1、第一章 计算机基础知识一、硬件知识 1、计算机系统的组成包括硬件系统和软件系统 硬件系统分为三种典型结构： (1)单总线结构 (2)、双总线结构 (3)、采用通道的大型系统结构 中央处理器 CPU 包含运算器和控制器。 2、指令系统 指令由操作码和地址码组成。 3、存储系统分为 主存辅存层次 和主存Cache 层次 Cache 作为主存局部区域的副本，用来存放当前最活跃的程序和数据。 计算机中数据的表示 Cache 的基本结构：Cache 由存储体、地址映像和替换机构组成。 4、通道是一种通过执行通道程序管理 I/O 操作的控制器，它使 CPU 与 I/O 操作达到更高的并行度。 5、总线从功
2、能上看，系统总线分为地址总线（AB）、数据总线(DB)、控制总线（CB）。 6、磁盘容量记计算 非格式化容量=面数*(磁道数/面)*内圆周长*最大位密度 格式化容量=面数*(磁道数/面)*（扇区数/道）*（字节数/扇区） 7、数据的表示方法 原码和反码 +0原=00000 -0原=100.00 +0反=00000 -0反=11111 正数的原码=正数的补码=正数的反码 负数的反码：符号位不变，其余位变反。 负数的补码：符号位不变，其余位变反，最低位加 1。 二、操作系统 操作系统定义：用以控制和管理系统资源，方便用户使用计算机的程序的集合。 功能：是计算机系统的资源管理者。 特性：并行性、共享
3、性 分类:多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统。 进程：是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 进程分为三种状态：运行状态（Running）、就绪状态(Ready)、等待状态(Blocked)。作业分为三种状态：提交状态、后备运行、完成状态。 产生死锁的必要条件： (1)、互斥条件：一个资源一次只能被一个进程所使用； (2)、不可抢占条件：一个资源仅能被占有它的进程所释放，而不能被别的进程强行抢占； (3)、部分分配条件：一个进程已占有了分给它的资源，但仍然要求其它资源； (4)、循环等待条件：在系统中存在一个由若干进程形成的环形请求链，其中的每一
4、个进程均占有若干种资源中的某一种，同时每一个进程还要求（链上）下一个进程所占有的资源。 死锁的预防：1、预先静态分配法 2、有序资源使用法 3、银行家算法 虚拟存储器：是指一种实际上并不以物理形式存在的虚假的存储器。 页架：把主存划分成相同大小的存储块。 页：把用户的逻辑地址空间（虚拟地址空间）划分成若干个与页架大小相同的部分，每部分称为页。 页面置换算法有：1、最佳置换算法 OPT 2、先进先出置换算法 FIFO 3、最近最少使用置换算法 LRU 4、最近未使用置换算法 NUR 虚拟设备技术：通过共享设备来模拟独占型设备的动作，使独占型设备成为共享设备，从而提高设备利用率和系统的效率。 SP
5、OOL 系统：实现虚拟设备技术的硬件和软件系统，又 Spooling 系统，假脱机系统。 作业调度算法： 1、 先来先服务调度算法 FIFO：按照作业到达系统或进程进入就绪队列的先后次序来选择。 2、 优先级调度算法：按照进程的优先级大小来调度，使高优先级进程得到优先处理的调度策略。 3、 最高响应比优先调度算法：每个作业都有一个优先数，该优先数不但是要求的服务时间的函数，而且是该作业为得到服务所花费的等待时间的函数。 以上三种都是非抢占的调度策略。三、嵌入式系统基本知识 定义：以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应于特定应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的计算机
6、系统。 特点：硬件上，体积小、重量轻、成本低、可靠性高等特点、使用专用的嵌入式CPU。软件上，代码体积小、效率高，要求响应速度快，能够处理异步并发事件，实时处理能力。 应用：从航天飞机到家用微波炉。 第三章 数据通信基础一、 数据通信的主要技术指标 传输速率 S=(1/T)log2N T信号脉冲重复周期或单位脉冲宽度 n一个脉冲信号代表的有效状态数，是 2 的整数值 log2N-单位脉冲能表示的比特数 信道容量：表征一个信道传输数据的能力。单位：bps 信道容量的计算： 无噪声 C=2H =2Hlog2N (奈奎斯特定理) H信道带宽 N一个脉冲信号代表的有效状态数 有噪声 C=Hlog2(1
7、+S/N) (香农公式) H信道带宽 S信号功率 N噪声功率 dB=10log10S/N,当 S/N=1000 时，信噪比为 30dB 二、 数据交换方式 延迟的计算 1、电路交换 总延迟=链路建立时间+线路延迟+发送时长 2、虚电路分组交换 总延迟=链路建立时间+(每个分组在交换结点延迟+每个分组线路延迟+每个分组发送时长)*分组数 3、数据报分组交换 总延迟= (每个分组在交换结点延迟+每个分组线路延迟+每个分组发送时长)*分组数 三、 a、模拟信号 模拟传输 b、模拟信号 数字传输 需要编码解码器（Codec）,模拟数据数字化分为三步：采样、量化、编码 采样：对于连续信号是通过规则的时间
8、间隔测出波的振动幅度从而产生一系列数据。量化：采样得到的离散数据转换成计算机能够表示的数据范围的过程，即将样值量化成一个有限幅度的集合 X（nT）。编码：用一定位数的二进制数来表示采样所得脉冲的量化幅度的过程。常用编码方法有 PCM 脉冲编码调制。 c、数字信号数字传输 常用编码：归零码、不归零码、曼彻斯特码、差分曼彻斯特码 IEEE802.3 以太网使用曼彻斯特编码，IEEE802.5 令牌环使用差分曼彻斯特编码，两者的编码效率是 50%，FDDI、100BASE-FX 使用了 4B/5B 编码和 NRZ-I（不归零码），编码效率是 80%。 d、数字信号 模拟传输 需要调制和解调，调制：由
9、发送端将数字数据信号转换成模拟数据信号的过程；解调：在接收端把模拟数据信号还原为数字数据信号的过程，调制的方法：载波的表示-y=A(t)sin(wt+) ,分为 ASK 振幅调制、FSK 频率调制、PSK 相位调制。曼彻斯特编码：每比特的 1/2 周期处要发生跳变，由高电平跳到低电平表示 1，由低电平跳到高电平表示 0；差分曼彻斯特编码：有电平转换表示 0，无电平转换表示 1四、 差错控制 CRC-CCITT G(X)=X16+X12+X5+1 HDLC 的帧校验用 CRC-16 G(X)=X16+X15+X2+1 CRC-32 G(X)=X32+X+1 用在局域网中 海明码 m+k+12k
10、数据位 m，要纠正单个错误，得出冗余位 k 必须取的最小值。码距为 m、n 中最小值，它能够发现（码距-1）位错，并可纠正（码距-1-1）位错；比如 8421的码距为 1。要检测出 d 位错，码字之间的海明距离最小值应为 d+1。 CRC 冗余码求法：(1)、如果信息位为 K 位，则其 K-1 次多项式可记为 K(x)；如信息1011001，则 k(x)=x6+x4+x3+1；(2)、冗余位为 R 位，其 R-1 位记为 R(x)；如冗余位为1011，则 R(x)=x3+x+1；(3)、发送信息为 N=K+R,多项式为 T(x)=Xr*K(x)+R(x),Xr 表示将K (x)向左平移 r 位
11、；(4)、冗余位产生过程：已知 K(x)求 R(x)的过程，一般应选一特定 R次多项式 G(x)(生成多项式)一般先事先商定好的，用 G(x)去除 Xr*K(x)得余式即为 R(x)。R(x)=Xr*K(x)/G(x)；运算规则异或运算，相同取 0，不同取 1。 五、 压缩和解压缩方法 JPEG 属于黑白文稿数据压缩系统。二维压缩技术是指在水平和垂直方向都进行了压缩，在压缩算法中属于二维压缩技术的是 MR。MMR 数据压缩系统是在 MR 的基础上该进而来的，它主要在压缩效率和容错能力方面进行了改进和提高。下列压缩技术中，MPEG 属于动态图像压缩技术。 第 1 章交换技术1.1 线路交换1、线
12、路交换进行通信：是指在两个站之间有一个实际的物理连接，这种连接是结点之间线路的连接序列。2、线路通信三种状态：线路建立、数据传送、线路拆除3、线路交换缺点：典型的用户/主机数据连接状态，在大部分的时间内线路是空闲的，因而用线路交换方法实现数据连接效率低下；为连接提供的数据速率是固定的，因而连接起来的两个设备必须用相同的数据率发送和接收数据，这就限制了网络上各种主机以及终端的互连通信。1.2 分组交换技术1、分组交换的优点：线路利用率提高；分组交换网可以进行数据率的转换；在线路交换网络中，若通信量较大可能造成呼叫堵塞的情况，即网络拒绝接收更多的连接要求直到网络负载减轻为止；优先权的使用。2、分组
13、交换和报文交换主要差别：在分组交换网络中，要限制所传输的数据单位的长度。报文交换系统却适应于更大的报文。3、虚电路的技术特点：在数据传送以前建立站与站之间的一条路径。4、数据报的优点：避免了呼叫建立状态，如果发送少量的报文，数据报是较快的；由于其较原始，因而较灵活；数据报传递特别可靠。5、几点说明：路线交换基本上是一种透明服务，一旦连接建立起来，提供给站点的是固定的数据率，无论是模拟或者是数字数据，都可以通过这个连接从源传输到目的。而分组交换中，必须把模拟数据转换成数字数据才能传输。6、外部和内部的操作外部虚电路，内部虚电路。当用户请求虚电路时，通过网络建立一条专用的路由，所有的分组都用这个路
14、由。外部虚电路，内部数据报。网络分别处理每个分组。于是从同一外部虚电路送来的分组可以用不同的路由。在目的结点，如有需要可以先缓冲分组，并把它们按顺序传送给目的站点。外部数据报，内部数据报。从用户和网络角度看，每个分组都是被单独处理的。外部数据报，内部虚电路。外部的用户没有用连接，它只是往网络发送分组。而网络为站之间建立传输分组用的逻辑连接，而且可以把连接另外维持一个扩展的时间以便满足预期的未来需求。1.3 帧中继交换1、X.25 特性：(1) 用于建立和终止虚电路的呼叫控制分组与数据分组使用相同的通道和虚电路；(2)第三层实现多路复用虚电路；(3)在第二层和第三层都包含着流控和差错控制机制。2
15、、帧中继与 X.25 的差别： (1)呼叫控制信号与用户数据采用分开的逻辑连接，这样，中间结点就不必维护与呼叫控制有关的状态表或处理信息；(2)在第二层而不是在第三层实现逻辑连接的多路复用和交换，这样就省掉了整个一层的处理；(3)不采用一步一步的流控和差错控制。3、在高速 H 通道上帧中继的四种应用：数据块交互应用；文件传输；低速率的复用；字符交互通信。1.4 信元交换技术1、ATM 信元ATM 数据传送单位是一固定长度的分组，称为信元，它有一个信元头及一个信元信息域。信元长度为 53 个字节，其中信元头占 5 个字节，信息域占 48 个字节。信元头主要功能是：信元的网络路由。2、ATM 采用
16、了异步时分多路复用技术 ATDM，ATDM 采用排队机制，属于不同源的各个信元在发送到介质上之前，都要被分隔并存入队列中，这样就需要速率的匹配和信元的定界。3、应用独立：主要表现在时间独立和语义独立两方面。时间独立即应用时钟和网络时钟之间没有关联。语义独立即在信元结构和应用协议数据单元之间无关联，所有与应用有关的数据都在信元的信息域中。4、ATM 信元标识ATM 采用虚拟通道模式，通信通道用一个逻辑号标识。对于给定的多路复用器，该标识是本地的，并在任何交换部件处改变。通道的标识基于两种标识符，即虚拟通路标识 VPI 和虚拟通道标识 VCI。一个虚拟通路VP 包含有若干个虚拟通道 VC5、ATM
17、 网络结构虚拟通道 VC：用于描述 ATM 信元单向传送的一个概念，信元都与一个惟一的标识值-虚拟通道标识符 VCI 相联系。虚拟通路 VP：用于描述属于虚拟通路的 ATM 信元的单向传输的一个概念，虚拟通路都与一个标识值-虚拟通路标识符相联系。虚拟通道和虚拟通路者用来描述 ATM 信元单向传输的路由。每个虚拟通路可以用复用方式容纳多达 65535 个虚拟通道，属于同一虚拟通道的信元群，拥用相同虚拟通道标识VCI，它是信元头一部分。第 2 章网络体系结构及协议2.1 网络体系结构及协议的定义1、网络体系结构：是计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。2、网络协议：是计算
18、机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集合。3、语法（syntax）：包括数据格式、编码及信号电平等。4、语义（semantics）：包括用于协议和差错处理的控制信息。5、定时（timing）：包括速度匹配和排序。2.2 开放系统互连参考模型1、国际标准化组织 ISO 在 1979 年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统的体系结构，提出了开放系统互连 OSI 模型，这是一个定义连接异种计算机的标准主体结构。2、OSI 简介：OSI 采用了分层的结构化技术，共分七层，物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。3、OSI 参考模型的特性：是一种
19、异构系统互连的分层结构；提供了控制互连系统交互规则的标准骨架；定义一种抽象结构，而并非具体实现的描述；不同系统中相同层的实体为同等层实体；同等层实体之间通信由该层的协议管理；相信层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务；所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务；直接的数据传送仅在最低层实现；每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其他层。4、物理层：提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性；有关的物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示。5、数据链路层：在网络层实体间提供数据发送和接收的功能和过程；提供数据链路的流控。6、网络层：控制分组传送系
20、统的操作、路由选择、拥护控制、网络互连等功能，它的作用是将具体的物理传送对高层透明。7、传输层：提供建立、维护和拆除传送连接的功能；选择网络层提供最合适的服务；在系统之间提供可靠的透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制。8、会话层：提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能；提供交互会话的管理功能，如三种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式 。9、表示层：代表应用进程协商数据表示；完成数据转换、格式化和文本压缩。10、应用层：提供 OSI 用户服务，例如事务处理程序、文件传送协议和网络管理等。2.3 TCP/IP 的分层1、TCP/IP 的分层模型Internet
21、 采用了 TCP/IP 协议，如同 OSI 参考模型，TCP/IP 也是一种分层模型。它是基于硬件层次上的四个概念性层次构成，即网络接口层、IP 层、传输层、应用层。网络接口层：也称数据链路层，这是 TCP/IP 最底层。功能：负责接收 IP 数据报并发送至选定的网络。IP 层：IP 层处理机器之间的通信。功能：它接收来自传输层的请求，将带有目的地址的分组发送出去。将分组封装到数据报中，填入数据报头，使用路由算法以决定是直接将数据报传送至目的主机还是传给路由器，然后把数据报送至相应的网络接口来传送。传输层：是提供应用层之间的通信，即端到端的通信。功能：管理信息流，提供可靠的传输服务，以确保数据
22、无差错的地按序到达。2、TCP/IP 模型的分界线协议地址分界线：以区分高层和低层的寻址，高层寻址使用 IP 地址，低层寻址使用物理地址。应用程序 IP 层之上的协议软件只使用 IP 地址，而网络接口层处理物理地址。操作系统分界线：以区分系统与应用程序。在传输层和应用层之间。3、复用与分解发送报文时，发送方在报文中加和了报文类型、选用协议等附加信息。所有的报文以帧的形式在网络中复用传送，形成一个分组流。在接收方收到分组时，参考附加信息对接收到的分组进行分解。2.4 IP 协议1、Internet 体系结构一个 TCP/IP 互联网提供了三组服务。最底层提供无连接的传送服务为其他层的服务提供了基
23、础。第二层一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用层服务。2、IP 协议： 这种不可靠的、无连接的传送机制称为 internet 协议。3、IP 协议三个定义：（1）IP 定义了在 TCP/IP 互联网上数据传送的基本单元和数据格式。（2）IP 软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。（3）IP 包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处理、差错信息发生以及分组德育的规则。4、IP 数据报：联网的基本传送单元是 IP 数据报，包括数据报头和数据区部分。5、IP 数据报封装：物理网络将包括数据报报头的整个数据报作为数据封装在一个帧中。6、MTU 网络最大传送单元：不同类型的
24、物理网对一个物理帧可传送的数据量规定不同的上界。7、IP 数据报的重组：一是在通过一个网络重组；二是到达目的主机后重组。后者较好，它允许对每个数据报段独立地进行路由选择，且不要求路由器对分段存储或重组。8、生存时间：IP 数据报格式中设有一个生存时间字段，用来设置该数据报在联网中允许存在的时间，以秒为单位。如果其值为 0，就把它从互联网上删除，并向源站点发回一个出错消息。9、IP 数据报选项：IP 数据报选项字段主要是用于网络测试或调试。包括：记录路由选项、源路由选项、时间戳选项等。路由和时间戳选项提供了一种监视或控制互联网路由器路由数据报的方法。2.5 用户数据报协议 UDP1、UDP 协议
25、功能为了在给定的主机上能识别多个目的地址，同时允许多个应用程序在同一台主机上工作并能独立地进行数据报的发送和接收，设计用户数据报协议 UDP。使用 UDP 协议包括： TFTP、SNMP 、NFS、DNSUDP 使用底层的互联网协议来传送报文，同 IP 一样提供不可靠的无连接数据报传输服务。它不提供报文到达确认、排序、及流量控制等功能。2、UDP 的报报文格式每个 UDP 报文分 UDP 报头和 UDP 数据区两部分。报头由四个 16 位长（8 字节）字段组成，分别说明该报文的源端口、目的端口、报文长度以及校验和。3、UDP 协议的分层与封装在 TCP/IP 协议层次模型中，UDP 位于 IP
26、 层之上。应用程序访问 UDP 层然后使用 IP 层传送数据报。IP 层的报头指明了源主机和目的主机地址，而 UDP 层的报头指明了主机上的源端口和目的端口。4、UDP 的复用、分解与端口UDP 软件应用程序之间的复用与分解都要通过端口机制来实现。每个应用程序在发送数据报之前必须与操作系统协商以获得协议端口和相应的端口号。UDP 分解操作：从 IP 层接收了数据报之后，根据 UDP 的目的端口号进行分解操作。UDP 端口号指定有两种方式：由管理机构指定的为著名端口和动态绑定的方式。2.6 可靠的数据流传输 TCP1、TCP/IP 的可靠传输服务五个特征：面向数据流、虚电路连接、有缓冲的传输、无
27、结构的数据流、全双工的连接。2、TCP 采用了具有重传功能的肯定确认技术作为可靠数据流传输服务的基础。3、为了提高数据流传输过程的效率，在上述基础上引入滑动窗口协议，它允许发送方在等待一个确认之前可以发送多个分组。滑动窗口协议规定只需重传未被确认的分组，且未被确认的分组数最多为窗口的大小。4、TCP 功能TCP 定义了两台计算机之间进行可靠的传输而交换的数据和确认信息的格式，以及计算机为了确保数据的正确到达而采取的措施。5、TCP 连接使用是一个虚电路连接，连接使用一对端点来标识，端点定义为一对整数（host,port）其中 host 是主机的 IP 地址，port 是该主机上 TCP 端口号
28、。6、TCP 使用专门的滑动窗口协议机制来解决传输效率和流量控制这两个问题，TCP 采用的滑动窗口机制解决了端到端的流量控制，但并未解决整个网络的拥塞控制。7、TCP 允许随时改变窗口小，通过通告值来说明接收方还能再接收多少数据，通告值增加，发送方扩大发送滑动窗口；通告值减小，发送方缩小发送窗口。8、TCP 的报文格式报文分为两部分：报头和数据，报头携带了所需要的标识和控制信息。确认号字段指示本机希望接收下一个字节组的序号；顺序号字段的值是该报文段流向上的数据流的位置，即发送序号；确认号指的是与该报文段流向相反方向的数据流。9、TCP 使用 6 位长的码位来指示报文段的应用目的和内容URG 紧
29、急指针字段可用；ACK 确认字段可用；PSH 请求急近操作；RST 连接复位；SYN 同步序号；FIN 发送方字节流结束。10、TCP 的三次握手为了建立一个 TCP 连接，两个系统需要同步其初始 TCP 序号 ISN。序号用于跟踪通信顺序并确保多个包传输时没有丢失。初始序号是 TCP 连接建立时的起始编号。同步是通过交换携带有 ISN 和 1 位称为 SYN 的控制位的数据包来实现的。握手可由一方发起也可以双方发起，建立就可以实现双向对等地数据流动，没有主从关系。第 3 章局域网技术3.1 局域网定义和特性局域网（Local Area Network）即 LAN：将小区域内的各种通信设备互联
30、在一起的通信网络。1、局域网三个特性：（1）高数据速率在 0.1-100Mbps（2）短距离 0.1-25Km（3）低误码率 10-8-10-11。2、决定局域网特性的三个技术：（1）用以传输数据的介质（2）用以连接各种设备的拓扑结构（3）用以共享资源的介质控制方法。3、设计一个好的介质访问控制协议三个基本目标：（1）协议要简单（2）获得有效的通道利用率（3）对网上各站点用户的公平合理。3.2 以太网 Ethernet IEEE802.3以太网是一种总路线型局域网，采用载波监听多路访问/冲突检测 CSMA/CD 介质访问控制方法。1、载波监听多路访问CSMA 的控制方案：（1）一个站要发送，首
31、先需要监听总线，以决定介质上是否存在其他站的发送信号。（2）如果介质是空闲的，则可以发送。（3）如果介质忙，则等待一段间隔后再重试。坚持退避算法：（1）非坚持 CSMA：假如介质是空闲的，则发送；假如介质是忙的，等待一段时间，重复第一步。利用随机的重传时间来减少冲突的概率，缺点：是即使有几个站有数据发送，介质仍然可能牌空闲状态，介质的利用率较低。（2）1-坚持 CSMA：假如介质是空闲的，则发送；假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，立即发送；假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步。缺点：假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免的。（3）P-坚持 CSMA：假如介质是空闲
32、的，则以 P 的概率发送，而以（1-P）的概率延迟一个时间单位，时间单位等于最大的传播延迟时间；假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，重复第一步；假如发送被延迟一个时间单位，则重复第一步。2、载波监听多路访问/冲突检测这种协议广泛运用在局域网内，每个帧发送期间，同时有检测冲突的能力，一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，通知总线上各站冲突已经发生，这样通道的容量不致因白白传送已经损坏的帧而浪费。冲突检测的时间：对基带总线，等于任意两个站之间最大的传播延迟的两倍；对于宽带总线，冲突检测时间等于任意两个站之间最大传播延迟时间的四倍。3、二进制退避算法：（1）对每个帧，当第一次
33、发生冲突时，设置参量为 L=2；（2）退避间隔取 1-L 个时间片中的一个随机数，1 个时间片等于 2a；（3）当帧重复发生一次冲突时，则将参量 L 加倍；（4）设置一个最大重传次数，则不再重传，并报告出错。3.3 标记环网 Toke Ring IEEE802.51、标记的工作过程：标记环网又称权标网，这种介质访问使用一个标记沿着环循环，当各站都没有帧发送时，标记的形式为 01111111，称空标记。当一个站要发送帧时，需要等待空标记通过，然后将它改为忙标记 011111110。并紧跟着忙标记，把数据发送到环上。由于标记是忙状态，所以其他站不能发送帧，必须等待。发送的帧在环上循环一周后再回到发
34、送站，将该帧从环上移去。同时将忙标记改为空标记，传至后面的站，使之获得发送帧的许可权。2、环上长度用位计算，其公式为：存在环上的位数等于传播延迟（5s/km）发送介质长度数据速率中继器延迟。对于 1km 长、1Mbps 速率、20 个站点，存在于环上的位数为 25 位。3、站点接收帧的过程：当帧通过站时，该站将帧的目的地址和本站的地址相比较，如地址相符合，则将帧放入接收缓冲器，再输入站，同时将帧送回至环上；如地址不符合，则简单地将数据重新送入环。4、优先级策略标记环网上的各个站点可以成不同的优先级，采用分布式高度算法实现。控制帧的格式如下：P 优先级、T 空忙、M 监视位、预约位3.4 光纤分
35、布式数据接口 FDDI ISO93141、FDDI 和标记环介质访问控制标准接近，有以下几点好处：（1）标记环协议在重负载条件下，运行效率很高，因此 FDDI 可得到同样的效率。（2）使用相似的帧格式，全球不同速率的环网互连，在后面网络互加这一章将要讨论这个问题。（3）已经熟悉 IEEE802.5 的人很容易了解 FDDI（4）已经积累了 IEEE802.5 的实践经验，特别是将它做集成电路片的经济，用于 FDDI系统和元件的制造。2、FDDI 技术（1）数据编码：用有光脉冲表示为 1，没有光能量表示为 0。FDDI 采用一种全新的编码技术，称为 4B/5B。每次对四位数据进行编码，每四位数据
36、编码成五位符号，用光的存在和没有来代表五位符号中每一位是 1 还是 0。这种编码使效率提高为 80%。为了得到信号同步，采用了二级编码的方法，先按 4B/5B 编码，然后再用一种称为倒相的不归零制编码 NRZI，其原理类似于差分编码。（2）时钟偏移： FDDI 分布式时钟方案，每个站有独立的时钟和弹性缓冲器。进入站点缓冲器的数据时钟是按照输入信号的时钟确定的，但是，从缓冲器输出的信号时钟是根据站的时钟确定的，这种方案使环中中继器的数目不受时钟偏移因素的限制。3、FDDI 帧格式：由此可知：FDDI MAC 帧和 IEEE802.5 的帧十分相似，不同之处包括：FDDI 帧含有前文，对高数据率下
37、时钟同步十分重要；允许在网内使用 16 位和 48 位地址，比 IEEE802.5更加灵活；控制帧也有不同。4、FDDI 协议FDDI 和 IEEE802.5 的两个主要区别：（1）FDDI 协议规定发送站发送完帧后，立即发送一幅新的标记帧，而 IEEE802.5 规定当发送出去的帧的前沿回送至发送站时，才发送新的标记帧。（2）容量分配方案不同，两者都可采用单个标记形式，对环上各站点提供同等公平的访问权，也可优先分配给某些站点。IEEE802.5 使用优先级和预约方案。5、为了同时满足两种通信类型的要求，FDDI 定义了同步和异步两种通信类型，定义一个目标标记循环时间 TTRT，每个站点都存在
38、有同样的一个 TTRT 值。3.5 局域网标准IEEE802 委员会是由 IEEE 计算机学会于 1980 年 2 月成立的，其目的是为局域网内的数字设备提供一套连接的标准，后来又扩大到城域网。1、服务访问点 SAP在参考模型中，每个实体和另一个实体的同层实体按协议进行通信。而一个系统内，实体和上下层间通过接口进行通信。用服务访问点 SAP 来定义接口。2、逻辑连接控制子层 LLCIEEE802 规定两种类型的链路服务：无连接 LLC（类型 1），信息帧在 LLC 实体间，无需要在同等层实体间事先建立逻辑链路，对这种 LLC 帧既不确认，也无任何流量控制或差错恢复功能。面向连接 LLC（类型
39、2），任何信息帧，交换前在一对 LLC 实体间必须建立逻辑链路。在数据传送方式中，信息帧依次序发送，并提供差错恢复和流量控制功能。3、介质访问控制子层 MACIEEE802 规定的 MAC 有 CSMA/CD、标记总线、标记环等。4、服务原语（1）ISO 服务原语类型REQUEST 原语用以使服务用户能从服务提供者那里请求一定的服务，如建立连接、发送数据、结束连接或状态报告。INDICATION 原语用以使服务提供者能向服务用户提示某种状态。如连接请求、输入数据或连接结束。RESPONSE 原语用以使服务用户能响应先前的 INDIECATION，如接受连接INDICATION。CONFIRMA
40、RION 原语用以使服务提供者能报告先前的 REQUEST 成功或失败。（2）IEEE802 服务原语类型和 ISO 服务原语类型相比 REQUEST 和 INDICATION 原语类型和 ISO 所用的具有相同意义。IEEE802 没有 REPONSE 原语类型，CONFIRMATION 原语类型定义为仅是服务提供者的确认。3.6 逻辑链路控制协议1、IEEE802.2 是描述 LAN 协议中逻辑链路 LLC 子层的功能、特性和协议，描述 LLC子层对网络层、MAC 子层及 LLC 子层本身管理功能的界面服务规范。2、LLC 子层界面服务规范 IEEE802.2 定义了三个界面服务规范：（1
41、）网络层/LLC 子层界面服务规范；（2）LLC 子层/MAC 子层界面服务规范；（ 3）LLC 子层/LLC 子层管理功能的界面服务规范。3、网络层/LLC 子层界面服务规范提供两处服务方式不确认无连接的服务：不确认无连接数据传输服务提供没有数据链路级连接的建立而网络层实体能交换链路服务数据单元 LSDU 手段。数据的传输方式可为点到点方式、多点式或广播式。这是一种数据报服务面向连接的服务：提供了建立、使用、复位以及终止数据链路层连接的手段。这些连接是 LSAP 之间点到点式的连接，它还提供数据链路层的定序、流控和错误恢复，这是一处虚电路服务。4、LLC 子层/MAC 子层界面服务规范本规范
42、说明了 LLC 子层对 MAC 子层的服务要求，以便本地 LLC 子层实体间对等层LLC 子层实体交换 LLC 数据单元。（1）服务原语是：MA-DATA.request 、MA-DATA.indication、MA-DATA.confirm（2）LLC 协议数据单元结构 LLC PDU：目的服务访问点地址字段 DSAP，一个字节，其中七位实际地址，一位为地址型标志，用来标识 DSAP 地址为单个地址或组地址。源服务访问点地址字段 SSAP，一个字节，其中七位实际地址，一位为命令/ 响应标志位用来识别 LLC PDU 是命令或响应。控制字段、信息字段。5、LLC 协议的型和类LLC 为服务访问
43、点间的数据通信定义了两种操作：型操作，LLC 间交换 PDU 不需要建立数据链路连接，这些 PDU 不被确认，也没有流量控制和差错恢复。型操作，两个 LLC 间交换带信息的 PDU 之间，必须先建立数据链路连接，正常的通信包括，从源 LLC 到目的 LLC 发送带有信息的 PDU，它由相反方向上的 PDU 所确认。LLC 的类型：第 1 类型，LLC 只支持型操作；第 2 类型，LLC 既支持型操作，也支持型操作。6、LLC 协议的元素控制字段的三种格式：带编号的信息帧传输、带编号的监视帧传输、无编号控制传输、无编号信息传输。带编号的信息帧传输和带编号的监视帧传输只能用于型操作。无编号控制传输
44、和无编号信息传输可用于型或型操作，但不能同时用。信息帧用来发送数据，监视帧用来作回答响应和流控。3.7 CSMA/CD 介质访问控制协议1、MAC 服务规范三种原语MA-DATA.request 、MA-DATA.indication、MA-DATA.confirm2、介质访问控制的帧结构CSMA/CD 的 MAC 帧由 8 个字段组成：前导码；帧起始定界符 SFD；帧的源和目的地址 DA、SA；表示信息字段长度的字段；逻辑连接控制帧 LLC；填充的字段 PAD；帧检验序列字段 FCS。前导码：包含 7 个字节，每个字节为 10101010，它用于使 PLS 电路和收到的帧定时达到稳态同步。帧
45、起始定界符：字段是 10101011 序列，它紧跟在前导码后，表示一幅帧的开始。帧检验序列：发送和接收算法两者都使用循环冗余检验（CRC）来产生 FCS 字段的 CRC 值。3、介质访问控制方法IEEE802.3 标准提供了介质访问控制子层的功能说明，有两个主要的功能：数据封装（发送和接收），完成成帧（帧定界、帧同步）、编址（源和目的地址处理）、差错检测（物理介质传输差错的检测）；介质访问管理，完成介质分配避免冲突和解决争用处理冲突。3.8 标记环介质访问控制协议标记环局域网协议标准包括四个部分：逻辑链路控制 LLC、介质访问控制 MAC、物理层 PHY 和传输介质。1、IEEE802.5 规
46、定了后面三个部分的标准。LLC 和 MAC 等效于 OSI 的第二层（数据链路层），PHY 相当于 OSI 的第一层（物理层）。 LLC 使用 MAC 子层的服务，提供网络层的服务，MAC 控制介质访问，PHY 负责和物理介质接口。2、介质访问控制帧结构标记环有两个基本格式：标记和帧。在 IEEE802.5 中帧的传输是从最高位开始一位一位发送，而 IEEE802.3 和 IEEE802.4 正好相反，帧的传输是从最低位开始一位一位发送的，这一点对于不同协议的局域网互连时要进行转换。3、介质访问控制方法（1）帧发送：对环中物理介质的访问系采用沿环传递一个标记的方法来控制。取得标记的站具有发送一
47、帧或一系列帧的机会。（2）标记发送：在完成帧发送后，该站就要查看本站地址是否在 SA 字段中返回，若未查看到，则该站就发送填充，否则就发送标记。标记发送后，该站仍留在发送状态，起到该站发送的所有的帧从环上移去为止。（3）帧接收：若帧的类型比特表示为 MAC 帧，则控制比特由环上所有的站进行解释。如果帧的 DA 字段与站的单地址、相关组地址或广播地址匹配，则把 FC、DA、SA、INFO以及 FS 字段拷贝入接收缓冲区中，并随后转送至适当子层。（4）优先权操作：访问控制字段中的优先权比特 PPP 和预约比特 RRR 配合工作，使环中服务优先权与环上准备发送的 PDU 最高优先级匹配。3.9 快速
48、以太网快速以太网的类型快速以太网（Fast Ethernet）是一个新的 IEEE 局域网标准，于 1995 年由原来制定的以太网标准的 IEEE802.3 工作组完成。快速以太网正式名为 100Base-T。共享介质快速以太网和传统以太网采用同样的介质访问控制协议 CSMA/CD 所有的介质访问控制算法不变，只是将有关的时间参量加速 10 倍。快速以太网的三种标准：100Base-4、100Base-TX、100Base-FX快速以太网的产品：适配器：一边是总线结构，将数据传送至主机、中继器或 HUB；另一边接到所选的介质，可以是双绞线、光纤，或者是一个介质独立接口 MII，MII 是用来连
49、接外部收发器用的，其功能类似于以太网的 AUI。HUB：可分为共享机制的中继器和交换机制的交换器。3.10 基于交换技术的网络1、交换网结构交换技术的两种主要应用形式是：折叠式主干网和高速服务器联接。2、全双工以太网全双工运行在交换器之间，以及交换器和服务器之间，是和交换器一起工作的链路特性，它使数据流在链路中同时两个方向流动，不是所有收发器都支持它的全双工功能。3、在下列情况下全双工最有用：（1）在服务器和交换器之间。这是目前全双工应用最普遍的配置。（2）在两个交换器之间。（3）在远离的两个交换器之间。3、多媒体多媒体的应用基于 MPEG、JPEG、H.261 等视频压缩算法。缺点：是由网络缓存产生的延迟，一方面为了平滑抖动数据要插入足够的缓存，另一方面缓存又不能太大，以至引起无法接受的视频延迟。对视频应用的低延迟需求有四种解决方案：（1）采用 10Mbps 交换器（2）采用 100Mbps 中继器（3）用 100Mbps 的交换器（4）采用流控技术4、千兆位以太网千兆位以太网也有铜线及光缆两种标准。铜线标准 1000Base-CX，最大传输距离，25 英尺，并需用 150 欧姆的屏蔽双绞线 STP，光缆标准 1000Base-SX，850nm 的短波长，300m 传输距离。1000Base-
