《计算机网络》各章知识点总结.docx
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《计算机网络》各章知识点总结
第一章
1.计算机网络定义
由通信信道连接的主机和网络设备的集合，以方便用户共享资源和相互通信。
2.网络组成
网络实体可抽象为两种基本构件：
结点：
计算设备；
链路：
物理媒体。
3.构建网络的三种方法
1直接连接（适用于有限的本地端系统联网）：
由某种物理媒体直接相连所有主机组成。
分类：
I，点到点链路
II：
多路访问链路
2网络云：
3网络云互联：
4.因特网的结构
1网络边缘：
应用与主机
2接入网：
连接两者的通信链路
3网络核心：
路由器（网络的网络）
5.什么是“核心简单、边缘智能”原则？
举例
1将复杂的网络处理功能（如差错控制、流量控制功能、安全保障和应用等网络智能）置于网络边缘。
2将相对简单的分组交付功能（如分组的选路和转发功功能）置于网络核心
3位于网络边缘的端系统的强大计算能力，用软件方式处理大量复杂的控制和应用逻辑，位于网络核心的路由器尽可能简单，以高速的转发分组。
6.协议和服务
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。
三个要素：
①语法：
数据与控制信息的结构或格式
②语义：
发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
③定时：
事件实现顺序的详细说明。
7.网络体系结构
a）OSI：
（七层），物理层，链路层，网络层，应用层，会话层，传输层，表示层，
b）TCP/IP：
网络接口层网络层传输层应用层
TCP负责发现传输问题，一有问题就发出信号，要求重新传输。
IP负责给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
c）5层体系结构应用层，运输层，网络层，链路层，物理层
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
应用层：
HTTP…SMTPDNS….RTP
运输层:
TCPUDP
网际层：
IP
网络接口层：
网络接口1网络接口2……网络接口3
111<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
8.应用进程的数据在各层间的传输
1，应用进程数据先传送到应用层，加上应用层首部，成为应用层PDU
2，在传送到运输层，成为运输层报文。
3，传送到网络层，加上网络层首部，成为IP数据报（或分组）
4，传送到链路层，加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧。
5，传送到物理层，最下面的物理层把比特流送到物理媒体。
6，通过电信号或者光信号，传送给接收端物理层，
9.时延--定义
●总时延：
发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
●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。
●发送时延：
也称传输时延，发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。
（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）
发送时延=数据帧长度（bit）/发送数据（bit/s）
●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。
（传播时延与传输时延不同。
）
传播时延=信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/秒）
●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。
10.丢包率
定义：
在一定的时段内在两结点间传输过程丢失分组数量与总的分组发送数量的比率。
11.带宽和吞吐量
带宽：
链路在一段特定的时间内所能传送的比特数的额定值。
吞吐量：
网络在单位时间内无差错地传输数据的能力。
12.时延带宽积
时延带宽积=传播时延*带宽。
第二章
1.通信方式：
单工：
只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工：
通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送和接收。
全双工：
通信的双方可以同时发送和接收消息。
2.常见的传输媒体、各自的特点
①双绞线：
由两根相互绝缘的导线相互缠绕。
特点：
价格便宜。
被广泛使用。
②同轴电缆：
先由两根同轴心、相互绝缘的圆柱形金属导体构成基本单元（同轴对），再由单个或多个同轴对组成的电缆。
特点：
抗干扰能力强，传输数据稳定，而且价格便宜。
但是单条线缆的损坏可能导致整个网络瘫痪，维护较难。
③光缆：
传输光能的波导介质
特点：
传输速度快，安全，可靠，抗电磁干扰性好，传输容量大。
成本高。
3.编码：
不归零、曼彻斯特
4.多路复用：
是指在一条物理链路上同时传输多路信息的技术，以扩大信道的传输容量
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（这里的带宽是频率带宽而不是数据的发送速率）
时分复用：
将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。
每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。
每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期是TDM帧的长度）。
时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
波分复用：
码分复用：
CDMA。
每个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。
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。
这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被发现。
CDMA的重要特点：
每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交。
5.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
通信
释放连接
报文交换：
优点：
无连接，报文发给相邻结点，报文存储后再选择合适出口向后转发，直至目的结点
以“存储转发”为特征
缺点：
对报文长度不加限制，中间结点存储空间很大。
长时间占用某段线路，导致报文在中间结点时延非常大。
分组交换：
“存储转发”能逐段并行利用线路，而长报文降低了系统效率
改进措施：
1，长报文分为较短数据块（分组），
2，仅引入较小时延
统计复用：
1，按需使用链路带宽资源
2，链路传输能力逐分组地被共享，以链路的最大传输速率传输
3，每段链路传输速率不一定相同
分组交换过程：
1，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。
2，每一个数据段前面添加上首部构成分组。
3，分组交换网以“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）4，接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
（分组首部的重要性：
1，每一个分组的首部都含有地址等控制信息
2，分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
3，用这样的存储转发方式，最后分组就能到达目的地）
6.PCM
将模拟信号转变为数字信号，PCM先要对模拟信号进行采样。
转化步骤：
1，采样—按一定间隔对模拟信号进行采样
2，量化—对每个样本舍入到量化级别上
3，编码—对每个舍入后的样本进行编码
采样频率不能低于信号最高频率的2倍
7.物理层特性
定义在连接各种计算机的传输媒体上原始比特的交互方式及其接口，不关心具体的物理设备或具体的传输媒体。
屏蔽掉种类繁多的物理设备和传输媒体的差异，使这些差异对上面的数据链路层透明
使用相同的物理层标准，互联设备之间能够交互比特。
物理层协议：
1，机械特性2，电气特性3，功能特性
4，规程特性
第三章
1.链路层服务
1，链路层协议的任务：
将上层交付的数据报通过单段链路从一个结点传输到相邻的结点
2，成帧：
将数据报封装进帧，加上首部和尾部
确定帧的边界
用媒体访问控制地址标识源、目的地
（使用物理地址而不是IP地址）
3，相连结点间的可靠交付：
是网络中基础性问题
在比特差错低的链路很少使用，在无线链路这种差错率比较高的链路中经常使用
4，流量控制：
相邻发送和接收结点间的步调一致
5，差错检测：
差错由信号衰减、噪声所致，接收方检测出差错，将帧丢弃，发送方负责重传
6，纠错：
接收方识别和纠正比特差错，而不采取重传。
2.网卡-功能
1，将电脑的数据封装为帧，并通过网线将数据发送到网络上去。
2，接受网络上其他设备传来的帧，并将帧重新组合成数据，发送到所在电脑。
3.差错检测技术
●奇偶校验--计算
单比特奇偶校验：
二维比特奇偶校验
检测1的个数是奇数还是偶数。
最后加上一位校验码：
奇校验：
最后加上校验码，（0或1）加上之后仍然让1为奇数
偶校验：
原理同上，但最后让1为偶数。
●CRC-计算
●检验和
目标：
检测传输段中的“差错”（如比特反转）（注意：
通常用于网络层和传输层，不是链路层）
发送方：
将段内容作为16比特整数序列来处理
检验和：
段内容相加（补码和）
发送方将检验和的值放入UDP检验和字段
接收方：
计算接收到段的检验和
检查是否计算的检验和等于检验和字段的值。
4.可靠数据传输--原理
a）各种停等协议为：
解决什么问题？
如何解决？
画图
SW1:
前提：
信道存在丢包
若分组或ACK丢失，SW0的发送方会一直等待ACK，引起死锁。
SW1解决方案：
增加超时定时器，每发PKT，启动超时定时器，称为超时重传机制，重传时间略大于RTT。
SW2：
问题:
出现了分组冗余的差错，
解决方案：
增加一种新机制：
发送信号。
发方:
每发送一个新的分组就将其发送的序号+1，
收方：
收到冗余的分组，就丢弃，并且发送ACK。
（SW2中发送序号，需要1位二进制即可，又称交替比特协议）
SW3：
问题：
SW2，收到重复的确认，无法分辨对应那个分组。
解决方案：
增加确认序号机制，分别出确认对应哪个分组。
b）Gobackn
回退N步协议：
1，允许发方可以连续发送多个一定数量的分组，而无需等待确认。
2，维持一个发送窗口。
3，发送窗口：
允许发送方已经发送但还没有收到确认的分组序号的范围。
c）选择重传
窗口长度小于等于信道长度的一半
5.多路访问
多个发送/接收结点同时使用广播信道，协调它们共享一个信道的方式。
●信道划分类型
●CSMA/CD工作原理
载波侦听、
在短时间内检测到碰撞，碰撞的传输尽快结束，以减少信道浪费
6.以太网
●Hub物理层设备，多接口的转发器集线器。
特点：
1，集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。
2，使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是CSMA/CD协议，并共享逻辑上的总线
3，集线器很像一个多接口的转发器，工作在物理层。
●交换机用交换机代替集线器使以太网升级为交换以太网，交换以太网是无碰撞的。
比集线器更加智能化，主机不知道交换机的存在，交换机也不必配置。
●MAC地址--概念定义
局域网地址（LAN）、物理地址、MAC地址是等价的。
链路层地址也成为MAC地址。
MAC地址的长度为：
48比特6字节
第2层链路层的地址
分配并固定在网卡的ROM中，不能改变
●帧结构：
●CSMA/CD工作原理
7.链路层交换机：
●存储转发的工作原理
●自学习
过程：
1，交换机一旦加电开机，交换表初始化为空。
2，学习:
当某接口收到一帧就存储：
该帧的源MAC地址；到达的接口；当前时间。
3，更新过程：
接口每收到一帧，如果有相应信息，就刷新时间。
经过一段时间后，交换机没有再收到某站的帧，就把其相应交换表信息删除。
等其再发送帧时由自动建立。
●特点
1，无碰撞：
在使用交换机构建的局域网中，每个接口都是双工的，只与一个结点接连，因此，不会产生碰撞。
2，异质的链路：
交换机接口隔离了不同的链路，使这些链路能以不同的数据传输速率允许在不同的媒体上。
3，便于管理。
4，更安全
5，不能隔离广播报文
●生成树协议--基本概念
不改变网络的实际拓扑，但在逻辑上则切断某些链路，使得从一台主机到所有其他主机的路径是无环路的树状结构，从而消除了兜圈子现象。
●VLAN--基本概念
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。
虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型的局域网。
8.无线局域网：
CAMA/CD
第四章
1.网络层基本功能
路由选择和中继，连接，转发
2.异构网互联方法
两两互联的方式：
共需N（N-1）个网络层中继系统。
与中立中继系统互联的方式：
将自己协议映射到IP协议。
3.IP协议的作用
1）寻址与路由
2）分段与重组
4.转发和路由选择
转发：
将分组从一个输入链路接口转移到适当的输出链路接口的路由器本地动作。
路由选择：
在一个网络特定范围内，决定分组从源到目的地应采用的端到端路径的决策过程。
路由：
分组从源到目的地所经过的端到端路径，由一段段路径构成。
（路由是路由选择的结果）
5.路由表的条目：
（目的网络地址子网掩码下一跳）
6.直接交付、间接交付
直接交付：
当源主机和目的主机位于同一个直接连接的网络上时，分组从一台主机上直接传送到另一台主机的过程。
间接交付：
当目的主机不与源主机位于同一个直接连接的网络上时，源主机必须先把分组发给一台路由器，由路由器进行后继处理，然后才能将分组交付给目的主机。
7.面向连接的服务和无连接服务
面向连接的服务：
建立连接、数据传输、拆除连接
无连接服务：
不用建立连接，直接发送数据
8.本层协议组件
运输层：
TCP,UDP
网络层：
选路协议：
路径选择，RIP,OSPF,BGP
IP协议：
编址规则
数据报格式
分组处理规则
ARP&RARP协议地址映射
ICMP协议
差错报告，路由器协议
数据链路层
物理层
9.IP数据报格式
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。
10.分片
每片都添上一个首部20字节并加入到总长度
每片开头字节数除以8为偏移量
11.IP地址：
32位唯一可改变
一个IP地址能够标识主机（或端系统、路由器）的一个接口
12.IP地址与物理地址（MAC地址）的区别？
MAC地址48位（6字节）
IP地址32位（4字节）
IP地址不受硬件限制，而MAC地址受硬件限制。
MAC地址是数据链路层和物理层使用的地址。
IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。
13.单播、组播与广播--基本概念
14.子网掩码
基本概念
计算子网掩码
15.DHCP
DHCP服务器负责向主机提供配置信息，包括IP地址、掩码、默认网关（第一跳路由器地址）和本地DNS服务器地址。
DHCP操作过程：
（1）请求IP地址的DHCP客户机在启动时向DHCP服务器广播发送发现报文，源IP为全0.
（2）DHCP服务器先查找，找到则返回；若没找到，则从缓冲池中分配一个。
问题：
广播报文无法被路由器转发，可能导致DHCP服务器收不到。
16.NAT
网络地址转换NAT。
它至少有一个有效的外部全球IP地址。
所有使用本地地址的主机和外界通信时，都要在NAT路由器上将其本地地址转化成全球IP地址，才能和互联网连接。
17.ARP协议（***）
●作用
从网络层使用的IP地址，解析出在数据链路层使用的硬件地址。
ARP高速缓冲的作用：
存放最近获得的IP地址到MAC地址的绑定，以减少ARP广播的数量。
●工作原理
1，ARP请求分组：
包含发送方硬件地址/发送方IP地址/目标硬件地址/目标方IP地址。
2，本地广播ARP请求（路由器不转发ARP请求）。
3，ARP响应分组：
包含发送方硬件地址/发送方IP地址/目标方硬件地址/目标方IP地址。
4，ARP分组封装在物理网络的帧中传输。
●请求报文
●响应报文
●ARP:
结点在相同LAN
1，A向B发送数据报，且B的MAC地址不在A的ARP表中。
2，A广播ARP请求分组，包含B的IP地址
目的地MAC地址=FF-FF-FF-FF-FF-FF
LAN上所有机器接收ARP请求
3，B接收ARP分组，用它的MAC地址回答A
帧发送到A的MAC地址（单播）
4，A在它的ARP表中缓存（保存）IP与MAC的地址对，直到信息超时
软状态：
除非不断更新信息，否则超时
ARP是“即插即用”
结点自行创建其ARP表，无需网络管理员干预
结点在不同的LAN：
1，A比较B的网络地址，发现不在相同网络，送往路由器R
2，A使用ARP从10.10.10.4得到R的MAC地址
3，A生成以R的MAC地址作为目的地的链路层帧，帧包含A到BIP数据报
4，A的适配器发送帧，R的适配器接收帧。
5，R从帧中看到它目的地是B，使用选路协议确定路由器端口
6，R出端口发现B在右侧网络，用ARP得到的B的MAC地址
7，R生成包含A到BIP数据报的帧向B发送
8，B收到来自A的IP分组。
通过路由
●能看懂抓包并进行分析
18.ICMP协议的作用
pingtraceroute
为了更有效的转发IP数据报和提高交付成功的机会，在网际层使用了网际控制报文协议ICMP。
PING：
*用来测试两个主机之间的连通性。
使用ICMP回送请求与回送回答报文。
是应用层直接使用网络层ICMP的例子，他没有通过运输层的TCP或UDP。
Traceroute：
*用来跟踪一个分组从源点到终点的路径
19.路由器功能
<<<<<<<<<<<<<构成<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机
每个端口都与一个子网相连
每个端口均有：
物理层、链路层和网络层
<<<<<<<<<<<<<<作用<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
连通不同网络—异构网互联（两次帧格式和物理信号的转换）
选择信息传送的线路。
（通畅快捷的近路）
通过路由选择协议更新转发表
通过查找转发表使分组交换到输出端口
20.RIP协议
路由信息协议RIP是内部网关协议IGP中最先的到广泛使用的协议。
RIP是一种分布式的、基于距离向量的路由选择协议。
RIP协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器。
所以RIP只适用于小型互联网。
RIP不能在两个网络之间同时使用多条路由。
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
三个特点：
1，仅和相邻路由器交换信息。
2，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，按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。
当网络拓扑发生变化时，路由器也及时向相邻路由器通告拓扑变化后的路由信息。
21.OSPF协议
开放最短路径优先OSPF是为克服RIP的缺点。
使用最短路径算法SPF
采用分布式的链路状态协议
适用于大型互联网，
采用洪泛法交换链路状态信息
OSPF对于不同类型的业务可以计算出不同的路由。
22.IPV6
23.能看懂路由表
R2#showiproute
Codes:
C-connected,S-static,R-RIPB-BGP
O-OSPF,IA-OSPFinterarea
N1-OSPFNSSAexternaltype1,N2-OSPFNSSAexternaltype2
E1-OSPFexternaltype1,E2-OSPFexternaltype2
i-IS-IS,L1-IS-ISlevel-1,L2-IS-ISlevel-2,ia-IS-ISinterarea
*-candidatedefault
Gatewayoflastresortisnoset
C192.168.47.0/24isdirectlyconnected,FastEthernet1/0
C192.168.47.1/32islocalhost.
C192.168.48.0/24isdirectlyconnected,FastEthernet1/1
C192.168.48.1/32islocalhost.
S192.168.49.0/24[1/0]via192.168.48.2
R2#
RA#showiproute
Codes:
C-connected,S-static,R-RIP
O-OSPF,IA-OSPFinterarea
N1-OSPFNSSAexternaltype1,N2-OSPFNSSAexternaltype2
E1-OSPFexternaltype1,E2-OSPFexternaltype2
*-candidatedefault
Gatewayoflastresortisnoset
C172.16.1.0/24isdirectlyconnected,FastEthernet1/0
C172.16.1.1/32islocalhost.
C172.16.2.0/24isdirectlyconnected,serial1/2
C172.16.2.1/32islocalhost.
R172.16.5.0/24[120/1]via172.16.1.2，00：
00：
01，Fastethernet1/0
R172.16.3.0/24[120/1]via172.16.2.2，00：
00：
21，serial1/2
24.能进行配置
25.给出足够的信息，能画拓扑图。
26.能进行IP地址的规划：
给定一个地址块，给出需求，进行IP地址划分，给出网络地址、前缀、子网掩码、有效的地址范围
第五章
1.运输层的作用
运输层向它上面的应用层提供通信服务，它位于通信部分的最高层，位于用户功能中的最底层。
2.TCP与UDP
面向连接的TCP:
向应用层提供可靠服务。
无连接的UDP：
向应用层提供不可靠的服务。
3.多路复用
将多个应用进程的报文通过同一个网络层进行传输，并正确的交给某个进程------------运输层的多路复用与多路分解
<>多路复用要求：
套接字有唯一标识符，具体格式与UDP或TCP有关
每个报文段有特殊字段来知识该报文所要交付的套接字
4.端口号
端口号用于区分不同端口，IP地址用于标识主机，端口用于标识这台主机中的进程端口和IP地址一起，能够唯一标识网络中的任何进程。
5.套接字
进程通过套接字来描述网络两端进程间的通信链
6.UDP功能报文格式
1，无连接2，简单3，效率高（报文首部小）4，无划分/合并5，没有拥塞控制
UDP是面向报文的
7.TCP特点
1，TCP是面向连接的端到端的运输层协议
2，每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的。
3，TCP提供可靠交付的服务。
4，TCP提供全双工通信。
8.TCP报文结构
源端口和目的端口
升级会员 