计算机网络基础复习资料大全

计算机网络基础复习资料大全引言计算机网络作为计算机学科的核心基础之一，贯穿了从硬件通信到应用服务的全流程。无论是应对课程考试、职业认证（如软考、CCNA），还是从事网络工程、运维开发等工作，扎实的网络基础都是不可或缺的“敲门砖”。这份复习资料将从概念体系、分层解析、协议原理、设备应用等维度，系统梳理核心知识点，辅以典型场景与例题分析，帮助你构建清晰的知识框架，高效完成复习。第一章计算机网络概述1.1核心概念与分类网络定义：自主计算机系统通过通信设备、传输介质连接，依托协议实现资源共享（硬件、软件、数据）与信息传递的系统。分类维度：按覆盖范围：局域网（LAN，如校园网）、城域网（MAN，如城市政务网）、广域网（WAN，如Internet骨干网）。按拓扑结构：星型（中心节点如交换机）、总线型（共享总线，易冲突）、环型（令牌环）、网状（骨干网高可靠）。按传输介质：有线（双绞线、光纤）、无线（WiFi、蓝牙、蜂窝网络）。1.2网络体系结构（1）OSI参考模型（七层）从下到上依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。物理层：处理比特流传输（如电压、光信号），定义介质、接口、编码（如曼彻斯特编码）。数据链路层：封装为帧，实现差错控制（CRC）、流量控制（停-等、滑动窗口）、介质访问（CSMA/CD）。网络层：处理分组转发与路由选择，定义IP地址、子网划分，核心协议如IP、ICMP。传输层：提供端到端可靠/不可靠传输（TCP/UDP），区分应用（端口号）。（2）TCP/IP模型（四层）简化为：网络接口层、网络层（IP层）、传输层（TCP/UDP层）、应用层。与OSI的对应：网络接口层对应OSI物理+数据链路层；应用层对应OSI会话+表示+应用层。优势：实用性强（如IPv4/IPv6、TCP/UDP广泛应用），协议栈简洁高效。（3）分层的意义通过解耦各层功能，降低开发复杂度（如物理层升级不影响应用层），实现标准化（不同厂商设备按层交互）。第二章物理层2.1传输介质与特性有线介质：双绞线：UTP（无屏蔽，如超五类/六类），成本低，适合短距离（100米内）；STP（屏蔽，抗干扰强，少用）。同轴电缆：曾用于以太网，现被双绞线/光纤取代，抗干扰优于双绞线。光纤：单模（长距离，10km+，激光传输）、多模（短距离，500米内，LED传输），带宽大、抗干扰、低损耗。无线介质：无线电波：覆盖广（如WiFi2.4G/5G），易受干扰；微波（定向传输，如卫星、点对点链路）；红外线（短距离，如遥控器）。2.2信号与编码信号类型：模拟信号（连续，如语音）、数字信号（离散，如二进制）。调制（数字→模拟，如ADSL）、解调（模拟→数字）实现数模转换。编码方式：不归零码（NRZ）：高电平1，低电平0，无时钟同步，易误判。曼彻斯特编码：每个比特中间跳变（如上升沿0，下降沿1），自带时钟，以太网（10Mbps）采用。差分曼彻斯特编码：跳变仅表示时钟，比特值由是否跳变决定（如跳变0，不跳变1），抗干扰更强。2.3物理层设备中继器：放大衰减信号，延长传输距离（如双绞线网段最大100米，中继器后可再传100米），仅复制比特，无帧识别能力。集线器（Hub）：多端口中继器，共享带宽（如100MHub，所有端口平分带宽），半双工，所有端口在同一冲突域（同一时间仅一个设备发数据）。第三章数据链路层3.1核心功能帧封装：将网络层IP分组封装为帧，添加首部（源/目的MAC地址、类型）和尾部（FCS校验）。差错控制：通过CRC循环冗余校验检测帧错误（检错率99.99%），若错误则丢弃或重传（依赖上层协议，如TCP重传）。流量控制：防止发送方速率超过接收方处理能力，经典算法如停-等协议（发一帧等确认）、滑动窗口（连续发多帧，窗口内无需等待）。3.2介质访问控制（MAC）（1）随机访问（竞争型）CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）：以太网（传统）核心，流程：先听后发，边发边听，冲突停发，随机重传。冲突域内同一时间仅一个设备发数据，效率随负载升高而降低。CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突避免）：WiFi核心，流程：先听后发，预约信道（RTS/CTS），避免冲突（无线环境难检测冲突）。（2）受控访问（令牌型）令牌环/令牌总线：通过令牌（特殊帧）控制访问，令牌传递到谁谁发数据，无冲突，但令牌维护开销大，已被以太网取代。（3）信道划分（静态分配）FDM（频分复用，如有线电视）、TDM（时分复用，如电话中继）、WDM（波分复用，光纤多波长传输）、CDM（码分复用，如CDMA手机）。3.3局域网与广域网技术（1）以太网（Ethernet）帧格式：目的MAC（6字节）、源MAC（6字节）、类型（2字节，如0x0800表示IP）、数据（____字节）、FCS（4字节）。MAC地址：48位（6字节），全球唯一（前24位厂商ID，后24位设备ID），如`____`。（2）虚拟局域网（VLAN）通过交换机划分广播域，隔离不同部门/安全域，基于端口、MAC、IP划分。如端口VLAN：将交换机端口1-5划分为VLAN10，端口6-10划分为VLAN20，不同VLAN需路由器通信。（3）广域网技术PPP：点对点协议，用于拨号/专线，支持认证（PAP/CHAP）、压缩、多协议封装。HDLC：高级数据链路控制，面向比特的同步协议，广泛用于路由器串口。帧中继：分组交换，基于虚电路（PVC/SVC），适用于突发性数据传输，带宽按需分配。3.4数据链路层设备网桥：连接两个LAN，基于MAC地址转发，隔离冲突域（每个端口一个冲突域），扩大网络范围（如连接两个100米双绞线网段）。交换机：多端口网桥，全双工（每个端口独立收发，无冲突），维护MAC地址表（记录端口与MAC的映射），支持VLAN、链路聚合（如LACP）。第四章网络层4.1核心功能分组转发：根据路由表（目标网络→下一跳/出接口）将IP分组从源端转发到目的端。路由选择：动态（RIP/OSPF/BGP）或静态配置路由，构建最优路径（如OSPF选最短路径，BGP选策略最优）。拥塞控制：防止网络过载，开环（如限流）或闭环（如TCP拥塞窗口调整）。4.2IP地址与子网划分（1）IPv4地址结构32位，分为网络号（标识网络）和主机号（标识设备），分类地址（A、B、C、D、E类）：A类：-55，网络号7位（0开头），主机号24位（支持1600万主机）。B类：-55，网络号14位（10开头），主机号16位（6.5万主机）。C类：-55，网络号21位（110开头），主机号8位（254主机）。D类（组播）、E类（保留）。（2）子网划分（VLSM）将大网络划分为小子网，通过子网掩码（如即/24）扩展网络号，缩小主机号。示例：C类地址`/24`，需划分为4个子网，每个子网至少50台主机。主机号至少7位（2^7-2=126≥50），因此子网掩码借2位（网络号+子网号=24+2=26，即/26）。子网：`/26`（0-63）、`4/26`（____）、`28/26`（____）、`92/26`（____）。（3）IPv6与CIDRIPv6：128位地址（冒分十六进制，如`2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334`），解决地址枯竭，支持自动配置、QoS、加密。CIDR（无类别域间路由）：超网技术，将多个小网络合并（如4个C类→/22），掩码变长（如`/22`包含`-55`）。4.3路由协议（1）内部网关协议（IGP，自治系统内）RIP：距离向量协议，基于跳数（最大15，超过则不可达），周期性更新（30秒），易路由环路（用splithorizon、poisonreverse解决）。OSPF：链路状态协议，基于Dijkstra算法计算最短路径，区域划分（减少路由信息），收敛快，支持负载均衡，适用于企业网。（2）外部网关协议（EGP，自治系统间）BGP：路径向量协议，用于Internet骨干网，考虑策略属性（如AS路径、MED、本地优先级），选路更灵活（如“走电信链路”而非最短路径）。4.4网络层设备路由器：工作在网络层，基于IP地址转发，隔离广播域（不同网络需路由通信），维护路由表，实现NAT（网络地址转换，如家庭路由器将内网IP转为公网IP）。三层交换机：融合路由与交换，同时处理数据链路层（MAC）和网络层（IP），转发速度快（硬件转发），适用于园区网核心层。第五章传输层5.1端口与多路复用端口号：传输层地址，区分应用程序，分为：动态端口（____，客户端随机分配）。5.2TCP与UDP对比特性TCP（传输控制协议）UDP（用户数据报协议）----------------------------------------------------------------------------------连接面向连接（三次握手建立）无连接（直接发，不管对方是否在线）可靠性可靠（确认、重传、排序、流控）不可靠（无确认，丢包不管）首部长度20-60字节（含选项）8字节（源/目的端口、长度、校验和）速度稍慢（开销大）快（开销小）（1）TCP三次握手（建立连接）①客户端→服务器：SYN（序列号x），请求连接。②服务器→客户端：SYN+ACK（序列号y，确认号x+1），同意连接。③客户端→服务器：ACK（确认号y+1），连接建立。目的：确保双方收发能力（客户端确认服务器能收，服务器确认客户端能发+收），同步序列号，防止旧连接干扰。（2）TCP四次挥手（断开连接）①客户端→服务器：FIN（序列号x），结束数据发送。②服务器→客户端：ACK（确认号x+1），确认断开请求。③服务器→客户端：FIN（序列号y），结束数据发送。④客户端→服务器：ACK（确认号y+1），确认断开。等待2MSL：确保最后一个ACK到达（MSL为报文最大生存时间，通常2分钟），防止旧报文干扰新连接。第六章应用层6.1核心协议与服务无状态（每次请求独立），基于请求-响应模型，方法：GET（获取资源）、POST（提交数据）、PUT（更新）、DELETE（删除）。版本演进：状态码：200（成功）、301（永久重定向）、302