计算机网络复习.docx

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计算机网络复习

第一章

互联网基础结构发展的三个阶段：

（1）第一阶段是从单网络ARPANET向互联网发展的过程。

1990年关闭

（2）第二阶段的特点是三级结构的互联网

（3）第三阶段的特点是形成了多层次的ISP结构的互联网

制定互联网的正式标准要经过以下三个阶段：

（1）互联网草案——互联网草案的有效期只有六个月。

（2）建议标准——从这个阶段开始就成为RFC文档。

（3）互联网标准——达到标准后，每个标准就分配到一个编号STDxx。

互联网的组成：

（1）边缘部分：

有所有连接在互联网上的主机组成。

这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。

（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。

电路交换的主要特点：

在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源

缺点：

当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低（计算机数据具有突发性）

分组交换机的特点：

（1）高效：

在分组传输的过程中动态分配传输宽带，对通信链路是逐段占用。

（2）灵活：

为每一个分组独立地选择最合适的转发路由。

（3）迅速：

一分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组。

（4）可靠：

保证可靠性的网络协议：

分布式多路由的分组交换网，是网络有很好的生存性。

若要连续传输大量的数据，且传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。

我国最大的五个互联网：

（1）中国电信互联网【CHINANET】

（2）中国联通互联网【UNINET】

（3）中国移动互联网【CMNET】

（4）中国教育和科研计算机网【CERNET】

（5）中国科学技术网【CSTNET】

计算机网络的定义：

计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定的目的。

计算机网络按照网络的作用范围进行分类：

（1）广域网WAN

（2）城域网MAN

（3）局域网LAN

（4）个人区域网PAN

计算机网络按照网络的使用者进行分类：

（1）公用网

（2）专用网

（3）用来把用户接入到互联网的网络

计算机的性能（可能有名词解释）：

（1）速率：

网络技术中的速率是指数据的传送速率，它也称为数据率或比特率，速率是计算机网络中最重要的一个性能指标。

速率的单位为bit/s（比特每秒）。

（2）带宽：

a.带宽本来是指信号具有的频带宽度。

单位为赫

b.在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。

单位为数据率的单位bit/s

（3）吞吐量：

表示在单位时间内通过某网络的十几级的数据量。

（4）时延：

是指数据从网络的一端传到另一端所需的时间。

由以下几个部分组成：

a.发送时延：

是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也叫传输时延

发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）

b.传播时延：

是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播许率（m/s）

c.处理时延：

主机或者路由器在收到分组时花费一定的时间进行处理。

d.排队时延：

分组在经过网络传输时，要进过许多路由器。

总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

（5）时延带宽积：

传播时延和带宽的积

时延带宽积=传播时延*带宽

（6）往返时间RTT:

互联网上的信息不仅仅单方向传输而是双向交互的。

（7）利用率

ISO:

国家标准化组织

OSI:

开发系统互连基本参数

协议：

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准和约定称为网络协议，简称协议

网络协议的三要素：

（1）语法：

即数据与控制信息的结构或格式

（2）语义：

即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

（3）同步：

即时间实现顺序的详细说明

OSI的七层协议体系结构：

从上往下：

应用层

表示层

会话层

运输层

网络层

数据链路层

物理层

TCP/IP的四层协议的体系结构：

从上往下：

应用层

运输层

网际层

网络接口层

五层协议的体系结构：

从上往下：

应用层（报文）

运输层（报文段）

网络层（包）

数据链路层（帧）

物理层（比特）

第二章

物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性：

（1）机械特性：

指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置。

（2）电气特性：

指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

（3）功能特性：

指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。

（4）过程特性：

指明对于不同功能的各种可能时间的出现顺序。

根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为以下两大类：

（1）模拟信号，或连续信号——代表消息的参数的取值是连续的。

（2）数字信号，或离散信号——代表消息的参数的取值是离散的。

从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方式：

（1）单向通信：

又称单工通信，即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：

又称半双工通信，即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）。

这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。

（3）双向同时通信：

又称全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。

调制：

（1）仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能与信道特性相适应——基带调制。

（2）调制则需要使用载波进行调制，吧基带信号的频率范围搬移到较高的频带，并转移为模拟信号，这样就能够更好地在模拟信道中传输——带通调制。

差分曼彻斯特编码（带始终的频率）

双绞线：

也成双扭线，是最古老但有时最常用的传输媒体。

把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来就构成了双绞线。

为了提高双绞线抗电磁干扰能力，可以在双绞线的外面再加上一层金属丝织成的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线。

通轴电缆由内导体铜质芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层所组成。

在局域网领域基本上采用双绞线作为传输媒体。

光纤通信就是利用光导纤维传递光脉冲来进行通信。

光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。

光纤不仅具有通信容量非常大的优点，而且还具有其他的一些特点：

（1）传输损耗小，中继距离长，对远距离特别经济。

（2）抗雷电和电磁干扰性能好。

这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。

（3）无串音干扰，保密性好，也不宜被窃听或截取数据。

（4）体积小，重量轻。

这在现有电缆管道已用塞不堪的情况下特别有利。

复用是通信技术中的基本概念，最基本的服用就是频分复用和时分复用。

频分复用最简单，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带，可见频带复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。

时分复用是将时间划分为一段段等长的时分复用帧。

时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

波分复用就是光的频分复用。

只能在一根光纤上复用两路光载波信号，这种复用方式称为波分复用。

码分复用是另一种共享信道的方法。

由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各个用户之间不会造成干扰。

码分复用最初用于军事通信，因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰性能力，其频谱类似于白噪声，不宜于被敌人发现。

非对称数字用户先ADSL技术是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，是它能够承载宽带数字业务。

第三章

链路：

是从一个结点到相邻结点的一段物理线路（有线或无线），而中间没有任何其他的交换结点。

数据链路：

当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的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。

Ppp协议的组成：

（1）一个将IP数据封装到串行链路的方法。

（2）一个用来建立、配置和测试数据链路链接的链路控制协议。

（3）一套网络控制协议NCP。

以太网的两个标准：

（1）DIXEthernetV2

（2）IEEE802.3

适配器：

适配器本来是在主机内插入的一块网络接口板，这种接口板又称为网络接口卡，简称网卡。

计算机与外界局域网的链接是通过通信适配器进行的。

为了通信的简便，以太网采取了以下两种措施：

（1）采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。

（2）以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号。

CSMA/CD协议的要点：

（1）“多点接入”就是说明这是总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

协议的实质是“载波监听”和“碰撞检测”。

（2）“载波监听”就是电子技术检测总线上有没有其他计算机也在发送。

（3）“碰撞检测”也就是“边发送边监听”，即适配器边发送数据边检测信道上的信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。

在使用CSMA/CD协议时，一个站不可能同时进行发送和接收（但必须边发送边监听信道）。

因此使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（版双工通信）。

CSMA/CD协议的要点：

（1）准备发送：

适配器从网络层获得一个分组，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。

但在发送前，必须先检测信道。

（2）检测信道：

若检测信道忙，则应不停地检测，一直等待信道转为空闲。

（3）发送成功：

在争用期内一直未检测到碰撞。

（4）发送失败：

在争用期内检测到碰撞。

集线器：

以太网采用星形拓扑，并在星形拓扑的中心增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器。

集线器的特点：

（1）使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议。

网络中的各站必须竞争对传输媒体的控制，并在同一时刻至多只允许一个站发送数据。

（2）一个集线器有许多接口。

（3）集线器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单地转发比特——收到1就转发1，收到0就转发0，不进行碰撞检测。

（4）集线器采用了专门的芯片，进行自适应串音回波抵消。

名字指出我们所以寻找的那个资源，地址指出那个资源在何处，路由告诉我们如何到达该处。

MAC地址帧有：

（1）单播帧【一对一】：

即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同

（2）广播帧【一对全体】：

即发送给本局域网上所有站点的帧

（3）多播帧【一对多】：

即发送给本局域网上一部分站点的帧

MAC地址的格式:

（1）DIXEthernetV2标准

（2）IEEE802.3标准

IEEE802.3标准规定凡出现以下情况之一的即为无效的MAC帧：

（1）帧的长度不是整数个字节

（2）用收到的帧检验序列FCS查出有差错

（3）收到的帧的MAC客户数据字段的长度不在46~1500字节之间

10BASE-T以太网（快速以太网）：

代号IEEE802.3u

吉比特以太网【IEEE820.3z】的特点:

（1）允许在1Gbit/s下以全双工和半双工两种方式工作

（2）使用IEEE802.3协议规定的帧格式

（3）在半双工下使用CSMA/CD协议，而在全双工方式下不使用CSMA/CD协议

（4）在无语10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容

以太网的优点：

（1）可扩展的

（2）灵活的

（3）易于安装

（4）稳健性好

第四章

网络层的功能：

寻址（寻找网络地址）和路由（找到一条适合的路径转发出去）。

网络层不提供服务质量的承诺。

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。

网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，也是最重要的互联网标准协议之一。

与IP协议配套使用的还有三个协议：

（1）地址解析协议

（2）忘记控制报文协议

（3）网际组管理协议

整个的互联网就是一个单一的、抽象的网络。

IP地址就是给互联网上的每一台主机（或路由）的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32为的标识符。

IP地址现在由互联网名字和数字分配机构ICANN进行分配。

IP地址的编址方法经历过了三个历史阶段：

（1）分类的IP地址

（2）子网的划分

（3）构造超网

IP地址={<网络号>，<主机号>}

A类、B类、C类地址都是单播地址

A类、B类、C类地址的网络号字段分别为1个、2个和3个字节长，而在网络号字段最前面有1~3位的类别位，其数值分别规定为0，10，110.

A类、B类、C类地址的主机号字段分别为3个、2个和1个字节长

D类地址（前4位是1110）用于多播（一对多通信）。

E类地址（前4位是1111）保留为以后用

IP地址具有以下一些重要特点：

（1）每个IP地址都由网络号和主机号两部分组成。

（2）实际上IP地址是标志一台主机（或路由器）和一条链路的接口。

（3）按照互联网的观点，一个网络是指具有相同网络好net-id的主机的集合，因此，用转发器和网桥连接起来的若干个居于仍为一个网络，一i那位这些局域网都具有同样的网络号。

（4）在IP地址中，所有分配到网络号的网络都是平等的。

物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。

IP地址与物理地址区别的强调：

（1）在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报。

（2）虽然在IP数据报首部源站IP地址，但路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。

（3）在局域网的链路层，只能看见MAC帧。

（4）尽管互连在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些复杂的细节。

只要我们在网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的IP地址研究主机和主机或路由器之间的通信。

IP数据报守护的固定部分中的各字段：

（1）版本：

占4位，指IP协议的版本

（2）首部长度：

占4位，可表示的最大十进制数值是15.

（3）区分服务：

占8位，用来获得更好的服务。

（4）总长度：

是指首部和数据之和的长度，单位为字节，总长度字段为16位。

（5）标识：

占16位。

（6）标志：

占3位，但目前只有两位有意义。

（7）片偏移：

占13位，片偏移指出，较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。

（8）生存时间：

占8位，生存时间字段常用的英文缩写是TTL，表明这是数据报在网络中的寿命。

（9）协议：

占8位，协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议，以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个协议进行处理。

（10）首部检验和：

占16位。

这个字段只检验数据报的首部，但不包括数据部分。

（11）源地址：

占32位

（12）目的地址：

占32位

分组转发算法

两级IP的缺点：

（1）IP地址空间的利用率有时很低

（2）给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏

（3）两级IP地址不够灵活

三级IP地址={<网络号>,<子网号>,<主机号>}

A类地址默认的子网掩码是255.0.0.0或0xFF000000

B类地址默认的子网掩码是255.255.0.0或0xFFFF0000

A类地址默认的子网掩码是255.255.255.0或0xFFFFFF00

子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性

划分子网增加了灵活性，但却减少了能够连接在网络上的主机总数。

在划分子网的情况下，路由器转发分组的算法如下：

（1）从收到的数据报的首部提取目的IP地址D

（2）先判断是否为直接交付

（3）如路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所明确的下一跳路由器，否则执行（4）

（4）对路由表中的每一行，用其中的子网掩码和D逐位相“与”，其结果为N若N与该行的目的网络地址匹配，则把数据包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，则把数据报栓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

无分类域间路由选择CIDR的特点：

（1）CIDR消除了传统的A类、B类、C类地址以及划分子网的概念，因而能更加有效的分配IPv4的地址空间，并且在新的IPv6使用之前容许互联网的规模继续增长。

记法：

IP地址={<网络前缀>,<主机号>}

（2）CIDR把网络前缀相同的IP地址组成一个“CIDR地址块”

理想的路由算法：

（1）法算法必须是正确的和完整的

（2）算法在计算上应简单

（3）算法应能适应通信量和网络拓扑的变化

（4）算法应具有稳定性

（5）算法应是公平的

（6）算法应是最佳的

从路由算法是否能随网络的通信量或拓扑自适应地进行调整变化来分，则只有两大类，即静态路由选择策略（非自适应路由选择）和动态路由选择策略（自适应路由选择）

路由选择协议的两大类（概念）:

（1）内部网关协议IGP，即在一个自治系统内部使用的路由选择协议，而在与互联网中的其他自治系统选用什么路由协议无关

（2）外部网关协议EGP，若源主机和目的主机处在不同自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边缘时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。

内部网关协议RIP（考工作原理）

第五章运输层

运输层具有承上启下的作用

UDP的主要特点：

（1）UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接，因此减少了开销和发送数据之前的延迟。

（2）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，一i那次主机不需要维持复杂的连接状态表。

（3）UDP是面向报文的。

（4）UDP没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送率降低。

（5）UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。

（6）UDP的首部开销小，只有8个字节，比TCP的20个字节的首部要短。

UDP的首部格式：

（1）源端口：

在需要对方回信时选用。

不需要时可用全0

（2）目的端口：

这在终点交付报文时必须使用

（3）长度：

UDP用户数据报的长度，其最小值是8

（4）检验和：

检测UDP用户数据报在传输中是否有错

流量控制：

就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得