计算机网络重点总结.docx
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计算机网络重点总结
第一章
1两种通信方式：
（1）客户服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式：
客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
特点：
客户程序必须知道服务器程序的地址。
不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
服务器程序不需要知道客户程序的地址。
一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持
对等方式（P2P方式）：
是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。
双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
特点：
对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。
2在网络核心部分起特殊作用的是路由器，路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
3电路交换的主要特点电路交换必定是面向连接的。
电路交换传送计算机数据效率低电路交换的三个阶段：
建立连接通信释放连接
分组交换的主要优点：
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。
缺点：
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。
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。
4报文交换已经很少有人使用了。
5三种交换方式在数据传送阶段的主要特点
电路交换：
整个报文的比特流连续的从源点直达终点，好像在一个管道中传送
报文交换：
整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个接点
分组交换：
单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个接点
6计算机网络的分类
（1）不同作用范围的网络：
广域网局域网城域网个人区域网
（2）网络的使用者进行分类：
公用网专用网（3）接入网AN，它又称为本地接入网或居民接入网。
由ISP提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。
7计算机网络的带宽
计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特。
描述带宽也常常把“比特/秒”省略。
例如，带宽是10M，实际上是10Mb/s。
注意：
这里的M是106。
8传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
=数据块长度（比特）/信道带宽（比特/秒）
传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
=信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/秒）
处理时延交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
排队时延结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
9往返时间RTT：
从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认
10划分层次的必要性:
计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。
这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。
网络协议（networkprotocol），简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
分层的好处：
各层之间是独立的。
灵活性好。
结构上可分割开；易于实现和维护；能促进标准化工作。
11网络协议：
为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
网络协议是由三个要素组成：
①语义。
需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
②语法。
数据与控制信息的结构或格式③同步。
事件实现顺序的详细说明。
12计算机网络体系结构:
是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合。
是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。
实现）是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。
体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。
13五层协议的体系结构：
应用层5运输层4网络层3数据链路层2物理层1
主机1从5至1传，主机2从1到5传递。
路由器在转发分组时最高只用到网络层，而没有使用运输层和应用层。
14实体——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。
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；要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务；
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；协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则；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。
简述服务与协议的区别。
答：
两个（N）实体间,将控制两个对等（N）实体进行通信的规则的集合为协议。
N层实体向上一（N+1）层所提供的，并能让上一层所看见的为服务。
区别：
①协议是横向的，服务是纵向的。
②服务定义了该层能够代表它的上层完成的操作，即服务定义了两层间的接口。
协议定义了同层对等实体之间交换的帧、分组和报文的格式及意义的一组规则。
关系：
协议关系到服务的实现，但对服务的用户来说是不可见的。
①协议就是通信双方关于如何进行通信的一种约定。
它是横向的，就是说A7和B7之间有应用协议，A6和B6之间有表示协议，类推。
②服务是纵向的，是N层向N＋1层提供的一组操作（专业上叫做原语）。
也就是A6为A7服务，A5为A6服务，类推。
第二章
1信道一般用来表示向某一方向传输信息的媒体
2信道的极限信息传输速率C可表达为C=Wlog2（1+S/N）b/s（W为信道的带宽（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率。
）
信噪比（dB）=10Log10（S/N）（dB）信噪比越高，传输速率越高
3传输媒体它可分为两大类，即导向传输媒体和非导向传输媒体。
常见的传输媒体有以下几种：
（1）双绞线：
分屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。
（2）同轴电缆：
分基带同轴电缆和宽带同轴电缆，其结构是在一个包有一层绝缘的实心导线外，再套上一层外面也有一层绝缘的空心圆形导线。
（3）光导纤维：
以光纤作为载体，利用光的全反向原理传播光信号。
其优点是直径小、重量轻；传输频带宽、通信容量大；抗雷电和电磁干扰性能好，无串音干扰，保密性好，误码率低。
但光电接口的价格较昂贵。
光纤被广泛用于电信系统铺设主干线。
2复用技术的分类：
频分复用FDM时分复用TDM波分复用WDM码分复用CDM
第三章
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。
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。
2数据链路层传送的：
帧,物理层：
比特；数字管道上传输的数据单位是帧。
封装成帧就是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；其他只加首部
3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）。
4循环冗余检验的原理：
在发送端，先把数据划分为组。
假定每组k个比特。
假设待传送的一组数据M=101001（现在k=6）。
我们在M的后面再添加供差错检测用的n位冗余码一起发送。
用二进制的模2运算进行2n乘M的运算，这相当于在M后面添加n个0。
得到的（k+n）位的数除以事先选定好的长度为（n+1）位的除数P，得出商是Q而余数是R，余数R比除数P少1位，即R是n位。
5PPP协议不需要的功能纠错（只需要检测有无错，而不需纠错）流量控制序号多点线路半双工或单工链路
PPP协议组成：
一个将IP数据报封装到串行链路的方法；链路控制协议LCP；网络控制协议NCP
6字节填充：
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。
7零比特填充：
PPP协议用在SONET/SDH链路时，是使用同步传输（一连串的比特连续传送）。
这时PPP协议采用零比特填充方法来实现透明传输。
在发送端，只要发现有5个连续1，则立即填入一个0。
接收端对帧中的比特流进行扫描。
每当发现5个连续1时，就把这5个连续1后的一个0删除
8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，码分复用2）动态媒体接入控制（多点接入）：
随机接入，受控接入，如多点线路探询（polling），或轮询
9DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。
严格说来，“以太网”应当是指符合DIXEthernetV2标准的局域网
10数据链路层的两个子层：
逻辑链路控制LLC子层；媒体接入控制MAC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，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的
11网络接口板又称为通信适配器（adapter）或网络接口卡NIC或“网卡”。
适配器的重要功能：
进行串行/并行转换。
对数据进行缓存。
在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
实现以太网协议。
12二进制指数类型退避算法：
确定基本退避时间，一般是取为争用期2。
定义重传次数k，k10，即k=Min[重传次数,10]
从整数集合[0,1,…,（2k1）]中随机地取出一个数，记为r。
重传所需的时延就是r倍的基本退避时间。
当重传达16次仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告。
以太网取51.2s为争用期的长度。
对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。
以太网在发送数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。
如果发生冲突，一定是在发送的前64字节之内。
以太网规定了最短有效帧长为64字节
14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，工作在物理层。
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。
1548位的MAC地址在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址，共48位，其前3个字节（即高24位）用于标识不同的生产厂家，后3个字节（即低24位）由厂家自行指派，用于标识产品号。
从网络上发往本站的帧分为3种:
单播帧（一对一）广播帧（一对全体）多播帧（一对多）
MAC帧的格式
：
DIXEthernetV2标准；IEEE的802.3标准
最常用的MAC帧是以太网V2的格式,如下：
总长度+填充字段长度=MAC帧数据字段的长度
16广播风暴：
当广播数据充斥网络无法处理，并占用大量网络带宽，导致正常业务不能运行，甚至彻底瘫痪，这就发生了“广播风暴”。
在数据链路层扩展局域网是使用网桥，网桥带来的好处：
过滤通信量；扩大了物理范围；提高了可靠性；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）的局域网缺点：
存储转发增加了时延；在MAC子层并没有流量控制功能；具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大；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。
17网桥和集线器（或转发器）不同：
集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。
网桥在转发帧之前必须执行CSMA/CD算法。
若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。
18透明网桥是一种即插即用设备，其标准是IEEE802.1D。
19以太网交换机特点：
以太网交换机通常都有十几个接口。
因此，以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥，可见交换机工作在数据链路层。
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。
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。
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。
20在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。
100BASE-T以太网又称为快速以太网特点：
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。
MAC帧格式仍然是802.3标准规定的。
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。
帧间时间间隔从原来的9.6s改为现在的0.96s。
20三种不同的物理层标准：
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。
第四章
1网络层提供两种类型的的服务，即：
虚电路服务和数据报服务
对比的方面
虚电路服务
数据报服务
思路
可靠通信应当由网络来保证
可靠通信应当由用户主机来保证
连接的建立
必须有
不需要
终点地址
仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号
每个分组都有终点的完整地址
分组的转发
属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发
每个分组独立选择路由进行转发
当结点出故障时
所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作
出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化
分组的顺序
总是按发送顺序到达终点
到达终点时不一定按发送顺序
端到端的差错处理和流量控制
可以由网络负责，也可以由用户主机负责
由用户主机负责
2中间设备又称为中间系统或中继（relay）系统：
物理层中继系统：
转发器；数据链路层中继系统：
网桥或桥接器（bridge）；网络层中继系统：
路由器（router）；网桥和路由器的混合物：
桥路器（brouter）；网络层以上的中继系统：
网关
3虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用IP协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络
4常用的三种类别的IP地址：
5两级的IP地址可以记为：
IP地址:
:
={<网络号>,<主机号>}
7网络层及以上使用IP地址，路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择；链路层及以下使用MAC地址，在具体的物理网络的链路层只能看见MAC帧而看不见IP数据报
8地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP
ARP：
不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。
每一个主机都设有一个ARP高速缓存（ARPcache），里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。
当主机A欲向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。
如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入MAC帧，然后通过局域网将该MAC帧发往此硬件地址。
ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过ARP找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。
剩下的工作就由下一个网络来做。
RARP：
逆地址解析协议RARP使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。
这种主机往往是无盘工作站。
因此RARP协议目前已很少使用。
9总长度——占16位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为65535字节。
总长度必须不超过最大传送单元MTU。
片偏移（12位）指出：
较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。
片偏移以8个字节为偏移单位。
10从主机号借用若干个位作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干个位。
使用子网掩码（subnetmask）可以找出IP地址中的子网部分。
IP地址的各字段和子网掩码
默认子网掩码
11因特网有两大类路由选择协议：
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。
目前这类路由选择协议使用得最多，如RIP和OSPF协议。
外部网关协议EGP若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，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。
这样的协议就是外部网关协议EGP。
在外部网关协议中目前使用最多的是BGP-4。
12IP多播由硬件支持
第5章
1运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。
应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交到运输层，再往下就共用网络层提供的服务
2运输层的两个主要协议：
1）用户数据报协议UDP（UserDatagramProtocol）
（2）传输控制协议TCP（TransmissionControlProtocol）
区别1）TCP传送的数据单位协议是TCP报文段（segment）,UDP传送的数据单位协议是UDP报文或用户数据报。
2）UDP在传送数据之前不需要先建立连接。
对方的运输层在收到UDP报文后，不需要给出任何确认。
TCP则提供面向连接的服务。
TCP不提供广播或多播服务。
IP数据报要经过互连网中许多路由器的存储转发，但UDP用户数据报是在运输层的端到端抽象的逻辑信道中传送的。
3用户数据报UDP有两个字段：
数据字段和首部字段。
首部字段有8个字节，由4个字段组成，每个字段都是两个字节.在计算检验和时，临时把“伪首部”和UDP用户数据报连接在一起。
伪首部仅仅是为了计算检验和。
（首部前加12个伪首部）
4可靠通信的实现:
使用确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。
这种可靠传输协议常称为自动重传请求ARQ。
ARQ表明重传的请求是自动进行的。
接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。
5新的加权平均往返时间RTTS
（1）（旧的RTTS）
（新的RTT样本）（5-4）
式中，01。
若很接近于零，表示RTT值更新较慢。
若选择接近于1，则表示RTT值更新较快。
RFC2988推荐的值为1/8，即0.125。
超时重传时间RTORTTS+4RTTD（RTTD是RTT的偏差的加权平均值）
6拥塞控制与流量控制的关系拥塞控制所要做的都有一个前提，就是网络能够承受现有的网络负荷。
拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。
流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。
流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。
第六章
1域名服务器的四种类型：
根域名服务器，是最重要的域名服务器。
所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址；顶级域名服务器这些域名服务器负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名。
当收到DNS查询请求时，就给出相应的回答；权限域名服务器负责一个区的域名服务器；本地域名服务器对域名系统非常重要。
当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就发送给本地域名服务器。
也称为默认域名服务器主机向本地域名服务器采用递归查询，本地域名服务器向根域名服务器查询采用迭代查询
2发送邮件的协议：
SMTP（SMTP规定了14条命令和21种应答信息。
每条命令用4个字母组成，而每一种应答信息一般只有一行信息，由一个3位数字的代码开始）读取邮件的协议：
POP3（POP3服务器和POP3客户之间的通信是由POP3客户发起的）和IMAP（允许收件人只读取邮件中的某一个部分）
3动态主机配置协议DHCP（使用客户服务器方式）：
提供了即插即用连网的机制
4网络管理包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制，这样就能以合理的价格满足网络的一些需求，如实时运行性能，服务质量等。
网络管理常简称为网管。
5FTP是因特网上使用得最广泛的文件传送协议。
FTP的主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性，它使用TCP可靠的运输服务。
控制连接在整个会话期间一直保持打开，实际用于传输文件的是“数据连接”
由于FTP使用了两个不同的端口号，所以数据连接与控制连接不会发生混乱
万维网的文档可以分为以下3类：
静态文档，动态文档，活动万维网文档。
动态文档和静态文档之间的主要差别体现在服务器一端。
这主要是文档内容的生成方法不同。
而从浏览器的角度看，这两种文档并没有区别。
CGI是一种标准，它定义了动态文档应如何创建，输入数据应如何提供给应用程序，以及输出结果应如何使用。
6万维网的信息检索系统：
进行搜索的程序叫做搜索引擎；全文检索搜索引擎是一种纯技术型的检索工具，它的工作原理是通过搜索软件到因特网上的各网站收集信息，找到一个网站后可以从这个网站再链接到另一个网站。
然后按照一定的规则建立一个很大的在线数据库供用户查询；分类目录搜索引擎（分类网站搜索）并不采集网站的任何信息，而是利用各网站向搜索引擎提交的网站信息时填写的关键词和网站描述等信息，经过人工审核编辑后，如果认为符合网站登录的条件，则输入到分类目录的数据库中，供网上用户查询；垂直搜索引擎（VerticalSearchEngine）针对某一特定领域、特定人群或某一特定需求提供搜索服务。
垂直搜索也是提供关键字来进行搜索的，但被放到了一个行业知识的上下文中，返回的结果更倾向于信息、消息、条目等。
第七章
1计算机网络通信安全的目标防止析出报文内容；防止通信量分析；检测更改报文流；检测拒绝报文服务；检测伪造初始化连接。
2计算机网络安全的内容保密性，安全协议的设计，访问控制
3公钥密码体制使用不同的加密密钥与解密密钥，是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制，相同的为对称密钥密码体制
简答
1OSI/RM与TCP/IP对比关系：
OSI/RM和TCP/IP相同之处：
都以协议栈的概念为基础，协议栈中的协议彼此相互独立；都彩了层次结构的概念，各层的功能也在体相似。
OSI/RM和TCP/IP的不同之处：
OSI模型有七层，而TCP/IP只有四层，它们都有网络层（或称互联网层）、传输层
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