网络原理总复习

第1章概述网络、互联网（互连网）、因特网的概念网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。（结点可以是计算机、集线器、交换机或者路由器。）互联网（互连网）：网络和网络由路由器互连起来。因特网（Internet）是目前世界上最大的互联网。连接在因特网上的计算机都称为主机。2、因特网发展的三个阶段从单个网络ARPANET向互联网发展的过程三级结构的因特网多层次ISP结构的因特网3、制订因特网的正式标准经过四个阶段因特网草案(InternetDraft)：这个阶段还不是RFC(RequestForComments)文档。建议标准(ProposedStandard)：从这个阶段开始就成为RFC文档。草案标准(DraftStandard)因特网标准(InternetStandard)4、客户服务器方式（C/S方式）客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方服务器被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。服务器一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。5、电路交换、分组交换、报文交换的特点电路交换：在通信进行过程中，网络为数据传输在传输路径上预留资源，这些资源只能被这次通信双方所使用；分组交换：数据被分成一个一个的分组，每个分组均携带目的地址，网络不为分组传输在沿途上预留资源，分组交换为每个分组独立确定转发方向。报文交换是以报文作为传送单元，也有存储转发的过程。6、不同作用范围的网络局域网LAN(LocalAreaNetwork)、城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)广域网WAN(WideAreaNetwork)、个人区域网PAN(PersonalAreaNetwork7、计算机网络的性能指标速率、带宽、吞吐量、传输时延、传播时延、处理时延、排队时延、时延带宽积、往返时间、利用率8、网络协议的三要素：语法、语义、同步9、体系结构：（课本28页图）OSI：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。TCP/IP：网络接口层、网际层、运输层和应用层。五层协议的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。要求：各个模型的层次一定要按顺序描述，并且要了解每一层次的主要功能。作业：1-10、1-11、1-15、1-17、1-18、1-19、1-22、1-24第2章物理层1、物理层规程的四方面特性：机械特性、电气特性、功能特性、规程特性需要知道每种特性的含义。2、码元：一个电信号称为一个码元。一码元的信息量是由码元所能表示的数据有效状态值个数决定的，若一码元有00、01、10、11四个有效状态值，则一码元能携带2bit的信息。波特率：每秒钟传送的码元数比特率：指每秒钟能传送的二进制位数，单位为比特/秒（bps）。比特率与波特率的关系：设比特率为S，波特率为B，则S=B·log2N(bps),N为码元状态数3、香农定理：C=Wlog2(1+S/N)b/sC表示信道的极限信息传输速率；W为信道的带宽（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率；S/N为信噪比。信噪比=10log10S/N，单位分贝(dB)。10dB的信道S/N为10，20dB的信道S/N为100，30dB的信道S/N为10004、基带调制方法，如曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码曼彻斯特编码：每比特的周期为T，每一比特的中央（T/2）有一变迁，由高到低为“0”，由低到高为“1”。差分曼彻斯特编码：“0”和“1”的编码由编码的变化来表示，“0”表示有相变，“1”表示无相变，即延续前半个码电平。5、带通调制方法，如调幅（AM）、调频(FM)、调相(PM),理解这几种调制方法的工作原理。6、模拟信号转变为数字信号，PCM须经过三个步骤：取样、量化、编码取样频率不低于信号最高频率fm的2倍，(或者取样周期T<=1/(2fm))就可以从取样脉冲信号无失真地恢复出原来的信号。例，标准信号的最高频率为3.4kHz,取样频率可定为8kHz,相当于取样周期为125s7、导引型传输媒体双绞线、同轴电缆、光纤的特征。8、复用技术：FDM、TDM、STDM、WDM、CDMAFDM、TDM、STDM、WDM的工作原理每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积(innerproduct)都是0。任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1。一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是–1。作业：2-05、2-07、2-08、2-11、2-16第3章数据链路层本章研究的是在同一个局域网中，分组怎样从一个主机传送到另一个主机。1、CRC校验（被除数，除数（生成多项式），模2除法，余数（冗余码），发送端发送的数据）CRC校验只是做到无差错接受，并不保证可靠传输。2、PPP帧的首尾定界符7E，即01111110，异步传输字节填充法，同步传输用0比特填充3、PPP协议的特点：简单，尽力而为，不可靠，支持多种网络层协议，支持多种链路，包括一个LCP和一组NCP。4、两种以太网标准：DIXv2和IEEE802.35、以太网的媒体访问控制方式：CSMA/CD载波监听，多点接入，碰撞检测，干扰信号，退避时间，争用期，最小帧长1.适配器从网络层获得一个分组，加上以太网的首部和尾部，组成以太网帧，放入适配器的缓冲中，准备发送；2.适配器检测到在96比特时间按内没有信号通过信道，即认为信道空闲，就发送帧。若检测到信道忙，则继续检测并等待信道转为空闲，然后发送帧。3.发送过程中继续检测信道，若一直未检测到碰撞，就顺利把这个帧发完。若检测到碰撞，则中止数据的发送，并发送认为干扰信号。4.中止发送后，适配器就执行指数退避算法，等待r倍的512比特时间后，返回步骤2。争用期：端到端往返时延，传统的10M以太网中，争用期为51.2微秒；10M以太网的最短帧长64字节。6、10BASE-T，7、硬件地址：48位，单播帧，广播帧，组播帧的特征8、以太网V2帧格式9、集线器工作在物理层，每个接口仅仅简单地转发比特，不进行碰撞检测。网桥和交换机工作在数据链路层，根据物理地址过滤帧，路由器工作在网络层，根据IP地址转发数据包。10、网桥转发表的自学习算法11、集线器不能分隔冲突域，网桥和交换机可以分隔冲突域，但是不是分隔广播域，路由器可以分隔冲突域和广播域。12、100BASE-T以太网又称为快速以太网(FastEthernet)。作业：3-07、3-08、3-09、3-10、3-16、3-18、3-20、3-22、3-28、3-32第4章网络层1、网络层提供的两种服务面向连接的虚电路方式和无连接的数据报方式（因特网采取数据报方式，尽最大努力、不可靠）。2、与IP协议配套使用的还有四个协议：地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol)逆地址解析协议RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)网际控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)网际组管理协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)3、分类的IP地址网络类别最大网络数每个网络中最大的主机数A126(27–2)16,777,214B16,383(2141)65,534C2,097,151(2211)254A类地址第一个可指派的网络号是1，最后一个可指派的网络号是126B类地址第一个可指派的网络号是128.1，最后一个可指派的网络号是191.2554、特殊地址环回地址、网络地址、广播地址、全0地址、全1地址、私有地址.0/85、ARP（IP地址→硬件地址）、RARP（硬件地址→IP地址）ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过ARP找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个网络来做。在整个通信过程的每一段链路上中，IP数据包中的IP地址不会发生变化，帧的MAC地址可能是变化的。6、IP数据报的格式首部字段首部的固定长度是20字节7、子网的划分从主机号借用若干个位作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干个位。子网掩码是32位长的二进制数，由一串连续的1后跟一串连续的0组成，连续1的个数为net-id与subnet-id位数之和，连续0的个数为主机号位数。(IP地址)AND(子网掩码)=网络地址已知IP地址是，子网掩码是。试求网络地址。8、无分类域间路由选择CIDR无分类的两级编址的记法是：IP地址::={<网络前缀>,<主机号>}网络前缀用来指明网络，后面的部分用来指明主机。CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”。3.1/20表示网络前缀占20位。该地址块共有212个地址（因为斜线后面的20是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是12位）。这个地址块的起始地址是。地址块的最小地址：地址块的最大地址：全0和全1的主机号地址一般不使用。对于/20地址块，它的掩码是20个连续的1。斜线记法中的数字就是掩码中1的个数。前缀长度不超过23位的CIDR地址块都包含了多个C类地址。（C类地址为24地址块）9、ICMP报文种类有两种：ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。PING命令实际上是在源主机和目标主机之间发送ICMP回送请求与回送回答报文。ICMP报文被封装成IP数据报进行传输。10、路由协议内部网关协议：OSPF和RIP外部网关协议：BGPRIP的特点：基于距离矢量，用跳数作为度量，用于小型的网络中，RIP有坏消息传播得慢的缺点。RIP协议的三个要点：仅和相邻路由器交换信息。交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。RIP路由表的更新过程。OSPF:链路状态协议OSPF的工作要点：向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法。发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。作业：4-01、4-05、4-10、4-19、4-20、4-24、4-26、4-27、4-29、4-31、4-32、4-34、4-35、4-36、4-37、4-41第5章运输层传输协议运行在两个通信端系统上,也叫端到端的协议。运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信只有位于网络边缘部分的主机的协议栈才有运输层，而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能。2、因特网提供两种传输协议：（1）用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)用户数据报协议UDP为应用提供尽力而为的传输服务接收端只对所接收的数据进行差错校验丢弃出错的分组，不需要重传(2)传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)传输控制协议TCP为应用提供可靠的数据传输服务通过确认超时重传机制实现数据差错控制双方实现流量控制和拥塞控制3、在运输层使用协议端口号来标识应用进程。端口用一个16位端口号进行标志。从一个端点穿越因特网发送信息给另一个端点，用到三种地址：MAC、IP、Port4、UDPUDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制。UDP没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求。UDP是面向报文的。UDP的首部开销小，只有8个字节。DNS使用UDP传输协议5、TCPTCP是面向连接的运输层协议。每一条TCP连接只能有两个端点(endpoint)，每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）。全双工通信。TCP提供可靠交付的服务。面向字节流。端口号拼接到(contatenatedwith)IP地址即构成了套接字。6、TCP报文段的首部格式端口号、序号、确认号、URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN、窗口、校验和等。7、自动重传请求ARQ、连续ARQ协议8、TCP可靠通信的具体实现。TCP的可靠传输机制用字节的序号进行控制。TCP所有的确认都是基于序号而不是基于报文段。9、流量控制(flowcontrol)就是让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。利用滑动窗口机制可以很方便地在TCP连接上实现流量控制。注意窗口值，确认号等。10、TCP的拥塞控制出现资源拥塞的条件：对资源需求的总和>可用资源慢开始和拥塞避免（拥塞窗口、传输轮次、阈值、加法增大、乘法减小AIMD）快重传和快恢复原理11、用三次握手建立TCP连接（课本225页图5-31）SYN=1,seq=xSYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x1ACK=1,seq=x+1,ack=y112、TCP的连接释放（课本226页图5-32）FIN=1,seq=uACK=1,seq=v,ack=u1FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u1ACK=1,seq=u+1,ack=w1要理解各个字段和含义以及双方状态的变化。作业：5-06、5-14、5-16、5-21、5-23、5-28、5-29、5-37、5-38、5-39第6章应用层1、常见的应用层协议DNS、HTTP、TELNET、FTP、SMTP、POP、DHCP、SNMP等。2、域名系统DNS(DomainNameSystem)是因特网使用的命名系统，用于把便于人们使用的机器名字转换为IP地址。(用UDP作为传输层协议)域名的结构由标号序列组成，各标号之间用点隔开：….三级域名.二级域名.顶级域名域名服务器有以下四种类型：根域名服务器、顶级域名服务器、权限域名服务器、本地域名服务器域名的解析过程：递归查询和迭代查询3、FTP：21和20端口，控制连接和数据连接(用TCP作为传输层协议)4、TFTP：69端