机构内部资料计算机网络复习笔记.docx
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机构内部资料计算机网络复习笔记
总结笔记
————机构资料
1网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。
2三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。
3Internet（因特网）它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的
ARPANET
4从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：
边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。
这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享；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（提供连通性和交换）
5通信方式通常可划分为两大类：
客户服务器方式（C/S方式）对等方式（P2P方式）
6路由器是实现分组交换（packetswitching）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；路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。
7电路交换的特点：
电路交换必定是面向连接的；电路交换的三个阶段：
建立连接，通信
，释放连接；电路交换传送计算机数据效率低：
计算机数据具有突发性，这导致通信线路的利用率很低
8分组交换的主要特点：
在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段；（每一个数据段前面添加上首部构成分组）
9路由器处理分组的过程是：
把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。
10分组交换的优点：
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。
11分组交换：
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。
12报文交换：
基于存储转发原理；报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。
13计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。
14不同作用范围的网络：
广域网WAN局域网LAN城域网MAN个人区域网PAN
15从网络的使用者进行分类：
公用网（publicnetwork）专用网（privatenetwork）
16计算机网络的性能指标：
速率：
比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
因此一个比特就是二进制数字中的一个1或0；速率即数据率（datarate）或比特率，单位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s。
“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s（bit/s）。
吞吐量（throughput）表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
时延：
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：
传输时延=数据块长度（bit）/信道带宽（bit/s）。
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；传播时延=信道长度/信号在信道上传播的速率。
17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。
18网络协议的组成要素：
语法数据与控制信息的结构或格式；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；同步事件实现顺序的详细说明；
19计算机网络的体系结构（architecture）是计算机网络的各层及其协议的集合。
20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。
21分层的好处：
各层之间是独立的；易于实现和维护；结构上可分割开；能促进标准化工作
1频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）
2时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。
每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。
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，时分复用可能会造成线路资源的浪费，由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的，为了提高利用率采用统计时分复用STDM
3波分复用WDM就是光的频分复用
4码分复用CDM：
各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰；这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现；每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片（chip）
5码片序列：
S站的8bit码片序列是00011011（S站的码片序列：
（–1–1–1+1+1-1+1+1））
发送比特1时，就发送序列00011011发送比特0时，就发送序列11100100
（每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交（orthogonal））
6码分多址CDMA：
（CodeDivisionMultipleAccess）
7同步光纤网SONET和同步数字系列SDH
8xDSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务；xDSL技术就把0~4kHz低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。
DSL就是数字用户线（DigitalSubscriberLine）
9ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）：
非对称数字用户线
10光纤同轴混合网HFC（HybridFiberCoax）HFC网是在目前覆盖面很广的有线电视网CATV；HFC网将原CATV网中的同轴电缆主干部分改换为光纤。
电缆调制解调器是为HFC网而使用的调制解调器
11FTTx（光纤到……）也是一种实现宽带居民接入网的方案。
这里字母x可代表不同意思；光纤到家FTTH；光纤到大楼FTTB；光纤到路边FTTC。
1数据链路层使用的信道主要有：
点对点信道；广播信道
2数据链路层传送的是帧
3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
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。
4数据链路层三个基本问题：
封装成帧；透明传输；差错控制
5封装成帧（framing）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
6点对点协议PPP：
全世界使用得最多的数据链路层协议；用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用PPP协议
7PPP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；网络控制协议NCP。
8字符填充：
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。
9零比特填充：
PPP协议用在SONET（用于美日）/SDH（用于中欧）（同步光纤网）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，则立即在其后填入一个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
10数据链路层的两个子层：
逻辑链路控制LLC；媒体接入控制MAC
11以太网采取了两种重要的措施：
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；以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认
12以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付
13载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD：
“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上；“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞；“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小
14以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器（hub）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。
集线器工作在物理层。
15用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中
16在数据链路层扩展局域网是使用网桥，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发；网桥具有过滤帧的功能。
当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口。
17网桥使各网段成为隔离开的碰撞域；但当网络通信量很大的时候，它不可避免广播风暴。
18集线器在转发帧，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
19透明网桥使用了生成树算法：
这是为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子
20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
21虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组
22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；在半双工方式下使用CSMA/CD协议
1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。
网络在发送分组时不需要先建立连接。
每一个分组（即IP数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）；网络层不提供服务质量的承诺。
即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。
2虚电路服务与数据报服务
3网际协议IP：
4地址解析协议ARP：
（从IP地址解析为MAC地址即物理地址）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
5逆地址解析协议RARP
6网际控制报文协议ICMP
7网际组管理协议IGMP
8IP地址的编址方法：
分类的IP地址；子网的划分；构成超网（无分类域间路由选择CIDR
9网际控制报文协议ICMP：
提高IP数据报交付成功的机会；工作在网络层；ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。
10ICMP报文的种类有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。
ICMP的应用举例PING
11静态路由选择策略——即非自适应路由选择，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化；动态路由选择策略——即自适应路由选择，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。
12自治系统AS的定义：
在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种AS内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该AS内的路由，同时还使用一种AS之间的路由选择协议用以确定分组在AS之间的路由。
13内部网关协议IGP（InteriorGatewayProtocol）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。
14外部网关协议EGP（ExternalGatewayProtocol）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。
15自治系统之间的路由选择也叫做域间路由选择；在自治系统内部的路由选择叫做
域内路由选择。
16路由信息协议RIP是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的协议；RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议；
17RIP协议的三个要点：
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
18RIP限制了网络的规模，它能使用的最大距离为15（16表示不可达）
19OSPF（开放最短路径优先）是分布式的链路状态协议；
它的三个特点：
向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法；发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息；只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。
20为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫作区域。
OSPF使用层次结构的区域划分。
在上层的区域叫作主干区域；
主干路由器区域边界路由器
21OSPF直接用IP数据报传送
22BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议
23每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器作为该自治系统的“BGP发言人”；它使用TCP连接能提供可靠的服务，也简化了路由选择协议
24BGP协议的特点：
BGP支持CIDR；在BGP刚刚运行时，BGP的邻站是交换整个的BGP路由表。
但以后只需要在发生变化时更新有变化的部分
25路由器的作用：
分组转发和路由选择；“转发”（forwarding）就是路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去；“路由选择”（routing）则是按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化情况，动态地改变所选择的路由。
26多播使用组地址——IP使用D类地址支持多播。
多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址
27为了使路由器知道多播组成员的信息，需要利用网际组管理协议IGMP
连接在局域网上的多播路由器还必须和因特网上的其他多播路由器协同工作，以便把多播数据报用最小代价传送给所有的组成员。
这就需要使用多播路由选择协议
28IGMP协议是让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网上是否有主机（严格讲，是主机上的某个进程）参加或退出了某个多播组。
29专用地址
⏹10.0.0.0到10.255.255.255
⏹172.16.0.0到172.31.255.255
⏹192.168.0.0到192.168.255.255
30用隧道技术实现虚拟专用网（VPN）
1运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信
2两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信。
3应用进程之间的通信又称为端到端的通信
4运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）
这种通信的信道是可靠的全双工信道
5两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作运输协议数据单元TPDU
6UDP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。
虽然UDP不提供可靠交付，但在某些情况下UDP是一种最有效的工作方式
7TCP则提供面向连接的服务。
TCP不提供广播或多播服务。
由于TCP要提供可靠的、面向连接的运输服务，因此不可避免地增加了许多的开销。
这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源
8运输层的UDP用户数据报与网际层的IP数据报有很大区别。
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。
9运行在计算机中的进程是用进程标识符来标志的。
（端口）
10UDP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
11UDP的主要特点
⏹UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
⏹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。
⏹UDP是面向报文的。
UDP没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求。
⏹UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
⏹UDP的首部开销小，只有8个字节。
12TCP最主要的特点
⏹TCP是面向连接的运输层协议。
⏹每一条TCP连接只能有两个端点（endpoint），每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）。
⏹TCP提供可靠交付的服务。
⏹TCP提供全双工通信。
⏹面向字节流。
13TCP连接的端点不是主机，不是主机的IP地址，不是应用进程，也不是运输层的协议端口。
TCP连接的端点叫做套接字（socket）或插口。
（端口号拼接到（contatenatedwith）IP地址即构成了套接字）
14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（AutomaticRepeatreQuest）
15信道利用率（幻灯片传输层第42页）
16Go-back-N（回退N）如果发送方发送了前5个分组，而中间的第3个分组丢失了。
这时接收方只能对前两个分组发出确认。
发送方无法知道后面三个分组的下落，而只好把后面的三个分组都再重传一次。
表示需要再退回来重传已发送过的N个分组
17TCP的流量控制：
一般说来，我们总是希望数据传输得更快一些。
但如果发送方把数据发送得过快，接收方就可能来不及接收，这就会造成数据的丢失。
流量控制（flowcontrol）就是让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。
利用滑动窗口机制可以很方便地在TCP连接上实现流量控制
18TCP的拥塞控制：
在某段时间，若对网络中某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——产生拥塞
20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。
21几种拥塞控制方法：
慢开始和拥塞避免；快重传和快恢复
22随机早期检测RED：
使路由器的队列维持两个参数，即队列长度最小门限THmin和最大门限THmax。
RED对每一个到达的数据报都先计算平均队列长度LAV。
⏹若平均队列长度小于最小门限THmin，则将新到达的数据报放入队列进行排队。
⏹若平均队列长度超过最大门限THmax，则将新到达的数据报丢弃。
23运输层运输连接就有三个阶段，即：
连接建立、数据传送和连接释放。
TCP连接的建立都是采用客户服务器方式
TCP的连接建立：
用三次握手建立TCP连接
24TCP连接必须经过时间2MSL后才真正释放掉。
（原因：
TCP连接必须经过时间2MSL后才真正释放掉；第二，防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。
）
1主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。
本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询。
2FTP使用客户服务器方式
⏹打开熟知端口（端口号为21），使客户进程能够连接上。
⏹等待客户进程发出连接请求。
⏹启动从属进程来处理客户进程发来的请求。
从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止，但从属进程在运行期间根据需要还可能创建其他一些子进程。
⏹回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求。
主进程与从属进程的处理是并发地进行
3FTP使用的两个TCP连接
4NFS允许应用进程打开一个远地文件，并能在该文件的某一个特定的位置上开始读写数据
5简单文件传送协议TFTP
⏹TFTP是一个很小且易于实现的文件传送协议。
⏹TFTP使用客户服务器方式和使用UDP数据报，因此TFTP需要有自己的差错改正措施。
⏹TFTP只支持文件传输而不支持交互。
⏹TFTP没有一个庞大的命令集，没有列目录的功能，也不能对用户进行身份鉴别
6TELNET是一个简单的远程终端协议。
TELNET能将用户的击键传到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过TCP连接返回到用户屏幕。
这种服务是透明的，因为用户感觉到好像键盘和显示器是直接连在远地主机上。
7TELNET使用网络虚拟终端NVT格式
⏹客户软件（使用客户端的格式）把用户的击键和命令转换成NVT格式，并送交服务器。
⏹服务器软件（使用服务器端的格式）把收到的数据和命令，从NVT格式转换成远地系统所需的格式。
⏹向用户返回数据时，服务器把远地系统的格式转换为NVT格式，本地客户再从NVT格式转换到本地系统所需的格式。
8用户点击鼠标后所发生的事件
（1）浏览器分析超链指向页面的URL。
（2）浏览器向DNS请求解析的IP地址。
（3）域名系统DNS解析出清华大学服务器的IP地址。
（4）浏览器与服务器建立TCP连接
（5）浏览器发出取文件命令：
GET/chn/yxsz/index.htm。
（6）服务器给出响应，把文件index.htm发给浏览器。
（7）TCP连接释放。
（8）浏览器显示“清华大学院系设置”文件index.htm中的所有文本。
9浏览器有一组客户、一组解释程序，以及管理这些客户和解释程序的控制程序
10
⏹发送邮件的协议：
SMTP
⏹1.连接建立：
连接是在发送主机的SMTP客户和接收主机的SMTP服务器之间建立的。
SMTP不使用中间的邮件服务器。
⏹2.邮件传送
⏹3.连接释放：
邮件发送完毕后，SMTP应释放TCP连接。
⏹读取邮件的协议：
POP3和IMAP
⏹MIME在其邮件首部中说明了邮件的数据类型（如文本、声音、图像、视像等），使用MIME可在邮件中同时传送多种类型的数据。
11邮局协议POP是一个非常简单、但功能有限的邮件读取协议，现在使用的是它的第三个版本POP3。
IMAP协议：
IMAP最大的好处就是用户可以在不同的地方使用不同的计算机随时上网阅读和处理自己的邮件。
IMAP还允许收件人只读取邮件中的某一个部分。
例如，收到了一个带有视像附件（此文件可能很大）的邮件。
为了节省时间，可以先下载邮件的正文部分，待以后有时间再读取或下载这个很长的附件。
12简单网络管理协议SNMP，它的模型为管理站（硬件）或管理程序（软件）都可称为管理者和这些运行着的程序叫做网络管理代理程序，或简称为代理
13SNMP的网络管理由三个部分组成：
管理；管理信息结构SMI；管理信息库MIB
SMI的功能：
（1）被管对象应怎样命名；
（2）用来存储被管对象的数据类型有哪些种；
（3）在网络上传送的管理数据应如何编码。
MIB在被管理的实体中创建了命名对象，并规定了其类型。
14套接字的作用
⏹当应用进程需要使用网络进行通信时就发出系统调用，请求操作系
升级会员 