网络通信基础知识总结报告_数据通信与计算机网络知识点总结

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1.常见术语说明

数据载荷	在具有层次化结构的网络通信过程中，上层协议传递给下层协议的数据单元（报文）都可以称之为下一层协议的载荷数据。
报文	报文是网络交换与传输的数据单元，它具有一定的内在格式，并通常都具有头部+数据载荷+尾部的基本结构。在传输过程中，报文的格式和内容可能会发生改变。
头部	为了更好的传递信息，在组装报文时，在数据载荷的前面添加的信息段统称为报文的头部。
尾部	为了更好的传递信息，在组装报文时，在数据载荷的后面添加的信息段统称为报文的尾部。
封装	对数据载荷添加头部和尾部，从而形成新的报文的过程。
解封装	解封装是封装的逆过程，也就是去掉报文的头部和尾部，获取数据载荷的过程。
网关	网关是在采用不同体系结构或协议的网络之间进行互通时，用于提供协议转化、路由选择、数据交换等功能的网络设备。网关是一种根据其部署位置和功能而命名的术语，而不是一种特定的设备类型。
路由器	路由器就是为报文选择传递路径的网络设备。

补充：对信息进行多次封装和解封装的主要目的：

给信息补充一些标记，帮助网络设备正确判断该如何对信息进行处理和传输。
为了适应不同的传输介质和传输协议。

2.知名网络标准机构

国际标准化组织	ISO
互联网工程任务组	IETF，如：RFC标准系列
电子电气工程师学会	IEEE，如：以太网标准规范
国际电信联盟	ITU
电子工业联盟	EIA，如：RS-232串口标准
国际电工技术委员会	IEC

3.OSI参考模型各层功能

层编号	层名	主要功能
1	物理层	完成逻辑上的“0”和“1”向适合于传输介质承载的物理信号（光/电信号）的转换；实现物理信号的发送、接收、以及在介质上的传输过程。
2	数据链路层	在通过物理链路相连接的相邻节点之间，建立逻辑意义上的数据链路，在数据链路上实现数据的点到点或点到多点方式的直接通信。
3	网络层	根据数据中包含的网络层地址信息，实现数据从任何一个节点到任何另外一个节点的整个传输过程。
4	传输层	建立、维护和取消一次端到端的数据传输过程，控制传输节奏的快慢，调整数据的排序等。
5	会话层	在通信双方之间建立、管理和终止会话，确定双方是否应该开始进行一方发起的通信等。
6	表示层	进行数据格式的转换，以确保一个系统生成的应用层数据能够被另外一个系统的应用层所识别和理解。
7	应用层	向用户应用软件提供丰富的系统应用接口。

补充解释：

物理层实现了逻辑上的数据与可以感知和测量的光/电信号之间的转换。物理层功能是通信过程的基础。物理层关注的是单个“0”和“1”的发送、传输和接收。
数据链路层实现了有内在结构和意义的一连串的“0”和“1”的发送和接收。如果没有数据链路层，则通信的双方只能看到不断变化的光/电信号，并从中识别出一连串的“0”和“1”，但却不能将这些“0”和“1”组织起来，形成有意义、可理解的数据。
数据链路层实现的是数据在相邻节点（指其间不跨越任何路由节点）之间的局部性的直接传递，局域网技术便是聚焦在数据链路层及其下面的物理层。而物理层需要实现的则是任意两个节点之间的、全局性的数据传递。

从OSI模型的观点看：

计算机发送数据时，数据会从高层向底层逐层传递，在传递过程中进行相应的封装，并最终通过物理层转换为光/电信号发送出去。计算机接收数据时，数据会从底层向高层逐层传递，在传递过程中进行相应的解封装。

4.TCP/IP协议簇

TCP/IP模型与OSI模型的主要差别在二者使用的具体协议的不同。

两者比较：

数据单元名称	TCP/IP模型	OSI模型
物理层	比特Bit	协议数据单元
数据链路层	帧
网络层	分组、包
传输层	TCP封装：段；TCP段 UDP封装：报文；UDP报文
应用层	报文 HTTP封装：HTTP报文 FTP封装：FTP报文

5.网络类型：

根据不同的划分原则，网络可以分为不同的类型。

按照地理覆盖范围来划分，则网络可以划分为局域网（LAN）和广域网（WAN）。

（1）比较：

网络类型

基本特点

使用的技术

局域网

1. 覆盖范围一般在几公里之内；

2. 主要作用是把分部距离较近（如：家庭、校园等）的若干终端电脑连接起来；

3. 不会用到电信运行商的通信线路

以太网（Ethernet）

无线局域网（WLAN）

广域网

1. 覆盖范围一般在几公里之上，可大至几十、几百或几千公里；

2. 主要作用是把分布距离较远（如：跨域城市、跨国家等）的若干局域网连接起来；

3. 会用到电信运营商的通信线路。

PPP协议

ISDN

ATM

SDH

（2）各种拓扑形态的网络类型：

网络类型	拓扑图	基本特点
星型网络		所有节点通过一个中心节点连接在一起。优点：很容易在网络中添加新的节点。通过数据必须经过中心节点中转，易于实现网络监控；缺点：中心节点的故障会影响到整个网络的通信。
总线型网络		所有节点通过一条系统总线（如同轴电缆）连接在一起。优点：安装简便，节省线缆。某一节点的故障一般不会影响到整个网络的通信；缺点：总线故障会影响到整个网络的通信。某一节点发出的信息可以被所有其他节点收到，安全性低。
环型网络		所有节点连成一个封闭的环形。优点：节省电缆缺点：增加新的节点比较麻烦，必须先中断原来的环，才能插入新节点以形成新环。
树型网络		树型结构实际上是一种层次化的星型结构。优点：能够快速将多个星型网络连接在一起，易于扩充网络规模；缺点：层级越高的节点故障导致的网络问题越严重。
全网状网络		所有节点都通过线缆两两相连。优点：具有高可靠性和高通信效率；缺点:每个节点都需要大量的物理端口，同时还需要大量的互连线缆。成本高，不易扩展。
部分网状网络		只是重要节点之间两两相连。优点：成本低于全网状网络缺点：可靠性比全网状网络有所降低。
组合型网络

6.传输介质及通信方式

（1）传输介质：

现在通信技术所使用的物理信号主要是光、电信号，所使用的传输介质主要有空间、金属导线和玻璃纤维三大类。

空间这类传输介质主要用来传递电磁波。从通信角度来看，空间类传输介质又可分为真空和空气两种介质。电磁波在真空中的传播速度大于其在空气中的传播速度。

金属导线主要用来传递电流、电压信号。在金属导线这类传输介质中，主要使用的是铜线。电流、电压信号在铜线上的传播速度非常接近光速。

（2）同轴电缆结构：

1.铜导线作用：用来传输电流、电压信号的；

2.铜网屏蔽层作用：抵御环境中的电磁辐射对所传输的电流、电压信号的干扰；

使用范例：有线电视网络系统，早期的以太网。

目前，以太网已经演化为一种星型网络，不再使用同轴电缆，而是使用双绞线或光纤。

（3）双绞线：双绞方式的导线可以较好的抵御环境电磁辐射对导线中传递的电流、电压的干扰。

结构：双绞线内的8根铜线两两相互缠绕，形成4组线对，或称4个绕组。

屏蔽双绞线STP	无屏蔽双绞线UTP（一般情况先使用）
抗干扰能力较强	抗干扰能力较弱
价格较贵	价格较便宜

（3.1）部分UTP的分类情况：

UTP	用途	说明
一类	电话系统	只定义，未使用
二类	曾用于令牌环网	现已不用
三类	以太网、电话系统	最大信息传输速率为16Mbit/s；第一个IEEE标准化的星型以太网标准10Base-T就是使用的三类UTP
四类	曾用于令牌环网、以太网	现已不用
五类	广泛用于以太网、电话系统	最大信息传输速率为100Mbit/s，支持10Base-T和100Base-TX,目前正广泛使用
超五类	广泛用于以太网	最大信息传输速率为1000Mbit/s，支持10Base-T、100Base-TX、1000Base-T,目前正广泛使用

注明：当三类双绞线、五类双绞线、超五类双绞线在应用于以太网环境时，为了保证信号在传输过程中的衰减不至于太大，其最大允许的传输距离均规定为100m。

（4）光纤:传递的是一种波长在红外波段的红外光。

真正的光纤（光导纤维）指的是纤芯和覆层。纤芯和覆层的材质均是玻璃，所不同的是覆层玻璃体的折射系数约小于纤芯玻璃体的折射系数。

单模光纤	多模光纤
纤芯较细，覆层较厚	纤芯较粗，覆层较薄
相比于单模光纤，多模光纤的生产工艺要求较为简单，生产成本较低、价格较便宜。
不存在模间色散现象	多模光纤中的多模传输方式会引起模间色散，而模间色散会大大降低光信号的传输质量。模间色散会引起“脉冲展宽”效应，从而使得所传输的光信号产生畸变。
传输距离越远，模间色散对光信号传输质量的影响越严重（光信号畸变程度越严重）。限制多模光纤传输距离的主要原因是减小模间色散对光信号传输质量的影响（弱化信号畸变程度）。
在传输距离相同的条件下：单模光纤比多模光纤能够支持更高的信息传输率；在信息传输率相同的条件下：单模光纤比多模光纤能够支持更大的传输距离。
多用于广域网，传输距离较大。	多用于局域网络，传输距离较小。

（5）光纤与铜线比较，其中光纤的优势：

1.铜线上的电信号会受到环境中的无线电波、电磁噪声、电磁感应、闪电雷击等因素的干扰，而光纤中的光信号不会受到此影响。

2.一般情况下，光纤能够支持的信息传输率远远高于铜线能够支持的信息传输率。

3.光信号在光纤中的衰减远小于电信号在铜线上的衰减，所有在远距离通信中，使用光纤能够大大减少中继器的数量。

4.光纤较铜线又轻又细，更易于运输、安装和部署。

7.通信方式

（1）串行通信：是指在一条数据通道上，将数据一位一位（一比特一比特）的依次传输的通信方式。串行通信一次只能传输一个“0”和一个“1”。例：RS-232线路上的通信方式就是一种串行通信方式。

（2）并行通信：是指在一组数据通道上，将数据一组一组的依次传输的通信方式。并行通信一次能够传输多个“0”和“1”。并行通信中，每一条数据通道上的阐述原理都与串行通信类似。通常，并行通信是以字节为单位来进行传输的。例：计算机与数字投影仪之间的通信方式就是一种并行通信方式。

并行通信可以大幅度提升传输速率，但是并行通信需要更多的数据通道，也就是更多的铜线或光纤，会增加网络的建设资本。而且，并行通信中，各数据通道上的信号同步要求非常苛刻，容易产生严重的误码情况。

总之，并行通信中，各数据通道上的信号同步要求严格，并且信号传输距离越远，实现各数据通道上的信号同步就越困难，因此并行通信一般不适合远距离通信场合。

（3）单工、半双工、全双工通信方式

单工方式	信息的流向只能由一方指向另一方。例如：广播通信系统、传统的模拟电视系统等。卫星与地面接收终端之间的通信方式
半双工方式	信息的流向可以从A到B，也可以从B到A，但信息不能同时在两个方向上进行传递。如果A和B同时发送数据，则通信双方都不能成功接收到对方发送的数据。例如：对讲机系统
全双工方式	信息可以同时在两个方向上进行传递。例如：固定电话通信系统、移动电话通信系统