计算机网络重要知识点.docx
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计算机网络重要知识点
计算机网络重要知识点
计算机网络重要知识点
第一章计算机基础3
第二章计算机网络体系结构6
第三章局域网技术1..3
第四章常用网络设备2..0
第五章TCP/IP协议族2..4
第六章虚拟局域网4..0.
第七章路由器4..2.
第八章传输层协议4..7.
第九章应用层协议及软件5..0
第一章计算机基础
1、计算机网络的概念通常情况下，计算机网络是指在网络协议控制下，利用某种传输介质和通信手段，把地理上分散的计算机、通信设备及终端等相互联接在一起，以达到相互通信和资源共享（如硬盘、打印机等）目的的计算机系统。
计算机网络系统通常由通信子网和资源子网两个部分组成。
通信子网包含传输介质、通信设备等，主要承担网络数据的传输、转接以及变换等工作；而资源子网则负责数据处理业务，向网络用户提供各种资源和网络服务。
2、计算机网络的分类按网络的覆盖范围分：
（1）局域计算机网（LAN，LocalAreaNetwork）通常简称为局域网，联网的计算机分布在一个较小的地域范围内（约10m至十几公里）内，它能进行高速的数据通信。
局域网在企业办公自动化、企业管理、工业自动化、计算机辅助教学等方面得到广泛的使用。
2）城域网（MAN，MetropolitanAreaNetwork）指联网的计算机之间最远通信距离约几十公里内的网络，例如在一个城市范围内建立起来的计算机网络。
（3）广域网在地理上可以跨越很大的距离，连网的计算机之间的距离一般在几十公里以上，跨省、跨国甚至跨洲，网络之间也可通过特定方式进行互联，实现了局域资源共享与广域资源的共享相结合，形成了地域广大的远程处理和局域处理相结合的网际网系统。
按信息交换方式分类：
（1）电路交换网：
如电话网；
（2）报文交换网：
如电报网；
（3）分组交换网：
如X.25网；
（4）混合交换网：
是指同时采用电路和分组交换的网络，如帧中继网；
（5）信元交换网：
如ATM网。
3、计算机网络的拓扑结构：
总线型、星型、环型、网状等。
注意每种拓扑结构的特点
4、计算机网络的工作模式
（1）对等式网络
在对等网络中，所有的计算机地位平等，没有从属关系，也没有专用的服务器和客户机。
网络中的资源是分散在每台计算机上，因此，每台计算机既作为客户机又可作为服务器来工作，每个用户都可管理自己机器上的资源。
它可满足一般数据传输的需要，所以一些小型单位在计算机数量较少时可选用“对等网”结构。
（2）客户机/服务器
基于客户机/服务器的结构，对资源等的管理集中在运行网络操作系统（NOS）服务器软件的计算机（服务器）上，服务器还可以认证用户名和密码信息，确保只有授权的用户才能登录并访问网络资源。
此外，服务器可为客户机提供各种应用服务，如多媒体教学系统、ERP、CRM等。
（3）专用服务器结构专用服务器结构由若干台微机工作站与一台或多台专门的服务器，通过一定的通信线路连接起来，共享存储设备。
在专用服务器网络结构中，其特点和基于客户机/
服务器模式的功能差不多，只不过服务器在分工上更加明确。
比如：
在大型网络中，服务器可能要为用户提供不同的服务和功能，如：
文件打印服务、WEB、邮件、DNS等等。
那么，使用一台服务器可能承受不了这么大压力，这样网络中就需要有多台服务器为其用户提供服务，并且每台服务器提供专一的网络服务。
第二章计算机网络体系结构
1、网络协议网络协议：
网络设备相互间通信时所遵守的规定。
网络协议主要由以下三个要素组成：
（1）语法。
既用户数据与控制信息的结构与格式。
（2）语义。
既需要发出何种控制信息，以及完成的动作与作出的响应。
（3）时序。
既对事件实现的顺序的详细说明。
2、OSI/RM参考模型
开放系统互连基本参考模型（OSI，OpenSystemInterconnectionReferenceModel）是一种全新的网络体系结构，是上世纪80年代初期由ISO组织制定的，作为开放系统互连的国际标准。
开放系统互连模型也称为OSI/RM参考模型，能把基于不同网络体系结构的系统互连起来，从而实现不同种类的计算机以及网络系统之间的数据通信。
OSI/RM模型共有7层，如图所示，每层实现一个特定的功能。
（1）物理层（physicallayer）物理层定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，其作用是使原始的数据比特流能在物理媒体上传输。
物理层的网络设备有:
集线器、中继器等。
（2）数据链路层（datalinklayer）数据链路层将物理层比特流数据封装成数据；采用MAC地址对介质访问层进行控制；发现并改正错误或通知上层进行更改。
数据链路层的网络设备有:
交换机和网桥等。
（3）网络层（networklayer）网络层确定数据包从源端到目的端的传输路径，检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由。
网络层的网络设备有:
路由器和三层交换机等。
（4）传输层（transportlayer）传输层也称为运输层，负责从会话层接受数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传输给网络层，并确保到达对方各段的信息准确无误。
（5）会话层（sessionlayer）会话层的主要的功能是对话管理，数据流同步和重新同步。
（6）表示层（presentationlayer）表示层的主要的功能是将数据转换成计算机应用程序相互理解的格式，如数据压缩、加密、表示等。
（7）应用层（applicationlayer）应用层包含大量实用的协议，其任务是显示接收到的
信息，把用户的新数据发送到低层。
如发送电子邮件、网络管理都是在应用层进行。
3、TCP/IP参考模型
TCP/IP是提供可靠数据传输和无连接数据报服务的一组协议。
传输控制协议TCP（TransmissionControlProtocol）提供可靠数据传输的一个协议，网际互联协议IP（InternetProtocol）则是提供无连接数据报服务的协议。
Internet应用的网络体系结构称为TCP/IP参考模型。
TCP/IP参考模型也是一种层级式（Layering）
的结构，如图1.11所示
（1）网络接口层
TCP/IP中的网络接口层对应OSI模型中的物理层和数据链路层，是TCP/IP的最底层，负责数据帧（帧是独立的网络信息传输单元）的发送和接收。
网络接口层将帧放在网上，或从网上将帧取下来。
（2）网际层（IP层）
TCP/IP的网际层提供寻址和路由选择协议，路由器主要工作在此层。
TCP/IP的网际层对应于OSI/RM参考模型的网络层，该层主要运行以下几个协议。
网际网协议IP：
负责在主机和网络之间寻址和路由数据包。
地址解析协议ARP：
获得同一物理网络中的硬件主机地址。
网际控制消息协议ICMP：
发送消息，并报告有关数据包的传送错误。
互联组管理协议IGMP：
被IP主机拿来向本地多路广播路由器报告主机组成员。
（3）传输层传输层位于应用层和网络层之间，为终端主机提供端到端的连接，以及流量控制（由窗口机制实现）、可靠性（由序列号和确认技术实现）、支持全双工传输等等。
传输层有两个传输协议：
传输控制协议TCP：
为应用程序提供可靠的通信连接。
适合于一次传输大批数据的情况。
并适用于要求得到响应的应用程序。
用户数据报协议UDP：
提供了无连接通信，且不对传送包进行可靠的保证。
适合于一次传输小量数据，可靠性则由应用层来负责。
（4）应用层应用程序间进行沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。
TCP/IP参考模型已经成为当前网络互联事实上的国际标准。
4、OSI与TCP/IP模型的比较
相同点：
1.都是基于独立的协议栈概念。
2.两者都有功能相似的应用层、传输层、网络层。
不同点：
1.在OSI模型中，严格地定义了服务、接口、协议；在TCP/IP模型中，并没有严格区分服务、接口与协议。
2.OSI模型支持非连接和面向连接的网络层通信，但在传输层只支持面向连接的通信；TCP/IP模型只支持非连接的网络层通信，但在传输层有支持非连接和面向连接的两种协议可供用户选择。
3.TCP/IP模型中不区分、甚至不提起物理层和数据链路层。
5、IEEE802参考模型
上世纪80年代初期，IEEE802委员会制定了针对局域网应用的体系结构，即IEEE802局域网的参考模型。
如图1.12所示。
IEEE802局域网的参考模型相当于OSI模型的最低两层:
物理层和数据链路层。
在局域网中，物理层负责物理连接和在媒体上传输比特流，其主要任务是描述传输媒体接口的一些特性，这一点与OSI/RM参考模型的物理层功能相同。
数据链路层的主要作用是通过一些数据链路层协议，在不太可靠的传输信道上实现可靠的数据传输，负责帧的传送与控制。
这一点与OSI/RM参考模型的数据链路层功能相同。
IEEE802局域网参考模型中的数据链路层就被划分为两个子层：
媒体访问控制MAC子层和逻辑链路控制LLC子层。
（1）逻辑链路控制子层（LLC）的主要功能是保证帧传送的准确和无误等。
（2）介质访问控制子层（MAC）负责进行帧的组装和拆卸、帧的发送和接收。
在IEEE802局域网参考模型中没有网络层。
这是因为局域网的拓扑结构非常简单，且各个站点共享传输信道，在任意两个结点之间只有唯一的一条链路，不需要进行路由选择和流量控制，所以在局域网中不单独设置网络层，这一点与OSI/RM参考模型是不相同的。
第三章局域网技术
1、局域网定义
在有限的距离内，将计算机、终端和各种外部设备用高速传输线路（有线或无线）连接而成的通信网络。
局域网技术四项关键技术：
（1）拓扑结构;
（2）传输介质;
（3）介质访问控制协议;
（4）信号传输形式（基带,宽带）
2、传输介质网络中常用的传输介质有：
双绞线、光纤、无线传输介质（无线、卫星通信等）。
（1）双绞线
1物理特性每一对双绞线由绞合在一起的相互绝缘的两根铜线组成，每根铜线的直径大约1mm。
2传输特性在局域网中常用的双绞线可以分为五类。
常用的是3类线和5类线，5类线既可支持100Mbps的快速以太网连接，又可支持到150Mbps的ATM数据传输，是连接桌面设备的首选传输介质。
3连通性
双绞线既可用于点-点连接，也可用于多点连接。
在在没有中继线时最大距离为100m。
双绞线的线序标准：
T568A的线序为：
白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕
T568B的线序为：
白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕
（2）光纤
1物理特性
光纤传输系统主要由三部分组成：
光源（又称光发送机），传输介质、检测器（又称光接收机）。
光源是发光二极管或半导体激光器；传输介质是极细的玻璃纤维或石英玻璃纤维；检测器是一种光电二极管。
2传输特性光线由光密介质进入光疏介质时，在入射角足够大的情况下会发生全反射，即光波能量几乎全部反射，这样才可以达到长距离高速传输的目的。
3光传输的特点如下：
传输损耗小、中继距离长，远距离传输特别经济；抗雷电和电磁干扰性好；无串音干扰，保密性好；体积小，重量轻。
通信容量大，每波段都具有25000~30000GHz的带宽。
根据光在光纤中传播方式的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。
光纤表面的光线入射角只要大于临界角便会产生全反射，如果由多条入射角不同的光线同时在一条光纤中传播，则这种光纤就称为多模光纤。
如果光纤的纤芯细到只能让一种光的波长通
过，光在纤维芯中没有反射而沿直线传播，则这种光纤就称为单模光纤。
单模光纤传输的距离比多模光纤长
3、局域网特性的主要技术：
决定局域网特性的主要技术有以下三方面：
用以传输数据的传输介质；用以连接各种设备的拓扑结构；用以共享资源的介质访问控制方法。
这三种技术在很大程度上决定了传输数据的类型、网络的响应时间、吞吐量和利用率，以及网络应用等各种网络特性。
其中最重要的是介质访问控制方法，它对局域网特性具有十分重要的影响。
目前，被普遍采用并形成国际标准的介质访问控制方法主要有带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）、令牌总线（TokenBus）和令牌环（TokenRing）三种。
4、以太网的介质访问控制方法CSMA/CD
（1）CSMA/CD信息发送规则
CSMA/CD规定，每个站都可以独立地决定信息帧的发送，即任何站点在准备好要传送的信息后，就可以向外发送发送信息时遵循下列规则：
i.发送之前必须先侦听总线，若总线空闲，就立即发送；
ii.若总线忙，则继续侦听，一旦发现总线空闲，就立即发送；
iii.若在发送过程中检测到信号“冲突”，就立即停止信息发送，并发出一个短的干扰信号，使所有站点都知道出现了“冲突”；
iv.干扰信号发出后，等待一个随机时间，再重新尝试发送。
（2）CSMA/CD的主要优、缺点
CSMA/CD的主要优点：
算法简单，应用广泛，提供了公平的访问前，具有相当好的延时和吞吐能力，长帧传递和负载轻时效率较高。
CSMA/CD的主要缺点：
需要有冲突检测，存在错误判断和最小帧长度限制，在重载情况下性能变差。
5、共享式以太网早期的局域网一般工作在共享方式下。
共享式以太网（即使用集线器或共用一条总线的以太网）采用了载波检测多路侦听（CarriesSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，简称CSMA/CD）机制来进行传输控制。
如图所示
共享式以太网在网络应用和组网过程中，暴露出以下主要缺点。
（1）覆盖的地理范围有限。
按照CSMA/CD的有关规定，以太网覆盖的地理范围是固定的，只要两个结点处于同一个以太网中，它们之间的最大距离就不能超过这个固定值，不管它们之间的连接跨越一个集线器还是多个集线器。
（2）网络总带宽容量固定。
共享式以太局域网上的所有结点共享同一传输介质。
在一个结点使用传输介质的过程中，另一个结点必须等待。
因此，共享式以太网的固定带宽被网络上的所有结点共同拥有，随机占用。
网络中的结点越多，每个结点平均使用的带宽越窄，网络的响应速度也会越慢。
（3）不能支持多种速率。
在共享式以太局域网中的网络设备必须保持相同的传输速率，否则一个设备发
送的信息，另一个设备不可能收到。
单一的共享式以太网不可能提供多种速率的设备支持。
6、交换式以太网交换式以太网技术在传统以太网技术的基础上，用交换技术替代原来的CSMA/CD技术，从而避免了由于多个站点共享并竞争信道导致发生的碰撞，减少了信道带宽的浪费，同时还可以实现全双工通信，从而极大的提高了信道的利用率，如图所示。
因此，交换式以太网已成为当今局域网的主要实现技术而被
广泛应用
以太网交换机的原理很简单，它检测从以太端口来的数据包的源和目的地的MAC（介质访问层）地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据包的MAC层地址不在查找列表中，则将该地址加入查找表中，并将数据包发送给相应的目的端口。
这就是以太网交换机的帧转发和学习机制。
交换式以太网技术的优点：
①交换式以太网不需
要改变网络其它硬件，包括电缆和用户的网卡，仅需要用交换式交换机改变共享式Hub，节省用户网络升级的费用；②同时提供多个通道，比传统的共享式集线器提供更多的带宽，传统的共享式以太网采用广播式通信方式，每次只能在一对用户间进行通信，如果发生碰撞还得重试，而交换式以太网允许不同用户间进行传送。
第四章常用网络设备
1、网卡
网络接口板又称为通信适配器或网络适配器（adapter）或网络接口卡NIC（NetworkInterfaceCard）但是现在更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。
网卡是工作在数据链路层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。
2、中继器（Repeater）
由于介质存在电阻、电容和电感，信号传输过程中强度会逐渐减弱，发生畸变，因些电缆长度有所限制，如要延伸超过则要使用设备对信号放大、整形，保证信号正确性，即通常使用的“中继器”。
特点：
（1）工作在物理层，不能把两种具有不同链路层协议的局域网连接。
（2）只是信息复制，不进行检查错误
（3）不进行存储等，延迟小
（4）中继器连接两个网段属同一个冲突域
3、集线器（Hub）
是一种信号再生转发器，工作在物理层，相当于一个多口的中继器，能实现简单的加密和地址保护。
集线器（Hub）通过接口与网络工作站相连。
如果希望连接的计算机数目超过Hub的端口数时，可以采用Hub堆叠或级连的方式来扩展。
随着网络交换技术的发展，交换机的价格逐渐降低，集线器正逐步被交换机取代。
用集线器构成的网络是一个星形拓扑结构的网络。
工作原理：
（1）工作在物理层
（2）将某个端口信号收集放大后送到所有其他端口
3）网络核心，构成网络的冲突域
4、网桥
网桥工作在数据链路层，在LAN之间存储和转发帧（Frame）。
工作原理：
工作在数据链路层的MAC层。
监听所有流经它所连接的网段的数据帧，并检查每个数据帧中的MAC地址，以此决定是否将该帧发往其他网段。
另外，网桥具有存储转发功能，对数据帧有一定的缓冲能力。
网桥的优点：
（1）可以实现不同类型的LAN的互联
（2）实现大范围局域网的互联
（3）网桥检查数据帧正确性
（4）限制冲突，减少信息流量,隔离冲突域
（5）可以隔离故障的作用
5、以太网交换机交换式集线器常称为以太网交换机（switch）或第二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层）。
以太网交换机通常都有十几个接口。
因此，以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥，可见交换机工作在数据链路层。
交换机工作原理：
交换机内部有一个MAC地址表，表中存放端口号和与之相连的计算机网卡的MAC地址当有数据帧进入时，在地址表中搜索目的MAC地址：
–如找到，按照表中指示的端口转发
–如找不到，全端口转发
将源MAC地址和进入时的端口号记录入交换机MAC地址表。
6、交换机级联和堆叠的异同
相同点
都可以扩展交换机的端口数
不同点
堆叠一方面通过专用的堆叠电缆能够在交换机之间建立一条较宽的宽带链路，增加了每个实际使用的用户带宽,另一方面多个交换机堆叠在一起，相当于从背板芯片上做了扩展，能够作为一个更大的交换机，可以集中管理
级联通过一般的网线将几个交换机串接起来，通常端口的带宽小，级联的交换机上下级之间会产生比较大的时延，并且每层级联的交换机性能都不同，最后一层的交换机性能最差
一般来讲，任意厂家、任意型号的交换机都可以进行级联，连接线采用普通网线和端口就可以，而堆叠的交换机必须是厂家提供的同型号支持堆叠的交换机之间才可以进行堆叠，而且堆叠时必须采用专用的连接线在规定的堆叠端口间才可以
7、路由器（Router）
路由器是互联网的主要节点设备，是不同网络之间互相连接的枢纽。
在因特网中，路由器是其主干网络的重要组成部分。
路由器工作在网络层。
主要功能是为经过路由器的每个数据分组选择一条最佳传输路径。
其关键是在路由器中有一个保存路由信息的数据库－路由表。
第五章TCP/IP协议族
1、TCP/IP协议概述
TCP/IP协议是在ARPAnet的基础上研制产生的，与其他协议相比，TCP/IP协议具有跨平台性，从而可实现各种不同网络和计算机的互联，随着
ARPAnet逐渐发展成为Internet，规定连入ARPAnet的计算机必须采用TCP/IP协议，TCP/IP协议实际上已经成为Internet的标准连接协议
TCP/IP协议其实是一个协议簇，内部包含了
ARP，IP，ICMP，IGMP，UDP，TCP等100多个协议，TCP/IP协议是其中最重要的、确保数据完整传输的两个协议，IP协议用于在主机之间传输数据。
TCP协议则确保数据在传送过程中不出现错误和丢失。
TCP/IP协议集
HTTP、DNS
SMTP、FTP
Telnet、SNMP
应用层
TCP、UDP
传输层
IP、ICMP、ARP、RARP、
IGMP
网络层
Ethernet、TokenRing、
ATM
链路层
2、IP地址及分类
IP地址是整个IP协议的核心，对路由选择有着很大的影响，IP地址将号码分割为网络号和主机号两部分，IP地址的这种结构使我们可以在Internet上很方便地进行寻址：
先按IP地址中的网络号码将网络找到，再按主机号码将主机找到每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。
两级的IP地址可以记为：
IP地址:
:
={<网络号>,<主机号>}
IP地址的分类
将IP地址中每个字节以十进制数字表示，并用“.隔开，称为点分的十进制表示，则五类地址表示范围如下：
类型最低地址最高地址
A
1.0.0.1
126.255.255.254
B
128.0.0.1
191.255.255.254
C
192.0.0.1
223.255.255.254
D
224.0.0.0
239.255.255.255
E
240.0.0.0
247.255.255.255
3、特殊的
IP地址
（1）广播地扯
所有主机号部分为“1”的地址是广播（broadcast）地址。
广播地址分为两种：
–直接广播地址
–有限广播地址
直接广播地址在一特定子网中，主机地址部分为全1的地址称为直接
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