计算机网络复习重点文档格式.docx
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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；
分布式多路由的分组交换网，是网络有很好的生存性
三种传送方式在数据传送阶段的主要特点：
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。
总结：
若要传送大量的数据，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。
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。
由于一个分组的长度远远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换时延小，同时也具有更好的灵活性。
1994年4月20日我国用64kb/s专线正式连入因特网。
计算机网络：
一些互相连接的、自治的计算机的集合。
网络的类别（按作用范围）：
广域网WAN
城域网MAN
局域网LAN
个人区域网PAN
网络的类别（按使用者）：
公用网：
电信公司出资建造的大型网络。
专用网：
某个部门为本单位的特殊的业务工作的需要而建造的网络，这种网络不向本单位以外的人提供服务。
接入网AN：
又称为本地接入网或居民接入网。
计算机性能指标：
速率：
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，也称数据率或比特率。
单位是b/s或bps
带宽：
（1）某个信号具有的频带宽度。
（2）表示网络的通信线路所能传送数据的能力，表示单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。
吞吐量：
表示在单位时间内通过某个网络的数据量。
时延：
指数据从网络的一端传送到另一端所需要的时间。
也称为延迟或迟延。
网络时延的组成部分：
（1）发送时延主机或路由器发送数据帧所需要的时间。
（2）传播时延电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。
（3）处理时延主机或路由器处理收到的分组时间。
（4）排队时延分组经过网络时，要经过许多的路由器。
但分组在进入路由器要在输入队列中排队等待处理。
在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
RTT往返时间：
表示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。
利用率：
信道利用率和网络利用率。
信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。
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
协议：
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定成为网络协议。
协议三要素：
语法、语义、同步。
计算机网络体系结构：
计算机网络体系结构就是计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。
OSI的体系结构TCP/IP的体系结构五层协议的体系结构
应用层
表示层
会话层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
网际层
网络接口层
运输层协议：
TCP——面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够提供可靠的交付。
UDP——无连接的，数据传输单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”。
网络层（网际层）：
负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
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。
数据链路层：
将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上“透明”地传送帧中的数据。
透明：
表示一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
数据链路层对数据来说是透明的，因为无论什么样的比特组合的数据都能够通过数据链路层。
物理层：
物理层的任务就是透明地传送比特流。
第2章物理层
物理层特性
（1）机械特性：
接口所用接线器的形状、尺寸、引脚等
（2）电气特性：
接口电缆的各线上出现的电压的范围
（3）功能特性：
某线上出现某一电平的电压表示何种意义
（4）过程特性：
不同功能的各种事件的出现顺序
数据通信系统可划分为三大部分，即源系统（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）。
源系统：
源点、发送器
目的系统：
接收器、终点
信号：
（1）模拟信号，或连续信号——代表消息的参数的取值是连续的。
（2）数字信号，或离散信号——代表消息的参数的取值是离散的。
码元：
代表不同离散数值的基本波形。
例，二进制编码，只有两种不同的码元，一种代表0状态而另一种代表1状态。
通信方式：
（1）单向通信又称为单工通信
（2）双向交替通信又称为半双工通信
（3）双向同时通信又称为全双工通信
基带信号：
来自信源的信号。
调制两大类：
基带调制带通调制
带通调制：
调幅调频调相
信道极限容量
（1）信道能够通过的频率范围（带宽W）
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（识别）成为不可能。
奈氏准则：
理想信道的极限码元传输速率（波特率）：
C=2W
则理想信道的极限比特率：
C=2Wlog2L（L为码元可取到的离散值）
（2）信噪比
所谓信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N，并用分贝（dB）作为度量单位。
即信噪比=10log10（S/N）
香农公式：
信道的极限传输速率C是
C=Wlog2（1+S/N）（b/s）
W：
信道的带宽S：
信道内所传信号的平均功率N：
信道内的高斯噪声功率
香农公式表明：
信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。
采用编码的方法让每一个码元携带更多的比特的信息量。
传输媒体：
导向传输媒体、非导向传输媒体。
导向传输媒体：
双绞线、同轴电缆、光缆
光纤在纤芯中传输的方式是不断地全反射。
多模光纤：
可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。
单模光纤：
光纤直径减小到只有一个光的波长，可使光线一直向前传播，不会产生反射。
非导向传输媒体：
自由空间。
信道复用技术：
频分复用、时分复用、波分复用、码分复用
第3章数据链路层
数据链路层信道的两种类型：
（1）点对点信道一对一通信
（2）广播信道一对多通信
链路：
从一个结点到相邻结点的一段物理线路。
数据链路：
物理线路加上通信协议所必要的硬件和软件。
网络适配器（网卡）：
包括了数据链路层和物理层这两层的功能。
帧：
点对点信道的数据链路层的协议数据单元。
数据链路层任务：
把网络层交下来的数据构成帧发送到链路上，以及把接收到的帧中的数据取出并上交网络层。
注：
网络层数据单元是IP数据报。
三个基本问题：
1.封装成帧把帧的数据部分（IP数据报）加上帧首部、帧尾部。
首部尾部作用是进行帧定界。
2.透明传输用字节填充法解决透明传输问题（转义字符ESC帧开始符SOH帧结束符EOT）
3.差错检测
CRC校验：
确定除数→确定循环冗余位数（除数减一）→确定被除数→计算出余数作为FCS（帧检验序列）
改正错误的任务由上层协议（TCP协议）来完成。
实践证明，这样可以提高通信效率。
点对点协议PPP
含义：
用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议。
特点：
简单、封装成帧、透明性、多种网络协议、多种类型链路、差错检测、检测连接状态、最大传送单元、网络层地址协商、数据压缩协商。
PPP不需要的功能：
纠错、流量控制、序号、多点线路、半双工或单工链路（ppp协议只支持全双工链路）
PPP协议的组成部分：
（1）一个将IP数据报封装成到串行链路的方法。
（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LCP。
（3）一套网络控制协议NCP。
局域网特点：
网络为一个单位所拥有，且地理位置和站点数目均有限。
局域网网络拓扑类型：
星形网、环形网、总线网、树形网
共享信道方法：
（1）静态划分信道频分复用、时分复用、波分复用、码分复用
（2）动态媒体接入控制：
随机接入、受控接入
适配器功能：
1.进行串/并转换2.对数据进行缓存
适配器协议：
CSMA/CD协议（载波监听多点接入/碰撞检测）
硬件地址又称为物理地址或MAC地址：
一种48位的全球地址，是指局域网上的每一台计算机中固化在适配器的ROM中的地址。
MAC帧格式
字节662IP数据报（46~1500）4
目的地址
源地址
类型
数据
FCS
第4章网络层
网络层向上只提供简单的、无连接的、尽最努力交付的数据报服务。
、
网络层不提供服务质量承诺。
也就是说，所传分组可能传错、丢失、重复和失序，当然也不保证分组交付的时限。
IP协议作用：
使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。
与网际协议IP配套使用的四个协议：
地址解析协议：
ARP
ARP
IP地址物理地址
逆地址解析协议：
RARP
物理地址IP地址
网际控制报文协议：
ICMP
作用：
为了更有效转发IP数据报和提高交付成功地机会。
ICMP报文种类：
ICMP差错报告报文、ICMP询问报文。
ICMP差错报告报文共五种：
（1）终点不可达
（2）源点抑制
（3）时间超过
（4）参数问题
（5）改变路由（重定向）
ICMP询问报文：
（1）回送请求和回答
（2）时间戳请求和回答
因特网的路由选择协议
（1）内部网关协议IGP（InteriorGatewayProtocol）
在一个自治系统内部使用的路由选择协议：
RIP、OSPF
（2）外部网关协议EGP（ExternalGatewayProtocol）
自治系统间的路由选择协议：
BGP-4
路由信息协议RIP（RoutingInformationProtocol）特点：
（1）仅和相邻路由器交换信息。
（2）路由器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。
（3）按固定时间间隔交换路由信息。
开发最短路径优先OSPF（OpenShortestPathFirst）特点：
（1）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。
（2）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。
（3）只有当前链路状态变化时，路由器才向所有路由器用洪泛法发送此信息。
BGP只能是力求一条能够到达目的网络且比较好的路由，而并非要寻找一条最佳路由。
网际组管理协议：
IGMP
让连接在本局域网上的多播路由器知道本局域网上是否有主机（严格上讲，是主机上的某个进程）参加或退出了某个多播组。
IGMP工作阶段：
第一个阶段：
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一个IGMP报文，声明自己要成为改组的成员。
第二个阶段：
组成员关系是动态的。
虚拟专用网VPN：
利用公用的因特网作为本机构各专用网之间的通信载体，这样的专用网又称为虚拟专用网VPN（VirtualPrivateNetwork）。
网络地址转换NAT。
装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一个有效的全球IP地址。
所有使用本地地址的主机在和外界通信时，都要在NAT路由器上将其本地地址转换成为全球IP地址，才能和因特网连接。
将网络互相连接起来要使用的一些中间设备：
（1）物理层使用的中间设备是转发器。
（2）数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器。
（3）网络层使用的中间设备叫做路由器。
（4）网络层之上使用的中间设备叫做网关。
IP地址分类
IP地址就是因特网上的每一个主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围是唯一的32位标识符。
IP地址编址方法：
（1）分类的IP地址
（2）子网的划分
（3）构成超网
A类地址（网络号：
1~126）
8位24位
0
网络号
B类地址（网络号：
128.1~191.255）
16位16位
10
C类地址（网络号：
192.0.1~223.255.255）
24位8位
110
D类地址
1110
多播地址
E类地址
1111
保留为今后使用
环回地址：
127开头
广播地址：
255.255.255.255
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的使用的是IP地址，而数据链路层及以下使用的是硬件地址。
第5章运输层
从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最底层。
网络核心部分中的路由器在转发分组时只用到下三层的功能。
从运输层的角度看，通信的真正端点并不是主机而是主机中的进程。
也就是说，端到端的通信时应用进程之间的通信。
运输层提供应用进程间的逻辑通信。
运输层还要对收到的报文进行差错检测。
在网络层，IP数据报首部中的检验和字段，只检验首部是否出现差错而不检查数据部分。
当运输层采用面向连接的TCP协议时，尽管下面的网络是不可靠的，但这种逻辑通信信道就相当于一条全双工的可靠信道。
但当运输层采用无连接的UDP协议时，这种逻辑通信信道协议任然是一条不可靠信道。
TCP/IP的运输层用一个16位端口号来标识一个端口。
注意，端口号只具有本地意义，它只是为了标志本地计算机应用层中的个进程在和运输层交互时的层间接口。
两个计算机中的进程要互相通信，不仅必须知道对方的IP地址（为了找到对方的计算机），而且还要知道对方的端口号（为了找到对方计算机中的应用进程）。
UDP特点：
（1）UDP是无连接的
（2）UDP使用尽最大努力交付
（3）UDP是面向报文的
（4）UDP没有拥塞控制
（5）UDP支持一对一、一对多和多对多的交互通信
（6）UDP的首部开销小，只有8个字节
UDP首部格式：
（1）源端口
（2）目的端口
（3）长度
（4）检验和
伪首部：
临时添加在UDP用户数据报前面，得到一个临时的UDP用户数据报，仅仅是为了计算校验和。
TCP协议特点：
（1）TCP是面向连接的运输层协议
（2）每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点到点的（一对一）。
（3）TCP提供可靠交付的服务。
（4）TCP提供全双工通信。
（5）面向字节流。
TCP连接的端点是：
套接字
套接字定义：
端口号拼接到IP地址即构成了套接字。
格式：
套接字socket=（IP地址：
端口号）
TCP连接格式：
TCP连接：
：
={socket1，socket2}={（IP1,port1），（IP2,port2）}
理想传输条件：
（1）传输信道不产生差错。
（2）不管发送方以多快的速度发送数据，接收方总是来得及处理收到的数据。
停止等待协议：
就是每发送一个分组就停止发送，等待对方的确认，在收到确认后再发送下一个分组。
注意三点：
第一，A在发送一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本。
第二，分组和确认分组都必须进行编号。
第三，超时计时器设置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。
停止等待协议的优点是简单，但缺点是信道利用率太低。
信道利用率：
U=TD/（TD+RTT+TA）=（S/V发）/（S/V总）=V总/V发=吞吐量/信道带宽
TD发送时间RTT传送往返时间TA处理时间（可忽略）S数据位数V数据速率
TCP报文段的首部格式
（1）源端口和目的端口
（2）序号字节流中的每一个字节的顺序编号
（3）确认号是期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。
（4）数据偏移
（5）保留
（6）紧急URG
（7）确认ACK
（8）推送PSH
（9）复位RST
（10）同步SYN
（11）终止FIM
（12）窗口
（13）检验和
（14）紧急指针
（15）选项
TCP可靠传输的实现
字节为单位的滑动窗口
凡是应经发送的数据，在未收到确认之前都必须暂时保留。
发送窗口里面的序号表示允许发送的序号。
发送窗口后沿的后面部分表示已发送且收到了确认。
发送窗口后沿的变化：
不动（没有收到新的确认）、前移（收到了新的确认）
发送窗口前沿通常是不断向前移动的，也有可能不动（一是没有收到确认，对方通知窗口的大小也不变，二是收到了新的确认但对方通知的窗口缩小了）
TCP流量控制
流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。
发送方的发送窗口不能超过接收方给出的接收窗口的数值。
TCP的窗口单位是字节，不是报文段。
TCP的拥塞控制
计算机网络中的链路容量（带宽）、交换结点中的缓存和处理机等，都是网络的资源。
拥塞条件：
∑对资源的需求>
可用资源
拥塞因素：
（1）结点缓存的容量太小，到达该结点的分组因无存储空间暂存而不得不被丢弃。
（2）处理机处理的速率太慢
所谓拥塞控制就是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至过载。
几种拥塞控制方法：
慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。
TCP连接管理
TCP是面向连接的。
运输连接是用来传送TCP报文的。
TCP连接的建立和释放是每一次面向连接的通信中必不可少的过程。
运输连接三个阶段：
连接建立、数据发送、连接释放。
第6章应用层
应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。
应用层的许多协议都是基于客户服务器方式。
客户和服务器都是通信中所涉及的两个应用进程。
客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
域名系统DNS
将域名解析为IP地址。
域名种类：
（1）国家顶级域名：
cn/us/uk
（2）通用顶级域名：
com/info/net/org/int/gov/edu
（3）基础结构域名
域名服务器种类：
（1）根域名服务器
（2）顶级域名服务器
（3）权限域名服务器
（4）本地域名服务器
文件传送协议
FTP协议
FTP使用客户服务器方式。
一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。
FTP服务器进程由两大部分组成：
主进程、从属进程。
工作步骤：
（1）打开熟知端口
（2）等待客户进程发出连接请求
（3）启动从属进程来处理客户进程发来的请求。
（4）回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求。
FTP的客户和服务器之间要建立两个并行的连接：
（1）控制连接
（2）数据连接
由于FTP使用了两个不同的端口号，所以数据连接和控制连接不会发生混乱。
网络文件系统NFS
NFS允许应用进程打开一个远地文件，并能在该文件的某一个特定的位置开始读写数据。
这样，NFS可使用户只复制一个大文件的一个很小的片段，而不需要复制整个文件。
简单文件传送协议TFTP
远程终端协议TELNET
万维网WWW是一个大规模、联机式的信息储藏所，英文简称为Web。
万维网是一个分布式的超媒体系统，它是超文本系统的扩充。
万维网使用统一资源定位符URL（UniformResourceLocator）来标志万维网上的各种文档。
超文本传输协议HTTP（HyperTextTransferProtocol）是一个应用层协议，用来链接因特网上的任何一个万维网页面。
URL格式：
<
协议>
:
//<
主机>
端口>
/<
路径>
默认端口号是80，可以省略
例：
http:
//localhost:
8088/MyJsp.jsp
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