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计算机网络 网络技术基础

计算机网络技术的形成与发展

主要知识点记录

“三网融合” :计算机网络、电信网与电视网之间的融合。

UNIX操作系统

  • 集中式、分时、多用户的系统架构
  • 制订了基于Unix的易移植操作系统环境(POSIX)标准

Linux操作系统

常见的发行版本:Rad Hat、Mandrake、Slackware、SUSE、TurbpLinux、Debian、Caldera、Ubuntu,国内的有蓝点、红旗等。

计算机网络的基本概念

计算机网络的定义

计算机网络 用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. 主要目的是资源的共享
  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”
  3. 联网计算机之间的通讯需要遵循共同的网络协议。

常见计算机名词区分:

术语英文名称含义
计算机网络computer network用相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合
网络互联internet将多个计算机网络互联成大型网络系统的技术
互联网Internet指目前广泛应用、覆盖了全世界的大型网络系统
内部的专用网络系统Intranet将分布在不同地理位置的部门局域网连接起来的企业内部专用网络。

计算机网络的分类

按照覆盖的地理范围划分为:广域网、城域网、局域网、个人区域网。

广域网技术

WAN又称为远程网,覆盖的地理位置从几十千米到几千千米。

城域网技术

IEEE802协会对其的定义与特征表述:

以光纤为传输介质,能够提供45-150Mbps的高传输速率,支持数据、语音和视频综合业务的数据传输,可以覆盖50~100km的城市范围,实现高速的数据传输。

局域网技术

局域网用于将有限范围的各种计算机,终端与外部设备互联成网。

特征如下:

  • 局域网覆盖有限的地理范围
  • 提供高传输速率(10Mbps~100Gbps)、低误码率的高质量数据传输环境
  • 一般为一个单位所有,易于建立、维护与扩展
  • 决定局域网的三个因素:
    • 拓扑
    • 传输介质
    • 介质访问控制方法
  • 从介质访问控制方法的角度,分为以下两方面:
    • 共享介质式局域网
    • 交换式局域网

个人局域网技术

自身附近范围的个人操作空间。

无线个人局域网络 用无线通信技术实现联网设备之间的通信。

计算机网络的拓扑结构

网络拓朴学知识补充: 拓扑学时间实体抽象成于其大小、形状无关的“点”,将连接实体的路线抽象成“线”。 计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示的网络结构。 计算机网络拓扑是指通信子网的网络拓朴。

基本的网络拓朴有五种:星形、环形、总线型、树形与网形。

星形拓扑

  1. 通过点-点通信线路与中心节点连接。
  2. 任何两个节点之间的通信都要通过中心节点。
  3. 结构简单,易于实现,便于管理。
  4. 中心节点是全网性能与可靠性的预测,中心节点瘫痪会造成全网瘫痪。

环形拓扑

  1. 通过点-点通信线路连接成闭合的环路。
  2. 数据沿一个方向传送。
  3. 结构简单、传输延时稳定。
  4. 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。
  5. 方便接点的加入和撤出、控制节点数据传输顺序。

总线型拓扑

  1. 所有的节点连接到一条作为公共传输介质的纵向,以广播的方式发送和接受数据。
  2. 但一个节点利用总线发送数据时,其他节点只能接受数据。
  3. 两个或两个以上的节点同时发送数据时,就会出现冲突,照成传输失败。
  4. 结构简单,但是得解决多节点访问总线的介质访问控制问题。

树形拓扑

  1. 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,或则交换量较小。
  2. 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

  1. 节点之间的连接是任意的,没有规律。
  2. 系统可靠性高,广域网一般都采用网状拓扑。
  3. 必须采用路由算法、流量控制与拥塞控制方法。

描述计算机网络传输性能的参数

数据传输率

数据传输率是每秒钟传输构成数据的二进制比特数。

单位:比特/秒(bit/second)简称:bps

数据传输率公式:
S=1/T(bps)
T:发送1比特所需的时间。
常见速率换算公式:

奈奎斯特准则与香农定律

奈奎斯特准则

定义:具有理想低通矩形特性的信道在无噪声情况下的最高速率与带宽关系的公式。

奈奎斯特准则指出:如果间隔为π/w(w=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号,则前后码元之间不会产生相互串扰。

对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B(B=f,单位Hz)的关系可以转化为:
$$
R_{\max }=2f\left( bps\right)
$$
此准则描述了有限带宽、五噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽之间的关系。

香农定律

定义:在有随机热噪声信道上传输数据信号时,数据传输速率Rmax与信道带宽B,信号与噪声功率比S/N关系。

R max = 13 log 2 1 + S / N

此定律描述了有限带宽、有随机热噪声的最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。

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