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计算机网络知识点

1.计算机网络基础概念
- 1.计算机网络的概念
- 2.计算机网络的功能
- 3.计算机网络的组成
- 3.计算机网络的分类
- 4.总结
2.标准
- 1.标准的分类
- 2.标准化工作
- 3.标准化工作相关组织
- 4.总结
3.性能指标
- 1.速率
- 2.带宽
- 3.吞吐量
- 4.时延
- 5.时延带宽积
- 6.往返时延RTT
- 7.利用率
4.分层
- 1.怎么分层？
- 2.正式认识分层结构
- 3.OSI参考模型
- - 1.应用层
  - 2.表示层
  - 3.会话层
  - 4.传输层
  - 5.网络层
  - 6.数据链路层
  - 7.物理层
- 4.TCP/IP参考模型
- - 1.区别
  - 2.五层参考模型
1.物理层
- 1.物理层的基本概念
- 2.数据通信的基础知识
- - 1.三种通信方式
  - 2.两种数据传输方式
- 3
- - 1.码元
  - 2.速率
  - 3.失真
  - 4.奈氏准则
  - 5.香农定理
  - 6."Nice"和"香浓"
- 4.编码和调制
- - 1.基带信号和宽带信号
  - 2.编码和调制
  - 3.数字数据编码为数字信号
  - 4.模拟信号编码为数字信号
  - 5.模拟数据调制为模拟信号

1.计算机网络基础概念 1.计算机网络的概念计算机网络：是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
计算机网络是互连(互联互通)的、自治(无主从关系)的计算机集合。
2.计算机网络的功能

数据通信(连通性)
资源共享 (硬件，软件，数据)
分布式处理(多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分)
提高可靠性(替代机)
负载均衡(各计算机之间更亲密)

3.计算机网络的组成

组成部分硬件、软件、协议
工作方式：边缘部分(用户直接使用)：分为C/S方式和P2P方式；核心部分(为边缘部分服务)

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功能组成:通信子网(实现数据通信); 资源子网(实现资源共享/数据处理)。

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3.计算机网络的分类

按分布范围分:广域网WAN(交换技术)、城域网MAN、局域网WAN(广播技术)、个人区域网PAN。
按使用者分:公用网(中国电信，中国移动等)；专用网(军队，政府等网络)
按交换技术分：电路交换、报文交换，分组交换
按拓扑结构分：

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按传输技术分:广播式网络(共享公共通信信道); 点对点网络(使用分组存储转发和路由选择机制)。

4.总结

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2.标准 1.标准的分类

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2.标准化工作 RFC(Request For Comments)-----------因特网标准的形式
RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段:

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2021年以后就不要第三步了。
3.标准化工作相关组织

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4.总结

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3.性能指标 1.速率速率即数据率或称数据传输率或比特率
比特:1/0(表现形式) 位(单位)
速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。
单位：b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s。

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2.带宽

带宽原本指某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹(Hz)。
计算机网络中，带宽用来网络的通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的"最高数据率"。单位比特每秒。
网络设备所支持的最高速率。

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3.吞吐量吞吐量:表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。单位b/s,kb/s,Mb/s等。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

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它的实际理想情况最大是100Mb/s，但是两个服务器所需速率相加就是吞吐量。
4.时延时延：指数据(报文/分组、比特流)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。也叫延迟或迟延。单位是s。

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5.时延带宽积

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6.往返时延RTT 概念：从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据后立即发送确认)总共经历的时延。
RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。
RTT包括:往返传播时延(传播时延*2)、末端处理时间。
7.利用率

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4.分层 1.怎么分层？

各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能。
每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。
结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。
整个分层结构应该能促进标准化工作。

2.正式认识分层结构

实体:第n层的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
协议：为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。语法(规定传输数据的格式)、语义(规定所要完成的功能)、同步(规定各种操作的顺序)。
服务：下层为相邻上层提供的功能调用。
接口(访问服务点SAP):上层使用下层服务的入口。
SDU服务数据单元:为完成用户所要求的功能而应传送的数据。
PCI协议控制信息:控制协议操作的信息。
PDU协议数据单元:对等层次之间传送的数据单位。

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3.OSI参考模型

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下三层是点对点通信，上四层是端对端通信。
1.应用层
所有能和用户交互产生网络流量的程序。
典型应用层服务:文件传输(FTP)、电子邮件(SMTP)、万维网(HTTP)。
2.表示层
用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。
功能一：数据格式变换(翻译官)
功能二：数据加密解密
功能三：数据压缩和恢复
3.会话层
向表示层实体/用户提供建立连接并在连接上有序地传输数据。
这是会话，也是建立同步（SYN）。
功能一：建立、管理、终止会话
功能二：使用校验点可使会话在通信生效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。
适用于传输大文件。
4.传输层
负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据段。
功能一：可靠传输、不可靠传输
功能二：差错控制
功能三：流量控制
功能四：复用分用
5.网络层
主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层传输单位是数据报。
功能一：路由选择最佳路径
功能二：流量控制
功能三：差错控制
功能四：拥塞控制
6.数据链路层
主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。数据链路层/链路层的传输单位是帧 。
功能一：成帧(定义帧的开始和结束)
功能二：差错控制帧错+位错
功能三：流量控制
功能四：访问控制控制对信道的访问
7.物理层
主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。
物理层传输单位是比特
透明传输:指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。
功能一：定义接口特性
功能二：定义传输模式 (单工、半双工、双工)
功能三：定义传输速率
功能四：比特同步
功能五：比特编码
主要协议：Rj45、802.3
4.TCP/IP参考模型

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1.区别

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2.五层参考模型

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1.物理层 1.物理层的基本概念物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
物理层主要任务：确定与传输媒体接口有关的一些特性

机械特性：定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的`规格、接口形状、引线数目、引脚数量``和排列情况。
电气特性：规定传输二进制位时，线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。
功能特性：指明某条线上出现的某一电平表示何种意义，接口部件的信号线的用途。
规程特性：定义各条物理线路的工作规程和时序的关系。

2.数据通信的基础知识

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通信的目的是传送消息。
数据：传送信息的实体，通常是有意义的符号序列。
信号：数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式。

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信源：产生和发送数据的源头。
信宿：接收数据的终点。
信道：信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

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1.三种通信方式
从通信双方信息的交互方式看，可以有三种基本方式：

单工通信只有一个方向的通信而没有反方向的交互，仅需要一条信道。
半双工通信通信的双方都可以发送或接受信号，但任何一方都不能同时发送和接收，需要两条信道。
全双工通信通信双方可以同时发送和接受信息，也需要两条信道。

2.两种数据传输方式

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3 1.码元
码元是指哦那个一个固定时长的信号波形(数字脉冲)了，代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位，这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度。当码元的离散状态有M个时（M大于2），此时码元为M进制码元。
1码元可以携带多个比特的信息量。例如，在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种表示0，一种表示1状态。
例：
4进制码元→码元的离散状态有四个→4个高低不同的洗脑波形 00、01、10、11
2.速率
速率也叫数据率，是指数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量。可以用码元传输速率和信息传输速率。
1）码元传输速率：它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数，单位是波特(Baud)。1s传输多少个码元。
2）信息传输速率：别名信息速率比特率等，表示单位时间内数据通信系统传输的二进制码元个数(即比特数)，单位是比特/秒。1s传输多少个比特。
关系:若一个码元携带n bit的信息量，则M Baud的码元传输速率所对应的信息传输速率为M×n bit/s。
带宽：表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所通过的最高数据率，常用来表示传输数据的能力。单位是b/s。
3.失真

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码间串扰：接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象。
4.奈氏准则
【笔记|王道计算机网络学习笔记】奈氏准则：在理想低通(无噪声，带宽受限)条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速度位2W Baud,W是信道带宽，单位是Hz。

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5.香农定理
香农定理：在带宽受限且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据传输速率有上限值。

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6.“Nice"和"香浓”

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4.编码和调制 1.基带信号和宽带信号

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2.编码和调制

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3.数字数据编码为数字信号

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非归零编码[NRZ]：高1低0，编码容易实现，但没有检错功能，且无法判断一个码元的开始和结束，以至于收发双方难以保持同步。
曼彻斯特编码：前高后低表示1，前低后高表示0。每个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2
差分曼彻斯特编码：同1异0。若为1，则与前一个相同，若为0，则与前一个相反。
归零编码[RZ]: 信号电平在一个码元之内都要恢复到0的这种编码成编码方式。
反向不归零编码[NRZI]:信号电平翻转表示0，信号电平不变表示1
4B/5B编码：比特流中插入额外的比特以打破一连串的0或1，就是用5个比特来编码4个比特的数据，之后再传给接收方，因此4B/5B。编码效率为80%

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