计算机网络知识点总结.docx
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计算机网络知识点总结
题型：
填空、单选、名词解释（定义、功能、层次）、简答、计算
第一章
1、分组交换电路交换报文交换各自的主要特点
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，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
2、计算机网络概念，分类（WAN，MAN，LAN，AN）
最简单定义：
一些互相连接的、自治的计算机的集合。
分类：
按作用范围分：
广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）个人区域网（PAN）；按不同使用者的网络分：
公用网、专用网；用来把用户接入到因特网的网络：
接入网（AN）。
3、网络的性能指标及计算
速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间RTT、利用率，计算见作业。
4、时延的构成和计算（计算见作业）
发送时延、传播时延、处理时延、排队时延
发送时延=数据帧长度（b）/信道带宽（b/s）
传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）
5、什么是体系结构，5层体系结构各层次及功能，
计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。
换种说法，计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所完成的功能的精确定义。
应用层——直接为用户的应用进程提供服务
运输层——负责向两个主机进程之间的通信提供服务
网络层——负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
数据链路层——将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点的链路上“透明”地传送帧中的数据。
物理层——透明地传送比特流。
6、网络协议，其三个要素；
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
三要素：
语法、语义、同步
第二章
1、物理层的4个特性（机械、电气、功能、过程），物理层的功能（怎样在媒体上传输比特流）
特性：
机械特性、电气特性、功能特性、过程特性
功能：
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、2.2.2小节中相关概念（通信方式3种、基本调制方式3种）
通信方式：
单向通信（单工）、双向交替通信（半双工）、双向通信（全双工）
带通调制的基本调制方式：
调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）
3、香农公式计算意义
C=Wlog2（1+S/N）b/sW为信道的带宽（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率。
意义：
只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。
（计算见作业）
4、码元速率和数据率的关系（码元速率如何换算到比特率）
RB2=RBMlog2M
5、了解传输媒体有2大类，每类各包括那些，应用在那些领域即可
导向传输媒体（双绞线、同轴电缆、光缆）和非导向传输媒体（短波通信、无线电微波通信）（电话电报等）。
6、4种复用方式（TDM,FDM,WDM,CDM）及特点，cdma的计算
时分复用（TDM）所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度
频分复用（FDM）所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源
波分复用（WDM）波分复用就是光的频分复用。
码分复用（CDM）各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
（计算见作业）
7、ADSL的概念、功能
xDSL用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。
ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）非对称数字用户线
第三章
（1）
1、数据链路层的2类信道（点到点信道、广播信道）；
2、数据链路层需要解决的三个问题：
（封装成帧、透明传输、差错检测）
●成帧--前后加上定界位，MTU（最大传输单元）
●如何实现透明传输，利用字节填充在SOH、EOT前加上ESC
●会CRC计算，及传输正确性的判断（见作业）
3、什么是PPP？
是哪一层协议？
三个组成部分？
Point-to-PointProtocol点对点协议，数据链路层协议。
组成：
一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
一个用来建立、配置和测试链路连接的链路控制协议LCP（LinkControlProtocol）。
网络控制协议NCP（NetworkControlProtocol）。
4、会应用零比特填充法和字符填充法（见作业）
字符填充：
7E->7D5E7D->7D5D零比特：
5个连1之后加个0
（2）
1、信道的共享方法（2种）
静态划分信道、动态媒体接入控制（多点接入）
2、以太网的2个标准，哪个用得较多；
DIXEthernetV2和IEEE802.3，前者用的较多
3、802把局域网链路层拆成哪2个子层
逻辑链路控制（LLC）子层和媒体接入控制（MAC）子层
4、CSMA/CD的概念、特点；
载波监听多点接入/碰撞检测
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
“载波监听”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。
总线上并没有什么“载波”。
因此，“载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。
“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。
重要特性：
使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。
每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。
这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。
5、CSMA/CD协议的截断二进制指数退避算法
发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。
确定基本退避时间，一般是取为争用期2。
定义重传次数k，k小于等于10，即k=Min[重传次数,10]
从整数集合[0,1,…,（2k1）]中随机地取出一个数，记为r。
重传所需的时延就是r倍的基本退避时间。
当重传达16次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。
6、争用期，最短帧长的概念，最短帧长的计算；
以太网取51.2s为争用期的长度。
对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。
以太网在发送数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。
如果发生冲突，就一定是在发送的前64字节之内。
由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于64字节。
以太网规定了最短有效帧长为64字节，凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。
7、MAC地址长度48位，以太网MTU长度1500字节，以太网的最短帧长64字节
8、以太网的扩展有哪几种扩展方式
集线器：
工作的层次：
物理层，扩展后的带宽：
n个站共享原带宽
网桥：
工作的层次：
数据链路层，扩展后的带宽：
每个站独占原带宽；
透明网桥自学习算法（见作业）
交换机：
工作的层次：
数据链路层，扩展后的带宽：
每个站独占原带宽；
vlan：
虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。
9、快速（百兆）以太网将网段长度减少为1/10，保持较小的a，保证性能；
千兆以太网中通过载波延伸，保持较小的a，保证性能；
第四章
4.1网络层提供的两种服务
虚电路服务和数据报服务
表4-1数据报和虚电路的对比
对比的方面
虚电路服务
数据报服务
思路
可靠通信应当由网络来保证
可靠通信应当由用户主机来保证
连接的建立
必须有
不需要
终点地址
仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号
每个分组都有终点的完整地址
分组的转发
属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发
每个分组独立选择路由进行转发
当结点出故障时
所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作
出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化
分组的顺序
总是按发送顺序到达终点
到达终点时不一定按发送顺序
端到端的差错处理和流量控制
可以由网络负责，也可以由用户主机负责
由用户主机负责
4.2网际协议IP
4.2.1虚拟互连网络
1、网络互联的设备，工作的层次
网络互联设备：
转发器（物理层）、网桥（链路层）、路由器（网络层）、网关（网络层以上）
4.2.2分类的IP地址
1、给出IP地址会判断分类
网络第一个最后一个每个网络
类别可用的可用的中最大的
网络号网络号主机数
A112616,777,214
B128.1191.25565,534
C192.0.1223.255.255254
2、IP地址的特点
——IP地址是一种分等级的地址结构。
——实际上IP地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。
——用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络
——所有分配到网络号的网络都是平等的。
4.2.3IP地址与硬件地址
1、IP地址与硬件地址区别
物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址，IP地址使用软件实现的；IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。
在网络层和网络层以上使用的是IP地址，而数据链路层以下使用的是硬件地址。
2、数据传递过程中，IP和MAC的变化
在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报，路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择，在具体的物理网络的链路层只能看见MAC帧而看不见IP数据报，IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的IP地址研究主机和主机或主机和路由器之间的通信。
4.2.4地址解析协议ARP与逆地址解析协议RARP
1、什么是ARP；ARP工作过程会描述；ARP对目的主机在相同和不同网段分别如何处理；
AddressResolutionProtocol地址解析协议，解决同一局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
工作过程：
当主机A欲向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。
如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入MAC帧，然后通过局域网将该MAC帧发往此硬件地址。
如果没有则：
ARP进程在局域网广播ARP请求分组；局域网上所有主机运行ARP进程受到ARP请求，B在请求分组中发现自己的IP地址，就向A发送响应分组（带有自己的硬件地址）；A收到B的ARP响应分组，就在其ARP高缓中写入主机B的IP地址和硬件地址的映射。
以上为目的主机B与源主机A在相同网段，如果在不同网段：
如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过ARP找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。
剩下的工作就由下一个网络来做。
4.2.5IP数据报的格式（首部长度计算、分片计算、生存时间含义和变化）
1、各字段的含义（请仔细阅读教材）
一个IP数据报由首部和数据两部分组成，首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的，在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。
版本——占4位，指IP协议的版本，目前的IP协议版本号为4（即IPv4）
首部长度——占4位，可表示的最大数值是15个单位（一个单位为4字节）
因此IP的首部长度的最大值是60字节。
区分服务——占8位，用来获得更好的服务在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直未被使用过。
1998年这个字段改名为区分服务。
只有在使用区分服务（DiffServ）时，这个字段才起作用。
在一般的情况下都不使用这个字段
总长度——占16位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为65535字节。
总长度必须不超过最大传送单元MTU。
标识（identification）——占16位，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。
标志（flag）——占3位，目前只有前两位有意义。
标志字段的最低位是MF（MoreFragment）。
MF1表示后面“还有分片”。
MF0表示最后一个分片。
标志字段中间的一位是DF（Don'tFragment）。
只有当DF0时才允许分片。
片偏移（12位）指出：
较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。
片偏移以8个字节为偏移单位。
生存时间——（8位）记为TTL（TimeToLive）数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。
协议——（8位）字段指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个处理过程
首部检验和——（16位）字段只检验数据报的首部不检验数据部分。
这里不采用CRC检验码而采用简单的计算方法。
源地址和目的地址都各占4字节
4.3划分子网和构造超网
4.3.1划分子网
1、给出需求会进行子网的划分，会写出子网网络地址和子网掩码；地址范围（见作业）
2、理解子网掩码的作用，会根据子网掩码计算网络地址
（1）子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。
（2）路由器在和相邻路由器交换路由信息时，必须把自己所在网络（或子网）的子网掩码告诉相邻路由器。
（3）路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码。
（4）若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络地址和两个子网掩码
4.3.2使用子网时分组转发（见作业）
1、给出目的地址，能计算出下一跳（注意过程）
4.3.3无分类编址CIDR（构造超网）
1、含义，地址块表示的范围，汇聚计算，最佳匹配概念；地址的再分配（子网划分）
无分类域间路由选择CIDR（ClasslessInter-DomainRouting）。
无分类的两级编址的记法是：
IP地址:
:
={<网络前缀>,<主机号>}
128.14.32.0/20表示的地址块共有4096个地址（因为斜线后面的20是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是12位）。
128.14.32.0/20地址块的最小地址：
128.14.32.0
128.14.32.0/20地址块的最大地址：
128.14.47.255
全0和全1的主机号地址一般不使用。
一个CIDR地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由，路由聚合也称为构成超网（supernetting）。
使用CIDR时，路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。
在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。
应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由：
最长前缀匹配（longest-prefixmatching）。
网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体（morespecific）。
最长前缀匹配又称为最长匹配或最佳匹配。
4.4网际控制报文协议ICMP
4.4.1ICMP报文的种类
1、什么是ICMP
ICMP报文的种类有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。
网际控制报文协议ICMP（InternetControlMessagesProtocol）---网际层ICMP不是最高层协议，而是IP层的协议。
4.4.2ICMP的应用举例
1、2种应用
PING（PackageInterNetGroper）,Traceroute的应用举例
PING用来测试两个主机之间的连通性；PING使用了ICMP回送请求与回送回答报文；PING是应用层直接使用网络层ICMP的例子，它没有通过运输层的TCP或UDP。
Traceroute，用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。
4.5因特网的路由选择协议
4.5.1有关路由选择协议的几个基本概念
1、路由选择协议分类；每类中的典型算法
因特网有两大类路由选择协议：
内部网关协议IGP（InteriorGatewayProtocol）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，如RIP（距离向量算法）和OSPF协议（最短路径算法）。
外部网关协议EGP（ExternalGatewayProtocol）若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。
这样的协议就是外部网关协议EGP。
在外部网关协议中目前使用最多的是BGP-4。
4.5.2内部网关协议RIP
1、路由更新算法（注意过程）（看书）
RIP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。
RIP存在的一个问题是当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器。
RIP协议最大的优点就是实现简单，开销较小。
RIP限制了网络的规模，它能使用的最大距离为15（16表示不可达）。
路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。
4.5.3内部网关协议OSPF概念
1、内部网关协议OSPF（OpenShortestPathFirst）：
三个要点：
向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法；发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息（链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”（metric）。
）；只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。
4.6多播
4.6.1IP多播的基本概念
1、什么是多播；多播用的地址
多播是一种一对多的通信方式，即多个接收者同时接收一个源发送的相同信息。
多播的一些特点：
（1）多播使用组地址——IP使用D类地址支持多播。
多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址。
（2）永久组地址——由因特网号码指派管理局IANA负责指派。
（3）动态的组成员
（4）使用硬件进行多播
4.6.2因特网组管理协议IGMP概念
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IGMP（InternetGroupManagementProtocol）。
IGMP并非在因特网范围内对所有多播组成员进行管理的协议。
IGMP不知道IP多播组包含的成员数，也不知道这些成员都分布在哪些网络上。
IGMP协议是让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网上是否有主机（严格讲，是主机上的某个进程）参加或退出了某个多播组。
IGMP可分为两个阶段：
第一阶段：
当某个主机加入新的多播组时，该主机应向多播组的多播地址发送IGMP报文，声明自己要成为该组的成员。
本地的多播路由器收到IGMP报文后，将组成员关系转发给因特网上的其他多播路由器。
第二阶段：
因为组成员关系是动态的，因此本地多播路由器要周期性地探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还继续是组的成员。
只要对某个组有一个主机响应，那么多播路由器就认为这个组是活跃的。
但一个组在经过几次的探询后仍然没有一个主机响应，则不再将该组的成员关系转发给其他的多播路由器。
4.7虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT
什么是VPN，NAT
VirtualPrivateNetworkNetworkAddressTranslation
第5章
1.传输层实现的功能?
运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。
运输层还要对收到的报文进行差错检测。
运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP。
2.TCPUDP含义、功能、层次、特点？
含义：
用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP。
功能：
UDP只在IP的数据报服务之上增加了很少一点的功能，即端口的功能和差错检测的功能。
层次：
运输层。
特点：
UDP：
UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接；UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制；UDP是面向报文的。
UDP没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求；UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信；UDP的首部开销小，只有8个字节。
TCP：
TCP是面向连接的运输层协议；每一条TCP连接只能有两个端点（endpoint），每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）；TCP提供可靠交付的服务；TCP提供全双工通信；面向字节流。
3.端口、套接口？
端口：
软件端口是在协议栈层间的抽象的协议端口。
硬件端口是路由器或交换机上的端口。
硬件端口是不同硬件设备进行交互的接口，而软件端口是应用层的各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址。
套接字：
端口号拼接到（contatenatedwith）IP地址即构成了套接字。
4.可靠传输：
停等ARQ（出现一些现象的解决办法）？
停止等待协议：
M1的确认丢失---->接收方丢弃重复的M1、重传确认M1。
M1的确认迟到------>丢弃重复的M1重传确认M1、发送方收下迟到的确认但什么也不做。
连续ARQ协议：
如果发送方发送了前5个分组，而中间的第3个分组丢失了。
这时接收方只能对前两个分组发出确认。
发送方无法知道后面三个分组的下落，而只好把后面的三个分组都再重传一次，这就叫做Go-back-N（回退N），表示需要再退回来重传已发送过的N个分组。
5.UDP首部（阅读教材）（伪首部的长度和作用）?
UDP的首部有8个字节，包括源端口、目的端口、长度、检验和各占2个字节。
伪首部有12个字节，在计算检验和时，临时把“伪首部”和UDP用户数据报连接在一起。
伪首部仅仅是为了计算检验和。
6.TCP首部（阅读教材）（首部长度计算、6比特控制位的作用）？
20个字节的固定首部，后面有4N字节是根据需要而增加的选项（N是整数）。
当URG1时，表明紧急指针字段有效。
它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送（相当于高优先级的数据）。
当ACK1时确认号字段才有效。
当ACK0时，确认号无效。
接收TCP收到PSH=1的报文段，就尽快地交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。
当RST1时，表明TCP连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。
同步SYN=1表示这是一个连接请求或连接接受报文。
用来释放一个连接。
FIN1表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。
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