计算机网络(1)

物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：
机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
信息（Information）：也称作消息（message），向人们提供的关于现实世界事实的知识。通信的目的是为了交换信息。
链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。也称物理链路
数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路，也称逻辑链路。
链路层协议所要解决的三个问题：
(1) 封装成帧
(2) 透明传输
原理是在主机ARP高速缓存中应存放一个从IP地址到硬件地址的映射表，并且这个映射表还经常状态更新。
首先，每台主机都会在自己的ARP缓冲区(ARP Cache)中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。
2.当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己的ARP列表中是否存在该IP地址对应的MAC地址，
“冲突加强”一旦检测到冲突发送强化干扰信号让所有站都知道发生冲突了
“延迟再发”延迟一段随机时间才能再发送数据
“MAC地址”实际上就是适配器地址或适配器标识符。固化在每台计算机适配器的ROM中。
无效的MAC 帧
数据字段的长度与长度字段的值不一致；
帧的长度不是整数个字节；
用收到的帧检验序列FCS 查出有差错；
路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组。
通信可以划分为单向通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信：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)。
双向同时通信：通信行串行/并行转换。对数据进行缓存。数据的发送和接收
PPP的主要特点如下：
简单——只进行检错，不需要纠错、不需要序号，不需要流量控制
可实现透明传输
差错检测
支持多种网络层协议
支持多种类型链路，如PPPoE
局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
局域网具有如下的一些主要优点：
具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
在计算机的操作系统安装设备驱动程序。实现以太网协议。
以太网交换机的优点：用户独享带宽，增加了总容量。
从共享总线以太网转到交换式以太网时，所有接入设备的软件和硬件、适配器等都不需要做任何改动。
以太网交换机一般都具有多种速率的接口，方便了各种不同情况的用户。
ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
(3) 无串音干扰，保密性好。
(4) 体积小，重量轻。
长波穿透性强，随距离增加衰减快。中波主要沿地面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信。而短波具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信。超短波和微波的绕射能力较差，可作为视距或超视距中继通信。
多路复用：多个信息源共享一个公共信道。把多路用户信息通过单一传输设备在单一传输线路上进行传输的技术
(3) 差错控制
如果数据链路层协议允许所传送的数据可具有任意形式的比特组合（即使出现了和帧首部或帧尾部标记完全一样的比特组合，协议也会采取适当的措施来处理），那么这样的传输就称为透明传输（表示任意形式的比特组合都可以不受限制地在数据链路层传输）。解决方法：字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)
便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
提高了系统的可靠性、可用性和可生存性。
以太网是局域网中的主流，几乎是局域网的别名
静态划分信道：
频分复用
时分复用
波分复用
码分复用
动态媒体接入控制（多点接入）：
随机接入
受控接入，如多点线路探询(polling)，或轮询。
适配器的重要功能：
进行串行/并行转换。
FTP特点：FTP采用客户/服务器工作模式，提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式
允许文件具有存取权限（可对访问用户进行身份鉴别，用户名和密码验证）。
FTP屏蔽了各计算机系统的细节，适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件。
HTTP的主要特点：HTTP是面向事务的客户服务器协议。
HTTP协议本身也是无连接的，双方交换HTTP报文之前不需要建立连接，它使用了传输层面向连接的TCP提供的服务。HTTP协议是无状态的(stateless)。
对数据进行缓存。
数据的发送和接收
在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
实现以太网协议。
以太网特点：
采用无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。
以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。
以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。
当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。
高档的交换机一般都支持VLAN功能
VLAN优点：
提高管理效率
站点的物理位置改变无需重新布线和配置
用户性质改变后很容易通过软件将其从一个VLAN划分到另一个VLAN
控制广播数据
增强了网络的安全性
实现虚拟工作组
用户的工作地点不必在同一个物理地点
可在企业内建立灵活的、动态化的组织结构
互联网具有两个重要特点：连通性和共享
虚拟局域网VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组
VLAN可以不考虑用户的物理位置，而根据功能、应用等因素将用户从逻辑上划分为一个个功能相对独立的工作组。
同一个VLAN中的成员都共享广播，形成一个广播域，而不同VLAN之间广播信息是相互隔离的。
虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。
3.网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包；
4.源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。
互联网发展的三个阶段：从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。
第二阶段：建成了三级结构的互联网。
第三阶段：逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网。
边缘部分： 由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
调制(modulation)：对基带信号变换（调制）成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号（称为频带信号）
调制的原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。
限制码元在信道上的传输速率的因素：信道能够通过的频率范围，信噪比
光纤优点：
(1) 通信容量非常大。
(2) 传输损耗小，中继距离长。
(2) 抗雷电和电磁干扰性能好。
同一时间只允许一台计算机发送数据
CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测信道是否空闲
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测是否发生冲突，若未碰撞则成功发送。若发生碰撞：
数据字段的长度不在46 ~ 1500 字节之间。
有效的MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间。
对于检查出的无效MAC 帧就简单地丢弃。以太网不负责重传丢弃的帧。
IEEE 802.1D 标准制定了一个生成树协议 STP (Spanning Tree Protocol)。
其要点是：不改变网络的实际拓扑，但在逻辑上则切断某些链路，使得从一台主机到所有其他主机的路径是无环路的树状结构，从而消除了兜圈子现象。
UDP的主要特点：(1) UDP是无连接的(2) UDP使用尽最大努力交付(3) UDP是面向报文的。(4) UDP没有拥塞控制(5) UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
(6)UDP的首部开销小。
TCP特点：是面向连接的传输层协议。
每一条TCP连接只能有两个端点(endpoint)，每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）。
ADSL 的特点：
上行和下行带宽做成不对称的。
上行指从用户到ISP，而下行指从 ISP 到用户。
ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL 调制解调器。
我国目前采用的方案是离散多音调DMT (Discrete Multi-Tone)调制技术。这里的“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。
TCP提供可靠交付的服务。（无差错、不丢失、不重复、按序到达）
TCP提供全双工通信。面向字节流
传输连接有三个阶段：连接建立数据传送连接释放
域名系统是互联网使用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址
将域名解析为主机能识别的ip地址
域名服务器有四种类型：根域名服务器顶级域名服务器权限域名服务器本地域名服务器
数据(data)——运送信息的实体。
信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现
信道：是指以传输介质为基础的信号通道。信道的作用是传输信号
基带信号（baseband，即基本频带信号）——由计算机或终端等数字设备直接产生的二进制数字信号称为基带信号。
编码：对基带信号进行波形变换，使其能够与信道特性相适应。编码后的信号仍是基带信号。