1.计算机网络的发展阶段

第一阶段
• 数据通信技术成熟
• 分组交换概念的提出
第二阶段
• ARPANET的成功运行
• TCP/IP协议的 广泛应用
第三阶段
• OSI参考模型的研究
• TCP/IP协议推动了Internet发展
第四阶段
• Internet应用、无线网络与网络安全技术研究的发展

2.ARPANET（阿帕网络）

ARPANET采取分组交换的思想，分为两个部分：通信子网与资源子网。 通信子网的转发节点用小型机实现，称为接口报文处理器（IMP）。

3.宽带城域网与三网融合技术的发展

宽带城域网结构一般可以分为核心交换、汇聚 与接入三个层次。 宽带城域网的建设导致了计算机网络、电信网 与电视网“三网融合”局面的出现。

4.物联网技术的形成与发展

物联网是在Internet技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术，自动获取物理世界的各种信息，通过三网融合形成的下一代网络系统，构建一个覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统。

  • 物联网是Internet的接入方式的延伸与功能的扩展。
  • 物联网实现物理世界与信息世界的无缝连接。
  • 物联网预示着网络技术将会在更大范围、更深层次应用的发展趋势。
  • 物联网提出了很多新的研究课题。

5.网络操作系统的发展

Windows操作系统

Microsoft公司推出的Windows操作系统是一种典型的带有网络功能的操作系统，它包括不同系列和不同版本的各种Windows操作系统。Windows3.1(32位)操作系统是Microsoft早期推出的操作系统，它在DOS环境中增加了图形用户界面GUI； Microsoft公闻又推出Windows for Workgroup操作系统，这是一种对等式结构的操作系统。
Windows NT 3.5 ： • 在性能、安全性与网 络管理有所提高 • 降低了对微型机配置 的要求
Windows NT 4.0 ： • Wmdows NT 3.5的改进 的版本 • 采用客户机/服务器的 工作模式

Unix操作系统

Unix是一种典型的分时、多用户的操作系统，包括不同公司和研究机构推出的不同版本。 1969年，AT&T公司的KennethL.Thompson用汇编语言编写了Unix的第一个版本V1，目的是为开发新软件的程序员提供一个工具 各个公司的Unix操作系统主要包括：IBM公司的AIX系统、Sun公司的Solaris系统、HP公司的HPUX系统等

Linux操作系统

Linux操作系统是一种典型的操作系统，核心部分是其内核 ，包括不同公司和研究机构推出的各种版本。 常见的Linux发行版主要包括RedHat、Mandrake、Slackware、SUSE、TurboLinux、Debian、Caldera、 Ubuntu，以及国内的蓝点、红旗Linux等。 Linux是一个完全免费的操作系统，适合作为Internet服务平台，它以价格低、源代码开放、安装配置简单的特点，对广大网络用户有着很大的吸引力。

6.计算机网络的定义

计算机网络是“以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。

  • 特征1：建立计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共享；多个网络结点可协同完成某项任务
  • 特征2：互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”；互联的计算机之间没有明确的主从关系，每台计算机可以联网或脱网工作 。
  • 特征3：联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议；根据覆盖范围可划分为不同的类型

7.计算机网络的分类

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1）广域网技术

◆ 广域网（WAN）又称为远程网，覆盖的地理范围从几十千米到几千千米；
◆ 广域网覆盖一个国家、地区或横跨几个洲，形成国际性的远程计算机网络；
◆ 将分布在不同地区的计算机系统、城域网、局域网互联起来，实现资源共享的目的；
◆ 广域网是一种公共数据网络，其研究的重点是宽带核心交换技术，采用光纤作为传输介质；

2）城域网技术—概念

◆ 城域网概念以光纤为传输介质，能够提供45~150Mbps的高传输速率，支持数据、语音与视频综合业务的数据传输，可以覆盖50~100km的城市范围，实现高速数据传输的互联多种网络的城市综合业务网络 。
◆ 完善的光纤传输网是宽带城域网的基础。
◆ 传统电信、有线电视与IP业务的融合成了宽带城域网的核心业务。
◆ 高端路由器和多层交换机是宽带城域网的核心设备。
◆ 扩大宽带接人的规模与服务质量是发展宽带城域网应用的关键

3）局域网技术

◆ 局域网用于将有限范围内的各种计算机、终端与外部设备互联成网。
◆ 按照采用的技术、应用范围和协议标准的不同，局域网可以分为共享局域网与交换局域网。
◆ 局域网覆盖范围有限，能够提供高传输速率、低误码率的高质量数据传输环境，一般属于一个 单位所有，易于建立、维护与扩展。
◆ 决定局域网性能的3个因素是：拓扑、传输介质与介质访问控制方法

4）个人区域网技术

◼ 无线个人区域网络（WPAN）主要是用无线通信技术实现联网设备之间的通信，覆盖距离在10m范围内；
◼ 无线传感器网使用的无线通信技术主要包括IEEE802.11标准的WLAN(无线局域网）、IEEE 802.15.4标准的无线 个人区域网（6LoWPAN）技术、蓝牙（Bluetooth）技术、ZigBee技术。
◼ 蓝牙技术的设计的原因：

  • 解决10m以内的近距离通信问题；

  • 低功耗，以适用于使用电池的小型便携式个人设备的要求。

    ◼ ZigBee一种面向自动控制的近距离、低功耗、低速率、低成本的无线网络技术；
    ◼ ZigBee适应于数据采集与控制节点多、数据传输量不大、覆盖面广、造价低的应用领域；

补充：无线网状网的英文缩写是WMN

8.计算机网络的拓扑结构

基本的网络拓扑有五种：星形、环形、总线形、树形与网状。

星型拓扑结构

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 节点通过点-点通信线路与中心节点连接。
中心节点控制全网的通信，任何两节点之间的通信都要通过中心节点。
 星形拓扑结构简单，易于实现，便于管理。
 网络的中心节点是全网性能与可靠性的瓶颈，中心节点的故障可能造成 全网瘫痪。

环型拓扑结构

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 节点通过点-点通信线路连接成闭合环路。
 环形拓扑结构简单，传输延时确定数据，环中将沿一个方向逐站传送。
 环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈。 环中任何一个节点出现线路故障，都可能造成网络瘫痪。
 为了方便节点的加人和撤出，控制节点数据传输顺序，保证环的正常工 作，需要设计复杂的环维护协议。

总线形拓扑

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 所有节点连接到一条作为公共传输介质的总线，以广播方式发送和接收数据。
 当一个节点利用总线发送数据时，其他节点只能接收数据。
 如果有两个或两个以上的节点同时发送数据时，就会出现冲突，造成传 输失败。
 总线形拓扑结构的优点是结构简单，缺点是必须解决多节点访问总线的介质访问控制问题。

树型拓扑

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 节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行，相邻及同层节点之间通常不进行数据交换，或数据交换量比较小。
 树形拓扑可以看成是星形拓扑的一种扩展，树形拓扑网络适用于汇集信息。

网状拓扑

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 节点之间的连接是任意的，没有规律，因此它又被称为无规则型。
 网状拓扑的优点是系统可靠性高，广域网一般都采用网状拓扑。
 网状拓扑结构复杂，必须采用路由选择算法、流量控制与拥塞控制方法。

9.描述计算机网络传输特性的参数

1）数据传输速率的定义

数据传输速率是每秒钟传输构成数据的二进制比特数，单位为比特/秒（bit/second）记作bps。对于二进制数据，数据传输速率为：
S = 1/𝑇（bps）
其中，T为发送1比特所需的时间。常用的数据传输速率单位有kbps、Mbps、Gbps、Tbps。 1kbps=1*103bps 1Mbps≈1*103Kbps 1Gbps≈1*103Mbps 1Tbps≈1*103Gbps

2）误码率的定义

误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于： 𝑃𝑒 = 𝑁𝑒/𝑁 其中N为传输的二进制码元总数，𝑁𝑒为被传错的码元数。
 误码率是衡量数据传输系统在正常工作状态下的传输可靠性的参数。
 对于实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，需要根据实际情况提出误码率要求。 在数据传输速率确定后，误码率越低，传输系统设备越复杂、造价越高。
 对于实际的数据传输系统，如果传输的不是二进制码元，需要折合成二进制码元来计算。

考点3：数据报交换与虚电路交换

1.数据报方式

  • 数据报是报文分组存储转发的一种形式。在数据报方式中，分组传输前不需要在源主机与目的主机之间预先建立“线路连接”。
  • 源主机发送的每个分组都可以独立选择一条传输路径，每个分组在通信子网中可能通过不同路径到达目的主机。

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 同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网。
 同一报文的不同分组到达目的主机时可能出现乱序、重复与丢失现象。
 每个分组在传输过程中都必须带有目的地址与源地址。
 数据报方式的传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。

2.虚电路方式

 虚电路方式试图将数据报与线路交换相结合，在发送分组之前，发送方和接收方需要建立一条 逻辑连接的虚电路。
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 在每次传输分组之前，在源主机与目的主机之间建立一条虚电路。
 所有分组都通过虚电路顺序传输，分组中不必携带目的地址、源地址等信息。分组到达目的主机时不会出现乱序、重复与丢失现象。
 分组通过虚电路上的每个路由器时，路由器只需要进行差错检测，而不需要进行路由选择。
 路由器可以与多个主机之间通信建立多条虚电路。

考点4：网络体系结构与网络协议

1.网络体系结构的概念

◼ 语法，即用户数据与控制信息的结构和格式，以及数据出现的顺序。
◼ 语义，即解释控制信息每个部分的意义，它规定了需要发送何种控制信息，以及完成的动作与 所作的响应。
◼ 时序，即对事件发生顺序的详细说明。

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采用层次结构的优点

  • 各层之间相互独立
  • 灵活性好
  • 易于实现和标准化

2.ISO/OSI参考模型

1）OSI参考模型

◼ 开放系统互联（Open System Internetwork，OSI）参考模型定义了网络互联的七层框架，详细规定每层的功能，以实现开放系统环境中的互联性（Interconnection）、互操作性（Interoperation） 与应用的可移植性（Portability）。

OSI参考模型的概念

 网中各主机都具有相同的层次；
 不同主机的同等层具有相同的功能；
 同一主机内相邻层之间通过接口通信；
 每层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；
 不同主机的同等层通过协议来实现同等层之间的通信；
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2）OSI各层的主要功能

物理层 ：

• OSI参考模型的最底层，利用传输介质为通信的网络主机之间建立、管理和释放物理连接，实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务，其数据传输单元是比特。

数据链路层

• 在物理层提供比特流传输的基础上，通过建立数据链路连接，采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。其数据传输单位是帧。

网络层

通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的传输路径，实现流量控制、拥塞控制与网络互联的功能，其数据传输单元是分组（Packet）。

传输层

为分布在不同地理位置的计算机的进程通信提供可靠的端一端（end-to-end) 连接与数据传输服务，其数据传输单元是报文（Message）。

◼ 会话层负责维护两个会话主机之间连接的建立、管理和终止，以及数据的交换；
◼ 表示层负责通信系统之间的数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复；
◼ 应用层实现协同工作的应用程序之间的通信过程控制；

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3.TCP/IP参考模型与协议

1）TCP/IP参考模型

TCP/IP协议规定了计算机通信所使用的协议数据单元、格式、报头与相应的动作。
其主要特点：
◆ 开放的协议标准。
◆ 独立于特定的计算机硬件与操作系统。
◆ 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于Internet。
◆ 统一的网络地址分配方案，所有网络设备在Internet中都有唯一的IP地址。
◆ 标准化的应用层协议，可以提供多种拥有大量用户的网络服务。
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2）TCP/IP各层的功能

主机-网络层 ：

采取开放的策略，允许使用广域网、局域网与城域网的各种协议，负责通过网络发送和接收IP分组。

互联网络层 ：

◼ 处理来自传输层的数据发送请求；
◼ 处理接收的分组；
◼ 处理网络的路由选择、流量控制与拥塞控制；

传输层

◼ 传输层是负责在会话进程之间建立和维护端-端连接， 实现网络环境中分布式进程通信
◼ 传输控制协议（TCP）与用户数据报协议（UDP）。

应用层

 远程登录协议（Telnet）；
 文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）；
 简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）；
 超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）；
 域名服务（Domain Name System,DNS）；
 简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP）；
 动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP）