计算机网络知识点总结
1、体系结构
1、OSI (开放式互联网 )（七层）
物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层
2、五层协议（5层）
物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层
3、TCP/IP分层（4层）
网络接口层、网络层、运输层、应用层
4、各层的功能和协议
| 功能 | 常见 | 协议 | |
|---|---|---|---|
| 物理层(比特Bit) | 设备间接收或发送比特流；说明电压、线速和线缆等。 | 中继器、网线、集线器、HUB等 | RJ45、CLOCK、IEEE802.3等 |
| 数据链路层(帧Frame) | 将比特组合成字节，进而组合成帧；用MAC地址访问介质；错误可以被发现但不能被纠正。 | 网卡、网桥、二层交换机等 | PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC等 |
| 网络层(数据包Packet) | 负责数据包从源到宿的传递和网际互连 | 路由器、多层交换机、防火墙等 | IP、ICMP、ARP、PARP、OSPF、IPX、RIP、IGRP等 |
| 运输层 | 可靠或不可靠数据传输；数据重传前的错误纠正。 | 进程、端口（socket） | TCP、UDP、SPX |
| 会话层 | 保证不同应用程序的数据独立；建立、管理和终止会话。 | 服务器验证用户登录、断点续传 | NFS、SQL、NetBIOS、RPC |
| 表示层 | 数据表示；加密与解密、数据的压缩与解压缩、图像编码与解码等特殊处理过程 | URL加密、口令加密、图片编解码等 | JPEG、MPEG、ASCII |
| 应用层 | 用户接口 | – | FTP、DNS、Telnet、SNMP、SMTP、HTTP、WWW、NFS |
由于IP协议使用了ARP协议，所以经常把ARP协议划到网络层，但是ARP协议是为了从网络层使用的IP地址解析出在数据链路层使用的MAC地址，所以有些地方也把ARP协议划分到数据链路层，但是一般情况下，我们还是把ARP和RARP协议划分到网络层。
2、物理层
2.1概述
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性。比如机械特性，电器特性，功能特性，过程特性。
2.2术语
（1）数据(data)——运送消息的实体。
（2）信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现
（3）“模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连续的。
（4）“数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。
（5）码元(code)——在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
（6）单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互；
（7）双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但**不能双方同时发送(**当然也就不能同时接收)。
（8）双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。
2.3信道的极限容忍
（1）概述
任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。 码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。
（2）信道能够通过的频率范围
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
（3）信噪比
信道的极限信息传输速率 C 可表达为
C = W log2(1+S/N) b/s
W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；S 为信道内所传信号的平均功率；N 为信道内部的高斯噪声功率。
2.4信道复用技术
（1）频分复用
用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）
（2）时分复用
-
时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。
-
每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。
-
TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。
-
时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
（3）统计时分复用技术
为了弥补线路资源浪费的缺点，对时分复用进行了改进，产生了统计时分复用。如下图是统计时分复用的工作原理：
原理：统计时分复用的每个帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数，每个用户有了数据后随时发送到集中器的输入缓存当中，集中器按顺序扫描输入缓存，将数据集中起来组成每个STDM帧，对于没有输入缓存的就略过，所以STDM帧并不是固定分配间隙，而是由集中器按顺序扫描之后将存在数据组成STDM帧然后发送出去。由于每个用户的时隙序列并不固定，所以在分用器上将数据分用时就需要别的数据帮助分用，那就是上图中帧中红色部分的开销，这部分数据放入地址（序号）顺序，帮助分用器分用数据。
（4）波分复用
波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是将**两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，**并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术
波分复用就是光的频分复用，原理与频分复用大致相同。
（5）码分复用（重点）
码分复用（CDM，常用CDMA（码分多址））：用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号，每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信，由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰 。
原理：
（1）每一个比特时间再被细分为m个更短的时间间隔。每个时间间隔被称为码片，m个码片组成一个码片序列。 m=8,(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)。
（2）每一个站点有一个自己的专属码片序列，如果想发送1就直接发送码片序列，发送0就发送码片序列的反码。对于码片有规定：S站的码片序列为S，T站的码片序列为T
（3）也就是说所有的码片两两之间都是正交的。这也是之后接收方分辨是哪个站点发送信息的数学基础。并且易得：
-
任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1 。
-
一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1。
实例：
要发送的数据为110，S站分配的码片序列为-1 -1 -1 1 1 -1 1 1，则-1 -1 -1 1 1 -1 1 1表示1，1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1表示0。则根据分配的码片序列和要发送的数据可以得到S站点最终发送的信号为-1 -1 -1 1 1 -1 1 1（1） -1 -1 -1 1 1 -1 1 1（1） 1 1 1 -1 -1 1 -1 -1（0），与此同时当T站要发送的信号为-1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1 -1 1时，总的发送信号为-2 -2 0 0 2 0 2 0 -2 -2 0 0 2 0 2 0 2 2 0 0 -2 0 -2 0。
在接收端，当打算接收S站发送的信号时，就根据总的发送信号和S站分配的码片序列进行规格化内积得到S站发送的数据：
（-1 * -2 + -1 * -2 + -1 * 0 + 1 * 0 + 1 * 2 + -1 * 0 + 1 * 2 + 1 * 0）/8 = 1
（-1 * -2 + -1 * -2 + -1 * 0 + 1 * 0 + 1 * 2 + -1 * 0 + 1 * 2 + 1 * 0）/8 = 1
（-1 * 2 + -1 * 2 + -1 * 0 + 1 * 0 + 1 * -2 + -1 * 0 + 1 * -2 + 1 * 0）/8 = -1（表示数据0）
如上，即可通过总的信号和S站的码片得到S站点发送的数据。
2.5疑难
（1）数字信号和模拟信号的区别
1、模拟信号是用一系列连续变化的电磁波或电压信号来表示；数字信号是用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。
2、模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。
3、当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点 。
（2）基带信号和带通信号的区别
1、基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
2、基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制
3、带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）
未完待续------------------------
