自考《計算機網(wǎng)絡(luò)與通信》筆記(1)

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第一章 引論
    本章介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史和計算機網(wǎng)絡(luò)的功能及組成,計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的基本概念。
    本章重點是掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的分類及數(shù)據(jù)通訊模型,理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的概念。
    本章概念較多,但是是學(xué)習后續(xù)各章的基礎(chǔ)。
    1、計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展過程 (識記)
    第一代:以單計算機為中心的聯(lián)機系統(tǒng)。時間:20世紀60年代。產(chǎn)生原因:計算機主機昂貴,通信線路和設(shè)備便宜。缺點:主機負荷較重;通信線路的利用率低;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬集中控制方式,可靠性低。為了提供通信線路利用率,減輕主機負擔而采用的技術(shù):多點通信線路,終端集中器和前端處理機。
    第二代:計算機——計算機網(wǎng)絡(luò)。時間:20世紀60年代中期到70年代中期。分為通信子網(wǎng)和資源資網(wǎng)。通信子網(wǎng)面向通信控制和通信處理,主要包括:通信控制處理機CCP,網(wǎng)絡(luò)控制中心NCC,分組組裝/拆卸設(shè)備PAD,網(wǎng)關(guān)G等。資源子網(wǎng)負責的面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享。它由各種擁有資源的用戶主機和軟件(網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫等)所組成,主要包括:主機HOST,終端設(shè)備T,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。
    以遠程大規(guī)?;ヂ?lián)為主要特點,由ARPANET發(fā)展和演化而來。ARPANET的主要特點:資源共享、分散控制、分組交換、采用專門的通信控制處理機、分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這些特點往往被認為是現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)的典型特征。根據(jù)應(yīng)用目的分為三類:為在一定范圍內(nèi)共享專用資源而建立的網(wǎng)絡(luò);為進行通信處理和服務(wù)為目的的通信網(wǎng)絡(luò);用于商務(wù)的公用分組交換數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。
    第三代:遵循網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標準建成的網(wǎng)絡(luò)。依據(jù)標準化水平可分為兩個階段:各計算機制造廠商網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)標準化、國際網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標準-ISO/OSI.
    2、計算機網(wǎng)絡(luò)的概念(識記)
    計算機網(wǎng)絡(luò)定義:計算機網(wǎng)絡(luò)是指通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)把地理上分散的計算機有機地連起來,以達到數(shù)據(jù)通信和資源共享的目的的系統(tǒng)。
    計算機網(wǎng)絡(luò)和終端分時系統(tǒng)的區(qū)別 a、終端分時系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是有一臺主機和多個終端組成,各個終端不具備單獨的數(shù)據(jù)處理能力。而計算機網(wǎng)絡(luò)是由多臺主機互聯(lián),共享一個或多個大容量存儲器,可共享這些大容量存儲器上的軟件和數(shù)據(jù)資源,也可共享其他主機的外圍設(shè)備等。b、由于終端數(shù)目增加,終端分時系統(tǒng)的計算速度將會顯著降低。計算機網(wǎng)絡(luò)增加工作節(jié)點,除增加通信線路外,其速度保持不變。c、終端分時系統(tǒng)中全部資源集中在主機中,各個終端用戶共享中心計算機資源。計算機網(wǎng)絡(luò)中每個用戶除占有本身的資源外,并能共享網(wǎng)絡(luò)中全部公共資源。d、終端分時系統(tǒng)屬于集中控制,可靠性低。計算機網(wǎng)絡(luò)采用分布式控制方式,有較高的可靠性。
    網(wǎng)絡(luò)用戶共享全部資源、終端用戶共享中心計算機資源;資源子網(wǎng)具有獨立數(shù)據(jù)處理能力、2個終端用戶不能在同一時刻都在運行。
    計算機網(wǎng)絡(luò)與多機系統(tǒng)區(qū)別 耦合度:計算機(或處理機)間互連的緊密程度??捎锰幚頇C之間的距離及相互連接的信號線數(shù)目來說明。局域網(wǎng)為中等耦合度的系統(tǒng),廣域網(wǎng)為松耦合度的系統(tǒng),多機系統(tǒng)為緊耦合度的系統(tǒng)。
    計算機網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)的區(qū)別計算機網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)在計算機硬件連接、系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)和通信控制等方面基本一樣。兩種系統(tǒng)的差別僅在組成系統(tǒng)的高層軟件上:分布式系統(tǒng)強調(diào)多個計算機組成系統(tǒng)的整體性,強調(diào)各計算機在分布式計算機操作系統(tǒng)協(xié)調(diào)下自治工作,用戶對各計算機的分工和合作是感覺不到的,系統(tǒng)透明性允許用戶按名字請求服務(wù)。計算機網(wǎng)絡(luò)則以共享資源為主要目的,方便用戶訪問其他計算機所具有的資源,要人為地進行全部網(wǎng)絡(luò)管理。
    3、計算機網(wǎng)絡(luò)的功能(識記)
    1)數(shù)據(jù)通信。這是計算機網(wǎng)絡(luò)的最基本的功能,也是實現(xiàn)其他功能的基礎(chǔ)。如電子郵件、傳真、遠程數(shù)據(jù)交換等。
    2)資源共享。計算機網(wǎng)絡(luò)的主要目的是共享資源。共享的資源有:硬件資源、軟件資源、數(shù)據(jù)資源。其中共享數(shù)據(jù)資源是計算機網(wǎng)絡(luò)最重要的目的。
    3)提高可靠性。計算機網(wǎng)絡(luò)一般都屬分布式控制方式,如果有單個部件或少數(shù)計算機失效,網(wǎng)絡(luò)可通過不同路由來訪問這些資源。
    4)促進分布式數(shù)據(jù)處理和分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展。利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)分布處理,建立性能優(yōu)良、可靠性高的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
    4、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成(識記)
    網(wǎng)絡(luò)軟件:網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和協(xié)議軟件、通信軟件、操作系統(tǒng)、網(wǎng)管及應(yīng)用軟件。
    邏輯結(jié)構(gòu):網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(分為端節(jié)點、轉(zhuǎn)接節(jié)點)、通信鏈路。
    5、計算機網(wǎng)絡(luò)分類(領(lǐng)會)
    按距離分為:廣域網(wǎng)WAN、局域網(wǎng)LAN、城域網(wǎng)MAN;
    按通信介質(zhì)分為:有線網(wǎng)和無線網(wǎng);
    按傳播方式分為:點對點方式和廣播式;
    按速率分為:低、中、高速;
    按使用范圍分為:公用網(wǎng)和專用網(wǎng);
    按網(wǎng)絡(luò)控制方式分為:集中式和分布式。
    按網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分為:部門網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)絡(luò)。
    按網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分:
    a、星形結(jié)構(gòu)。一類轉(zhuǎn)接中心僅起連通作用,另一類有轉(zhuǎn)接和數(shù)據(jù)處理雙重功能。優(yōu)點:建網(wǎng)容易,控制簡單。缺點:屬于集中控制,對中心節(jié)點依賴性大,可靠性低。線路利用率低,可擴充性差。
    b、層次結(jié)構(gòu)或樹形結(jié)構(gòu)。優(yōu)點:使為數(shù)眾多的計算機能共享一條通信線路,以提高線路利用率。增強網(wǎng)絡(luò)的分布處理能力,以改善網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可擴充性。(吃草貓總結(jié)的優(yōu)點在教材上沒看到,不過覺得有道理——cheli)典型的應(yīng)用是低層節(jié)點解決不了的問題,請求高層解決。
    c、總線形結(jié)構(gòu)。常用的國際標準:CSMA/CD,令牌傳送。特點:網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單靈活,可擴充,信道利用率高,傳輸速率高,網(wǎng)絡(luò)建造容易。但實時性較差,且總線的任何一點故障都會造成整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
    d、環(huán)形結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)單向流動,可用令牌控制。特點:傳輸時延確定,網(wǎng)絡(luò)建造容易,但可靠性差,靈活性差。(特點是吃草貓的總結(jié)——chenli)
    e、點——點部分連接的不規(guī)則形。在廣域網(wǎng)中,互聯(lián)的各個節(jié)點不一定直接互聯(lián),以任意拓撲結(jié)構(gòu)連接。
    f、點——點全連接結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)中每一節(jié)點和網(wǎng)上其他所有節(jié)點都有通信線路連接。這種網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性隨處理機數(shù)目增加而迅速增長。
    6、數(shù)據(jù)通信技術(shù)(領(lǐng)會)
    數(shù)據(jù)通信技術(shù)是計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),它將計算機與通信技術(shù)相結(jié)合,完成編碼數(shù)據(jù)的傳輸,轉(zhuǎn)換存儲和處理。
    通信模型
    信源→發(fā)送器→傳輸系統(tǒng)→接收器→信宿
    通信任務(wù):傳輸系統(tǒng)的使用、接口、信號產(chǎn)生、同步、交換管理、檢錯和糾錯、數(shù)據(jù)流控制、尋址、路由選擇、恢復(fù)、信息格式化、安全性、網(wǎng)絡(luò)管理。(可以結(jié)合打電話的過程來理解P18的通信任務(wù))
    數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)
    廣域網(wǎng)的交換技術(shù)
    線路交換:如電話網(wǎng),是從一點到另一點傳遞信息的最簡單的方式。屬于預(yù)分配電路資源系統(tǒng),即在一次接續(xù)中,電路資源預(yù)先分配給一對用戶固定使用,不管在這條電路上實際有無數(shù)據(jù)傳輸,電路一直被占用,直到雙方通信完畢拆除連接為止。優(yōu)點:信息傳輸時延小。電路是“透明”的。信息傳送的吞吐量大。缺點:所占用的帶寬是固定的,所以網(wǎng)絡(luò)資源的利用率較低。用戶在租用數(shù)字專線傳遞數(shù)據(jù)信息時,要承受較高經(jīng)濟代價。(概念和優(yōu)缺點都是吃草貓的總結(jié)而不是教材上的原話 ——chenli)
    報文分組交換:是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式。它是將需要傳送的信息劃分為一定長度的包,也稱為分組,以分組為單位進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)的。而每個分組信息都載有接收地址和發(fā)送地址的標識,在傳送數(shù)據(jù)分組之前,必須首先建立虛電路,然后依序傳送。缺點:大量的資源消耗在糾錯補償上。由于采用存儲——轉(zhuǎn)發(fā)方式工作,因此在傳輸過程中存在一定的延時。
    幀中繼:利用了現(xiàn)代設(shè)備的高傳輸速率和低誤碼率,剝除了由于差錯控制引入的大部分開銷。
    ATM(Asynchronous Transfer Mode)異步傳送模式。從幀中繼繼承了高可靠性的傳輸系統(tǒng),較少的糾錯開銷和高層次捕錯特點,又采用固定長度的幀。擴展了線路交換,在建立虛通道時,可動態(tài)定義數(shù)據(jù)速率。
    ISDN:窄帶ISDN基于線路交換,貢獻在于幀中繼;寬帶ISDN基于報文分組交換,貢獻在于ATM.
    7、計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和協(xié)議體系結(jié)構(gòu)(識記)
    通信協(xié)議是為了在不同系統(tǒng)中的實體間通信使用的,往往制定成一系列規(guī)則,用來統(tǒng)治兩個實體間的數(shù)據(jù)交換。
    協(xié)議的三要素:語法、語義、規(guī)則。
    協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的思想:用一個構(gòu)造好的模塊集合來完成不同的通信功能。
    8、一個簡化的文件傳輸協(xié)議體系結(jié)構(gòu)(識記)
    以一個簡單的例子理解協(xié)議體系結(jié)構(gòu)。
    協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU):對等實體之間所傳送的數(shù)據(jù)單元。
    接口數(shù)據(jù)單元(IDU):相鄰兩層實體之間傳送的信息單元。
    服務(wù)訪問點(SAP):在相鄰兩層之間實體實現(xiàn)多對多的關(guān)系。
    連接端點(CEP):在對等實體間實現(xiàn)多對多的關(guān)系。
    9、TCP/IP協(xié)議(識記)
    TCP/IP協(xié)議集是以TCP(Transmission Control Protocol)傳輸控制協(xié)議和IP(Interconnection Protocol)互連網(wǎng)協(xié)議為代表的協(xié)議集,它已被廣泛地應(yīng)用于解決計算機網(wǎng)絡(luò)的互連問題,成為事實上的工業(yè)標準。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系分為四個獨立的層次:應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層、網(wǎng)絡(luò)訪問層。
    10、OSI/RM模型(識記)
    (Open System Interconnect/Reference Model)開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型。作為計算機通信體系結(jié)構(gòu)的模型由國際標準化組織(ISO)制定的,所又稱為ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
    分層原則:根據(jù)不同層次的抽象分層;每層有明確的功能;每層功能有助于制定國際標準;各層邊界盡量減少跨借口的通信量;層數(shù)不能太少也不能太多。
    OSI七層:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運輸層、任務(wù)層、表示層、應(yīng)用層
    11、計算機網(wǎng)絡(luò)與通信標準(識記)
    一類是所謂既成事實的標準。此類標準事先沒有作過周密規(guī)劃。
    另一類是正式標準。由權(quán)威的國際標準化組織制定的。