计算机网络复习知识点.docx
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计算机网络复习知识点
第一章概述
1、计算机网络的定义
一些互相连接的、自治的计算机的集合。
2、了解P2P方式。
P2P即PPP协议：
3、了解网络按范围和传输技术分类
按范围:
广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN
按传输技术：
4、明白资源和通信子网的概念
5、掌握网络分层、协议、服务、体系结构的概念
网络分层：
将网络通信过程分为几层，将文件传送、通信服务与网络接入分开，使各层独立灵活，简约而不简单。
优点：
结构上可分割开，易于实现和维护，促进标准化工作。
各层需完成功能有：
①差错控制②流量控制③分段和重装④复用和分用⑤连接建立和释放
协议：
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定，正式描述为是两个对等实体（表示任何可发送或接受信息的硬件或软件进程）进行通信的规则的集合。
网络中要有条不紊的交换数据，必须遵守一些事先约定好的规则，明确规定数据交换的格式以及有关的同步问题。
同步含有时序的意思。
协议三要素：
语法、语义、时序。
要实现本层协议，需要由下层提供服务
服务：
由下层向上层通过层间接口提供的能被高一层实体看见的功能。
6、体系结构：
（1）OSI七层协议体系结构——
1.应用层:
在计算机网络中的两个应用进程之间以应用层的协议数据单元PDU为单位传送数据，应用层协议提供应用进程之间通信和交互的规则。
2.表示层：
定义两个端系统之间交换的信息在计算机网络中传输时的格式
3.会话层：
在计算机网络中两个端系统之间建立、组织和协调其交互（会话）
4.运输层：
在计算机网络中的两个端系统间以报文为单位传送数据。
主要协议有：
传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP
5.网络层：
在计算机网络中的两个主机间以分组（分组：
把运输层的报文段封装成分组或包得来，又叫（IP）数据报，与用户数据报UDP不同）为单位传送数据。
6.数据链路层：
在计算机网络中的两个相邻节点的线路上以帧的方式无差错低传送数据。
需解决三个问题：
封装成帧，透明传输和差错控制。
7.物理层：
在计算机网络中有通信线路的两个点之间将信息以比特流的方式传输。
（2）TCP/IP四层体系结构：
应用层、运输层、网际层（IP协议）、网络接口层。
第二章物理层
7、了解物理层的功能
确定与传输媒体的接口有关的一些特性：
①机械特性：
接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列。
②电气特性：
在接口电缆的各条线上出现的电压范围
③功能特性：
在某条线上的某一电平的电压所代表的意义
④过程特性：
不同功能的各种可能事件的出现顺序
8、了解带宽、数据传输率、波特率、奈奎斯特原理
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9、了解有线介质双绞线、光纤。
双绞线1、2发，3、6接，RJ45网线水晶头、RJ11电话线水晶头。
在双绞线外面加金属丝屏蔽层得屏蔽双绞线。
10base-T：
10Mbps，基带传输，非屏蔽双绞线，最长有效传输距离100米
10base-2：
同轴电缆，最大长度185米；10base-5:
光缆，网段最大长度500；
光纤：
10base-F
10、了解Modem的作用及3种调制方式
Modem：
调制解调器，计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号，而这些模拟信号又可被线路另一端的另一个调制解调器接收，并译成计算机可懂的语言。
11、明白ADSL的中文意思及其原理
非对称数字用户线技术，利用模拟电话用户线没用的其他频段承载宽带数字业务，将0~4KHz留给传统电话，其他的频带用来上网。
电话分离器，低通滤波器将电话信号与数字信号分离开。
12、了解物理层上的多路复用问题：
FDMA、TDMA、WDMA、CDMA、CSMA
WDMA波分多址复用，CDMA码分多址复用，CSMA？
？
？
？
13、掌握分组交换的过程和特点
分组交换过程：
将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段，在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部，每个带有首部的数据段就构成了一个分组。
首部指明了该分组发送的地址，当交换机收到分组之后，将根据首部中的地址信息将分组转发到目的地，这个过程就是分组交换。
特点：
优点
▪利用率高
▪数据率
▪排队机制
▪优先级
缺点
▪时延
▪时延抖动
▪开销大
第三章数据链路层
14、了解LLC子层的功能
数据链路层被划为逻辑链路控制层LLC子层和介质访问控制层MAC层。
LLC为上层提供了处理任何类型MAC层的方法
功能：
1.管理数据链路通信
2.链接寻址
3.定义服务接入点ServiceAccessPoints（SAP）
4.排序
15、适配器
原本叫网卡NIC，但网卡是在主机箱上可插拔的，现在都是嵌入了主板内，用于转换计算机与通信网络间不同的数据率。
在计算机到适配器之间串行传输，经适配器串/并转换后，在适配器到网络间进行并行传输。
以太网简化通信的措施：
①较为灵活的无连接方式②曼切斯特编码
16、封装成帧：
络层的IP数据报（分组）作数据部分，添加首部尾部进行帧定界和控制等，每一种链路层议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限：
最大传送单元MTU；
17、透明传输：
任何数据都能通过数据链路层，数据链路层像透明的不存在一样。
但二进制代码与SOH或EOT相同的数据字节，会通不过数据链路层，解决方案是数据中出现与帧定界符相同的，要用转义字符“ESC”。
18、差错检测：
循环冗余校验CRC。
生成多项式P（x）得除数P，添加在信息后面的冗余位r由信息位数确定，除P得余数R视为冗余码（又称帧检验序列FCS），在发送时R添加在信息位后面构成数据一起发送，接收端将数据除P运算得到余数R，无差错R=0，有差错R一定不是0。
19、了解字符填充及位填充成帧法
字符填充：
又称字节填充，带字节填充的标识法，具有开始SOH，结尾EOT标识符，需应透明传输要求添加转义字符。
位填充：
零比特填充法，帧定界符1111110，发帧时数据中有5个1后面就添0，有接帧时，有5个1就检第6个，是0删除，是1保留，检第七个，是0作标志段，是1进入异常传输模式。
20、掌握滑动窗口过程（见第六章传输层TCP协议的ARQ协议）及两种重发方式（见同处自动重传请求ARQ）
第四章MAC子层
21、明白CSMA/CD的发送和接收过程
一个站不可能同时收发，NIC只能处于发送或接收两个状态之一，故半双工通信。
（1）发送过程
争用期2τ，τ为单程端到端传播时延，t=网段跨度/网络传播速度。
经过争用期还未检测到碰撞则发送成功。
本协议规定基本退避时间为2τ=51.2µs（以网段跨度和网络传播速度人为地凑出来，最好凑成8bit的倍数以利于换成字节数），则10M以太网在争用期内可发送512bit，即64字节，所以以太网帧的长度必须超过64字节，才能保证在争用期还没到的时间内不会认为发送成功，继续发送下一个帧。
检测到碰撞用截断二进制指数退避算法，第一次在两个时槽0、1中选退避时间，第二次在0~3个中选，第三次在0~7个中选，第k次在0~2k-1个中选。
当k＞10时，k保持不变。
到那个重传16次不成功时，丢弃。
（2）接收过程
a）开始接收
b）完成接收
c）判断是否帧碎片，是丢否继
d）识别目的地址，正确继续
e）校验和，正确继续
f）拆卸帧，将数据部分全部提交给上层。
22、了解MAC子层的功能
1.硬件地址：
用在MAC帧中，又称MAC地址，共6个字节，是局域网上的每一台计算机中固化在适配器的ROM中的地址。
主机的适配器坏了更换时，MAC地址也就更换了。
但接入的局域网没变。
有IEEE的注册管理机构RA管理分配给生产局域网适配器的厂家MAC地址的前3个字节。
第一字节倒数第2为G/L，为0表示此地址为全球管理（全球唯一的），为1表示本地管理，用户可任意分配网络上的地址。
2.路由器也有适配器，通过它连接到局域网上，适配器上的MAC地址用来标志路由器的某个接口。
路由器若同时连接到两个网络上，就有两个适配器和两个MAC硬件地址。
适配器有过滤功能，过滤出发往本站的帧，分为单播、广播、多播。
所有适配器至少应当识别前两种帧的地址
23、熟悉Ethernet帧格式
格式:
目的地址（6），源地址（6），类型（2，指定上层协议，好交付给上层的它），数据（46~1500），[填充字节（0~46）]，FCS（4）
当数据字段长度小于46，就用到[填充字节（0~46）]填充，使以太网MAC帧长度不小于64字节，保证以太网帧发送的时间不小于争用期
2τ。
有效的MAC帧长度在64~1518字节之间。
24、掌握Ethernet的跨距及最短帧长度问题
双绞线最大有效传输距离为100m，双绞线以太网的两个主机之间（通过交换机相连）不能超过200m。
最短帧长度为64字节，保证在争用期内数据不因发送完毕而认为发送成功。
25、了解交换机端口地址列表的生成过程—自学习算法
1.原理
交换机转发MAC帧，自动学习帧的源地址生成<目的地址—转发接口>列表。
2.用途
网桥刚连到以太网时，转发表空空，这时若网桥收到一个帧，处理方式是按照自学习算法。
3.过程
①接到以太网帧，按MAC帧的源地址查转发表，没有则将源地址和来源接口记入转发表的MAC地址和接口项，下次转发以此源地址为目的地址的帧，就从这个接口走。
②再按目的地址查，没有则转发到除来源借口外的其他所有接口。
③有目的地址，再按来源接口号查，该目的地址对应的转发接口与来源接口不同，则转发到转发接口，相同则说明不需要自己再
转发，丢弃。
26、以太网交换机的三种交换模式各自的特点，三种交换模式的名称分别填写在下图相应的位置
直通方式：
接收到目的地址后立刻查询转发表进行转发。
无残帧方式：
接收完MAC帧头部后，再接收64个字节数据，然后开始转发。
存储转发：
接收完整个帧并进行校验，正确接收后进行转发，否则丢弃该帧。
27、了解网桥或交换机的生成树（spanningtreeprotocal）算法原理及过程
—STP协议
1.原理
互连的网桥彼此沟通后，找出原本网络拓扑的子集，以此子集作为新拓扑结构。
此子集的两个交换机之间只有一条路径，整个连通的网络中不存在回路。
2.用途
避免转发的帧在网络中不断地兜圈子。
当两个交换机1、2（网桥）帧同时连接两个局域网LAN1、LAN2时：
A发出F，目的MAC帧地址既不是LAN1中的某主机，也不是LAN2中的某主机，交换机1、2的转发表没有此地址，则转发到其余所有接口上。
交换机1将F转发出来，视为F1，到了交换机2，交换机2将F1又转发出来，会到达交换机1；另外，交换机2将F转发出来，视为F2，到了交换机1，交换机1又将F2转发，如此循环，占了大量网络资源。
主要功能有两个：
一是在利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避免环路。
二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。
3.过程
采用STP协议
①每隔几秒每个透明网桥要广播其标识号，和它知道的所有网桥；
②选择一个网桥作为生成树的根，以最短路径为根据，找到树上的每个结点。
③最短路径依据权重（通信成本）选择，一个网桥直连另一个网桥视为一个网段，网桥通过此网段的成本。
28、了解VLAN的意思及其分类
1.意思：
在计算机网络中，一个二层网络可以被划分为多个不同的广播域，一个广播域对应了一个特定的用户组，默认情况下这些不同的广播域是相互隔离的。
不同的广播域之间想要通信，需要通过一个或多个路由器。
这样的一个广播域就称为VLAN。
2.分类：
定义VLAN成员的方法有很多，由此也就分成了几种不同类型的VLAN。
①基于端口的VLAN
基于端口的VLAN的划分是最简单、有效的VLAN划分方法，它按照局域网交换机端口来定义VLAN成员。
VLAN从逻辑上把局域网交换机的端口划分开来，从而把终端系统划分为不同的部分，各部分相对独立，在功能上模拟了传统的局域网。
基于端口的VLAN又分为在单交换机端口和多交换机端口定义VLAN两种情况：
多交换机端口定义VLAN：
交换机1的1、2、3端口和交换机2的4、5、6端口组成VLAN1，交换机1的4、5、6、7、8端口和交换机2的1、2、3、7、8端口组成VLAN2。
单交换机端口定义VLAN：
交换机1的1、2、6、7、8端口组成VLAN1，3、4、5端口组成了VLAN2。
这种VLAN只支持一个交换机。
基于端口的VLAN的划分简单、有效，但其缺点是当用户从一个端口移动到另一个端口时，网络管理员必须对VLAN成员进行重新配置。
②基于MAC地址的VLAN
基于MAC地址的VLAN是用终端系统的MAC地址定义的VLAN。
MAC地址其实就是指网卡的标识符，每一块网卡的MAC地址都是唯一的。
这种方法允许工作站移动到网络的其他物理网段，而自动保持原来的VLAN成员资格。
在网络规模较小时，该方案可以说是一个好的方法，但随着网络规模的扩大，网络设备、用户的增加，则会在很大程度上加大管理的难度。
③基于路由的VLAN
路由协议工作在7层协议的第3层—网络层，比如基于IP和IPX的路由协议，这类设备包括路由器和路由交换机。
在按IP划分的VLAN中，很容易实现路由，即将交换功能和路由功能融合在VLAN交换机中。
这种方式既达到了作为VLAN控制广播风暴的最基本目的，又不需要外接路由器。
但这种方式对VLAN成员之间的通信速度不是很理想。
④基于策略的VLAN
基于策略的VLAN的划分是一种比较有效而直接的方式，主要取决于在VLAN的划分中所采用的策略
第五章网络层
29、明白Ethernet提供的服务及为什么？
提供的简单灵活、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务（电话是面向连接的虚电路服务），不提供服务质量的承诺。
因为计算机网络的端系统是有智能的计算机，有很强的差错处理的能力。
30、了解网络层的功能
①路由②分组传送③流量、差错控制
31、了解静态路由，掌握RIP及OSPF两种动态路由算法
静态路由是自己设的路由表；
30.1RIP（路由信息协议）
从一个路由器到直接相连的路由器的距离定为1，一条路径最多包含15个路由，当TTL=16时将不可达，只适用于小型网络。
①仅和相邻路由交换信息
②交换的信息是自己所知的全部路由信息，即路由表
③按固定时间间隔交换路由表信息。
目的网络
距离
下一跳路由器
采用运输层的用户数据报UDP传输。
缺点是当网络出现故障时，需要较长时间才能把此信息传送到所有的路由器。
30.2OSPF（开放最短路径优先）
①洪泛法：
向本自治系统（分配同一个自治系统编号、相互连接、使用同一路由协议的路由器和网络的群组）的所有路由器发送信息；
②发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器之间的链路状态。
链路状态说明的是本路由器连了哪些路由器，及链路权重。
③只在链路状态发生变化时，路由器才发送此信息。
④每隔一段时间，刷新一次数据库中的链路状态，确保数据链路状态与全网的一致。
常设30min
采用IP数据报传送，最终所有路由器都能建立链路状态数据库，即全网的拓扑结构。
32、掌握IP地址、子网掩码、网关的概念
TCP/IP体系中的网络层协议：
IP协议（网际协议）、ARP（地址解析协议）、ICMP（网际控制报文协议）、IGMP（网际管理协议）。
IP地址用点分十进制记法。
局域网常用的三类地址A、B、C，默认子网掩码分别为8、16、24，第一个可指派网络号分别为1、128.1、192.0.1
33、熟悉IP包格式
格式：
一个IP包由首部和数据构成，下面以位（bit）为单位衡量
首部格式：
版本4IP协议版本；首部长度4；区分服务8；总长度16所传送的数据最大长度不能超过数据链路层设定的MTU值，常规为1500，若所传的数据报长度超过，则要进行分片处理。
34、了解ICMP中的ping及pathping（或tracert、traceroute）
ICMP中的pathping或tracert的原理：
Tracert从源主机到目的主机发送一连串的数据报，里面封装无法交付的UDP数据报。
利用ICMP协议的两种报文：
时间超过报文和终点不可到达报文。
测试途径的路由器设TTL对应路由器所在跳数，当数据报转发到相应路由器时，TTL-1=0，该路由器就丢掉报文，并返回时间超过报文，其中包含了源主机想要知道的它的IP地址。
测目的主机时，目的主机不转发也不减TTL，但数据报为UDP数据报，不可交付，因此要向源主机发送终点不可到达ICMP数据报。
35、掌握ARP过程，了解DHCP
34.1ARP
每台主机都有本局域网上的主机、路由器的IP地址到MAC地址的映射表，存在ARP高速缓存中。
向本局域网中主机发送数据包时，查IP地址对应的MAC地址，有的话就把此硬件地址写入MAC帧中，然后通过局域网把MAC帧发入硬件地址。
当只知对方IP地址而不知硬件地址时，就将发送ARP请求。
过程：
①主机A将自己的IP-MAC映射装入ARP请求分组，并说明想要知道MAC地址的对方的IP地址，在本局域网上广播发送（实质还是单播，是从一个源地址发往一个目的地址的）；
②主机B的IP与ARP包内目的IP一致，收下包，发送写入了自己MAC地址的ARP响应分组；
③主机A收到，写入映射。
34.2DHCP
动态主机配置协议
36、掌握VLSM、CIDR、NAT
35.1CIDR：
无分类编址，从有子网掩码的三级网络回到两级网络，不分A、B、C类，前级网络前缀，后级主机号，可变长子网掩码以“/x”表示网络号位数。
路由聚合：
CDIR中一个地址块中有很多地址，在路由表中，利用地址块来查找目的网络，这种地址的聚合就称为路由聚合，使路由表中一个项目可以表示传统分类地址的很多个。
有利于减少路由器之间路由选择信息的交换，提高了整个Internet性能。
网络前缀常用在13~27之间。
可更加有效地分配地址空间。
路由表中的项目变成“网络前缀下一跳地址”，查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果，按最长前缀匹配原则，选网络前缀更具体的一个，转发到下一跳。
35.2VLSM：
VLSM（可变长子网掩码）是为了有效的使用无类别域间路由（CIDR）和路由汇聚（routesummary）来控制路由表的大小，网络管理员使用先进的IP寻址技术，VLSM就是其中的常用方式，可以对子网进行层次化编址，以便最有效的利用现有的地址空间。
35.3NAT：
①规定的本地互联网可用的本地地址：
10.0.0.0/81个A类网络
172.16.0.0/1216个连续的B类网络
192.168.0.0/16256个连续的C类网络
②在因特网中的所有路由器对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发
③虚拟专用网VPN：
一个机构要构建通过因特网传送的VPN需要购买专用的硬件和软件，对所有通过因特网传送的数据进行加密等，并配置，使每一个相隔较远的场所都知道其他场所的地址。
④网络地址转换NAT：
在专用网连接到Internet上的路由器上安装NAT软件，装有此软件的路由器升级成NAT路由器，至少拥有一个外部全球IP地址。
通过NAT地址转换表转换。
通过NAT路由器的通信必须由本地主机发起。
方向
字段
旧的IP地址
新的IP地址
⑤网络地址与端口号转换NAPT：
利用上运输层的端口号，把不同的源IP地址转换为同一个全球IP地址，把TCP端口号转换为不同的新的端口号，使多个本机地址共用一个全球地址，与Internet上的多个主机同时通信。
方向
字段（IP地址：
端口）
旧的IP地址：
端口号
新的IP地址：
端口号
第六章传输层
37、传输层的主要功能
为相互通信的应用进程提供逻辑通信。
属于面向通信部分的最高层，也是用户功能中的最低层。
只有主机的协议栈才有运输层，网络核心部分的路由器在转发分组时只用到下三层。
两个主要协议:
传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP
38、掌握端口号的概念，了解常用端口号，了解UDP包格式
一个端口号标识一个应用层的进程。
16位，只具有本地意义，标志应用层的各个进程与运输层交互时的层间接口。
不同的计算机中的相同端口号是没有关联的。
常用端口号：
服务器使用的端口号分系统端口号和登记端口号。
系统端口号数值为0~1023，这些端口号指派给了TCP/IP最重要的一些应用程序。
如HTTP协议中的服务器提供web服务，服务器端的web服务进程就使用80端口号。
DNS协议中的服务器提供域名解析服务，服务器的DNS服务进程就使用53端口号。
UDP包格式：
①源端口号：
在需要对方回信时使用，不需要对方回信时可用全0。
②目的端口号：
在终点交付报文时必须要使用。
③长度：
UDP数据包的长度，当仅有首部时为最小值，8。
④检验和：
检测UDP用户数据报在传输中是否有错。
39、Tcp协议
①面向连接
②提供可靠交付
③全双工通信
④面向字节流
⑤一条连接只有两个端点
TCP连接的端点：
称为套接字或插口，表示形式为在点分十进制的后面写上端口号，即
Socket=（IP地址：
端口号）
每条TCP连接唯一地被两个套接字所确定。
⑥停止等待协议：
无错时，发一个分组就等待一个确认，直到确认了才发下一个分组。
有错时，一直等不到确认，每发一个分组就设置一个的超时计时器在超时后启动超时重传。
发完分组必须保留副本，分组和确认分组必须进行编号，重传时间应比数据在分组传输的平均往返时间更长。
它是可靠传输协议，常称为自动重传请求ARQ。
⑦连续ARQ协议：
滑动窗口协议
发送窗口大小WT表示发送端在未经确定的情况下可发送数据帧的最大数量，WT=1时，滑动窗口协议恢复为停等协议。
接收方的滑动窗口尺寸也为WR，
采用累积确认方式，接收方发来的确认帧N（R）的序号表示接收方接下来期望接收的帧的序号。
接收到确认帧，把被确认的分组删掉，才向前移动相应大小的窗口格，上限为WT。
40、熟悉TPDU即segment格式
TPDU首部：
最小长度20字节。
源端口2、目的端口2、序号4在一个TCP传送的字节流中的每一个字节都按顺序编号、确认号4期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号、数据偏移4、保留、紧急URG、确认ACK、推送PSH发送方置1时，接收方TCP会尽快地交付接收应用进程，不再等到整个缓存都填满了后再向上交付、复位RST为1是表明TCP连接出现严重差错，必须重新建立连接、同步SYN为1是连接请求报文段、终止FIN，为1表明此报文段的发送方的数据已发送完毕，要求释放运输连接。
窗口2窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据、检验和、紧急指针、选项。
41、掌握传输层连接的建立和释放过程
①三次握手——连接建立过程：
B的TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，准备接受客户进程的连接请求，然后服务
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