大学计算机网络.docx
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大学计算机网络
20XX年复习资料
大
学
复
习
资
料
专业：
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1、计算机网络的定义：
计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
2、网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。
3、计算机网络的分类：
根据网络传输技术分类：
广播式网络和点-点式网络
按网络覆盖范围分类：
局域网城域网广域网
4、局域网的技术特点
覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求；提供高数据传输速率（20XXXXMb/s～20XXXXGb/s）、低误码率的高质量数据传输环境；一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展；从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享介质式局域网与交换式局域网两类。
5、局域网的应用领域：
个人计算机局域网 大型计算设备群的后端网络 存储区域网络
办公室与实验室的网络 企业与学校的主干网
6、城域网的技术特点：
城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络；城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求；实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能；城域网在技术上与局域网相似。
7、广域网的技术特点：
广域网也称为远程网；覆盖的地理范围从几十公里到几千公里；覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络；通信子网主要使用分组交换技术；它将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。
计算机网络的组成与结构
8、计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能。
早期计算机网络主要是广域网，它从逻辑功能上分为资源子网和通信子网两个部分：
资源子网—负责数据处理的主计算机与终端；
通信子网—负责数据通信处理的通信控制处理机与通信线路。
9、资源子网的概念
资源子网的组成：
主机 终端 终端控制器
外设 软件资源 信息资源
主机（host）：
大型机、中型机、小型机、工作站或微机
终端（terminal）
用户访问网络的界面;
终端可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理机的智能终端;
终端可以通过主机连入网内，也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入网内
20XXXX、通信子网的概念：
通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务；通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点；通信控制处理机作为与资源子网的主机、终端的连接的接口，将主机和终端连入网内；通信控制处理机作为通信子网中的分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储、转发等功能；早期的ARPAnet中，承担通信控制处理机功能的设备是接口报文处理机
20XXXX、现代网络结构的变化：
随着微型计算机的广泛应用，大量的微型计算机是通过局域网连入广域网，而局域网与广域网、广域网与广域网的互连是通过路由器实现的；
在Internet中，用户计算机需要通过校园网、企业网或ISP联入地区主干网，地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的互联网络。
20XXXX、计算机网络拓扑的定义：
计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系;计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型;拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响
20XXXX、计算机网络拓扑的分类：
按通信子网中通信信道类型分类 通信信道类型：
广播信道、点-点线路
广播信道的特点：
一个公共的通信信道被多个网络结点共享；
广播信道通信子网4种基本拓扑构型：
总线型、环型、树型、无线通信与卫星通信型
点-点线路的特点：
每条物理线路连接一对结点。
点-点线路的通信子网4种基本拓扑构型：
星型；环型；树型；网状型。
20XXXX、典型的计算机网络：
⑴20XXXX0XX9年20XXXX月，实验性的ARPAnet开通；20XXXX0XX5年，ARPAnet已经连入了20XXXX0多台主机，并且结束了网络实验阶段，移交美国国防部国防通信局正式运行；20XXXX0XX3年1月，ARPAnet向TCP/IP的转换结束；20XX世纪80年代中期，ARPAnet成为Internet的主干网；20XXXX0XX0年，ARPAnet退役。
ARPAnet对网络的产生与发展起到重要的影响。
⑵20XXXX0XX4年NSF决定组建NSFnet；NSFnet采取的是一种层次型结构，分为主干网、地区网与校园网；20XXXX0XX0年NSFnet主干网的传输速率为44.746Mb/s；20XXXX0XX5年4月1日，NSF和MCI合作创建了NvBS（veryhigh-speedbackboneservice）；vBNS主干网运行的速率范围是从622Mb/s（OC20XXXX）到4.8Gb/s（OC48）。
⑶ 20XX世纪80年代中期人们开始认识到Internet的重要作用；
20XX世纪90年代是Internet历史上发展的最快的时期；Internet应用主要有E-mail、、等，随着Internet规模和用户不断增长，Internet上的应用领域也进一步得到开拓； 从用户的角度来看，Internet是一个全球范围的信息资源网；从网络结构角度看，Internet是一个由路由器互联起来的大型网际网
⑷由于Internet的商业化，业务量增多，导致网络性能降低；20XXXX0XX6年20XXXX月，一些大学申请建立Internet2，为其成员组织服务，初始运行速率可达20XXXXGb/s；Internet2可以用于多媒体虚拟图书馆、远程医疗、远程教学、视频会议、视频点播VOD、天气预报等领域；Internet2在网络层运行的是IPv4，同时也支持IPv6业务，希望形成下一代Internet的技术与标准；人们希望利用更加先进的网络服务技术，开展全球通信、数字地球、环境检测预报、能源与地球资源的利用研究，以及紧急事务的快速反应系统的研究与应用
20XXXX、“计算”这个词在不同的时代有不同的内涵；20XX世纪初，图灵设计的第一个理论计算机模型和第一台电子计算机ENIAC问世，从那时以来，人类开始进入了计算机计算时代；需求和计算机能力迅速交替上升,而每一次计算能力的重大进步都会对科学和人类生活带来重大的影响；电子邮件、Web服务、电子商务与IP电话己给我们的生活带来了很多变化，但是这仅仅是一个开始；网络带宽迅速地增长，软件越来越丰富，网络用户数与日剧增，人们的生活、学习和工作将离不开网络，21世纪人类将进入的网络计算时代；网络时代的“计算”已经有了更为广泛的含义；网络将被看作是最强有力的超级计算环境，它包含了丰富的计算、数据、存储、传输等各类资源，用户可以在任何地方登录，处理以前不能完成的问题；人们可以在不同的地点，很多人共同完成大型的科学计算和工程设计；学生可以在网上听世界任何一家其他大学知名教授的讲座，查阅全球的数字图书馆的图书、文献；电话、电视机、收音机、空调和家庭安全装置等各种信息家电都可以联入网络，可以用户在异地和移动过程中控制和管理。
20XXXX、移动计算网络是当前网络领域中一个重要的研究课题；
移动计算是将计算机网络和移动通信技术结合起来，为用户提供移动的计算环境和新的计算模式，其作用是在任何时间都能够及时、准确地将有用信息提供给在任何地理位置的用户；
移动计算技术可以使用户在汽车、飞机或火车里随时随地办公，从事远程事务处理、现场数据采集、股市行情分析、战场指挥、异地实时控制等。
移动计算主要研制的内容：
蜂窝式数字分组数据通信平台的应用
无线局域网的应用
Adhoc网络的研究与应用
无线应用协议WAP
20XXXX、多媒体网络的基本概念：
通过网络和多媒体技术的结合，参与者与计算机组成了一个统一的虚拟环境。
在网络多媒体系统所提供的虚拟空间中，多台计算机及其用户通过网络构成一个分布式交互仿真环境;多媒体网络需要支持多媒体传输所需要的交互性与实时性要求;
典型的网络多媒体系统有网络视频会议系统、分布式多媒体交互仿真系统、远程教学系统与远程医疗系统。
20XXXX、多媒体网络的应用对数据通信的要求：
高传输带宽要求；不同类型的数据对传输的要求不同；网络中的多媒体流传输的连续性与实时性要求；网络中多媒体数据传输的低时延要求；网络中的多媒体传输同步要求；网络中的多媒体的多方参与通信的特点
20XXXX、改进传统网络的方法主要是：
增大带宽；改进协议。
增大带宽的主要方法是：
增大传输介质的带宽；提高路由器性能
20XX、改进协议最直接有效的方法是支持IP多播通信；支持多媒体网络QoS的协议之一是资源预留协议（resourcereservationprotocol，RSVP）；区分服务DiffServ是根据每一类服务进行控制；多协议标识交换（multiprotocollabelswitching，MPLS）技术的提出主要是为了更好地将IP协议与ATM高速交换技术结合起来，实现IP分组的快速交换；
21、网络并行计算机群计算；工作站网络；可扩展的计算；元计算
22、机群计算是采用高速网络连接一组工作站或微机组成一个机群，或在通用网上寻找一组空闲处理机形成一个动态的虚拟机群，在中间件管理控制下提供具有很高性价比的高性能计算服务；
23、机群系统主要包括下列组件：
高性能的计算结点机（PC或工作站）；具有较强网络功能的微内核操作系统；高性能的局域网系统；高速传输协议和服务；中间件与并行程序设计环境；编译器和语言等。
24、网格计算被定义为一个广域范围的无缝的集成和协同计算环境；网格计算不仅提供利用超级计算能力与环境，还是一种基础组织。
它把各种其他类远程资源和设备组织成统一的整体，这些设备包括从传感器到数据源、从超级计算机到个人数字设备等广泛的领域，对用户提供最普遍的服务；网格计算包括分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等多种功能。
它也可理解为一种把广义的各类资源（包括机群系统）综合起来的超级机群
25、网格计算的应用包括：
桌面超级计算、智能设备、协同环境与分布式并行计算。
桌面超级计算可以将普通桌面用户和超级计算中心、大型数据库连接起来，用户可以不受距离限制使用这些计算能力；智能设备可以连接用户和大量的、分布的、远程的智能设备，如显微镜、望远镜、传感器、卫星设备等，进行实时处理和远程操作等；协同环境可以连接多个虚拟环境使不同位置的用户能进行交互、仿真。
26、Internet与存储技术的结合，数据存储数量的剧增和对数据高效管理的要求导致了存储区域网络（storageareanetwork，SAN）和网络连接存储（networkattachedstorage，NAS）的出现；网络存储一个重要的发展趋势是存储服务提供商（storageservicesprovider，SSP）的出现；SSP将提供Internet存储服务和资源。
27、常用网络硬件：
交换设备：
用于网络中数据转接，常用的有网卡、交换机、路由器等。
交换方式有电路交换、分组交换。
传输设备：
数据传输的媒介。
有导向型和非导向型两类。
28、电路交换的主要特点
两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。
N部电话机两两相连，需N（N–1）/2对电线。
当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。
当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。
29、交换的含义：
在这里，“交换”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。
30、电路交换的特点：
电路交换的三个阶段：
建立连接；通信；释放连接
31、为什么电路交换传送计算机数据效率低？
计算机数据具有突发性。
这导致通信线路的利用率很低
32、分组交换的特点：
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。
每一个数据段前面添加上首部构成。
分组分组交换网以“分组”作为数据传输单元。
依次把各分组发送到接收端。
每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。
接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。
33、因特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（终端）处在因特网的边缘部分。
在因特网核心部分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（终端）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。
34、在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。
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。
35、主机和路由器的不同作用：
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。
路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。
36、分组交换的优点：
高效——动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活——以分组为传送单位和查找路由。
迅速——不必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；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。
37、分组交换带来的问题：
分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。
38、导向传输媒体
双绞线：
屏蔽双绞线STP；无屏蔽双绞线UTP
同轴电缆：
50Ω同轴电缆75Ω同轴电缆
光缆
39、非导向传输媒体：
无线传输所使用的频段很广。
短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。
微波在空间主要是直线传播。
如：
地面微波接力通信；卫星通信。
40、在局域网中硬件地址又称物理地址，
41、网络前缀划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难。
然而在20XXXX0XX2年因特网仍然面临三个必须尽早解决的问题，这就是：
B类地址在20XXXX0XX2年已分配了近一半，眼看就要在20XXXX0XX4年3月全部分配完毕！
因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长（从几千个增长到几万个）。
整个IPv4的地址空间最终将全部耗尽。
42、IP编址问题的演进：
20XXXX0XX7年，RFC20XXXX20XXXX就指明了在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。
使用变长子网掩码VLSM（VariableLengthSubnetMask）可进一步提高IP地址资源的利用率。
在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法，它的正式名字是无分类域间路由选择CIDR（ClasslessInter-DomainRouting）。
43、CIDR最主要的特点CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间。
CIDR使用各种长度的“网络前缀”（network-prefix）来代替分类地址中的网络号和子网号。
IP地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。
44、无分类的两级编址无分类的两级编址的记法是：
IP地址:
:
={<网络前缀>,<主机号>} （4-3）
CIDR还使用“斜线记法”（slashnotation），它又称为CIDR记法，即在IP地址面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中1的个数）。
CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”。
45、CIDR地址块20XXXX8.20XXXX.32.0/20XX表示的地址块共有220XXXX个地址（因为斜线后面的20XX是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是20XXXX位）。
这个地址块的起始地址是20XXXX8.20XXXX.32.0。
在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为“/20XX地址块”。
20XXXX8.20XXXX.32.0/20XX地址块的最小地址：
20XXXX8.20XXXX.32.0
20XXXX8.20XXXX.32.0/20XX地址块的最大地址：
20XXXX8.20XXXX.47.255
全0和全1的主机号地址一般不使用。
46、路由聚合一个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）。
CIDR虽然不使用子网了，但仍然使用“掩码”这一名词（但不叫子网掩码）。
对于/20XX 地址块，它的掩码是20XX个连续的1。
斜线记法中的数字就是掩码中1的个数。
47、20XXXX.0.0.0/20XXXX可简写为20XXXX/20XXXX，也就是将点分十进制中低位连续的0省略。
20XXXX.0.0.0/20XXXX相当于指出IP地址20XXXX.0.0.0的掩码是255.20XXXX2.0.0，即
20XXXX20XXXX20XXXX20XXXX20XXXX0XX000000000000000000000
网络前缀的后面加一个星号*的表示方法
如000020XXXX20XXXX00*，在星号*之前是网络前缀，而星号*表示IP地址中的主机号，可以是任意值。
48、构成超网：
前缀长度不超过23位的CIDR地址块都包含了多个C类地址。
这些C类地址合起来就构成了超网。
CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂。
网络前缀越短，其地址块所包含的地址数就越多。
而在三级结构的IP地址中，划分子网是使网络前缀变长。
49、最长前缀匹配：
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。
50、下一代的网际协议IPv6（IPng）解决IP地址耗尽的措施：
从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在IPv4已很不适用。
最主要的问题就是32位的IP地址不够用。
要解决IP地址耗尽的问题的措施：
采用无类别编址CIDR，使IP地址的分配更加合理。
采用网络地址转换NAT方法以节省全球IP地址。
采用具有更大地址空间的新版本的IP协议IPv6
51、IPv6的地址空间
1. 地址的类型与地址空间
IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：
（1）单播（unicast） 单播就是传统的点对点通信。
（2）多播（multicast） 多播是一点对多点的通信。
（3）任播（anycast） 这是IPv6增加的一种类型。
任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一个。
52、冒号十六进制记法
每个20XXXX位的值用十六进制值表示，各值之间用冒号分隔。
68E6:
8C64:
FFFF:
FFFF:
0:
20XXXX80:
20XXXX0A:
FFFF
零压缩（zerocompression），即一连串连续的零可以为一对冒号所取代。
FF20XXXX:
0:
0:
0:
0:
0:
0:
B3 可以写成：
FF20XXXX:
:
B3
53、地址空间的分配：
IPv6将20XXXX8位地址空间分为两大部分。
第一部分是可变长度的类型前缀，它定义了地址的目的。
第二部分是地址的其余部分，其长度也是可变的。
54、特殊地址
未指明地址：
这是20XXXX字节的全0地址，可缩写为两个冒号“:
:
”。
这个地址只能为还没有配置到一个标准的IP地址的主机当作源地址使用。
环回地址即0:
0:
0:
0:
0:
0:
0:
1（记为:
:
1）。
基于IPv4的地址前缀为00000000保留一小部分地址作为与IPv4兼容的。
本地链路单播地址
55、前缀为00000000的地址
前缀为00000000是保留一小部分地址与IPv4兼容的，这是因为必须要考虑到在比较长的时期IPv4和IPv6将会同时存在，而有的结点不支持IPv6。
因此数据报在这两类结点之间转发时，就必须进行地址的转换。
56、为什么有了IP地址，还需要域名?
域 名—用字符表示的网络主机名，是一种主机标识符；IP地址—数字型，难于记忆与理解；域名—字符型，直观，便于记忆与理解；IP地址—用于网络层；域名—用于应用层；IP地址与域名都应该是全网惟一的，并且它们之间具有对应关系。
57、.Internet域名结构
TCP/IP协议中规定的层次型名字管理机制叫做域名系统；
域名系统将整个Internet划分为多个顶级域，并为每个顶级域规定了通用的顶级域名；
Internet主机域名的一般格式为：
58、1）.域名服务器的基本工作原理
域名系统的一个主要特点是允许区域自治；域名系统在设计了层次的域名的同时，提出了与其相对应的域名服务器系统；整个域名系统是以一个大型的分布式数据库的方式工作的；大多数具有Internet连接的组织都有一个域名服务器，每个服务器包含连向其他域名服务器的信息，这些服务器形成了一个大的协同工作的域名数据库。
59、域名服务器的层次：
DNS服务器的层次是与域名的层次相适应的；每一个域名服务器都只对域名体系中的一部分进行管辖；一个根服务器（rootserver）在这个层次体系的顶部，它是顶层域的管辖者；DNS服务器的层次对应着域名的层次，但是这两者并不是对等的。
一个公司网络或校园网可以选择将它所有的域名都放在一个域名服务器上，也可以选择运行几个域名服务器。
60、域名解析的基本工作原理：
将域名转换为对应的IP地址的过程称为域名解析;完成该功能的软件叫域名解析器;每个本地域名服务器配置一个域名解析器软件;由于每个服务器都知道根服务器的地址，因此无论经过几步查询，在域名树中最终总会找出正确的解析结果。
61、域名解析算法：
递归解析；反复解析
62、递归解析要求名字服务器系统一次性完成全部名字—地址变换；反复解析是每次请求一个服务器，如果不行再请求别的服务器；递归解析的任务主要是由服务器软件承担；反复解析的任务主要是由域名解析器软件承担。
63、电子邮件的概念
电子邮件服务是目前Internet上使用最频繁的服务；电子邮件系统不但可以传输各种格式的文本信息，而且还可以传输图像、声音、视频等多种信息；邮件服务器系统的核心邮件服务器负责接收用户送来的邮件，并根据收件人地址发送
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