计算机网络(谢希仁)重点列举.docx

计算机网络开卷重点关于中间设备：网络层以上网关；网络层路由器；链路层网桥；物理层集线器，转发器.第一章 概述1.1 计算机网络在信息时代中的作用1) 21世纪的重要特征之一：数字化，网络化，信息化，是以网络为核心的时代.P12) 三网：电信网络，有线电视网络，计算机网络，其中发展最快且起到核心作用的是计算机网络.P13) 计算机网络向用户提供2个重要功能：连通性，共享.P11.2 因特网概述1) 网络由若干节点和连接这些结点的链路组成，其中结点可以是：计算机，集线器，路由器，交换机等.P22) 互联网是网络的网络，因特网是世界上最大的互联网，把连接在因特网上的计算机称作主机.P33) 因特网发展的3个阶段：P3-41. ARPANET向互联网发展的过程2. 三级结构的因特网：主干网、地区网和校园网3. 多层次ISP结构的因特网（上世纪末出现NAP，用于第一层ISP之间的信息交换，不过近年来有逐渐淘汰趋势）4) 下一代因特网计划NGI.P65) 制定因特网的正式标准需要经过如下4个阶段：因特网草案、建议标准、草案标准、因特网标准. P71.3 因特网的组成1) 因特网的拓扑结构可以分为两大块：边缘部分，核心部分. P82) 主机A和主机B进行通信，实际上指的是主机A的某个进程和主机B的某个进程进行通信，其中，进程指的是运行着的程序. P83) 进程通信分为2类 P9-101. C/S模式：客户是服务请求方，服务器是服务提供方服务器不需要知道客户程序的地址，服务器可同时处理多个远地或本地用户的请求，要求服务器性能较好（高级硬件和操作系统）2. P2P模式：两个主机进行平等、对等的通信.4) 因特网核心部分：路由器是实现分组交换的核心部件，其任务是转发分组. P105) 电路交换过程：建立连接、通话、释放连接特点：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用到端到端的通信资源，传输效率往往很低. P116) 分组交换：要发送的整块数据成为报文，将报文分割成更小的数据块，加上首部后构成分组，分组是因特网中传送的数据单元. P137) 分组交换不占据端到端的通信资源，分组在哪条链路上传送，才占用该段链路的通信资源，分组交换会造成一定时延，所携带的控制信息也造成了一定开销. P148) 报文交换：现在基本不用.1.4 计算机网络在我国的发展1.5 计算机网络的类别1) 计算机网络的定义：一些互相连接的、自治的计算机的集合. P172) 计算机网络分类： P171. 作用范围：广域网WAN，城域网MAN，局域网LAN，个人区域网PAN(WPAN)2. 使用者：公用网，专用网3. 用来把用户接入到因特网的网络：接入网AN1.6 计算机网络的性能1) 速率：指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，单位b/s， bps，bit/s. P182) 带宽：计算机网络中的带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力，指的是在单位时间内从网络中某一点到另一点所能通过的最高数据率，单位：b/s P193) 吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络的数据量 P194) 时延：指数据从网络的一端传送到另一端所需要的时间 P201. 发送时延=数据帧长度/发送速率2. 传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率3. 总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延5) 时延带宽积=传播时延*带宽，又称为以比特为单位的链路长度 P216) 往返时间RTT：表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间. P227) 利用率 ：信道利用率并非越高越好，因为当信道利用率增大时，该信道引起的时延会迅速增加 D=D0/(1-U) 其中D为当前时延，D0为空闲时延，U为利用率 P22.8) 非性能特征：费用，质量，标准化，可靠性，可扩展性和可升级性，抑郁管理和维护 P231.7 计算机网络体系结构1) TCP/IP是事实上的国际标准，OSI失败原因：P252) 协议由3个要素组成：语法、语义、同步 P253) 分层带来的好处及基本功能：P26-274) OSI体系结构：物理层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，表示层，应用层5) TCP/IP体系结构：网络接口层，网际层，运输层，应用层6) 透明：指的是某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样，物理层的任务是透明地传输比特流 P297) 实体表示任何可发送或接受信息的硬件或软件进程 P308) 协议是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。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务. P309) 服务与协议的区别：P30第二章 物理层2.1 物理层的基本概念2.2 数据通信基础知识 (重点)1) 一个数据通信系统可分为3大部分：源系统、传输系统、目的系统 P372) 通信的目的是传送消息，数据是运送消息的实体，信号是数据的电气或电磁的表现 P373) 在使用时域波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形被称为码元. P374) 信道表示向某一个方向传送信息的媒体，从通信双方的交互方式来看，分成3种基本方式：单工通信、半双工通信、全双工通信. P385) 来自信源的信号成为基带信号，传输前需进行调制，分为基带调制和带通调制2类，最基本的带通调制方法有：调幅AM，调频FM，调相PM. P386) 限制码元在信道上的传输速率有2个：P391. 信道能通过的频率范围：任何信道中码元传输的速率有上限，超过此上线会出现码间串扰，使接收端无法识别码元.2. 信噪比：信号的平均功率与平均功率之比，记为S/N，单位dB，即：信噪比(dB)=10lg(S/N)7) 香农公式：信道的极限信息传递速率C=W log2(1+S/N) (b/s) P40式中W为信道带宽(Hz)2.3 物理层下的传输媒体（非重点）1) 传输媒体分为导向传输媒体和非导向传输媒体 P402) 导向传输媒体：双绞线（屏蔽、非屏蔽），同轴电缆，光纤（抗干扰，损耗小，体积小，重量轻，贵，T型头），架空明线（基本不用）等 P41-443) 非导向传输媒体：LF，MF，HF：低中高频，V，U，S，E：甚高频，特高频，超高频，极高频 P454) 卫星通信：在赤道上空的同步轨道上放置3颗相隔120度的卫星即可实现全球通信，卫星通信时延高，适合广播通信，因为其覆盖面很广. P462.4 信道复用技术1) 频分复用FDM：用户在同样的时间占用不同带宽 P482) 时分复用TDM：所有用户在不同时间内使用同样的频带宽度，为等时信号，更适合数字信号传输，其改进为统计时分复用STDM，也称为异步时分复用，集中器能正常工作的前提是假设各用户均间歇地工作 P48-503) 通信时，复用器和分用器总是成对使用 P484) 波分复用WDM就是光的频分复用（非重点）5) 码分复用CDM(码分多址CDMA) 这种系统发送的信号抗干扰性能极强，类似于白噪声。看懂P52-53例子！ (重点)2.5 数字传输系统 非重点2.6 宽带接入技术（可能与三网融合结合考）1) xDSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造. P562) ADSL上行下行速率不对称，且不能保证固定的数据率 P573) 基于ADSL的接入网由3部分组成：数字用户线接入复用器DSLAM，用户线及用户家中的一些设施. P574) ADSL调制解调器又称为接入端接单元ATU，电话端局和用户端所用的调制解调器分别称为ATU-C和ATU-R，用户通过电话分离器PS和ATU-R连在一起 P575) ADSL最大好处就是无需重新布线. P586) 光纤同轴混合网HFC P591. HFC主干线路使用光纤，并使用模拟光纤技术2. HFC采用结点体系结构，有利于提高网络可靠性，且简化了上行信道的设计3. 具有比CATV网更宽的频谱，且具有双向传输功能4. 每个家庭要安装一个用户接口盒UIB7) FTTx技术即光纤到XXX，由于价格因素，除了京沪广等少数一线城市外，大多数城市尚未普及，预计不考第三章 数据链路层必考点归纳：1. 重点计算：P68 CRC循环冗余检测，P82截断二进制指数避退，以太网信道利用率考的可能性极小(P86)2. 重要协议：CSMA/CD3. 重点章节：3.3，3.4 MAC帧格式，3.5: 数据链路层的扩展Ethernet数据链路层属于计算机网络的低层，数据链路层使用的信道有以下两种类型：点对点信道和广播信道.3.1 使用点对点信道的数据链路层1) 链路：从一个结点到相邻节点的一段物理线路2) 数据链路：把实现协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路3) 数据链路层所需要解决的3个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测.4) 透明传输的解决方法：在”SOH”和”EOT”前添加转义字符”ESC(1B)”，即字节填充.5) 差错检测 P68 必考！另：差错检测只能检测比特差错，而不能检测传输差错（帧丢失，帧重复或帧失序），因此，数据链路层不提供可靠传输服务.3.2 点对点协议PPP1) PPP协议帧格式：P73，MTU=1500.2) 字节填充：当使用异步传输时，转义字符定为0x7D，并使用字节填充，当使用同步传输时，使用零比特传输. P73-743) PPP协议工作状态非重点 P743.3 使用广播信道的数据链路层1) 局域网拓扑类型：星形网，令牌环网，总线网，树形网等 P772) 双绞线是局域网所使用的主要传输介质.3) 总线网可使用两种协议：CSMA/CD，令牌传递总线网（已淘汰）4) IEEE把数据链路层划分为两个子层：LLC和MAC，而事实上Ethernet已经基本垄断了LLC，因此现在基本不考虑LLC，只考虑MAC子层.5) 适配器就是通常所说的网卡，其重要功能之一就是要进行数据的串并行变换.6) Manchester编码：上升沿为1，下降沿为07) CSMA/CD载波监听多点接入碰撞检测：多点接入说明其适用于总线网络，而协议的实质就是载波监听(发送前先监听)和碰撞检测(碰撞检测). P808) 使用CSMA/CD协议的Ethernet只能进行半双工通信！ P819) 常把总线上单程端到端传播时延记为，2为争用期，度过争用期后还没有检测到碰撞，才能确定这次发送不会产生碰撞以太网使用截断二进制指数避退：1. 基本避退时间：512比特时间，对于10Mb Ethernet，即51.2us；对于100Mb Ethernet，5.12us.2. 从0,1(2k-1)中随机抽出一个数，记为r，重传时间即为r*512比特时间，其中，k=min重传次数,103. 重传最多进行16次10) Ethernet还采用强化碰撞措施，为32或48比特时间，此外，帧间间隔为96比特时间.3.4 使用广播信道的以太网1) 10BASE-T Ethernet又称为星型总线，其在物理拓扑结构上虽然是星形结构(中心为集线器)，但逻辑上确实总线结构. P842) 集线器与多接口转发器很相似，且工作在物理层！不进行碰撞检测(P84)3) MAC地址又称为硬件地址、网卡地址、物理地址、适配器地址，48位 P884) 适配器上的硬件地址就用来标志路由器的接口，路由器如果同时连接到两个网络上，那么它就需要两个适配器和两个MAC地址！(有悖于平时对路由器的感性认识，因为宿舍内路由器功能是不完整的，它只有两个MAC地址，WAN口1个，LAN口公用1个，实质是交换机加上简单的路由功能) P885) MAC帧格式：数据字段在46-1500Byte之间. P893.5 扩展的以太网1) 对于在物理层扩展的以太网，有2缺点：1 会合成碰撞域；2 原来各系必须使用相同的以太网技术. P922) 在数据链路层扩展要使用网桥。网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤.3) 试用网桥的好处：P931. 过滤通信量，增大吞吐量，由于网桥工作在数据链路层，使得Ethernet各网段成为隔离开的碰撞域.2. 扩大了物理范围3. 提高了可靠性4. 可互联不同物理层、不同MAC子层和不同速率的Ethernet.4) 试用网桥的缺点：P931. 增加时延2. 在MAC子层没有流量控制功能，当网络负担很重时，极易产生帧丢失现象.3. 会产生广播风暴5) 网桥在转发帧时，不改变帧的源地址，但目标MAC地址却在不断改变. P946) 透明网桥：最大特点是具有自学习功能，具体学习过程见P95，此外，其还使用了生成树算法，保证网络在逻辑上没有回路. P967) 源路由网桥：由发送帧的源站负责路由选择，源路由网桥在发送帧时，把详细的路由信息放在帧首部中. （非重点）8) 多接口网桥（以太网交换机）：工作在数据链路层，最大优点是：用户在通信时不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，而是独占带宽 P979) 利用以太网交换机可以实现VLAN，避免广播风暴 P993.6 高速以太网(非重点)1) 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-T, 10GE帧格式都是一样的2) 100BASE-T争用期和帧间最小时间间隔为10BASE-T的10%，可用全双工模式工作，但如果使用半双工，还是要遵循CSMA/CD3) 10GE只使用光纤作为传输媒体，只工作在全双工模式，不存在争用问题，更不使用CSMA/CD第四章 网络层4.1 网络层提供的两种服务网络层可提供虚电路服务和数据报服务，实际操作中使用后者，因此：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，在发送分组时不需要事先建立连接，不提供服务质量的承诺.4.2 网际协议IP1) 与IP协议配套使用的还有：ARP, RARP, ICMP, IGMP P110.2) IP地址:=, P114-115 必考无悬念最高位标定可指派网络号最大主机数第一个可指派网络号最后一个可指派网络号A类地址0126224-21126B类地址10214-1216-2128.1191.255C类地址110221-1254192.0.1223.255.255D类地址1110多播地址E类地址1111保留3) 一个路由器至少应有2个IP地址，因为其至少连接2个网络，另：所有分配到IP的主机生而平等. P1164) 用网桥或转发器连接起来的若干个局域网仍然为1个网络. P1165) MAC帧在不同网络上传送时，帧首部的源地址和目的地址都要发生变化，而网桥转发时，不改变源地址.6) 理解ARP协议的工作过程 P120，另外，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. P1217) 为什么要使用IP地址而不直接使用MAC地址？全世界存在着各式网络，他们使用不同的MAC地址，要是这些异构网络相互通信就必须进行非常复杂的硬件地址转换工作，用户主机难以完成8) IP数据报格式 P122数据报最大长度为65535Byte，但不能超过下层链路层的MTU，因此，实际很少有数据报超过1500Byte的片偏移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字节为偏移单位. P123例子生存时间TTL：剩余跳数，每转发一次就-1，减小到0时，丢弃该数据报.9) 理解IP层转发分组的流程(非常重要！)，事实上，所有因特网上的分组转发都是基于目的主机所在网络的转发.4.3 划分子网和构造超网1) 为什么要划分子网？ P1281. IP地址空间利用率有时太低2. 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大而降低网络性能3. 两级IP地址不够灵活2) 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，而这个单位对外仍然表现为1个网络. P1293) 划分子网实际上是从主机号借用若干位作为子网号P129IP Address:=,4) 子网掩码Mask：由一串1和一串0组成，子网掩码中的1对应于网络号和子网号，0对应于主机号. P1315) Mask的最大特性：不管有没有划分子网，只要把Mask与IP地址按位与运算，就能得出该IP地址的网络地址. P1316) Mask是一个网络或一个子网的重要特性，虽然增加了灵活性，但却减少了能够连接在网络上的主机总数. P1327) 理解使用子网时路由分组转发的过程P134 例4-48) 无分类编址CIDR可与子网划分对比复习，难度总体不大，其特点有2：P1351. CIDR消除了传统的A, B, C类地址及划分子网的概念，由网络前缀和主机号组成，并可以使用斜线记法，即在IP地址后面加上”/ ”，然后写上网络前缀所占位数.2. CIDR把网络前缀都相同的连续IP地址组成一个”CIDR地址块” ，只要知道CIDR地址块中的任何一个地址，就可以知道这个地址块的起始地址和最大地址，以及地址块中的地址数（几乎铁定会考个填空神马的- -）9) CIDR仍旧使用32位子网掩码，”/”后面的数字即为Mask中1的个数.10) 最长前缀匹配P138查找路由表示可能会得到不止一个匹配结果，解决方法是：从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由，被称为最长匹配或最佳匹配.11) 使用二叉树查找路由表P139不太可能考，结合Huffman树或者二叉树遍历考起来难度太大，单独考没意义，这章可考的太多了，轮不到他4.4 网际控制报文协议ICMP (非重点，但一定要知道它工作在IP协议之上！)P1411) ICMP报文种类有2种：ICMP差错报告报文和ICMP询问报文2) 差错报文有5种：终点不可达、源点抑制、时间超过、参数问题、改变路由3) 询问报文2种：会送请求和回答、时间戳请求和回答4.5 因特网的路由选择协议（重点是RIP，OSPF次之，BGP基本可以无视）1) 理想的路由算法具有6特点P1442) 使用分层次的路由选择算法，可将因特网的路由选择协议划分为：内部网关协议(IGP, OSFP) 和外部网关协议EGP(目前使用BGP)3) 路由信息协议RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，认为好的路由就是跳数少，特点有3，见P1474) 理解RIP的距离向量算法P148例4-5要会做.5) RIP报文格式：P150最大长度504 Byte6) RIP缺点：当网络出现故障时，要经过较长时间才能将此信息传送到所有的路由器.限制网络规模，最大跳数为15RIP优点：实现简单，开销小7) 开放最短路径优先OSPF：最主要特征是使用分布式的链路状态协议，具有3特点P1528) OSPF的更新过程收敛的更快9) OSPF直接适应IP数据报传送，而不是用UDP10) OSPF的5种分组类型：P15411) 路由器结构：路由选择（也叫做控制部分，核心构建是路由选择处理机），分组转发（由3部分组成：交换结构，一组输入端口，一组输出端口）P1604.6 IP多播(非重点)1) 多播组的IP标识符就是IP地址中的D类地址(前4为1110)，使用IGMP协议，不产生ICMP差错报文.P1642) IP多播需要使用两种协议：网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议4.7 虚拟专网VPN和网络地址转换NAT(非重点)VPN专用地址范围：10.0.0.010.255.255.255172.16.0.0172.31.255.255192.168.0.0192.168.255.255第五章 运输层5.1 运输层协议概述1) 运输层提供应用进程间的逻辑通信2) 软件端口是应用层的各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址5.2 用户数据报协议UDP(非重点)1) UDP特点：无连接，尽最大努力交付，面向报文，无拥塞控制，支持一对一、一对多、多对一的交互通信、首部开销小.P1852) UDP的检验和是把手部和数据部分一起检验.P1865.3 传输控制协议TCP概述1) TCP协议特点：P1871. TCP是面向连接的运输层协议2. 每一条TCP连接只能是点对点的