计算机网络复习资料(2016年12月)

1、第一章计算机网络是指利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件实现资源共享和信息传递的系统计算机网络组成：硬件：服务器、工作站、连接设备、传输介质。软件：网络操作系统、网络协议软件。 网络硬件是计算机网络系统的物质基础。资源子网：主机、终端、软件、数据库等。通信子网：通信线路、网络连接设备、网络通信协议、通信控制软件等计算机网络功能：资源共享、信息交换（最基本功能）、数据通信、分布式处理、负载均衡、提高系统的可靠性和可用性计算机网络分类：按传输技术分：广播式网络、点到点式网络 按连接距离和规模分类：局域网LAN、城域网MAN、广域网

2、WAN、无线网、因特网计算机网络的拓扑结构：按照不同的物理拓扑结构：分为树形拓扑、网状拓扑、环形拓扑、星形拓扑、总线形拓扑协议：通信双方的相同层次称为对等实体，对等实体之间必须按照一定的规则才能完成通信。计算机网络协议的定义：协议定义了计算机网络中两个或多个通信实体之间交换信息的格式和顺序，以及信息传输过程中所应产生的各项行为的规则约定。服务和协议的关系： 一个网络的层次结构及其通信协议的集合称为网络体系结构。具有相同体系结构的网络称为同构网；不同体系结构的网络称为异构网。协议组成：语法定义数据的格式或信号的形式；语义包含了对等进程协调配合和数据管理所需要的信息结构；时序指收、发速率匹配和接收

3、排序差错控制：是指在传输数据时用某种方法来发现错误，并进行纠正以提高传输质量。物理层设备：接口、集线器、中继器；数据链路层设备：网卡、网桥；网络层设备：路由器。计算机网络采用层次结构，其优点：各层之间相互独立；灵活性好；各层都可以用最合适的技术来实现，各层技术的改变不影响其他层；易于实现和维护；有利于促进标准化。ISO/OSI参考模型：(1) 物理层 二进制比特流。 物理层是网络通信的传输介质。 (2)数据链路层 数据链路层是为网络层提供服务的 数据帧。 数据帧中包含物理地址（又称MAC地址）、控制码、数据及校验码等信息。 采用差错控制与流量控制方法，使得有差错的物理链路变成无差错的数据链路。

4、 (3)网络层 网络层是为传输层提供服务的 数据包或分组。（拥塞控制）。当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。 (4)传输层 传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。 传输层传送的协议数据单元称为段或报文。 (5)会话层 会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信（对话） (6)表示层 (7)应用层 该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求，如文件传输、收发电子邮件等。各层功能归纳：物理层：保证二进制比特流（数据流）的透明传送；数据链路层：在网络两节点间进行无差错的“帧”传送。（通过物理层建立的链

5、路连接，传输以“帧”为单位的数据包）网络层：在源节点和目的节点之间进行路径选择和拥塞控制。使传送的数据分组（信息包）正确无误地到达目的地。传输层：端到端的传输控制；会话层：会话管理与数据传送的同步；表示层：数据格式转换、数据加密、解密等；应用层：为用户使用网络提供接口；1-4（低层）：面向通信；5-7层（高层）：面向信息处理；传输层是执行网络通信功能的最高层。路由选择是网络层要解决的主要问题.TCP/IP（传输控制协议/网际协议）参考模型：（当今网络互联的核心协议）应用层：提供应用程序服务，常见的协议：FTP（文件传输协议）、HTTP（超文本传输协议）、SMTP（电子邮件协议）、TELNET（

6、网络终端协议）、域名管理系统（DNS）等传输层：在源主机和目的主机对等实体之间提供端到端的数据传输服务。TCP（可靠、面向连接）、UDP（不可靠、无连接）网络互联层：实现各种网络的互连，把分组独立地从源主机传送到目的主机。常见的协议：IP、ICMP、ARP等网络接口层：最低层，没有定义具体的网络接口协议，负责网络层与硬体设备间的联系。TCP/IP协议的工作原理： 若主机A与要 传送一个文件到主机B，则数据的流动过程如下：首先，在源主机上应用层将一串字节流传送给传输层；传输层将字节流分成TCP段，加上TCP包头交给网络互联层（IP层）；IP层生成一个包，将TCP段放入其数据域，并加上源主机和目的

7、主机的IP地址，将IP数据包交给网络接口层；网络接口层中的数据链路功能（姑且称其为数据链路层）在其帧的数据部分装入IP包，发往目的主机或IP路由器。 在目的主机，链路层将MAC帧的帧头去掉，并将IP数据包送交网络层。网络层检查IP报头，如果报头中校验和与计算结果不一致，则丢弃该IP数据包；若校验和与计算结果一致，则去掉IP报头，将TCP段送交传输层。传输层检查顺序号，判断是否是正确的TCP分组，然后检查TCP报头数据。若正确，则向源主机发确认信息；若不正确或丢包，则向源主机要求重发信息。在目的主机，传输层去掉TCP报头，将排好顺序的分组组成应用数据流送给应用程序。这样目的主机接收到的来自源主机

8、的字节流，就像是直接接收来自源主机的字节流一样。服务与协议的区别：协议就是通信双方关于如何进行通信的一种约定。它是横向的。 服务是纵向的.是N层向N1层提供的一组操作（专业上叫做原语）。也就是A6为A7服务，A5为A6服务，类推。 总结而言，服务是提供的原语（操作），涉及到各层的接口，但不涉及这些操作是怎么完成的。 协议是同一层之间怎么发报、怎么交换帧等的规则。 重点是协议是可变的，服务是不能改变的。第二章信号：模拟信号、数字信号 电话线的信号 是模拟信号；以太网线上的信号是数字信号。调制解调器用于数字数据和模拟信号之间的相互转换过程，又称为MODEM；编码/解码器用于模拟数据与数字信号之间的

9、相互转换。数据通信：指依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。它可以实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。数据通信包含两方面的内容：数据的传输以及数据传输前后的处理。信源就是信息的发送端，是发出待传送数据的设备信宿就是信息的接收端，是接收所传送数据的设备信道：信号的传输通道称为信道，包括通信设备和传输介质。数据通信的基本方式：并行传输、串行传输。同步传输、异步传输。基带传输、频带传输。单工、半双工、全双工。单工通信：两数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输 无线电广播、电视信号半双工通信：信息流可在两个方向上传输，但某一时刻只限于一个方向传

10、输 对讲机全双工通信：在两个通信站之间有两条通路，则发送信息和接收信息可以同时进行 计算机与计算机之间通信 电话数据交换方式：电路交换、报文交换、分组交换。以太网中，有效的帧长度是64-1518字节 Ping使用程序是用的是ICMP协议。数据传输速率，又称为信息传输速率，是指单位时间内传输的二进制位的位数，单位为比特/秒（bps，也可用Kbps或Mbps） 信号传输速率和数据传输速率是衡量数据通信速度的两个指标。第三章物理层的特性：机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。物理层的介质：有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤；无线介质：无线电波通信、微波通信、红外通信绞合的目的是为了减少电磁干扰，增强

11、抗干扰的能力。直通线（1-1/2-2）、交叉线（1-3/2-6）。一般情况下，同种设备用交叉线连接，不同种设备用直通线连接。T568A：绿白绿、橙白蓝、蓝白橙、棕白棕；T568B：橙白橙、绿白蓝、蓝白绿、棕白棕。无线局域网（WLAN）的物理层标准：IEEE802.11第四章 数据链路层数据链路：包括一条物理连接和为实现数据传输而在两端配置的硬件及其相关的通信协议.物理层：二进制比特流 数据链路层：帧 网络层：数据报（分组） 传输层：报文段 应用层：报文数据链路层为网络层提供的服务：无确认的无连接服务、有确认的无连接服务、有确认的面向连接服务。差错控制是数据链路层保证服务的基本要求。数据链路层的

12、功能：链路管理、定界与同步、流量控制、差错控制、透明传输、寻址。停止等待协议：差错控制；当数据帧丢失时，一直等待下去，死锁，添加一个计时器、应答帧；应答帧丢失，则会收到重复帧。连续ARQ协议：回退N帧ARQ协议：发送端有计时器；出现错误接收端不作任何响应，等待超时发送方自动重发，接收端只需能存储一个数据帧的缓冲区；数据重复传送，造成信道利用率低。选择重传ARQ协议：只重传出现差错数据帧或者超时数据帧；接收端需要设置具有相当容量的缓存空间。在回退N帧ARQ协议的基础上提高了信道的利用率。流量控制的方法：窗口机制、XON/XOFF方案。滑动窗口协议窗口的作用：对发送端已发送出去但未被确认的帧的数目

13、加以限制。在发送端和接收端分别设置发送窗口和接收窗口面向比特的链路控制规程（HDLC）：信息帧（I帧）：用来传输用户数据；监控帧（S帧）：用来传输控制信息；无编号帧（U帧）：用来传输网络管理信息。 由标志字段（8位）、地址字段（8位）、控制字段（8位）（最复杂）、信息字段（可变）、帧校验字段（16位）、标志字段（）组成。 采用全双工通信零比特填充法：在标志字段中，避免两个F字段之间出现连续的6个1。发送端在发现连续5个1后就填入一个0比特，接收端将5个连续1后的0比特删除，回复原样。控制字段结构：信息帧（第一比特为0）、监督帧（10）、无编号帧（11）监督帧的功能：00：接受准备就绪；10接受

14、未准备就绪；01拒绝；11选择拒绝。无编号帧功能：85页。主要起控制链路的作用HDLC的通信过程：建立数据链路、帧传输、释放数据链路。点对点PPP协议：（不是面向比特，是面向字节的，即所有帧都是整数字节） 组成：一个将IP数据报封装到串行链路的方法。链路控制协议LCP 、网络控制协议NCP广域网数据链路层协议普遍是是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol) 用户接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议PPP帧格式：标志（8位、7E/01111110）、地址（8位、FF11111111）、控制（8位、03/00000011）、协议（16位）、信息字段（IP数据报15

15、00字节）、帧校验（FCS）（16位）、标志（8位）协议 字段为0021时则信息字段是IP数据报；C021PPP链路控制数据；8021网络控制数据。PPP工作过程：链路建立阶段、身份认证阶段、网络协商阶段。PPP工作过程（1）当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接（2）PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）（3）这些分组及其响应选择一些 PPP 参数，和进行网络层配置，NCP 给新接入的 PC机分配一个临时的 IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机（4）通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP

16、地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接利用以太网资源，在以太网上运行PPP来进行用户认证接入的方式称为PPPoE（包括发现和会话两个阶段）第五章 局域网体系结构局域网：LAN,是指在某一区域内，将各种计算机、通信设备、外部设备和数据库等互相连接起来的计算机通信网。一般是方圆几千米内。 架构：接入层、汇聚层、核心层局域网的特点：地理范围有限；通信速率高；可采用多种通信介质；可靠性较高。局域网的主要技术：网络拓扑 传输介质 介质访问控制方法局域网从介质访问控制方法的角度可以分为两类：共享介质局域网与交换式局域网局域网组成：局域网硬件（服务器，工作站，网络适配器（网卡），数

17、据转发设备（交换机路由器集线器）、局域网软件（网络操作系统，通信协议，网络应用软件）。决定局域网特性的主要技术有三个方面：局域网的拓扑结构；用以共享媒体的介质访问控制方法；用以传输数据的介质。局域网的优点：能方便地共享网内资源；便于系统扩展；提高了系统的可靠性、可用性和可维护性；各设备位置可以灵活地调整和改变；有较快的相应速度（数据传输效率高）。局域网常用的三种通信协议：TCP/IP、NetBEUI、IPX/SPX协议。IPV4是32位的，可分配232个主机地址；IPV6是128位的。局域网只涉及物理层和数据链路层。因此速度很快48位的MAC地址：一个地址块可以生成224个不同的地址。分为：单

18、播地址、多播地址、广播地址MAC帧结构：目的地址（6字节）、源地址（6字节）、类型（2字节：0800是IP协议数据报，0806是ARP数据报文）、数据（46-1500）、FCS（帧校验字段） 目的地址在源地址前常用的以太网MAC帧格式有两种标准 Ethernet V2 标准 IEEE 的 802.3 标准查看某台主机网卡的MAC地址的DOS命令是ipconfig/all。 目前最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。交换式局域网的核心设备是局域网交换机，局域网交换机可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。典型的交换式局域网是交换式以太网，它的核心部件是以太网交换机。以太网交换机可以有多个端

19、口，每个端口可以单独与一个结点连接，也可以与一个共享介质式的以太网集线器连接。局域网交换机的分类：按照所执行的功能不同，局域网交换机可以分为两种。（1）二层交换：执行桥接功能，是根据MAC地址转发数据，交换速度快，但控制功能弱，没有路由选择功能。（2）三层交换：是根据IP地址转发数据，具有路由功能。三层交换是二层交换与路由功能的有机组合。根据交换机帧转发方式，可以分为直接交换方式、存储转发方式、改进直接交换方式以太网CSMA/CD协议工作原理：发送端发送之前必须先侦听信道，若信道空闲，就立即发送；若信道忙，则继续侦听；若在发送过程中检测到信号“冲突”，就立即停止信息发送，并发出一个短的干扰信号

20、，使所有站点都知道出现了“冲突”；干扰信号发出后，等待一个随机时间，再重新尝试发送。接收端当信息帧经信道传输时，网上各站都可以接收到，但只有站址和数据帧的目的地址相符合时，才会将信息帧接收下来。若地址不符合，则不予保存。以太网CSMA/CD协议特性：（以太网的重要特性：）使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行半双工通信；每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率局域网交换机工作原理：1) 当交换机初次加电时，其MAC地址表是空的；2) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源M

21、AC地址，这样它就知道源MAC地址的计算机是连在哪个端口上的，然后将读取到的源MAC地址和其对应的端口关系添加到MAC地址表中； 3) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口； 4) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接转发到这端口上； 5) 如表中找不到相应的端口，则把数据包广播到除了进入端口外的所有端口上，当目的主机对源机器回应时，交换机就可以学习到该目的MAC地址与哪个端口对应。 在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。 局域网交换机的帧转发方式

22、：直通式、存储转发方式、改进的直接交换方式。第六章 网络层广域网：通常是指一个地理覆盖范围超过局域网的数据通信网络。广域网是由节点交换机以及连接这些交换机的链路组成的。拥塞控制的方法：开环控制、闭环控制第7章 Internet 网际层IP地址的编址方法：子网划分、构成超网。A/B/C/D/E E类暂不使用，D类是多播地址，ABC类是单播地址。首字节的范围：A类1-126 、B类128-191 、C类192-223.每一类网络的网络数以及其可以连接的主机数：A类28-2、224-2、B类216-2、216-2、C类224-2、28-2。CIDR的特点：（1） 把32位的IP地址分为前后两个部分；

23、（2） 使用斜线记法；（3） 把网络前缀相同的连续IP地址组成一个CIDR地址快；（4） 使用32位的地址掩码。使用CIDR的好处是可以用地址聚合的方法简化路由表。由于一个CIDR地址快中有很多地址，所以在路由表中就利用CIDR地址快来查找目的网络，这种地址的聚合常称为路由聚合。或构造超网 路由聚合有利于减少路由器之间的路由信息交换，从而提高整个因特网的性能。地址解析是进行地址翻译的过程，将逻辑地址翻译成物理地址，以进行数据传递。地址解析通常采用协议，如ARP协议。ARP解析时：FF-FF-FF-FF-FF-FF表示广播地址因特网把路由选择协议分为两大类：内部网关协议、外部网关协议。第9章 传

24、输层TCP是可靠的、面向连接的 （全双工）； TCP的特点：可靠传输、面向连接、数据流式传输、全双工，点对点。UDP是不可靠的、无连接的。 UDP 面向报文，没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求TCP 数据单位协议是 TCP 报文段UDP 数据单位协议是 UDP 报文或用户数据报 端口：熟知端口 0-1023 登记端口：102449151 客户端口：4915265535 一般端口（动态连接端口）1024-65535常见的熟知端口号：TCP协议：20 FTP Data 、80 HTTP、23 Telnet UDP协议： 111 RPCTCP的标志位：紧急比特URG、确认比特ACK、紧迫比特PSH、复位比特RST、同步比特SYN、终止比特FIN。路由器采用默认路由以减少路由表所占用的空间和搜索路由表所用的时间。路由器是网络层实现网络互联的设备。第10章 应用层协议应用层协议工作时一般采用C/S模式。在Internet中使用名字来标识某台主机，而使用域名系统DNS来进行主机名字与IP地址之间的转换。域名：顶级域名、二级域名、三级域名Internet顶级域名分为：国家顶级域名、国际顶级域名、通用顶级域名。com商业机构、edu 教育部门 gov政府部门 org 非商业组织