计算机网络的基本特征

(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) 联网计算机是分布在不同地理位置的多台独立的计算机系统,它们之间可以没有明确的主从关系,每台计算机可以联网工作,也可以脱网独立工作,联欢网计算机可以为本地用户服务,也可以为远程网络用户服务.(3) 联网计算机遵循全网统一的网络协议计算机网络与分布式系统的区别是什么答:两者的相同点主要表现在:一般的分布式系统是建立在计算机网络之上的,因此二者在物理结构上基本上是相同的.二者的区别主要表现在:分布式操作系统的设计思想是不同的,因此它们的结构,工作方式与功能也是不同的.答1.能够适应大容量与突发性通信的要求;2.能够适应综合业务服务的要求;3.开放的设备接口与规范化的协议;.1是一各面向连接的技术,它采用小的固定长度的数据传输单元――信元,其长度为53byte.2.各类信息(数字,语音,图像,视频)均可用信元为单位进行传送,A TM能够支持多媒体通信.3.ATM以统计时分多路复用方式动态分配网络带宽,网络传输延时小,适应实现通信的要求.4.ATM没有链路对链路的纠错与流量控制,协议简单,数据交换效率高5.ATM采用两级虚电路机制,增加了虚电路分配的灵活性..AT贩数据传输速率可以在155Mb/s-2.4Gb/s.串行通信与并行通信数据通行按照字节使用的信道数,可以分为如下两种:①串行通信.在计算机中,通常是用8位的二进制代码来表示一个字符.在数据通信中,人们从发送端到接收端,将待传送的每个字符的二进制代码按有低位到高位的顺序,依次发送的方式成为串行通信.②并行通信.在数据通信中,将表示一个字符的8位二进制代码同时通过8条并行的通信信道发送出去,每次发送一个字符代码,这种工作方式成为并行通信.对于远程通信来说,在同样传输速率的情况下,并行通信在单位时间内所传送的码元数是串行通信的n倍.由于需要建立多个通信信道,并行通信方式造价较高.因此,在远程通信中,人们一般采用串行通信方式.数据通信按照信号传送方向与时间的关系,可以分为三种:单工通信.在单工通信方式中,信号只能向一个方向传输,任何时候都不能改变信号的传送方向.只能向一个方向传送的通信信道,只能用于单工通信方式中.半双工通信.在半双工通信中,信号可以双向传送,但必须是交替进行,一个时间只能向一个方向传送.可以双向传送信号,但必须交替进行的通信信道,只能用于半双工通信方式中.全双工通信.在全双工通信方式中,信号可以同时双向传送.可以双向同时传送信号的通信信道,才能实现全双工通信,自然也就可以用于单工或半双工通信.频带传输:利用模拟通信信道,通过调制解调器传输模拟数据信号的方法.基带传输:利用数字通信信道直接传送数字信号的方法.基带传输中的数据编码方式:非归零编码(NRZ):低电平表示0,高电平表示1.NRZ的缺点: 无法判断每一位的开始和结束,收发双方不能保持同步.为保证收发双方同步,必须在发送NRZ的同时,用另一个信道同时传送同步信号.另外,如果信号中"1"与"0"的个数不相等时,存在直流分量.曼彻斯特编码的规则是:每比特的周期T分为前T/2和后T/2两部分;通过前T/2传送该比特的反码,通过后T/2传送该比特的原码.曼彻斯特编码的优点:①每个比特的中间有一次电平跳变,两次电平跳变的时间间隔可以是T/2或T;利用电平跳变可以产生收发双方的同步信号;因此曼彻斯特编码信号又称做"自含钟编码"信号,发送曼彻斯特编码信号时无需另发同步信号.②曼彻斯特编码信号不含直流分量.缺点是效率较低.差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进.差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码不同点是:①每比特的中间跳变仅做同步之用;②每比特的值根据其开始边界是否发生跳变来决定;一个比特开始处出现电平跳变表示传输二进制0,不发生跳变表示传输二进制1. 差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码也有明显的缺点,那就是它需要的编码的时钟信号频率是发送信号频率的两倍.频分多路复用FDM,波分多路复用WDM,时分多路复用TDM时分多路复用是将信道用于传输的时间划分为若干个时间片;每个用户分得一个时间片;在其占有的时间片内,用户使用通信信道的全部带宽.时分多路复用的分类:同步时分多路复用,统计~.答:是计算机网络的分层.各层的协议和层次间接口的集合.几个重要的概念答:协议Protocol:是一种通信规约.层次Layer:是将一个复杂系统设计问题划分成一个个层次分明的子问题.接口Interface:是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点.体系结构Architecture答1.物理层:是参考模型的最低层.功能:利用传输介质为数据链路层提供物理连接,负责处理数据传输率并监控数据出错率,以便能实现数据流的透明传输.2.数据链路层:功能:物理层提供的服务基础上, 此层在通信的实体间建立数据链路连接,传输以"帧"为单位的数据包,并采用差错控制与流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路.3.网络层:为数据在结点之间传输创建逻辑链路,通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径,以及实现拥塞控制,网络互联等功能.4.传输层:向用户提供可靠的端到端(End-to_End)服务,处理数据包错误,数据包次序,以及其他一些关键传输问题.传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节,因此,它是计算机通信体系结构中关键的一层.5.会话层:负责维护两个结点之间的传输链接,以便确保点到点传输不中断,以及管理数据交换等功能.6.表示层:用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方法,主要包括数据格式变换数年加密,数据压缩与恢复等功能.7.应用层:为应用软件提供了很多服务,例如文件服务器,数据库服务,电子邮件与其他网络软件服务.第一种方案:提高Ethernet的数据传输速率,从10Mb/s提高到100Mb/s甚至到1Gb/s,10Gb/s ; 第二种方案: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,这就导致了局域网互连技术的发展;第三种方案:将"共享介质方式"改为"交换方式",这就导致了"交换式局域网"技术的发展.交换式局域网的核心设备是局域网交换机,局域网交换机可以在它的多个端口之间建立多个并发连接.下图显示了共享介质与交换式局域网工作原理上的区别.局域网的分类方法:从目前的发展情况来看,分为共享受局域网和交换局域网.虚拟局域网的组网方法1.用交换机端口号定义虚拟局域网2.用MAC地址定义虚拟局域网3.用网络层地址定义虚拟局域网答1.在互联的网络之间提供链路,到少有物理线路和数据线路.2.在不同网络结点进程之间提供适当的路由来交换数据.3.提供网络记账服务,记录网络资源使用情况.4.提供各种互联服务,应尽可能不改变互联网的结构.网络互连的要求答:网络互连的最大优点在于能集合任意多个网络而成为规模更大的网络,并且能互通互连,资源共享.其基本要求是(1)在网络之间提供一条连接的链路,至少应当有一条在物理上连接的链路以及对这条链路的控制规程.(2)在不同网络的进程之间能提供合适的路径以传输网数据.(3)要有计费方面的服务,以便记录各个网络和网关设备的使用情况,维护这个状态信息.(4)在提供以上的各种服务时,应尽可能不要对互连在一起的各个网络的体系构进行修改,因此网络互连的任务要面对以下的网络异构特性:不同的寻址方案,不同的分组限制,不同的网络接入机制,不同的超时控制,不同的差错控制方法,不同的状态报告方法,不同的路由技术,不同的网络服务(面向连结服务和无连结服务),不同的管理和控制方式等.答:层次:分为数据链路层互联,网络层互联,高层互联.类型:局域网―局域网互联,局域网――广域网互联,局域网――广域网――局域网互联,广域网――广域网互联.答:网关是高层上实现多个网络互联的设备.它通过使用适当的硬件与软件实现不同网络协议之间的转换功能.半网关:将一相网关分成两个半网关,将会使用与管理带来很大的方便.选择两种不同的半网关组合,可以灵活地互联两种不同的网络.由于半网关可分别属于各网络所有,可以分别进行维护与管理,避免一个网关由两个单位拥有而带来的非技术性的麻烦.第三层交换技术与应用答:将局域网交换机的设计思想应用在路由器的设计中,就出现了第三层交换的概念.随着Intermet 的广泛应用,第三层交换技术就成为一项重要技术.第三层交换机,路由交换机与交换式路由器,名称虽然不同,但它们所表达的内容基本上是相同的. 传统的路由器通过软件来实现路由选择功能,而第三层交换的路由器通过专用集成电路芯片来实现路由选择功能.第三层交换设备的数据包处理时间将由传统路由器几千微秒量级减少到几十微秒量级,甚至可以更短,因此大大缩短了数据包在交换设备中的传输延迟时间. 传统的路由器通过软件来实现路由选择功能,因此它对不同的网络层协议类型的限制比较少.通过硬件来实现第三层交换的路由器,在网络层协议类型上受到一定的限制.目前,第三层交换主要是提供IP协议与IPX协议的路由选择服务.―局域网仿真是在ATM网络环境下仿真传统局域网业务的网络方案.由于在局域网仿真中,ATM网络只是以网络数据链路层的角色出现,并且是基于MAC子层的仿真技术,所以现有的网络层协议(如IP,IPX等)不需要任何更改就可以运行于局域网仿真环境.在局域网仿真中有两种网络信息:一种是仿真客户与仿真服务器,配置服务器之间的控制信息;另一种是仿真客户之间,以及仿真客户与广播未名服务器间的数据信息.如图3所示,当仿真客户1希望与仿真客户2通信时,仿真客户1必须首先知道仿真客户2的A TM地址.如果仿真客户1的缓器中存有仿真客户2的ATM地址,那么仿真客户1就利用该地址与仿真客户2建立直接的ATM虚电路连接来实现通信(如e);否则,仿真客户1向局域网仿真服务器发送一个地址解析请示分组(如a),局域网仿真服务器利用该分组携带的仿真客户2的MAC地址在缓存器中检索,如果检索成功,局域网仿真服务器把仿真客户2的A TM地址反馈给仿真客户1,否则,把该MAC地址送到广播未名服务器(如b),利用广播未名服务器的广播功能,向整个网络广播该MAC地址,仿真客户2接收到该广播信息,把地址反馈给局域网仿真服务器,局域网仿真服务器再送给仿真客户1.在局域网仿真服务器未反馈回仿真客户2地址这段时间里,仿真客户1把数据分组分发给广播未名服务器,由服务器以广播形式送给仿真客户2(如c,d). ――从上述的通信规程可以看到,由于局域网仿真建立于数据链路层的MAC子层上,所以可以透明地支持传统网络层的各种协议,兼容性很好;网络实现简单,能够实现不同厂家设备的无缝连接.但是局域网仿真也存在许多缺陷:――①网络是基于客户机/服务器结构的,由于受服务器的限制,网络客数不可能很大,这样就限制了网络的规模;②由于不能支持备份服务器,所以服务器的可靠性决定了网络的可靠性,一旦服务器发生故障,那么整个网络就不能工作了;③局域网仿真在实现子网间通信时,仍然需要路由器的参与,这样路由器有限的路由,分组转发功能就成了网络的瓶颈.通信线路是Internet的基础设施,它负责将Internet中的路由器与主机连接起来. Internet中的通信线路可以分为两类:有线通信线路和无线通信线路.通信线路的最大传输速率与它的带宽成正比.通信线路的带宽越宽,它的传输速率也就越高.路由器负责将Internet中的各个局域网或广域网连接起来.当数据从一个网络传输到路由器时,它需要根据数据所要到达的目的地,通过路径选择算法为数据选择一条最佳的输出路径.如果路由器选择的输出路径比较拥挤,则由路由器负责管理数据传输的等待队列.数据从源主机出发后,往往需要经过多个路由器的转发,经过多个网络才能到达目的主机.主机是Internet中信息资源与服务的载体.Internet中的主机可以是大型计算机,也可以是普通的微型机或便携机.按照在Internet中的用途,主机可以分为服务器与客户机两类.服务器使用专用的服务器软件向用户提供信息资源与服务,它一般是性能比较高,存储容量比较大的计算机.服务器根据它所提供的服务功能不同,可以分为文件服务器,数据块服务器,WWW服务器,FTP服务器,E-mail服务器与域名服务器等.客户机是信息资源与服务的使用者,用户使用各类Internet客户端软件来访问信息资源或服务.信息资源是用户最关心的问题,它会影响到Internet受欢迎的程度.Internet的发展方向是如何更好地组织信息资源,并使用户快捷地获得信息.答:Internet Service Provider是Internet服务(包括连接和应用)提供者.一方面它为用户提供Intetnet接入服务,另一方面它也为用户提供各类信息服务.一般来说,用户计算机接入Internet的方式主要有两种:局域网入网,电话拨号入网.不管使用哪各方式接入Internet,首先都要连接到ISP的主机.从用户角度看,ISP位于Internet 的边缘,用户通过某种通信线路连接到ISP,再通过ISP的连接通道接入Internet.答:防火墙是在网络之间执行安全控制策略的系统,它包括硬件和软件;设置防火墙的目的是保护内部网络资源不被外部非授权用户使用,防止内部受到外部非法用户的攻击.防火墙是用来检查所有通过企业内部网与外部网的分组.防火墙的基本结构:分成以下两个部分组成:分组过滤路由器,与应用网关.防火墙的基本功能:根据一定的安全规定检查,过滤网络之间传送的报文分组,以确定它们的合法性.这项功能一般是通过具有分组过滤功能的路由器来实现的,我们通常把这种路由器称为分组过滤器,也可以称为筛选路由器.分组过滤路由器一般是做为系统的第一级保护,它与普通路由器的工作原理有较大的不同.普通的路由器工作在网络层,可以根据网络层分级的IP地址决定分组的路由;分组过滤路由器要对IP地址进行检查与过滤.通过分组过滤路由器检查过的报文,还要进一步接受应用网关的检查.因此,从协议层次模型的角度看,防火墙应覆盖网络层,传输层与应用层.防火墙的作用:设计防火墙的目的有两个,一个进出企业内部网的所有通信量都要通过防火墙:二是只有合法的通信量才能通过防火墙.随着研究工作的深入,防火墙已扩展为以下四个服务:1服务控制;2方向控制3用户控制4行为控制.一、填空题1、通信传输消息的形式有、、、、及等。