计算机网络第2章
第2章计算机网络基础知识
第
2
章 网 络 基 础
教
程
计
信道速率的极限值：信道容量
Cmax与通信信道带宽F（单位Hz） 的关系为Cmax=2· F（bps）； 通常：C＝2Flog2N （N为电平的状态个数）
第
2
算 奈奎斯特定理：（理想情况 无噪声情况） 机 二进制数据信号的最大数据传输速率 网 络
章 网 络
教 香农定理：：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时， 基 其信道容量为：
第
2
章 网 络 基 础
计 算 机 网 络
第
2
频带传输的定义
章
教程Βιβλιοθήκη 利用模拟信道传输数据信号的方法称为频 网 带传输； 络 调制解调器（modem）是频带传输中最典 基 型的通信设备。
础
计 算 机 网 络
5、网络通信系统设计中要解决的几个基本问题： 第
数据传输类型 模拟通信 数字通信 数据通信方式 串行通信、并行通信 单工通信、半双工或全双工通信 同步方式 同步通信 异步通信 2
第
2
章 网 络 基 础
教
程
计 算 机 网 络
传输数字信号的通信系统称为数字通信系统。
数 字 信 道：支持数字信号的传输 特点：数字信道具有对所有频率的信号都 不衰减，或者都作同等比例衰减的特点。长距离 传输时，数字信号也会有所衰减，因此数字信道 中常采用类似放大器功能的中继器来识别和还原 数字信号。
2
章 网
1. 噪声源是信道中噪声(即对信号的干扰)以及分散在通信系统
络 的模型，实际生活中的通信系统大多为双向的，信道可进行 双向传输，信源与信宿合为一体，变换器也合为一体。 教 2. 信道是信号的传输媒体及有关的设备（如中继器等）。通过 基 信道传输到远地的电信号先由接收端的反变换器转换复原成 程 础 原始的信号，再送给接收者（信宿），而后由信宿将其转换 成各种信息。
《计算机网络（第7版）谢希仁著》第二章物理层要点及习题总结
《计算机⽹络（第7版）谢希仁著》第⼆章物理层要点及习题总结1.物理层基本概念：物理层考虑的是怎样才能再连接各种计算机的传输媒体上传输数据⽐特流，⽽不是指具体的传输媒体2.物理层特性：机械特性，电⽓特性，功能特性，过程特性3.数据通信系统：分为源系统（发送端）、传输系统（传输⽹络）、⽬的系统（接收端）三⼤部分，通信的⽬的是传送消息，数据是运送消息的实体，信号则是数据的电⽓或电磁的表现，通信系统必备的三⼤要素：信源，信道，信宿4.信号： （1）模拟信号（连续信号） 代表消息的参数的取值是连续的，连续变化的信号，⽤户家中的调制解调器到电话端局之间的⽤户线上传送的就是模拟信号。
（2）数字信号（离散信号），代表消息的参数的取值是离散的。
⽤户家中的计算机到调制解调器之间，或在电话⽹中继线上传送的就是数字信号。
在使⽤时间域（或简称为时域）的波形表⽰数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就称为码元。
在使⽤⼆进制编码时，只有两种不同的码元，⼀种代表0状态⽽另⼀种代表1状态。
（1码元可以携带的信息量不是固定的，⽽是由调制⽅式和编码⽅式决定的，1码元可以携带n bit的信息量，可以通过进制转换和多级电平）5.信道 （1）基本概念：信道⼀般⽤来表⽰向某⼀个⽅向传送信息的媒体，⼀条通信电路往往包含⼀条发送信道和⼀条接收信道。
（2）通信双⽅的交互⽅式： ①单⼯通信（单向通信）：即只能有⼀个⽅向的通信⽽没有反⽅向的交互，例如：⽆线电⼴播，有线电⼴播 ②半双⼯通信（双向交替通信）：即通信的双⽅都可以发送信息，但不能双⽅同时发送（当然也就不能同时接收）。
这种通信⽅式是⼀⽅发送另⼀⽅接收，过⼀段时间后可以再反过来。
例如：对讲机 ③全双⼯通信（双向同时通信）：即通信的双⽅可以同时发送和接收信息。
例如：打电话 （3）调制和解调 原因：信源的信号常称为基带信号（即基本频带信号）。
像计算机输出的代表各种⽂字或图像⽂件的数据信号都属于基带信号。
计算机网络（第2版）-第2章
第2章46．操作系统是____。
A)软件与硬件的接口B)主机与外设的接口C)计算机与用户的接口D)高级语言与机器语言的接口解答：软件与硬件的接口应该是机器语言；主机与外设之间的接口是I／0接口芯片；操作系统是用户与计算机之间的接口；高级语言与机器语言之间的接口应该是编译(或解释)程序。
本题正确答案为C。
47．操作系统的主要功能是____。
A)控制和管理计算机系统软硬件资源B)对汇编语言、高级语言和甚高级语言程序进行翻译C)管理用各种语言编写的源程序D)管理数据库文件解答：操作系统是用户与计算机之间的接口，用户通过操作系统来控制和管理计算机系统的软硬件资源。
对汇编语言、高级语言和甚高级语言程序进行翻译的程序称为语言处理程序；管理数据库文件使用的是数据库管理系统。
本题正确答案为A。
48．微机的诊断程序属于____。
A)管理软件 B)系统软件C)编辑软件 D)应用软件解答：微机的诊断程序的作用是对微机的系统功能进行测试，查找系统的错误，如果发现错误，则进行相应的改正。
因此微机的诊断程序是用户管理系统的工具，属于系统软件。
本题正确答案为B。
49．在下列软件中，不属于系统软件的是____。
A)操作系统 B)诊断程序C)编译程序 D)用PASCAL编写的程序解答：操作系统、诊断程序、编译程序均属于系统软件范畴，用PASCAL编写的程序不属于系统软件。
本题正确答案为D。
50．某公司的财务管理软件属于____。
A)工具软件 B)系统软件C)编辑软件 D)应用软件解答：微机软件系统包括系统软件和应用软件两大部分。
系统软件主要用于控制和管理计算机的硬件和软件资源。
应用软件是面向某些特定应用问题而开发的软件。
财务管理软件是面向财务系统应用而开发的软件，属于应用软件范畴。
本题正确答案为D。
51．计算机软件应包括____。
A)系统软件与应用软件B)管理软件和应用软件C)通用软件和专用软件D)实用软件和编辑软件解答：实用软件不是专业名词，系统软件和应用软件均具有实用性；编辑软件属于系统软件范畴；通用软件与专用软件是从软件的通用性来衡量的；管理软件一般指应用软件。
计算机网络第二章参考答案
第二章作业参考答案1．数据通信过程包括哪几个阶段，各阶段的特点是什么？答：数据通信过程一般包括以下5个阶段：建立物理连接：建立通信线路的连接；建立逻辑连接：建立数据传输线路，通信双方建立同步联系，相互核对地址；数据传输；传送通信数据；断开逻辑连接；双方通过通信控制信息确认此次通信结束；断开物理连接：通信结束，切断物理链接通道。
2. 试解释以下名词：数据、信号、模拟数据、数字信号。
答：数据（Data）：传递（携带）信息的实体。
信息（Information）：数据的内容或解释。
信号（Signal）：数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式在介质中传播。
3. 模拟通信系统和数字通信系统有何不同?答：模拟通信系统是在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输，需要经过调制和解调；数字通信系统是在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输，需要经过编码和解码。
4. 举出现实生活中单工及双工通信的例子答：单工是指数据单向传输，如无线电广播。
半双工是指数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输，例如对讲机。
全双工是指数据可以双向同时传输，例如电话。
5. 基带传输与宽带传输的主要区别是什么？答：基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。
宽带传输：把信号调制成频带为几十MHz到几百MHz的模拟信号后再传送，接收方需要解调。
6. 同步通信与异步通信的主要区别是什么？答：同步通信要求接收端与发送端在时间基准上一致，收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。
而异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步。
发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。
得同步通信的传输速率较异步通信更快，但系统需要在首发两端保持同步，因此一般比异步通信更为复杂。
同时，异步通信为使接收端正确识别数据，开销较大。
7. 通过比较说明双绞线、同轴电缆和光纤三种传输介质的特点？答：双绞线：组装密度高、节省空间，安装容易，平衡传输，抗干扰性一般，连接距离短，，价格便宜。
《计算机网络》第二章——数据通信基础 练习题
《计算机网络》第二章——数据通信基础练习题一、填空题：1.________是两个实体间的数据传输和交换。
2._____是传输信号的一条通道，可以分为________和________。
3._____是信息的表现形式，有________和________两种形式。
4.________是描述数据传输系统的重要技术指标之一。
5.________是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为______________________。
6.数据通信系统一般由________、________和________等组成。
7.根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有________、________和________三种。
8.基带、频带、宽带是按照__________________________来分类的。
9.信道的传播延迟和_____________________________与_________________________有关。
10.电路交换的通信过程可分为三个阶段：__________、__________和____________。
11.在分组交换技术中，还可以分为________和________两种不同的方式。
12.信元交换技术是指__________（英文简称为____），它是一种_________的交换技术。
13.多路复用技术通常有两类：____________和____________。
14.常见的差错控制技术有：_________和__________等, 为了确保无差错传输数据，必须具有______和______的功能。
15. CRC码的中文名称是__________，又称________，是一种较为复杂的校验方法，有很强的检错能力。
16. 存储转发方式中常见的有________、________、________，传输的单位分别是____、____、____。
二、选择题1.在数据通信系统中衡量传输可靠性的指标是____。
计算机网络原理第2章练习题答案
计算机网络原理第2章练习题答案本文档旨在回答《计算机网络原理》第2章练题答案，并提供相关解释说明。
1. 什么是时延、传播时延、处理时延、排队时延？- 时延：数据从发送方到接收方所需的时间，通常用毫秒（ms）表示。
- 传播时延：数据在传输介质（如光纤）中传播的时间，取决于数据传输的距离和介质的传播速度。
- 处理时延：数据在网络设备中进行处理所需的时间，取决于设备的性能和工作负载。
- 排队时延：数据在网络设备中等待处理所需的时间，取决于网络设备的负载情况。
2. 什么是网络的吞吐量和带宽？- 吞吐量：单位时间内通过网络的数据量，通常用Mbps或Gbps表示。
- 带宽：指网络支持的最大吞吐量，通常用Mbps或Gbps表示。
3. 比较电路交换与分组交换的优缺点。
- 电路交换：先建立一个物理连接，保证通信质量，但资源利用率低，无法灵活应对流量变化，通信质量随着链路长度增加而下降。
- 分组交换：数据被划分为多个数据包进行传输，灵活高效，适用范围广，但传输过程容易出现延迟、丢包等问题。
4. OSI参考模型的七层分别是什么？- 物理层：利用传输介质传输比特流。
- 数据链路层：为物理层提供数据传输服务，实现数据的可靠传输。
- 网络层：为数据包选择合适的路由，并进行路由控制。
- 传输层：提供端到端的可靠数据传输服务。
- 会话层：管理网络中的会话。
- 表示层：负责对数据进行编码和转换，保证通信双方的解释标准。
- 应用层：为应用程序提供服务。
5. 什么是TCP/IP协议族？以上是《计算机网络原理》第2章练习题的相关答案。
祝大家学习愉快！。
计算机网络第二章
第二章数据通信基础1、数据通信：是两个实体间的数据传输和交换，它是通过各种不同的方式和传输介质，把处在不同位置的终端和计算机，或者计算机与计算机连接起来，从而完成数据传输、信息交换和通信处理等。
2、信息：是对客观事物的反应，可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述，也可以表示物质与外部的联系。
3、数据：信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息成为数据。
4、数据和信息的关系：数据是信息的载体，信息则是数据的内在含义或解释。
5、信道：是传送信号的一条通道，可分为物理信道和逻辑信道。
6、信道按使用权限可分为专业信道和共用信道；按传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道；按信号的种类可分为模拟信道和数字信道等。
7、信道容量：是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示。
8、信道容量的单位是：bps9、码元（码位）是构成信息编码的最小单位。
10、7个码元组成的序列，通常称为码字。
11、比特率：是一种数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位数。
12、比特率单位：bps或kbps。
13、波特率：它是针对在模拟信道上进行数字传输时，每秒钟载波调制状态的改变的次数。
14、波特率单位：baud15、误码率：指信息传输的错误率，也称错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标16、吞吐量：单位时间内整个网络能够处理的信息总量17、吞吐量单位：字节/秒或位/秒18、传播延迟：信号在信道中传播，从信源端到信宿端需要一定的时间，这个时间称为传播延迟。
19、信道带宽：是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率与最低频率之差。
20、普通电话线路的带宽一般为3000Hz。
21、数据传输率：是指单位时间内信道内传输的信息量，即比特率。
22、传输每一位所占时间越小，则速率越高。
23、数据通信系统时由数据终端设备、数据线路端接设备和通信线路组成。
24、数据终端设备：是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和信宿。
第2章 计算机网络与因特网体系结构
2.1 2.2 2.3 2.4 计算机网络概念 因特网体系结构 OSI/RM与TCP/IP的关系 TCP/IP协议簇
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2.1 计算机网络概念
2.1.1 计算机网络的产生和发展
• 计算机技术和通信技术的发展和结合，产生了计算机 网络。 • 计算机网络: 利用通信介质和通信设备连接起来的， 通过网络协议实现信息传递和资源共享的计算机的集 合。 • 计算机网络的发展: 20世纪50年代，为了共享远程计算资源，将终端通过 通信线路与远程计算机相连，构成了面向终端的计算 机网络。 20世纪60年代末（1969），ARPANET标志着计算机 网络的出现。 Page 2
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分布距离 10米 100米 1公里 10公里 100公里
位于同一 房间 建筑物 校园 城市
网络分类 个域网(PAN) 局域网(LAN) 局域网(LAN) 城域网(MAN)
速度（bps） 4M-2G 4M-2G 4M-2G 50K-100M
国家 洲际
广域网(WAN) 广域网(WAN)
9.6K-45M 9.6K-45M
设备 A 7 6 5 4 3 2 1 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 端到端协议 设备 B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
网络层 数据链路层 物理层 中间结点 图 2-4
„
网络层 数据链路层 物理层
„
中间结点
IS O 开放系统互连参考模型
Page 25
Page 28
2.1.4 局域网技术
• PC的发展和普及促进了局域网的形成。 • 局域网的特点：覆盖范围较小；数据传输速率 较高；误码率低；一般为一个单位所独有。 • 以太网(Ethernet)是当前占主导地位的分组交 换局域网技术，是由Xerox公司在20世纪70年 代早期提出的。 1978年，Xerox公司，Intel公 司和DEC公司将以太网技术进行了标准化。 • 此外，IEEE 802组织发布了一个与以太网标准 类似且兼容的IEEE 802.3标准。
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注意：
无需为网络核心设备（如路由器或链路层交换机）开
发软件 因为网络核心设备并不在应用层，而在网络层、链路 层和物理层 优点在于将应用软件限制在端系统，促进大量应用程 序的研发和部署 2：应用层
6
2.2.1 网络应用程序体系结构
应用程序体系结构：
Designed by the application developer dictate how the application is structured
个对象 HTTP v1.0使用非持久 HTTP连接
多个对象 HTTP v1.1默认使用持久 HTTP连接
2：应用层
25
响应时间模型
1.往返时间（Round-Trip Time,RTT): 1个分组从客户主机到服务器再 回到客户主机所花费的时间 发起TCP 2.响应时间: 连接 1个RTT用于建立TCP连接 RTT 1个RTT用于HTTP请求/响应消 请求 文件 息的交互 RTT Html文件总响应时间： 接收整 个文件 total = 2RTT+transmit time
够运行许多进程。如何知道接收到的报文应 该投递给哪个进程呢？ 每个进程需要一个标识（identifier） 进程标识:包括IP地址和端口号（IP,port）
比如：发送 HTTP报文到 web服务
器，则需要如下信息: IP address: 128.119.245.12 number: 80
1a. HTTP客户初始化1个与服务器 主机中的 HTTP服务器的TCP连接 2. HTTP客户发送1个HTTP请求消息 （包含URL）到TCP连接套接字 （此消息指出客户需要Web对象 time someDepartment/home.index） 5. HTTP 客户接收并解析html文件， 显示html文件 （此过程只得到 10个jpeg对象的引用）
PC running Explorer
Server running Apache Web server Mac running Navigator
2：应用层
23
HTTP概述(续)
使用TCP:
1.
客户发起TCP连接：客户初始化一个与HTTP服务器80端 口的TCP连接 2. 服务器接收并建立TCP连接：HTTP服务器接受来自客户 的TCP连接请求, 建立连接 3. 交换HTTP消息：Browser (HTTP client)和Web服务器 (HTTP server) 交换HTTP消息(应用层协议消息)，包括 HTTP请求和响应消息 4. 结束：最后结束(或叫关闭)TCP连接 HTTP是无状态协议
客户机 的时间
传输文件 的时间
服务器 的时间
2：应用层 26
(1). 非持久HTTP连接
假设用户输入URL
用户HTTP客户机
网页由1个HTML文件, 和10个jpeg图像构成
/someDepartment/home.index
服务器
over the various end systems
分类：
客户机/服务器结构 P2P体系结构 混合的体系结构
2：应用层 7
客户机/服务器结构
服务器：
总是打开(always-on)
具有固定的、众所周
知的IP地址 主机群集常被用于创 建强大的虚拟服务器
客户机:
无需总打开，可间断
Computer Networking
A Top-Down Approach
第二章 应用层
Chapter 2 Application Layer
电子科技大学计算机科学与工程学院 付波
2：应用层
1
第二章: 应用层
2.1 应用层协议原理 2.2 Web应用和 HTTP 2.5 DNS：因特网的目
协议 2.3 文件传输协议： FTP 2.4因特网中的电子 邮件
SMTP, POP3, IMAP
录服务 2.6 P2P 文件共享 2.7 TCP套接字编程 2.8 UDP套接字编程
2：应用层
2
2.1 应用层协议原理
网络应用程序位于应用层
应用程序举例：
电子邮件 网络游戏 Web应用 网络视频 即时讯息 网络电话 远程访问 视频会议 文件共享 网络搜索 文件传输 电子商务
2：应用层
20
常用术语
网页：（Web页，或称文档）由许多对象组成。 对象：就是文件，可以是HTML文件, JPEG图像,
Java applet, 音频文件… 多数网页由单个基本HTML文件和若干个所引用的对 象构成 每个对象通过一个URL(Uniform Resource Locator 统一资源定位符)寻址
HTTP服务器不维护客户
维护状态的协议非常复杂!
必须维护过去历史 (状态信息) 如果server/client崩溃, 它们
先前的状态信息
各自的状态视图可能不一致。
2：应用层 24
2.2.2 HTTP连接
1. 非持久HTTP连接
每个TCP连接上只传送一
2. 持久HTTP连接
一个TCP连接上可以传送
1b.HTTP服务器在80端口监听来自 HTTP客户的TCP连接请求.收到 连接请求后, 接受并建立连接, 通知客户 3. HTTP服务器接收请求消息,产 生1个响应消息（包含被请求 html文件）, 并发送这个消息 到自身TCP连接套接字 4. HTTP服务器结束TCP连接.
的同服务器连接 可拥有动态IP地址 客户机相互之间不直 接通信
2：应用层 8
，淘宝网
Web电子邮件，如Yahoo邮件
社交网络，如MySpace和Facebook
视频共享，如YouTube
2：应用层
9
2：应用层
22
2.2.1 HTTP概述
HTTP: 超文本传输协议 HyperText Transfer Protocol
Web的应用层协议,建立在TCP运输层协议上
client/server模式 client: 浏览器browser • 请求 • 接收 • 解释并显示Web对象 server: Web服务器 • 响应请求,发送 Web对象 协议版本 HTTP 1.0: RFC 1945 HTTP 1.1: RFC 2616
纯P2P体系结构
没有总是打开的服务器 任意一对主机直接相互
通信 对等方间歇连接并且可 以改变IP地址
优点：self-scalability cost effective 缺点：难以管理 安全性
2：应用层 10
应用
文件分发，如BitTorrent 文件搜索和共享，如eMule和LimeWire
(1) 选择传输协议，如TCP或UDP; (2) 能设定几个参数,如最大缓存、最大报文长度等
2：应用层 13
主机或 服务器
主机或 服务器
由应用开发者控制 进程 套接字 具有缓存 、变量的 TCP Internet 进程 套接字 具有缓存 、变量的 TCP
由操作系统Leabharlann 制2：应用层14进程寻址
主机有唯一的32位IP地址，但一台主机却能
典型用 UDP
2：应用层
19
第二章: 应用层
2.1 应用层协议原理 2.2 Web应用和HTTP协议 2.5 DNS：因特网的目
2.3 文件传输协议：FTP
2.4因特网中的电子邮件 SMTP, POP3, IMAP
录服务 2.6 P2P 文件共享 2.7 TCP套接字编程 2.8 UDP套接字编程
2.定时（Timing）
定时保证，比如规定
4. 安全性（Security）
加密(Encryption) 数据完整性(Integrity) 端点鉴别（Authentication）
2：应用层 16 16
100ms端到端传输限制 低时延保证
常见应用的传输服务需求
应用 文件传输 电子邮件 Web 实时音频/视频 存储音频/视频 交互式游戏 即时讯息 数据丢失 不能丢失 不能丢失 不能丢失 容忍丢失 容忍丢失 容忍丢失 不能丢失 带宽 弹性 弹性 弹性 音频: 几kbps-1Mbps 视频:10kbps-5Mbps 同上 几 kbps 以上 弹性 时间敏感 不 不 不 是,100 msec 是, 几秒 是, 100 msec 是和不是
Port
2：应用层
15
应用程序需要运输层哪些运输要求？
1.可靠数据传输 3. 吞吐量(Throughput)
非完全可靠数据传输：有些应 有些应用程序要求最低限
度的吞吐量 用程序(e.g., audio) 可以容 忍数据丢失 有些应用程序根据需要弹 性利用可供使用的吞吐量 完全可靠数据传输：另一些应 用程序(e.g., file transfer, telnet)需要完全可靠的数据 传输
（写出能够运行在不同的端系统并通过网络彼此通信的程序）
例如，Web
程序：Web服务器程序和用户浏览器程序
端系统：Web服务器主机和用户主机 通信：用户通过浏览器请求阅览Web页面，服务器响应用
户页面请求 网络：Internet
2：应用层
5
开发网络应用程序
考虑几个重要问题： 采用什么样的体系结构？ 进程如何通信？ 选择什么样的运输层服务？ 应用层采用什么样的协议？
2：应用层
17
因特网运输协议提供的服务
TCP服务:
面向连接的服务：在客户机程序
UDP 服务:
不可靠数据传输 没有提供： 建立连接 可靠性 流量控制 拥塞控制 时延和带宽保证
和服务器程序之间必须建立连接 可靠的传输服务： 接收和发送 进程间 流量控制: 发送方不会淹没接收 方 拥塞控制: 网络出现拥塞时抑制 发送进程 没有提供： 实时性 最小带宽保证