计算机网络精华

1、计算机网络第一章1.计算机网络的发展的三个阶段：1）以主机为中心的联机终端系统 “计算机终端”系统；2） 以通信子网为中心的主机互联 分组交换网络；3） 体系结构标准化网络 层次化结构，并对每层进行了精确定义；2. 计算机网络的产生原因：1） 资源共享的需求（计算能力、外设、软件、数据）2） 大型项目的合作（进行工程项目协作）3） 人与人之间的信息沟通（数据通信）3. 以通信子网为中心的主机互联特征：1）多个终端主机系统互联，形成了多主机互联网络 2）网络结构从“主机-终端”转变为“主机-主机”演变阶段：主机-主机网络的演变阶段1：通信任务从主机中分离，有通信控制处理机（CCP：处理主机之间完

2、成通信任务的专用计算机） 完成阶段2：通信子网规模逐渐扩大（私有-社会公用）两层网络概念：1） 由CCP组成的传输网络-通信子网，提供信息传输服务2） 建立在通信子网基础上的主机集合-资源子网，提供计算资源注：通信子网上可有多个资源子网，共享通信子网的服务4.计算机网络：相互连接的自治计算机的集合自治：能独立运行，不依赖于其他计算机互连：以任何可能的通信连接方式有线方式：铜线、光纤无线方式：红外、无线电（微波）、卫星5. 计算机网络系统的组成硬件网络节点1) 端节点：计算机2) 中间节点：交换机、集中器、复用器、路由器、中继器通信链路：信息传输的通道1)物理：传输介质2)逻辑：信道3)类比CA

3、TV的电缆和频道之间的关系软件通信软件（网络协议软件）网络操作系统网络管理/安全控制软件、网络应用软件6. 计算机网络的分类按拓扑结构分类（6种）星形、树形、总线型、环形、全连接、不规则（网状）按通信传播方式分类：1）点对点传输方式的网络：由一对对机器间的多条传输链路构成。 -信源与信宿之间的通信需经过一台和多台中间设备进行传输。 -网状、环形、树形、星形2）广播方式网络：一台计算机发送的信息可被网络上所有的计算机接收。总线型、无线（微波、卫星）第二章1. 数据通信的基本过程（5个阶段）5个阶段：建立物理连接、 建立逻辑连接、数据传输、断开逻辑连接、断开物理连接包含两项内容：数据传输和通信控制

4、2.信道：传送信息的线路（或通路） 数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道 1）计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输 2）ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域网 模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道 CATV、无线电广播、电话拨号线路3.通信方式单工： 数据单向传输（例：无线电广播）半双工：数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输（例：对讲机）全双工：数据可以双向同时传输（例：电话）需要具有两条物理上独立的传输线路；或者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向的信号传输。3. (2)同步方式 数据通信中需要在三个层次上实现同步：位同步：使接收端与发送端

5、在时间基准上一致。外同步和自同步。字符同步：找到正确的字符边界。异步制和同步制帧同步：识别一个帧的起始和结束（帧：数据链路中的传输单位包含数据和控制信息的数据块）4.传输介质磁介质：高带宽、低费用、高延时（小时） 在通信中很少使用金属导体;双绞线、 同轴电缆(粗、细)光纤无线介质:无线电、微波、卫星、红外线同轴电缆：应用领域：总线局域网（以太网）双绞线：屏蔽双绞线(STP) 、非屏蔽双绞线(UTP)。应用领域：电话网络、计算机局域网光纤：依靠光波承载数据，光脉冲在玻璃纤维中传播。原理：光纤传输原理光的反射，单向传输，双向需两根光纤。应用领域：局域网主干、电信网络、服务器连接无线介质（信号在大气

6、或外层空间自由传播）使用电磁波或光波携带信息。主要类型：无线电、地面微波 通信卫星 红外线传输介质传输方式速率/工作频带传输距离性能价格应用双绞线宽带基带1Gb/s模拟: 10km数字: 500m较好低模拟/数字信号传输50同轴电缆基带10Mb/s<3km较好较低基带数字信号75同轴电缆宽带450MHz100km较好较低模拟电视、数据及音频光纤基带40Gb/s20km以上很好较高远距离高速数据传输微波宽带46GHz几百km好中等远程通信卫星宽带110GHz18000km很好高远程通信5.数字数据的数字信号编码不归零码二进制数字0、1分别用两种电平来表示；常用5V表示1，5V表示0；缺点：

7、存在直流分量，传输中不能有变压器或电容；不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。曼彻斯特编码用电压的变化表示0和1。规定在每个码元的中间发生跳变；高低的跳变代表0，低高的跳变代表1；每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号。这种编码也称为自同步码。缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。差分曼彻斯特编码每个码元的中间仍要发生跳变。用码元开始处有无跳变来表示0和1 ，有跳变代表0，无跳变代表1。6.数字数据的调制三种常用的调制技术：幅移键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。7.模拟数据的数字信号编码采样定理：模拟信号的最高频率为F，以2F的采样频率对其

8、采样，则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。三种常用的调制技术：幅移键控ASK （Amplitude Shift Keying）频移键控FSK （Frequency Shift Keying）相移键控PSK （Phase Shift Keying）PCM编码：采样：按一定间隔对语音信号进行采样量化：把每个样本舍入到最接近的量化级别上编码：对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号（脉码调制）。8.多路复用即多个信息源共享一个公共信道。目的：提高线路利用率。复用的基本思想：把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据。复用方法频分复用FDM：按频率划分

9、不同的信道，如CATV系统时分复用TDM:按时间划分不同的信道，目前应用最广泛波分复用WDM:按波长划分不同的信道，用于光纤传输码分复用CDM:按地址码划分不同的信道，非常有发展前途.9.同步方式数据通信中需要在三个层次上实现同步：位位同步 目的：使接收端与发送端在时间基准上一致字符字符同步 目的：找到正确的字符边界帧帧同步 目的：识别一个帧的起始和结束第三章1.层次结构方法的优点：独立性强耦合程度低,适应性强,易于实现和维护.实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。2.实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。3.协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。4.接口：相邻两层之间交互的界

10、面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。5.服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。6.服务原语：专供用户和其他实体访问服务。7.体系结构各层中实现的主要功能差错控制，使对等层的通信更加可靠；流量控制，控制发送端的速率，使接收端能来得及接收；分段和重装，发送端将数据块分成更小的单位，并在接收端重新组合；复用和分用、多个高层的对等层通信会话复用一条低层连接；建立连接和释放连接。8.通信协议的三要素 语义、语法、时序9.OSI/RM参考模型物理层作用：在物理媒体(介质)上正确地、透明地传送比特流。数据链路层功能：在两个相邻节点间可靠地传输数据，使之对网络层呈现为一条无错

11、的链路。网络层作用：寻址并选择合适的路由，把数据报从源端传送到目的端，在需要时对上层的数据进行分段和重组。传输层作用：对网络层的连接进行管理，在源端与目的端之间提供可靠的、透明的数据传输，使上层服务用户不必关心通信子网的实现细节。会话层作用：为用户建立、引导和释放会话连接。表示层作用：定义用户或应用程序之间交换数据的格式，提供数据表示之间的转换服务，保证传输的信息到达目的端后意义不变。 应用层作用：为End-user的应用进程提供标准的网络服务和应用接口。10.TCP/IP参考模型,特点TCP/IP不是一个单个的协议，而是由数十个具有层次结构的协议组成的一个协议集。TCP和IP是该协议集中的两

12、个最重要的核心协议。TCP/IP参考模型在服务、接口与协议的概念区别上不是很清楚；TCP/IP参考模型不通用；TCP/IP参考模型的网络接口层并不是常规意义上的层次概念；TCP/IP参考模型没有区分物理层和数据链路层。11.TCP/IP与OSI/RM的比较相同点以协议栈为基础；传输层之上的各层都是传输服务的用户，并且都是面向应用的用户。 不同点 OSI模型在前，协议在后，使得协议相对更加容易被替换为新的协议 ；TCP/IP模型在后，协议在前，模型不适合其他协议栈。 OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层上只支持面向连接的通信；TCP/IP模型的网际层上只有一种模式(即无连

13、接通信)，但是在传输层上同时支持两种通信模式。12.原理体系结构与OSI/RM模型比较的特点：为OSI/RM和TCP/IP相结合的5层结构，分为应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。与OSI参考模型相比，它缺少表示层和会话层，但并不意味两个层次的网络功能全部被取消，只是取消了定义不是很明确的功能，而定义明确的功能则被放置到应用层。第四章1.DNS基本工作原理某个用户要浏览西安交大的主页，用户主机（假定为A）必须获得主机（以下简称为xjtu）的IP地址。解析过程：A向本地域名服务器DNS1查询请求；如果DNS1上有xjtu的记录，就立即将交大的IP地址返回给A；如果DNS1上没有xjtu的

14、记录，DNS1就会向根域名服务器发出查询请求；根域名服务器把负责cn域的域名服务器B的IP地址告诉给DNS1；DNS1向B查询，获得负责域DNS服务器C的地址；DNS1向C查询，获得负责域DNS服务器D的地址；DNS1向D查询，即可获得的IP地址。2.远程登陆的过程与指令第一步: 启动telnet客户端程序telnet remote-system port-number第二步： telnet的内部命令行提示符为： telnet>第三步：第一种情况：:启动时直接指明要连接的目标主机$telnet 指明目标主机名$telnet 202.117.35.70 指明目标主机IP地址第二种情况：启动

15、时不指明目标主机1：进入telnet内部命令状态telnet> 内部命令提示符2：在内部命令状态下键入open命令连接远程主机telnet>open telnet>open 202.117.35.70第四步：连接时远程主机将要求用户输入用户名和口令 login：<user-id > password：<password >第五步：断开与远程主机的连接在远程系统提示符下键入命令：exit，logout或Ctrl-D第五章1. 因特网体系结构的不同层次因特网的体系结构即TCP/IP协议栈；它不是一个单一的协议，是一个协议集。而TCP和IP是该协议中最重要的

16、两个协议，分为物理层、链路层、网络层、传输层和应用层。其中协议数据单元（PDU）依次为报文、段、数据报、帧、位统。2. 根据不同的目的，网络互连可以在网络体系结构的不同层次上实现，归纳如下：1） 物理层：使用中继器或集线器在不同的电缆之间复制位信号，无寻址功能2） 数据链路层：使用网桥或交换机在局域网间存储转发数据帧，用Mac地址寻址3） 网络层：用路由器在不同网络间存储转发分组，用IP地址寻址4） 传输层和应用层：使用网关提供更高层次的互连，用端口号或其他定标识寻址3. 网络互连的目的（识别地址的作用？）1） 将不同网络或相同网络用互连设备连接在一起形成范围更大的网络2） 将一个原来很大的网

17、络划分为多个网段或逻辑上的子网以增强网络性能3） 实现异种网络间服务和资源共享4. 因特网的接入技术分类从用户类型划分，因特网接入分为：住宅（居民区）接入：将居民家中的端接系统连接入网机构接入：将学校、公司和政府机构的端接系统连接入网移动用户接入：将移动的端接系统连接入网5.因特网的链路层和网络层1）因特网的链路层协议包括：SLIP、PPP、HDLC2）因特网的网络层协议主要包括：互联网络协议IP、网络控制信息协议ICMP、路由协议、组播协议IGMP3）PPP 设计要求：帧封装、位流透明、错误检测、网络层地址协商4）网络层协议组成：网际协议、路由选择协议、网络控制信息协议、组播协议6.IP是因

18、特网的网络层中最重要的协议：1）提供数据报（Datagram）的投递服务（主机到主机）2）在不同的数据链路层上进行数据转发操作7.IP地址: 32bit的逻辑地址, 用来标识主机或路由器的网络接口 IP地址包括2个部分: 网络地址（网络号）、主机地址（主机号） IP地址有五类：类别网络地址主机地址地址范围网络数主机数适用范围A类0 7位24位1.0.0.0127.255.255.2552大型网络B类1 014位16位128.0.0.0191.255.255.2552大型网络C类1 1 021位8位192.0.0.0223.225.225.2252局域网D类1 1 1 0组播地址 28位224.

19、0.0.0239.255.255.255组播业务E类1 1 1 1 0保留给将来使用28位240.0.0.0247.255.255.255作为保留使用8.识别地址的作用：IP地址的最高几位为类型标志，地址的其余位分为网络地址与主机地址，识别网络地址可唯一标识一个网络，识别主机地址可说明机器在网络中的编号9.因特网传输层协议 传输层的两种重要协议：面向连接的协议（TCP）无连接的协议（UDP）提供运行在不同主机中进程间的逻辑通信，但仅运行在端系统中10.传输 vs. 网络层服务：网络层: 在端系统间进行通信；传输层: 在进程间进行通信；传输层依赖于网络层的服务，反过来又加强了网络层的服务。11.

20、 数据链路层、网络层、传输层如何实现？第六章1.LAN的特点覆盖范围小;高传输速率;低误码率;拓扑：总线型、星形、环形;介质：UTP、Fiber、COAX私有性：自建、自管、自用.2.LAN的技术特征拓扑结构（逻辑、物理）：总线型、星形、环形、树形介质访问方法：CSMA/CD、Token-passing信号传输形式：基带、宽带3.局域网体系结构：包含了两个层次：数据链路层、物理层。物理层包括两个接口：连接单元接口、介质相关接口。数据链路层又分为逻辑链路控制和介质访问控制两个子层。物理层的功能：位流的传输；同步前序的产生与识别；信号编码和译码。数据链路层的特点：局域网链路支持多路访问，支持成组地

21、址和广播；支持介质访问控制功能；提供某些网络层的功能，如网络服务访问点(SAP)、多路复用、流量控制、差错控制。4.介质访问控制方法解决各站点如何访问共享信道，并解决同时访问造成的冲突（信道争用）的方法称为介质访问控制方法。两类介质共享技术：静态分配，不适用于局域网。动态分配（随机接入、受控接入）。5.局域网中的介质访问控制方法载波检测多路访问/冲突检测：采用随机访问技术的竞争型介质访问控制方法。令牌传递：采用受控访问技术的分散控制型介质访问控制方法。6.CSMA/CD（以太网）的优缺点控制简单，易于实现；网络负载轻（40以内）时，有较好的性能，延迟较小；网络负载重时，性能急剧下降，冲突数量增

22、加，网络延迟增大，延迟时间不可预计（非确定性延迟）。7.令牌传递主要用于IEEE802.5令牌环网。拓扑结构：点到点链路连接，构成闭合环第七章1.广域网概念广域网即WAN，是一种跨越长距离，可以将两个或多个局域网和/或主机连接在一起的网络特点： 范围广 建立在电信网络的基础上 应用环境复杂 介质：双绞线、同轴电缆、光纤、地面微波、卫星 传输速率：主干网高，但接入速率低 误码率高，需应用复杂的错误控制技术，开销大 拓扑结构：点到点构成的网状结构 公共服务：电信服务商2. 主要的广域网技术X.25公共分组交换网网络层Frame.Relay帧中继（FR）数据链路层ISDN综合业务数据网物理层DDN数

23、字数据网物理层xDSL数字用户线物理层ATM异步传输模式数据链路层3. 电话系统主要由3部分组成：本地环路（接入网）、干线（传输网）和交换局 模拟传输 数字传输 模拟传输电话机端局长途局中心交换 局长途局端局电话机 本地环路 准长途干线 长途干线 准长途干线 本地环路 电话系统的结构电话网中的核心技术：PCM编码 时分多路复用技术4. ATM的速率定为155.52Mbps和622.08Mbps5. SONET/SDH ( 同步光网络/同步数字系列 ) 光子子层组成：由光纤连接的交换机、多路复用器和中继器组成 分段子层从体系结构来看，其本身只对应OSI模型的物理层，但包括4个子层 线路子层 路径

24、子层SONET的基本速率为：810*8*8000=51.84Mbps拓扑结构：网状、环形（双环）6. xDSL（数字用户线）DSL是普通电话线上实现数字传输的技术，属于接入网技术-“最后1公里”提高传输带宽的方法：是本地环路数字化，解决模拟传输的带宽瓶颈 是本地环路的铜质双绞线改造为光纤，提高传输线路的带宽ADSL系统构成：用户端设备和局端设备 本地网络 用户端-局端 （电话双绞线） 铜质双绞线在4Km的距离内带宽可达1.1Mhz7. 局域网的通信服务类型：l 电路交换 PSTN、ISDN：低速，不超过144kb/s 主要用于：家庭上网、移动/远程用户连接企业LAN、高速线路的备份等 优点：实

25、时性好l 分组交换X.25：可靠性高、速度慢（64kb/s）适用于一般的数据通信帧中继：速度快（2Mb/s以上）适用于企业用户，如远程局域网互联、多媒体通信优点：灵活性好l 租用专线模拟专线：半永久性地租用电话线路数字专线：半永久性地租用电信网络的子信道，如DDN 带宽：N×64kb/s（1N 30），为部分或全部E1带宽昂贵，只适用于企业用户8. 广域网的链路层协议. HDLC（高级数据链路控制协议）PPP（点对点协议）站点的三种工作模式：正常响应工作模式 用于非平衡配置 异步响应模式 异步平衡模式用于 平衡配置第八章 1.网络调制解调器：是一种把要传输的数字信号条知道载波上或从载

26、波上把数字信号分离出来的设备。主要用于电话玩过的数据通信，在网互连和远程访问方面有重要作用。使用调幅、调频、调相三种基本方式；又称为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。标准的调制解调器：采用频移键控调制，调相调幅相结合的调制.高速调制解调器：工作在体系结构的物理层。2.网络设备在OSI体系中的位置2.网络设备在OSI体系中的位置OSI层次地址类型设备传输层及以上应用程序进程地址（端口）网关（协议转换器）网络层网络地址（IP地址）路由器（三层交换机）数据链路层物理地址（MAC地址）网桥、交换机（网卡）物理层无中继器、集线器、（网卡） 主机1 主机2应用层传输层应用层|传输

27、层（网关）应用层传输层网路层IP（路由器）IP网路层数据链路层网桥网桥数据链路层物理层中继器中继器物理层3.网络接口卡（网卡）：是连接主机与网络的基本设备。（1）每台主机都应配置一个或多个网卡；（2）每个网卡都有一个或多个网络接；（3）不能独立工作，必须依赖于宿主主机。1）网络接口的技术体系类型：局域网接口、无线局域网接口、蓝牙。2）网卡的功能：数据缓存、封装/解封装、介质访问控制、串/并转换、数据编码/解码、数据发送/接收。3）提高网卡性能的技术：并行处理：发送/接收和数据处理同步进行全双工方式操作采用突发传输方式 使用智能网卡，让网卡承担更多的传输任务使用远程唤醒采用IEEE802.1p

28、标准，允许特点应用类型的数据优先发送。4.中继器与集成器1）中继器： 工作在物理层 功能：信号整形和放大，在网段之间复制比特流。不能构成环，应遵守以太网的3-4-5规则。特点：信号延时小、不检查错误会使错误扩散、不过滤信息、可进行介质转换、用中继器连接的多个网段是一个冲突域。2）集成器：多端口的中继器，工作在物理层。功能：信号整形和放大，在网段之间复制比特流。端口数：8、12、16、24 特点：具有与中继器同样的特点 、可改变拓扑结构（总线连接星形连接）、逻辑上仍是一个总线型共享介质网络。类型：按结构形式分为：独立式、堆叠式、模块化用集线器构建的网络的特点：所有主机共享带宽、无法限制冲突和广播

29、、适用于小型网络。5.网桥与网络交换机1）实现网络分段的设备：网桥、交换机、路由器2）网桥：存储转发设备，工作在数据链路层。用网桥连接的多个网络对外呈现为一个单独的物理网络。具有唯一的网络地址。根据路径选择方法分为：透明网桥：由网桥负责路由选择，网桥和路由对站点透明源路由选择网桥：由源站点负责路由选择，网桥和路由对站点不透明透明网桥工作原理：基于转发表的过滤、转发与广播用网桥进行网络互联的优缺点优点：a.实现不同类型的LAN互联；b.能够隔离错误帧，防止错误扩散；c.限制了冲突域的范围；d.可隔离故障。缺点：a.无法控制广播；b.只能用存储转发方式，速度慢；c.无流量控制，负载重时会出现丢帧现象。网路交换机：和网桥属同一类设备，工作在数据链路层。端口数多，交换速度快，可看作多端口的高速网桥。交换机的优点：a.交换速度快，可实现线速转发；b.能解决网络主干上的通信拥挤问题；c.端口密度高，降低了组网成本。交换机的三种转发方式：存储转发、直通转发、无碎片直通转发3）使用网络交换机的优点：a