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计算机网络复习资料
《计算机网络》复习大纲
第一章概论
1．计算机网络的定义和组成，几种常见的网络拓扑结构的名称。
（1）定义：
把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件运行环境下，以实现网络中资源共享为目标的系统。
（2）组成：
通信子网－网络信息的传输和交换
终端系统－负责信息的处理
（3）网络拓扑：
星形结构、层次结构或树形结构、总线形结构、环形结构
2．计算机网络的体系结构概念
概念：
计算机网络体系结构是计算机网络的分层及其服务和协议的集合，也就是它们所应完成的所有功能的定义，是用户进行网络互连和通信系统设计的基础。
3．协议的概念、协议三要素和服务访问点的概念。
（1）协议概念：
协议是指通信双方必须遵循的、控制信息交换的规则的集合，是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的操作，它定义了数据发送和接收工作中必经的过程。
协议规定了网络中使用的格式、定时方式、顺序和检错。
（2）三要素：
语法：
指数据与控制信息的结构或格式，确定通信时采用的数据格式，编码及信号电平等，回答“怎么讲”。
语义：
协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释“讲什么”
同步：
规定了事件的执行顺序
（3）服务访问点：
SAP实际上就是（N）层实体和上一层（N+1）层实体之间的逻辑接口。
4．OSI七层模型名称，物理层（传输的基本单位：
比特）、数据链路层（传输的基本单位：
帧）、网络层（传输的基本单位：
分组）、传输层、应用层的基本功能。
物理层：
利用传输介质为通信的网络节点之间建立、维护和释放物理连接，实现比特流的透明传输，进而为数据链路层提供数据传输服务。
数据链路层：
在物理层提供服务的基础上，在通信的实体间建立数据链路连接，传输以帧（frame）为单位的数据包，并采取差错控制和流量控制的方法，使有差错的物理线路变成相对无差错的数据链路。
网络层：
为分组交换网络上的不同主机提供通信服务，为以分组为单位的数据报通过通信子网选择适当的路由，并实现拥塞控制、网络互连等功能。
传输层：
向用户提供端到端（end-to-end）的数据传输服务，实现为上层屏蔽低层的数据传输问题。
会话层：
负责维护通信中两个节点之间的会话连接的建立、维护和断开，以及数据的交换。
表示层：
用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据的加密与解密、数据压缩与恢复等功能。
应用层：
为应用程序通过网络服务，它包含了各种用户使用的协议。
5．TCP/IP体系结构（知道各个协议在哪一层），OSI和TCP/IP的比较。
（1）出发点不同：
OSI-RM是作为国际标准而制定的,不得不兼顾各方,考虑各种情况,造成OSI-RM相对比较复杂,协议的数量和复杂性都远高于TCP/IP。
早期TCP/IP协议是为军用网ARPANET设计的体系结构，一开始就考虑了一些特殊要求,如可用性,残存性，安全性，网络互联性以及处理瞬间大信息量的能力等。
（2）对一些问题的处理方法不同，如：
①对层次间的关系：
OSI-RM模型严格按层次结构，而TCP/IP可以跨层；
②无连接服务问题：
OSI-RM模型只考虑面向连接的服务，而TCP/IP同时还考虑无连接服务。
第二章数据通信技术基础
1．常用的传输媒体（7种，3种有线，4种无线）的名称。
有线：
双绞线、同轴电缆和光纤
无线：
无线电波（无线电波是全向传播，而微波是定向传播）、地面微波、卫星微波、红外线技术。
2．掌握传信速率（比特率）、传码速率（波特率）、传输时延（发送时延）、传播时延的计算。
处理时延概念。
传信速率：
又称为比特率，记作Rb，是指在数据通信系统中，每秒钟传输二进制码元的个数，单位是比特/秒（bit/s,或kbit/s或Mbit/s）
传码速率：
传码速率又称为调制速率、波特率，记作NBd，是指在数据通信系统中，每秒钟传输信号码元的个数，单位是波特（Baud）。
[例2-1]若信号码元持续时间为1×10-4秒，试问传送8电平信号，则传码速率和传信速率各是多少？
解：
由于T=1×10-4秒，所以传码速率，NBd=1/T=10000波特
由于传送的信号是8电平，所以，M=8，则传信速率Rb=NBdlog2M=30000bit/s。
发送时延（传输时延）：
发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
（看单位）
信道带宽：
数据在信道上的发送速率。
常称为数据在信道上的传输速率。
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。
信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
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。
3．理解异步、同步传输的概念。
异步传输：
以字符（8比特）为传输单位，每个字符都要加1位起始位和1为停止位，以标记一个字符的开始和结束，并以此实现数据传输同步。
其字符与字符之间的间隔是可变的。
同步传输：
以数据块（帧）为传输单位，每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列，标记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校验序列（差错控制）。
其数据块与数据块之间的时间间隔是固定的。
4．信道容量的计算（有噪声、无噪声），注意：
一个是用到香农公式、一个用到奈奎斯特公式。
奈奎斯特公式（无噪声）：
任意一个信号如果通过带宽为W（Hz）的理想低通滤波器，当每秒传输2W码元，就可实现无码元间干扰传输。
在理想的条件下，即无噪声有限带宽为WHz的信道，其最大的数据传输速率C（即信道容量bps）为：
C=2Wlog2M（M为电平）
香农公式（有噪声）：
香农（Shannon）用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。
信道的极限信息传输速率C（信道容量bps）可表达为
C=Wlog2（1+S/N）（S/N）dB=10log10（S/N）//（S/N）dB为信噪比
5．掌握四种常用的多路复用技术的名称，了解工作原理。
（1）频分复用：
当传输信道的带宽较大，而所传输的信号只需部分带宽就可实现有效传送，则可以在信道中同时传输多路信号，每路信号占用部分带宽。
频分复用是按频率划分不同的子信道，每个子信道占用不同的频率范围。
采用调制技术，将信号搬移到信道相应的频段上。
频分复用常用于载波电话系统、电视等
（2）时分复用是采用时间分片方式来实现传输信道的多路复用，即每一路信号传输都使用信道的全部带宽，但只能使用其中某个时隙。
（依据帧属性来分配信道，将整个信道按TDM（静态）和ALOHA（动态）方法分配给联网的各个站点）
静态时分复用：
是一种固定分配资源的方式，即将多个用户终端的数据信号分别置于预定的时隙内传输（不论用户有无数据发送，其分配关系都是固定的，即使部分时隙无数据发送，其他用户也不得占用），这种方式的收、发之间周期性地一次重复传送数据，且保持严格的同步，所以又称为同步时分复用。
动态时分复用：
动态时分复用又称异步时分复用，或称统计时分复用（STDM），是按需分配媒体资源（只有当用户有数据要传输是才分配资源，若用户暂停发送数据是，就不分配），提高了传输媒体的利用率。
（3）码分复用：
常用的名词是码分多址CDMA（CodeDivisionMultipleAccess），它允许所有站点同时在整个频段上进行传输，采用扩频编码原理对同时的多路传输加以识别。
（4）波分复用：
波分复用就是光的频分复用，即在一根光纤上传输多路光载波信号。
密集波分复用（DWDM）是一种支持巨大数量信道的系统。
波分复用技术可以进一步提高光纤的传输容量，满足通信需求量的迅速增长和多媒体通信。
6．掌握常用的数据交换方式名称（电路交换、报文交换、分组交换），了解其特点。
交换是一种集中和转接的概念。
交换节点转发信息的方式，就称为交换方式。
电路交换：
包括呼叫建立、通信（信息传送）、连接释放3个阶段
存储交换：
1、报文交换（没有连接建立/释放两个阶段）
（1）交换节点采用存储－转发方式对每份报文完整地加以处理。
（2） 每份报文中含有报头，包含收、发双方的地址，以便交换节点进行路由选择，可以一对多地传送报文。
（3）报文交换可进行速率、码型的变换，具有差错控制措施
2、分组交换（也是用存储—转发处理方式，须将报文分成若干个小的数据单元来传送，这个数据单元专门称之为分组（packet），也可称之为“包”）
7．物理接口的四个特性名称（机械、电气、功能和规程）以及各自规定的内容。
通信接口特性是指DTE和DCE之间连接的物理特性。
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：
机械特性：
指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
电气特性：
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
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。
规程特性：
指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序和条件。
第三章数据链路层（数据链路层在物理连接提供的比特流传输服务基础上，构成透明的、相对无差错的数据链路，实现可靠、有效的数据传送）
1．理解数据电路、数据链路的概念。
数据电路（物理链路）：
在传输信道两端加上信号变换设备（如Modem）之后所形成的二进制比特流通路。
即数据电路由传输信道加DCE组成。
数据链路（逻辑链路）：
在数据电路建立的基础上，在链路协议控制下，使通信双方正确传输数据的终端设备与传输线路的组合体。
2．掌握数据链路层的功能（7个）。
（1）链路管理：
数据链路的建立、维持和释放等功能就称为链路管理
（2）帧定界：
接收方能从收到的比特流中分出帧开始和结束的地方，也称帧同步
（3）流量控制（设置缓存）：
发送方发送数据的速率必须使接收方来得及接收。
来不及时，通知发送方控制发送数据的速率。
（4）差错控制：
采用编码技术进行差错控制，数据链路层差错控制主要是检错重发和前向纠错
（5）数据和控制信息的识别：
与帧定界同时实现
（6）透明传输：
不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送（字节填充和“0”比特自动插入/删除发的位填充方法）
（7）寻址：
对收发站的确认功能。
3．理解停止等待协议的工作原理（理解图3-4）
1、开关式流量控制：
设置指针PTR监测缓冲区中存放的数据字符量，上限XOFF停止发送，下限XON允许发送
2、协议时流量控制：
发送完一个数据帧后停止等待，收到ACK确认后发送下一个帧，收到否定确认NAK或者未收到确认（数据丢失或者ACK丢失）便重发该数据帧。
4．滑动窗口机制的工作原理和过程（重点关注连续ARQ）。
“滑动窗口”机制是实现数据帧传输控制的逻辑过程，它要求通信两端节点设置发送存储单元，用于保存已发送但尚未被确认的帧，这些帧对应着一张连续序号列表，即发送窗口。
接收方则有一张接收序号列表，即接收窗口。
发送窗口：
每发送一帧数据，窗口后沿移动一格；每接收一帧应答，窗口前沿移动一格；（WT）
接收窗口：
每接收一帧数据，窗口后沿移动一格；每发送一帧应答，窗口前沿移动一格；（WR）
连续ARQ（发送窗口大于1，最大为2^n-1，接收窗口固定为1）：
出错后丢弃并重发当前窗口里的所有帧P71
选择ARQ（发送接收窗口都大于1，最大为2^（n-1））：
仅重发出错帧
5．HDLC帧类型（三种）、透明传输的概念（0比特插入法）。
（1）I信息帧：
N（S）表示当前正在发送的帧编号，N（R）表示之前帧以接收，希望接收N（R）帧
（2）S监督帧：
TYPE为00（RR）接收准备好，01（RNR）接收未准备好，10（REJ）拒绝，11（SREJ）选择拒绝
（3）U无编号帧：
用于主站发送除了信息帧以外的各种命令，以及从站对主站命令的响应。
透明传输：
不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送（0比特插入P88）
6．PPP协议的组成（三个部分），协议如何实现数据的透明传输（分两种情况）。
（1）将IP数据报封装到串行链路的方法：
既支持异步链路，也支持面向比特的同步链路
（2）链路控制协议LCP（LinkControlProtocol）：
用于建立、配置和测试数据链路连接，通信的双方可协商一些选项。
（3）网络控制协议NCP（NetworkControlProtocol）：
用于建立、配置多种不同网络层协议，如IP、OSI的网络层、DECnet以及AppleTalk等，在单个PPP链路上支持同时运行多种网络协议
透明传输：
信息字段：
将7E变为7D和5E、将7D变成7D和5D、若出现小于20的控制字符在该字符前添加7D
7．掌握循环冗余码发送方的编码方法和接收方检测方法，汉明距离和纠检错能力的关系。
汉明距离与纠检错能力的关系：
汉明距离即最小码距dmin
检测错e<=dmin-1个错码，纠正t<=（dmin-1）/2个错码
循环冗余码发送方编码：
选择r阶生成多项式G（x）（r为G（x）最高次幂），r＝n－k，在数据帧末尾加r个0
检测方法：
G（x）按次幂生成编码，比特序列被生成多项式模2除即可
应重点关注的例题：
例3-1（P66）、*3-3（P72）、3-4（P82）
第四章局域网与广域网
1.局域网的四个技术特性名称
传输媒体：
指用于连接网络设备的介质类型，常用的有双绞线、同轴电缆、光纤，以及微波、红外线和激光等无线传输媒体。
传输技术：
指借助传输媒体进行数据通信的技术，常用的有基带传输和宽带传输两种。
网络拓扑：
物理结构和形状
媒体访问控制方法：
指多台计算机对传输媒体的访问控制方法
2.局域网的数据链路层分成的两个子层名称。
逻辑链路控制LLC（LogicalLinkControl）子层
媒体接入控制MAC（MediumAccessControl）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
3.局域网的标准（重点：
802.3、802.11所表示的含义）。
P102
802.3——载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）访问控制方法和物理层规范
802.11——无线局域网
4.CSMA/CD的原理（介质访问控制方法、争用期、以太网帧结构、最小帧长的计算（C*2T））。
介质访问控制，又称为媒体访问控制，是为了协调多个站点对共享的传输介质资源的使用，即规定局域网中的站点什么时间能向网络中发送数据的问题。
a.基于信道划分的介质访问控制（多路复用技术，代价高，不适合于局域网和某些广播信道的网络）
b.基于随机访问的介质访问控制（ALOHA协议、CSMA协议、CSMA/CD协议、CSMA/CA协议）
c.基于轮询的介质访问控制（令牌总线访问控制和令牌环网）
CSMA/CD协议是带有冲突检测的CSMA协议，即监听其他站点是否发送数据来决定自己的动作，若产生检测到冲突，立即终止帧的发送，有争用、传输和空闲三种状态，用于以太网。
（以太网是以CSMA/CD方式工作的一种总线型局域网）
争用期（冲突窗口）：
端到端的往返时延2T（T=L/v（v是电磁波传播速率，L是电缆长度））
最小帧长：
最小有效帧长不能小于争用期内传输的比特数（Lmin=2T*C（C是数据传输速率））
以太网帧结构：
地址字段：
DA（目的地址），SA（源地址）均为6字节
5.10BASE-5（粗缆）,10BASE-2（细缆）,10BASE-T（双绞线）,10BASE-F（光缆）的含义。
{10（10M）、BASE（基带信号，曼彻斯特编码）、[2、5（长度百米）]、T（双绞线，使用最广泛）、F（光纤）}
6．集线器（物理层）、网桥（数据链路层）、以太网交换机（数据链路层）和路由器（网络层）｝工作的层次、带宽的计算（如习题4.5P138），理解透明网桥的工作原理，包括网桥转发表的维护和转发原理。
带宽计算：
集线器共享、交换机独享
透明网桥工作原理：
（1）从端口x收到无差错的帧（如有差错即丢弃），在转发表中查找目的站MAC地址。
（2）如有，则查找出到此MAC地址应当走的端口d，然后进行（3），否则转到（5）。
（3）如到这个MAC地址去的端口d=x，则丢弃此帧（因为这表示不需要经过网桥进行转发）。
否则从端口d转发此帧。
（4）转到（6）。
（5）向网桥除x以外的所有端口转发此帧（这样做可保证找到目的站）。
（6）如源站不在转发表中，则将源站MAC地址加入到转发表，登记该帧进入网桥的端口号，设置计时器。
然后转到（8）。
如源站在转发表中，则执行（7）。
（7）更新计时器。
（8）等待新的数据帧。
转到
（1）。
转发表：
站地址：
登记收到的帧的源MAC地址。
端口：
登记收到的帧进入该网桥的端口号。
时间：
登记收到的帧进入该网桥的时间。
7．了解以太网交换机转发帧的三种方式（存储转发、直通、无碎片直通）原理。
以太网交换机如何根据帧的目的地址控制转发，实现帧过滤？
存储转发：
交换机先将MAC帧全部读入到内部缓冲区，进行帧校验，一旦有错，就立即通知源站点重发。
直通交换：
收到数据帧的同时立即按数据帧的目的MAC地址决定该帧的转发端口。
无碎片直通交换：
交换机收到64字节以后才以直通方式转发帧，避免转发冲突而造成的碎片帧
（以太网交换机的每个端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端口，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）
8．VLAN的概念、无线局域网的概念，WiFi常用的协议标准。
VLAN：
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，虚拟局域网其实是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。
虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息（即“广播风暴”）而引起性能恶化。
无线局域网：
（1）有固定基础设施：
无线局域网的最小构件是基本服务集（BSS），BSS包括一个基站（信号发射源）和若干个移动站（移动设备如手机），BSS通过DS分配系统连接构成一个扩展的服务集
（2）无固定基础设施的（如手机开的热点）
无线局域网标准
IEEE802.112Mbit/s
IEEE802.11b11Mbit/s或5.5Mbit/s
IEEE802.11a6、9、12、18、24、36、48、和56Mbit/s
IEEE802.11g
9．无线局域网中不能采用CSMA/CD的原因，理解CSMA/CA的工作原理（？
）
（1）无线局域网的设备实现“冲突检测的功能”花费过大
（2）隐蔽站（未能检测出介质上已存在信号）和暴露站（总线型局域网只能单个站通信，而无线局域网允许多个移动站通信）问题
（3）无线信道传输条件特殊，造成信号强度的动态范围非常大
CSMA/CA：
即使用RTS（请求帧）和CTS（允许帧）进行信道预约（解决暴露站的问题，如果某站同时收到多个RTS帧，则会发生冲突，和以太网冲突一样采用二进制指数退避算法推迟发送）
10.ATM信元的长度（53个固定字节长度），首部长度（5字节）。
应重点关注的例题：
例4-1P110
第五章网络互连
1．理解IP地址的分类，掌握IP地址的分配（如例5-1P147）。
A类（0）B类（10）C类（110）
网络号127用于回送地址（主机号全0为启动是源站地址，全1是广播地址）
2．掌握ARP的作用以及以太网中ARP的工作过程。
ARP（地址解析协议）实现地址转换，将IP地址映射成物理地址
本地主机与目的主机通信之前，先判断目的主机是否在本地网络上，如果不是，则要将IP包先发给本地路由器，此时如果本地主机不知道本地路由器的物理地址，则广播发送一个ARP请求报文询问，路由器收到后发送ARP响应报文告知自己的物理地址，本地主机收到ARP响应后再真正发送目的地址为目的主机的IP包给路由器，由它进行转发。
3．掌握IPv4数据报首部的分析（20字节）（如习题5.20）
版本——占4bit，指IP协议的版本目前的IP协议版本号为4（即IPv4）
首部长度——占4bit，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。
服务类型——占8bit，用来获得更好的服务这个字段以前一直没有被人们使用
总长度——占16bit，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。
标识（identification）占16bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识
标志——3bit，低两位有效，中间位置1表示不能被分片，最低位置1表示不是最后一个分片
片偏移（13bit）指出：
较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。
以8个字节为偏移单位
生存时间（8bit）记为TTL（TimeToLive）数据报在网络中的寿命，其单位为秒。
协议（8bit）字段指出此数据报携带的数据使用何种协议，以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个处理过程（01-ICMP04-IP06-TCP17-UDP89-OSPF）
首部检验和（16bit）字段只检验数据报的首部不包括数据部分。
使用简单计算方法。
4．掌握分片的计算。
（每一片数据应为八字节整数倍）
将数据按传输限制分为若干片，每一片都加上20字节的数据报首部。
5．子网的划分和计算，网络掩码的表示和计算。
（如习题5.16）
IP地址=[网络号，子网号，主机号]子网位从主机域的最左边开始连续借用。
子网号的位数是可变的，为了反映有多少位用于表示子网号，采用子网掩码（mask）
子网数=2^x-2，x是被占用的表示子网比特的数目。
（减2是指减去子网号全0、全1部分，它们默认是无效的）主机数=2^y-2，y是主机号中未被占用的比特数，（主机号不可全0全1，因此减2）
例：
设有一个网络地址为172.168.0.0，要在此网络中划分14个子网，问：
需要多少位表示子网？
子网掩码的点分十进制数值是多少？
每个子网地址是什么？
子网数=2^x-2，则x＝4，需借用4位表示子网。
由网络地址可知，这是一个B类网络，网络地址和主机地址各为16位，网络掩码为255.255.0.0。
划分子网后，又使用主机地址部分的最高4位表示子网，则其对应十进制数值为128＋64＋32＋16＝240。
网络掩码为255.255.240.0。
子网号由0001~1110，故子网地址由172.168.16.0~172.168.224.0，
6．CIDR的原理和地址块的分配。
IP地址={<网络前缀>,<主机号>}斜线“/”后的数值N表示网络前缀长度，32-N表示主机号。
7．ICMP报文类型和作用，ping和tracert两个程序的目的各是什么？
（1）目的不可达报文（类型3（代码字段0、1、2、3、4、5各种报错））
（2）超时报文（类型11，代码0表示TTL超时，代码1表示分片重装超时）
（3）回应请求与应答报文（8（回应请求）/0（回应应答）用于测试目的站的可达性）
改变路由（重定向）
（设置封装回应请求报文的数据报的TTL值，可实现路径跟踪功能）
Tracert（跟踪路由）是路由跟踪实用程序，用于确定IP数据报访问目标所采取的路径。
Tracert命令用IP生存时间（TTL）字段和ICMP错误消息来确定从一个主机到
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