计算机网络杨风暴重点自己整理版.docx

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计算机网络杨风暴重点自己整理版

第一章概述

1.1计算机网络的基本概念

1.计算机网络的概念：

反将地理位置不同且具有独立功能的多个计算机系统用通信设备和线路连接起来，由功能完善的网络软件实现信息的相互传递，已达到共享系统资源的系统。

简单的说，计算机网络是一个互联的、自治的计算机系统的集合。

2.信息传输：

是通过通信设备和线路进行的

3.通信设备：

是计算机和通信线路之间按照相应的通信协议工作的设备

4.通信线路：

是无力传输介质，可以是有线的，也可以是无线的。

5.计算机网络的根本目的是共享资源系统。

6.共享资源系统包括：

硬件资源，软件资源，数据资源等

1.3计算机网络的功能

1.数据通信（计算机网络的基本功能）：

2.共享网络资源

3.提高网络的可靠性和可用性

4.分布处理和均衡负载

5.实现信息的差错控制，优化通信

6.提高性能价格比

1.4.1计算机网络的构成

1.计算机系统：

是网络的基本模块，为网络内的其他计算机提供共享资源

计算机系统又可分为服务器和工作站

服务站：

负责数据处理和网络控制，并构成网络的主要资源

工作站：

又称为客户机，是连接服务器的计算机，相当于网络上的一个普通用户，可以使用网络上的共享资源。

2.数据通信系统：

是连接网络基本模块的桥梁，他提供各种连接技术和信息交换技术

数据通信系统主要有网络适配器，传输介质和网络互连设备组成。

（1）网络适配器：

主要负责主机与网络的信息传输控制，是一个可插入微型计算机扩展槽的网络接口板

（2）传输介质：

式传输数据信号的物理通道，负责将网络中的多种设备连接起来。

（3）网络互连设备：

是用来实现网络中各种计算机之间的连接，网与网之间的互连及路径的选择。

3.网络软件：

是网络组织者和管理者，在网络协议的支持下，为网络用户提供给各类服务

网络软件主要包括

（1）网络协议和协议软件

（2）网络通信软件（3）网络操作系统（4）网络管理和网络应用软件

1.4.2资源子网：

负责全网的信息处理，为网络用户提供网络服务和资源共享功能

通信子网：

主要哦全网的数据通信和资源提供，为网络用户提供数据传输，加工和变换等通信处理工作。

主要包括通信线路，网络连接设备，网络通信协议，通信控制软件

1.5计算机网络的分类

1.按网络的作用范围分为：

局域网，城域网，广域网

2.按数据交换类型分为：

电路交换，报文交换，分组交换，混合交换

3.按网络拓扑结构分为：

总线网，星型网，树型网，环形网，星环型网，环状型网，混合型网

4.按网络使用者分为：

公用网和专用网

5.按传输介质分为：

双绞线网，光纤网，无线网

6.按介质访问控制方法分为：

以太网，快速以太网，令牌环网，令牌总线网

7.按资源共享方式分为：

对等网络，客户/服务器网络

8.按传输信道宽带分为：

基带网和宽带网

第二章数据通信基础

2.1数据通信的基本概念

1.数据编码分为：

数字数据编码成数字信号；数字数据编码成模拟信号；模拟数据编码成数字信号；模拟数据编码成模拟信号

2.误码率：

数据通信中被舛错的比特数与所传送的总的比特数的比值，即传输系统中被传错比特的概率

3.误字率：

被舛错的字节数与总的传送字节数的比值

4.香农定理：

5.系统模型

6.数据传输方式：

单工通信，半双工通信，全双工通信

2.2数据编码

1.数字数据编码成数字信号

（1）不归零法

优点：

简单直观

缺点：

容易出现连“0”和连“1”的码型，不利于传输中接收端同步信号的提取；信号中有较多的直流，电器性能较差

（2）曼彻斯特法

优点：

没传输一位数据都对应一次跳变，鲤鱼同步信号的提取；减少了连续0和1引起的直流分量

（3）差分曼彻斯特法

（4）归零法

2.数字数据编码成模拟信号

调制技术有：

振幅键控；移项键控；移频键控

数据传输速率是每秒传输数据的比特数

3.模拟数据编码成数字信号

（1）脉冲编码调制：

采样，量化，编码

（2）增量调制：

二进制

4.模拟数据编码成模拟信号

（1）目的：

一是为了实现传输的有效性，将低频信号搬迁到较高的频带进行传输；二是将模拟信号放大；三是通过调制可以使用频分复用技术

（2）可以通过调幅，调频和调相实现

2.3传输介质

有线介质：

导线和光纤

无线介质：

空气和真空

1.双绞线

（1）基本组成：

两根22号~26号的绝缘线按一定的密度的螺旋结构相互绞绕而成，每根绝缘线有各种颜色塑料绝缘层的多芯或单芯金属导线构成

（2）两根线绞合的目的：

提高抗干扰能力

（3）双绞线的缠绕密度越大（绞距越小），性能越高，传输能力越强

（4）应用：

模拟信号和数字信号的传输

（5）优缺点

2.同轴电缆

（1）组成：

空心的圆柱网状铜导体或到店铝箔和一根位于中心轴线的铜导线组成

（2）分类：

50欧姆和75欧姆或者分为粗细

（3）优缺点

3.光纤

（1）分类：

均匀和非均匀光纤；单模光纤和多模光纤

（2）优点:

a.可提供更宽的带宽

b.传输衰减小，传输距离远

c.抗干扰能力强，不受外界电磁干扰

d..光纤信号布艺被窃听和截获，安全保密性高

e.采用波分复用技术可以大幅度的扩容

2.4网络拓扑结构

1.总线拓扑结构

（1）优点：

a.电缆长度短，布线容易

b.可靠性高

c.易于扩充

（2）缺点：

故障诊断困难

故障隔离困难

终端必须是智能的

2.星型拓扑

（1）优点：

访问协议简单，方便服务

便于故障诊断和隔离

利于集中控制

（2）缺点：

过分依赖于中央接点

需安装较多的电缆

扩展困难

3.环型拓扑

（1）优点：

电缆长度短

适用于光纤

（2）缺点：

结点故障引起全网故障

诊断故障困难

网络重新配置不灵活

拓扑结构影响访问协议

4.树型拓扑

（1）优点：

易于扩展

故障隔离容易

（2）缺点：

对分支结构依赖性较大

5.星环型拓扑

优缺点是星型拓扑和环型拓扑的综合，主干部分是环形的，分支是星型的

6.网状型拓扑

（1）优点：

网络可靠性高

可优化通信，均衡通信负载

（2）缺点：

结构复杂，网络协议也复杂，建议成本高

路径选择和流量控制比较复杂

2.5同步

1.同步的定义：

就是接收端要和发送端在实践上协调一致，接收端按照发送端发送码元的起止时刻和重复频率来接受数据

2.实现同步的方法：

异步传输和同步传输

2.6多路复用技术

1.定义：

在通信中，一些传输介质可利用的宽带很宽，为了高效的利用资源，通常采用多路复用技术，是数据信号共同使用一条线路进行传输。

2.

频分与时分的区别：

1.

2.

3.

分类：

（1）频分多路复用FDM

（2）同步多路时分复用STDM

（3）异步时分多路复用ATDM

（4）波分多路复用WDM

（5）码分多址访问CDMA

2.7*数据交换技术

1.电路交换

特点：

（1）信道利用率低

（2）建立时间长

（3）电路连通后提供给用户的是“透明通路”

（4）数据传输的时延且固定不变，适用于实时大批量连续的数据传输

2.报文交换

（1）源站和目的站在通信时不需要建立一条专用通道

（2）没有建立线路和拆除县里所需要的等待和延时

（3）线路利用率高

（4）要求接点具备足够的报文数据存储空间

（5）数据传输可靠性高，每个结点在存储转发中都进行了差错控制

（6）由于结点存储、转发的时延大，不适用于实时交互式通信

（7）对报文长度没有限制

3.分组交换

3.1分组交换可采用两种方式：

数据报和虚电路

（1）数据报

优点：

对于短报文数据通信传输率比较高，对网络故障的适应能力强

缺点：

传输时延大，离散度大

（2）虚电路

优点：

对于数据量较大的通信传输率高，分组传输时延小，且不容易产生数据分组丢失，

缺点：

对网络的依赖性较大

3.2分组交换的特点

（1）传输质量高，误码率低

（2）能自动选择最佳路径，利用率高

（3）可在不同的速率是通信终端之间传输数据

（4）传输数据有一定的延时

（5）适宜传输短报文

2.8差错控制

1.基本思想：

使本来不带规律或规律性不强的信息序列变换成带有规律性加强的信息序列，接收端界接收时利用这些规律来发现错误，从而告诉发送端重发或自行纠正错误

2.基本方式：

自动纠错，检错重发，混合纠错

3.检错就错编码

第3章*计算机网络体系结构

3.1网络体系结构

1.计算机网络协议的概念：

是指在计算机网络通信过程中，为进行数据交换与处理而建立的标准、规则或约定。

2.协议可分为书面协议和计算机执行的协议两种

（1）书面协议：

是由标准化组织和相关厂商共同参与定制的

（2）执行的协议：

是用网络代码编写出来的。

3.协议具体包括三要素：

语法、语义、同步。

4.*OSI模型

（1）

（2）OSI各层的主要功能

a物理层：

在物理信道上传输原始的数据比特流，处理与物理介质有关的机械、电气、功能和规程特性的接口。

b数据链路层：

在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，提供在相邻节点间无差错地传输数据帧的功能和流量控制，检测并校正物理链路上产生的差错。

c网络层：

为传输层的数据传输提供建立、维护和中指网络连接的手段，将数据从物理连接的一端传送到另一端，实现点到点的通信，其主要功能是路径选择和与之相关的流量控制、网络互连、并向传输层报告未恢复的差错。

d传输层：

为上层提供端到端的透明的、可靠的数据传输服务，同时提供错误恢复和流量控制。

e会话层：

为表示层提供建立、维护和结束会话连接的功能，并提供会话管理服务。

f表示层：

为应用层提供信息表示方式的服务

g应用层：

为网络用户进程提供各种服务，如文件传输，网络管理等

（3）功能概述

a按网络功能分为三组：

第1、2层解决有关网络信道的问题

第3、4层解决传输服务问题

第5、6、7层处理对应用进程的访问

b按控制角度：

第1、2、3层负责通信子网的工作，解决网络中通信问题

第4层负责连接传输和应用的作用

第5、6、7层负责有关资源子网的工作，解决应用进程的通信问题

（4）分层的优点：

A.把复杂的问题分层细化为每一层中易于解决的小问题，在每一层只设计本层的协议，实现本层功能

B.分层细化符合软件工程模块化的思想，具有很强的独立性和灵活性，尽量减少与上下层的接口

C.发现错误时易于进行修改和维护，而不会对其他层产生连锁的影响

D.具体实现协议时可引用调试过的模块来提高程序设计效率，同时由于各层功能的确定，也促进了协议的标准化

3.2物理层协议

1.物理层的主要任务：

透明的传输比特流

2.物理层协议：

（1）主要解决的是主机、工作站等数据终端设备与通信线路上通信设备之间的接口问题

（2）特性：

A.机械特性：

机械特性规定了DTE与DCE实际的物理连接，通常采用接插件实现机械上的互连。

机械特性详细说明了接插件的形状、插头的数目、排列方式以及插头和插座的尺寸、电缆的产犊以及所含导线的数目等

B.电气特性：

规定了在物理信道上传输比特流是信号电平的大小、数据的编码方式、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。

主要分为三类：

非平衡型、新非平衡型和新平衡型。

C.功能特性：

D.规程特性：

3.3数据链路层协议

1.主要功能：

是在发送结点和接收结点之间进行可靠地、透明地数据传输，主要包括：

（1）成帧和传输

常用的方法有：

为带填充字符的首位界符法和带填充位的首位标识法

（2）流量控制

作用：

对发送端的发送速率和接收端的接收速率进行控制，使收/发两端协调一致，以免发送过快，使得接收端来不及处理而丢失数据。

防止拥塞状态的出现、避免锁死、合理分配网络资源。

控制方法：

a.停止等待协议、b.滑动窗口协议、c.?

（3）差错控制

（4）链路管理

2.HDLC协议的基本概念

（1）三种类型：

主站、次站、复合站

（2）两种链路结构：

平衡型和非平衡型

（3）三种操作模式：

正常相应模式（NRM）、异步相应模式（ARM）、异步平衡模式（ABM）

（4）帧格式：

信息帧、监控帧、无编号帧

图3.17

3.4网络层

1.两类服务：

无连接服务和连接服务

2.路由选择算法：

（1）分类：

静态路由选择算法和动态路由选择算法

（2）最短路径选择算法：

找出给定两点间的最短路径

（3）分布式路由选择算法

第四章局域网

4.1*局域网参考模型

1.图4.1

4.2逻辑链路控制子层

图4.2

4.3*介质访问控制子层

1.介质访问控制方法：

将传输介质的信道有效地分配给网上各站点用户的方法

2.主要功能：

进行合理的信道分配，解决信道竞争问题

3.分类：

静态和动态

4.4CSMA/CD介质访问控制方法

1.全称：

载波侦听多路访问/冲突检测方法

2.*帧格式：

（1）图4.7

4.5*令牌环和令牌总线介质访问控制方法

1.令牌：

两种格式，空令牌和忙令牌

2.令牌环的工作原理：

（1）图4.7

（2）发送帧

（3）接收帧

（4）删除帧

（5）检测并消除帧

（6）维护

3.令牌总线介质访问控制方法

功能：

是在物理总线上建立一个逻辑环，令牌在逻辑换上依次传递，操作原理与令牌环相似。

其功能有

（1）逻辑换的初始化

（2）令牌传递算法（3）站的插入算法（4）站的删除算法

4.6*局域网协议标准

1.IEEE802局域网协议标准：

802.1：

概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量

802.2：

逻辑链路控制，包括简单无连接、连接方式、带确定无连接服务等，它是高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口

802.3：

CSMA/CD以太网的MAC子层及其物理层的规范

802.4：

令牌总线网的MAC子层及其物理层的规范

802.5：

令牌环网的MAC子层及其物理层的规范

802.6：

城域网的MAC子层及其物理层的规范

802.7：

宽带网访问控制技术及其物理层的防范

802.8：

光纤网FDDI访问控制及其物理层的防范

802.9：

综合话音、数据局域网

802.10：

可互操作的局域网安全标准

802.11：

无线局域网MAC子层及其物理层的规范

802.12：

100VG—AnyLAN访问控制MAC子层及其物理层的规范

802.14：

利用CATV宽带通信的标准

802.15：

无线个人网络

802.16：

宽带无线访问标准，包括固定宽带无线访问的无线界面和宽带无线访问系统的共存

图4.12

2.IEEE802.3以太网协议标准

（1）10M以太网802.3标准

（2）百兆以太网IEEE802.3u标准

（3）前兆以太网IEEE802.3z标准

4.7交换式局域网

1.帧转换方式：

直通方式、存储方式、碎片隔离方式

2.特点：

（1）独占信道，独享宽带

（2）多对结点之间可以各自同时进行通信

（3）端口速度配置灵活

（4）便于网络管理和均衡负载

（5）兼容原有网络

4.8光纤分布式数据接口与100VG—AnyLAN

为什么要用4B/5B编码？

第六章*网络互连

6.1网络互连的基本概述

1.网络互连的层次

（1）物理层互连：

设备是中继器。

中继器的作用是将一个网段传输的数据信号进行放大和整形，然后发送到另一个网段上，客服信号经过长距离传输后引起的衰减。

（2）数据链路层互连：

设备是网桥。

作用是对数据进行存储和转发，并且根据MAC地址对数据进行过滤，以实现多个网络系统之间的数据交换。

（3）网络层互连：

设备是路由器。

网络层互连主要是解决路由选择、拥塞控制、差错处理和分段技术等问题。

路由器主要解决路由选择问题；若网络层协议不同，则需使用多协议路由器。

（4）高层互连：

设备是网关。

高层互连是指传输层以上各层协议不同的网络之间的互连。

采用应用网关，允许两个网络应用层以下各层的协议不同

6.3网桥

1.工作原理：

下面以IEEE系列的两个局域网802.3和802.4用网桥互连为例说明网桥工作原理。

假如802.3局域网上的一天主机A向802.4局域网上的以太主机B发送分组PKT，分组先传到主机A的LLC子层，按LLC分组格式增加LLC分组信息，送给MAC子层，再加上MAC帧格式信息，通过802.3的传输介质送到网桥的一端。

网桥的MAC子层去掉802.3的帧格式信息，加上802.4的帧格式信息发送到网桥另一端，在通过802.4的传输介质传到主机B。

具体过程如图

2.网桥在进行不同的局域网互连时主要需要解决三个问题：

不同的帧格式、不同的传输速率、不同的帧长

6.4路由器

1.功能：

路径选择和数据转发

2.路由协议：

实际上是指实现路由选择算法是协议

3.常见的路由协议有路由信息协议（RIP）、开放式最短路径优先协议（OSPF）、边界网关协议（BGP）等

4.网关协议转换方法：

（1）直接转换法

（2）间接转换法

第七章TCP/IP协议

7.1TCO/IP协议结构

1.IP地址的分类：

2.IP负责的主要功能：

（1）寻址：

负责确定将成为数据报的最终接受者的系统

（2）数据封装：

将传输层的数据封装在数据报中，一边传输到目的地

（3）数据报分段：

将数据报分割成较小的段，以便在网络中传输

（4）路由选择：

确定数据报通过网络到达目的地所经过的路径

7.3传输层协议

1.端口的概念：

端口号是TCP协议与应用层的各种应用进程（应用程序）进行加护的端口编号，也就是说，端口号是本计算机中各种应用进程的标识，是一个软件的概念。

2.分类：

（1）熟知端口：

取值范围0~1023

（2）注册端口：

范围1024~49151

（3）动态端口：

49152~65535

3.为什么TCP要进行三次握手？

假设只有两次握手，乙方在收到甲方的握手后，发出应答报文，该应答报文可能在传输中丢失，则甲方不会发出数据报文，而乙方则一直等待甲方的数据报文，这显然是不行的；如果约定乙方等待一定是时间收不到甲方是数据报文则去进行别的传输任务，这种情况下，有可能甲方又收到应答报文，再向乙方发出数据报文，传到乙方后由于乙方忙而无法接收，这些均是乙方不可知道的。

如果有第三次握手，乙方明确甲方肯定发来数据报文，一直等待即可，这样通信就可靠的多。

7.4IPv6

IPv4是4个字节，IPv6是16个字节

7.5虚拟局域网（VLAN）

1.定义：

指的是在交换式局域网的基础上，采用网络管理软件构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。

2.作用：

（1）抑制广播：

采用VLAN将网络分割为多个广播域，将广播信息限制在每个广播域内，从而降低了网络拥塞，提高性能

（2）增强安全性

（3）方便数据共享

（4）网络配置方便

（5）简化网络管理

第九章网络应用

9.1域名系统（DNS）

1.域名系统结构

2.域名服务器

（1）域名的解析过程：

a.当某一个应用进程需要将主机名解析为IP地址时，该应用进程就成为DNS的一个客户，并将待解析的域名放在DNS请求报文中，以UDP数据报方式发给本地域名服务器。

本地域名服务器在查找域名后，将对应的IP地址放在回答报文中返回，应用进程获得目的主机的IP地址后即可进行通信；b.若本地域名不能回答该请求，则此域名服务器就暂成为DNS中的另一个客户，并向其他的域名服务器发出查询请求，这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为止。

（2）类型：

本地域名服务器、根域名服务器、授权域名服务器

9.2多点共享下载（BT）

工作原理：

每个用户在下载的同时。

也在为其他用户提供上传。

因为多个用户的互相帮助传输，所以不会随着用户数据的增加而降低下载速度，反而随着用户的增多，子安在速度更快。

9.6搜索引擎

1.概念：

搜索引擎是一个网络应用软件系统，其以一定会的策略在网上搜索和发现信息，在对信息进行处理和组织后，为用户提供信息查询服务，用户通过浏览器提交的类自然语言查询词或者短语，然后返回一系列很可能与该查询相关的网页信息，供用户进一步判断和选取。

2.三元素：

（1）标题：

以某种方式得到网页内容的标题

（2）URL：

该网页对应的访问地址

（3）摘要：

以某种方式得到的网页内用的摘要。

3.基本过程：

4.分类：

全文搜索引擎、目录索引类搜索引擎、元搜索引擎

第十章网络安全技术

10.1网络安全技术概述

1.概念：

是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不受偶然或者意外的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常运行，网络服务不中断，为此而采取是相应的手段和技术。

网络安全技术主要有计算机安全技术、信息交换设备安全技术、身份认证技术、访问控制技术、密码技术，防火墙技术、安全管理技术等。

2.要求：

保密性、完整性、可用性、身份认证、不可抵赖性、授权和访问控制

10.2数据加密技术

数据加密技术有两大类，分别是对称密钥体制和公开密钥体制。

传统的堆成密钥体制和公开密钥体制的加密方法各有优缺点，网络中通常采用将二者结合起来的混合加密体制，即明文加密、解密采用传统的对称加密算法，发挥其速度快、安全强度高的优点；密钥采用公开密钥的方法，加密后再分发传送，发挥公开密钥方法适合于网络环境、便于对少量数据加密的优势。

这样，既解决了密钥管理的困难，有解决了加密解密速度的问题，成为目前保证网络数据传输安全的一种有效体制。

10.4防火墙技术

1.原则：

拒绝访问除明确许可的任何一种服务和允许访问除明确拒绝意外的任何一种服务

2.类型：

（1）包过滤防火墙、

（2）应用级网关、

（3）状态检测防火墙

10.7虚拟专用网（VPN）

1.定义：

是一种在现存的物理网络上建立的一种专用的逻辑网络，其将不同物理设备上的专用的企业网等，通过因特网，利用隧道技术建立一条点到点的虚拟专线，即VPN连线，使得专用网中的两台主机实现快捷安全的通信。

2.作用：

VPN连接就是VPN用户和VPN服务器经由因特网（或其他公网）所建立的虚拟专线，但用户之间感觉不到公网的存在，就像是它们是通过专线连接一样。

VPN最大的优点就是无需租用电信部门的专用线路，而是由本地ISP所提供的VPN服务所替代，由于本地ISP与本地企业之间的距离有限，所以成本低廉。

10.8无线网络的安全

存在的安全隐患有：

（1）MAC地址嗅探

（2）窃听

（3）AP欺骗

（4）主动攻击

（5）WEP攻击