写在前面：本课程授课教师为韩彦芳。本文仅供个人复习学习、构建知识体系所用。
文章目录
第1章 通信网络概述及数学基础
1.1 通信网络的基本构成
1.1通信网络的基本构成
一个基本的通信网络通常由用户通信终端、物理传输链路（通道）和链路的汇聚点（网络结点）组成。
出题：给定英文简写，写出对应的中文意思。比如ATM是什么？
常用通信网络
ATM(Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式)
X.25分组网
PSTN(Public Switched Telephone Network,公用电话交换网)/ISDN(Integrated Service Digital Network，综合业务数字网)
移动通信网/卫星通信网
FDDI(Fiber Distributed Data Interface,光纤分布式数据接口)环网
局域网及高速骨干核心网
以太网系列标准
IEEE根据以太网特性制定了表格所示的一系列标准。人们通常所说的以太网是指这个表格中的第一行，也就是速率为10Mbit/s的标准。表中，10BASE-T中的T指的是UTP（Unshielded Twisted Pair），全称是非屏蔽双绞线，是以太网中常用的线缆类型，第三行中的X，指的是光纤
数据传输链路
概念：所谓数据传输链路是指在物理传输媒介（如双绞线、同轴电缆、光纤、微波传输系统、卫星传输电路等）上利用一定的传输标准（通常规定了电气接口、调制解调方式、数据编码的方式、比特同步、帧格式和复分接的方式等）形成的传输规定速率（和格式）的数据比特传输通道。
数据传输链路的分类
一类是用户到网络结点（路由器或交换机）之间的链路，简称为接入链路
一类是网络结点（路由器或交换机）到网络结点（路由器或交换机）之间的链路，简称为网络链路
数据传输网络
基本功能：数据传输网络的基本功能是通过网络的交换机(或路由设备)为运载用户业务的分组，选择合适的传输链路，从而使这些分组迅速可靠地传送到目的用户。
路径(路由)：一个分组经过的所有传输链路的集合。
消息（message）：在数据传输网络中，要传送的基本内容称为消息。消息可以是一份Email，也可以是文件、图像等。
会话过程（Session）：在要进行交互操作的场合，如：A可以发一个消息给B，B可以发一个应答给A，双方需要交互多次才可以完成信息交换过程，或者说，双方需要按照一定的顺序交换大量的消息。称这样一个消息的序列为一个会话过程。
典型的数据传输网络有：分组交换网、电路交换网和ATM网。
A分组交换网
在分组交换网中，将消息分成许多比较短的格式化的数据块称为分组（Packet）进行传输和交换。每一个分组由若干比特数据组成。每一个分组通常包括一个附加的分组头。分组头指明该分组的目的结点及其他网络控制信息。
在每一个网络结点中采用存储转发的工作方式来将输入的分组送到选定的输出链路上（这种按照一定的规则（路由算法）将输入分组送到选定的输出链路上的过程称为交换）。
分组交换网中如何选择一条合适的路由？主要有两种基本的路由选择方式：虚电路方式和数据报方式
B 电路交换网
在电路交换网络中，在双方通信之前，需要建立一条直接的物理通路，在通信结束后，需要拆除该物理链路。在通信过程中，收发双方独占该物理链路。
在电路交换方式中，信息的传输具有很短的时延，且可以保持收发双方严格的同步关系。但与分组交换相比，链路利用率较低。
电路交换适用于：连接时间长、批量大的实时数据传输，如数字话音、传真等业务。对于经常性长期连接的用户之间，可以使用永久性连接线路或租用线路，进行固定连接，即不存在呼叫建立和拆除线路这两个阶段，避免了相应的时延。
分组交换和电路交换比较
分组交换中数据报和虚电路的比较
C ATM网络
ATM(Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式)是在传统电话网使用的电路交换以及分组交换网基础上发展起来的一种交换技术，可以较好地支持不同速率、不同种类的宽带信息交换。
ATM网络与分组交换的差别是采用一个全网统一的固定长度的分组（称为信元）进行传输和交换。ATM网络中，信元的长度是53字节，其中5个字节是信元头，48个字节用来运载信息。
好处：由于信元格式和长度固定，可用硬件电路对信元进行处理，因而缩短了每个信元的处理时间。
ATM网络接口
ATM信元格式
网络的互联
前面两个小节讨论的是一个子网内的问题，这时所有的链路具有相同的特性，采用某种数据传输链路协议和寻址方式，通过交换设备来实现子网内的路由选择和信息交换。
网络互联：是指利用网络互联设备及相应的技术措施和协议把两个以上的计算机网络连接起来，使不同网络上的用户能互相通信和交换信息。
物理层设备：中继器和集线器
数据链路层设备：网桥和交换机
网络层设备：路由器
路由器区别于交换机的关键特征是它可连接使用不同物理传输媒介、具有不同传输协议的数据链路。
全网互联的基本条件：一是全网统一编址，而是路由算法。
1.2 协议体系及分层的概念
第一章第二部分
设备之间要进行通信，必须遵循一套相同的标准，而这个标准就是协议。
1.2.1分层的概念
基本概念
1.2.2 OSI参考模型
OSI参考模型共7层，从下往上分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
物理层
数据链路层
网络层
传输层
会话层
表示层
应用层
OSI参考模型整体图
1.2.3 TCP/IP协议体系结构
TCP/IP协议族的通信任务组织成五个相对独立的层次：应用层，传输层，互联网层，网络接入层，物理层。（没有OSI七层模型中的表示层和会话层）。
网络接口层
网际层（互联网层）
传输层
应用层
OSI和TCP/IP模型的异同
1.2.4 混合的分层协议
数据的封装与解封装
1.3 通信网络的基本理论问题(可能有填空题！)
第一章涉及到的主要知识点
第2章 端到端的传输协议
物理层是为链路层提供一组虚拟的比特通道，本章将讨论在这样的比特管道上如何形成一条可靠的业务通道为上层提供可靠的服务。
为了形成可靠的业务通道，首先解决如何标识高层送下来的数据块（分组）的起止位置。接着就要解决如何发现传输中的比特错误。最后要解决的就是发现这些错误后，如何消除这些错误。
2.1组帧技术
2.1.1 面向字符的组帧技术
面向字符的组帧技术是指物理层传输的基本单元是一个字符（通常用一个字符表示一个字节），并在此基础上形成具有一定格式的字符。
Internet网中常用的面向字符的组帧技术的协议有SLIP（Serial Line Internet Protocol）和PPP（Point to Point Protocol）
SLIP协议
为了防止IP数据报中出现相同的END字符而使收端错误地终止一帧的接收，SLIP中使用了转义字符ESC。当IP数据报中出现END字符时，就转换成ESC和ESC-END（其中ESC-END=DCH）两个字符。当IP数据报中出现ESC时，就转换成为ESC和ESC-ESC（其中ESC-ESC=DDH）两个字符。
收端只要收到END字符即表示一帧的开始或结束。每当遇到ESC字符就进行字符转换，恢复IP报文中的原有的END和ESC字符。这样就可以完全以一个IP数据报的形式向IP层提交数据。
PPP协议
上述帧格式均支持数据的透明传输，这些帧结构在处理时非常简单，但缺点是效率较低，插入了许多转义字符。另外，数据长度必须以字节为单位。
2.1.2面向比特的组帧技术
2.1.3 采用长度计数的组帧技术
2.2链路层的差错控制
2.2.1 流量控制
2.2.2 差错检测
2.2.3 ARQ协议
停等式ARQ（Stop-and-Wait ARQ）基本思想是在开始下一帧传送以前必须确保当前帧已被正确接收
例题
设有三种物理链路：一条是卫星链路，其信道速率为64kbps，传播时延为Tp=270ms，一条是经过电话网的呼叫接续构成的5000km的链路，其信道速率为9600bps，传播时延Tp=25ms；一条是由同轴电缆提供的长为500m链路，其信道速率为10Mbps，传播时延Tp=2.5μs。试求帧长为K=1000时和K=10000bit时停等式ARQ的链路最大平均利用率U，最大平均吞吐量S（分组/秒）和平均分组时延D（ms）