计算机通信网课程复习笔记

计算机通信网课程复习笔记

  • 前言
  • 一、概述
    • 1.1 曼彻斯特编码(Manchester Encoding)
    • 1.2 差分曼彻斯特编码(Differential Manchester Encoding)
    • 1.3 关于速率
    • 1.4 分流与复用
    • 1.5 服务接口模型
    • 1.6 服务与协议的关系
  • 二、物理层
    • 2.1 奈奎斯特定理——有限带宽无噪声信道
    • 2.2 香农定理——随机噪声信道
  • 三、数据链路层
    • 3.1 汉明码
    • 3.2 循环冗余校验(CRC)
    • 3.3校验和
    • 3.4 停等协议与滑动窗口协议
  • 四、介质访问子层
    • 4.1波分多路复用
    • 4.2无线局域网(隐藏站点与暴露站点)
    • 4.3 网桥技术
  • 五、网络层
    • 5.1 虚电路交换
    • 5.2 拥塞控制与流量控制
    • 5.3 网络互连技术
  • 跳转

前言


通过一整个学期的学习,我对于计算机通信网架构和基本思想有了比较宏观的理解。而在放假之前,我将试图整理一些细微、高频的知识点以应对即将到来的考试

一、概述

1.1 曼彻斯特编码(Manchester Encoding)

  • 逻辑1由高-低信号序列表示,逻辑0由低-高信号序列表示,在每一位的"中间"必有一跳变。

1.2 差分曼彻斯特编码(Differential Manchester Encoding)

  • 数据的表示在于每一位开始处是否有电平转换,有电平转换表示0,无电平转换表示1

在这里插入图片描述

1.3 关于速率

  • 电信号在固体介质中的传播速率一般认为是固定的,即2/3c=2*10^8 m/s
  • 区分数据传输速率和信号传播速率之间的差别

1.4 分流与复用

  • 分流:用多个网络通信来实现一个传输层的通信,提高传输层的通信速度
  • 复用:多个传输层的通信复用到一个网络通信上,可降低费用
    在这里插入图片描述

1.5 服务接口模型

在这里插入图片描述

1.6 服务与协议的关系

  • 某层实体在具体考虑服务与协议时,涉及
    • “我”向上提供什么样的服务
    • “我”使用什么样的协议与对等实体虚通信
    • “我”将利用什么样的下层服务

二、物理层

2.1 奈奎斯特定理——有限带宽无噪声信道

  • 最大数据传输速率=2Hlog2V
    • H:铜线宽度
    • 2:最大码元传输速率是最高频率(带宽)2倍的关系
    • V:信号电平级数量
    • log2V:一个信号变化可以表示多少位数据变化
    • 比特率=波特率*每个符号所含比特数

可以用提高编码效率的方式,在有限带宽中多传数据——加大数据传输速率


2.2 香农定理——随机噪声信道

  • 最大传输速率=Hlog2(1+S/N)
  • H:铜线带宽
  • S/N:信噪比(dB)

提高编码效率不是最终的解决方案,在噪声影响下,最大速率是路的尽头


三、数据链路层

3.1 汉明码

对于发送方

  • 给定码长m,纠正单位错需要r位纠错码,且r满足
    (m+r+1)<=2r
    在这里插入图片描述
    • 第1个位置,变成第0001个位置;
    • 第2个位置,变成第0010个位置;
    • 第3个位置,变成第0011个位置;
    • 第4个位置,变成第0100个位置;
    • 依此类推

规定凡是位置符合XXX1,归到 P1;XX1X,归到 P2;X1XX,归到 P3;1XXX,归到 P4;组分好了,就可以把校验码的值也就确定下来了(依旧采用偶校验 )

对于接收方

  • 分组,分好P1,P2,P3……然后分别对每个组校验,没有错的令它为0,有错的令它为1
  • 把各个分组P从大到小排列起来,标志排成了一串一零串。这个数就是出错的数据的位置。

3.2 循环冗余校验(CRC)

发送端生成

  • 设原始码串M(x)= 10101011
  • 生成多项式G(x)= 10011=x^4+x+1
  • 首先,在数据位后加多项式最高幂次个0,变成:101010110000,作为被除数
    • 比如这里的多项式最高次项为x^4,那就在数据位后加四个0
  • 然后,将生成多项式G(x)=10011 作为除数,对应位做异或

image

  • 最后得到的余数:1010,即是校验位码串的值
  • 那么整个最终发送的CRC码串为:10101011 1010

接收端校验

  • 假设收到的码串变成了 10001011 1010,与上文对比,第10位(右边为低位)发生了错误
  • 现在尝试用接收端收到的CRC码串与生成式G(x)=10011 进行异或

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  • 得到余数为 1010(2) = 10(10) ,即第10位发生错误,只需要反转第10位的值,便可获得正确的值
    在这里插入图片描述

3.3校验和

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3.4 停等协议与滑动窗口协议

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四、介质访问子层

4.1波分多路复用

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4.2无线局域网(隐藏站点与暴露站点)

隐藏站点

  • A向B发送数据时,C监测不到载波,C也向B发送数据,造成冲突,即A对C隐藏
    在这里插入图片描述

暴露站点

  • B向A发送数据,C向D发送数据,本来互不干扰;但是B发送时,C检测信号,以为会发送冲突,而停止。即B暴露在C、D之间

在这里插入图片描述

均是由于监听范围无法包含所有主机造成的
解决之道(MACA)

  • 冲突避免
  • 解决隐藏站点冲突
    • A欲向B发送数据,先发送RTS(Request To Send)帧提醒B
    • B应答CTS(Clear To Send),阻止在B覆盖范围内的其他所有站点发送数据(不包括A)
    • C收到CTS后,不向B发送数据而避免了冲突(在B周围的所有站点中只有A能发送数据)

4.3 网桥技术

在这里插入图片描述在这里插入图片描述
源路由网桥有一点像电路交换,路线已经预先设定好了
在这里插入图片描述
交换机就是多端口桥,并且处于第三层(网络层 ),而网桥处于(数据链路层 )

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五、网络层

5.1 虚电路交换

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

5.2 拥塞控制与流量控制

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5.3 网络互连技术

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跳转

  • 概述
  • 应用层
  • 运输层
  • 网络层:数据平面
  • 网络层:控制平面
  • 链路层和局域网

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