计算机网络复习自己整理的讲解.docx
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计算机网络复习自己整理的讲解
计算机网络复习
一、第一章
1.物联网的基本概念：
物联网是在Internet技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术，自动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界语信息世界的融合。
（P11）
2.计算机网络的定义：
计算机网络是“以相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。
（P15）
3.城域网的概念：
以光纤为传输介质，能够提供45Mbps-150Mbps高传输速率，支持数据、语音与视频综合业务的数据传输，可以覆盖50-100km的城市范围，实现高速数据传输。
（P18）
4、宽带城域网的定义：
以IP地址为基础，通过计算机网络、广播电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，为语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户提供高速与保证质量的服务。
（P18）
5、宽带城域网技术的特征：
（1）完善的光纤传输网是宽带城域网的基础。
（2）传统电信、有线电视与IP业务的融合成为宽带城域网的核心业务。
（3）高端路由器和多层交换机是宽带城域网的核心业务。
（4）扩大宽带接入的规模与服务质量是保证宽带城域网应用的关键。
6、宽带城域网的功能结构：
管理平台、业务平台、网络平台、城市宽带出口（P19）
7、决定局域网性能的三个因素：
拓扑、传输介质、介质访问控制方法（P21）
8、计算机网络拓扑定义：
通过网中节点与通信线路之间的几何关系来反映网络中各实体之间的结构关系。
分类：
星状、总线型、树状、网状
9、分组交换技术：
（P25）
数据交换方式：
线路交换（3个阶段）
存储转发交换报文存储转发交换
分组交换数据报交换
虚电路交换
线路建立阶段
线路交换数据传输阶段
线路释放阶段
分组交换方法的优点：
1）将报文划分成固有格式和最大长度限制的分组进行传输，有利于提高路由器检测接受分组是否出错，出错重传处理过程中的效率，有利于提高路由器存储空间的利用率。
2）路由选择算法可以根据链路通信状态，网络拓扑变化，动态地为不同的分组选择不同的传输路径，有利于减少分组传输延迟，提高数据传输的可靠性。
数据报传输的特点：
（P31）
（1）分组传输钱不需要预先在源主机与目的主机之间建立线路连接
（2）同一报文的不同分组可以经过不同的传输路径通过通信子网
（3）同一报文的不同分组到达目的节点时可能出现乱序、重复、丢失现象
（4）要带有目的地址与源地址
（5）传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文，会话式通信。
虚电路方式的特点：
（P33）
（1）在发送方和接收方之间需要建立一条逻辑连接的虚电
路
（2）不出现乱序、重复、丢失（3）不必带目的地址和源地址。
二．第二章
1、网络协议：
为网络数据交换而制定的通信规则、约定、标准。
（P44）
2、网络协议三要素：
语义、语法、时序（P44）
3、协议：
一组控制数据交互过程中通信规则（P44）
4、层次：
是处理计算机网络问题处理最基本的方法。
（P46）
5、接口：
是同一主机内相邻层之间交换信息的连接点（底层向高层、通过接口提供服务）。
（P47）
6、网络体系结构：
网络层次之间结构模型与各层协议的集合（P47）
7、计算机网络采用层次结构优点：
A、各层之间相互独立B、灵活性好C、各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其它层D、易于实现和维护E、有利于促进标准化。
（P47）
8、OSI参考模型的结构
物理层：
（1）物理层是OSI参考模型的最低层。
（2）物理层利用传输介质为通信的网络主机之间建立、管理和释放物理连接，实现比特流的
透明传输，为数据链路层提供数据传输服务。
（3）物理层的数据传输单元是比特（bit）。
数据链路层：
（1）数据链路层的低层是物理层，相邻高层是网络层。
（2）数据链路层在物理层基础上，通过建立数据链路连接，采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
（3）数据链路层的数据传输单元是帧。
网络层：
（1）网络层相邻的低层是数据链路层，高层是传输层。
（2）网络层通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的传输路径，实现流量控制、拥塞控制与网络互联的功能。
（3）网络层的数据传输单元是分组。
传输层：
（1）传输层相邻的低层是网络层，高层是会话层。
（2）传输层为分布在不同地理位置计算机的进程通信提供可靠的端—端连接与数据传输服务。
（3）传输层向高层屏蔽了低层数据通信的细节。
（4）传输层的数据传输单元是报文。
会话层：
（1）会话层相邻的低层是传输层，高层是表示层。
（2）会话层负责维护两个会话主机之间连接的建立、管理和终止，以及数据的交换
表示层：
（1）表示层相邻的低层是会话层，高层是应用层。
（2）表示层负责通信系统之间的数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复
应用层：
（1）应用层是参考模型的最高层。
（2）应用层实现协同工作的应用程序之间的通信过程控制。
OSI环境示意图（p51）
TCP/IP参考模型与OSI参考模型层次对应关系（P53）
三、第三章
1、物理层的主要功能：
保证比特流通过传输介质的正确传输，为数据链路层提供数据传输服务。
（P63）
2、数据通信方式：
（P68）
（1）串行通信与并行通信
（2）单工、半双工、全双工通信
全双工：
允许两个连接实体之间同时进行双向比特流的传输
半双工：
允许两个连接实体之间交替进行双向比特流的传输
单工：
只允许单向比特流的传输
3、网络中常用的传输介质：
双绞线、同轴电缆、光纤电缆、无线与卫星通信信道（P71）
4、数据编码分类：
（P78）
5、模拟数据信号编码方法：
（P79）
（1）振幅键控
（2）移频键控
（3）移相键控
6、波特率与比特率：
（P80）
波特率的定义：
调制速率描述通过模拟线路传输模拟数据信号传输过程中，从调制解调器输出的调制信号每秒钟载波调制状态改变的数值，单位是1/s，称为波特（baud）。
调制速率也称为波特率。
波特率描述的是码元传输的速率。
比特率的定义：
数据传输速率描述在计算机通信中每秒传送的构成代码的二进制比特数，单位是bps。
波特率与比特率的关系：
比特率S（单位为bps）与调制速率B（单位为baud）之间关系可以表示为：
S=B·log2k式中k为多相调制的相数，log2k值表示一次调制状态的变化传输的二进制比特数。
7、多路复用技术（P87）
（1）时分多路复用（TDM）：
将信道用于传输的时间分为若干个时间片，每位用户分得一个时
间片，用户在其占有的时间内使用信道的全部带宽。
（2）频分多路复用（FDM）：
在同一条通信线路上设置多个信道，每个信道的中心频率不相同，各个信道的频率范围互不重叠，这样一条通信线路就可以划分为不同通信频率的多个信道，用于同时传输多路信号。
（3）波分多路复用（WDM）：
在一根光纤上服用多路光载波信号。
波分复用是光波段的频分多路复用，只要每个信道的光载波频率互不重叠，就可用多路复用方式通过共享光线进行远距离传输。
四、第四章
1、为什么要设计数据链路层？
（P103）
A、在原始的物理传输线路上传输数据信号的由差错的
B、设计数据链路层的主要目的：
在原始的、有差错的物理传输线路的基础上采取差错检测、差错控制、流量控制等方法，将有差错的物理线路改进成逻辑上务差错的数据链路
C、作用：
改善数据传输质量、向网络层提供高质量的服务
2、误码率：
指二进制比特在传输系统中被舛错的概率Pe=Ne/NN传输的二进制比特总数Ne被传错的比特数
3、CRC检错方法工作原理：
（P105）
4、CRC检错方法举例
（1）发送数据比特序列为110011（6比特）
（2）生成多项式比特序列为11001（N=5，k=4）
（3）将发送数据比特序列乘以
，那么产生的乘积应为1100110000
（4）将乘积用生成多项式比特序列去除，按模二算法求得余数比特序列为1001
100001Q（x）
G（x）110011100110000f（x）.x（k）x的k次方
11001
10000
11001
1001R（x）
（5）将余数比特序列加到乘积中得：
1100111001
发送数据CRC校验码
比特序列比特序列
带CRC校验码的发送比特序列1100111001
（6）如果在数据传输过程中没有发生错误，接收端收到的带有CRC校验码的数据比特序列一定能被相同的生成多项式整除。
即：
100001
110011100111001
11001
11001
11001
0
5、数据链路层的主要功能：
链路管理、帧同步、流量控制、差错控制、透明传输、寻址
6、HDLC协议
帧结构中各字段的意义
标志字段F
8位
地址字段A
18位
控制字段C
8位
信息字段I
长度可变
帧校验FCS
16位
标志字段F
8位
标志字段：
作为同步之用
信息字段：
真正传输的数据
注：
标志字段F为特定的“01111110”比特序列。
HDLC帧数据存在“透明传输”问题。
为了避免出现这种错误，HDLC协议规定采用“0比特插入/删除方法”
（1）发送端在两个标志字段为F之间的比特序列中，如果检查出连续的5个“1”，不管它后面的比特位是“0”还是“1”，都增加一个“0”比特位。
发送端经过零比特插入后的数据，可以保证不会出现6个连续的“1”。
（2）接受端在接受一个帧时，首先找到F字段以确定帧的起始边界，接着对其中的比特序列进行检查，每发现5个连续的“1”时，就将后面的一个“0”比特位删除，还原成原来的比特序列。
HDLC数据链路的两种基本配置方式：
非平衡配置、平衡配置
HDLC控制字段的结构：
0
N（S）
P/F
N（R）
10
监控
P/F
N（R）
11
未分配
P/F
未分配
信息帧I
监控帧S
无编码号帧U
7、数据链路层滑动窗口协议的类型：
（差错控制与流量控制采用了滑动窗口协议）
单帧停止等待协议
滑动窗口协议多帧连续发送协议后退N帧协议（GBN）
选择重传协议（SR）
单帧停止等待协议：
发送端每次发送一帧之后，需要等待确认帧返回之后再发送下一帧。
如果出现传输错误就重新发送出错的数据帧。
多帧连续发送协议：
发送端可以连续向接收端发送数据帧，接受段对接收到的数据帧进行校验，然后向发送端返回相应的应答帧。
注：
选择重传方式的效率高于后退N帧拉回重发方式
五、第五章
1、CSMA/CD的主要特点：
（1）介质访问控制方法算法简单，易于实现。
目前，有很多种VLSI可以实现CSMA/CD方法，有利于降低Ethernet组网成本，扩大应用范围。
（2）一种随机访问控制方法，适用于对传输实时性要求不高的办公环境。
（3）在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性。
当网络通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加。
2、CSMA/CD的概念：
是一种争用型的介质访问控制协议，即载波监听多路访问/冲突检测机制。
CSMA/CD的机制：
争用带宽
3、CSMA/CD的原理：
先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发
4、理解冲突域冲突窗口的概念需要理解两方面的问题;
（1）最小帧长度与总线长度、发送速率之间的关系
为了保证任何一个节点在发送一帧的过程中都能够检测到冲突，就要求发送一个最短帧的时间都要超过冲突窗口的时间，如果最短帧长度为Lmin,主机发送速率为S，发送短帧的时间为Lmin/S，冲突窗口值为2D/V，要求发送一个最短帧的时间都要超过冲突窗口的时间即：
Lmin/S>=2D/V
那么总线长度与最小帧长度，发送速率之间的关系为：
D<=VLmin
（2）在网络环境中如何检测到冲突
5、IEEE802.3标准：
定义CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层的标准
IEEE802.11标准：
定义无线局域网介质访问控制子层与物理层的标准
6、Ethernet帧结构比较（P149）
7、网络接口适配卡（网络接口卡）NIC（P152）
网卡的一段通过收发器与总线传输介质连接，另一端通过接口电路与计算机连接。
网卡实现发送数据的编码、接收数据的解码、CRC产生于校验、帧装配与拆封以及CSMA/CD介质访问控制等功能。
8、交换机基本的功能：
（P155）
（1）建立和维护一个表示MAC地址与交换机端口号对应关系的映射表。
（2）在发送主机与接收主机端口之间建立虚连接。
（3）完成帧的过滤与转发。
（4）执行生成树协议，防止出现环路。
9、交换机概念：
是工作在数据链路层，根据接入交换机帧的MAC地址，过滤、转发数据帧的一种网络设备。
10、VLAN（虚拟局域网）技术的优点：
（P158）
（1）可以通过软件设置的方法灵活地组织逻辑工作组，极大地方便了局域网的管理。
（2）限制了局域网中的广播通信量，有效地提高了局域网系统的性能。
（3）网络管理员可以通过制定交换机转发规则，能够提高局域网系统的安全性。
VLAN（虚拟局域网）技术的划分方法：
根据交换机的端口、MAC地址、IP地址与网络协议等方式进行划分
11、网桥：
网桥是实现两个或两个以上相同类型的同构局域网的互联，也可以实现两个或两个以上不同类型的异构局域网的互联设备。
12、网桥主要有两大主要的功能：
（P174）
（1）端口号与对应的MAC地址表的转发表生成与维护
（2）帧接收、过滤与转发
13、网桥划分为：
源路由网桥、透明网桥
源路由网桥：
源路由网桥由发送帧的源主机负责路由选择。
每个主机在发送帧时，将详细的路由信息写在帧头部，网桥根据源主机确定的路由转发帧。
透明网桥：
用透明网桥互联局域网时，网桥的转发表开始是空的。
网桥采取与交换机采取自学习方法，在转发帧的过程中，逐渐将建立和更新转发表。
14、网桥的工作特点与交换机的区别：
工作原理：
网桥从端口2接收网段上传送的各种桢。
每当收到一个帧时就先暂存在其缓存中，若此帧未发现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一个网段，则通过查找转发表将收到的帧送往对应的端口转发出去，若该帧出现差错则丢弃此帧。
工作特点：
好处
（1）过滤通信量
（2）扩大了物理范围（3）提高了可靠性（4）课互连不同物理层不同的MAC子层和不同速率的局域网。
缺点：
（1）由于网桥对接收的帧要先存入缓冲和转发表，然后才转发，这就增加时延。
（2）在MAC子层并没有流量控制功能，当网络的负荷很重时，网桥中的缓存的存储空间可能不够而发生溢，以致产生帧丢失的现象。
（3）具有不同的MAC子层的段桥接在一起时，网桥在转发一个帧之前，必须修改帧的某些字段的内容，以适合另一个MAC子层的要求。
这也耗费时间，因而增加时延。
（4）网桥只适合用户数不太多和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞，这就是所谓的广播风景。
异同：
以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2—4个端口它们都工作在数据链路层；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信，所以实质上以太网交换机的一个多端口的网桥，直到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。
网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。
以太网交换机采用了专用机构芯片，转发速度比网桥快。
六、第六章
1、IP地址的分类：
（P210）
A类：
X.X.X.X主机ID网络ID以0开头：
000000001—011111111即1-127
网络ID1.0.0.0-127.255.255.255
若IP地址以1-127开头，则为A类一共可放（
-2=16777214）台主机，主机号全为0和1的保留
B类：
X.X.X.X主机ID网络ID以10开头：
100000000—101111111即128-191
网络ID128.0.0.0-191.255.255.255
若IP地址以128-191开头，则为A类一共可放（
-2=65534）台主机，主机号全为0和1的保留
C类：
X.X.X.X主机ID网络ID以110开头：
110000000—1101111111即192-223
网络ID192.0.0.0-223.255.255.255
若IP地址以128-191开头，则为A类一共可放（
-2=254）台主机，主机号全为0和1的保留
D类：
不标识网络，地址覆盖范围为：
224.0.0.0-239.255.255.255，用于其他特殊的用途，入多播地址
E类：
暂时保留，地址覆盖范围为：
240.0.0.0-247.255.255.255，这类地址用于某些实验和将来使用
2、特殊地址形式：
直接广播地址：
A类、B类与C类IP地址中主机号是全1的IP地址，如191.1.255.255
受限广播地址：
网络号与主机号为全1的IP地址（255.255.255.255）
“这个网络上的特定主机”地址：
网络号是全0（如0.0.0.25）
回送地址：
127.0.0.0是回送地址
3、子网划分的基本思想：
借用主机号的一部分作为子网的子网号，划分出更多的子网IP地址，而对于外部路由器的寻址没有影响。
（P213）
举例：
一个B类地址划分为64个子网的例子：
标准B类地址的16位网络号不变，如果需要划分出64（
）个子网，可以借用原16位主机号中的6位，该子网的主机号就变成10位。
回收子网：
借用网络号的一部分作为子网的主机号
4、判断两个IP地址是否在同一个子网中：
不只是看网络ID，同时还要看子网掩码（对于网络ID部分权威1，对于主机ID全为0）与IP地址进行与运算后是否还与原来的IP地址一样，是的话证明在同一个子网内，如果不是的话，就不在同一个子网内。
5、无类别域间路由CIDR概念：
（1）CIDR将剩余的IP地址按可变大小的地址块来分配，与传统的标准分类IP地址与子网地址划分相比，CIDR是以任意的二进制倍数的大小来分配地址。
（2）由于CIDR不采用传统的标准IP地址分类方法，无法从地址本身来判定网络好的长度，因此CIDR地址采用“斜线记法”，即<网络前缀>/<主机号>，如：
200.16.23.1/20，表示前20位是网络前缀，后12位是主机号。
（3）与标准分类一样，主机号全为0的网络地址，以及主机号全为1的广播地址不分配给主机。
（P215）
6、分组交付：
在Internet中主机、路由器转发IP分组的过程
分组交付直接交付：
目的地址与源地址属于同一个网络
间接交付
7、路由选择算法的主要参数：
跳数、带宽、延时、负载、可靠性、开销
8、路由选择协议：
内部网关协议（IGP）、外部边界网关协议（BGP）
外部边界网关协议（BGP）：
不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议
9、地址解析协议（ARP）：
就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。
ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。
（P255）
10、IPv6协议的主要特征：
新的协议格式、巨大的地址空间、有效的分级寻址和路由结构、有状态和无状态的地址自动配置、内置的安全机制、更好地支持QoS服务
IPv6用冒号十六进制表示法
（1）用二进制格式表示的一个IPv6地址：
0010000111011010000000000000000000000000000000000000000000000000
0000001010101010000000000000111111111110000010001001110001011010
（2）将这个128位的地址按每16位划分为8个位段:
0010000111011010000000000000000000000000000000000000000000000000
0000001010101010000000000000111111111110000010001001110001011010
（3）将每个位段转换成十六进制数，并用冒号隔开:
21DA:
0000:
0000:
0000:
02AA:
000F:
FE08:
9C5A
零压缩法：
（P268）
11、网络层包括哪些协议？
1.反向地址解析协议RARP
2.内部网关协议IGP
3.外部网关协议EGP
4.距离向量协议
5.外部网关路由协议OSPF
七、第七章
1、计算机网络的本质活动：
实现分布在不同地理位置的主机之间的进程通信，以实现应用层的各种网络服务功能。
2、传输层的主要功能：
实现分布式进程通信
3、用户数据报协议UDP：
主要特点:
（1）UDP协议是一种无连接的、不可靠的传输层协议。
（2）UDP协议是一种面向报文的传输层协议。
UDP用户数据报的格式：
源端口号
目的端口号
UDP总长度
校验和
数据（数据不是16位的倍数时需要增加填充位）
传输控制协议TCP:
主要特点：
（1）支持面向连接的传输服务。
（2）支持字节流的传输
（3）支持全双工通信
（4）支持同时简历多个并发的TCP连接
（5）支持可靠的传输服务
TCP协议报文格式：
TCP头部
数据
源端口号（16位）
目的端口号
（16位）
序号（32位）
确认号（32位）
头部长度
（4位）
保留
（6位）
URG
ACK
PSH
RST
SYN
FIN
窗口大小
（16位）
校验和
（16位）
紧急指针
（16位）
选项及填充
固
定
长
度
部
分
可变
长度
部分
TCP窗口与流量控制：
研究流量控制算法的目的是控制发送端发送速率，使之不超过接收端的接收速率，防止由于接收端来不及接收送达的是字符流，而出现报文丢失的现象。
滑动窗口协议可以利用TCP包头中窗口字段，方便的实现流量控制。
TCP协议和UDP协议的差别
TCP
UDP
是否连接
面向连接
面向非连接
传输可靠性
可靠
不可靠
应用场合
传输大量数据
少量数据
速度
慢
快
八、第八章
1、域名系统（DNS）：
域名：
是Internet中主机按照一定的规则，用自然语言（英文或者中文）表示的名字，它与
确定的IP地址相对应。
DNS的作用：
将主机域名转换成IP地址，使得用户能够方便的访问各种Internet资源与服
务，它是Internet各种应用层协议实现的基础。
2、域名解析：
将域名转换成对应的IP地址的过程，有两种方法：
递归解析与反复解析
3、TELNET协议：
优点：
能解决不同类型的计算机系统之间的互操作问题，已经成为TCP/IP
协议中一个最基本的协议。
4、简单邮件传送协议（SMTP）：
可以将邮件报文封装在邮件对象中。
5、邮件读取协议：
POP3与IMAP4：
POP3是目前最流行的邮件读取的协议
6、URL：
是对Internet资源的位置和访问方法的标识。
7、主页：
是指包含个人或机构基本信息的页面，用于对个
升级会员 