计算机网络重点笔记.docx
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计算机网络重点笔记
第1章复习纲要
1、计算机网络定义？
两台以上具有独立操作系统的计算机通过某些介质连接成的相互共享软硬件资源的集合体
2、什么是Internet
（2）理解什么是网络协议Protocol？
定义了两个或多个通信实体间所交换报文的格式和次序，以及在报文发送和/或接收或者其他事件方面所采取的行动（响应）
4、网络核心
（1）电路交换的特点？
网络资源（如带宽）被分片多路复用（MultipleAccess）：
a、分片分配到会话b、分片没有被会话使用的情况下，分片空载（不共享）c、电路级性能（有保证）d、要求呼叫建立－－建立一个专门的端到端线路（意味着每个链路上预留一个线路）
电路交换中的两种多路复用技术？
链路带宽分片：
频分和时分
（2）分组交换的特点？
每个端到端的数据流被划分成分组：
a、所有分组共享网络资源b、每个分组使用全部链路带宽c、资源按需使用
存储转发的理解？
存储转发传输机制是指在交换机能够开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前，必须接收到整个分组。
分组交换与电路交换的比较？
分组交换：
a、优点：
适合大量的突发数据传输：
资源共享；简单,不需要建立连接b、缺点：
过渡竞争导致分组延迟与丢失：
需要可靠数据传输、拥塞控制协议
数据报分组交换与虚电路分组交换的比较？
1、数据报网络（一定面向连接）:
TCP/IP
a、分组目的地址决定下一跳b、会话期间路由可以改变
2、虚电路网络（既可以提供面向连接的服务也可以提供无连接的服务）:
X.25,FR,ATM
a、每个分组有1个标签（虚电路号,virtualcircuitID）,标签决定下1跳b、连接建立时确定固定的路径,并且将保持于整个会话期间c、路由器必须为每个连接维护状态信息
（3）ISP/Internet主干结构组成（了解）
5、分组交换网络的性能:
延迟、丢失和吞吐量
（1）分组丢失与延迟产生的原因？
路由器分组缓冲区队列：
a、分组到达输出链路的速率超过输出链路的容量,产生延迟,甚至丢失b、分组在缓冲区队列排队,按序等待
延迟的4种类型及各自特点？
1、节点处理时延：
a、检查错误位
b、选择输出链路
c、高速路由器处理延迟－微秒级
2、排队时延：
a、等待被发送到输出链路上的时间
b、取决于路由器的拥塞程度
3、传输时延：
R=链路带宽（bps）L=分组长度（bits）
发送分组比特流的时间=L/R
4、传播时延：
d=物理链路的长度s=介质的信号传播速度（~2x108m/sec）
传播延迟=d/s
（4）吞吐量（单位时间内整个网络传输数据的速率或分组数）的影响因素
1、瓶颈链路的传输速度2、接入网3、公共链路（一般）4、干扰流量
6、协议层次及其服务模型
2）、因特网所用网际协议栈有哪5个协议层？
每层的主要职责是什么？
1、应用层：
支持网络应用，报文传输ftp/smtp/sttp
2、运输层：
主机进程间数据段传送tcp/udp
3、网络层：
主机（源目标节点）间分组传送ip/router
4、链路层：
相邻网络节点间的数据帧传送ppp/Ethernet
5、物理层：
物理介质上的比特传送
路由器与交换机分别处理的是网际协议栈中的哪几层？
1、路由器：
网络层、链路层、物理层
2、交换机：
链路层、物理层
3）、数据在网络逻辑传输和物理传输以及协议数据单元的封装？
教材P331.5.2
第2章复习纲要
1、应用层协议原理
（1）网络应用程序的体系结构？
1、客户机/服务器体系结构
a、服务器：
总是打开的主机；具有固定的、众所周知的IP地址；主机群集常被用于创建强大的虚拟服务器
b、客户机：
同服务器端通信；可以间断的同服务器连接；可以拥有动态IP地址；客户机相互之间不直接通信
2、纯P2P体系结构：
没有总是打开的服务器；任意一对主机直接相互通信；对等方间歇连接并且可以改变IP地址
3、客户机/服务器和P2P混合的体系结构
a、Napster：
文件直接在对等方之间交换；文件搜索通过服务器
b、即时讯息：
两个聊天用户之间是P2P；注册、查询通过服务器
（2）网络进程间的通信机制？
通过跨越计算机网络交换报文
套接字及套接字API概念？
1、套接字：
进程与计算机网络的接口
2、套接字API：
应用程序和网络之间的应用程序编程接口
进程寻址需要哪些信息？
IP地址；端口号
（5）传输协议提供的两种服务模型及特点？
1、TCP服务
a、面向连接的服务
b、可靠的传输服务
c、流量控制
d、没有提供：
时延保证，最小带宽保证
3、UDP服务:
a、不可靠数据传输
b、没有提供：
建立连接，可靠性，流量控制，拥塞控制，时延和带宽保证
网络应用、应用层协议及传输协议关系？
应用层协议是网络应用的一部分，传输协议服务于应用层协议的下层
2、Web应用和HTTP协议
（2）比较非持久HTTP与持久HTTP、不带流水线的持久HTTP连接与带流水线的持久HTTP
连接的特点差别？
1、非持久HTTP连接的问题:
a、每个对象需要2个RTT
b、OS必须为每个TCP连接分配主机资源
c、大量客户的并发TCP连接形成服务器的严重负担
2、持久HTTP连接
a、服务器发送响应消息后保持连接
b、同1客户/服务器的后续HTTP消息继续在该连接上传送
3、不带流水线的持久HTTP连接:
a、客户先前响应消息收到,才发出新的请求消息
b、每个引用对象经历1个RTT
4、带流水线的持久HTTP连接:
a、HTTP/1.1默认使用
b、客户遇到1个引用对象就发送请求消息
c、所有引用对象只经历1个RTT
（3）HTTP报文的类型与格式？
1、请求报文：
a、请求行：
方法spURIsp版本crIf
b、首部行：
首部字段名sp值crIf
c、空行：
crIf
d、实体主体
2、响应报文
a、状态行：
版本sp状态码sp短语crIf
b、首部行（6个）：
首部字段名sp值crIf
c、空行：
crIf
d、实体主体：
协议版本、状态码、相应状态信息
请求报文有哪几种请求方法或命令？
1、HTTP/1.0：
GET、POST、HEAD
2、HTTP/1.1：
GET、POST、HEAD、PUT、DELETE
（4）用户与服务器交互跟踪技术Cookies？
（了解）
（5）HTTP报文内容？
（了解）
（6）Web缓存（WebCache,Proxyserver）技术的功能、原理？
1、功能：
代表初始web服务器来满足HTTP请求的网络实体
2、原理：
a、用户配置浏览器:
Web访问经由缓存
b、所有HTTP请求指向缓存：
对象在缓存中：
缓存器返回对象；否则缓存器向起始服务器发出请求，接收对象后转发给客户机
（7）Web缓存的条件Get机制？
1、缓存器：
在请求报文中包含对象最后修改时间If-modified-since:
2、服务器:
如果对象是最新的则响应报文中不包含对象:
HTTP/1.0304NotModified
3、FTP文件传输协议
（1）FTP的工作原理？
1、FTP客户首先发起建立1个与FTP服务器端口号21之间的TCP控制连接,指定TCP作为传输层协议
2、客户在建立的控制连接上获得身份认证
3、客户在建立的控制连接上发送命令来浏览远程主机的目录.
4、当服务器接收到1个文件传输命令时,在服务器端口号20创建1个与客户的TCP数据连接
5、1个文件传输后,服务器结束这个TCP数据连接.
6、服务器创建第2个TCP与客户的数据连接来传输下一个文件.
为什么说FTP发送“带宽之外的”控制消息？
因为FTP协议使用一个分离的控制连接
（2）FTP的PORT/PASV模式？
（自学）
4、电子邮件系统
（1）概述电子邮件系统的组成以及邮件发送或接收的过程和使用的协议？
1、组成：
用户代理、邮件服务器、简单邮件传送协议和邮件接收协议
2、收发过程（包含相应协议）：
a、Alice使用用户代理编写邮件消息（给bob@someschool.edu的）
b、Alice的用户代理发送邮件消息到她的邮件服务器;邮件消息存放在邮件消息队列
c、Alice邮件服务器的SMTP客户端发起建立一个到Bob的邮件服务器的SMTP服务器端的TCP连接,经过应用层握手.
d、SMTP客户在这个TCP连接上发送Alice的邮件消息
e、Bob服务器存放邮件消息存到Bob的邮箱
f、Bob调用他的用户代理读邮件消息
（4）POP3协议邮件访问的客户服务器交互过程？
1、身份认证阶段
a、客户命令:
userusername
passpassword
b、服务器响应
+OK
-ERR
2、传输阶段
客户端:
list:
列出邮件编号
retr:
按编号取邮件
dele:
删除
quit
5、DNS因特网目录服务
（1）什么是DNS?
（重点）
DomainNameSystem:
域名系统
1、分布式数据库：
一个由分层DNS服务器实现的分布式数据库
2、应用层协议（用以查询分布式数据库）：
DNS服务器实现域名转换（域名/地址转换）
（2）解释DNS的各种名字服务器？
1、根名字服务器：
负责记录顶级域名服务器的信息
2、顶级域服务器：
负责顶级域名com,org,net,edu,etc,和所有国家的顶级域名uk,fr,ca,jp.
3、权威DNS服务器:
在因特网上具有公共可访问主机（如Web服务器和邮件服务器）的每个组织机构必须提供公共可访问的DNS记录，这些记录将这些主机的名字映射为IP地址。
组织机构的权威DNS服务器负责保存这些DNS记录。
4、本地DNS服务器（严格来说不属于该服务器的层次结构）：
a、每个ISP（如居民区ISP、公司、大学）都有一个本地DNS，也叫默认服务器
b、当主机发出DNS请求时，该请求被发往本地DNS服务器，起着代理的作用，转发请求到层次结构中。
DNS的查询类型和解析过程？
1、递归查询:
一级一级地找。
主机向本地域名服务器的查询一般都采用递归查询。
如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，向其他根域名服务器继续发出查询请求报文，而不是让该主机进行下一步查询。
递归查询返回的结果是所要查询的IP地址，或者是报错。
2、迭代查询：
一个一个地找。
本地域名服务器向根域名服务器的查询通常采用迭代查询。
当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求后，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地域名服务器下一步该向哪个域名服务器进行后续的查询，然后让本地域名服务器进行后续的查询（而不是替本地域名服务器进行后续查询）。
7、TCP套接字编程
（1）TCP客户/服务器套接字交互流程（重点）
（2）TCP客户/服务器套接字编程（一般）
8、UDP套接字编程
（1）UDP客户/服务器套接字交互流程（重点）
（2）UDP客户/服务器套接字编程（一般）
第3章复习纲要
2、多路复用和多路分解
（1）多路复用和多路分解的原理？
1、在接收主机多路分解：
将接收到的数据段传递到正确的套接字
2、在发送主机多路复用：
从多个套接字收集数据,用首部封装数据，然后将报文段传递到网络层
（2）多路分解中无连接UDP和面向连接TCP的进程套接字标识？
1、无连接UDP：
目的IP地址；目的端口号
2、面向连接TCP：
源IP地址；源端口号；目的IP地址；目的端口号
3、无连接传输：
UDP协议
（1）UDP协议的特点、存在的必要性？
1、特点：
a、UDP只在IP的数据报服务之上增加了很少一点的功能，即端口的功能和差错检测的功能。
b、虽然UDP用户数据报只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的优点。
c、UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
d、UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制。
e、UDP没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求。
f、UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
2、存在的必要性：
a、不需要建立连接（减少延迟）
b、简单:
在发送者接收者之间不需要连接状态
c、很小的数据段首部
d、没有拥塞控制:
UDP能够用想象的快的速度传递
UDP报文段格式？
1、首部字段（8个字节）：
源端口目的端口长度检验和
2、用户数据报：
应用数据（报文）
UDP的校验和？
1、目标：
对传输的数据进行差错检测
2、发送方:
a、将数据段看成16bit的整数序列
b、校验和:
数据段内容相加（1的补码和）
c、发送者将校验和值放入UDP的校验和域
3、接收方:
a、计算接收到数据段的校验和
b、检查计算的校验和是否等于校验和域中的值:
NO–检测到错误
YES–没有检测到错误（但是可能是错误的）
4、可靠数据传输原理
（2）基于滑动窗口的流水线可靠数据传输协议GBN与SR的原理（发、收方）？
1、GBN
a、发送方：
在分组头中规定一个k位的序号；“窗口”,允许的连续未确认的报文；ACK（n）:
确认所有的报文直到（包含）序号n-“累积ACK”；对第一个发送未被确认的报文定时；超时（n）:
重发窗口中的报文n及以上更高序号的报文（只有一个定时器记录最早的未被确认报文的发送时间）
b、接收方：
ACK-only:
总是为正确接收的最高序号的分组发送ACK：
可能生成重复的ACKs；只需要记住被期待接收的序号expectedseqnum；
接收到失序分组:
丢弃（不缓冲）->没有接收缓冲区；重发最高序号分组的ACK
3、SR：
a、接收方分别确认已经收到的分组：
必要时，缓冲报文,最后按序提交给上层
b、发送者只重发没有收到确认的分组：
对每个没有确认的报文发送者都要启动一个定时器（每个未被确认的报文都有一个定时器）
c、发送窗口：
N个连续序号；限制被发送的未确认的分组数量
归纳概括实现可靠数据传输的基本机制？
1、检验和：
用于检测在一个传输分组中的比特错误
2、定时器：
用于检测超时/重传一个分组，可能因为该分组（或其ACK）在信道中丢失了。
3、序号：
用于为从发送方流向接收方的数据分组按顺序编号。
4、确认：
接收方用于告知发送方一个分组或一组分组已被正确地接收到了。
5、否定确认：
接收方用于告知发送方某个分组未被正确地接收。
6、窗口、流水线：
发送方也许被限制仅发送那些序号落在一个指定范围的分组。
通过允许一次发送多个分组但未被确认，发送方的利用率可在停等操作模式的基础上得到增加。
5、TCP面向连接的传输
（1）TCP协议的特点?
点到点；可靠按序的字节流；流水线；收发缓冲区
报文段格式？
（3）往返时延的估算和超时间隔的设定？
（了解）
（4）TCP可靠传输原理？
1、TCP在IP不可靠服务之上创建rdt服务
2、流水线技术处理报文段
3、累积确认
4、TCP使用单个重发定时器
5、触发重发:
a、超时事件
b、重复确认
6、快速重传
（5）流量控制的概念与原理？
1、概念：
发送方不能发送的太多太快，让接收缓冲区溢出
2、原理：
接收窗口
（6）连接管理（建立与撤除）？
1、建立连接
a、客户发送TCPSYN报文段到服务器：
指定初始的序号；没有数据
b、服务器接收SYN,回复SYNACK报文段：
服务器分配缓冲区；指定服务器的初始序号
c、客户接收SYNACK,回复ACK报文段,可能包含数据
2、撤除连接
a、客户发送TCPFIN控制报文段到服务器
b、服务器接收FIN,回复ACK.半关闭连接,并发送FIN到客户
c、客户接收FIN,回复ACK.：
进入“timedwait”；等待结束时释放连接资源
d、服务器接收ACK.连接关闭.
6、拥塞控制
（1）拥塞的概念?
太多源主机发送太多的数据，速度太快以至于网络来不及处理
拥塞的原因和开销？
（了解）
拥塞控制的原理方法？
1、端到端拥塞控制：
a、没有从网络中得到明确的反馈
b、从端系统观察到的丢失和延迟推断出拥塞
c、TCP采用的方法
2、网络辅助的拥塞控制：
a、路由器给端系统提供反馈
b、单bit指示拥塞（SNA,DECbit,TCP/IPECN,ATM）
c、知名发送者应该发送的速率
（2）ATMABR拥塞控制（自学）
7、TCP拥塞控制
（1）TCP拥塞控制原理及算法？
1、原理：
让每一个发送方根据所感知到的网络拥塞程度来限制其能向连接发送流量的速率
2、算法：
a、加性增，乘性减b、慢启动c、对超时事件作出反应
第4章复习纲要
1、网络层的功能和服务
（1）数据报网络和虚电路网络各自网络层功能？
1、数据报网路：
仅在网络层提供无连接服务的计算机网络
2、虚电路：
仅在网络层提供连接服务的计算机网络
转发与路由的关系？
路由是根据路由表查找到达目标网络的最佳路由表项，转发是根据最佳路由中的出口及下一跳IP转发数据包的过程。
因此，路由选择是转发的基础，数据转发是路由的结果。
（2）网络层的服务模型？
（了解）
2、虚电路和数据报网络
（1）虚电路和数据报网络的转发表有什么不同？
（了解）
（2）虚电路和数据报网络的异同？
3、路由器的工作原理
（1）路由器的结构组成？
1、输入端口2、交换结构3、输出结构4、选路处理器
路由器的3种交换结构？
1、经内存交换2、经总线交换3、经互联网络交换
（2）分组延迟和丢失可能发生在路由器的什么地方？
1、输出端口排队：
当分组从交换结构到达的速率快于输出链路速率时,需要缓存
排队造成延迟，输出端口缓冲区溢出时引起分组丢失
2、输入端口排队：
当交换速度比所有输入端口的综合速度慢时->输入端口产生排队
线头阻塞：
排在队列前面的分组阻止队列中其他的分组向前移动；排队产生延迟，缓存溢出将引起分组丢失
（3）现代高速路由器的输入端口为什么存储了转发表的拷贝？
（了解）
4、IP协议
（1）IP分组的格式？
IP分组何时分片？
从某条链路收到一个IP数据报，当通过检查转发表决定出的链路MTU比该数据报长度小时
何时重组？
确定数据报为片且确定接收到了最后一个分片时，在最后目的地重组
分片与重组的原理？
教材P218
（2）IP地址的分类地址与CIDR的概念，辨别IP地址的类型、网络号与主机号？
1、分类地址：
a、A类地址主要为大型网络设计：
它只利用IP地址的第一个字节作为网络地址，最高位为0，其余的三个字节作为主机地址。
b、B类地址利用IP地址的前两个字节作为网络地址，最高位为10，其余的两个字节作为主机地址
c、C类地址利用IP地址的前三个字节作为网络地址，最高位为110，最后一个字节作为主机地址
2、CIDR：
无分类域间路由选择
a、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。
b、使用斜线记法，又称为CIDR记法来区分网络前缀和主机号，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，斜线后面用一个数字指定网络前缀的长度。
c、CIDR将网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”。
（2）什么是路由聚合与最长前缀匹配？
有什么好处（了解）
（3）主机使用DHCP协议获得IP地址的过程原理？
1、DHCP服务器被动打开UDP端口67，等待客户端发来的报文。
2、DHCP客户从UDP端口68发送DHCP发现报文。
3、凡收到DHCP发现报文的DHCP服务器都发出DHCP提供报文，因此DHCP客户可能收到多个DHCP提供报文。
4、DHCP客户从几个DHCP服务器中选择其中的一个，并向所选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文。
5、被选择的DHCP服务器发送确认报文DHCPACK，进入已绑定状态，并可开始使用得到的临时IP地址了。
DHCP客户现在要根据服务器提供的租用期T设置两个计时器T1和T2，它们的超时时间分别是0.5T和0.875T。
当超时时间到就要请求更新租用期。
6、租用期过了一半（T1时间到），DHCP发送请求报文DHCPREQUEST要求更新租用期。
7、DHCP服务器若不同意，则发回否认报文DHCPNACK。
这时DHCP客户必须立即停止使用原来的IP地址，而必须重新申请IP地址（回到步骤2）
8、：
DHCP服务器若同意，则发回确认报文DHCPACK。
DHCP客户得到了新的租用期，重新设置计时器。
若DHCP服务器不响应步骤6的请求报文DHCPREQUEST，则在租用期过了87.5%时，DHCP客户必须重新发送请求报文DHCPREQUEST（重复步骤6），然后又继续后面的步骤。
9、DHCP客户可随时提前终止服务器所提供的租用期，这时只需向DHCP服务器发送释放报文DHCPRELEASE即可。
（4）NAT的原理和作用?
（重点）
1、原理：
a、外出的分组:
替换每个外出的分组的（源IP地址,端口号）为（NATIP地址,新端口号）
远程客户/服务器用（NATIP地址,新端口号）作为目的地来响应。
b、记住（在NAT转换表中）每个（源IP地址,端口号）到（NATIP地址,新端口号）转换配对
c、进来的分组:
对每个进来的分组，用保存在NAT表中的对应的（源IP地址,端口号）替换分组中的目的域（NATIP地址,新端口号）
2、作用：
你猜
（5）Ping/traceroute程序基于ICMP协议的实现原理？
（了解）
（6）IPv6的动机？
IPv4与IPv6分组的不同之处？
IPv4迁移到IPv6的推荐方法？
（了解）
（7）Ipsec的运输模式和提供的服务（了解）
5、路由算法
（1）路由算法的分类?
1、链路状态选路算法（全局选路算法）；距离向量选路算法（分布式选路算法）；
2、静态选路算法；动态选路算法
3、负载敏感算法；负载迟钝算法
（2）链路状态算法的基本思想？
用完整的、全局性的网络知识来计算从源头到目的地之间的最低费用路径：
1、所有节点知道网络拓扑结构和链路开销
a、通过“链路状态广播”完成
b、所有节点有同样的信息
2、计算从一个节点（源节点）到其他所有节点的最小开销路径
得到这个节点的路由表
3、重复（迭代）:
K次迭代以后,得知到其它K个目的地的最小开销路径
链路状态算法求节点的最小路径树与路由表？
教材P2394.5.1
（3）距离矢量算法的基本思想？
以迭代的、分布式的方式计算出最低费用路径：
1、每个节点周期性的给相邻节点发送自己的距离向量估值
2、当节点x从它的任何一个邻居v收到一个新的距离向量估值,就使用B-F方程更新自己的距离向量估值
（3）距离矢量算法与链路状态算法的比较？
1、报文复杂性
LS:
具有n个节点，E个链路情况,每次发送O（nE）个报文
DV:
只是在邻居间交换信息
收敛时间是变化的
2、收敛速度
LS:
O（n2）算法要求发送O（nE）个消息
可能导致振荡
升级会员 