数据通信与计算机网络

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我是靠谱客的博主忐忑老鼠，最近开发中收集的这篇文章主要介绍数据通信与计算机网络，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

总述：基础，可以看做是网络的基础部分

1.数据通信基本知识

答：数据通信是计算机网络的基础，计算机网络通过采用数据通信方式进行通信。数据通信是计算机之间或计算机与其他数据终端之间存储、处理、传输信息的一种通信技术，数据通信的目的就是传递信息。

各种数据终端设备交换数据，就必然传输数据，数据传输的路径称为信道。信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道由传输介质和设备组成，是传输信号的物理通路，网络中两个节点之间的物理通路称为通信链路。物理信道根据传输介质不同可以分为有线信道和无线信道，根据传输数据类型不同分为数字信道和模拟信道。逻辑信道是在数据发送端和接收端之间不存在一条物理上的线路，可以是有连接的，也可以是无连接的。信道按照传输方向与时间的不同，可以分为单工、半双工、全双工三种传输方式。信号带宽是指该信号包含的各种不同频率成分所占据的频率范围，即：信道带宽=最高频率-最低频率。信道的传输速率可以用码元传输速率和信息传输速率两种方式来描述。码元传输速率中一个码元就是一个数字脉冲，用码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数，即单位时间内传送码元的数目。数据传输速率即比特率，单位是比特/秒，表示每秒传送的信息量。计算信道的传输速率时需要考虑无噪声的理想信道还是有噪声的实际干扰信道。在理想信道情况下，2个码元的离散值等于1个比特的信息量，码元有多少不同种类，取决于其使用的调制技术。在有噪声的实际信道下，有限贷款、有随机热噪声信道的最大传输速录与信道带宽、信号噪声功率比S/N之间的关系如下：dB=10*log10（S/N）。通常这个极限值非常难以接近。

时延是指数据从信道的一端传送到另一端需要的时间，可分为发送时延、传播时延、处理时延。数据帧经历的总时延是上述三项之和。发送时延=数据帧长度（b）/信道带宽（bps）。传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传输速率（m/s）。处理时延是收到信息后进行处理花费的时间，主要是信息排队处理的时间。传输质量通常用误码率来表示，在一定的统计时间内，数字信号在传输过程中发生错误的维数与传输的总数之比。

数据传输的技术有：并行传输和串行传输、异步传输和同步传输。数据传输的形式有：数字信号的基带传输、模拟信号的频带传输、宽带传输。无论是何种信息传输技术的形式，都要考虑将信息转换为二进制编码，二进制编码转换为信道支持的信息传输格式，然后解决信道的带宽和传输效率问题，最后是解析转换信号。

2.网络体系结构与协议

答：网络互联模型（OSI/RM）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

TCP/IP结构模型：网络接口层、网络互联层、传输层、应用层。常见的网络协议主要分布在应用层、传输层、网络层。应用层的常见协议有：FTP、TFTP、HTTP、SMTP、DHCP、Telnet、DNS、SNMP等。传输层的常见协议有TCP、UDP。网络层的常见协议有：IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP等。

IP地址由网络号和主机号组成，网络号唯一标识一个网络，主机号则确定某个网络上的某一台主机。根据网络号和主机号的不同划分，IP地址分为5类：A类IP地址最高位为0，高8位为网络号，其后24位表示主机号；B类IP地址最高位为10，其高16位为网络号，后16位为主机号；C类IP地址最高位为110，高24位为网络号，后面8位为主机号；D类地址也是组播地址，用于网络中的组播；E类地址为保留地址，目前尚未定义和使用。不管怎么说，IP地址在这种涉及下是有限的，为了解决地址不足，子网掩码就是解决这个问题的方案。子网的主要思想是将IP地址划分为网络号、子网号、主机号三部分。子网由子网掩码标识，子网掩码是一个32位的二进制数，是网络标识和子网标识部分全为1，主机标识部分全为0。判断两台机器是否在同一个网络中，只需要将其IP地址和给定的子网掩码分别进行逻辑与运算，如果结果相等则属于同一个子网，否则不是。由于子网的使用导致网络中路由表项目的数量激素增长，于是人们采用无分类编制技术，正式称呼是无分类域间路由CIDR。CIRD消除了传统IP地址分类和子网概念，用IP地址加网络前缀占用位数表示，如128.2.3.4/20表示网络前缀为20位，剩下12位为主机号，这压缩了路由表的尺寸，提高了查询速度。IPv6是IPv4的下个版本，目前已经在使用的道路上了。

3.局域网和广域网

答：局域网的网络拓扑结构有星型结构、总线结构、环型结构、网状结构。局域网使用于地理分布范围较小的区域内。以太网技术是现在局域网的主流，其单工、半双工的存取方法基础是载波监听多路访问（CSMA/CD）技术，属于竞争式介质访问控制的协议；在全双工的以太网中，不受CSMA/CD的约束。帧结构是以太网上传输信息的格式，以太网定义的帧结构如下：前导码、目的地址、源地址、数据类型、发送的数据、帧校验序列。以太网常用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤。

无限局域网主要使用射频技术取代原先局域网中必不可少的传输介质。无线局域网的拓扑结构分为接入点模式和无接入点模式，大部分情况下，无线网络作为有线网络的扩充，采用有接入点模式，存在无线网络和有线网络之间的转换。无线局域网的标准是IEEE802.11。

广域网技术主要是面向通信，支持用户计算机的远距离信息交换。常用的广域网技术有：同步光纤网络、数字数据网、帧中继、异步传输模式技术等。同步光纤网络（SONET）和同步数字层级（SDH）是一组有关光纤信道上同步数据传输的标准协议。数字数据网（DDN）利用数字信道提供半永久性连接电路，主要以传输数据信号为主的数字传输网络。帧中继是一种高性能的广域网技术，运行在OSI/RM的物理层和数据链路层上，是一种数据包交换技术，适合长距离、高波动数据量的情况。异步传输模式是以信元为基础的一种分组交换和复用技术，适应多传输类型的通用面向连接的传输模式。互联网的接入方式主要有PSTN、ISDN、ASDL、FTTx+LAN、HFC接入这五种。

4.网络互联和常用设备

答：网络互联的常用设备有：中继器、网桥、路由器、网关、集线器、二层交换机、三层交换机、多层交换机。常用交换技术有电路交换、报文交换、分组交换，每种交换技术有其适用的环境。根据路由器的应用范围，可以将其分为内部网关协议、外部网关协议、核心网关协议三大类。从路由器使用的算法，路由协议可以分为：距离向量协议、链路状态协议、平衡性协议三大类。

5.网络工程

答：网络需求分析要从功能需求、通信需求、性能需求、可靠性需求、安全需求、运行与维护需求、管理需求等方面进行分析。对现有网络分析和描述，需要了解：服务器的数量与位置、客户机的数量与位置、同时访问的数量、每天的用户数、每次使用的时间、每次数据传输的数据量、网络拥塞的时间段、采用的协议、通信模式进行。新的额网络规划需要基于现有设备的基础上进行升级和改造，可将现有设备进行降级使用来最大化使用设备资源。

网络设计的任务是：确定网络总体目标、确定总体设计原则、通信子网设计、资源子网设计、设备选型、网络操作系统与服务器资源设备、网络安全设计。由于大型网络非常复杂，通常使用分层设计，分层为核心层、汇聚层、接入层。核心层的作用在于高速转发和传输；汇聚层在于网络策略控制、数据包处理、过滤寻址、以及其他数据处理任务；接入层是终端用户接入网络的层。

网络实施的主要步骤有：工程实施计划、网络设备到货验收、设备安装、系统测试、系统试运行、用户培训、系统转换。