计算机网络

因特网

ISP(因特网服务提供商)

• 端系统经过ISP接入因特网。每一个ISP是一个由多个分组交换机和多段通讯链路组成的网络。不一样的ISP为端系统提供了各类不一样类型的网络接入git

  • 第一层ISP(主干ISP)web

    • 覆盖国际区域（十几个）
    • 与其它低层次的ISP构成“客户-提供商”的关系
    • 不向任何人付费，能够向区域ISP和接入ISP出售因特网接入

  • (第一层外)的其它ISP算法

    • 能够与两个或更多ISP链接，所以，即便它的ISP之一故障，它仍能继续发送和接收分组
    • 相同等级结构层次的邻近一对ISP可以对等，对等ISP不向其对等付费，对等ISP之间的流量直接链接

  • IXP(因特网交换点)编程

    • 汇合点，多个ISP可以在此共同对等

时延

• 处理时延缓存

  • 检查分组首部，决定将分组导向何处所需的时延

• 排队时延服务器

  • 分组在链路上等待传输时，经受的排队时间

• 传输时延网络

  • 将分组的全部比特推向链路所需的时间

• 传播时延分布式

  • 分组在链路中传播所需的时间

协议层次和服务模型

• 五层因特网协议栈svg

  • 应用层学习

    • 任务是经过应用进程间的交互来完成特定网络应用

  • 运输层

    • 负责向两台主机中进程之间的通讯提供数据传输服务

  • 网络层

    • 负责为分组交换网上的不一样主机提供通讯服务、选择合适的路由

  • 链路层

    • 将网络层的数据报封装成帧，使用链路层协议在相邻节点间的链路上传输帧

  • 物理层

    • 将帧中一个个比特从一个节点移动到下一个节点

• 七层OSI参考模型

  • 应用层

    • 任务是经过应用进程间的交互来完成特定网络应用

  • 表示层

    • 使通讯的应用程序可以解释交换数据的含义，提供数据压缩、数据加密等服务

  • 会话层

    • 提供了数据交换的定界和同步功能，包括创建检查点和恢复方案的方法

  • 运输层

    • 负责向两台主机中进程之间的通讯提供数据传输服务

  • 网络层

    • 负责为分组交换网上的不一样主机提供通讯服务、选择合适的路由

  • 链路层

    • 将网络层的数据报封装成帧，使用链路层协议在相邻节点间的链路上传输帧

  • 物理层

    • 将帧中一个个比特从一个节点移动到下一个节点

应用层

应用程序体系结构

• 客户机/服务器(C/S)体系结构
• P2P体系结构

因特网提供的运输服务

• TCP

  • 面向链接的服务
  • 可靠数据传输服务
  • 具备拥塞控制机制，拥塞控制不必定能为应用程序带来直接好处，但能对整个网络带来好处。

• UDP

  • 无链接的服务
  • 不可靠数据传输服务（不保证到达，也不保证有序到达）
  • 没有拥塞控制

应用层协议

• HTTP(超文本传输协议)
• FTP(文件传输协议)
• 电子邮件协议
• DNS(域名系统)
• P2P应用

表示层

会话层

运输层

端口号与套接字

• 端口号

  • 一般在一台主机上可以运行许多网络应用程序。IP地址能够标识一台主机，端口号则是用来标识这台主机上的特定进程

端口号是一个16bit的数字，大小在0~65535之间，0~1023范围的端口号称为周知端口号，保留给周知的应用层协议

• 套接字

  • 套接字是同一台主机内应用层与运输层之间的接口，也可称为应用程序和网络之间的应用程序编程接口
  • TCP套接字：(源IP,源端口,目的IP,目的端口)
  • UDP套接字：(目的IP,目的端口)

多路复用与多路分解

• 多路分解

  • 将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字的过程（经过报文段的端口号字段）

• 多路复用

  • 从源主机不一样套接字收集数据，并为数据封装上首部信息从而生成报文段，传递到网络的过程

UDP

• 出于下列缘由可能使用UDP：

  • 应用层能更好地控制要发送的数据和发送时间（TCP拥塞时会遏制发送方发送）
  • 无需创建链接
  • 无链接状态（TCP须要维护链接状态，包括接收和发送缓存、拥塞控制参数、序号与确认号的参数）
  • 分组首部开销小（每一个TCP报文段有20字节的首部开销，而UDP仅有8字节的开销）

可靠数据传输原理

• 彻底可靠信道上的可靠数据传输(rdt1.0)

• 具备比特差错信道上的可靠数据传输(rdt2.0、rdt2.一、rdt2.2)

• 具备比特差错的丢包信道上的可靠数据传输(rdt3.0)

• 流水线可靠数据传输

  • 回退N步(GBN)
  • 选择重传(SR)

TCP

• TCP是面向链接的，提供全双工的服务：数据流能够双向传输。也是点对点的，即在单个发送方与单个接收方之间的链接

• TCP报文段结构

  • 序号

    • TCP的序号是数据流中的字节数，不是分组的序号。表示该报文段数据字段首字节的序号

  • 确认号

    • TCP使用累积确认，确认号是第一个未收到的字节序号，表示但愿接收到的下一个字节

  • 首部长度

    • 一般选项字段为空，因此通常TCP首部的长度是20字节

  • 选项字段

    • 用于发送方与接收方协商MSS(最大报文段长)，或在高速网络环境下用做窗口调节因子

  • 标志字段

    • ACK

      • 指示确认字段中的值是有效的

    • RST,SYN,FIN

      • 链接创建与拆除

    • PSH

      • 指示接收方应当即将数据交给上层

    • URG

      • 报文段中存在着(被发送方的上层实体置位)“紧急”的数据

  • 接收窗口

    • 用于流量控制（表示接收方还有多少可用的缓存空间）

• 流量控制

  • 若是应用程序读取数据至关慢，而发送方发送数据太多、太快，会很容易使接收方的接收缓存溢出，流量控制就是用来进行发送速度和接收速度的匹配。发送方维护一个“接收窗口”变量，这个变量表示接收方当前可用的缓存空间

• 链接管理

  • 3次握手

    • 客户端向服务器发送SYN报文段（不包含应用层数据，首部的一个标志位(即SYN比特)被置位，客户端随机化选择(避免攻击)一个起始序号x）
    • 服务器为该TCP链接分配TCP缓存和变量，返回一个SYNACK报文段（也不包含应用层数据，SYN比特被置为1，ACK为x+1，服务器选择本身的初始序列y）
    • 客户机为该链接分配缓存和变量，返回一个对SYNACK报文段进行确认的报文段（由于链接已经创建了，因此SYN比特被置为0）

  • 4次挥手

    • 客户端发送一个FIN报文（首部中的FIN比特被置位）
    • 服务器返回一个对FIN报文的确认报文
    • 服务器发送一个FIN报文（首部中的FIN比特被置位）
    • 客户端返回一个对FIN报文的确认报文

• 拥塞控制

  • TCP拥塞控制

    • 因为IP层不向端系统提供显示的网络拥塞反馈，因此TCP必须使用端到端拥塞控制，而不是网络辅助拥塞控制

    • 两个拥塞指示

      • 3次冗余ACK
      • 超时

    • TCP拥塞控制算法包括三个主要部分

      • 加性增、乘性减

        • • 加性增：缓慢增长CongWin，每一个RTT增长1个MSS，线性增加（拥塞避免）

• 乘性减：发生丢包时，设置CongWin = CongWin/2（不低于1个MSS），从而控制发送速度

  - 慢启动
  
    		- TCP链接开始时，CongWin的初始值为1个MSS，指数型增加
  
    	- 对拥塞指示做出反应
  
    		- - 3次冗余ACK：CongWin = CongWin/2，而后线性增长（拥塞避免）

• 超时：CongWin被设置为1个MSS，而后指数增加，直到CongWin达到超时前的一半为止

网络层

网络层功能和服务

• 功能

  • 转发

    • 当一个分组到达某路由器的一条输入链路时，路由器将分组移动到适当输出链路的过程

  • 选路

    • 当分组从发送方传至接收方时，网络层决定这些分组所采用的路由或路径的过程

  • 链接创建

    • ATM等非因特网的网络层体系结构要求从源到目的地沿着所选的路径创建链接

• 服务

  • 虚电路(VC)网络

    • 面向链接的，数据按需到达，分组不会丢失，路由器为进行中的链接维持链接状态信息

  • 数据报网络

    • 无链接的，但在转发表中维持了转发状态信息。因特网是数据报网络（数据报网络中，一般每1~5分钟左右更新一次转发表，由于转发表会被修改，因此从一个端系统到另外一个端系统发送一系列分组可能在经过网络时走不一样的路径，从而无序到达）

转发

• 使用最长前缀匹配来匹配路由表中的表项，决定转发出口

• 路由器

  • 输入端口
  • 交换结构
  • 输出端口
  • 选路处理器

选路

• 源主机到目的主机选路的问题可归结为从源路由器到目的路由器的选路问题

• 全局选路算法(LS算法)

  • 全局选路算法用完整的、全局性的网络信息来计算从源到目的地之间的最低费用路径。因为具备全局状态信息，因此这种算法又常被称为链路状态算法

• 分布式选路算法(距离向量算法)

  • 以迭代的、分布式的方式计算出最低费用路径。和全局选路算法的区别在于，没有节点拥有关于全部网络链路费用的完整信息，每一个节点仅有与其直接相连链路的费用信息

• 因特网中的选路

  • 随着路由器数目变大，选路信息的计算、存储及通讯的开销逐渐高得惊人，数亿台主机中存储选路信息须要巨大容量的内存。在公共因特网上全部路由器上广播LS更新的开销将致使没有剩余带宽供发送数据分组使用。距离向量算法在如此大的路由器中的迭代将确定永远不会收敛。能够将路由器组织成自治系统(AS)来解决

IP(网际协议)

• 因特网三大组件

  • IP协议
  • 选路组件
  • 报告数据报中的差错和对某些网络层信息请求进行响应的设施

• 数据报格式

  • 版本号

    • IP协议的版本，路由器根据版本号肯定如何解释剩余部分

  • 首部长度

    • 一个IPV4数据报可包含一些可选项，因此须要用4比特肯定数据部分实际从哪开始，**大多数IP数据报不包含可选项，有20字节的首部

  • 服务类型

    • 可使不一样类型(实时与非实时等)的IP数据报区分开来

  • 数据报长度

    • IP数据报的总长（16bit，首部+数据，因此IPv4数据报的最大大小是65535字节）

  • 寿命(TTL)

    • 8位，用以确保数据报不会永远在网络中循环，每通过一台路由器减1，减为0时丢弃

  • 上层协议

    • 指明了数据部分应该交给哪一个运输层协议（UDP(6)、TCP(17)）

  • 首部校验和

    • 首部中每2个字节做为一个数，和的反码存入校验和字段中。路由器通常会丢弃检测出的错误数据报。每台路由器上都必须从新计算并更新校验和，由于TTL及选项字段可能会改变

  • 选项

    • 在IPv6中已再也不使用

  • 标识

    • 识别分片的序号

  • 标志

    • 最后一个分片的标志为0，其他分片的标志为1（设置DF位表示不容许分片，可用于路径MTU发现）

  • 比特片偏移

    • 该分片起始数据在原数据报中的偏移量/8

• IP数据报分片

  • 一个链路层帧能承载的最大数据量叫作最大传输单元(MTU)（以太网可承载不超过1500字节的数据），由于每一个IP数据报封装在链路层帧中，再从一台路由器运输到下一台路由器，故链路层协议MTU严格地限制着IP数据报的长度。发送方与目的地路径上的每段链路可能使用不一样的链路层协议，每种协议可能具备不一样的MTU，若是转发表查找决定的出链路的MTU比该IP数据报的长度小，则须要对IP数据报进行分片。片在到达目的地运输层之前须要被组装，若是一个或多个片没有到达目的地，则该不完整的数据报被丢弃

• IPv4编址

  • 主机与物理链路之间的边界叫作接口，一个IP地址在技术上是与一个接口相关联的，而不是与包括该接口的主机或路由器相关联的

  • 分类编制

    • A类网络

      • 网络部分被限制长度为8比特

    • B类网络

      • 网络部分被限制长度为16比特

    • C类网络

      • 网络部分被限制长度为24比特

    • 分类编制的问题在于：对于一个组织，分配一个B类网络可能太大，分配一个C类网络可能过小，这样分配B类网络就会形成地址空间的迅速消耗，以及大量的地址浪费。这个问题相似于操做系统内存管理中固定分区的问题

  • 无类别域间选路(CIDR)

    • 32比特的IP地址被划分为2部分，a.b.c.d/x，前x比特构成了IP地址的网络部分，被称为该地址的网络前缀

• DHCP(动态主机配置协议)

  • 一个组织一旦得到一块地址，就能够为该组织内的主机和路由器接口分配独立的IP地址

  • DHCP能够提供如下服务

    • 为主机分配IP地址
    • 获取子网掩码
    • 获取第一跳路由器地址（常称为默认网关）
    • 提供本地DNS服务器的地址（记录在/etc/resolv.conf文件中）

  • DHCP协议的4个步骤

    • DHCP服务器发现

      • 新到的客户端在68号端口使用UDP广播(255.255.255.255)DHCP发现报文，源地址为0.0.0.0

    • DHCP服务器提供

      • 子网中收到DHCP请求报文的DHCP服务器使用DHCP提供报文做出响应，提供IP地址、网络掩码、IP地址租用期(一般设置为几个小时或几天)

    • DHCP请求

      • 客户端从多个服务器的响应中选择一个，并用一个DHCP请求报文对选中的服务器进行响应，回显配置参数（这一步目的地址使用广播地址是由于在DHCP服务器提供时，服务器为客户预分配了IP地址，所以，客户有责任通知不采用的服务器，好让它们释放预分配的地址）

    • DHCP ACK

      • 服务器用DHCP ACK报文对DHCP请求报文进行响应，证明所要求的参数

• NAT(网络地址转换)

  • NAT适用这样一种场景：因为每一个IP使能的设备都须要一个IP地址，若是一个子网已经得到了一块IP地址，当连入设备增长时，IP地址可能不足

• ICMP(互联网控制报文协议)

  • ICMP用于主机和路由器彼此交互网络层信息。最典型的用途是差错报告，但其用途不只限于此(如源抑制，用于拥塞控制)

ICMP一般被认为是IP的一部分，但从体系结构上讲，它是位于IP之上，由于ICMP报文承载在IP分组中，做为IP有效载荷

• IPv6

  • IPv6数据报格式

    • 版本号

      • IPv6将该字段值设置为6

    • 流量类型

      • 与IPv4中的”服务类型“字段含义相同，区分不一样类型数据报（实时/非实时）

    • 有效载荷

      • 数据部分的字节数（16bit，不包括首部，因此IPv6数据报的最大大小是65535+40=65575字节）

    • 下一个首部

      • 应该交付给运输层的哪一个协议

    • 跳限制

      • 同TTL

  • 从IPv4向IPv6迁移

    • 虽然能处理IPv6的系统可作成向后兼容的，即能发送和接收IPv4数据报，但已设置的IPv4使能的系统不能处理IPv6数据报，要解决这个问题可使用双栈（即IPv6节点也具备完整的IPv4实现，这样的节点在RFC 4213中被称为IPv6/IPv4节点）

链路层

重点：

• 一、数据链路层的点对点信道和广播信道的特色，以及这两种信道所使用的协议（PPP协议以及CSMA/CD协议）的特色。
• 二、数据链路层的三个基本问题：封装成帧、透明传输和差错监测。
• 三、以太网MAC层的硬件地址
• 四、适配器、转发器、集线器、网桥、以太网交换机的做用以及使用场合。

1.链路层提供的服务

• 成帧：

  • 将网络数据报封装成帧

• 链路接入：

  • 媒体访问控制(MAC)协议规定了帧在链路上传输的规则

• 可靠交付：

  • 可靠交付服务一般用于易产生高差错率的链路，对于低比特差错的链路，可靠交付可能被认为是一种没必要要的开销，所以不提供此服务

• 流量控制：

  • 没有流量控制，可能会形成缓存区溢出

• 差错检测

• 差错纠正

• 半双工和全双工：

  • 全双工时，链路两端的节点能够同时传输分组

• 差错检测和纠错技术

  • 差错检测和纠正技术有时使接收方检测到已经出现的比特差错，但并不是老是这样。即便采用差错检测比特，也仍是可能有未检出比特差错的状况
    所以，主要是选择一个差错检测方案，使得这种事件发生的几率很小。可使用下列3种技术进行差错检测：

  • 奇偶校验

    • 只需包含1个附加比特。
    • 偶校验 : 选择一个值使得全部比特中1出现偶数次
    • 奇校验 : 选择一个值使得全部比特中1出现基数次

  • 校验和

    • 一般更多的应用于运输层。将数据分为多个k比特的序列，相加(可能回滚)后取反，做为校验和。接收方对全部k比特（包括校验和）的序列相加，结果的任意比特若是出现0，则检测为出现比特差错

  • 循环冗余检测(CRC)

    • 发送方和接收方协商一个r+1比特的生成多项式(G)，要起其最高比特位为1。发送方经过在d比特的数据后附加r比特，使得整个(d+r)比特的值可以被G整除。接收方用G去除(d+r)比特，若是余数非0，则出现差错

2.媒体访问控制(MAC)协议

• 点对点协议(PPP)

  • 点对点协议(PPP)用于点对点链路，点对点链路由链路一端的单个发送方和链路另外一端的单个接收方组成。一般住宅主机拨号链路就是用的PPP，因此它是目前部署最普遍的链路层协议之一

• 多路访问协议

  • 多路访问协议用于广播链路，广播链路可以让多个发送和接收节点都链接到相同的、单一的、共享的广播信道上。多路访问协议用于协调多个发送和接收节点对一个共享广播信道的访问

  • 信道划分协议

    • TDM(时分多路复用)

      • 对于N个节点的信道，传输速率为R bps，TDM将时间划分为时间帧，并进一步划分每一个时间帧为N个时隙，每一个节点在特定的时隙内传输（消除了碰撞，很是公平；但节点被限制与R/N bps的平均速率，即便只有一个节点有数据要发送）

    • FDM(频分多路复用

      • 在R bps的信道中建立了N个较小的R/N bps信道，每一个节点使用一个较小的信道传输（消除了碰撞，公平；但节点被限制与R/N bps的平均速率，即便只有一个节点有数据要发送）

    • CDMA(码分多址)

      • 每一个节点分配一种不一样的编码，每一个节点使用其惟一的编码来对发送的数据进行编码（若是精心选择编码，不一样节点能同时传输）

  • 随机接入协议

    • 纯ALOHA

      • 帧到达节点时，马上传输。若是发生碰撞，节点将当即(在彻底传输碰撞帧后)以几率p重传。不然，等待一个帧传输时间，再以几率p重传…（信道有效传输速率实际不是R bps，而是时隙ALOHA的一半，详见教材）

    • 时隙ALOHA

      • 时间被划分为时隙，每一个节点的时间同步，帧的传输只在时隙的开始时进行。若是发生碰撞，在下一个时隙开始时以几率p重传，不然等待一个时隙再以几率p重传…（信道有效传输速率实际不是R bps，而是0.37R bps，详见教材）

    • CSMA(载波侦听多路访问)

      • 发送前先侦听信道，若是没有其它节点在使用信道，则传输数据。CSMA没有碰撞检测，即便发生碰撞，也将传输完碰撞帧（因为节点间数据传输存在时延，极可能一个传输正在信道中可是因为还未到达因此检测到信道空闲，此时传输最终会发生碰撞）

    • CSMA/CD(具备碰撞检测的载波侦听多路访问)

      • 先侦听信道，若是没有其它节点在使用信道，则传输数据。可是有碰撞检测，若是发生碰撞，会中止传输剩下的数据，等待一个随机时间(一般比传输一帧短)后，再进行尝试

  • 轮流协议

    • 轮询协议

      • 指定节点之一为主节点。主节点以循环的方式轮询每一个节点。告诉每一个节点可以传输的最大帧数，而后让节点传输帧，主节点经过观察信道上是否缺少信号来决定一个节点合适完成了帧的发送（消除了困扰随机接入协议的碰撞和空时隙，效率很高；但引入了轮询延时，同时主节点发生故障将使信道不可用）

    • 令牌传递协议

      • 节点间经过令牌传递信道使用权，若是没有数据发送，当即传递令牌给下一节点（一个节点的故障可能会使整个信道崩溃。或者若是一个节点忘记释放令牌，必须调用某些恢复步骤使令牌返回到循环中来）

3.链路层编制

• MAC地址

  • 长度为6字节，共48比特，一般用十六进制表示法，地址的每一个字节被表示为一对十六进制数

• ARP(地址解析协议)

  • ARP只为同一子网上的节点解析IP地址，DNS为因特网中任何地方的主机解析主机名

4.以太网

• 以太网帧结构

  • 前同步码

    • 8字节。以太网帧以一个8字节的前同步码字段开始。前7个字节的值都是10101010，最后一个字节是10101011。前7个字节用于“唤醒”接收适配器，而且将其时钟与发送方的时钟同步，第8个字节的最后两个1告诉接收适配器，“重要的内容”就要来了，所以接收适配器知道接下来的6个字节是目的地址

  • 类型

    • 网络层协议类型

  • 数据

    • 46~1500字节。承载了IP数据报，以太网的最大传输单元(MTU)是1500字节，IP数据报最小46字节，若是不够会填充（若是填充，在目的端填充也会上传到网络层，经过数据报首部的长度字段去除填充）

  • 循环冗余检测(CRC)

    • 提供差错检测与纠正，具体见1.1。若是校验成果，并不会发送确定确认。若是校验失败，也不会发生否认确认，只是丢弃该帧

• 链路层交换机

  • 交换机具备以下性质

    • 消除碰撞：交换机缓存帧而且毫不会在网段上同时传输多于一个帧。交换机的最大聚合带宽是全部接口速率之和
    • 异质的链路：交换机将链路彼此隔离，LAN中的不一样链路可以以不一样的速率运行，而且可以在不一样的媒体上运行

  • 交换机转发与过滤

    • 过滤

      • 交换机决定一个帧是应该转发仍是应该丢弃

    • 转发

      • 决定一个帧应该被导向哪一个接口

  • 自学习(即插即用)

    • 交换机表是自动、动态、自治地创建的，没有来自网络管理员或配置协议的任何干预。换句话说，交换机是自学习的

  • 交换机与路由器对比

    • 交换机

      • 优势

        • 即插即用
        • 相对高的分组过滤、转发速率

      • 缺点

        • 交换网络的活跃拓扑限制为一棵生成树（为了防止广播帧的循环）
        • 对广播风暴不提供任何保护措施（若是某主机故障，没完没了传输广播帧流，交换机会转发全部这些帧，使得整个以太网崩溃）

    • 路由器

      • 优势

        • 分组不会被限制在一棵生成树上，从而能用各类拓扑结构来构建因特网
        • 对广播风暴提供了防火墙保护

      • 缺点

        • 不是即插即用（须要人为配置IP地址）
        • 对分组的处理时间更长（必须处理高达第3层的字段）

物理层

物理层的任务

• 肯定与传输媒体的接口有关的一些特性

  • 机械特性

    • 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。平时常见的各类规格的接插件都有严格的标准化的规定

  • 电气特性

    • 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围

  • 功能特性

    • 指明某条线上出现的某一电平的电压的意义

  • 过程特性

    • 指明对于不一样功能的各类事件的出现顺序

信道复用技术

• 频分复用 FDM (Frequency Division Multiplexing)

  • 频分复用的全部用户在一样的时间占用不一样的带宽资源
  • 不灵活

• 时分复用 TDM (Time Division Multiplexing)

  • 时分复用的全部用户是子啊不一样的时间占用相同的频带宽度
  • 不灵活

• 统计时分复用 STDM (Statistic TDM)

  • 是一种改进的时分复用，它能明显的提升信道的利用率
  • 灵活

• 波分复用 WDM (Wavelength Division Multiplexing)

  • 就是光的频分复用。光纤技术的应用使得数据的传输速率空前提升
  • 密集波分复用 DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

• 码分复用 CDM (Code Division Multiplexing)

  • 事实上人们更经常使用的名次是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)
  • 每个用户使用通过特殊挑选的不一样码型，因从个用户之间不会形成干扰

带宽介入技术

• 非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

  • 使用数字技术对现有的模拟电话用户进行改造，使它可以承载宽带数字业务

• 光纤到户 FTTH (Fiber To The Home)

  • 所谓光纤到户，就是把光纤已铺设到用户家庭。

重要概念

• 物理层的主要任务就是肯定与传输媒体的接口有关的一些特性，如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。
• 一个数据通讯系统颗划分为三大部分，即源系统、传输系统和目的系统。源系统包括源点（或源站、信源）和发送器，目的系统包括接收器和终点（或目的站，或信宿）
• 通讯的目的是传送信息。如话音，文字，图像，视频等都是消息，数据是运送消息的实体，信号则是数据的电气或电磁的表现
• 根据信号中表明信息的参数的取之不一样，信号能够分为模拟信号（或连续信号）和数字信号（或离散信号）。表明数字信号不一样离散值的基本波形称为码元。
• 根据双方信息交互的方式，信号能够分为单项通讯（或单工通讯）、双向交替通讯（或半双工通讯）和双向同时通讯（或全双工通讯）。
• 来自信源的信号叫作基带信号。信号要在信道上传输就要通过调制。调制有基带调制和带桶调制之分。最基本的带通调制方法有调幅，调频和调相。还有更复杂的调制方法，如正交震幅调制。
• 要提升数据在信道上的传输速率，可使用更好的传输媒体，或使用先进的调制技术但数据传输速率不可能被人以地提升。
• 传输媒体分为两大类，即导引型传输媒体（双绞线，同轴电缆或光纤）和非引导型传输媒体（无线或红外或大气激光）
• 经常使用的信道复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用和波分复用（光的频分复用）
• 最初在数字传输系统中使用的传输标准是脉冲编码调制PCM。如今高速的数字传输系统使用同步光纤网SONET（美国标准）或同步数字系列SDH（国际标准）
• 用户到互联网的宽带接入 方法有非对称数字用户线 ADSL （用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造）、光纤同轴混合网HFC（在有线电视网的基础上开发的）和 FTTx（即光纤）。
• 为了有效的利用光纤资源，在光纤干线和用户之间普遍使用无源光网络 PON。 无源光网络无需配备电源，其长期运营成本和管理成本都很低。最流行的无源光网络是以太网无源光网络EPON 和吉比特无源光网络 GPON。