级计算机通信复习纲要.docx

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级计算机通信复习纲要

《计算机通信与组网技术》复习纲要

【一、计算机网络部分】

第一章概述

1.分组交换的工作原理及与电路交换、报文交换的区别；

电路交换:

连接建立、数据传输和连接释放的面向连接服务；效率低

分组交换原理：

将报文分段构成分组；

以“分组”作为数据传输单元，依次通过路由器把各分组发送到接收端；

接收端收到分组后剥去首部还原成报文

优点：

高效，灵活，迅速，可靠

缺点：

时延，额外开销

报文交换：

基于存储转发原理

2.协议与服务的区别及关系

（1）网络协议的三个要素；

语法：

语义：

同步：

（2）协议数据单元（PDU）、服务数据单元（SDU），及PCI之间的关系；

（3）实体、服务访问点，服务原语；

协议：

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合;

服务：

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

服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）:

同一系统相邻两层的实体进行交互的地方;

服务是看得见的，协议则是透明的；

本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议；

下面的协议对上面的服务用户是透明的

3.计算机体系结构

（1）OSI七层模型、TCP/IP模型及5层参考模型各个层次的名称，各层的

主要功能及各个层次的信息传输格式；

5层

●物理层物理层的任务就是透明地传送比特流。

物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。

●数据链路层数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。

每一帧包括数据和必要的控制信息。

●网络层网络层的任务就是要选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。

●运输层运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。

●应用层应用层直接为用户的应用进程提供服务。

（2）OSI七层模型、TCP/IP模型两者层次间的对应关系；

（3）网间连接设备的区别及对应的层次

路由器：

连接不同IP子网的设备，负责寻径和转发，工作在OSI的网络层

网桥：

连接不同子网，使其透明通信，工作在数据链路层，解析数据帧

网关：

工作在应用层，不同子网间的翻译器，对收到的信息进行重新打包

集线器:

功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去,物理层

交换机:

工作在数据链路层

第二章物理层

1.物理层的四个特性

机械特性:

指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列方式、接插件的锁紧方式等；

电气特性:

指明引线上传输信号的码型结构、电平高低、阻抗大小、传输速率等；

功能特性:

定义接口部件的各信号线的用途（数据线、控制线、定时线等）；

规程特性:

定义建立、维持、释放物理连接和传输比特流等功能事件的实现顺序

2.各种传输介质的比较

同轴电缆：

具有很好的抗干扰性，带宽接近1HGZ

双绞线：

抗干扰性一般，连接距离短；成本低组装密度高、节省空间

安装容易（综合布线系统），平衡传输（高速率）

光纤：

通信容量大；

传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济；

抗干扰性强，保密性好；

体积小，重量轻。

光纤接口较复杂；

光纤传输存在色散问题

3.常用的物理层标准，RS232

机械特性：

DB-25,DB-15，DB-9

电气特性：

电平高达15V,与TTL相比具有更强的抗干扰能力

在TxD和RxD上:

逻辑1（MARK）=-5V～-15V

逻辑0（SPACE）=+5～＋15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：

信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+5V～+15V

信号无效（断开，OFF状态，负电压）＝-5V～-15V

功能特性：

规程特性：

第三章数据链路层

1.链路与数据链路的区别

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；（物理链路）

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；（逻辑链路）

2.网卡的主要功能

网卡是工作在链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等

3.MAC地址

IEEE802标准为每个DTE规定了一个48位的全局地址，它是站点的全球唯一的标识符，与其物理位置无关;

网络站点的每一个网络接口都有一个MAC地址;一个站点允许有多个MAC地址，个数取决于该站点网络接口的个数

4.帧同步使用的两种方法——比特填充及字节填充（HDLC与PPP协议使用的填充方法）

字符填充法:

●将信息字段中出现的每一个0x7E字节转变成为2字节序列（0x7D,0x5E）。

●若信息字段中出现一个0x7D的字节,则将其转变成为2字节序列（0x7D,0x5D）。

●若信息字段中出现ASCII码的控制字符（即数值小于0x20的字符），则在该字符前面要加入一个0x7D字节，同时将该字符的编码加以改变。

零比特填充法:

⏹在发送端，当一串比特流数据中有5个连续1时，就立即填入一个0；

⏹在接收帧时，先找到F字段以确定帧的边界。

接着再对比特流进行扫描。

每当发现5个连续1时，就将其后的一个0删除，以还原成原来的比特流。

5.滑动窗口协议

工作原理:

发送方设置一个发送窗口（发送缓存区）；

●每一个帧都有可能传输出错，所以发送窗口中的帧都必须保留在缓冲区里以备重传，当某个帧被移出发送窗口时，同时从缓冲区中删除；

●当发送窗口达到最大值时，停止从网络层接收数据，直到有一个缓冲区空出来为止

接收方设置一个接收窗口；

只有接收窗口向前移动，发送窗口才能向前移动

6.可靠传输

（1）停等协议的原理（注意效率问题）

⏹发送方发一帧，停止发送，等待对方的确认；

⏹收到确认后，再发下一帧；如此重复；

⏹如发生差错，通过重传数据帧方式实现纠错；

⏹因此需对数据帧进行编号；

简单，效率低

（2）连续ARQ协议的原理

⏹在停止等待协议基础上，发送方在未收到确认前可连续发送若干个数据帧；

⏹在发生差错时丢弃原已发送的所有后续帧，重发差错发生以后的所有帧，相当于完全返回重传

（3）选择重传ARQ协议的原理

●在连续ARQ协议的基础上改进而来；

●区别；

●在发生差错时，仅仅重传发生错误的帧；

●通过加大接收缓存来实现；

（4）三种协议使用滑动窗口，对于发送窗口及接收窗口的要求；

⏹对于连续ARQ协议，发送窗口WT<=2n-1，接收窗口WR＝1；

⏹对于选择重传ARQ协议，发送窗口WT<=2n-1，接收窗口WR<=2n-1；

⏹对于停止等待协议：

发送窗口WT=1，接收窗口WR＝1

7.HDLC与PPP协议基本概念

HDLC:

面向比特的规程

特点:

⏹协议不依赖于任何一种字符编码集；

⏹数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“0“比特插入法”易于硬件实现；

⏹全双工通信,不必等待确认便可连续发送数据，有较高的数据链路传输效率；

⏹所有帧均采用CRC校验,对信息帧进行顺序编号,传输可靠性高；

⏹传输控制功能与处理功能分离，具有较大灵活性；

PPP:

点对点协议（Point-to-PointProtocol）

PPP协议有三个组成部分

⏹一个将IP数据报封装到串行链路的方法。

⏹链路控制协议LCP（LinkControlProtocol）。

⏹网络控制协议NCP（NetworkControlProtocol）。

当PPP用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充；

⏹采用零比特填充方法来实现透明传输；

当PPP用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法；

⏹引入转义字符0x7D；

8.CSMA工作原理及其类型

载波监听多点接入，在ALOHA协议的基础上提出的

●非坚持CSMA：

发送前监听，若忙，则退避一随机时间后再监听；

●坚持CSMA：

发送前监听，若忙，则继续监听直至信道变成空闲；

⏹1坚持CSMA：

马上发送数据，即以1的概率发；

⏹P坚持CSMA：

以p的概率发送数据

9.CSMA/CD

（1）工作原理及其类型，与ALOHA的区别；

区别：

多了个冲突检测装置，用来检测冲突（CD），当冲突发生，立即停止发送数据，在CSMA的基础上改进而来的

发送前监听，空闲即发送，边发送边监听，冲突即停止

（2）使用CSMA/CD协议，对于最短帧长的要求

帧间最小间隔为9.6s

（3）以太网中有效帧的长度，有效帧中数据字段的长度

有效帧长度：

46~1500字节

数据字段长度：

64~1518字节

10．网桥的工作原理

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

⏹具有过滤帧的功能；

✓当网桥收到一个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定是否要转发

11.以太网交换机

（1）以太网交换机的特点

以太网交换机工作在数据链路层，通常都有十几个端口，以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥

●以太网交换机的每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式；

●交换机能同时连通许多对的端口，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；

●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

（2）与集线器的区别

集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽

（3）与网桥的异同

（1）以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2-4个端口

（2）它们都工作在数据链路层

（3）网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信

（4）虚拟局域网的组成（VLAN）

（1）硬件准备

购买具有VLAN功能的局域网交换机。

（2）软件准备

●VLAN是使用软件方式构建的逻辑网络，逻辑网络上的站点，可以不在一个物理网络上。

●当一个站点需要从一个逻辑网络转移到另一个逻辑网络时，不需要改变它的物理位置，只需要进行软件设置。

12.无线局域网WLAN

（1）基本概念

基于IEEE802.11标准的无线局域网允许在局域网络环境中使用可以不必授权的ISM频段中的2.4GHz或5GHz射频波段进行无线连接

无线AP：

即无线接入点，它是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心

（2）CSMA/CA协议（隐终端和暴露终端）

隐终端：

是指在接收者的通信范围内而在发送者通信范围外的终端。

暴露终端：

是指在发送者的通信范围之内而在接收者通信范围之外的终端

CSMA/CA:

信道预约

⏹发送站:

发出短的RTS幀（requesttosend）预约信道

⏹接收站:

应答短的CTS幀（cleartosend）同意预约

第四章网络层

1.数据报与虚电路服务各自的特点，二者的对比

数据报服务：

基于分组交换网;不可靠的服务

虚电路：

基于分组交换的，区别于电路交换;可靠的服务

2.IP协议提供的服务

ip协议提供“尽最大努力”的服务，是不可靠，无连接的

3.IP地址

（1）分类的IP地址，IP地址类别的判断

（2）可用于分配的IP地址

（3）子网的划分

子网掩码；

网络号＋子网号全置1，主机号全置0

IP地址与子网掩码逐位相与即网络地址

（4）使用子网时分组的转发

（1）从收到的分组的首部提取目的IP地址D。

（2）先用各网络的子网掩码和D逐位相“与”，看是否和

相应的网络地址匹配。

若匹配，则将分组直接交付。

否则就是间接交付，执行（3）。

（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则将

分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行（4）。

（4）对路由表中的每一行的子网掩码和D逐位相“与”，

若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送

给该行指明的下一跳路由器；否则，执行（5）。

（5）若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表

中所指明的默认路由器；否则，执行（6）。

（6）报告转发分组出错。

（5）CIDER:

无分类域间路由选择

⏹IP地址不再区分A类、B类和C类；

⏹IP地址统一由“网络前缀”＋“主机号”组成；

◆网络前缀：

标明网络；

◆主机号：

指明主机；

⏹使用32位的地址掩码：

网络前缀置1，主机号置0；

⏹采用斜线记法：

如128.14.35.7/20；

⏹地址块：

由网络前缀相同的连续的IP地址组成；

◆如128.14.32.0/20，或简称/20地址块

20表示所有地址的20位前缀都是一样的

4.IP数据报

（1）数据在以太网中传输，IP数据报与MAC帧的变化。

（2）IP数据报的分片问题（原理与计算）

5.ARP协议的工作原理

地址解析协议（ARP）:

●在需要的时候自动运行地址转换

⏹以广播方式发送一个ARP请求分组，含有目的主机的IP地址；

⏹目的主机以单播方式向源主机发送响应分组，给出自己的硬件地址；

⏹源主机收到响应分组，记录地址信息；

●实际运行中，每个主机均设有高速缓存

⏹存放本局域网中的各个主机（路由器）的IP地址和物理地址的映射关系，并动态更新；

⏹需地址解析时，先查看缓存，如没有，再运行上述广播请求过程

6.ICMP协议：

控制报文协议

用于主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告

分为：

ICMP差错报告报文和ICMP询问报文

（1）差错报告报文的类型

1.目的站不可达（3）；

2.改变路由（5）；

3.数据报的时间超过（11）；

4.数据报的参数有问题（12）；

（2）ping报文

1.基于ICMP的Echo请求和回答报文；

2.用于测试与目的站的连通性等问题；

3.格式：

ping目的站IP地址

（3）traceroute报文

可显示数据包在IP网络经过的路由器的IP地址。

7.路由选择

（1）虚电路中结点查找表的建立

（2）最短路径前向查找法PPTP113

过程是，第一步找出该节点最短路径值的相邻节点，然后再通过该相邻节点找出与该相邻节点最短路径值的另一节点，再重复第一步，直到扩展到所有节点，就算出一条最短路径

（3）距离向量算法

P153

（4）链路状态算法

（5）具体的路由协议RIP,OSPF

RIP（路由信息协议）：

基于距离向量

特点：

●仅和相邻路由器交换信息；

●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；

●按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒；（周期）

●协议简单，开销小；只能适用小型网络；

OSPF（开放最短路径优先协议）：

基于分布式的链路状态协议

8.VPN的基本概念

P176

9.IP多播的基本概念

P169

10.IPv6基本概念

PPTP181

第五章运输层

1.TCP协议与UDP协议的区别

运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，通过端口提供复用和分用功能

网络层:

不同主机之间的逻辑通信

运输层:

应用进程之间的逻辑通信

TCP（传输控制协议）：

面向连接的、可靠的服务

UDP（用户数据报协议）：

三无连接的、不可靠的服务

2.端口的作用，熟知端口，伪首部；

端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程以实现复用。

在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的。

作用：

端口是用来标志应用层的进程

熟知端口：

一般用于服务器进程，其数值一般为0~1023

伪首部：

伪首部仅仅是为了计算检验和

3.SOKET（插口）的概念

将TCP连接的端点称为插口（socket）

4.UDP协议的特点及报文格式

特点：

无连接；“尽力而为的”服务；面向报文；没有拥塞控制；

支持一对一、一对多、多对多的交互通信；首部开销小

5.拥塞控制

（1）拥塞现象

在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏，从而产生拥塞

（2）死锁

链路缓冲器被积压的报文分组占满而失去存储转发能力。

网络性能急剧恶化，网络整体或局部几乎没有分组能够传送

（3）拥塞控制与流量控制的区别

流量控制

拥塞控制

抑制发送端发送数据的速率

防止过多的数据注入到网络中

端到端的问题

全局性过程

发送端——接收端

所有主机、路由器、有关网络传输性能的所有因素

（4）分级的拥塞控制方法

1.网段级：

结点到结点

设定一个队列长度门限，超过时丢弃后续来的分组；

2.入口－出口级：

源结点到目标结点

存在重装死锁问题，可使用预约缓冲区的方法解决；

3.进网级：

主机到结点

获取进网许可证，才能够上网，目的是限制进网的信息量

4.运输级：

用户程度的控制

6.TCP协议

（1）特点

点对点；全双工；面向连接；可靠的交付服务；面向字节流；

（2）面向连接服务的三个阶段

建立连接、数据传送和释放连接

（3）TCP中流量控制及拥塞控制的方法

●慢启动

每出现一次超时，拥塞窗口都降低到1，使报文段慢慢注入到网络中；

●加速递减

每出现一次超时，就将门限窗口值减半；

●拥塞避免

当拥塞窗口增大到门限窗口值时，就将拥塞窗口指数增长速率降低为线性增长速率，避免网络再次出现拥塞；

（4）TCP协议建立连接（三次握手）与释放连接（四次握手）的过程P225

LISTEN：

收听状态

SYN-SENT：

同步已发送

SYN-RCVD：

同步收到

ESTAB-LISHED

：

已建立连接

SYN:

同步

FIN:

终止

ACK:

确认

Seq:

初始序号

FIN-WAIT-1：

终止等待1

CLOSE-WAIT：

关闭等待

FIN-WAIT-2：

终止等待2

LAST-ACK：

最后确认

TIME-WAIT：

时间等待

MSL：

最长报文段寿命

A必须等待2MSL的时间

第一：

为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B。

第二：

防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。

A在发送完最后一个ACK报文段后，再经过时间2MSL，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段，都从网络中消失。

这样就可以使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。

第六章应用层

1.DNS协议

（1）主要功能

提供了主机名字和IP地址间的相互转换

采用客户端/服务器模式

（2）域名的结构

由若干个分量组成，完整的域名不超过255个字符

⏹格式：

…．三级域名．二级域名．顶级域名

⏹例：

M

（3）域名解析过程（四类域名服务器，DNS缓存）

四类的域名服务器:

1.根域名服务器：

只负责进行联络顶级域名服务器，不直接进行解析；

2.顶级域名服务器：

管理所属注册的所有二级域名；

3.本地域名服务器：

负责本地主要的域名解析任务，同时要能够连接到上一级的域名服务器；

4.授权域名服务器：

必须对本地所使用的域名进行登记；

主机向本地域名服务器查询一般属递归查询

本地域名服务器向根域名服务器查询通常采用采用迭代查询

为了提高DNS查询效率，广泛采用高速DNS缓存，存放最近用过的名字和IP的映射

2.DHCP（动态主机配置协议）协议使用UDP协议

（1）作用

给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，

给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段

（2）DHCP服务器的配置

3.FTP——文件传输协议

（1）与TFTP的区别

FTP：

使用基于TCP的客户/服务器模式

TFTP：

使用基于UDP的客户/服务器模式

（2）基本工作原理

（3）FTP的两个连接，及两个连接所使用的端口号

控制连接：

用于传输相关的控制信息，使用熟知端口号21；

数据连接：

用于传输文件数据，使用熟知端口号20

（4）FTP服务器的配置与管理

服务器端；

1.用专门的服务器软件（如Serv-U）来架设FTP服务器，需进行必要的配置；

客户端；

2.专门的窗口界面客户软件，如CuteFTP、LeapFTP等；

3.网页界面访问，如从IE,ftp:

\\210.34.58.6；

4.DOS界面下命令行方式；

4.www万维网基于TCP的客户/服务器通信模式

（1）统一资源定位符（URL）

用URL来标识万维网上的各种文档，并使每一个文档在整个Internet的范围内具有唯一的标识符URL;

是对可以从Internet上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示

（2）http（超文本传送协议）协议的主要特点

定义了浏览器怎样向服务器请求文档及服务器如何把文档传送给浏览器

基于TCP的面向事务的客户服务器协议，属于无状态的，无连接的，即每个事务是独立处理的

（3）超文本标记语言HTML的基本特点

页面制作的标准化问题

简易性

可扩展性

平台无关性

通用性

（4）WEB服务器的配置与管理

5．E-MAIL电子邮件服务基于TCP的客户服务器的通信模式

（1）电子邮件系统组成

信封和内容

地址格式：

收信人邮箱名＠邮箱所在主机的域名； 如bby@

信封由邮件系统自动提取填写完成

（2）SMTP和POP3协议的基本特点；

SMTP：

（简单邮件传输协议）

两个报文传送代理MTA之间的通信协议

使用基于TCP的客户/服务器模式，提供面向连接服务

POP3：

（邮件读取协议）

基于客户/服务器的工作模式

提供对电子邮件信箱进行远程存取的协议

（3）基于万维网的电子邮件系统

以浏览器作为用户代理；

⏹电子邮件从A发送到网易邮件服务器是使用HTTP协议；

⏹两个邮件服务器之间的传送使用SMTP；

⏹邮件从新浪邮件服务器传送到B是使用HTTP协议

6.TELNET远程登录

（1）基本概念

使用基于TCP的客户服务器模式

实现从本地登陆到远程主机进行透明操作；

对于不同计算机操作系统的差异用网络虚拟终端NVT来解决

【二、组网技