信息通信網(wǎng)絡(luò)概論總復(fù)習(xí)

信息通信網(wǎng)絡(luò)概論總復(fù)習(xí)教學(xué)要求本課程是高校電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。其作用和任務(wù)是：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)的介紹信息通信網(wǎng)的基本概念、體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本工作原理，掌握局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)的基本組網(wǎng)技術(shù)，了解信息通信網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。第一章信息通信網(wǎng)絡(luò)介紹

通信網(wǎng)絡(luò)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)交換技術(shù)電路交換和分組交換電路、虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)交換時(shí)延通信網(wǎng)分層協(xié)議棧結(jié)構(gòu)OSI/RM參考模型TCP/IP協(xié)議棧結(jié)構(gòu)IEEE802局域網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)通信協(xié)議、實(shí)體、服務(wù)和服務(wù)原語(yǔ)面向連接服務(wù)與無(wú)連接服務(wù)(網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層)通信網(wǎng)的構(gòu)成通信網(wǎng)的組成：用戶終端設(shè)備傳輸線路交換系統(tǒng)通信協(xié)議

將眾多通信系統(tǒng)通過(guò)交換系統(tǒng)按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合在一起稱為通信網(wǎng)。通信網(wǎng)提供話音、圖像、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信網(wǎng)絡(luò)主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型網(wǎng)樹(shù)型網(wǎng)分布式網(wǎng)絡(luò)總線型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)功能結(jié)構(gòu)支

撐

網(wǎng)骨干傳送網(wǎng)接入網(wǎng)傳送網(wǎng)應(yīng)用層業(yè)務(wù)網(wǎng)1SN1業(yè)務(wù)網(wǎng)nSNn……業(yè)務(wù)網(wǎng)CPE/CPN通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)CPE—CustomerPremisesEquipmentCPN—CustomerPremisesNetwork

通信網(wǎng)功能分類業(yè)務(wù)網(wǎng)：是用于向公眾提供電信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，包括固定電話網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、智能網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)等傳送網(wǎng)：用于數(shù)字信號(hào)的傳送，包括骨干傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)支撐網(wǎng)：包括NO.7信令網(wǎng)、數(shù)字同步網(wǎng)和電信管理網(wǎng)通信網(wǎng)的交換技術(shù)通信網(wǎng)發(fā)展的主要技術(shù)：1、交換技術(shù)2、信令技術(shù)3、傳輸技術(shù)4、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式主要交換技術(shù)報(bào)文交換電路交換分組交換：虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)電路交換時(shí)延DATACircuit

Establishment

Data

TransmissionCircuit

Termination

propagationdelaybetweenHost1andNode1propagationdelaybetweenHost2andNode1processingdelayatNode1Host1Host2Node1Node2Packet1Packet2Packet3transmissiontimeVirtualCircuit

EstablishmentPacket1Packet2Packet3Packet1Packet2Packet3虛電路時(shí)延Host1Host2Node1Node2數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)延Packet1Packet2Packet3Packet1Packet2Packet3Packet1Packet2Packet3processing

delayofPacket1atNode2propagationdelaybetweenHost1andNode2transmissiontimeofPacket1atHost1Host1Host2Node1Node2OSI/RM、IEEE局域網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議棧模型協(xié)議、實(shí)體、服務(wù)和服務(wù)原語(yǔ)協(xié)議（Protocol）：通信網(wǎng)中通信實(shí)體為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換（通信）而建立的共同遵守的有關(guān)通信規(guī)則約定的集合。Syntax（語(yǔ)法）=>HowtoSay?Semantic（語(yǔ)義）=>What’sthemeaning?Synchronization（同步）=>Dowhat?實(shí)體：任何可以發(fā)送或接收信息的硬件/軟件進(jìn)程，每一層中的活躍元素。對(duì)等實(shí)體：位于不同系統(tǒng)內(nèi)同一層次的兩個(gè)實(shí)體。接口：相鄰兩層之間交互的界面，定義相鄰兩層之間的原語(yǔ)操作及上層對(duì)下層的服務(wù)。服務(wù)：某一層及其以下各層的一種能力，通過(guò)接口提供給其相鄰上層。服務(wù)原語(yǔ)：服務(wù)用戶（N+1實(shí)體）與服務(wù)提供者（N實(shí)體）之間進(jìn)行交互時(shí)，所交換的必要信息，用以通知服務(wù)用戶采取某種行動(dòng)，或向服務(wù)用戶報(bào)告其服務(wù)提供者的對(duì)等實(shí)體以采取的行動(dòng)。Request請(qǐng)求源（N+1）實(shí)體源（N）實(shí)體Indication指示 目的（N）實(shí)體目的（N+1）實(shí)體Response響應(yīng) 目的（N+1）實(shí)體目的（N）實(shí)體Confirm證實(shí) 源（N）實(shí)體源（N+1）實(shí)體協(xié)議與服務(wù)在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見(jiàn)服務(wù)而無(wú)法看見(jiàn)下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過(guò)層間接口提供的。同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP

(ServiceAccessPoint)。面向連接服務(wù)與無(wú)連接服務(wù)面向連接服務(wù)(connection-oriented)面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個(gè)階段。

無(wú)連接服務(wù)(connectionless)

兩個(gè)實(shí)體之間的通信不需要先建立好連接。是一種不可靠的服務(wù)。這種服務(wù)常被描述為“盡最大努力交付”(besteffortdelivery)或“盡力而為”。

面向連接服務(wù)與無(wú)連接服務(wù)第二章物理層和傳輸技術(shù)基礎(chǔ)1、傳輸介質(zhì)：導(dǎo)向傳輸媒體:雙絞線(UTP和

STP)

、同軸電纜(50

和75

)、光纖非導(dǎo)向傳輸媒體：無(wú)線電波、紅外2、模擬和數(shù)字傳輸技術(shù)：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型信道基本概念:帶寬，時(shí)延、信道、基帶、寬帶、調(diào)制、率波特（baudrate）碼元率、比特率(bitrate)信道最高碼元傳輸數(shù)率－奈氏(Nyquist)準(zhǔn)則信道極限信息傳輸數(shù)率－香農(nóng)公式第二章物理層和傳輸技術(shù)基礎(chǔ)（續(xù)）3、信道與編碼編碼：不歸零制碼（NRZ：Non-ReturntoZero）曼徹斯特碼（Manchester）差分曼徹斯特碼（DifferentialManchester）逢“1”變化的NRZ碼逢“0”變化的NRZ碼4B5B信道復(fù)用技術(shù)：波分復(fù)用時(shí)分復(fù)用（TDM：TimeDivisionMultiplexing）和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用（STDM：StatisticTimeDivisionMultiplexing）頻分復(fù)用（FDM：FrequencyDivisionMultiplexing）和正交頻分復(fù)用(OFDM)碼分復(fù)用第三章數(shù)據(jù)鏈路層3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念：鏈路和數(shù)據(jù)鏈路基本功能：幀定界、流量控制－滑動(dòng)窗口3.2檢錯(cuò)和糾錯(cuò) 處理差錯(cuò)的兩種基本策略使用糾錯(cuò)碼：發(fā)送方在每個(gè)數(shù)據(jù)塊中加入足夠的冗余信息，使得接收方能夠判斷接收到的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)，并能糾正錯(cuò)誤。使用檢錯(cuò)碼：發(fā)送方在每個(gè)數(shù)據(jù)塊中加入足夠的冗余信息，使得接收方能夠判斷接收到的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)，但不能判斷哪里有錯(cuò)。海明距離，奇偶校驗(yàn)，CRC循環(huán)校驗(yàn)3.3停止等待協(xié)議ARQ3.4連續(xù)ARQ協(xié)議（窗口大?。?.5選擇重傳ARQ協(xié)議3.6面向比特的鏈路控制規(guī)程HDLC：透明傳輸3.7因特網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP第四章局域網(wǎng)局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)局域網(wǎng)隨機(jī)接入技術(shù)基礎(chǔ)隨機(jī)接入技術(shù)：ALOHA、SlottedALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA集中控制技術(shù)：Token-PassingRing傳統(tǒng)以太網(wǎng)和擴(kuò)展的局域網(wǎng)以太網(wǎng)的工作原理：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)和編碼方式以太網(wǎng)的信道利用率以太網(wǎng)的

MAC

層的硬件地址高速以太網(wǎng)（表示，編碼或調(diào)制方式）無(wú)線局域網(wǎng)：接入技術(shù)，暴露節(jié)點(diǎn)和隱蔽節(jié)點(diǎn)IEEE802的LAN：以太網(wǎng)(802.3)、令牌環(huán)(802.5)、令牌總線(802.4)和無(wú)線局域網(wǎng)(802.11)局域網(wǎng)擴(kuò)展：集線器，網(wǎng)橋、以太網(wǎng)交換機(jī)第5章廣域網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)層5.1廣域網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)層的基本概念廣域網(wǎng)的構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)層的主要功能數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路服務(wù)*5.2廣域網(wǎng)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中查找轉(zhuǎn)發(fā)表在路由表中使用默認(rèn)路由路由選擇算法：⑴

基于鏈接狀態(tài)的最短路徑算法（Dijkstra算法）⑵距離向量算法（Bellman-Ford算法）

路由器基本結(jié)構(gòu)和功能*5.3擁塞控制擁塞控制的意義擁塞控制的一般原理和方法擁塞控制與流量控制的關(guān)系1.Dijkstra算法Dijkstra算法每個(gè)結(jié)點(diǎn)用從源結(jié)點(diǎn)沿已知最佳路徑到本結(jié)點(diǎn)的距離來(lái)標(biāo)注，標(biāo)注分為臨時(shí)性標(biāo)注和永久性標(biāo)注；初始時(shí)，所有結(jié)點(diǎn)都為臨時(shí)性標(biāo)注，標(biāo)注為無(wú)窮大；將源結(jié)點(diǎn)標(biāo)注為0，且為永久性標(biāo)注，并令其為工作結(jié)點(diǎn)；檢查與工作結(jié)點(diǎn)相鄰的臨時(shí)性結(jié)點(diǎn)，若該結(jié)點(diǎn)到工作結(jié)點(diǎn)的距離與工作結(jié)點(diǎn)的標(biāo)注之和小于該結(jié)點(diǎn)的標(biāo)注，則用新計(jì)算得到的和重新標(biāo)注該結(jié)點(diǎn)；在整個(gè)圖中查找具有最小值的臨時(shí)性標(biāo)注結(jié)點(diǎn)，將其變?yōu)橛谰眯越Y(jié)點(diǎn)，并成為下一輪檢查的工作結(jié)點(diǎn)；重復(fù)第四、五步，直到目的結(jié)點(diǎn)成為工作結(jié)點(diǎn)；Dijkstra’salgorithm:exampleStep012345startNAADADEADEBADEBCADEBCFD(B),p(B)2,A2,A2,AD(C),p(C)5,A4,D3,E3,ED(D),p(D)1,AD(E),p(E)infinity2,DD(F),p(F)infinityinfinity4,E4,E4,EAEDCBF2213112535Dijkstra’salgorithm:graphicsexampleN={S}SABDEC152102211020N={S}SABDEC15210221102015Dijkstra’salgorithm:graphicsexampleN={S,A}SABDEC1521022110201113Dijkstra’salgorithm:graphicsexampleN={S,A,B}SABDEC1521022110201345Dijkstra’salgorithm:graphicsexampleNotethatiterationisonthenextnodethatcanbecoveredwiththenextshortestpath;hencecompletetopologymustbeknownbyrouter.N={S,A,B,D}SABDEC15210221102013546LabelsdonotchangeaswecontinuetoexpandsetNN={S,A,B,D,C}N={S,A,B,D,C,E}StopaftercoveringEsinceallnodesarecoveredbysetN.Dijkstra’salgorithm:graphicsexample2.距離向量路由算法（DistanceVectorRouting）屬于動(dòng)態(tài)路由算法，也稱Bellman-Ford路由算法和Ford-Fulkerson算法，最初用于ARPANET，被RIP協(xié)議采用。基本思想每個(gè)路由器維護(hù)一張表，表中給出了到每個(gè)目的地的已知最佳距離和線路，并通過(guò)與相鄰路由器交換距離信息來(lái)更新表；以子網(wǎng)中其它路由器為表的索引，表項(xiàng)包括兩部分：到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)的最佳輸出線路，和到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)所需時(shí)間或距離；每隔一段時(shí)間，路由器向所有鄰居結(jié)點(diǎn)發(fā)送它到每個(gè)目的結(jié)點(diǎn)的距離表，同時(shí)它也接收每個(gè)鄰居結(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的距離表；鄰居結(jié)點(diǎn)X發(fā)來(lái)的表中，X到路由器i的距離為Xi，本路由器到X的距離為m，則路由器經(jīng)過(guò)X到i的距離為Xi+m。根據(jù)不同鄰居發(fā)來(lái)的信息，計(jì)算Xi+m，并取最小值，更新本路由器的路由表；注意：本路由器中的老路由表在計(jì)算中不被使用。DistanceVectoralgorithmABCDHLGFEIJK0122540142318172192429243618277203120011223320311983019601472292128362422403119221009820282017301812100615AAIHIIHHI-KKABCDEFGHIJKLTOAIHKlineJA=8JI=10JH=12JK=6CostofVectorreceivedfromJ’sneighborNewroutingtableforJNewestimateddelayfromJ路由表第6章網(wǎng)絡(luò)互連

網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備中繼器（repeater）物理層設(shè)備，在電纜段之間拷貝比特；對(duì)弱信號(hào)進(jìn)行放大或再生，以便延長(zhǎng)傳輸距離。網(wǎng)橋（bridge）－－HUB和以太網(wǎng)交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，在局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)幀；網(wǎng)橋可以改變幀格式。多協(xié)議路由器（multiprotocolrouter）網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)之間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)包；必要時(shí)，做網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議轉(zhuǎn)換。傳輸網(wǎng)關(guān)（transportgateway）傳輸層設(shè)備，在傳輸層轉(zhuǎn)發(fā)字節(jié)流。應(yīng)用網(wǎng)關(guān)（applicationgateway）應(yīng)用層設(shè)備，在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)互連；中間設(shè)備又稱為中間系統(tǒng)或中繼(relay)系統(tǒng)。物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)。數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器(router)。網(wǎng)橋和路由器的混合物：橋路器(brouter)。網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway)。

網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備

網(wǎng)際協(xié)議IP

及其配套協(xié)議各種應(yīng)用層協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)接口層(TELNET,FTP,SMTP等)物理硬件運(yùn)輸層TCP,UDP應(yīng)用層ICMPIPRARPARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層IGMPIP地址分類的IP地址：IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)字段特殊的IP地址劃分子網(wǎng)與子網(wǎng)掩碼無(wú)分類域間路由CIDR與超網(wǎng)構(gòu)成IP地址與硬件地址路由器的結(jié)構(gòu)和路由表（目的、下一跳、掩碼、距離）網(wǎng)際協(xié)議IP

網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個(gè)最主要的協(xié)議之一。與IP協(xié)議配套使用的還有四個(gè)協(xié)議：地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)逆地址解析協(xié)議RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)

第7章運(yùn)輸層運(yùn)輸層協(xié)議概述*6.2TCP/IP體系中的運(yùn)輸層

6.2.1運(yùn)輸層中的兩個(gè)協(xié)議:TCP和UDP 6.2.2端口的概念*6.3用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP 6.3.1UDP概述

6.3.2UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的首部格式*6.4傳輸控制協(xié)議TCP *6.4.1TCP概述 *6.4.2TCP報(bào)文段的首部 *6.4.3TCP的數(shù)據(jù)編號(hào)與確認(rèn) *6.4.4TCP的流量控制與擁塞控制 *6.4.5TCP的重傳機(jī)制

6.4.6采用隨機(jī)早期丟棄RED進(jìn)行擁塞控制

*6.4.7TCP的運(yùn)輸連接管理:三次握手協(xié)議TCP與UDPUDP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接。對(duì)方的運(yùn)輸層在收到UDP報(bào)文后，不需要給出任何確認(rèn)。雖然UDP不提供可靠交付，但在某些情況下UDP是一種最有效的工作方式。運(yùn)輸層的

UDP

用戶數(shù)據(jù)報(bào)與網(wǎng)際層的IP數(shù)據(jù)報(bào)有很大區(qū)別。IP

數(shù)據(jù)報(bào)要經(jīng)過(guò)互連網(wǎng)中許多路由器的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，但