网络规划设计师笔记-第 1 章 计算机网络原理

计算机网络原理

1.1 计算机网络概论（P1-10）

1、定义与应用

计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接

起来，由功能完善的软件实现资源共享的系统。

计算机网络的几个应用方向：

对分散的信息进行集中、实时处理；共享资源；电子化办公与服务；通信；远

程教育；娱乐等。

2、计算机网络组成

A：计算机网络物理组成

从物理构成上看，计算机网络包括硬件、软件、协议三大部分。

B：功能组成

从功能上，计算机网络由资源子网和通信子网两部分组成。

C：工作方式

从工作方式上看，也可以认为计算机网络由边缘部分和核心部分组成。

3、计算机网络分类

A：按分布范围分类

WAN、MAN、LAN、PAN（个域网）

B：按拓扑结构分类

总线型网络、星型网络、环形网络、树型网络、网格型网络等基本形式。也可以

将这些基本型网络互联组织成更为复杂的网络。

C：按交换技术分类（注意区别各自的优缺点）

线路交换网络、报文交换网络、分组交换网络等类型。

D：按采用协议分类

应指明协议的区分方式。

E：按使用传输介质分类

有线（再按各介质细分）、无线

F：按用户与网络的关联程度分

骨干网、接入网、驻地网

4、网络体系结构

A：分层与协议

注意分层的三个基本原则

B：接口与服务

SAP

计算机网络提供的服务可分为三类：面向连接的服务与无连接的服务、有应答服务

与无应答服务、可靠服务与不可靠服务

服务数据单元 SDU、协议控制信息 PCI、协议数据单元 PDU。三者的关系为：

N-SDU+N-PCI=N-PDU=（N-1）SDU

C：ISO/OSI 与 TCP/IP 体系结构模型

OSI 有 7 层，从低到高依次称为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、

表示层、应用层。各层对应的数据交换单元分别为：比特流、帧、分组、TPDU、SPDU、PPDU、

APDU

TCP/IP 从低到高各层依次为网络接口层、互联网层、传输层、应用层。网络接口

层相当于 OSI 的物理层和数据链路层；互联网层相当于 OSI 的网络层；传输层相当于 OSI

的传输层；应用层相当于 OSI 的应用层；没有表示层和会话层。

第 1 章 计算机网络原理

1.2 数据通信基础（P11-46）

1、数据通信概念

A：数字传输与模拟传输

数字传输是指用数字信号来传送消息的通信方式。模拟传国是指以模拟信号来传输消息

的通信方式。不论是数字数据还是模拟数据，都可以采用两种传输方式之一进行传输。

B：基带传输与频带传输

基带传输是指信号没有经过调制而直接送到信道中去传输的一种方式。频带传输是指信

号经过调制后再送到信道中传输的一种方式，接收端要进行相应的解调才能恢复原来的信

号。

2、数据通信系统

A：数据通信系统模型

数据通信系统的基本组成一般包括发送端、接收端、收发两端之间的信道三个部分。

参见 P16 图 1-11

B：同步方式

同步的实现包括位同步、字符同步、帧同步

C：检错与纠错（参阅 P43 1.2.7 节内容）

包括二维奇偶校验、循环冗余校验等检错方法。

检错重发方法有：停发等候重发、返回重发和选择重发。

3、数据调制与编码

A：数字数据的编码与调制

数字数据编码为数字信号：不归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、双极性半空

占码（AMI）、双极性 8 零替换码（B8ZS）、三阶高密度双极性码（HDB3）、nB/mB 码等。

数字数据调制为模拟信号：

基本调制方法：幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）

正交振幅调制（QAM）

B：模拟数据的编码与调制

模拟数据编码为数字信号：PCM

模拟数据调制为模拟信号：AM、FM、PM

4、复用技术

A：时分复用

TDM，在进行通信时，复用器和分用器总是成对地使用。

时分复用(Time Division Multiplexer,TDM)是把一个传输通道进行时间分割以传送若

干话路的信息，把 N 个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分

配一段使用通道的时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。与此同时，

其它设备与通道的联系均被切断。待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把

通道联接到下一个要连接的设备上去。时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通

信的主要方法，因而 PCM 通信常称为时分多路通信。 TDM 包括同步时分复用和统计时分复

用。

B：频分复用

FDM，主要用于模拟信号。主要应用：无线电广播系统和有线电视系统。

频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分

成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输 1 路信号。频分复用要求总频率宽度大于

各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间

设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术的特点是所有子信

道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术

取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，还有一种是正交

频分复用(OFDM)。

C：波分复用

WDM 就是光的频分复用。波分复用系统主要由光发射机、光接收机、光放大器和光纤组

成。

D：码分复用

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码分复用(CDM，Code Division Multiplexing)是靠不同的编码来区分各路原始信号的

一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。例如

在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳 1 个用户进行通话，许多同

时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。移动通信系统是一个多信道同时工作的系

统，具有广播和大面积覆盖的特点。在移动通信环境的电波覆盖区内，建立用户之间的无线

信道连接，是无线多址接入方式，属于多址接入技术。联通 CDMA(Code Division Multiple

Access)就是码分复用的一种方式，称为码分多址，此外还有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)

和同步码分多址(SCDMA)。

E：统计时分复用

STDM 是一种改进的时分复用方法，它能明显地提高信道的利用率。集中器常使用这种

方法。

5、数据交换方式

A：电路交换

主要用于电话系统。两大优点和两大缺点要记住：延迟小，无冲突，但建立时间长，资

源浪费。

B：报文交换

采用的是存储—转发技术，动态分配线路，使得线路能够共享，提高了资源利用率。但

它对数据块大小没有限制，所以不适合交互式通信。

C：分组交换

现代网络绝大多数采用分组交换技术。根据内部机制的不同，分组交换技术又分为数据

报和虚电路两种方式。

数据报：每个分组的首部都带有完事的目的地址，交换机根据转发表转发分组。注意 6

特点。

虚电路：在发送数据之前，在源主机和目的主机之间建立一条虚连接。注意 6 特点。

D：信元交换

是异步传输模式 ATM 采用的交换方式，在很大程度上就是按照虚电路方式进行分组转

发。在 ATM 网络中与众不同的一点是，分组长度是固定不变的，称为信元。信元长度为 53

字节，5 字节的首部，48 字节的有效载荷。

6、传输介质

A：双绞线

分为 STP 和 UTP

EIA/TIA-568-A 标准，规定了从 1 类线到 5 类线的 UTP 标准，其中 3 类线和 5 类线用于

计算机网络

B：同轴电缆

具有很好的抗干扰特性，广泛用于传输较高速率的数据。

分为：50Ω同轴电缆（用于基带数字信号传送，10Mbps 可达 1KM）

75Ω同轴电缆（用于模拟传输系统，是 CATV 中的标准传输电缆）

C：光纤

就是能导光的玻璃纤维，有光脉冲表示比特 1，无光脉冲表示比特 0。注意 7 大特点。

光纤按传输方式可分为多模光纤和单模光纤。

多模光纤（MMF）：源为发光二极管，发出的可见光定向性较差，只适合于近距离传输。

多模光纤电缆容许不同光束于一条电缆上传输，由于多模光缆的芯径较大，故可使用较为廉

宜的偶合器及接线器，多模光缆的光纤直径为 50μm 至 100μm。

基本上有两种多模光缆，一种是梯度型（graded）另一种是引导型（stepped），对于梯

度型（graded）光缆来说，芯的折光系数（refraction index)于芯的外围最小而逐渐向中

心点不断增加，从而减少讯号的振模色散，而对引导型（Stepped Inder）光缆来说，折光

系数基本上是平均不变，而只有在色层（cladding）表面上才会突然降低引导型（stepped）

光缆一般较梯度型（graded）光缆的频宽为低。在网络应用上，最受欢迎的多模光缆为

62.5/125，62.5/125 意指光缆芯径为 62.5μm 而色层（cladding）直径为 125μm，其他较

为普通的为 50/125 及 100/140。

相对于双绞线，多模光纤能够支持较长的传输距离，在 10mbps 及 100mbps 的以太网中，

多模光纤最长可支持 2000 米的传输距离，而于 1GpS 千兆网中，多模光纤最高可支持 550

米的传输距离。

业界一般认为当传输距离超过 295 尺，电磁干扰非常严重，或频宽需要超过 350MHz，

那便应考虑采用多模光纤代替双绞线作为传输载体。

多模光纤的芯线标称直径规格为 62.5μm/125μm.或 50μm/125μm.。规格（芯数）有

2、4、6、8、12、16、20、24、36、48、60、72、84、96 芯等。线缆外护层材料有普通型；

普通阻燃性；低烟无卤型；低烟无卤阻燃型。

当用户对系统有保密要求，不允许信号往外发射时，或系统发射指标不能满足规定

时，应采用屏蔽铜芯对绞电缆和屏蔽配线设备，或采用光缆系统。

单模光纤（SMF）：直径减小到只有一个光的波长大小，可使光线沿直线传播。光源采用

定向性很好的激光二极管。因此，它的损耗较小，传输距离远。

几种单模光纤

G.652 单模光纤

满足 ITU-T.G.652 要求的单模光纤，常称为非色散位移光纤，其零色散位于 1．3um 窗

口低损耗区，工作波长为 1310nm（损耗为 0．36dB／km）。我国已敷设的光纤光缆绝大多数

是这类光纤。随着光纤光缆工业和半导体激光技术的成功推进，光纤线路的工作波长可转移

到更低损耗（0.22dB／km）的 1550nm 光纤窗口。

G.653 单模光纤

满足 ITU-T.G.653 要求的单模光纤，常称色散位移光纤（DSF＝Dispersion Shifled

Fiber），其零色散波长移位到损耗极低的 1550nm 处。这种光纤在有些国家，特别在日本被

推广使用，我国京九干线上也有所采纳。美国 AT&T 早期发现 DSF 的严重不足，在 1550nm

附近低色散区存在有害的四波混频等光纤非线性效应，阻碍光纤放大器在 1550nm 窗口的应

用。但在日本，将色散补偿技术*用于 G.653 单模光纤线路，仍可解决问题，而且未见有日

本的 G.655 光纤，似属个谜。

G.655 单模光纤

满足 ITU-T.G.655 要求的单模光纤，常称非零色散位移光纤或 NZDSF（＝NonZero

Dispersion Shifted Fiber）。属于色散位移光纤，不过在 1550nm 处色散不是零值（按

ITU-T.G.655 规定，在波长 1530-1565nm 范围对应的色散值为 0.1-6.0ps／nm.km），用以平

衡四波混频等非线性效应。商品光纤有如 AT&T 的 TrueWave 光纤，Corning 的 SMF-LS 光纤

（其零色散波长典型值为 1567.5nm，零色散典型值为 0.07ps／nm2.km）以及 Corning 的 LEAF

光纤。我国的"大宝实"光纤等。

D：无线

包括陆地微波、卫星微波、无线电、红外线等