计算机网络重点资料.docx

1、计算机网络重点资料第一章 概述1.21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代2.这里所说的网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。3.计算机网络想用户提供的最重要的两个功能是 连通性和共享。资源共享可以是信息共享、软件共享、和硬件共享。4.网络由若干节点和连接这些节点的链路组成，可以是计算机、集线器、交换机或路由器。5.网络把许多计算机连接在一起，而因特网则把许多网络连接在一起。6.因特网发展的三个阶段 第一个阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。 第二个过程的特点是建成了三级结构的因特网 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP

2、结构的因特网。7.1992年由于因特网不再归美国政府管辖，因此成立了一个国际性组织就叫做因特网协会，简称为ISOC，ISOC下有一个技术组织叫做因特网体系结构委员会IAB，IAB下面又设有2个工程部 因特网工程部IETF 因特网研究部IRTF。8.制订因特网的正式标准要经过以下的4个阶段：因特网草案（Internet Draft）在这个阶段还不是RFC文档,建议标准（Proposed Standard） 在这个阶段开始就成为RFC文档,草案标准（Draft Standard） ,因特网标准（Internet） 9.因特网的组成（1）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

3、的，用来进行通信（传输数据、音频或视频）和资源共享。（2）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）。10.客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 11.这种必须经过“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称为电路交换。因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在

4、网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接12.分组交换的主要特点是采用存储转发技术。13.主机和路由器都是计算机，但它们的作用很不一样。主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其它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。14.分组交换的优点优点 高效 在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用灵活 为每一个分组独立的选择转发路由, 迅速 以分组作为传送单位，可以不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；分布多路由的分组交换网，使网络由很好的生存性若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的

5、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。由于一个分组的长度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。15.关于计算机网络的最简单的定义是：一些相互连接的、自治的计算机的集合TANE0316.计算机网络由多种类别 不同作用范围的网络广域网WAN）城域网MAN（局域网LAN个人区域网 不同使用者的网络公用网,专用网3、用来吧用户接入到因特网的网络这种网络就是接入网AN（Access Network），它又称为本地接入网或居民接入网。17.计算机网络的性能指标性能指标从不同的方面来度量计算机网络的性能。下

6、面介绍常用的七个性能指标。1、 速率 比特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。2、 带宽 （1）带宽本来是值某个信号具有的频带宽度。 （2）在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。 3、 吞吐量 吞吐量表示在单位时间内用过某个网络的数据量。4时延 （1）发送时延 发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个布特发送完毕所需的时间。所有发送时延又称为传输时延 发送时延=数据帧长度（b）/发送速率（b/s） （2）传播时延 传

7、播时延是电磁波在信道中传播一定距离所需要的时间。 传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s） （3）处理时延 （4）排队时延 总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。 提高链路带宽减小了数据的发送时延 5延带宽积 传播时延带宽积=传播时延*带宽6返时间RTF 在计算机网络中。往返时间RTF也是一个重要的性能指标，它表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的接收确认，总共经历的时间 利用率 利用率有信道利用率和网络利用率两种D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延，18.我们知

8、道，汽车在路面质量更好的高速公路上可明显的提高行驶速率。然而队友高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。荷载信息的电磁波在通信线路上的传播速率与数据的发送并无关系，提高数据的发送速率只是减小了数据的发送时延。19.开放系统互连基本参考模型OSI/RM，简称为OSI。“开放”是指非独家垄断的。“系统”是指在现实的系统中与互连有关的部分。20.网络协议主要有以下三要素组成：（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式；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，即事件实现顺序的详细说明。21.分层的好处 （1）各层之间是独立的（2）灵活

9、性好3）结构上可分割开（4）易于实现和维护（5）能促进标准化工作22.我们把计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构，换种说法，计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能能的精确定义。 体系结构是抽象的，而实现则是具体的是真正正在运行的计算机硬件和软件。23.具有五层协议的结构体系（1）应用层 应用层是体系结构中的最高层，应用层直接为用户的应用进程提供服务。这里的进程就是指正在运行的程序（2）运输层 运输层的任务就是负责向两个主机中的进程之间的通信提供服务 运输层主要使用以下两种协议： 传输控制协议 TCP面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够土工可靠的支付。 用

10、户数据报协议 UDP无连接的，数据传输的单位是用户数据报，不保证提供可靠的支付。只能提供“尽最大努力支付”。（3）网络层 网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。（4）数据链路层 常称为链路层（5）物理层 在物理层上所传的数据的单位是比特，物理层的任务就是透明的传送比特流24.实体、协议、服务和服务访问点:在研究开放系统中的信息交换时往往使用实体这一较为抽象的名词表示任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实体就是一个特定的软件模块。 协议是控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合。 在协议的控制下，两个对等实体键的通信使得本层能够向上一层提供服务，要实现本层协

11、议还需要使用下一层所提供的服务。协议和服务在概念上是很不一样的：首先，协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务而不能看见下面的协议，下面的协议对上面的实体是透明的。其次，协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。但是服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。在同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方，通常称为服务访问点SAP。必须把所有不利的条件事先都估计到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的，是计算机网络的一大重要特点。第二章 物理层1可以降物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即：（1）机械特性 指明接口所用接线器

12、的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。平时所见的各种规格的接插件都有严格的标准化的规定。（2）电气特征 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 指明在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2从通信双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方式：（1）单向通信 又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播以及电视广播就是这种类型。（2）双向交替通信 又称为半双工通信，即通信双方都可以发送信息，但双方不能同时发送。（3）双向同时通信 又称为全双工通信，即通信双方都可以同时发送和接

13、收信息。3传输媒体可以分为两大类，即导向传输媒体和非导向传输媒体。 三种导向传输媒体：双绞线、同轴电缆和光缆。 利用无线电波在自由空间的传播，因此将自有空间称为“非导向性传输媒体”微波在空间主要是直线传播。微波通信两种方式： 地面微波接力通信 卫星通信 4SDH/SONET定义了标准光信号，规定了波长为1310nm和1550nm的激光源。SONET 标准定义了四个光接口层 光子层(Photonic Layer) 处理跨越光缆的比特传送。 段层(Section Layer) 在光缆上传送 STS-N 帧。 线路层(Line Layer) 负责路径层的同步和复用。 路径层(Path Layer)

14、处理路径端接设备 PTE (Path Terminating Element)之间的业务的传输。 SDH采用自愈混合环形网结构，并与数字交接系统DACS结合使用，可是网络按预先方式重新组配。用脉冲填充法补偿由于频率不准确而造成的定时误差。SONET传输速率以51.84MB/s为基础。5XDSL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。6.频分复用、时分复用和码分复用的含义频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。时分复用的所有用户是在不同的时间用同样的频带宽度。码分复用是另一种共享信道的方法。每一个可以在同样的时间使用相同的频带进行通信。7.XDSL的几种

15、类型：ADSL是非对称数字用户线 HDSL是告高速数字用户线 SDSL是1对线的数字用户线VDSL是甚高速数字用户线第三章 数据链路层1数据链路层使用的信号主要有以下两种类型：（1）点对点信道 这种信道使用一对一的点对点通信方式（2）广播信道 这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。2.链路和数据链路不是一个概念所谓链路就是从一个节点到相邻节点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换节点。数据链路则是另一个概念。这是因为当需要在一条线路上传送数据时，出了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议

16、来控制这些数据的传输，若把视线这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。使用网络适配器，包含数据链路层和物理层。3.数据链路层的协议数据单元 帧 的含义数据链路层把网络层交下来的数据构成帧发送到链路上，以及把收到的真中的数据取出并上交给网络层。在因特网中，网络协议层的数据单元就是IP数据报。4.点对点信道的数据链路层在进行通信的主要步骤如下：（1）节点A的数据链路层吧网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧。（2）节点A把封装好的帧发送到节点B的数据链路层。（3）若节点B的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的真中提取出IP数据报上交给上面的网络层：否则丢弃这个帧。5.数据链路层的

17、协议有很多种，但是又三个基本问题则是共同的。这三个基本问题是：封装成帧、透明运输和差错检测。（1）帧长等于数据部分长度+帧首部尾部长度。（2）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。确定帧的界限。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 （3）字节填充或字符填充解决透明传输接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除其中前面的一个。 PPP协议的特点: 简单 封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网

18、络层地址协商 数据压缩协商 PPP协议的三个组成部分：将IP数据报封装到串行链路的方法；建立配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP；一套网络控制协议NCP.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。 6.共享信道要着重考虑的一个问题就是如何使众多用户能够用合理而方便的共享通信媒体资源，这在技术上

19、有两种方法：（1）静态划分信道（2）动态媒体接入控制 又称为多点接入，其特点是信道并非在用户通信时固定分配给用户。这里分为两类：随机接入和受控接入7.以太网的两个标准是什么？1980年9月，DEC公司、英特尔公司和施乐公司联合提出了10Mb/s以太网规约的第一个版本DIX V1。1982年又修改为第二版规约，即DIX Ethernet V2，成为世界上第一个局域网产品的规约。在此基础上，IEEE802委员会的802.3工作组于1983年制定了第一个IEEE的以太网标准IEEE 802.3W-IEEE802.3,数据率为10Mb/s。8.以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力交付 有差错帧

20、是否重传由高层决定。以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号。以太网采用的的协调方法是使用一种特殊的协议CSMA/CD，它是载波监听多点接入/碰撞检测的缩写。下面是其要点： 多点接入 就是说明这是总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接子啊一根总线上。载波监听 就是发送前先监听，即每一个站在发送数据之前先要检测一下总线是否有其他站在发送数据，如果有，则暂时先不发送数据，要等待信道变为空闲时再发送。碰撞检测 就是边发送边监听，即适配器边发送数据边检测信道上的信号电压的变化情况，一边判断自己在发送诗句时其他站是否也在发送数据。9.以太网采用截断二进制指数退避算法来解决碰撞问题 这种算法让发生碰撞

21、的站在停止发送数据后，不等待信道变为空闲后就立即发送，而是推迟一个随机的时间，这样做是为了使重传时在发生冲突的概率减小。10CSMA/CD协议的要点：1适配器从网络层获得一个分组，加上以太网的首部和尾部，组成以太网帧，放入适配器的缓存中，准备发送。2若适配器检测到信道空闲，就发送这个帧。若检测到信道忙，则继续检测并等待信道转为空闲，然后发送这个帧。3在发送过程中继续检测信道。若一直未检测到碰撞，就顺利的把这个帧政工的发送完毕，若检测到碰撞，则中止数据的发送，并发送人为干扰信号。4在中止发送后，适配器就执行指数规避算法，等待r倍512比特时间后，返回步骤11使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线

22、网，各种共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议。集线器工作在物理层，它的每个接口仅仅简单的发送比特，收到1就转发1，收到0就转发0，不进行碰撞检测。12.在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC地址。讨论地址问题时，很多人常常引用著名文献【SHOC78】给出的定义：名字指出我们所要寻找的那个资源，地址指出那个资源在何处，路由告诉我们如何到达该处。48位地址成为MAC-48，通用名称EUI-48，EUI为扩展的唯一标识符。13.IEEE 802.3便准还规定，任意两个站之间最多可以经过三个电缆网段。但随着双绞线以太网称为以太网的主流类型，扩展以太网的覆盖方位已很少使用转发器了。14.网

23、桥依靠转发表来转发帧。转发表也叫做转发数据库或路由目录。网桥优点：1过滤通信量，增大吞吐量2扩大了物理范围，因而增加了正大以太网上工作站的最大数目。3提高了可靠性。当网站出现故障时，一般只影响个别网段。4可互连不同物理层，不同MAC子层和不同速率的以太网。网桥缺点:1存储转发增加了时延。 2在MAC 子层并没有流量控制功能。 3具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。4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。这就是所谓的广播风暴。 15.网桥的自学习和转发帧的一般步骤：（1）网桥收到一帧后先进行自学习。查找转发表

24、中与收到的真的源地址有无匹配的项目如没有，就在转发表中增加一个项目。如有，则把原有项目更新。（2）转发帧 查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。如没有，则通过所有其它接口（进入网桥的接口除外）进行转发。如有，则按转发表中给出的接口进行转发。16.透明网桥的最大优点就是容易安装，一接上就能工作。但是，网络资源的利用还不充分。因此，另一种由发送帧的源站负责路由选择的网桥就问世了，这就是源路由网桥。17.源路由网桥对主机是不透明的，主机必须知道网桥的标识以及连接到哪一个网段上。吉比特以太网仍然保持一个网段的最大差别长度为100m，但采用载波延伸的办法，使最短帧长仍为64字节，同时将争用期增

25、大为512字节吉比特以太网还增加了一种功能称为分组突发。第四章 网络层1.因特网采用的设计思路是这样的：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。2.网际协议IP是TC/IP体系中最主要的协议之一，也是最重要的因特网标准协议之一。与IP协议配套使用的还四个协议：地址解析协议ARP逆地址解析协议RARAP国际控制报文协议ICMP国际组管理协议IGMP3.虚拟网络连接所谓的虚拟网络连接也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种无力网络的异构体本来就客观存在的，但是我们利用IP协议就可以使这些性能各异的网络在网络层上看起来好像是一个统一的网络使用 IP 协议的虚拟互连网络

26、可简称为 IP 网。使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互连的各具体的网络异构细节。 4.互连网可以由多种异构体互连组成5.IP地址的编址方法共经过了三个阶段：（1）分类的IP地址。这是最基本的编址方法，在1981年就通过了相应的标准协议。（2）子网的划分。这是对最基本编址方法的改进，其标准RFC950在1985年通过。（3）构成超网。这是比较新的无分类编址方法。1993年提出后很快就得到推广应用。A B C都是单播地址。6.IP地址空间共有2的32次方个地址。整个A类地址空间共有2的31次方个地址，占有整个IP地址空间的50%。7.IP地

27、址的重要特点（1）每一个IP地址都由网络号和主机号两部分组成。从这个意义上说，IP地址是一种分等级的地址结构。（2）实际上IP地址是标志一个主机和一条链路的接口。（3）按照因特网的特点，一个网络是指具有相同网络号net-id的主机的集合，因此，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因为这些局域网都具有这同样的网络号。4在IP地址中，所有分配到网络号的网络都是平等的。8.主机IP地址与硬性地址的区别：从层次的角度看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。总之，IP地址是放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。在网络

28、层和网络层以上使用的是IP地址，而数据链路层及以下使用的是硬件地址。9.在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报。10.地址解析协议ARP和逆地址接续协议RARP在实际应用中，我们经常会遇到这样的问题；已经知道了一个机器的IP地址，需要找出相应的物理地址；或反过来，已经知道了物理地址，需要找出相应的IP地址。地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP就是用来解决这样的问题的。 IP地址 ARP 物理地址 物理地址 RARP IP地址11. IP数据报首部的固定部分中的各字段。（1）版本 占4位，指IP协议的版本。（2）首部长度 占4位，可表示的最大十进制数是15.最常用的首部长度是20字节，即

29、首部长度为0101.（3）区分服务 占8位，用来获得更好的服务。（4）总长度 总长度指首部和数据之和的长度，单位为字节。总长度字段为16位，因袭数据报的最大长度为2的16次方-1=65535.（5）标识 占16位。 IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器就加1，并将此指赋给标识字段。但这个标识并不是序号，因为IP是无连接服务，数据报不存在按序接收的问题。（6）标志 占3位，但目前只有前2位有意义。标志字段中的最低位极为MF。MF=1即表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已经是若干个数据报片中的最后一个 标志字段中间的以为记为DF，意思是“不能分片”。只有当DF=0时

30、才允许分片。（7）片偏移 占13位 片偏移指出：较长的分组在分片后，某片在缘分组中的想对位置。也就是说，性对于用户数据字段的起点，该片从何处开始。片偏移以8字节为偏移单位。这就是说，每个分片的长度一定是8字节（64位）的整数倍。（8）生存时间 占8位（9）协议 占8位（10）首部检验和 占16位12.虽然因特网所有的分组转发都是基于目的主机所在的网络，但在大多数情况下都允许有这样的特例，即对特定的目的主机致命一个路由，这种路由叫做特定主机路由。路由器还可采用默认路由以减少路由表所占用的空间和搜索路由表所用的时间。13.分组转发算法如下：（1）从数据报的首部提取目的主机的IP地址D，得出目的的网

31、络地址为N。（2）若N就是此路由器字直接相连的某个网络地址。则直接进行交付，不需要经过其他路由器，直接把数据报交付给目的主机；否则就是间接交付，执行（3）（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由；否则，执行（4）。4）若路由表中有到达网络N的路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由；否则，执行（5）。（5）若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行（6）。（6）报告转发分组出错。14.划分子网的基本思路如下：（1）一个拥有许多物理网络的单位。可将所属的物理网络划分为若干个子网。划分子网纯属一个单位内部

32、的问题。本单位以外的王阔看不见这个网络是由多少个子网组成的，因为这个单位对外仍然表现为一个网络。（2）划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号subnet-id，当然主机号也就相应的减少了同样的位数。于是两级IP地址在本单位内部就变味三级IP地址：网络号、子网号和主机号。IP地址=,。（3）凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报，仍然是根据IP数据报的目的网络号找到链接在本单位网络上的路由器。但此路由器在收到IP数据报后，再按目的网络号和子网号找到目的子网，把IP数据报交付给目的主机。15在划分子网的情况下，路由器转发分组的算法：（1）从收到的数据报的首部提取目的IP地址D。（2）先判断是否为直接支付。对路由器直