计算机网络谢希仁第七章知识点总结细.docx
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计算机网络谢希仁第七章知识点总结细
第一章概述
21世纪的一些重要特征是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。
网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。
三网:
电信网络（提供电话、电报及传真等服务；）、有线电视网络（向用户传送各种电视节目；）、计算机网络（使用户能在计算机之间传送数据文件；）。
发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。
1、计算机网络的两个重要功能：
连通性（使上网用户之间都可以交换信息（数据，以及各种音频视频），好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。
）
共享（资源共享的含义是多方面的。
可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享）。
2、计算机网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。
3、网络和网络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网。
4、网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络通过路由器连接在一起。
与网络相连的计算机常称为主机。
5、因特网发展的三个阶段：
第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程；
第二阶段的特点是建立了三级结构的因特网；
第三阶段的特点是逐渐形成了子层次JSP结构的互联网。
6、因特网体系结构委员会IAB下设两个工程部：
互联网工程部IETF，互联网研究部IRTF。
7、制定因特网的正式标准的三个阶段：
建议标准，草案标准，互联网准备。
8、因特网组成：
边缘部分（用户直接使用的，用来进行通信传送数据、音频或视频和资源共享）。
核心部分（为边缘部分提供服务的提供连通性和交换）。
9、处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。
这些主机又称为端系统（endsystem）。
10、端系统之间通信的含义：
“主机A和主机B进行通信”实际上是指：
“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。
11、端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：
客户——服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式，简称为C/S方式。
对等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式，简称为P2P方式。
12、客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
13、对等连接（P2P）：
指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
14、客户软件的特点：
被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。
因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
15、服务器软件的特点：
一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。
因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接收数据。
16、互联网的核心部分：
互联网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在互联网的边缘部分。
互联网核心部分中的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。
主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。
路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。
17、路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
18、在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。
19、路由器处理分组的过程是：
把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；
查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；
把分组送到适当的端口转发出去。
20、主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。
21、路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。
22、“建立连接——>通话——>释放连接”三个步骤的交换方式称为电路交换。
23、电路交换的一个重要特点就是在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
24、分组交换主要采用存储转发技术。
在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。
25、分组交换每一个数据段前面添加上首部构成分组（packet）。
26、分组交换以“分组”作为数据传输单元。
依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。
27、分组首部的重要性：
每一个分组的首部都含有地址（诸如目的地址和源地址）等控制信息。
分组交换网中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
每个分组在互联网中独立地选择传输路径。
用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。
28、接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
29、最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。
30、分组交换的特点：
不先建立连接而随时可发送数据，这种连网方式称为无连接的方式。
31、主机是为用户进行信息处理的，路由器则是用来转发分组的，即进行分组交换。
32、我们往往把单个的网络简化成一条链路，而路由器成为核心部分的结点。
33、在各路由器中运行的路由选择协议（protocol）能够自动找到转发分组最合适的路径。
34、分组交换的优点：
高效：
在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活：
为每一个分组独立地选择最合适的转发路由。
迅速：
以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组。
可靠：
保证可靠性的网络协议；分布式多路由器的分组交换网，使网络有很好的生存性。
35、分组交换的缺点：
分组在各路由器存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销。
整个分组交换网还需要专门的管理和控制机制。
36、而在20世纪40年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换（messageswitching）
37、电路交换——整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。
报文交换——整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
分组交换——单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找发表，转发到下一个结点。
38、“交换”的含义：
在这里，“交换”（switching）的含义就是转接——把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。
从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
39、电路交换必定是面向连接的。
40、电路交换分为三个阶段：
建立连接：
建立一条专用的物理通路，以保证双方通话时所需的通信资源在通信时不会被其他用户占用；
通信：
主叫和被叫双方就能互相通电话；
释放连接：
释放刚才使用的这条专用的物理通路（释放刚才占用的所有通信资源）。
41、电路交换缺点：
计算机数据具有突发性。
这导致在传送计算机数据时，通信线路的利用率很低（用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%）
42、三种交换方式的比较。
43、若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。
44、报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
45、由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。
46、1994年4月20日我国用64kbit/s专线正式连入互联网。
47、计算机网络的定义：
计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。
这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
48、按网络的作用范围进行分类：
广域网WAN（作用范围通常为几十到几千公里。
），城域网MAN（作用距离约为5~50公里。
），局域网LAN（局限在较小的范围（如1公里左右）。
），个人区域网PAN（范围很小，大约在10米左右）。
49、按网络的使用者进行分类：
公用网（publicnetwork）按规定交纳费用的人都可以使用的网络。
因此也可称为公众网。
专用网（privatenetwork）为特殊业务工作的需要而建造的网络。
50、接入网AN（AccessNetwork），它又称为本地接入网或居民接入网。
接入网是一类比较特殊的计算机网络，用于将用户接入互联网。
接入网本身既不属于互联网的核心部分，也不属于互联网的边缘部分。
51、接入网是从某个端系统到另一个端系统的路径中，由这个端系统到第一个路由器（也称为边缘路由器）之间的一些物理链路所组成的。
52、计算机网络的性能指标：
速率，带宽，吞吐量，时延，时延带宽积，往返时间RTT，利用率。
53、速率：
比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
54、比特（bit）来源于binarydigit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个1或0。
55、速率是计算机网络中最重要的一个性能指标，指的是数据的传送速率，它也称为数据率（datarate）或比特率（bitrate）。
56、速率的单位是bit/s，或kbit/s、Mbit/s、Gbit/s等。
例如4*10^10bit/s的数据率就记为40Gbit/s。
57、速率往往是指额定速率或标称速率，非实际运行速率。
58、带宽:
“带宽”（bandwidth）本来是指信号具有的频带宽度，其单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力。
表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。
单位是bit/s，即“比特每秒”
59、吞吐量:
吞吐量（throughput）表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制.
60、时延（delay或latency）：
时延（delay或latency）是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。
61、有时也称为延迟或迟延。
62、网络中的时延由以下几个不同的部分组成：
（1）发送时延
（2）传播时延（3）处理时延（4）排队时延
63、发送时延
也称为传输时延
发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。
64、传播时延
电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
发送时延与传播时延有本质上的不同。
信号发送速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
65、处理时延
主机或路由器在收到分组时，为处理分组（例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由）所花费的时间。
66、排队时延
分组在路由器输入输出队列中排队等待处理所经历的时延。
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
67、数据在网络中经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和。
68、对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。
69、提高链路带宽减小了数据的发送时延。
70、链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
71、往返时间RTT：
互联网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互的。
因此，有时很需要知道双向交互一次所需的时间。
往返时间表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。
在互联网中，往返时间还包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。
当使用卫星通信时，往返时间RTT相对较长，是很重要的一个性能指标。
72、利用率：
分为信道利用率和网络利用率。
73、信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。
完全空闲的信道的利用率是零。
74、网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
75、信道利用率并非越高越好。
当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。
76、时延与网络利用率的关系：
根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。
若令D0表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示D和D0之间的关系：
77、计算机网络的非性能特征：
费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。
78、计算机网络的体系结构：
计算机网络体系结构的形成、协议与划分层次、具有五层协议的体系结构、实体，协议，服务和服务访问点、TCP/IP的体系结构。
79、计算机网络体系结构的形成：
计算机网络是个非常复杂的系统。
相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。
80、“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。
81、计算机网络体系结构的形成：
1974年，美国的IBM公司宣布了系统网络体系结构SNA（SystemNetworkArchitecture）。
这个着名的网络标准就是按照分层的方法制定的。
82、开放系统互连基本参考模型（OSI）：
使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架。
83、OSI只获得了一些理论研究的成果，在市场化方面却失败了。
原因包括：
OSI的专家们在完成OSI标准时没有商业驱动力；
OSI的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；
OSI标准的制定周期太长，因而使得按OSI标准生产的设备无法及时进入市场；
OSI的层次划分也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。
84、两种国际标准：
法律上的（dejure）国际标准OSI并没有得到市场的认可。
非国际标准TCP/IP却获得了最广泛的应用。
TCP/IP常被称为事实上的（defacto）国际标准。
85、协议与划分层次：
计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。
这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。
86、网络协议（networkprotocol）：
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
网络协议三要素：
语法、语义、同步。
87、语法：
数据与控制信息的结构或格式。
88、语义：
需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
89、同步：
事件实现顺序的详细说明。
90、协议的两种形式：
一种是使用便于人来阅读和理解的文字描述。
另一种是使用让计算机能够理解的程序代码。
这两种不同形式的协议都必须能够对网络上信息交换过程做出精确的解释。
91、ARPANET的研制经验表明，对于非常复杂的计算机网络协议，其结构应该是层次式的。
92、划分层次的概念举例：
第一类工作与传送文件直接有关。
（1.确信对方已做好接收和存储文件的准备。
2.双方已协调好一致的文件格式。
）
两个主机将文件传送模块作为最高的一层，剩下的工作由下面的模块负责。
第二类可以再设立一个通信服务模块，用来保证文件和文件传送命令可靠地在两个系统之间交换。
第三类再构造一个网络接入模块，让这个模块负责做与网络接口细节有关的工作，并向上层提供服务，使上面的通信服务模块能够完成可靠通信的任务。
93、分层的好处：
各层之间是独立的，灵活性好，结构上可分割开，易于实现和维护，能促进标准化工作。
94、分层的坏处：
降低效率，有些功能会在不同的层次中重复出现，因而产生了额外开销。
95、层数多少要适当：
层数太少，就会使每一层的协议太复杂。
层数太多，又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。
96、各层完成的主要功能
97、1.差错控制：
使相应层次对等方的通信更加可靠。
98、2.流量控制：
发送端的发送速率必须使接收端来得及接受，不要太快。
99、3.分段和重装：
发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，在接收端将其还原。
100、4.复用和分用：
发送端几个高层会话复用一条低层的连接，在接收端再进行分用。
101、5.连接建立和释放：
交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束后释放连接。
102、计算机网络的体系结构：
计算机网络的各层及其协议的集合。
103、体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。
104、实现（implementation）是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。
105、体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。
106、具有五层协议的体系结构
107、OSI的七层协议体系结构的概念清楚，理论也较完整，但它既复杂又不实用。
108、TCP/IP是四层体系结构：
应用层、运输层、网际层和网络接口层。
109、因此往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。
110、应用层：
（applicationlayer）:
应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。
应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。
这里的进程就是指主机中正在运行的程序。
我们把应用层交互的数据单元称为报文（message）。
111、运输层：
（transportlayer）:
运输的任务就是负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。
112、传输控制协议TCP（TransmissionControlProtocol）:
提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段（segment）。
113、用户数据报协议UDP（UserDatagramProtocol）:
提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报。
114、网络层（networklayer）:
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。
在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫做IP数据报，或简称为数据报。
本书把“分组”和“数据报”作为同义词使用。
115、网络层中的“网络”二字，已不是我们通常谈到的具体网络，而是在计算机网络体系结构模型中的第3层的名称。
116、互联网是由大量的异构（heterogeneous）网络通过路由器（router）相互连接起来的。
互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议IP（InternetProtocol）和许多路由选择协议，因此互联网的网络层也叫做网际层或IP层。
117、数据链路层（datalinklayer）：
数据链路层常简称为链路层。
在两个相邻结点间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧（framing）,在两个相邻结点间的链路上传送帧（frame）。
每一帧包括数据和必要的控制信息。
如发现有差错，数据链路层就简单地丢弃这个出了错的帧。
118、物理层（physicallayer）:
物理层的任务就是透明的传送比特流。
所传输的单位是比特。
物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根引脚以及各引脚应如何连接。
119、现在人们经常提到的TCP/IP并不一定是单指TCP和IP这两个具体的协议，而往往是表示互联网所使用的整个TCP/IP协议族（protocolsuite）.
120、主机1向主机2发送数据
121、OSI参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU（ProtocolDataUnit）。
这个名词现已被许多非OSI标准采用。
122、任何两个同样的层次把数据（即数据单元加上控制信息）通过水平虚线直接传递给对方。
这就是所谓的“对等层”（peerlayers）之间的通信。
123、各层协议实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。
124、实体、协议、服务和服务访问点
125、实体（entity）表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
126、协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
127、在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。
128、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
129、本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
即下面的协议对上面的服务用户是透明的。
130、协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
131、服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
132、上层使用服务原语获得下层所提供的服务。
133、同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）。
134、服务访问点SAP是一个抽象的概念，它实际上就是一个逻辑接口。
135、OSI把层与层之间交换的数据的单位称为服务数据单元SDU（ServiceDataUnit）。
136、SDU可以与PDU不一样，例如，可以是多个SDU合成为一个PDU，也可以是一个SDU划分为几个PDU。
137、协议必须把所有不利的条件事先都估计到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。
138、看一个计算机网络协议是否正确，不能光看在正常情况下是否正确，还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。
139、TCP/IP体系结构的另一种表示方法
140、实际上，现在的互联网使用的TCP/IP体系结构有时已经发生了演变，即某些应用程序可以直接使用IP层，或甚至直接使用最下面的网络接口层。
141、这种很像沙漏计时器形状的TCP/IP协议族表明：
TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务，同时TCP/IP协议也允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。
第二章物理层
1、物理层的基本概念：
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
2、物理层的作用：
是要尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。
3、物理层要解决的主要问题：
1.给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流的能力，为此物理层应该解决物理连接的建立，维持和释放问题。
2.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
4、用于物理层的协议也常称为物理层规程（procedure）。
5、物理层主要特点：
1.将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械电气，功能和规程特性。
2.具体的物理协议相当复杂。
6、物理层的主要任务：
确定与传输媒体的接口的一些特性。
7、物理层的特性：
机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。
8、机械特性：
指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。
9、电气特性：
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
10、功能特性：
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
11、过程特性：
指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
12、数据通信的基础知识
13、数据通信系统的模型：
一个数据通信系统包括三大部分：
源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。
14、常用术语：
15、数据（data）——运送消息的实体。
16、信号（signal）——数据的电气的或电磁的表现。
17、模拟信号（analogoussignal）——代表消息的参数的取值是连续的。
18、数字信号（digitalsignal）——代表消息的参数的取值是离散的。
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