计算机网络重点

1、第一章概述计算机网络定义：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，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源 共享和信息传递的计算机系统。计算机网络向用户提供的最重要的功能：连通性，共享性（资源共享）。因特网是世界上最大的互联网络。计算机网络发展的三个阶段：1）以单计算机为中心的联机中端系统；2）以通信子网 为中心的主机互联；3）计算机网络体系结构标准化。因特网发展的三个阶段：1）从单个网络ARPANET（基于电网发展起来的）向互联网 发展的过程；2）建成三级结构的因特网；3）逐渐形成多层次ISP结构的因特网。计算机的拓扑结构：是指计算

2、机或者设备与传输媒介形成的节点与线的物理构成模 式；常见的有：总线型拓朴，星型结构，环形结构，树形拓扑和混合型拓朴（图形可结合 page77局域网的拓朴）。三种交换的特点：电路交换：必须经过建立连接一通话释放连接三个步骤，整个报文的比特流 连续的从源点直达终点，好像在一个管道中传送。报文交换：整个报文先传送相邻结点，全部储存下来后在查找转发表，转发到下一个结 点。分组交换：单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，储存下来后查找转 发表，转发到下一个结点。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

3、突发数据是可提高整个网络的 信道利用率。由于一个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。电路交换：报文交换：比特流直达终点报文报文报文分组交换:枫组（得预先建立连接）8.计算机网路的分类：（存储转发）（存储转发）按不同作用范围：广域网WAN（几十到几千公里，是因特网的核心部分）；城域网MAN （550km）；局域网LAN（1km左右）；个人区域网PAN（10m左右）。按不同使用者：公用网，专用网带宽：1）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，单位是比特每秒b/s，网络带宽表示单位时间内从网

4、络中的某一 点到另一点所能通过的最高数据率。时延（delay）：数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到 另一端所需的时间。网络中的时延有以下几个不同的部分组成：（1）发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间；（2）传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花的时间，它取决于电磁波在信 道上的传输速率以及多传播的距离；（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、标准或约定组成要素：（1）语法：数据与控制信息的结构或格式；（2）语义：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：

5、事件实现顺序的详细说明协议是“水平”的，服务是“垂直”的。12.OSI的七层协议：应用层、表示层、会话层、运输层、运输层、网络层、数据链路 层、物理层；TCP/IP的体系结构：应用层（TELNET，FTP，SMTP等）、运输层（TCP或UDP）、 网际层IP、网络接口层；五层协议的体系结构：应用层：直接为用户的应用程序提供服务运输层：向两个主机进程之间的通信提供服务网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务数据链路层：为IP数据报组帧传送物理层：透明的传送比特流；实体、协议、服务和服务访问点（1）实体entiy:任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。（2）协议：控制两个对等实体（或多个实体）

6、进行通信的规则的集合。（3）服务：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 务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务协议是“水平”的，服务是“垂直”的。SAP服务访问点：在同一个系统中相邻两层的实体进行交互（信息交换）的地方客户一服务器方式：客户服务器所描述的是进程之间的服务与被服务的关系客户是服务请求方，服务器是服务提供方。客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程第二章物理层信道复用技术（1）定义：用一条物理线路，同时实现多条通信信道；（2）分类：a、频分复用FDM：频分复用的所有用户在同样地时间占用不同的带宽资源b、时分复用TDM：时分复用的所有用户是在不

7、同的时间占用同样的频带宽度c、波分复用WDM:光的频分复用d、码分复用CDM:个用户使用经过特殊挑选的不同码型，各用户之间不会造成干扰数据通信两大类同步通信：要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致。发送端发送连续的 比特流。异步通信：不要求接收端时钟和发送端时钟同步。发送端发送完一个字节可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。基本调制方法调幅（AM）：载波的振幅随基带数字信号而变化。调频（FM）：载波的频率随基带数字信号而变化。调相（PM）：载波的初始相位随基带数字信号而变化。第三章数据链路层数据链路层协议的任务：是节点到节点地将网络层的数据报传输通过路径中的单段链路。链路层的一个重要特点是数

8、据报在路径的不同链路上可能由不同链路层协议处理。链路：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数据链路：把实现一些必要的通信协议的硬件和软件加到链路上，就是数据链路，（最 常用的就是网络适配器）数据链路层的主要功能：链路管理，帧定义，流量控制，交错控制，将数据和控制信 息区分开，透明传输，寻址。帧：点对点信道的数据链路层的协议数据单元点对点信道的数据链路层在进行通信时的主要步骤：1）结点A的数据链路层把网络 层叫下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧；2）结点A把封装好的帧发送给结点B的 数据链路层；3）若结点B的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的帧中提取IP数据报 上

9、交给上面的网络层，否则丢弃这个帧。三个基本问题：封装成帧、透明传输，差错检测。字符填充：发送端的数据链路层在数据出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入 一个转义字符“ESC”（其十六进制编码是1B），而在接收端的数据链路层在将数据送往网 络层之前删除这个插入的转义字符。误码率：在一段时间内，传输错误的比特占总传输比特总数的比率。循环冗余检错CRC（page68）点对点协议PPP：用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议；局域网的数据结构链路局域网的拓朴：星型网，树型网，总线网，树形网CSMA/CD协议：载波监听多点接入碰撞检测要点：多点接入：就是说明这是总线型网络，许多计算机以

10、多点接入的方式连接在 一根总线上，协议实质是载波监听、碰撞检测。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上是 否有其他站在发送数据，如果有，就暂时不发送数据，要等待信道变为空闲时再发送。载波 监听就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。碰撞检测：“边发送边监听”，即适配器边发送数据变检测信道上的信号电压的变化 情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。扩展的以太网（page91）在物理层扩展以太网：扩展主机和集线器之间的距离的一种简单方法是使用光纤和 一对光纤调制解调器（进行电信号和光信号的转换）。在数据链路层扩展以太网：使用网桥。网桥工

11、作在数据链路层，他根据MAC帧的 目的地址对收到的帧进行转发和过滤。网桥：工作在数据链路层，根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤； 最简单的网桥有两个接口，两个以太网通过网桥连接起来后就成为范围更广的以太网，以前的每个以太网称为一个网段网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。使用网桥的好处：a、过滤通信量，增大吞吐量b、扩大了物理范围c、提高了可靠 性d、可互联不通物理层，不同MAC子层和不同速率的以太网缺点：增加了时延，没有流量控制，广播风暴。多借口网桥以太网交换机（page97）以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥。图33017.第四章网络层网络层提供两种服务

12、：虚电路服务、数据包服务。两种服务的对比：对比的方面虚电路服务数据报服务思路可靠通信应当有网络来保证可靠通信应当有用户主机来保证连接的建立必须有不需要终点地址尽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的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进行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的顺序总是按发送顺序到达终点达到终点不一定是按发送顺序端到端的差 错处理和流 量控制可以有网络负责，也可以由用户主 机负责有用户主机负责3.IP地址：:=网络号，主机号IP地

13、址空间总共有2的32次方，（4294967296）；4.IP地址分类：A类地址：网络号字段占一个字节，只有7位可供使用（该字段的第一位已固定为0）， 但可指派的网路号是126位。主机号占3字节，每一个A类网络中的最大主机数是2的24 次方减2。因为全1代表“all”，全0代表“本机”。A类地址有2的31次方个，占整个Ip 地址的50%B类地址：网络号字段有2字节，但是前面的两位已经固定为（10），可指派的网络 数为2的14次方减1 （减1是因为不可指派），最小网络地址是。主机号 占两个字节，B类地址的每一个网络上的最大主机数是2的16次方减2.B类地址有2的30 次方，占整个Ip地址的25%C

14、类地址：网络号字段占3字节，前面的3位数是（110），最小网络地址是， 可指派的网络数是2的21次方减1.主机号占1字节。整个C类地址约有2的29次方个地 址，占整个IP地址的12.5%D类地址：前四位是固定的（1110），用于多播。E类地址：前四位是固定的（1111），保留为以后用。5.IP地址与硬件地址区别：a、从层次的角度看，物理地址是数据链路层与物理层使用 的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址b、IP地址总是放在 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，数据链路层看不到数据报

15、的IP地址。6.地址解析协议ARP：知道一个机器的IP地址，找出其相应的物理地址逆地址解析协议RARP:知道物理地址，找出相应的IP地址四种使用ARP的典型情况：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。剩下的工作就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的一个主机。这时用ARP找到 本网络上的一个路由器的

16、硬件地址。剩下的工作就交给路由器来完成。网络地址=子网掩码和IP地址进行逐位的“与”运算；page133两例题路由选择协议的分类：内部网关协议IGP和外部网关协议EGP内部网关协议RIP：路由信息协议RIP是内部网关协议IGP中最先得到广泛使用的 协议；RIP协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距 离记录。其中要做注意“距离”的定义：从一路由器到直接连接的网络的距离定义为1.从一 路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1.距离等于16即相当于不可 达。RIP只适用小型互联网。RIP协议的特点：1）仅和相邻路由器交换信息2）路由器交换的信息是当前本路

17、由 所知道的全部信息，即自己的路由表3）按固定的时间间隔交换路由信息。P160 的图 4-42第五章运输层运输层两个协议的区别：用户数据报协议UDP：无连接，不可靠，尽最大努力交付，面向报文 传输控制协议TCP：提供面向连接的服务，可靠交付，面向字节流 2.IP协议的作用范围：提供主机之间的逻辑通信TCP/UDP协议的作用范围：提供进程之间的逻辑通信运输层的两个主要目的：1）提供可靠的端到端的通信2）向会话层提供独立于网络 的运输服务。运输层的作用：寻址，建立连接，释放链接，流量控制，拥塞控制，多路复用。端口：就是运输层服务访问点；端口是用来标志应用层的进程拥塞控制：使用慢启动，加速递减和拥塞

18、避免三种技术，拥塞发生在通过网络传输的 分组开始接近网络对分组的处理能力时。拥塞控制与流量控制的关系：拥塞控制:指的是在包交换网络中由于传送的包数目太多，而存贮转发节点（路由器） 的资源有限而造成网络传输性能下降的情况。拥塞的一种极端情况是死锁（Deadlock），退 出死锁往往需要网络复位操作。流量控制：指的是在一条通道上控制发送端发送数据的数量及速度使其不超过接收 端所能承受的能力，这个能力主要指接收端接收数据的速率及接收数据缓冲区的大小。通常 采用停等法或滑动窗口法控制流量。流量控制是针对端系统中资源受限而设置的；拥塞控制是针对中间节点资源受限而 设置的。用户数据报协议UDP特点：1）U

19、DP是无连接的2）UDP使用尽最大努力交付3）UDP是面向报文的4） UDP没有拥塞控制5） UDP支持一对一，一对多和多对多的交互通 信6）UDP的首部开销小UDP的首部格式：用户数据报UDP有两个字段（数据字段和首部字段），首部只有8 个字节，有四个字段组成，每个字段的长度都是两个字节：1）源端口，2）目的端口 3）长 度4）检验和。传输控制协议TCP特点：1）TCP是面向连接的运输层协议2）每一条TCP连接只 能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的3）TCP提供可靠交付4）TCP提供全双 工通信5）面向字节流。每一条TCP连接唯一的被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定TCP

20、连接：=socket1，socket2 = （IP1： port1），（IP2： port2） 理想传输条件两个特点：1）传输信道不产生差错2）不管发送方以多快的速度发送 数据，接收方总是来得及处理。停止等待协议：每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认，在收到确认之后 再发送下一个分组。Page189利用滑动窗口实现流量控制.page203第六章应用层域名系统DNS :用来把便于人们使用的机器名字转换成IP地址。远程登录协议Telnet：用于实现网络远程终端登录。文件传输协议FTP：用于实现互联网中交互式文件的传输。简单邮件传输协议SMTP:用于电子邮件的传输。超文本传输协议HTTP:用于

21、WWW（world wide web）服务。简单网络管理协议SNMP：用于管理和监视网络设备。动态主机配置协议DHCP：用于动态分配IP地址。每一个域名都是由标号序列组成的，各标号之间用点隔开如（三级域名. 二级域名.顶级域名）顶级域名TLD分三大类：1）国家顶级域名nTLD： cn表示中国，us表示美国，uk表示英国等2）通用顶级域名gTLD： com （公司企业）net （网络服务机构）org （非营利 的组织）int （国际组织）edu （美国专用的教育机构）gov （美国的政府 部门）mil （美国的军事部门）3）基础结构域名arpa （反向域名）在国家顶级域名下注册的二级域名由该国家

22、自行确定；我国把二级域名划分为“类别域名”和“行政区域名”：类别域名ac （科研机构） com （工、商、金融等企业）edu （中国的教育机构）gov （中国的政府机构）net（提供互联网络服务的机构）org （非营利性的组织）；行政区域名（共34 适用于我国的各省、自治区、直辖市）。域名查询：（基于分布式的、分层的数据库）递归查询：名字解析负担都放在当前联络的名字服务器上迭代查询：当前联络的服务器给出可以联系的服务器的名字，“我不知道这个名字，但可以向这个服务器请求基于TCP的FTP和基于UDP的TFTP文件传输协议FTP :向远程主机上传输文件或从远程主机下载接收文件；FTP使用的两个TC

23、P连接：1.控制连接（21端口）2.数据连接（20端口）简单文件传送协议TFTP： TFTP只支持文件传输而不支持交互TFTP共有五种协 议数据单元PDU远程终端协议TELNET:通过TCP连接注册（即登陆）到远地的另一个主机上（使 用主机名或IP地址）TELNET能将用户的击键传到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过TCP连 接返回到用户屏幕。这种服务是透明的，因为用户感觉到好像键盘和显示器是直接连在远地 主机上电子邮件a、简单邮件传送协议SMTPb、通用因特网邮件扩充MIMEc、邮局协议POP3邮件读取协议d、IMAP 邮件读取协议万维网WWW1）万维网用链接的方法从因特网上主动地按需获

24、取丰富的信息。2）万维网是分布式超媒体（hypermedia）系统3）超媒体与超文本的区别是文档内容不同。超文本文档仅包含文本信息， 而超媒体文档还包含其他表示方式的信息，如图形、图像、声音、动画， 甚至活动视频图像。4）万维网服务器=WEB服务器5）HTTP有两类报文：a、请求报文从客户向服务器发送请求报文b、响应报文从服务器到客户的回答6）超文本标记语言HTML （HyperText Markup Language）万维网页面的设计语言。7） 用网关接口 CGI（Common Gateway Interface）定义了动态文档应如 何创建，输入数据应如何提供给应用程序，以及输出结果应如何使

25、用。8）活动万维网文档（动态网页）每当浏览器请求一个活动文档时，服务 器就返回一段程序副本在浏览器端运行。动态主机配置协议DHCP1）允许一台计算机加入新的网络和获取IP地址而不用手工参与；2）DHCP服务器先在其数据库中查找该计算机的配置信息。若找到，则返回找到 的信息。若找不到，则从服务器的IP地址池（address pool）中取一个地址分配给 该计算机。简单网络管理协议SNMP1）网络管理包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监 视、测试、配置、分析、评价和控制，这样就能以合理的价格满足网络的一些需 要，如实时运行性能、服务质量等，网络管理简称网管。2）五个管理功能域：a、故障管理对网络中被管对象故障的检测、定位和排除；b、配置管一用来定义、识别、初始化、监控网络中的被管对象，改变被管对象的操作特性，报告被管对象状态的变化；c、计费管理记录用户使用网络资源的情况并核收费用，同时也统计网络的利用率；d、性能管理一一用最少网络资源和最