输介质的高速主干网，用来互联局域网和计算机。

  2）光纤的传输速率是100Mbps，属于第一种方案，提高传输速率的概念。（改变了物理层的特性，针对MAC子层）

  3）FDDI的技术特点（考核）

===MAC层是IEEE802.5 Token Ring令牌环

===LLC层是IEEE802.2

===100Mbps速率、1000个节点、100km，如果双环就是200km

===使用单模或多模光纤

===动态分配带宽，可根据当前结点数量来随机分配带宽

4）FDDI使用途径：（选择）

===前端网络：办公或建筑群主干网

===后端网络：机房网，机房内服务器之间联接，一般采用双环

===校园主干网

===多校园主干网

5）引申：物理层的两个标准---- PMD和PHY，因为物理层有所变更，PMD物理层介质相关，针对光缆信号与电信号转换；另一个PHY物理层协议，针对MAC，802.5令牌环使用（迄今为止没有考核）

考点：100Mbps快速以太网Fast Ethernet

快速以太网采用第一种方案，即提高传输介质的传输速率，这个得益于非屏蔽双绞线UTP的广泛使用（10Base-T标准导致结构化布线大量使用，10Mbps低速网络发展迅速，100Mbps的UTP出现使得主干速率可以达到高速速率）

补充：双绞线分STP和UTP, Un-  Shielded Twisted Pair，叫屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线，二者的区别在于线路外层有一个屏蔽层，可以屏蔽外部干扰信号，目前主流是UTP。

快速以太网Fast Ethernet保留传统10MbpsEthernet网络的所有特征，即相同的帧格式、相同的MAC方法，CSMA/CD，相同的接口，相同的组网，仅仅提高速率，从10Mbps提高到了100Mbps，将每个数据位的发送延迟从100ns降低到10ns。

   技术特征：

　　1、组网标准为100Base-T：IEEE 802. 3u标准（传统的10Mbps的以太网叫10Base-T，代号叫IEEE802.3）

2、有关传输介质的标准还有：100Base表示100Mbps系列

   100Base-TX，使用两对双绞线（4根线），传输距离100米

   100Base-T4，使用四对双绞线（8根线），传输距离100米

   100Base-FX，使用2芯光纤，传输距离可以到2000米

　　2、100Base-T的物理层

100Mbps的以太网叫快速以太网，物理层速率从传统的10Mbps提高到了100Mbps，传输延迟从100纳秒降为10纳秒

MAC和LLC保持10Mbps标准不变，与物理层之间有MII缓冲

   MII:介质独立接口，Media Indepandent Interface，将MAC子层和物理层分隔，使得物理层实现100Mbps的传输速率不影响MAC子层。

考点：千兆位以太网

1）用Ethernet组建企业网的全面解决方案：采用分层结构

   桌面系统：10Mbps的Ethernet(IEEE802.3)

   部门级系统：100Mbps的Fast Ethernet(IEEE802.3u)

   企业级系统：1000Mbps的Gigabit Ethernet(IEEE802.3z)

　　1996年3月成立的IEEE 802.3z工作组，专门负责千兆位以太网的研究，并制定相应标准。

　　千兆位以太网使用原有以太网的帧结构、帧长及CSMA/CD协议，只是在物理层将数据速率提高到了1Gbps。因此，它与标准以太网(10 Mbps)及快速以太网(100 Mbps)兼容。用户能在保留原有操作系统、协议结构、应用程序及网络管理平台与工具的同时，通过简单的修改，使现有的网络工作站廉价地升级到千兆位速率。

千兆位以太网有如下特点：简易性、技术过渡的平滑性、网络可靠性、可管理性和可维护性、整体成本下降，以及支持新应用与新数据类型。

 物理层采用1000Mbps的传输速率，从传统的10Mbps,100ns纳秒Ethernet提升到1000Mbps，延迟降低为1ns纳秒

 MAC子层和LLC子层保持10Mbps不变，LLC子层的标准仍然是IEEE802.2标准，MAC子层与物理层之间采用GMII缓冲或者采用新的编码4B/5B编码

 补充：4B/5B编码，是光信号的一种，用5位光信号表示4位数据位，传递效率可以达到80%，如果达到1000Mbps速率的时候只需要带宽为1250MHz即可。

 标准叫IEEE802.3z，物理层的传输标准有四个：

 1000BASE-T:   5类UTP，传输距离100米

 1000BASE-CX:  3类STP，传输距离25米

 1000BASE-SX:  2芯多模光纤，光信号波长为850nm纳米，多路信号全反射技术，传输距离300~~550米

1000BASE-LX:  2芯单模光纤，光信号波长为1300纳米，只有一路信号充满整个光纤，形成光导传递，传输距离为3000米

补充解释：

双绞线的电气特性包含：

1、2类线：不针对网络，针对电话线，只有两根线，电话线的接头叫RJ-11接头，从3类线以上才作用于计算机网络。

3类线：传输带宽为16MHz，传输速率为10Mbps，实际使用线对为4线2对（一根双绞线最多可提供2路信号）

4类线：传输带宽为20MHz，传输速率为16Mbps，实际使用也是4线2对； 3类线和4类线主要用于网络低速数据和语音传递。

5类线，超5类线：传输带宽达到100MHz，传输速率可以达到100Mbps~155Mbps，全部使用8线4对

6类线：带宽可以达到200MHz，传输速率最高达到500Mbps

7类线：带宽400MHz，速率可达1000Mbps

    网络在进行传递的，如果低速网络，即10Mbps，可以采用多种介质（双绞线、同轴电缆、光纤），如果传输距离超长，可以采用中继器Repeater，但是到了100Mbps以上的高速局域网，只能使用双绞线和光纤，不能超长，不能采用中继器延长传输距离，到了10Gbps的网络就只能使用光纤（单模）

考点：10 Gbps Gigabit Etbernet

1、10 Gbps Gigabit Ethernet主要特点

    10Gbps的网络由IEEE的HSSG高速研究组High Speed Study Group)，由IEEE802.3ae委员会制定

　　特点是：帧格式与之前的Ethernet完全相同；保留802.3标准对以太网最小帧长度和最大帧长度的规定；传输介质只使用光纤，一般是单模光纤，距离可达40km，如果是多模光纤，距离是65~300米；只工作在全双工方式，不存在争用，传输距离不受冲突检测的限制

　　2、10 Gbps Gigabit Ethernet的物理层协议

有两种不同的物理层：

局域网物理层标准；

可选的广域网物理层标准。

引申：第八章的内容SDH，因为采用光纤，所以采用波分复用技术WDM Wave Division Multiplexing,形成了SONET,后来发展为SDH，STM-64标准，是64个STM-1组成，STM-1的速率是155.520Mbps，传统电信号中有另外两种复用技术，就是FDM和TDM，frequency//time频分/时分

考点：交换式局域网

    采用第三种方案，将传统的共享介质的以太网结构转换为交换式以太网结构，彻底改变了共享介质，等分带宽，（独占带宽，独占介质）

　　1、基本结构：交换式局域网的核心是它的局域网交换机switch。交换机具有若干个交换端口，每个端口有一个端口号，每个端口可以连接一个终端，称之为专用端口；如果端口连接一个网络，称之为共享端口

交换式网络从根本上改变了“共享介质”的工作方式，通过以太网交换机支持各个端口结点之间的多个并发连接，实现多结点数据的并发传输，可以增加局域网带宽、改善局域网的性能与服务质量。

　　2、局域网交换机工作原理

Ethernet交换机利用“端口/MAC地址映射表”进行数据交换。

交换机每个端口连接一个终端计算机，在交换机中端口号是唯一的，终端计算机的地址（MAC地址，即网卡上的物理地址）也是唯一的，因此交换机启动后会自动建立当前的端口号/MAC地址之间的映射，解决了两个问题：第一个是交换机知道哪个结点连接哪个端口，第二点就是当结点连接转移端口的时候，交换机可以维护端口/MAC地址映射表

目前大部分的交换机都是自动匹配，因为交换机是通过“地址学习”的方法来动态建立和维护端口/MAC地址映射表

地址学习：根据数据帧的源地址来检测映射表中是否存在该地址的映射，如果存在，检测当前更新关系；如果不存在，则加入对应关系。

交换机的帧转发方式有下列3种：直接交换，存储转发交换方式，改进的直接交换方式。

前提：交换机在进行数据传输的过程中，只要把数据发送到端口就认定为数据已经传送了。

1）直接交换方式：交换机在收到数据帧之后只要检测出目的地址字段，就立即将数据帧发送出去，不进行任何其他操作，不检错，不校验；其特点就是速度快，但是缺点很明显，就是数据重发率较高，另外不支持不同速率端口之间的交换。

2）存储转发交换方式：是另一种极端方式。交换机首先暂存接收到的数据帧，进行流控和差控，正确后传送给目的端口。其特点是具有差错控制功能和不同速率之间的转发功能，但是对于交换机，必须具有高速率和大容量缓存，抵消检测带来的时间延迟和空间开销。

3）改进的直接转发方式：这是一种综合方式，交换机对收到的数据帧检测前64个字节，如果正确转发，其特点就是对于短的数据帧类似于直接转发，对于长的数据帧也可以降低出错概率。

局域网交换机特性：

  1）速率类型

     支持10Mbps端口

     支持100Mbps端口

     支持10Mbps/100Mbps自适应端口autosense

     支持1000Mbps端口

  2）局域网交换机的特性

---- 低传输延迟：交换机为几十个微秒，网桥bridge为几百个微秒，路由器为几千个微秒μs（交换机和网桥均属于数据链路层，针对局域网连接，路由器Router作用于网络层，用于局域网和广域网互连或者广域网之间互连）

---- 高传输带宽：交换机的端口指的是端口的独占速率，100Mbps的交换机就意味着每个端口的速率都是100Mbps，但是如果交换机支持全双工方式，则每个端口的速率就是200Mbps。

    ---- 允许10Mbps/100Mbps速率共存：交换机内部带有缓存，可以完成不同端口速率之间的转换。采用的技术就是自动侦测技术，可以侦测是半双工还是全双工，是10Mbps，还是100Mbps速率。

    ----  支持虚拟局域网V---LAN，Virtual

总结：地址学习、交换机的特征（低延迟、高带宽、自动侦测Auto sense自适应技术、虚拟局域网）

考点：虚拟局域网

关键词：逻辑工作组、软件方式实现、4种构建方法

 1）虚拟局域网的概念

   虚拟局域网也叫逻辑工作组。网络的结点不是根据物理位置确定，而是根据结点的工作性质和需要来规划。

 2）虚拟局域网的产生原因

    构建一个局域网，就要求所有的结点应该物理连接在一个网络内。如果需要变更，只能重新拆分，重新组网，就破坏了原有网络结构。虚拟局域网的特征就在于不改变网络的原有结构，将各个网络中的所需要的结点重新调整映射关系，组建一个新的网络（物理位置不变，但是指向，数据传递和性质发生了变化）。

虚拟局域网必须以交换式局域网为前提（改变映射）

  3）虚拟局域网不需要重新布线，不受网段物理位置限制，只要通过交换机相连，并进行软件配置即可，在一个虚拟局域网中，即使结点不属于同一个网段，但是之间的通信却像一个网段内一样。

 4）虚拟局域网的4种实现技术（从不同的层次角度设置）

   ---- 用交换机端口号port定义虚拟局域网

   每个交换机的端口号是唯一的，可以将交换机的端口划分为不同的子网；也可以跨越交换机（交换机提前互连）在多个局域网中形成虚拟网。

虽然是最普通的、最通用的方法，但是存在两个缺点：第一就是一个端口不能跨越多个虚拟局域网；第二点就是当端口漂移的时候，即用户从一个端口转移到另一个端口，虚拟网就要重新配置，该虚拟网也不具有移动功能。另外还存在安全隐患，只认端口，不认计算机，任何结点连接端口都可以进入虚拟局域网。

---- 用MAC地址定义虚拟局域网

将重点转移到了结点上，MAC地址全球唯一，所以结点可以随意移动，安全性较高，因此用MAC地址定义虚拟局域网也可以称之为基于用户的虚拟局域网。但是缺点也很明显，即一旦网卡故障MAC地址失效，就得重新配置，另外初始化虚拟局域网的时候配置必须人工完成，如果有n个点，一共需要配置n*(n-1)次，较为麻烦。

---- 用网络层地址定义虚拟局域网

网络层地址就是IP地址，是逻辑地址，可以按照规则随机配置，根据IP地址（可能网络层还有其他类型的地址，但是主要是IP地址）可以按照协议类型进行配置，所以也称之为面向服务或应用的虚拟局域网。其移动性能较好，安全性较高；但是由于局域网没有网络层，只用MAC地址，所以必须进行IP地址和MAC地址的转换，因此延迟较大，性能较差（MAC与IP地址的转换协议是ARP和RARP协议）（往往采用三层交换机解决，即具有网络层功能的高速交换机）

---- IP广播组定义虚拟局域网

这种网络的建立是动态的（往往也是一种公开的方式），用一个代理对虚拟局域网进行管理，分配一组IP地址，任何结点可以向代理申请地址，就可以形成广播式的虚拟局域网（IP广播组），如果释放IP地址，也就推出了虚拟局域网

特点：具有第三个方法的特点，但是具有新的特点，即IP广播组中的所有结点属于同一个虚拟局域网，具有很高的灵活性，可以跨越路由器形成与广域网的互连。

考点：无线局域网wireless -LAN

　1、无线局域网的应用

(l)作为传统局域网的扩充。

(2)建筑物之间的互连。例如两个建筑物之间采用无线微波通信，使用无线网桥或路由器。

(3)漫游访问。带有天线的移动数据设备与无线局域网集线器之间可以实现漫游访问（nomadic access），随着移动通信设备的移动，在网内可以从一个集线器漫游到另一个集线器（访问点），类似于手机漫游。

(4)特殊网络Ad hoc。Ad hoc网络不需要基站BaseStation，各结点在一定区域内自动搜寻对方组成临时的对等网络，双方直接通信，超出范围自动解散。

　2、红外无线局域网的特点

　　红外无线局域网的主要特点：视距方式line of sight传播，中间没有障碍物；频谱较宽，数据传输率较高；不易被入侵，提高了安全性；每个房间的红外网络可以互不干扰，因为红外不能穿透障碍物；设备相对简单和便宜。

　　红外局域网数据传输3种基本技术：定向光束红外传输，全方位红外传输与漫反射红外传输技术。（填空和多选项选择）

　3、扩频无线局域网：目前最普遍的无线局域网技术是扩展频谱技术，增大传输信号的频率范围。使用扩频的两种方法是跳频扩频和直接序列扩频。（填空和选择）

1990年IEEE802委员会成立了一个新的工作组制定了无线局域网标准IEEE802. 11。

IEEE802.11：

标准有IEEE802.11a，传输速率为54Mbps，工业应用。

IEEE802.11b，传输速率可以为1Mbps，2Mbps，5.5Mbps，11Mbps，民用系列。

IEEE802.11g    IEEE802.11n

     无线频率一共有三个频段，均为免申请的无线频段（其它频段需要公安局无线电管理委员会备案）

1）902MHz~928MHz

2）2.4GHz~2.4835GHz(最多)

3）5.725GHz~5.825GHz

跳频通信：FHSS  Frequence Hopping Spread Spectum