网工复习（一）

1、概述

1.1 计算机网络分类

分类1：通信子网、资源子网
通信子网：通信节点（集线器、交换机、路由器等），通信链路（电话线、同轴电缆、无线、卫星线路、微波中继、光缆）
用户资源子网：pc、服务器等

分类2：个人网、局域网、城域网、广域网

分类3：其他分类方式

• 按交换技术分类：电路交换网络、报文交换、分组交换（虚电路（x.25,FR,ATM）;数据报（IP））
• 按采用协议：IP网、IPX网等
• 按传输介质：无线网、有线网（双绞线、同轴电缆、光纤网络）

1.2 OSI、TCP/IP模型

OSI七层模型

TCP/IP


常用协议总结

1.3 数据封装与解封过程

2、数据通信基础

2.1 信道特性

带宽：
模拟信道：W=f2-f1 (最高频率减最低频率，赫兹Hz)
数字信道：能够达到的最大数据传输速率，bit/s

码元：一个数字脉冲称为一个码元（可理解为时钟周期的信号）
码元速率：单位时间内信道传送的码元个数。码元速率（波特率） B=1/T,波特Baud
一个码元携带信息量n(位)与码元种类数（N）的关系 \(n=log_2N\)
QPSK: N=4
DPSK/BPSK: N=2
数字_QAM: N为数字

奈奎斯特定理：
最大码元速率：B=2W
极限数据速率：\(R=Blog_2N=2Wlog_2N\)

香农定理：
极限速率公式：\(C=Wlog_2(1+S/N)\)
分贝与信噪比关系：\(dB=10log_{10}S/N\)
dB=10 S/N=10; dB=30 S/N=1000

题目中有码元宽度，优先使用码元宽度计算，或者二者均计算，取小值
题目中有曼彻斯特编码，波特率为数据速率的2倍

2.2 信道延迟

信道延迟 = 线路延迟 + 发送延迟
线路延迟 = 传输距离/传输速度
发送延迟 = 数据帧大小/速率 （100M线缆，发送1000字节数据，耗时为 \(1000*8/（100*10^6）=8*10^{-5}s=80us\)）

光速为300000Km/s = 300m/us
电缆传播速度为200000Km/s 200m/us
卫星信道的延迟: 270ms
例题1：

例题2：

计算思路：
（1）一个以太帧可以包含最大有效负载为1500字节，240000bit=30000字节，30000/1500=20帧.
（2）计算20帧的传输时间，包含前导字段要加上：\((（1518+8）*8/(100*10^6))*20=2441.6us\)
(3) 需要加上帧间间隔时延 2441.6+9.6*20=2663.6us=2.63ms
例题3：

2.3 传输介质

有线传输介质：同轴线缆（基带（数字信号），宽带（模拟信号））、双绞线(UTP非屏蔽双绞线，STP屏蔽双绞线)（常用1，2，3，6）、光纤（多模光纤 850nm,1300nm;单模光纤 1310nm,1550nm,只允许一种模式在其中传输，直线传播，长距离）
无线传输介质：微波（300MHz-300GHz）、红外线，激光

光功率：

2.4 数据编码+数字调制技术

• 曼彻斯特编码:双相码（每一位都有电平转换）；每个比特中间有一个跳变；第一个编码自定义；常用于以太网（10M）；自定时和检错，同步码，编码效率是50%，数据速率是码元速率（波特率）的一半。
• 差分曼彻斯特编码：双相码；有跳变代表“0”，无跳变代表“1”（有0无1），比较前一位的结束和后一位的开始；令牌环网；自定时和检错，同步码，编码效率是50%，数据速率是码元速率（波特率）的一半。
• 4B/5B:效率80%,用于百兆以太网
• 8B/10B：效率80%,用于千兆以太网
• 64B/66B:效率97%，用于万兆以太网
  

幅度键控（ASK）高低不同、频移键控（FSK）快慢不同、相移键控（PSK）相位不同 (相位有0无1 DPSK；所有1的形状一致PSK,BPSK）、正交幅度调制（QAM）

2.5 脉冲编码调制PCM+通信交换方式+多路复用技术

PCM数字化步骤：采样、量化、编码
奈奎斯特采样定理：大于等于\(2F_max\)对其进行采样，可以完整恢复原始信号。
基带传输也叫数字传输，采用的pcm编码调制。

单工通信：只能一个方向，（广播）
半双工通信：可以交替，不能同时（对讲机，hub）
全双工通信：双向（电话，交换机）
duplex half 半双工，正常情况下交换机都会设置为全双工模式，duplex full

异步传输：字符中间插入同步信息，插入起始位、停止位
同步传输：传输数据前，发送一串同步字符sync,接收到2个以上，开始准备接收数据

电路交换: 早期电话
报文交换：早期电报
分组交换：互联网 。数据报，根据路由算法选择路径（IP）;虚电路，沿着一条路走不乱序（X.25,FR帧中继,ATM）

多路复用技术：将多个低速信道组合为一个高速信道
频分复用（FDM）：无线电广播、ADSL、FDD-LTE
时分复用(TDM)：T1/E1,SONET/SDH，TDD-LTE
同步时分复用,统计时分复用（STDM,按需分配，利用率提高，地址信息是不可避免的开销）
波分复用(WDM)：

数字传输系统
T1：美国和日本使用；每路电话64k(56k传输+8k控制)；24路；信道速率1.544M
E1:欧洲使用：每路电话64k(30路电话，2路开销)；信道速率2.048M；基本帧125us;ch0,ch16控制
SONET多路复用速率：OC-3=STM-1=155Mbps

2.6 差错控制

检错：接收方知道有差错发生，但是不知道是怎样的错误，向发送方请求重传。
纠错：接收方知道有差错发生，且知道是怎样的错误。
差错控制原理：传输k位+r位冗余，接收方进行计算比较。
检错应用更广，开销更小。

奇偶校验：检错方法，能检出（1位，或者奇数位）错误位。
RIAD5使用的就是奇偶校验
原理：在7位码后增加一位，使得码字中1的个数成奇数（奇校验）或者偶数（偶校验）

CRC(循环冗余校验)

海明码
海明码：可以检错和纠错
海明距离（码距）：一个码字要变成另一个码字时必须要改变的最小位数（两个码字之间不同的比特数）
海明不等式：\(2^k-1>=m+k\)(m为信息位，m+k为编码后的数总长度)