计算机网络重点最终版.docx
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计算机网络重点最终版
计算机网络复习重点
第一章概述
1.计算机网络的发展：
（P3）
（1）从单个网络ARPANET向互联网发展的过程；特点：
TCP/IP协议初步形成
（2）1985年-1993年，建立了三级结构的因特网；特点：
分为主干网、地区网和校园网
（3）1993年至今，逐渐形成了多层次ISP结构的因特网；特点：
ISP首次出现
早期的计算机网络由计算机、通信线路和计算机组成，即：
计算机——通信线路——计算机
2.ISP：
因特网服务提供者（商）WWW万维网worldwideweb
3.了解网络协议标准化过程——因特网标准制定的四个阶段
（1）因特网草案（这个阶段还不是RFC（RequestForComments请求评论）文档）
（2）建议标准（这个阶段开始就是RFC文档）
（3）草案标准
（4）因特网标准
4.因特网的组成
（1）边缘部分：
由所有连接在因特网上主机组成，用户直接使用；
（2）核心部分：
由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务。
5.因特网边缘部分的通信方式：
客户服务器方式（C/S）和对等方式（P2P）；（P8）
6.客户和服务器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。
（P9）
7.因特网核心部分最重要的作用转发收到的分组，即实现分组交换。
——路由器是实现分组交换的关键构建（P10）
8.主机和路由器都是计算机，主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息，路由器则是用来转发分组的，即进行分组交换的
9.区别三种交换技术（P15图1-12三种交换的比较）
（1）电路交换：
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；当用电路交换来传送计算机数据时，线路的传输效率往往很低。
——必须经过建立连接（占用通信资源）->通话（一直占用通信资源）->释放连接（归还通信资源）三个步骤的交换方式。
（2）报文交换：
“间歇式”、“轻负载”
（3）分组交换：
采用存储转发技术，即把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段，在每一个数据段前面加上一些必要的控制信息组成的首部后，就构成了一个分组。
——会有一定的时延
分组交换的要点：
（1）报文分组，加首部
（2）经路由器储存转发
（3）在目的地合并
分组交换的优点：
高效
动态分配传输带宽
灵活
为每一个分组独立选择转发路由
迅速
可以不建立连接就发送分组
可靠
保证可靠性的网络协议
分组交换的缺点：
（1）一定时延（在路由器存储转发时可能需要排队）；
（2）一定开销（分组携带的控制信息）；
10.按照网络的交换功能可以分为电路交换、报文交换和分组交换；
这3种网络交换的区别：
若要联系传输大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换传输速率较快；报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率，由于分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。
11.网络是分布在不同位置的多个独立自治计算机的集合。
（P17）
12.计算机网络的分类
（1）按不同作用范围分：
广域网WAN（几十到几千公里）：
远程、高速，是Internet的核心网；
城域网MAN（5~50km）：
城市范围，链接多个局域网；
局域网LAN（1km左右）：
校园、企业、机关、社区；
个人区域网PAN：
个人电子设备。
（2）按不同使用者分：
公用网（面向公共营运）、专用网（面向特定机构）
（3）按计算机传输技术分：
点对点网、广播网
对局域网来讲，网络控制的核心是网络服务器。
为局域网上的各个工作站提供完整数据目录等信息共享的服务器是文件服务器。
局域网特点：
较小的作用范围，高传输速率和低误码率，一般为一个单位所建。
13.计算机网络的性能指标：
速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积，往返时间RTT、利用率，
（1）带宽是一个人物理信道内可以传输频率的范围（P.19）
（2）A:
发送时延（传输时延）：
主机或路由器发送数据帧所需要的时间，
发送时延=数据帧长度（b）/发送速率（b/s）；
B:
传播时延：
电磁波在信道中传播一定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速率（m/s）；
C:
处理时延：
收到分组时进行处理的时间；——长短取决于网络通信量
D:
排队时延：
在路由器排队的时间；
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延；
（3）时延带宽积=传播时延*带宽。
（4）链路的时延带宽积又称以比特位单位的链路长度。
往返时间RTT表示从发送方发送诗句开始，到发送方收到来自接收方确认；总共经历的时间。
（与所发送的分组长度有关）；
（5）利用率：
网络当前时延D，网络空闲时的时延D0，利用率U（取值范围0~1），则：
D=
信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。
14.网络协议的三个组成要素：
网络协议：
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
由以下三个要素组成：
（1）语法：
即数据信息的结构和格式；
（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：
即事件实验顺序的详细说明。
计算机网络体系结构（P27）
（1）OSI的体系结构：
应用层
表示层
会话层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
（2）TCP/IP的体系结构：
应用层
运输层（TCP或UDP）
网际层（IP）
网络接口层
（3）五层协议的体系结构：
（只是为介绍网络原理）
应用层（为用户进程提供服务，http，smtp，ftp）
运输层（向两个主机进程之间的通信提供服务，TCP，UDP）
网络层（为分组交换网上的不同主机提供通信服务）
数据链路层（将网络层传下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点
间透明的传送帧数据）
物理层（透明的传送比特流）
（4）各层的主要功能：
（P28）
物理层：
物理层的任务就是透明地传送比特流。
（注意：
传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0层。
）物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。
（传送的数据单位为比特流）
数据链路层：
数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。
每一帧包括数据和必要的控制信息。
（传送的数据单位为帧）
网络层：
网络层的任务就是要选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。
（传送的数据单位为分组）
运输层：
运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。
（传送的数据单位为报文）
运输层主要使用两种协议：
面向连接的传输控制协议TCP（能够提供可靠的交付）和无连接的用户数据报协议UDP（不能提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”）
应用层：
应用层直接为用户的应用进程提供服务。
15.实体、协议、服务和服务访问点（P30）
（1）实体：
任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
（2）协议：
在OSI/ISO参考模型中，通常对等时延间要进行信息交换时必须遵守的规则
（3）服务：
（4）服务访问点：
在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方.服务访问点SAP是一个抽象的概念,它实体上就是一个逻辑接口。
16.协议与服务的区别与关系：
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，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。
协议和服务的概念的区分：
（1）协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
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。
（2）协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。
但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。
上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。
帧中继技术：
数据链路层用减化的方法传送或交换数据。
在ISO/OSI参考模型中，同层对等试题间要进行信息交换时必须要遵守的规则称为协议。
（P31）
TCP/IP是因特网的核心协议。
（P33）
两台计算机利用电话线路传输数据信号时必备的设备是MODEM。
网络操作系统有：
对等方式、客户服务器方式和文件服务器方式三种类型。
接收端发现有差销时，设法通知发送端重发，直到正确的码字收到为止，这种差销控制方法称为自动请求重发。
能够向数据通信网络发送和接收数据信息的设备称为数据终端设备。
分布式拓扑结构是属于广域网的拓扑结构。
有关交换技术的论述，分组交换将一个大报文分割成组，并以分组为单位进行存储转发，在接收端再将各分组重新装成一个完整的报文。
计算机网络的传播技术：
点对点方式和广播方式（P63）
课后习题1-02、1-03、1-05、1-06、1-07、1-08、1-12、1-13、1-14、1-16、1-20、1-21、1-22、1-24、1-26
第二章物理层
1.物理层的作用：
尽可能地屏蔽掉计算机网络中硬件和传输媒体的差异。
2.物理层的四个特性：
（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、固定和锁定装置等等。
（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表示何种意义。
（4）过程特性：
指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
3.通信的目的是传送消息；数据是运送消息的实体；信号则是数据的电气的或电磁的表现。
4.信号分为数字信号和模拟信号。
5.模拟数据是运送信息的模拟信号。
6.模拟信号是连续变化的信号。
7.数字信号是取值为有限的几个离散值的信号。
8.数字数据是取值为不连续数值的数据。
9.串行传输：
10.并行传输：
11.码元的基本概念（P37）：
在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就称为码元。
12.带通信号：
把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能通过信道）
13.通信电路分类：
（1）单向通信（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（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/接收。
这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。
（3）双向同时通信（全双工通信）：
即通信的双方可以同时发送和接收信息。
14.基带信号：
即基本频带信号，指来自信源的信号。
15.调制的基本概念（P38）：
数字数据在模拟信道上传递需要调制编码，调制分为基带调制和带通调制。
16.基本的带通调制方法：
（1）调幅（AM）：
即载波的振幅随基带数字信号而变化。
（2）调频（FM）：
即载波的频率随基带数字信号而变化。
（3）调相（PM）：
即载波的初始相位随基带数字信号而变化。
17.传输媒体可分为：
导向传输媒体和非导向传输媒体。
18.导向传输媒体及其特点：
（1）双绞线：
屏蔽双绞线STP（外面加上一层金属丝屏蔽层）、无屏蔽双绞线UTP
（2）同轴电缆：
50同轴电缆、70同轴电缆
（注意：
局域网中最常用的基带同轴电缆的特性阻抗为50欧姆P42）
（3）光缆：
无线传输：
短波通信/微波/卫星通信
（注意：
光纤电缆特别适合高速网络系统和中远距离数据传输）
分类：
A:
多模光纤：
可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输；
B:
单模光纤：
光纤直径减小到只有一个波长，从而使光线一直先前传播，不会产生反射；
19.传输媒体的特性：
是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。
20.基带和宽带
21.常用的五类信道复用技术
（1）频分复用技术（FDM）：
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带宽资源。
可见频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
（2）时分复用技术（TDM）：
将时间划分成一段段等长的时分复用帧，每一个时分复用的用户在每一个时分复用帧中占用固定序号的时隙。
每一个用户所占用的时隙是周期性的出现。
可见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。
（3）统计时分复用技术（STDM）：
使用SDTM帧来传送复用的数据。
但每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。
各用户有了数据随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中。
对没有数据的缓存就跳过去。
当一个帧的数据存放满了，就发送出去。
因此，STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态分配时隙。
可见，在输出线路上，某一个用户所占用的时隙并不是周期性地出现。
（改进的时分复用，明显地提高信道的利用率）
（4）波分复用技术（WDM）：
用波长表示所使用的光载波，在一根光纤上复用两路光载波信号。
（光的频分复用）
（5）码分复用技术（CDM）/码分多址（CDMA）：
每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。
由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。
22.DWDM：
密集波分复用
23.SONET：
同步光纤网
24.SDH：
同步数字系列
25.STM-1：
第1级同步传递模块
26.OC-48：
第48级光载波
课后习题2-01、2-02、2-04、2-05
第三章数据链路层
1.链路与数据链路层的差别：
链路是指从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换结点；
而数据链路则是另一个概念，它是指在物理线路上用来控制数据传输的必要的通信协议和实现这些协议的硬件和软件；
2.数据链路层分为：
媒体接入控制子层MAC和逻辑链路控制子层LLC
3.
局域网对LLC子层是透明的
4.数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：
（1）点对点信道：
使用一对一的点对点通信方式。
（2）广播信道：
使用一对多的广播通信方式。
5.数据链路层的3个基本问题：
（P65）
（1）封装成帧：
在一端数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。
（2）透明传输：
实现透明传输的字节填充法
（3）差错检测：
（循环冗余检验CRC，计算题必考，“加法不进位，减法不错位”）
6.帧的无差错接收（P69）
注意：
（1）在一个有效编码集中，任意两个码字的海明距离的最小值称为该编码集的海明距离。
（2）如果能检测出a个错误，则编码集的海明距离至少应为a+1。
在ATM中采用固定长度的信元，长度为53字节。
7.PPP协议——点对点协议（不可靠的传送协议）：
（P71-72）
特点：
（1）简单；
（2）封装成帧；（3）透明性；（4）同时支持多种网络层协议；（5）支持多种类型链路；（6）接收端进行差错检测；（7）自动检测连接状态；（8）设置最大传送单元；（9）网络层地址协商；（10）数据压缩协商；
不需要的功能：
（1）不需要纠错；
（2）不进行流量控制；（3）不需要帧的序号；（4）不支持多点线路；（5）不支持半双工或单工链路；
三个组成部分：
（1）一个将IP数据报封装到串行链路的方法；
（2）链路控制协议LCP；（3）网络控制协议NCP
8.PPP协议的帧格式（P73）
9.字符填充：
（1）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）。
（2）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）。
（3）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。
10.PPP协议的透明传输采用的是零比特填充（P74）
11.零比特填充法（P74）
（1）发送端：
只要发现有5个连续1，就立即填入一个0；
（2）接收端：
当发现有5个连续1，就把5个连续1后的一个0删除。
12.图3-12PPP协议的状态图（P75）
PPP协议的工作状态：
（1）当用户拨号接入ISP时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。
（2）PC机向路由器发送一系列的LCP分组（封装成多个PPP帧）。
（3）这些分组及其响应选择一些PPP参数，和进行网络层配置，NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址，使PC机成为因特网上的一个主机。
（4）通信完毕时，NCP释放网络层连接，收回原来分配出去的IP地址。
接着，LCP释放数据链路层连接。
最后释放的是物理层的连接。
13.常用的广播式网络一般采用：
总线型网和树形网。
（P77）
14.局域网的数据链路层
局域网最主要特点：
网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限（P76）
局域网的优点：
（P76）
（1）具有广播功能；
（2）便于系统的扩展和逐渐的演变；
（3）提高了系统的可靠性，可用性和生存性；
注意：
（1）令牌环形网不会发生冲突，因为只有拿到“令牌”，才能传输；
（2）常见广播式网络采用总线型或树形；
局域网的拓扑结构（P77）：
（1）星形网；
（2）环形网；（3）总线网（4）树形网
15.曼彻斯特编码（P80）：
把每一个码元再分成两个相等的间隔，码元1是在前一个间隔为低电压而后一个间隔为高电压，码元0则正好相反，从高电压变到低电压（也可反之，即1为“前高后低”，0为“前低后高”）
16.CSMA/CD是载波监听多点接入/碰撞检测的缩写
17.CSMA/CD的协议要点
（1）多点接入：
CSMA/CD协议是总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上；
（2）载波监听：
每一个站在发送数据前线检测总线是否有其他站在发送数据，如果有就暂不发送数据；
（3）碰撞检测（冲突检测）：
总线上是否有两个或以上的站在同时发送数据；“边发送边监听”
18.CSMA的坚持退避算法有（P80）：
不坚持CSMA、1-坚持CSMA、P-坚持CSMA
19.CSMA/CD协议只能进行半双工通信（双向交替通信）
20.10BATE-T的概念：
10Mb/s基带信号的双绞线（P84）
21.集线器主要有：
堆叠式、模块式、独立性（P85）
22.在星型局域网结构中，连接文件服务器和工作站的设备是集线器。
23.在局域网中，硬件地址又称为物理地址或者MAC地址
24.以太网中的基本概念
课后练习：
3-01、3-06、3-07、3-08、3-09、3-10
第四章网络层
1.网络提供的两种服务——虚电路服务与数据报服务
2.虚电路服务与数据报服务的区别（P109）
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
分组顺序
总是按发生顺序到达终点
到达终点不一定按发生顺序
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
由用户负责
3.四个协议与网际协议IP的关系：
ICMP、IGMP使用IP，IP使用RARP、ARP
4.ARP：
地址解析协议
RARP：
逆地址解析协议
ICMP：
网际控制报文协议
IGMP：
网际组管理协议
中间设备又称为中间系统或中继系统
5.将网络互相连接起来的四种中间设备：
（P111）
（1）物理层使用的中间设备叫做转发器
（2）数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器
（3）网络层实用的中间设备叫做路由器
（4）在网络层以上使用的中间设备叫做网关。
6.分组就是IP数据报
7.IP为什么称为虚拟地址：
因为IP地址是靠软件来维护的，不是物理地址，IP构成的网络也是虚拟网络
8.互联网可以由多种异构网络互连组成
9.两级的IP地址可以记为：
IP地址：
{<网络号>，<主机号>}；网络号为第一个字段，在整个因特网范围内必须唯一；主机号为第二个字段，在它前面的网络号指明的网络范围内必须唯一；因此，一个IP地址在整个因特网范围内是惟一的。
10.IP地址的编制方法经历了三个历史阶段：
（1）分类的IP地址：
将IP地址划分为若干个固定类
（2）子网的划分
（3）构成超网
11.常用的三种类别的地址：
A类地址：
网络号8位（第一位固定为0），主机号24位
B类地址：
网络号16位（1、2位固定为10），主机号16位
C类地址：
网络号24位（1~3位固定为110），主机号8位
以上三类为单播地址
D类：
多播地址
E类：
保留为以后用
12.IP地址的指派范围（P115表4-2）
网络类别
最大网络数
第一个可用网络
最后一个可用网络
每个网络中最大的主机数
A
B
C
126（27–2）
16,383（214–1）
2,097,151（221–1）
1
128.1
192.0.1
126
192.255
223.255.255
16777214
65534
254
13.IP地址和硬件地址的区别（P117）：
物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，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地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部
14.ARP地址解析协议：
（P120）
步骤：
（1）ARP进程在本局域网上广播发送一个ARP请求分组
（2）在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP响应分组
（3）主机B在ARP请求分组中见到自己的IP地址，就向主机A发送ARP响应分组，并写入自己的硬件地址
（4）主机A收到主机B的ARP响应分组后，就在其ARP高速缓存中写入主机Ｂ的ＩＰ地址到硬件地址的映射
15.地址解析协议APR的工作原理（P120图4-12）
16.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。
（P121）
17.ARP四中典型情况：
（P121）
（1）发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。
这时用ARP找到目的主机的硬件地址。
（2）发送方是主机，要把IP数据报发送到另一个网络上的一个主机。
这时用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。
剩下的工作由这个路由器来完成。
（3）发送方是路由器，要把IP数据报转发到本网络上的一个主机。
这时用ARP找到目的主机的硬件地址。
（4）发送方是路由器，要把IP数据报转发到另一个网络上的一个主机。
这时用ARP找到本网络上的一个路由器的硬件地址。
剩下的工作由这个路由器来完成。
18.IP数据报的格式：
（P122-125）
（1）版本——占4位，指IP协议的版本，目前的IP协议版本号为4（即IPv4）
（2）首部长度——占4位，可表示的最大数值，是15个单位（一个单位为4字节），因此IP的首部长度的最大值是60字节。
（3）区分服务——占8位，用来获得更好的服务
（4）总长度
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