计算机网络【课程复习】

【主要巩固课堂上老师所讲的一些重点以及为期末考试做准备】

第一章 概述

学习目标

• 1.了解计算机网络的通信方式
• 2.理解网络性能指标，会运用相应理论计算网络性能
• 3.掌握计算机体系结构

1. 两种计算机网络通信方式

CS通信方式（即客户端与服务端通信模式）-- 浏览网页
P2P通信方式（节点之间信息传输） – 迅雷下载

2. 网络的组成以及网络的分类

组成：路由器、主机、网线、交换机、集线器、防火墙等

分类

• 按网络的作用范围分类：广域网、城域网、局域网、个人区域网
• 按照网络的使用者进行分类：公用网、专用网
• 用来把用户接入到互联网的网络：接入网

3. 电路交换与分组交换

电路交换

• 必须经过“建立连接(占用通信资源)–>通话(一直占用通信资源)–>释放连接(归还通信资源)”三个步骤的交换方式称为电路交换

• 电路交换的一个重要特点就是在全部通话时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源

分组交换

• 采用存储转发技术
• 主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器则是用来转发分组的，即进行分组交换的
• 优点：高效、灵活、迅速、可靠
• 造成的问题：造成一定的时延、各分组必须携带的控制信息造成一定的开销

4. 网络的性能参数

速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间RTT、利用率

5. 计算机网络体系结构

OSI的七层协议	TCP/IP的四层协议	五层协议
应用层	应用层	应用层
表示层	运输层	运输层
会话层	网际层IP	网络层
运输层	网络接口层	数据链路层
网络层		物理层
数据链路层
物理层

第二章 物理层 【实现比特流的透明传输】

学习目标

• 1.了解物理层的基本功能，理论基础
• 2.了解常用的编码方式，带通调制方法和信道复用技术
• 3.理解信道的极限容量，会计算信噪比或信干燥比
• 4.掌握CDMA的工作原理

1. 常用的编码方式

• 不归零制：正电平代表1，负电平代表0
• 归零制 ：正脉冲代表1，负脉冲代表0
• 曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1
• 差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1

2. 基本的带通调制方法

• 调幅(AM)：即载波的振幅随基带数字信号而变化
• 调频(FM)：即载波的频率随基带数字信号而变化
• 调相(PM)：即载波的初始相位随基带数字信号而变化

3. 信道的极限容量

限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：

1）信道能够通过的频率范围

• 1.1、具体的信道所能通过的频率范围总是有限的。
• 1.2、信号中的许多高频成分往往不能通过信道。
• 1.3、早在1924年，奈奎斯特就推导出著名的奈氏准则，他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。

2）信噪比

• 信噪比 即信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N，并用分贝(dB)作为度量单位
• 信噪比(dB) = 10 log10 (S/N) (dB)
• 香农公式指出：信道的极限传输速率C是：

C = W log2(1 + S/N)  (bit/s)
W为信道的带宽（以HZ为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率

• 香农公式表明：信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高

4. 信道复用技术

信道复用技术	特点	优点	缺点
频分复用	所有的用户在同样的时间占用不同的带宽资源	技术比较成熟	不够灵活
时分复用	所有用户是在不同的时间占用相同的频带宽度	技术比较成熟	不够灵活
统计时分复用	改进的时分复用，又称为异步时分复用	明显提高信道的利用率
波分复用	即光的频分复用，在一根光纤上复用几十路或更多路数的光载波信号，也被称为密集波分复用
码分复用	一种共享信道的方法，即每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信	发送的信号有很强的抗干扰能力，现已广泛使用在民用的移动通信中

5. CDMA工作原理

第一步：
理解使用CDMA的每一个站的码片序列

• 每一个站被指派一个唯一的mbit码片序列，如果该站发送比特1的话则发送自己的m bit码片序列，发送比特 0 的话则发送该码片序列的二进制反码(比如原序列为11001010，则二进制反码为00110101）
• 为了方便，按惯例将码片中的0写为-1，1写为+1，因此上述的码片序列为（+1+1-1-1+1-1+1-1）

第二步：
理解CDMA中各个站的关系

• 每一个站分配的码片序列不仅各不相同，而且必须得正交（举个例子，就S和T是两个不同的站，现在两个站的码片序列要正交，即向量S和向量T的规格化内积都是0），用数学公式得到S ·T = 0
  
• 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1，而一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积都是-1（即S的码片序列为+1+1-1-1+1-1+1-1，得S ·S = 1，S的反码序列为-1-1+1+1-1+1-1+1，S · S’ = -1）

第三步：
理解CDMA的工作原理（个人比较简单的理解）

就假设使用CDMA中有X站，S站以及其他的一些站，现在X站想要接收来自S站发送的信号，那么X站应该怎么做才能从各个接受到的信号中获取S站发送的信号呢？

答案很简单，即首先获得S站的码片序列，用该序列去与收到的所有信号进行求规格化内积，那么来简单分析一下为什么这么做可以呢？

首先我们可以假设收到的信号为（Sx + Tx），Sx即代表S站发送给X站的信号，Tx则代表其他站发送给X站的信号，我们用S站的码片序列去与这些信号进行内积，得到S ·Sx + S · Tx，那么根据上面的知识点可以得到S · Tx一定为0（不同的两个站之间必须正交），则S · Sx得到的不是+1即是-1，因为每个站发送的信号要么是其自身序列，要么是反码序列，这样与自身规格化内积得到的就是S站所发送的信号

第三章 数据链路层【封装成帧、透明传输、差错检测】