第一章数据通信基础 一、数据传输速率、方式和质量 1、码元速率：每秒传送的码元数，也成比特率，单位为bd（波特） 2、数据传信速率：每秒传送二进制码元的个数，又称比特率，单位为bit/s； 3、数据传送速率：单位时间内在数据传输系统中相应设备之间实际传送的比特、字符或码组平均数，单位分别为，比特/秒、字符/秒、码组/秒；秒； 注：数据传信速率传输数据速率；而数据传送速率是相应设备之间实际能达到的平均数据转移速率，它不仅与发送的比特率有关，而且与同通信规程、差错控制方式以及信道差错率有关，即与传输的效率有关。 另：在介绍信道特性特别是频带宽度时，通常使用码元速率；在介绍传输数据速率时，采用数据传信率；在介绍系统的实际数据传送能力时，使用数据传送速率。 二、数据传输方式 1、按代码传输顺序分：串行和并行 2、按数据同步方式分：同步传输和异步传输。 3、按数据传输的流向分：单工、双工、全双工 三、数据传输的质量 衡量数据传输质量的最终指标是：差错率 四、数据传输方式 1、基带传输：由计算机或终端产生的未经调制的数字信号所占用的频率范围叫基本带宽，其信号称为基带信号，传送数据时，以原封不动的形式，把基带信号送入传输线路称基带传输。 每一个脉冲代表一个信号单元，或称为码元，表示二进制数字信息的码元的形式不同，便产生出不同的编码方案: A:单极性不归零码 B:双极性不归零码 C:单极性归零码 D:双极性归零码 E: 曼彻斯特码 F:差分曼彻斯特码 2、频带传输：指把数字设备上发出的数字信号调制成模拟信号后再发送、传输，到达接收端时解调成原来的数字信号来进行传输。 任何载波信号有三个参量，振幅、频率、相位，相应的把数字信号转换成模拟信号就有三种基本技术：振幅调制（ASK）、频率调制（FSK）、相位调制（PSK）。 五、数据交换方式 方式 概念 优点 缺点 应用 电路交换 两台计算机或者终端相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其他计算机或终端同时共享该电路，过程包含呼叫建立、信息传送、连接释放 传输延时小、实时性好、交互性好、技术建单，容易实现 信道利用率低、有呼损 公用电话网、电路交换的公用数据网 报文交换 将用户的报文存储在交换机的存储器中，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需要接受的交换机或终端，这种存储—转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。 采用存储转发技术，信道利用率高，不同类型的终端可以通信，无呼损 时延大，费用高 适用于不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的以报文为单位进行存储转发的数据通信 分组交换 数据报 类似报文交换，只是将每个每组作为一个报文来对待，每个数据都包含目的地址信息，分组交换机为为每一个数据分组独立的寻找路径，因此一份报文包含的多个不同分组可能会沿着不同路径到达目的地，在目的地需要重新排序。 可靠性高，传输时延小，信道利用率高，通信环境灵活 技术复杂，数据传输时延不等 适用于对话时计算机通信，如数据库检索，图文信息存取，电子邮件传递，计算机间通信 虚电路 类似于电路交换，只是建立的逻辑上的连接，而不是物理连接，由于分组在网络中是顺序传送的，因而不需要在目的地重新排序 分组交换：将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储—转发的方式在网内传输，在分组交换网中，不同的用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。 六、多路复用与多址通信 1、复用与多址：复用是指两点之间的不同信号通过复用实现的通信； 多址是不同地点（多址）的信号通过复用实现多点之间的通信(CDMA码分多址、FDMA频分多址、TDMA时分多址、SDMA空分多址) FDM：把初始占据相同频谱大小的多个信源转换为不同频带带宽且在同一传输介质上同时传输，这样许多相关的窄带信道可以在同一个宽带传输系统上传输。主要用于电通信系统。 TDM：把时间分成一些均匀的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同时隙内，以达到互相分开、互相不干扰的目的。 CDMA：不同用户传输信息所用的信号是用各自的编码序列来区分，即靠信号的不同波形来区分 WDM：与FDM相似，将占用相同带宽、来自多个信息源的信号调制不同波长的激光器（产生光载波），不同波长的光信号经过耦合进入同一根光纤传输，输出端再将不同波长的光信号分开恢复出每个波长上的信息信号。 第二章计算机网络与协议 OSI Open Source Initiative（简称OSI，有译作开放源代码促进会、开放原始码组织）是一个旨在推动开源软件发展的非盈利组织。OSI参考模型（OSI/RM）的全称是开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM），它是由国际标准化组织ISO提出的一个网络系统互连模型。它是网络技术的基础，也是分析、评判各种网络技术的依据，它揭开了网络的神秘面纱，让其有理可依，有据可循。 一、 OSI参考模型知识要点
OSI各层典型协议 应用层：FTP TELNET HTTP SNMP SMTP DNS 表示层：ASCII MPEG TIFF GIF JPEG 会话层：NFS SQL RPC SSL/TLS SSH 传输层：TCP UDP 网络层：IP IPX RIP OSPF EIGRP IS-IS ICMP 数据链路层：PPP HDLC F.R , Ethernet , Token Ring FDDI ISDN ARP RARP L2TP PPTP 物理层：100BaseT OC-3 OC-12 DS1 DS3 E1 E3 应用层常见协议及作用描述和端口号 协议名 作用 端口号 FTP 用来在客户机和服务器之间实现文件传输的协议 TCP20 SMTP 用来发送或中转你发出的电子邮件 TCP25 POP3 用来接收电子邮件的 TCP110 DNS 用来域名解析 TCP/UDP53 SNMP 用来对通信线路进行管理 UDP161 HTTP 用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议 TCP80 DHCP 用于减少网络客户机IP地址配置的复杂度和管理开销 UDP67、68 图表 1：OSI模型基础知识速览
二.网络协议 IP（Internet Protocol 网际协议）连接两个节点。每个节点都由一个32位地址来标识。当发送消息时，IP协议从较高级的协议（TCP或UDP）接受消息，并添加包含有关目标主机信息的IP报头。 TCP（传输控制协议），TCP要求在发送数据之前必须打开连接。服务器应用程序必须执行一个称作被动打开（passive open）的操作，以利用一个已知的端口号创建一个连接，这时，服务器并不是对网络进行呼叫，而是侦听并等待引入的请求。客户应用程序必须执行一个主动打开（active open），为此，它向服务器应用程序发送一个同步序列号（SYN）以标识连接。客户应用程序可以将动态端口号作为本地的端口使用。服务器必须向客户发送一个确认（ACK）以及服务器的序列号（SYN），随后，客户恢复一个ACK，这样就建立连接了。如果在收到ACK之前发送方已经超时，则消息将被放到重发队列中以再次发送。 UDP（用户数据报协议），UDP是一个速度很快的协议，因为它仅仅指定了数据传输所需要的最低机制，它的缺点，消息接收顺序不确定，第一个发送的消息可能最后一个被接到。消息可能丢失，也可能同时接收到2个相同的消息。在发送多播和广播时，我们通常不希望从每个节点都返回一个确认，这样将使服务器超负荷，并且网络负荷变大，所以在这个情况下使用UDP协议是很好的选择。 ICMP（Internet控制消息协议）是一个控制协议，IP设备用来向其他的IP设备通知网络中的活动和错误。如果没有TCP协议，则IP 并不是一个可靠的协议，并且没有确认，没有数据的错误控制功能（只有一个报头校验和），也不能重新传输。ICMP消息在IP报头的内部发送，ICMP消息来发送的类型：响应和响应回复，目标不可达和重定向，超时。在用PING命令时会发送4个ICMP消息。 IGMP（Internet组管理协议）是IP协议的一个扩充，必须由IP模块来实现。多播应用程序使用IGMP，利用IGMP消息发送对某个多播地址的一组成员请求，这样就能够注册某条多播消息，也可以使用IGMP取消成员的关系。 FTP（File Transfer Protocol 文件传输协议）用于将文件复制到服务器，反之亦然。他还能列举服务器上的文件和目录。他是一个基于TCP的应用层协议，FTP命令封装在TCP消息的TCP数据块中。 HTTP（Hypertext Transfer Protocol 超文本传输协议）HTTP是一个可靠的协议，这通过使用TCP来实现，HTTP具有：缓存、客户应用程序身份识别、支持各种MIME格式的不同附件等。 HTTPS（SSL上的HTTP）如果需要与WEB服务器交换机密数据，则可以使用HTTPS，SSL（Secure Socket Layer 安全套接字层），SSL在TCP之上，他使用一个公钥/私钥原理来交换保密的对称密钥，用一个对称密钥来加密消息。想要支持HTTPS，WEB服务器必须安装一个证书，HTTPS默认端口是443。 SMTP（Simple Mail Transfer Protocol 简单邮件传输协议）是一个用于发送和接受邮件消息的协议。SMTP不允许我们从邮件服务器读取消息，为此需要使用POP3或者IMAP协议。 POP3（Post Office Protocol 邮局协议）是为断开环境设计的。利用POP3，客户可以访问服务器，并获取服务器为其所保留的消息。 IMAP（Internet Message Access Protocol Internet消息访问协议）用来访问邮件服务器上的邮件，IMAP客户可以有脱机模式，这时可以在本地机器上对邮件进行操作。IMAP使客户能够对远程邮箱进行操作，就像是本地操作邮箱一样。 NNTP（Network News Transfer Protocol 网络新闻传输协议）是一个用于提交，中继和获取消息的应用层协议，该协议提供了能够访问新闻服务器并且从中获取选定消息的客户应用程序，并且还支持服务器到服务器的消息传输。 SNMP（Simple Network Management Protocol 简单网络管理协议）可以对网络上的设备进行管理。SNMP的目的在于利用性能问题和故障触发的警报来有效的管理设备，并且允许对设备进行配置。与网络设备相关联的SNMP代理将有一个MIB（Management Information Base 管理信息库）数据库，它将面向对象的方式包含了该设备的可管理信息。SNMP客户通过发送SNMP GET 请求来访问数据库中的信息，用SNMP SET 请求配置MIB数据库。 Telnet协议，该协议使我们能够利用用户身份验证连接到一个远程系统，然后从一个控制台环境远程调用命令。 模型把网络通信的工作分为7层。1至4层被认为是低层，这些层与数据移动密切相关。5至7层是高层，包含应用程序级的数据。每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。由低到高具体分为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 第7层应用层—直接对应用程序提供服务，应用程序可以变化，但要包括电子消息传输 第6层表示层—格式化数据，以便为应用程序提供通用接口。这可以包括加密服务 第5层会话层—在两个节点之间建立端连接。此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置，尽管可以在层4中处理双工方式 第4层传输层—常规数据递送－面向连接或无连接。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务 第3层网络层—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，它包括通过互连网络来路由和中继数据 第2层数据链路层—在此层将数据分帧，并处理流控制。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址 第1层物理层—原始比特流的传输 电子信号传输和硬件接口数据发送时，从第七层传到第一层，接受方则相反。 各层对应的典型设备如下： 应用层 ……………….计算机：应用程序，如FTP，SMTP，HTTP 表示层 ……………….计算机：编码方式，图像编解码、URL字段传输编码 会话层 ……………….计算机：建立会话，SESSION认证、断点续传 传输层 ……………….计算机：进程和端口 网络层…………………网络：路由器，防火墙、多层交换机 数据链路层 ………..网络：网卡，网桥，交换机 物理层…………………网络：中继器，集线器、网线、HUB
第三章互联网 一、互联网常用协议 1、RIP RIP协议有以下特点： （1）RIP是自治系统内部使用的协议即内部网关协议，使用的是距离矢量算法。 RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是因特网的标准协议，其最大的优点就是简单。RIP协议要求网络中每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。RIP协议将“距离”定义为：从一路由器到直接连接的网络的距离定义为1。从一路由器到非直接连接的网络的距离定义为每经过一个路由器则距离加1。“距离”也称为“跳数”。RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器，因此，距离等于16时即为不可达。可见RIP协议只适用于小型互联网。 （2）RIP使用UDP的520端口进行RIP进程之间的通信。 （3）RIP主要有两个版本：RIPv1和RIPv2。RIPv1协议的具体描述在RFC1058中，RIPv2是对RIPv1协议的 改进，其协议的具体描述在RFC2453中。 （4）RIP协议以跳数作为网络度量值。 （5）RIP协议采用广播或组播进行通信，其中RIPv1只支持广播，而RIPv2除支持广播外还支持组播。 （6）RIP协议支持主机被动模式，即RIP协议允许主机只接收和更新路由信息而不发送信息。 （7）RIP协议支持默认路由传播。 （8）RIP协议的网络直径不超过15跳，适合于中小型网络。16跳时认为网络不可达。 （9）RIPv1是有类路由协议，RIPv2是无类路由协议，即RIPv2的报文中含有掩码信息。 （10）同一自治系统(AS)中的路由器每 30秒会与相邻的路由器交换子讯息，以动态的建立路由表。 RIP允许最大的hop数(跳数）为15 多于15跳不可达。 2、OSPF OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol，简称IGP），用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。著名的迪克斯加算法被用来计算最短路径树。与RIP相比，OSPF是链路状态协议，而RIP是距离矢量协议。不同厂商管理距离不同，思科OSPF的协议管理距离（AD）是 110，华为OSPF的协议管理距离是150。OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表。 3、TCP的三次握手