计算机网络第五版谢希仁知识点.docx
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计算机网络第五版谢希仁知识点
第一章概要
1、网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。
2、计算机网络向用户提供的最重要的功能：
（1）连通性：
计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。
（2）共享：
就是指资源共享，如：
信息共享、软件共享、硬件共享。
3、因特网的组成：
（1）边缘部分：
有所有连接在因特网上的主机组成。
用户直接使用
·在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式：
客户服务器方式（方式）和对等方式（P2P方式）。
·客户服务器方式主要特征：
客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
（2）核心部分：
由大量网络和连接这些网络的路由器组成。
为边缘部分提供服务
·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。
·路由器是实现分组的关键构件，其任务的转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
4、电路交换：
电路交换必定是面向连接的。
·电路交换的三个阶段：
建立连接（占用通信资源）、通信（一直占用通信资源）、释放连接（归还通信资源）。
·电路交换的重要特点：
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。
5、分组交换：
（面向无连接的）
·分组交换采用存储转发技术。
路由器收到一个分组，先暂时存储下来，在检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。
当路由器满了以后采用丢弃处理。
·主机和路由器都是计算机，但作用不一样。
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，即进行分组交换的。
6、三种交换方式在数据传送阶段的主要特点：
（因特网中三种核心交换方式？
概念、特点）
（1）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。
（2）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。
（3）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，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
7、几种不同类别的网络：
（这几种方式是什么？
）
·不同作用范围的网络：
（1）广域网
（2）城域网（3）局域网（4）个人区域网
·不同使用者的网络：
（1）公用网（）
（2）专用网（）
·用来把用户接入到因特网的网络：
接入网（），它又称为本地接入网或居民接入网。
注：
由提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。
8、计算机网络的性能指标：
（各自含义）
（1）速率：
指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率或比特率。
（2）带宽：
用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力。
因此网络带宽表示在单位时间内从网络中某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。
（3）吞吐量：
表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
（4）时延（或）是指数据（一个报文、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。
·发送时延（传输时延）——是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
·传播时延——电磁波在信道中需要传播一定的距离需要花费的时间。
注：
信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
·处理时延——主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理。
（交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
）
·排队时延——结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+处理时延
（5）时延带宽积：
即传播时延和带宽的乘积（时延带宽积=传播时延×带宽）
（6）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。
（7）利用率——分为信道利用率和网络利用率。
·信道利用率——某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。
（~过高会产生很大的时延）
·网络利用率——全网络的信道利用率的加权平均值。
9、什么是网络协议？
·网络协议：
简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
其组成的三要素：
（1）语法：
数据与控制信息的结构或格式。
（2）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。
（3）同步：
事件实现顺序的详细说明。
10、实体、协议、服务和服务访问点：
·实体：
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
·协议：
是控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合。
v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。
v要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。
v本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
v下面的协议对上面的服务用户是透明的。
v协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
v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。
·服务：
·服务访问点：
在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方，通常称为服务访问点。
（P31）·相邻两层之间的关系：
第n层向上面的第1层所提供的服务实际上已包括了在它以下各层所提供的服务。
第n层的实体对第1层的实体就相当于一个服务提供者。
在服务提供者的上一层的实体被称为“服务用户”，因为它使用下层服务提供者所提供的服务。
总体而言都是为应用层提供服务的。
11、体系结构：
计算机网络的各层及其协议的集合
·的七层协议：
物理层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，表示层，应用层。
·的四层协议：
网络接口层，网际层，运输层，应用层。
·五层协议：
物理层，数据链路层，网络层，运输层，应用层。
12、每个协议的含义？
应用在运输层的是哪个协议？
（P32图）
第二章物理层
1、物理层的主要任务：
确定与传输媒体的接口有关的一些特性；即机械特性，电气特性，功能特性，过程特性。
2、信号的分类：
（1）模拟信号（连续信号）——代表消息的参数的取值是连续的。
（2）数字信号（离散信号）——代表消息的参数的取值是离散的。
3、通信的双方信息交互的三种基本方式：
（1）单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
（2）双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。
（3）双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。
4、最基本的带通调制方法有：
（1）调幅（）：
载波的振幅随基带数字信号而变化。
（2）调频（）：
载波的频率随基带数字信号而变化。
（3）调相（）：
载波的初始相位随基带数字信号而变化。
5、物理层下面的传输媒体：
·导向传输媒体：
双绞线、同轴电缆、光缆、（无线信道）。
6、信道复用技术：
·频分复用：
用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
·时分复用：
将时间划分为一段段等长的时分复用帧（帧），每一个时分复用的用户在每一个帧中占用固定序号的时隙。
用户所占用的时隙是周期性的出现。
所有用户在不同的时间点用同样的频带宽度。
更利于数字信号的传输。
·统计时分复用：
按需动态分配时隙。
·波分复用：
光的频分复用。
一根光纤上复用两路光载波信号的复用方式。
·密集波分复用：
一根光纤上复用多路数的光载波信号。
·码分复用：
共享信道的方法，各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会互相干扰。
·码分多址：
各用户使用经过特殊挑选的不同码型，这种信号有很强的抗干扰能力，频谱类似白噪声，不易被敌人发现。
【每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片（）。
】
第三章数据链路层
1、数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：
·点对点信道：
这种信道使用一对一的点对点通信方式。
·广播信道：
这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。
2、各层传输的数据单位：
·网络层：
数据报（或分组）
·数据链路层：
帧
·物理层：
比特
3、数据链路层传输数据时的三个基本问题：
（1）封装成帧（）——在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。
首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。
（2）透明传输——零比特填充法
（3）差错控制——循环冗余检验
4、点对点协议（）（P70）
·现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议。
用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用协议。
（1）协议应满足的需求
1】简单——这是首要的要求2】封装成帧3】透明性4】多种网络层协议5】多种类型链路
6】差错检测7】检测连接状态8】最大传送单元9】网络层地址协商10】数据压缩协商
（2）协议不需要的功能
1】纠错（只需要检测有无错，而不需纠错）2】流量控制3】序号4】多点线路5】半双工或单工链路
（3）协议有三个组成部分
1】一个将数据报封装到串行链路的方法。
2】一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议（）。
3】一套网络控制协议（）。
（4）协议的帧格式：
1】字段的意义
·首部：
F（1字节）：
0x7E。
A
（1）：
0。
C
（1）：
0x33。
协议
（2）：
为0x0021时，帧的信息字段就是数据报；若为0021时，信息字段是链路控制协议的数据；若为0x8021时，表示这是网络层的控制数据。
·信息部分：
信息字段长度可变，但不超过1500字节。
·尾部：
（2）：
使用的帧检验序列。
F
（1）：
0x7E。
2】字节填充：
·把信息字段中出现的每一个0x7E变为（0x7D，0x5E）。
·把信息字段中出现的一个0x7D变为（0x7D，0x5D）。
·若信息字段中出现码的控制字符（小于0x20的字符），则在该字符前加一个0x7D，同时将该字符的编码加以改变。
{：
0x03变为（0x7D，0x23）}
3】零比特填充：
只要发现5个连续1，则立即填入一个0。
5、使用广播信道的数据链路层：
·局域网主要特点：
网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
·局域网优点：
具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。
便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
提高了系统的可靠性、可用性和生存性。
·局域网的拓扑分类：
星形图，环形图，总线图，树形图
·适配器的作用：
（网卡的作用和功能？
）
1】进行数据串行传输和并行传输的转换。
2】对数据进行缓存。
3】在计算机的操作系统中安装设备驱动程序。
4】实现以太网协议。
·协议的原理？
（是载波监听多点接入/碰撞检测的缩写）
1】“多点接入”就是说明这是总线型网络，表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上；
2】“载波监听”就是“发生前先监听”，是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞；
3】“碰撞检测”就是“边发送边监听”，即适配器边发送数据边检测信道上的信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。
（就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小）
·最短有效帧长×2L÷c（电磁波速度c，站点间距离L，发送速度v）。
6、层的硬件地址：
由48位，16进制的数字组成的地址。
也就是网卡的物理地址。
实际上就是适配器地址或适配器标识符—48。
（）地址，或称为位址、硬件位址，用来定义网络设备的位置。
在模型中，第三层网络层负责地址，第二层资料链结层则负责位址。
因此一个主机会有一个地址，而每个网络位置会有一个专属于它的位址。
7、以太网的层：
（1）48位的地址：
在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或地址，共48位，其前3个字节（即高24位）用于标识不同的生产厂家，后3个字节（即低24位）由厂家自行指派，用于标识产品号。
（2）从网络上发往本站的帧分为以下3种：
单播（）帧（一对一）；广播（）帧（一对全体）；多播（）帧（一对多）
（3）帧的格式
·常用的以太网帧格式有两种标准：
1】V2标准；2】的802.3标准
·最常用的帧是以太网V2的格式：
1】目的地址（6）；2】源地址（6）；3】类型字段
（2）；4】数据字段（46~1500字节之间）；5】帧检查序列（4）。
{：
首部没有一个帧长度的字段，即没有帧定界}
·为了接收端迅速实现位同步，从子层向下传到物理层时还需要在帧的前面插入8字节，两个字段构成。
第一个字段是7个字节的前同步码（1和0的交替码）；第二个字段是帧开始定界符，定义为10101011，它的前六位作业和前同步码相同，最后的两个连续的1表示帧信息开始。
（4）碰撞域：
又可以说叫冲突域，在以太网中，如果某个一个网络上的两台计算机在同时通信时会发生冲突，那么这个网络就是一个冲突域。
如果以太网中的各个网段以中继器连接，因为不能避免冲突，所以它们仍然是一个冲突域。
8、网桥（运用自学习算法）：
·网桥好处：
（1）过滤通信量，增大吞吐量
（2）扩大了物理范围（3）提高了可靠性（4）可互连不同物理层、不同子层和不同速率。
·网桥缺点：
（1）增加了时延
（2）没有流量控制的功能（3）广播风暴
·透明网桥：
是指以太网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，以太网上的站点都看不到以太网上的网桥。
是一种即插即用设备。
9、什么是虚拟局域网？
·虚拟局域网是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。
（这些网段具有某些共同的需求。
每一个的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个。
）
·虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。
·虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息（即“广播风暴”）而引起性能恶化。
·虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符，称为标记（），用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。
10、广播风暴：
网桥只适合于用户数不太多（不超过几百个）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暴。
11、高速以太网、吉比特以太网（了解，P100~101）
第四章网络层
1、网际协议：
网际协议是体系中两个最主要的协议之一。
与协议配套使用的还有四个协议：
（1）地址解析协议（）
（2）逆地址解析协议（）
（3）网际控制报文协议（）注：
不是高层协议，而是层的协议。
（4）网际组管理协议（）
2、网络互相连接起来要使用一些中间设备：
中间设备又称为中间系统或中继（）系统。
（1）物理层中继系统：
转发器（）、中继器。
（2）数据链路层中继系统：
网桥或桥接器（）。
网桥和路由器的混合物：
桥路器（）。
（3）网络层中继系统：
路由器（）。
（4）网络层以上的中继系统：
网关（）。
3、地址的划分方法：
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，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，它标志该主机（或路由器）。
·两级的地址可以记为：
地址{<网络号>,<主机号>}，代表“定义为”
·常用的三种类别的地址
4、划分子网（）：
地址{<网络号>,<子网号>,<主机号>}
·子网掩码：
从一个数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。
使用子网掩码（）可以找出地址中的子网部分。
A类地址的默认子网掩码是255.0.0.0，或0000000。
B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0，或00000。
C类地址的默认子网掩码是255.255.255.0，或000。
5、无分类编址（构造超网）——无分类区域路由选择：
（P135）
6、网际控制报文协议：
允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。
为了使路由器知道多播组成员的信息，需要利用网际组管理协议。
·多播路由选择协议：
连接在局域网上的多播路由器还必须和因特网上的其他多播路由器协同工作，以便把多播数据报用最小代价传送给所有的组成员。
这就需要使用多播路由选择协议。
·报文种类：
差错报告报文和询问报文。
7、路由选择协议：
（1）理想的路由算法：
1】算法必须是正确的和完整的。
2】算法在计算上应简单。
3】算法应能适应通信量和网络拓扑的变化，这就是说，要有自适应性。
4】算法应具有稳定性。
5】算法应是公平的。
6】算法应是最佳的。
（2）从路由算法的自适应性考虑：
·静态路由选择策略——即非自适应路由选择，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化。
·动态路由选择策略——即自适应路由选择，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。
（3）因特网中的两大类路由选择协议：
·内部网关协议（）——即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。
目前这类路由选择协议使用得最多，其具体的协议有多种，如和协议：
1】:
路由信息协议
协议的三个要点：
仅和相邻路由器交换信息。
交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。
按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。
2】：
开放最短路径优先
·路由信息协议：
是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是因特网的标准协议，最大优点就是简
单。
是一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。
工作原理：
·开放最短路径优先：
工作原理（步骤）：
1】发现邻居节点
2】测量与邻居节点的距离（时间、带宽等）
3】把这些信息组成数据链路分组包（构造链路状态数据包）
4】把链路数据包分发给全网所有路由器
5】计算一个最短路径
8、虚拟专用网和网络地址转换干什么用？
（1）虚拟专用网：
利用共用的因特网作为本机构各专用网之间的通信载体，这样的专用网被称为虚拟专用网。
【通过一个公用网络建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。
】
（2）网络地址转换：
【将私有（保留）地址转化为合法地址的转换技术,被广泛应用于各种类型接入方式和各种类型的网络中。
原因很简单，不仅完美地解决了地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。
】
第五章运输层
1、运输层主要有两种协议：
面向连接的传输控制协议和面向无连接的用户数据报协议。
2、运输层的端口号：
（特点：
只具有本地意义）分为熟知的和非熟知的。
·运输层端口号的分类：
（1）服务器端使用的端口号：
1】熟知端口号（系统端口号），数值为0~1023。
2】登记端口号（非熟知端口号），数值为1024~49151。
（2）客户端使用的端口号：
短暂端口号，数值为49152~65535。
3、用户数据报协议：
不做可靠性，只识别应用进程。
（1）特点：
1】是无连接的2】使用尽最大努力交付3】是面向报文的4】没有拥塞控制
5】支持一对一、一对多、多对一的交互通信6】首部开销小
（2）首部格式：
1】源端口
（2）；2】目的端口
（2）；3】长度
（2）；4】检验和
（2）。
·发送方对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付层。
对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。
·应用层交给多长的报文，就照样发送，即一次发送一个报文。
·接收方对层交上来的用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。
·应用程序必须选择合适大小的报文。
4、传输控制协议：
（了解原理、可靠传输、滑动窗口协议、稍带确认、累积确认、流量控制）
（1）主要特点：
1】是面向连接的运输层协议2】每一条连接只能有两个端点
3】提供可靠交付的服务4】提供全双工通信5】面向字节流
注意：
·连接是一条虚连接而不是一条真正的物理连接。
·对应用进程一次把多长的报文发送到的缓存中是不关心的。
·根据对方给出的窗口值和当前网络拥塞的程度来决定一个报文段应包含多少个字节（发送的报文长度是应用进程给出的）。
·可把太长的数据块划分短一些再传送。
也可等待积累有足够多的字节后再构成报文段发送出去。
（2）可靠传输的工作原理：
（所以包都要通过确认方式检测是否建立连接）
1】停止等待协议
请注意：
·在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本。
·分组和确认分组都必须进行编号。
·超时计时器的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。
可靠通信的实现:
·使用上述的确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。
·这种可靠传输协议常称为自动重传请求（）。
·表明重传的请求是自动进行的。
接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。
2】采用流水线传输：
连续协议和滑动窗口协议
·发送方可连续发送多个分组，不必每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认。
·由于信道上一直有数据不间断地传送，这种传输方式可获得很高的信道利用率。
·连续协议规定，发送方每收到一个确定，就把发送窗口向前移动一个分组的位置。
·稍带确认：
等自己有数据发送给对方时，稍带把确认发过去。
（一般情况下，不单独发送确认。
）
·累积确认：
接收方可以在收到几个分组后，对按序到达的最后一个分组发送确认。
（接收方一般都采用累积确认的方式）
（3）可靠传输的实现：
以字节为单位的滑动窗口；超时重传时间的选择；选择确认
（4）的流量控制：
（限制发送方的发送流量）——利用滑动窗口实现流量控制，必须考虑传输效率
·流量控制：
让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收，也不要让网络发生拥塞。
·利用滑动窗口机制可以很方便地在连接上实现流量控制。
（5）的拥塞控制：
防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。
·拥塞：
若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。
·方法：
慢开始；拥塞避免；快重传；快恢复
·拥塞窗口：
大小取决于网络拥塞程度，并且动态地变换。
（发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口）
·慢开始算法：
由小到大逐渐增大发送窗口（由小到大逐渐增大拥塞窗口数值）。
慢开始算法后，每经过一个传输轮次，拥塞窗口就加倍。
（指数增长）
·慢开始门限：
当<时，使用慢开始算法。
当>时，停止慢开始算法而改用拥塞避免算法。
当时，既可使用慢开始算法，也可使用拥塞避免算法。
·拥塞避免算法：
让拥塞窗口缓慢地增长，即每经过一个往返时间就把发送方的拥塞窗口加1，而不是加倍。
（按线性规律缓慢增长）
·无论是在什么阶段，只要发送方判断网络出现拥塞，就要把慢开始门限当设置为出现拥塞时的发送方窗口值的一半（但不能小于2）。
然后把拥塞控制窗口重新设置为1，执行慢开始算法。
（6）的运输连接管理：
运输连接三个阶段：
连接建立；数据传送和连接释放。
第六章应用层
1、域名系统：
是因特网使用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名字转换为地址。
（1）域名：
采用域名系统命名方式，任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字。
格式：
···.三级域名.二级域名.顶级域名
（2）域名服务器的类型：
P228
1】根域名服务器：
是最高层次的域名服务器，所有的根域名服务器知道所有的顶级域名服务器的域名和地址。
2】顶级域
升级会员 