计算机网络全部知识点

1、精选优质文档-倾情为你奉上第1章 概述1.1 计算机网络在信息时代中的作用因特网(Internet)的发展因特网的意义计算机网络向用户提供的最重要的功能：连通性、共享1.2 因特网概述1.2.1 网络的网络请注意名词“结点”网络与因特网1.2.2 因特网发展的三个阶段Internet 和 Internet 的区别三级结构的因特网 多层次 ISP 结构的因特网 用户通过 ISP 上网下面是具有三层 ISP 结构的因特网的概念示意图 万维网 WWW 的问世因特网的发展情况概况（统计到 2005 年）1.2.3 因特网的标准化工作制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段 各种RFC之间的关系 1.3

2、 因特网的组成因特网的边缘部分与核心部分1.3.1 因特网的边缘部分两种通信方式1.客户服务器方式客户软件的特点 服务器软件的特点 2.对等连接方式 对等连接方式的特点1.3.2 因特网的核心部分路由器的重要任务1.电路交换的主要特点更多的电话机互相连通使用交换机“交换”的含义电路交换的特点电路交换举例电路交换传送计算机数据效率低2.分组交换的主要特点 添加首部构成分组分组交换的传输单元分组首部的重要性收到分组后剥去首部最后还原成原来的报文因特网的核心部分分组交换网的示意图注意分组的存储转发过程路由器主机和路由器的作用不同分组交换的优点分组交换带来的问题存储转发原理并非完全新的概念 三种交换的

3、比较 计算机网络的产生背景新型网络的基本特点ARPANET的成功使计算机网络的概念发生根本变化 从主机为中心到以网络为中心1.4 计算机网络在我国的发展1.5 计算机网络的类别1.5.1 计算机网络的定义1.5.2 几种不同类别的网络1.从网络的作用范围进行分类2.不同使用者的网络3.用来把用户接入到因特网的网络1.6 计算机网络的性能1.6.1 计算机网络的性能指标1.速率2.带宽 常用的带宽单位数字信号流随时间的变化3.吞吐量4.时延(delay 或 latency)四种时延所产生的地方 容易产生的错误概念 5.时延带宽积6.利用率时延与网络利用率的关系两种国际标准1.6.2 计算机网络的

4、非性能特征1.7 计算机网络的体系结构1.7.1 计算机网络体系结构的形成关于开放系统互连参考模型OSI/RM1.7.2 协议与划分层次网络协议的组成要素 划分层次的概念举例 两个主机交换文件 再设计一个通信服务模块 再设计一个网络接入模块 分层的好处 层数多少要适当 计算机网络的体系结构 1.7.3 具有五层协议的体系结构五层协议的体系结构 主机 1 向主机 2 发送数据 1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点协议很复杂 著名的协议举例【例1-1】 结论1.7.5 TCP/IP 的体系结构IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上【例1-2】客户进程和服务器进程使

5、用 TCP/IP 协议进行通信功能较强的计算机可同时运行多个服务器进程 第 2 章 物理层2.1 物理层的基本概念机械特性 电气特性 功能特性 过程特性 2.2 数据通信的基础知识2.2.1 数据通信系统的模型几个术语2.2.2 有关信道的几个基本概念基带(baseband)信号和带通(band pass)信号 几种最基本的调制方法 对基带数字信号的几种调制方法 正交振幅调制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 2.2.3 信道的极限容量数字信号通过实际的信道 （1）信道能够通过的频率范围（2）信噪比 香农公式表明 请注意 2.2.4 信道的极限信息传输速

6、率2.3 物理层下面的传输媒体电信领域使用的电磁波的频谱2.3.1 导引型传输媒体双绞线同轴电缆光缆各种电缆光线在光纤中的折射 光纤的工作原理多模光纤与单模光纤2.3.2 非导引型传输媒体无线局域网使用的 ISM（Industrial Scientific Medical） 频段 2.4 信道复用技术2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing) 时分复用TDM(Time Division Multiplexing) 时分复用 时分复用可能会造成线路资源的浪费 统计时分复用 STDM(Statistic TDM)

7、2.4.2 波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 2.4.3 码分复用CDM(Code Division Multiplexing) 码片序列(chip sequence) CDMA 的重要特点码片序列的正交关系 码片序列的正交关系举例 正交关系的另一个重要特性 CDMA 的工作原理 2.5 数字传输系统旧的数字传输系统存在着许多缺点同步光纤网 SONET同步数字系列 SDH SONET 的 OC 级/STS 级与 SDH 的 STM 级的对应关系 2.6 宽带接入技术2.6.1 ADSL技术DSL 的几种类型 ADSL 的极限传输距离ADSL

8、的特点DMT 技术DMT 技术的频谱分布 ADSL 的数据率ADSL 的组成 第二代 ADSL 2.6.2 光纤同轴混合网（HFC 网）HFC 的主要特点 (1) HFC网的主干线路采用光纤(2) HFC 网采用结点体系结构 (3) HFC 网具有比 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 电缆调制解调器(cable modem) 2.6.3 FTTx 技术无源光配线网的组成 第 3 章 数据链路层数据链路层数据链路层的简单模型3.1 使用点对点信道的数据链路层3.1.1 数据链路和帧数据链路层传送的是帧数据链路层像个数字管道 3.1.2 三个基本问题

9、1.封装成帧用控制字符进行帧定界的方法举例 2.透明传输解决透明传输问题用字节填充法解决透明传输的问题 3.差错检测循环冗余检验的原理 冗余码的计算 冗余码的计算举例 循环冗余检验的原理说明 帧检验序列 FCS 接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验 应当注意 3.2 点对点协议 PPP3.2.1 PPP 协议的特点用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议 1.PPP 协议应满足的需求 2.PPP 协议不需要的功能3.PPP 协议的组成 3.2.2 PPP 协议的帧格式PPP 协议的帧格式透明传输问题 字符填充 零比特填充 不提供使用序号和确认的可靠传输 3.2.3 PPP 协议的工作状态3.

10、3 使用广播信道的数据链路层3.3.1 局域网的数据链路层局域网的拓扑 媒体共享技术以太网的两个标准 数据链路层的两个子层 局域网对 LLC 子层是透明的 以后一般不考虑 LLC 子层 2.适配器的作用 计算机通过适配器和局域网进行通信 3.3.2 CSMA/CD 协议以太网的广播方式发送 为了通信的简便以太网采取了两种重要的措施 以太网提供的服务 以太网发送的数据都使用曼彻斯特(Manchester)编码载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD 碰撞检测检测到碰撞后电磁波在总线上的有限传播速率的影响 传播时延对载波监听的影响 重要特性争用期二进制指数类型退避算法 (truncated bin

11、ary exponential type)争用期的长度 最短有效帧长 强化碰撞 人为干扰信号 3.4 使用广播信道的以太网3.4.1 使用集线器的星形拓扑使用集线器的双绞线以太网 星形网 10BASE-T 以太网在局域网中的统治地位集线器的一些特点 具有三个接口的集线器 3.4.2 以太网的信道利用率以太网的信道利用率 参数 a 对以太网参数的要求信道利用率的最大值 Smax 3.4.3 以太网的 MAC 层1.MAC 层的硬件地址 48 位的 MAC 地址计算机中的MAC地址手机中的MAC地址适配器检查 MAC 地址 2.MAC 帧的格式 以太网的 MAC 帧格式 以太网 V2 的 MAC

12、帧格式无效的 MAC 帧 帧间最小间隔 3.5 扩展的以太网3.5.1 在物理层扩展以太网用多个集线器可连成更大的局域网用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中用集线器扩展局域网 3.5.2 在数据链路层扩展以太网1.网桥的内部结构 使用网桥带来的好处 网桥使各网段成为隔离开的碰撞域 使用网桥带来的缺点 两个网桥之间还可使用一段点到点链路 网桥和集线器（或转发器）不同 2.透明网桥网桥应当按照以下自学习算法处理收到的帧和建立转发表 转发表的建立过程举例网桥在转发表中登记以下三个信息 网桥的自学习和转发帧的步骤归纳 透明网桥使用了生成树算法 生成树的得出3.源路由网桥4.多接口网桥以太网交换机

13、以太网交换机的特点独占传输媒体的带宽 用以太网交换机扩展局域网 利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网 虚拟局域网使用的以太网帧格式3.6 高速以太网3.6.1 100BASE-T 以太网100BASE-T 以太网的特点100 Mb/s 以太网的三种不同的物理层标准 3.6.2 吉比特以太网吉比特以太网的物理层 全双工方式 吉比特以太网的配置举例 3.6.3 10 吉比特和 100 吉比特以太网吉比特以太网的物理层 端到端的以太网传输 10 G以太网的物理层标准 40GB/100GB 以太网的物理层标准 以太网从 10 Mb/s 到100 Gb/s 的演进 3.6.4 使用以太网进行宽带接

14、入第 4 章 网络层本章最重要的内容(1) 虚拟互连网络的概念(2) IP 地址与物理地址的关系(3) 传统的分类的 IP 地址（包括子网掩码）和无分类域间路由选择 CIDR(4) 路由选择协议的工作原理4.1 网络层提供的两种服务电信网的成功经验让网络负责可靠交付虚电路服务虚电路是逻辑连接因特网采用的设计思路尽最大努力交付的好处数据报服务虚电路服务与数据报服务的对比4.2 网际协议 IP网际层的 IP 协议及配套协议4.2.1 虚拟互连网络网络互相连接起来要使用一些中间设备 网络互连使用路由器 互连网络与虚拟互连网络 虚拟互连网络的意义 分组在互联网中的传送 从网络层看 IP 数据报的传送

15、4.2.2 分类的 IP 地址1.IP 地址及其表示方法 IP 地址的编址方法 分类 IP 地址 IP 地址中的网络号字段和主机号字段 点分十进制记法 2.常用的三种类别的 IP 地址 IP 地址的一些重要特点 互联网中的 IP 地址 4.2.3 IP 地址与硬件地址4.2.4 地址解析协议 ARP地址解析协议 ARPARP 高速缓存的作用arp /a应当注意的问题使用 ARP 的四种典型情况 什么我们不直接使用硬件地址进行通信？ 4.2.5 IP 数据报的格式1.IP 数据报首部的固定部分中的各字段 【例4-1】 IP 数据报分片2.IP 数据报首部的可变部分 4.2.6 IP 层转发分组的

16、流程在路由表中，对每一条路由，最主要的是（目的网络地址，下一跳地址） 查找路由表特定主机路由 默认路由(default route)必须强调指出 分组转发算法 4.3 划分子网和构造超网4.3.1 划分子网1.从两级 IP 地址到三级 IP 地址 三级的 IP 地址 划分子网的基本思路 一个未划分子网的 B 类网络划分为三个子网后对外仍是一个网络 划分子网后变成了三级结构 2.子网掩码IP 地址的各字段和子网掩码 (IP 地址) AND (子网掩码) = 网络地址默认子网掩码 子网掩码是一个重要属性【例4-2】已知 IP 地址是 4，子网掩码是 255

17、.255.192.0。试求网络地址。 【例4-3】在上例中，若子网掩码改为。试求网络地址，讨论所得结果。 4.3.2 使用子网时分组转发在划分子网的情况下路由器转发分组的算法 【例4-4】已知互联网和路由器 R1 中的路由表。主机 H1 向 H2 发送分组。试讨论 R1 收到 H1 向 H2 发送的分组后查找路由表的过程。 4.3.3 无分类编址 CIDR（构造超网）1.网络前缀 IP 编址问题的演进 CIDR 最主要的特点 无分类的两级编址 CIDR 地址块 /20 表示的地址（212 个地址）路由聚合(route aggregation) C

18、IDR 记法的其他形式 构成超网 CIDR 地址块划分举例 2.最长前缀匹配最长前缀匹配举例最长前缀匹配3.使用二叉线索查找路由表用 5 个前缀构成的二叉线索 4.4 网际控制报文协议 ICMPICMP 报文的格式 4.4.1 ICMP 报文的种类ICMP 差错报告报文共有 5 种 ICMP 差错报告报文的数据字段的内容 不应发送 ICMP 差错报告报文的几种情况 ICMP 询问报文有两种 4.4.2 ICMP 的应用举例PING 的应用举例Trace route 的应用举例4.5 因特网的路由选择协议4.5.1 有关路由选择协议的几个基本概念1.理想的路由算法关于“最佳路由” 从路由算法的自

19、适应性考虑2.分层次的路由选择协议自治系统 AS(Autonomous System) 因特网有两大类路由选择协议 自治系统和内部网关协议、外部网关协议 这里要指出两点 因特网的路由选择协议 4.5.2 内部网关协议 RIP“距离”的定义 RIP ( Routing Information Protocol)RIP 协议的三个要点 Distance Vector Routing AlgorithmDistance Table: exampleDistance table gives routing tableDistance Vector Routing: overviewDistance V

20、ector Algorithm:Distance Vector Algorithm (cont.):Distance Vector Algorithm: example路由表的建立 2.距离向量算法RIP (Routing Information Protocol) 路由器之间交换信息 3.RIP2 协议的报文格式 RIP Table processingRIP2 的报文由首部和路由部分组成RIP 协议的优缺点 4.5.3 内部网关协议 OSPF1.OSPF 协议的基本特点三个要点 链路状态数据库(link-state database) The Link-State Routing Algo

21、rithmDijsktras AlgorithmDijkstras algorithm: exampleDijkstras algorithm, discussionOSPF 的区域(area) OSPF 划分为两种不同的区域 划分区域 主干路由器区域边界路由器 OSPF 直接用 IP 数据报传送 OSPF 的其他特点 OSPF 分组 2.OSPF 的五种分组类型 OSPF的基本操作 OSPF 使用的是可靠的洪泛法 OSPF 的其他特点 指定的路由器(designated router) 4.5.4 外部网关协议 BGP BGP 使用的环境却不同 BGP 发言人(BGP speaker) BG

22、P 交换路由信息BGP 发言人和自治系统 AS 的关系 AS 的连通图举例 BGP 发言人交换路径向量 BGP 协议的特点BGP-4 共使用四种报文 BGP 报文具有通用的首部4.5.5 路由器的构成 4.5.6 路由器在网际互连中的作用1.路由器的结构典型的路由器的结构 “转发”和“路由选择”的区别 输入端口对线路上收到的分组的处理 输出端口将交换结构传送来的分组发送到线路 分组丢弃 2.交换结构4.6 IP 多播4.6.1 IP 多播的基本概念多播可明显地减少网络中资源的消耗IP 多播的应用形式 4.6.2 在局域网上进行硬件多播D 类 IP 地址与以太网多播地址的映射关系 4.6.3 因

23、特网组管理协议 IGMP 和多播路由选择协议1.IP多播需要两种协议IGMP 使多播路由器知道多播组成员信息 IGMP 的本地使用范围 多播路由选择协议比单播路由选择协议复杂得多2.网际组管理协议 IGMP IGMP 是整个网际协议 IP 的一个组成部分IGMP 可分为两个阶段 IGMP 采用的一些具体措施 3.多播路由选择转发多播数据报使用的方法(1) 洪泛与剪除RPB 的要点 反向路径广播 RPB 和剪除 (2) 隧道技术(tunneling) (3) 基于核心的发现技术 几种多播路由选择协议 4.7 虚拟专用网 VPN 和网络地址转换 NAT4.7.1 虚拟专用网 VPN本地地址全球地址

24、RFC 1918 指明的专用地址(private address) 用隧道技术实现虚拟专用网 内联网 intranet 和外联网 extranet（都是基于 TCP/IP 协议） 远程接入VPN(remote access VPN) 4.7.2 网络地址转换 NAT网络地址转换的过程第 5 章 运输层5.1 运输层协议概述5.1.1 进程之间的通信运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信 应用进程之间的通信运输层协议和网络层协议的主要区别 运输层的主要功能 两种不同的运输协议5.1.2 运输层的两个主要协议TCP 与 UDP TCP/IP 体系中的运输层协议 TCP 与 UDP 还要强调两点

25、5.1.3 运输层的端口需要解决的问题 端口号(protocol port number)简称为端口(port)软件端口与硬件端口TCP 的端口 三类端口 5.2 用户数据报协议 UDP 5.2.1 UDP 概述UDP 的主要特点 面向报文的 UDPUDP 是面向报文的 5.2.2 UDP 的首部格式UDP 基于端口的分用 用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节。 在计算检验和时，临时把“伪首部”和 UDP 用户数据报连接在一起。伪首部仅仅是为了计算检验和。计算 UDP 检验和的例子 5.3 传输控制协议 TCP 概

26、述5.3.1 TCP 最主要的特点TCP 面向流的概念 应当注意套接字 (socket)同一个名词 socket有多种不同的意思 5.3.2 TCP 的连接5.4 可靠传输的工作原理5.4.1 停止等待协议请注意确认丢失和确认迟到 可靠通信的实现补充 Principles of Reliable Data TransferReliable data transfer: getting started3.4.1 Build a Reliable Data TransferRdt1.0: reliable transfer over a reliable channelRdt2.0: channe

27、l with bit errorsRdt2.0: FSM specification (stop-and-wait)Rdt2.0: in action (no errors)Rdt2.0: in action (error scenario)Rdt2.0 has a fatal flaw!Rdt2.1: sender, handles garbled ACK/NAKsRdt2.1: receiver, handles garbled ACK/NAKsRdt2.1: discussionRdt2.2: a NAK-free protocolRdt3.0: Channels with Errors

28、 and LossRdt3.0 senderRdt3.0 in action信道利用率 信道的利用率 U 流水线传输 5.4.2 连续 ARQ 协议累积确认 Go-back-N（回退 N） TCP 可靠通信的具体实现 5.5 TCP 报文段的首部格式源端口和目的端口字段序号字段确认号字段数据偏移（即首部长度）保留字段紧急 URG 确认 ACK 推送 PSH (PuSH) 复位 RST (ReSeT) 同步 SYN 终止 FIN (FINis) 窗口字段 检验和 紧急指针字段 选项字段 其他选项填充字段 5.6 TCP 可靠传输的实现5.6.1 以字节为单位的滑动窗口发送缓存 接收缓存发送缓存与

29、接收缓存的作用需要强调三点5.6.2 超时重传时间的选择往返时延的方差很大加权平均往返时间超时重传时间 RTO (RetransmissionTime-Out) 往返时间的测量相当复杂 Karn 算法 修正的 Karn 算法 5.6.3 选择确认 SACK接收到的字节流序号不连续 RFC 2018 的规定5.7 TCP的流量控制5.7.1 利用滑动窗口实现流量控制流量控制举例持续计时器(persistence timer)5.7.2 必须考虑传输效率5.8 TCP 的拥塞控制5.8.1 拥塞控制的一般原理拥塞控制与流量控制的关系 拥塞控制所起的作用 拥塞控制的一般原理 开环控制和闭环控制 5.

30、8.2 几种拥塞控制方法1.慢开始和拥塞避免慢开始算法的原理 发送方每收到一个对新报文段的确认（重传的不算在内）就使 cwnd 加 1。 传输轮次(transmission round)设置慢开始门限状态变量ssthresh当网络出现拥塞时慢开始和拥塞避免算法的实现举例 乘法减小(multiplicative decrease) 加法增大(additive increase) 必须强调指出 2.快重传和快恢复快重传举例快恢复算法 从连续收到三个重复的确认转入拥塞避免 发送窗口的上限值5.8.3 随机早期检测 REDRED 将路由器的到达队列划分成为三个区域 丢弃概率 p 与 THmin 和 T

31、hmax 的关系 瞬时队列长度和平均队列长度的区别 5.9 TCP 的运输连接管理1.运输连接的三个阶段 客户-服务器方式 5.9.1 TCP 的连接建立用三次握手建立 TCP 连接 用三次握手建立 TCP 连接的各状态 5.9.2 TCP 的连接释放A 必须等待 2MSL 的时间5.9.3 TCP 的有限状态机 第 6 章 应用层应用层协议的特点 6.1 域名系统 DNS6.1.1 域名系统概述6.1.2 因特网的域名结构域名只是个逻辑概念顶级域名 TLD (Top Level Domain)新增加了下列的通用顶级域名 因特网的域名空间 6.1.3 域名服务器区的不同划分方法举例 树状结构的

32、 DNS 域名服务器 域名服务器有以下四种类型 根域名服务器最高层次的域名服务器根域名服务器共有 13 套装置（不是 13 个机器）举例：根域名服务器 f 的地点分布图（2012年5月） 顶级域名服务器（即 TLD 服务器） 权限域名服务器 本地域名服务器 提高域名服务器的可靠性域名的解析过程 本地域名服务器采用迭代查询 本地域名服务器采用递归查询（比较少用） 名字的高速缓存 6.2 文件传送协议6.2.1 FTP 概述文件传送并非很简单的问题6.2.2 FTP 的基本工作原理FTP 特点主进程的工作步骤如下两个连接FTP 使用的两个 TCP 连接 两个不同的端口号 使用两个不同端口号的好处

33、NFS 采用另一种思路6.2.3 简单文件传送协议 TFTPTFTP 的主要特点是TFTP 的工作很像停止等待协议6.3 远程终端协议 TELNET 客户-服务器方式TELNET 使用网络虚拟终端 NVT 格式 网络虚拟终端 NVT 格式 6.4 万维网 WWW6.4.1 概述万维网提供分布式服务 超媒体与超文本万维网的工作方式 万维网必须解决的问题 6.4.2 统一资源定位符 URL1.URL的格式URL 的一般形式 使用 HTTP 的 URL6.4.3 超文本传送协议 HTTP1.HTTP 的操作过程 万维网的工作过程 用户点击鼠标后所发生的事件 HTTP 的主要特点 请求一个万维网文档所

34、需的时间 持续连接(persistent connection)持续连接的两种工作方式代理服务器(proxy server) 使用高速缓存可减少访问因特网服务器的时延 使用高速缓存的情况3.HTTP 的报文结构 HTTP 的报文结构（请求报文） HTTP 请求报文的一些方法 HTTP 的报文结构（请求报文） HTTP 的报文结构（响应报文） 状态码都是三位数字 4.在服务器上存放用户的信息6.4.4 万维网的文档1.超文本标记语言 HTMLHTML 文档 HTML 文档中标签的用法 两种不同的链接2.动态万维网文档 万维网服务器功能的扩充 扩充了功能的万维网服务器 通用网关接口 CGI(Common Gateway Interface) CGI 程序3.活动万维网文档活动文档在客户端创建 用 Java 技术创建活动文档 Java 技术装三个主要组成部分 Java计算机硬件无关Java 解释程序 6.4.5 万维网的信息检索系统1.全文检索搜索和分类目录搜索分类目录搜索 一些著名的搜索引擎 垂直搜索引擎(Vertical Search Engine) 6.4.6 博客、微博和轻博1.博客2.微博3.轻博6.5 电子邮件6.5.1 电子邮件概述电子邮件的一些标准电子邮件的最主要的组成构