计算机网络复习要点中文.docx
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计算机网络复习要点中文
一、绪论
1、三网：
电信网络、有线电视网络和计算机网络
2、计算机网络重要功能：
连接和共享
3、网络由若干结点（node）和链路（link）组成，互联网是网络的网络，连接在因特网上的计算机都称为主机（host）
4、互联网发展的三个阶段：
（1）单个网络ARPANET向互联网发展的过程（1983年）
（2）建成三级结构因特网：
主干网、地区网、校园网（企业网）
（3）逐渐形成多层次ISP（因特网服务提供商）结构
7、制定因特网正式标准的四个阶段：
（1）因特网草案（还不是RFC文档）
（2）建议标准（成为RFC文档）
（3）草案标准
（4）因特网标准
8、因特网组成（工作方式）：
（1）边缘部分：
由所有连接在因特网上的主机组成。
这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
（2）核心部分：
由大量网络和连接这些网络的路由器组成。
这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
9、两种通信方式：
（1）客户服务器方式（C/S）
客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程
客户软件的特点：
被用户调用后运行；主动向服务器发起通信；必须知道服务器程序地址；可以与多个服务器通信；不需要特殊的硬件和复杂的操作系统
服务器软件的特点：
系统启动后自动运行并一直运行；被动地等待客户通信要求；不需要知道客户程序地址；一般需要强大的硬件和高级的操作系统；可同时处理多个客户请求
（2）对等方式（P2P）
两个主机同时运行对等软件（平等的、对等连接通信）
本质上看仍是客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器
10、在网络核心部分起特殊作用的是路由器（router），路由器是实现分组交换（packetswitching）的关键构件，任务是转发收到的分组。
11、三种交换：
电路交换、分组交换和报文交换
12、电路交换（面向连接）：
建立连接→通信→释放连接
由于计算机数据具有突发性，所以通信线路利用率很低
13、路由器分组处理过程（路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线）：
（1）把收到的分组先放入缓存（暂时存储）
（2）查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发
（3）把分组送到适当的端口转发出去
14、分组交换优点：
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
15、分组交换带来的问题：
（1）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。
（2）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
16、主机和路由器的作用不同：
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，最后把分组交付给目的主机
17、报文交换：
基于存储转发原理，如电报通信
18、网络的分类：
（1）按作用范围：
广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN
（2）按使用者：
公用网、专用网
19、计算机网络主要性能指标：
速率、带宽、吞吐量、时延（发送时延、传播时延、处理时延、排队时延）和信道利用率。
20、五层协议的体系结构：
应用层（applicationlayer）HTTP、FTP、SMTP等应用层协议
运输层（transportlayer）TCP、UDP协议
网络层（networklayer）IP、icmp
数据链路层（datalinklayer）Ethernet、PPP
物理层（physicallayer）双绞线、光纤、WiFi
21、实体、协议和服务
（1）实体（entity）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进行通信的规则的集合
（2）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
（3）要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务
（4）本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议
（5）下面的协议对上面的服务用户是透明的
（6）协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则
（7）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
22、路由器在转发分组时只用到网络接口层和网络层而没有使用运输层和应用层
二、物理层
1、通信基本方式：
（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
6、导向传输媒体
（1）双绞线：
屏蔽双绞线STP（ShieldedTwistedPair）
无屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）
（2）同轴电缆：
50Ω同轴电缆；75Ω同轴电缆
（3）光缆：
多模光纤；单模光纤
7、信道复用技术
频分复用（FDM）：
所有的用户在同样的时间占用不同的带宽资源
时分复用（TDM）：
所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度
*FDM和TDM技术比较成熟，但不够灵活，TDM可能会造成线路资源的浪费，但更有利于数字信号的传输
10、非对称数字用户线（ADSL）技术是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技术就把0~4kHz低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用，“非对称”是指ADSL的下行（从ISP到用户）带宽都远远大于上行（从用户到ISP）带宽，ADSL不能保证固定的数据率，对于质量很差的用户线甚至无法开通ADSL
12、光纤同轴混合网（HFC）是在目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的一种居民宽带接入网
13、FTTH（光纤到户）也是一种实现宽带居民接入网的方案。
14、无线接入：
（1）通过蜂窝移动通信系统接入到因特网
（2）通过无线局域网接入到因特网
三、数据链路层
1、链路和数据链路
（1）链路（link）是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点，一条链路只是一条通路的一个组成部分
（2）数据链路（datalink）除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。
若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路；现在最常用的方法是使用适配器（即网卡）来实现这些协议的硬件和软件；一般的适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能
2、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，确定帧的界限，首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界，同时包含必要的控制信息；数据部分长度上限——最大传送单元MTU；控制字符SOH（开始）、EOH（结束）
3、解决透明传输：
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”（其十六进制编码是1B）；字节填充（bytestuffing）或字符填充（characterstuffing）——接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符；如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符，当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个
4、差错检测：
在传输过程中可能会产生比特差错：
1可能会变成0而0也可能变成1；在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率BER（BitErrorRate）；设法提高信噪比可以减小误码率
5、在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验CRC的检错技术，在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列FCS，接收端对收到的每一帧进行CRC检验，
（1）若得出的余数R=0，则判定这个帧没有差错，就接受（accept）
（2）若余数R≠0，则判定这个帧有差错，就丢弃；但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错
6、传输差错：
比特差错、帧丢失或帧重复
7、停止等待协议：
每发送完一帧就停止发送，等待对方确认，只有在收到对方确认后再发送下一帧；在发送完一个帧后，必须暂时保留已发送的帧的副本（为发生超时重传时使用）；数据帧和确认帧都必须进行编号；只要超过了一段时间还没有收到确认，就认为已发送的帧出错或丢失了，因而重传已发送过的帧，这就叫做超时重传；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；停止等待协议的优点是简单，缺点是信道利用率太低
8、利用可靠传输协议自动重传请求ARQ，可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信
9、PPP协议：
用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议
10、PPP协议特点：
（1）简单——这是首要的要求
（1）封装成帧：
规定特殊字符作为帧定界符
（3）透明性
（4）多种网络层协议和多种类型链路：
在同一物理链路上同时支持多种网络层协议
（4）差错检测：
检测但不纠错，立即丢弃有差错帧
（5）检测连接状态
（6）最大传送单元：
数据部分最大长度，不是帧的总长度
（7）网络层地址协商
11、PPP协议的组成：
（1）一个将IP数据报封装到串行链路的方法
（2）链路控制协议LCP（LinkControlProtocol）
（3）网络控制协议NCP（NetworkControlProtocol）
15、PPP协议工作状态：
（1）当用户拨号接入ISP时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接
（2）PC机向路由器发送一系列的LCP分组（封装成多个PPP帧）
（3）这些分组及其响应选择一些PPP参数，和进行网络层配置，NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址，使PC机成为因特网上的一个主机
（4）通信完毕时，NCP释放网络层连接，收回原来分配出去的IP地址。
接着，LCP释放数据链路层连接。
最后释放的是物理层的连接
PPP链路的起始和终止状态永远是静止，这时不存在物理层连接
16、局域网
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
主要优点：
（1）具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。
局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源
（2）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
（3）提高了系统的可靠性、可用性和残存性
17、通讯媒体共享技术
（1）静态划分信道：
频分复用，时分复用，波分复用
（2）动态媒体接入控制（多点接入）：
随机接入（以太网）
18、以太网的两个标准：
DIXEthernetV2（严格来说）和IEEE的802.3标准
19、数据链路层的两个子层：
逻辑链路控制LLC（LogicalLinkControl）子层
媒体接入控制MAC（MediumAccessControl）子层
与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关，
20、网络适配器的作用：
（1）进行串行/并行转换。
（2）对数据进行缓存。
（3）在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
（4）实现以太网协议
21、载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）
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
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
先听先发、边听边发、冲突停止、延迟重发
重要特性：
（1）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）
（2）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
（3）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
协议要点：
（1）适配器从网络获得一个分组，加上以太网的首部和尾部组成以太网帧，放入适配器的缓存中准备发送
（2）若适配器检测到信道空闲，就发送这个帧，若检测到信道忙，则继续检测并等待信道转为空闲，然后发送这个帧
（3）在发送过程中继续检测信道，若一直未检测到碰撞，就顺利把这个帧成功发送完毕，若检测到碰撞，则中止数据的发送，并发送人为干扰信号
（4）在中止发送后，适配器就执行指数退避算法，等待r倍512比特时间后，返回到步骤
（2）
23、集线器的特点：
（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，仅仅简单地转发比特，不进行碰撞检测
24、MAC地址：
48位，固化在适配器ROM中，实际上是适配器地址或适配器标识符EUI-48，以太网适配器具有过滤功能，它只接受单播帧，或多播帧，或广播帧
25、MAC帧格式（最常用以太网V2格式）：
（1）目的地址字段（6字节）
（2）源地址字段（6字节）
（3）类型字段（2字节）用来标识上一层使用的协议，以便把收到的MAC帧数据交给上一层的这个协议
（4）数据字段（46-1500字节）当数据字段的长度小于46字节时，应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段，以保证以太网的MAC帧长不小于64字节
（5）帧检测序列FCS（使用CRC检验，4字节）
*为了达到比特同步，在传输媒体上实际传送的要比MAC帧还多8个字节，在帧的前面插入的8字节中的第一个字段共7个字节，是前同步码（1、0交替码），用来迅速实现MAC帧的比特同步；第二个字段是帧开始定界符（10101011），表示后面的信息就是MAC帧
26、在物理层扩展以太网，如用集线器扩展以太网
优点：
（1）使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰
撞域的通信
（2）扩大了局域网覆盖的地理范围
缺点：
（1）碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高
（2）如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来
27、在数据链路层扩展以太网
（1）在数据链路层扩展以太网要使用网桥
（2）网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发
（3）网桥具有过滤帧的功能。
当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口
28、网桥
网桥在转发帧时不改变帧的源地址
优点：
（1）过滤通信量
（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MAC子层和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太网）的局域网
（5）网桥使各网段成为隔离开的碰撞域
缺点：
（1）存储转发增加了时延
（2）在MAC子层并没有流量控制功能
（3）具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大
（4）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
30、网桥自学习和转发帧步骤：
（1）网桥收到一帧后先进行自学习，查找转发表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目，如没有，就在转发表中增加一个项目（源地址、进入的接口和时间）；如有，则把原有的项目进行更新
（2）转发帧，查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目，如没有，则通过所有其他接口（但进入网桥的接口除外）按进行转发；如有，则按转发表中给出的接口进行转发；若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应丢弃这个帧（因为这时不需要经过网桥进行转发）
32、多接口网桥——以太网交换机
（1）以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式
（2）交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。
（3）以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率就较高
（4）用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽
34、速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网
35、100BASE-T以太网又称为快速以太网（FastEthernet），其特点：
（1）可在全双工方式下工作而无冲突发生。
因此，不使用CSMA/CD协议
（2）MAC帧格式仍然是802.3标准规定的
（3）保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到100m。
（4）帧间时间间隔从原来的9.6μs改为现在的0.96μs
（5）物理层标准
100BASE-TX使用2对UTP5类线或屏蔽双绞线STP
100BASE-FX使用2对光纤
100BASE-T4使用4对UTP3类线或5类线
36、吉比特以太网
（1）允许在1Gb/s下全双工和半双工两种方式工作
（2）使用802.3协议规定的帧格式
（3）在半双工方式下使用CSMA/CD协议（全双工方式不需要使用CSMA/CD协议）
（4）与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容
（5）1000BASE-X基于光纤通道的物理层：
1000BASE-SXSX表示短波长
1000BASE-LXLX表示长波长
1000BASE-CXCX表示铜线
1000BASE-T使用4对5类线UTP
37、10吉比特以太网和100吉比特以太网
（1）10吉比特以太网与10Mb/s，100Mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同
（2）10吉比特以太网还保留了802.3标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级
（3）10吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。
（4）10吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用CSMA/CD协议
38、无线局域网WLAN：
有固定基础设施和无固定基础设施
使用802.11系列协议的局域网又成为WIFI
39、有固定基础设施
（1）一个移动站若要加入到一个基本服务集BSS，就必须先选择一个接入点AP，并与此接入点建立关联
（2）移动站与AP建立关联的方法：
①被动扫描，即移动站等待接收接入站周期性发出的信标帧（beaconframe）
②信标帧中包含有若干系统参数（如服务集标识符SSID以及支持的速率等）
③主动扫描，即移动站主动发出探测请求帧（proberequestframe），然后等待从AP发回的探测响应帧（proberesponseframe）
40、无固定基础设施
移动自组网络和移动IP并不相同：
（1）移动IP技术使漫游的主机可以用多种方式连接到因特网。
（2）移动IP的核心网络功能仍然是基于在固定互联网中一直在使用的各种路由选择协议。
（3）移动自组网络是将移动性扩展到无线领域中的自治系统，它具有自己特定的路由选择协议，并且可以不和因特网相连
41、几种常见无线局域网
标准
频段
数据
速率
物理层
优缺点
802.11b
2.4GHz
最高为
11Mb/s
DSSS
最高数据率较低，价格最低，信
号传播距离最远，且不易受阻碍
802.11a
5GHz
最高为
54Mb/s
OFDM
最高数据率较高，价格最高，信号传播距离较短，且易受阻碍
802.11g
2.4GHz
最高为
54Mb/s
OFDM
最高数据率较高，信号传播距离最远，且不易受阻碍，价格比b贵
802.11n
2.4GHz
5GHz
最高为
300Mb/s
MIMO
OFDM
使用多个发射和接收天线来允许更高的数据传输率
42、802.11无线以太网在MAC层使用CSMA/CA协议，CA即碰撞避免（CollisionAvoidance），以尽量减少碰撞发生的概率，不能使用CSMA/CD的原因是在局域网中无法实现碰撞检测（花费很大，即便实现仍有可能发生碰撞），在使用CSMA/CA协议的同时，还使用停止等待协议
43、802.11的MAC层
MAC层通过协调功能来确定在基本服务集BSS中的移动站在什么时间能发送数据或接收数据，包括两个子层：
（1）分布协调功能DCF，在每一个结点使用CSMA机制的分布式接入算法，让各站通过争用信道来获取发送权，向上提供正用服务，必须实现
（2）点协调功能PCF，无争用服务，选用
44、帧间间隔IFS
（1）SIFS短帧间间隔（28μs），是最短的帧间间隔，用来分隔开属于一次对话的各帧，一个站应当能够在这段时间内从发送方式切换到接收方式，使用SIFS的帧类型有：
ACK帧、CTS帧、由过长的MAC帧分片后的数据帧，以及所有回答AP探询的帧和在PCF方式中接入点AP发送出的任何帧
（2）PIFS点协调功能帧间间隔，它比SIFS长，是为了在开始使用PCF方式时（在PCF方式下使用，没有争用）优先获得接入到媒体中。
PIFS的长度是SIFS加一个时隙（slot）长度
（3）DIFS即分布协调功能帧间间隔（128μs），在DCF方式中用来发送数据帧和管理帧。
DIFS的长度比PIFS再增加一个时隙长度
45、信道空闲还要再等待是考虑到可能还有其它站有高优先级的帧要发送，如有，就让高优先级帧现发送。
源站发送了自己的数据帧；目的站若正确收到此帧，则经过时间间隔SIFS后，向源站发送确认帧ACK；若源站在规定时间内没有收到确认帧ACK（由重传计时器控制这段时间），就必须重传此帧，直到收到确认为止，或者经过若干次的重传失败后放弃发送
46、虚拟载波监听（VirtualCarrierSense）的机制是让源站将它要占用信道的时间（包括目的站发回确认帧所需的时间）通知给所有其他站，以便使其他所有站在这一段时间都停止发送数据
47、当一个站检测到正在信道中传送的MAC帧首部的“持续时间”（以微秒为单位）字段时，就调整自己的网络分配向量NAV（NetworkAllocationVector），NAV指出了必须经过多少时间才能完成数据帧的这次传输，才能使信道转入到空闲状态
48、退避算法使用情况
仅在下面的情况下才不使用退避算法：
检测到信道是空闲的，并且这个数据帧是要发送的第一个数据帧。
除此以外的所有情况，都必须使用退避算法。
即：
（1）在发送第一个帧之前检测到信道处于忙态。
（2）在每一次的重传后。
（3）在每一次的成功发送后
49、信道预约，为了解决隐蔽站带来的碰撞问题
请求发送RTS和允许发送CTS
四、网络互连
1、网络层提供的两种服务：
虚电路VC服务和数据报服务
2、TCP/IP体系中的网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务；网络在发送分组时不需要先建立连接，每一个分组（即IP数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）；网络层不提供服务质量的承诺。
即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限；进程之间通信的可靠性由运输层负责；采用这种设计思路的好处是：
网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用
3、网际协议IP是T
升级会员 