计算机网络04741知识点

第一节计算机网络基本概念计算机网络的定义：计算机网络是互连的、自治的计算机的集合。目前最大的、应用最广泛的计算机网络是Internet或称因特网。协议的定义：协议是网络通信实体之间在数据交换过程中需要遵循的规则或约定，是计算机网络有序运行的重要保证。计算机网络中存在很多协议，例如：HTTP、TCP、IP、ARP等。协议三要素：语法、语义和时序。语法：定义实体之间交换信息的格式与结构，或者定义实体之间传输信号的电平等。以保证交换信息的正确性。时序：也称为同步，定义实体之间交换信息的顺序以及如何匹配或适应彼此的速度。计算机网络的功能：在不同主机之间实现快速的信息交换。通过信息交换，计算机网络可实现其核心功能—资源共享。资源共享包括：硬件资源共享、软件资源共享和信息资源共享。SaaS（软件即服务）是目前互联网环境下软件共享的典型形式，也代表了软件共享的主流趋势。计算机网络的分类：按覆盖范围分类（从小到大：①个域网；②局域网；③城域网；④广域网。按拓扑结构分类：网络拓扑是指网路中的主机、网络设备间的物理连接关系与布局。①星形拓扑结构：该网络包括一个中央结点，主机之间的通信都需要通过中央结点进行。该结构类型网络多见于局域网、个域网中。主要优点：易于监控与管理，故障诊断与隔离容易。主要缺点：数量。②总线型拓扑结构：该结构类型网络常见于早期的局域网中。主要优点：结构简单，所需电缆数量少，易于扩展；主要缺点：通信范围受限，故障诊断与隔离较困难，易于产生冲突。③环形拓扑结构：该结构网络多见于早期的局域网、园区网和城域网中。主要优点：所需电缆短，可以使用光纤，易于避免冲突；时间问题。④网状拓扑结构：该结构网络比较多见于广域网、核心网络等。主要优点：网络可靠性高，一条或多条链路故障时，网络仍然可联通。主要缺点：网络结构复杂，造价成本高，选路协议复杂。⑤树形拓扑结构：目前很多局域网采用该结构网络。主要优点：易于扩展，故障隔离容易。主要缺点：对根结点的可靠性要求高，一旦根结点故障，则可能导致网络大范围无法通信。⑥混合拓扑结构：绝大多数实际网络的拓扑都属于该结构网络。主要优点：易于扩展，可以构建不同规模网络，并可根据需要优选网络结构；主要缺点：网络结构复杂，管理与维护复杂。按交换方式分类：换网络。按网络用户属性分类：①公用网；②私用网。第二节计算机网络结构1网络边缘、接入网络与核心网络。2、网络边缘：为用户提供了网络应用服务。3、接入网络：接入网络是实现网络边缘的端系统与网络核心连接与接入的网络。4、网络核心：核心网络是由通信链路互连的分组交换设备构成的网络，作用是实现网络边缘中主机之间的数据中继与转发。比较经典的分组交换设备是路由器和交换机等。第三节数据交换技术1数据传输、信息交换。常见的数据交换技术包括电路交换、报文交换和分组交换。基于不同交换技术构建的网络分别称之为电路交换网络、报文交换网络和分组交换网络。2、电路交换：电路交换是最早出现的一种交换方式，电话网络是最早、最大的电路交换网络。利用电路交换进行通信包括建立电路、传输数据和拆除电路3个阶段。①的通信线路，称为电路。②传输数据：利用建立的电路进行数据的传输。③拆除电路：数据传输完毕后，需要拆除该电路。3、报文交换：发送方要把发送的信息附加上接受主机的地址等控制信息，构成一个完整的报文。然后以报文为单位在交换网络的各结点之间以存储-转发的方式发送，直到发送给接受主机。交换网络中的结点会先接受报文，若此时该节点没有要发送的另一个报文，则直接向下一个节点发送该报文交换节点的这种接受-暂存-转发的工作方式，就称为“存储-转发”交换方式。当节点收到的报文过多而存储空间不够或者输出链路被占用不能及时转发时，就不得不丢弃报文，这是报文交换的缺点。现代计算机网络没有采用报文交换技术的。一个报文在每个节点的延迟时间，等于接收报文所需的时间加上向下一个节点转发所需的排队延迟时间之和。4分组交换是目前计算机网络广泛采用它与报文交换的最主要区别在于是否将报文拆分成更小的分组。分组交换的基本原理：将一个完整的报文拆分成若干小组，然后依次将这些小的分组发送出去。每个小分组的长度有限，这使得每个节点所需的存储能力降低。分组交换的优点：①交换设备存储容量要求低；②交换速度快；③可靠传输效率高；④更加公平。第四节计算机网络性能1、速率与带宽：速率是计算机网络中最重要的性能指标之一，它是指网络单位时间内传送的数据量，用以描述网络传输数据的快慢，也称为数据传输速率或数据速率。有时也会用“带宽”这一术语描述速率。计算机网络传输的数据是以“位”为信息单位的二进制数据，速率的基本单位是bit/s（秒比特率。2、时延：时延是评价计算机网络性能的另一个重要的性能指标，也称为延迟。时延是指数据从网络的一个节点到达另一个节点所需的时间。。4类时间延迟：结点处理时延、排队时延、传输时延和传播时延。否出错等，花费的这部分时间称为节点处理时延，记为dc。②排队时延：dq。排队时延的大小取决于网络的拥塞程度组最后一位为止，这段传输数据所花费的时间称为传输时延，记为dt。假设分组长度为Lbit，链路带宽为Rbit，则dt =L/R若两节点之间的物理链路长度为。dh=dc+dq+dt+dp。3、时延带宽积：传播时延与带宽的乘积。G=dpxR时延带宽积的单位是位，它表示一段传输链路可以容纳的数据位数。4、丢包率：当网络拥塞特别严重时，新到达的分组无法再背交换节点存储，此时交换节点会丢弃分组，造成“丢包”现象。5、吞吐量：表示在单位时间内，源主机通过网络向目标主机发送数据的实际速率，单位为bit/s，记为Thr。吞吐量受网络链路带宽、网络连接复杂性、网络协议、网络拥塞程度等因素影响。Thr=min(R1,R2…Rn)第五节计算机网络体系结构1、计算机网络分层体系结构：复杂的计算机网络需要很多协议的协助以实现计算机所有的复杂功能，在制定这些网络协议时的思路是将复杂的网络通信功能划分为由若干协议分别去完成一定方式组织起来，以实现网络通信的所有功能。最典型的划分方式就是采用分层的方式来组织协议，分层的核心思路是上一层的功能建立在下一层功能的基础上，并且在每一层内均要遵守一定的通信规则，即协议。计算机网络所划分的层次以及各层协议的集合称为计算机网络体系结构。这种分层体系结构通常是按功能划分的，并不是按实现方式划分的。体系结构应当具有足够的信息，以便软件设计人员为每层编写实现该层协议的有关程序，即协议软件。OSITPC/IP参考模型两种。2、OSI参考模型：OSI物理层、数据链路层、网络上一层利用下一层的功能所提供的服务，完成本层功能。NN+1层的（PDU）N层的协议对其进行封装，构成第NPDUPDU（通常称为数据帧）传递给最底层的物理层。（3）1~35~7层主要是完成信息处理服务的功能，称为网络高层；4层传输层衔接。4械特性、电气特性、功能特性和规程特性。②数据链路层：主要功能是实现在相邻结点之间数据可靠而有效的传输。③网络层：主要功能是数据转发与路由。④传输层：主要功能包括复用/分解（区分发送和接收主机上的进程、端到端的可靠数据传输、连接控制、流量控制和拥塞控制机制等。指用户与用户之间的连接⑥表示层：处理应用实体之间交换数据的语法、解决格式和数据表示的差别。⑦应用层：该层提供的服务非常丰富，包括文件传输，电子邮件等。3、OSI参考模型有关术语：数据单元：①在层的实体之间传送的比特组称为数据单元行的，这时的数据单元称为协议数据单元。②PDU在不同层中往往有不同的叫法，在物理层称为位流或比特流；在数据链路层称为帧，在网络层称为分组或包；在传输层称为数据段或报文段；在应用层称为报文。面向连接的服务和无连接的服务：在分层的体系结构中，下层向上层提供服务通常有两种形式：面向连接的服务和无连接的服务。①面向连接的服务以电话系统最为典型，要进行“建立链路、传输数据和拆除电路”三步；②无连接的服务没有建立链路和拆除链路的过程，又称为数据报服务。4、TCP/IP参考模型：TCP/IP4层：应用层、传输层、网络互联层和网络接口层。应用层：TCP/IP参考模型将OSI参考模型中会话层和表示层的功能合并到了应用层来TCPUDP。传输层：主要包括面向连接、提供可靠数据流传输TCP和无连接不提UDP。网络互联层：网络互联层是整个TCP/IP参考模型的核心，主要解决把数据分组发送目的网络或主机的问题。IP。OSI模型中的数据链路层和物理层。5TCP/IPOSI参考模型，TCP/IPOSI参考模型中功能比较少的表示层与会话层，而TCP/IPOSI参考模型的数据链路层和物理层。第一节计算机网络应用体系结构1、计算机网络应用很多，从体系结构角度可以分为：客户/服务器（C/S）结构、纯P2P结3种类型。2、客户/服务器（C/S）结构网络应用：客户/服务器（C/S）结构的网络应用是最典型、最基本的网络应用，C/S网络应用最主要的特征是通信只在客户与服务器之间进行。3、P2P结构网络应用：P2P应用中的对等端是一个服务器与客户的结合体。4、混合结构网络应用：混合结构网络应用C/SP2P应用相结合，既有中心服务器的存在，又有对等端（客户）间的直接通信。第二节网络应用通信基本原理1、应用层协议定义了应用进程间交换的报文类型、报文构成部分具体含义以及交换时序等内容，即语法、语义和时序等协议三要素内容。2）套接字，套接字是每个应用进程与其他应用进程进行网络通信时，接收和发送报文的通道。每个套接字进行编号，用于标识该套接字，该编号称为端口号。IPInternet的网络层地址，用于唯一标识一个主机或路由器接口。3、Internet传输层能提供的服务只有两类：面向连接的可靠字节流传输服务（TCP）和无连接的不可靠的数据报传输服务。当某个应用程序调用PTCP的两种服务：面向连接的服务和可靠的数据传输服务。4、面向连接的服务：在应用层报文开始传送之前，TCP客户端和服务器相互交换传输层控制信息，完成握手。在客户进程与服务器进程的套接字之间建立一条逻辑的TCP连接。这条连接是全双工的，即连接双发的进程都可以在此连接上同时进行报文收发。当应用程序结束报文发送时，必须拆除该连接。5、可靠的数据传送服务：应用进程能够依靠TCP，实现端到端的无差错、按顺序交付所有TCP将相同的字节流交付给接收方的套接字，而没有字节的丢失和冗余。第三节域名系统（DNS）1、实现将域名映射为IP地址的过程，称为域名解析。域名服务器分布在整个互联网上，每个域名服务器只存储了部分域名信息。2、层次化域名空间：nTLDcn表示中国、us表示美国等。gTLDcom（公司和企业net（网络服务机构等。arpa，用于反向域名解析3、域名服务器：DNS服务器的管辖范围不是以“域”为单位，而是以“区”为单位。域名服务器根据服务器、权威域名服务器、中间域名服务器。其中根域名服务器是最重要的域名服务器，在因特网上共有13个不同IP地址的根域名服务器am域IP地址的映射关系等信息都存储在所在网络的权威域名服务器上。4、域名解析过程：域名解析分为递归解析和迭代解析，通常本地域名服务器都提供递归查询服务。递归查询服务：主机在进行域名解析查询时，本地域名服务器如果没有被查询域名的信息，则代理主机查询根域名服务器或其他域名服务器。迭代查询服务：本地域名服务器如果没有被查域名的信息，则代理主机查询根域名服地域名服务器。第四节万维网应用1、万维网应用结构Web应用。WebWeb（HTTP）等部分，浏览器是Web应用的客户端软件。Web应用中，通过一个URL地址WebWebURL地址主要由两部分组成：存放对象的服务器主机域名（IP地址）和对象的路径名。2、HTTP：HTTP概述：HTTPWeb应用的应用层协议Web服务器发送请Web服务器如何向浏览器进行响应。HTTP连接：①HTTP基于传输层的TCPTCPHTTPHTTP响应报文。HTTPTCP连接的策略不同，可以分为HTTPHTTP。HTTP1.0：HTTP1.0HTTPWebTCP连接的请求报Web服务器的响应报文，这一来一回的一个往返时间为一个RTT；②WebHTTP客户后，HTTPWeb页面，Web服务器响应后，告知HTTP客户该网页有多少个图片应用，并通知TCPTCP连接。HTTPTCP连接，Web响应后，再请求第一个图片的TCP连接，等待响应，WebTCPTCP连接。3Web8RTT。HTTP1.0HTTP1.0TCPTCP3TCP3个图片的完整Web4RTT。HTTP1.1：HTTP1.1HTTP1.1TCPTCP3Web内容只需花5RTT。HTTP1.1HTTP1.1的工作原理相同，不过可以进行多个图片3Web3RTT。HTTP报文：①HTTP报文由四部分组成：起始行、首部行、空白行和实体主体。②HTTP报文可以分为两类：请求报文和响应报文Web服务器，Web服务器发送给浏览器。③请求报文与响应报文最主要区别是起始行不同，请求报文的起始行是：<方法><URL><协议版本>响应报文的起始行是：

<协议版本><状态码><短语>URL定位所请求的资源；状态码用于通告客户端对请求的响应情况。HTTPGET、HEAD、POST、OPTION、PUT等。①GETURL所标识的信息，是最常见的方法。②HEADURL所标识的信息的首部，即无需在响应报文中包含对象。③POST：给服务器添加信息。④OPTION：请求一些选型的信息。⑤PUTURL下存储一个文档。3、Cookie：Cookie中文名称为小型文本文件Web服务器端生成，发送给浏览器，并存储在用户本地终端上的数据。WebCookie机制，用于跟踪用户。最常见的用途包括以下几点：CookieID来准确统计网站的实际访问人数等数据。Cookie限制某些特定用户的访问。体验感。入这些繁琐的字符和数字。Cookie可以实现“购物车”功能。第五节Internet电子邮件1邮件服务器、简单邮件传输协议（件读取协议等。邮件服务器：功能是发送和接收邮件，是电子邮件体系结构的核心。SMTP：是实现邮件服务器间发送邮件的应用层协议。Outlook、AppleMailFoxMail等。邮件读取协议：支持接收邮件的用户主动连接服务器，对其邮箱中的邮件进行操作或申请向本地传输的应用层协议。典型的邮件读取协议有POP、IMAP等。2、SMTP：是Internet电子邮件中核心应用层协议，实现邮件服务器之间或用户代理到邮件服务器之间的邮件传输。SMTPTCP实现可靠数据传输，发送邮件时，SMTP客户端首先请求与服务25号端口TCP连接。SMTP7ASCII码文本内容。3MIME：MIME7ASCII7ASCII码的编码规则。4、邮件读取协议：SMTP是“推动”协议，不能使用户从自己邮箱中读取邮件，而POP3和IMAPWeb邮件系统中，HTTP是邮件读取协议。第六节FTP1、文本传输协议（FTP）是在互联网的两个主机之间实现文件互传的网络应用，其应用层协FTP。2、FTPTCP连接：控制连接和数据连接。3P熟知端口P（。第一节传输层的基本服务1、传输层功能：传输层寻址；对应用层报文进行分段和重组；对报文进行差错检测；实现进程间的端到端可靠数据传输控制；面向应用层实现复用与分解；实现端到端的流量控制；拥塞控制等。2、无连接服务与面向连接服务：传输层提供的服务可分为无连接服务和面向连接服务两大类。面向连接服务：发送方和接收方在进行信息传输时，需要先建立传输链路，然后才能进行信息传输，信息传输完毕后再拆除该传输链路。无连接服务：不经过面向连接服务的“建立传输链路据传输。第二节传输层的复用和传输1、无连接的多路复用与多路分解：Internet传输层提供无连接服务的传输层协议是UDPUDP利用一个二元组<目的IP地址，目的端口号>UDP套接字，从而可以实现精确分解。UDP套接字分配端口号的两种方法：①创建一个UDP套接字时，传输层自动的为该套接字分配一个端口号，该端口号当前未被UDP套接字使用。UDPbind（）函数为该套接字绑定一个特定的端口号。2、面向连接的多路复用与多路分解：InternetTCP。TCP利用一个四元组<IP地址、源端口IP地址、目的端口号>TCP套接字，从而实现精确分解。四元组中的源端口号和目的端口号是TCP报文段首部字段，而源地址和目的地址则是TCPIP数据段的首部字段。第三节停等协议与滑动窗口协议1、可靠数据传输的基本原理：差错检测：利用差错编码实现数据报传输过程中的比特差错检测。确认：接收方向发送方反馈数据接收状态。重传：发送方重新发送接收方没有正确接收的数据。序号：对数据包进行编号，确保数据按序提交。定时器：解决数据丢失问题，若在一定时间内发送发未收到接受方的反馈，则重新发送数据。2、：当发送方向接收方发送一个报文段时后，就停下来等待接收方的确认；若收到接收方的报文段已正确接收的确认信息ACK，则继续发送下一个报文段；若收到接收方的报文段错误接收的否定信息NAK，则重新发送该报文段。ACKNAK，则重新发送该报文段。这种重传机制的可靠数据传输协议称为自动重传请求（ARQ）协议ARQ协议就是停-等协议。3、滑动窗口协议：滑动窗口协议的发送方和接收方各维护一个窗口，分别称为发送窗口Ws和接收窗口Wr。发送窗口的大小表示了发送方可以一次性发送的未被确认分组的最大数量，接收窗口的大小则表示了接收窗口可以接收并缓存的正确到达的分组的最大数量。显然，在停等协议中，Ws=Wr=1。5ACK，则发送窗口向右滑动一位。两种最具代表性的滑动窗口协议是：回退N步（GBN）协议和选择重传（SR）协议。4、GBN协议：GBN协议的Ws≥1，Wr=1。对于发送方，行编号，送入发送窗口中等待发送。②GBNACK，则发送窗口右移一位，并对下一个基序号分组重新计时；ACK（收到基序号的ACK时，及时发送方收到基序号后面分组的ACK，这些分组仍是不确定接受的，仍需要重发；这也是N协议称为“回退N步”协议的原因。对于接收方，nACKn，并将该分组提交给上层，这时接收窗口滑动到序号1位置，准备接收序号为1（可能会出错，比如丢失或乱序）②若这时接收的分组序号不是n+1，接收方丢弃该分组并向发送方发送ACKn，这会使发送ACKn，这时发送发可以不予理会。5、SR协议：SRWs≥1Wr≥1。在GBN协议中由于只有一个定时器，所以发送方无法全部确定接收方已经正确接收的分组SRGBN协议的优化改进版。对于发送方，SRGBN来，发送方就可以实现对多个分组是否已被接收方正确接收的确认。对于接收方，nn+1n+1的分组；②若此时接收到的分组序号不是n+1，则先将该分组缓存，此时接收窗口不滑动，继续准备n+1n+1，则将该分组与之前缓存的分组一起按序号提交给上层。第四节用户数据报协议（UDP）1、UDPInternet传输层协议，提供无连接、不可靠、数据包尽力传输服务。UDP提供一种不可靠数据传输，不保证将报文送达目的地，即使送到了也可能是乱序的。2、UDP传输协议的优点UDPUDP仍可以实现可靠传输。UDP的优点如下：应用进程更容易控制发送什么数据以及何时发送，实时性高；无需建立连接，传输数据前不必建立连接，节省时间；无连接状态，因不必建立连接，所以不必维护该连接链路，故开销小；首部开销小，相比首部开销至少有20TCP报文段，UDP8字节。3、UDP数据包结构：每个UDP4个字段，每个字段由2个字节组成，每个832位。（TCP）1、①TCPInternet的一个重要传输层协议，提供面向连接、可靠、有序、字节流服务。②TCP是面向连接的传输层协议，并且提供全双工通信服务，即允许通信双方的应用进程在任何时候都能发送和接收数据。2、TCP报文段结构：TCP报文段由首部字段和一个数据字段组成，在TCP20个字TCP20个字节。3、TCP可靠数据传输：TCP冗余以及无乱码的字节流，可靠数据传输的实现机制包括：差错编码、确认、序号、重传、计时器等。4、TCP流量控制：流量控制的目的是协调发送方与接收方间的数据发送和接收速度，避免发送方发送数据的速度太快，超出接收方的数据接收和处理能力，导致数据丢失等问题。5、TCP拥塞控制：量，以避免拥塞或尽快消除已发生的拥塞。②TCP的拥塞控制算法包括了慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复四部分。6、TCP拥塞控制的图表解读：RTTRTT表示时间，发送方发送数据并接收到接收方对这个数据的ACKRTT。拥塞窗口：滑动窗口的大小，它的具体数值称为阈值，单位为MSS；1ACK阈值增1MSSRTT2倍；1616MSS时进入第一个拥塞避免阶段；RTTMSS；3次重复ACK，则说明网络拥塞，将阈值缩减到一半，然后继续进入拥塞避免阶段；，直接将阈值缩减到1MSS，然后经过慢启动阶段到达缩减前的一半的阈值时，进入拥塞避免阶段。第一节网络层服务1、网络层需要实现两项重要功能：转发和路由选择。输出链路将分组发出。路由选择：将分组从源主机发送给目的主机时，必须通过某种方式决定分组要经过的路径，计算分组所要经过的路径的算法被称为路由算法。第二节数据报网络与虚电路网络1数据包网络数据报网络无连接服务。2、虚电路网络：虚电路网络在网络层提供面向连接的分组交换服务。一条虚电路（VC）3个要素构成：从源主机到目的主机之间的一条路径。该路径上的每条链路各有一个虚电路标识；该路径上每台分组交换机的转发表中记录虚电路表示的接续关系。3、虚电路分组交换的类型：有永久型和交换型两种。永久型虚电路基本上可以忽略。交换型虚电路（虚电路的建立和拆除时间开销有时相对影响较大。4、虚电路交换与数据包交换的主要差别表现为：是将顺序控制、差错控制和流量控制等功能交由网络来完成，还是由端系统来完成。虚电路网络通常由网络完成这些功能，想端系统提供无差错数据传送服务，而端系统则可以很简单；数据包网络实现的功能很简单，如基本的路由与转发、顺序控制、差错控制和流量控制等功能由端系统来完成。第三节网络互联与网络互联设备1、异构网络互联：异构网络主要是指两个网络的通信技术和运行协议不同，实现异构网络互联的基本策略主要包括协议转换和构建虚拟互联网络。而实现同构网络互连的典型技术则是隧道技术。2、路由器：路由器是最典型的网络层设备，从功能体系结构的角度，可将路由器分为输入端口、交换结构、输出端口与路由处理器。IP数据报，根据IP数据IP地址检索路由表；决策需要将该IP数据报交换到哪个输出端口。交换结构：实现将输入端口的IP数据报交换到指定的输出端口，主要基于三种交换结（性能最低也最便宜基于总线交换和（性能最好也最贵。输出端口：提供缓存排队功能，对将要发送的数据分进行相应的封装，并通过物理接口发送出去。路由处理器：即路由器的CPU，负责执行路由器的各种指令。第四节网络层拥塞控制1、网络拥塞：拥塞控制就是端系统或网络结点，通过采取某种措施来避免拥塞的发生，或者对已发生的拥塞作出反应，以便尽快消除拥塞。发生拥塞的原因主要有以下4种：缓冲区容量有限；传输路线的带宽有限；网络结点的处理能力有限；网络中某些部分发生了故障。2、准入控制：是一种广泛应用于虚电路网络的拥塞控制技术，若新建立的虚电路会导致网络变的拥塞，则网络会拒绝建立该虚电路。3、负载脱落：是消除拥塞的另一个方法，即通过有选择的主动丢弃一些数据报，来减轻网险时，路由器就主动将该数据丢弃掉。第五节Internet网络层1tt（、路由协议以及互联网控制报文协议。2、IP协议：IP目前有两个版本：IPV4IPV6InternetIPv4为主。IPInternet网络层最核心的协议。3、IP数据报格式：数据报中的标志位字段占3位。DF=0IPDF=1则表示禁IPIP数据报的总长度超过路由器的最大传输单元，则路由器会丢弃该数据报。MF=1IP数据报的一个分片且不是最后一个分片；当MF=0IP数据报未被分片或是最后一个分片。4、IPv4编址：IPv432位，常用3种常用的标记法：二进制标记法、点分十进制标记法、十六进制标记法。5、分类地址：类类ABC前缀长度8位16位24位前缀0xxxxxxx10xxxxxxxxxxxxxx110xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx首字节0~127128~191192~2236、子网划分：现实中，IPIP地址空间利用率，采用两种策略：子网划分和超网化。7、路由聚合：路由聚合：①在路由器转发模块中，将接收到的目的IP地址与路由表中的每个子网掩码进行运算，求出对应的子网地址；②若该子网地址与路由表中的某个网络地址对应，则将该目的IP地址从该网络地址对应的接口发送出去。③若目的IP地址经运算后能对应多个网络地址，则与前缀最长的网络地址相匹配；如果不对应任何一个网络地址，则从默认接口发出该目的IP地址。一个路由表中的网络地址是可以进行合并的，但是它们所对应的子网掩码和接口必须相同。8、ICMP：互联网控制报文协议（ICMP）的主要功能是进行逐级或路由器间的网络层产错报告与网络探测，ICMP发送的报文可分为差错报告报文和查询报文。9IPv6地址：IPv6128位816位冒号分隔的十六进制地址形式表示，例如：5000:0000:00A1:0123:4500:0000:59E6:ABCD;6:，，需要注意的是6最多只能使用一个IPv6地址包括单播地址、组播地址和任播地址三种类型。IPv6数据报的源地址和目的地址；IPv6数据报的目的地址。IPv6数据报的目的地址。第六节路由算法与路由协议1、路由选择：可将路由选择算法分为全局式路由选择算法和分布式路由选择算法。全局式路由选择算法链路状态路由选择算法LS算法。分布式路由选择算法：最具有代表性的分布式路由选择算法的是距离向量路由选择算法DV算法。静态路由选择算法，通常是指由人工进行网络配置；上述的全局式路由选择算法和分布式路由选择算法都是动态路由选择算法。2、链路状态路由选择算法：利用Dijkstra算法计算出最短路径的算法，这里的“最短”是指“费用”最少。3、Internet路由选择协议：典型的路由选择协议（IGP）RIP、OSPFEGP。RIP协议基于距离向量路由选择算法，使用DV算法时，度量路径时采用的是“跳”数，每跳的费用都为1。RIP协议的路由器可以利用从邻近路由收到的反馈（路由表）来更新自己的路由表。OSPF：基于链路状态路由选择算法，使用Dijkstra算法。RIPUDP报文段中传输；OSPFIP数据报中传输；BGP报文段TCP报文段中传输。第一节数据链路层服务1、数据链路层通常提供以下几点服务：组帧：数据链路层在传输数据前需要先将数据封装成帧，这个过程称为组帧或成帧。帧头含有发送结点和接收结点的地址信息等，帧尾含有用于差错检测的控制编码。链路接入：物理链路可分为点对点链路和广播链路两大类，其中广播链路需借助MAC协议的帮助才能实现帧的成功传输。可靠交付：数据链路层也可实现可靠交付的服务。差错控制：帧在传输过程中，其中的数据信息可能会出错，数据链路层协议可采取不同的差错控制措施，比如通过确认重传纠正差错、直接丢弃差错帧等。第二节差错控制1、概念：差错控制就是通过差错编码技术，实现对信息传输差错的检测，并给予某种机制是计算机网络中实现可靠传输的重要手段中应用。2、噪声的影响：信号在传输过程中，会受到各种噪声的干扰，从而导致传输差错。噪声可分为两大类：随机噪声、冲击噪声。随机差错：随机噪声引起的传输差错称为随机差错或独立差错。突发差错：冲击噪声引起的差错称为突发差错，突发差错通常会造成连续或成片的信息差错，所以突发差错比随机差错造成的影响更为严重。突发长度：突发错误发生的第一位错误和最后一位错误之间的长度称为突发长度。3差错丢弃。差错重发：发送端对待发的数据进行差错编码，然后发给接收端，接收端利用差错编前向纠错：该机制需要利用纠错编码，接收端不仅能利用纠错编码检测出数据是否出错，还能纠正错误。前向纠错机制比较适用于单工链路或者对实时性要求比较高的应用。反馈校验：接收端会将收到的数据发回接收端，接收端将反馈的数据与发送的数据进不需要差错编码，但是传输效率低、实时性差；检错丢弃：在该机制中，不会对出错的数据进行纠正，而是直接丢弃。第三节典型的差错编码1典型的差错编码：奇偶校验码、汉明码和循环冗余码。）这三种差错编码中需要运用模20，1。（2）0⊕0=0,0⊕1=1,1⊕0=1,1⊕1=0。2奇偶校验码01奇校验编码：该编码的原则是在数据后添加一位冗余位，使编码后的数据中，所含1的个数为奇数；10110111101101111。偶校验编码：该编码的原则是在数据后添加一位冗余位，使编码后的数据中，所含1的个数为偶数；10110111101101110。位错误，则无法被检测出来，也就是该类型编码能实现50%的检错率。nn-1 213、汉明码：若一个数据有n位，如aann-1 21nn-1 210n+1位的数据，即aann-1 210检错原理是，令S=a⊕a ⊕…⊕a⊕a⊕a

，接收方接收数据后进行计算，若S=0则数据n n-1 2 1 0没有出错，若S=1则数据出错。4循环冗余码的差错编码时循环冗检测编码，简称循环冗余码，或CRC码。P1835CRCCRCG(X)所对应的位串，0，则数据传输无误；若余数不为0，则数据传输出错。第四节多路访问控制协议1、数据链路层使用的信道主要有两种类型：点对点信道和广播信道。MAC协议的帮助才能实MAC协议就是多路访问控制3MAC信道划MAC协议、MAC协议和MAC协议。MAC协议的根本任务是解决信道（数据传输链路）的共享问题。2、信道划分MAC协议：多路复用技术是实现物理信道共享的经典技术，多路复用主要包括：频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用和码分多路复用。频分多路复用信号调制到对应的某个子信道，实现同时传输多路信号并且彼此间不影响；时分多路复用道中的传输信号；波分多路复用（光纤多路复用；码分多路复用：通过对各路信号进行编码，然后混合传输。3、MAC协议ALOHA冲突检测的载波监听多访问协议。ALOHAALOHAALOHA协议。载波监听多路访问协议A可细分为3中不同的类型，非坚持CSMAP-CSMA。①非坚持CSMA：若通信站有数据发送，先侦听信道；若发现信道空闲，则立即发送数据；若发现信道忙，则等待一个随机时间，然后重新开始侦听信道，尝试发送数据；若发送时产生冲突，则等待一个随机事件，然后重新开始侦听，尝试发送数据；②1-坚持CSMA：若通信站有数据发送，先侦听信道；若信道空闲，则立即发送数据；若信道忙，则继续侦听信道，直到发现信道空闲，立即发送数据。③P-CSMAP的可能在最近间隙开始时刻发送数据，有概率1-P的可能延迟到下一个时隙发送；若下一个时隙空闲，则重复该过程。（送数据时，如果检测到冲突，则立即终止数据发送，并发出一个冲突强化信号，用于告知其他通信站此时信道忙碌；CSMA/CD3种状态：①传输状态：当有一个通信站使用信道时，其他站禁止使用；②竞争状态：所有通信站都有权尝试对信道的使用权；③空闲状态：没有通信站使用信道。CSMA/CDLRD和信号传播速率v之间满足以下约束关系：4、MAC协议：

Lmin/R≥2Dmax/v该协议的特点是各个用户不能随意接入信道而必须服从一定的控制，可分为集中式控制和分散式控制。分散式控制：典型的分散式控制方法是令牌技术，令牌是一种特殊的帧。5、两种错误：令牌环网上最为严重的两种错误是令牌丢失和数据帧无法撤销。第五节局域网1、MAC地址：MAC648位，每个字节间0或2ARP：ARPIPMAC地址。ARP的作用：根据本网目的主机或默认网关的IPMAC地址；ARP的基本思想：在每一台主机中设置专用的内存区域，称为ARP表，存储该主机所IPMAC新；ARPARP查询报文，来询问某目的IPMAC地址，即知道本网内某IPMAC地址。3、以太网46字节。它的帧结构如下：6字节6字节2字节46-1500字节6字节目的地址源地址类型数据CRC4、虚拟局域网：是一种基于交换机（必须支持N功能）的逻辑分割（或限制）广播域的局域网应用形式。划分局域网的方法主要有3种：基于交换机端口划分。MAC地址划分。基于上层协议类型或地址划分。第六节点对点链路协议1、PPP：是现在使用最多的点对点链路的数据链路层协议。PPP3类功能：成帧；链路控制协议；网络控制协议。它的帧结构如下：1字节 1字节 1字节 1或2字节可变长度

24字节

1字节标志标志01111110地址11111111控制00000011协议信息校验和标志011111102、PPP的透明传输：PPP（标志01111110”来实现的，PPP采用字节填充转义，字节“01111110PPP的控制转义字节。但是边界内也可能存在01111110，所以PPP成帧时会对边界内的内容进行扫描，若发现有011111100111111001111110用于告知接收01111111001111110也不是边界而是要传输的信息。HDLC协议：HDLC协议是面向位的协议，不仅可用于点对点链路还可以用于点对多点3中类型的帧，分别是信息帧、管理帧和无序号帧。它的帧结构如下：1字节 1字节 1字节 ≥0字节 2字节 1字节0111111001111110地址控制数据校验和011111104、HDLCPPP类似，不过采用的是位填充。为区分HDLC帧的边界，发送端会对边界的内容进行扫描，只要发现有5110；01111110011111010。第一节物理介质1、引导型传输介质：包括架空明线、双绞线、同轴电缆、光纤等。光纤与其他传输介质相比拥有的优点：光纤通信容量非常大；传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济；抗雷电和电磁干扰性能好；无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截获数据；体积小，重量轻。2非引导型传输介质（2MHZ以下（2~30MHZ）和视线传播（30MHZ以上。第二节信道与信道容量1、信道容量：指信道无差别传输信息的最大平均信息速率。2、奈奎斯特公式：理想无噪声（没有噪声的干扰）信道的信道容量为C=2Blog2M其中Cbit/s；BHZ；MM=2。23、香农公式：现实中理想无噪声的信道几乎是不存在的，这时信道的信道容量为C=BlogM（1+S/N）2其中N为信噪比，是信号功率与噪声功率的比，单位为分贝。第三节基带传输（0位低电平，1位高电平）单极不归零码01性（正极“不归零”表示整个脉冲持续期间电平信号不会中途降为零电平。2、双极不归零码：该码中，0为负电平，1为正电平。3单极归零码01刻电平信号会中途降为零电平。4、双极归零码：该码中，0为负电平，1平信号会中途降为零电平。5、差分码：该码中，若相邻脉冲有电平跳变则表示1、无跳变则表示0。跳变指电平出现相反变化。6、AMI码：该码中，0为零电平，1交替表示正电平和负电平，且“归零7双相码（曼彻斯特码10为负电平，每