计算机网络原理复习资料全.docx

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计算机网络原理复习资料全

1计算机网络概述

一．计算机网络发展的四个阶段：

面向中端的计算机网络，计算机计算机网络，开放式标准化的网络，因特网的广泛应用和高速网络技术发展，四个阶段。

二．四阶段的特点：

1.面向中端的计算机网络（20世纪50年代初以单个计算机为中心的远程联机系统，通过通信线路汇集到一台中心计算机进行集中处理，从而开创了把计算机技术和通信技术相结合的尝试。

这类简单的“终端—通信线路-计算机”系统，成了计算机网络的雏形）2.计算机-计算机网络（20世纪60年代中期，开创了“计算机-计算机”通信的时代，并呈现出多处理中心的特点，ARPA网标志着目前所称的计算机网络的兴起，它在概念、结构和网络设计方面都为后继的计算机网络技术的发展起到了重要的作用，并为Internet的形成奠定了基础。

IBM公司的SNA和DEC公司的DNA）3.开放式标准化网络（1984年颁布了成为“开放系统互连基本参考模型”的国际标准ISO7498，简称ISO参考模型或ISO/RM。

ISO/RM由七层组成，所以也称OSI七层参考模型。

OSI/RM的提出，开创了一个具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络新时代。

OSI标准不仅确保了各厂商生产的计算机间的互联，同时也促进了企业的竞争，大大加速了计算机网络的发展）3.因特网的广泛应用与高速网络技术的发展（20世纪90年代，宽带网络技术的发展为全球信息高速公路的建设提供了技术基础，高速网络技术发展表现在宽带综合业务数字网B-ISDN、异步传输模式ATM、高速局域网、交换局域网与虚拟网络。

Internet、Intranet、Extranet和电子商务已成为当前企业研究与应用的热点。

它的特点是覆盖范围广、具有足够的带宽、很好的服务质量与完善的安全机制，支持多媒体信息通信，以满足不同的应用需求。

具备高度的可靠性与完善的管理功能，以确保信息的传输安全与畅通。

三．三大网络：

电信业务网、广播电视网、计算机网

四．电信业务网（是以电话网为基础逐步发展起来的，它的三个主要的部件是本地网络使用双绞线承载的是模拟信号、干线通过光线与交换局连接起来，承载的是数字信号、交换局）电话双绞线上网的主流速率是56kbps，其物理极限是64kbps。

广播电视网（主要是有线电视网CATV，目前还是靠同轴电缆向用户传送电视节目，处于模拟水平阶段，其传输带宽约为电话线的一万倍左右，它的信息源是以单向实时及一点对多点的方式连接到更多的用户，宽带双向的点播电视及通过CATV网接入因特网进行电视点播、CATV通话等是CATV网的发展方向，最终目的是使CATV网走向宽带双向的多媒体通信网）计算机网（CHINANET网是依托强大的分组交换网、数字数据网和电话交换网等公用网采用的是存储-转发方式。

现在的趋势是三网合一。

五．未来网络发展趋势：

足够的带宽、很好的服务质量、完善的安全机制

六．宽带网络（可分为宽带骨干网和宽带接入网连个部分，骨干网又成为核心交换网，电信业一般认为传输速率达到2Gbps的骨干网成为宽带网，按照传输介质的不同分为光纤接入、铜线接入、光纤同轴电缆混合接入和无线接入）全光网络（以光节点取代现有网络的电节点）多媒体网络（需要满足多媒体信息传输所需的交互性和实时性的要求，主要表现在高传输带宽要求，不同类型的数据对传输要求也不同，对多媒体传输有连续性和实时性的要求，对多媒体传输有同步的要求，具有多方参与通信的特点）移动网络（主要技术有蜂窝式数字分组数据通信平台：

其特点是无线和可移动，在无线覆盖区域内从固定点到时速100km/s的各种无线移动数据终端，均可通过该移动数据通信平台进入各种数据通信网络实现各类数据通信。

无线局域网：

有微波、激光、红外线。

Adhoc网络：

所有用户都可能移动，并且系统支持动态配置和动态流控制。

无线应用协议WAP

七．下一代网络NGN是基于分组的核心网络

八．计算机网络定义：

是利用通信设备和线路将地理位置不同功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等，实现网络中资源共享和信息传递的系统

九．计算机网络的组成：

通信子网资源子网。

资源子网（提供资源的主机HOST和请求资源的终端T，它们都是信息传输的源节点或宿节点，有时也成为端节点，它的作用是提供和处理信息）通信子网（作用是全网中的信息传递，主要有网络节点和通信线路组成，网络节点也成为转接节点或中间节点，它们的作用是控制信息的传输。

在端节点之间转发信息，网络节点可以是分组交换设备PSE、分组装配/拆卸设备PAD、集中器C、网络控制中心ACC、网络连接器G也成网关或它们的组合。

通信线路即传输信息的信道，它可以是电话线、同轴电缆或光缆线，也可以使无线电、卫星或微波信道，传输方式是存储-转发方式。

）

十．计算机网络的功能和应用：

功能（硬件资源共享、软件资源共享、用户间信息交换）应用（办公自动化OA核心是通信、远程教育的基础设施是电子大学网络EUN、电子银行其核心是金融交易卡服务、证券及期货交易、校园网最基本的应用是共享资源、企业网络，集散系统和计算机集成制造系统是两种典型的企业网络系统。

集散系统一般分为三级过程级、监控级和管理信息级。

智能大厦和结构化综合布线系统，3A就是通信自动CA、办公自动化OA、楼宇自动化BA。

）

十一．计算机网络的分类：

按拓扑类型分类（星型、总线型、环型、树型、混合型、网型）网络交换方式（电路交换网、报文交换网和分组交换网）覆盖范围（广域网、局域网、城域网）传输技术（广播方式、点对点方式）传输介质（双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网）信道带宽（窄带网、宽带网）用途（科研网、教育网、商业网、企业网）

十二．选择网络拓扑结构考虑：

可靠性、费用、灵活性、响应时间的吞吐量。

网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为两类：

点到点线路通信子网的拓扑（星型、环型、树型、网型）广播信道通信子网的拓扑（总线型、树型、环型、无线通信、卫星通信）

十三．星型拓扑：

优点（控制简单、故障诊断和隔离容易、方便服务中央节点可方便的对各各站点提供服务和网络重新配置）缺点（电缆长度和安装工作量客观、中央节点的负担较重，形成瓶颈、各站点的分布处理能力过低）主要应用的场合（网络的智能集中于中央节点）总线拓扑：

采用一个广播信道作为传输介质，通常采用分布式控制策略。

优点（总线结构所需的电缆数量少、结构简单又是无源工作，有较高的可靠性、易于扩充增加或减少用户比较方便）缺点（总线的传输距离有限，通信范围受到限制、故障诊断和隔离较困难、分布式协议不能保证信息的及时传递，不具有实时功能）环型拓扑优点（电缆长度短，可使用光纤、所有计算机都能公平的访问网络的其他部分，网络性能稳定）缺点（节点的故障会引起全网故障、环节点的加入和撤出过程较复杂、环型拓扑结构的介质访问控制协议都采用令牌传递的方式，负载很轻时，信道利用率相对来说就比较低）树型拓扑优点（易于扩充、故障隔离较容易）缺点（各个节点对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作）混合型拓扑分为星-环和星-总拓扑，优点（故障诊断和隔离较为方便、易于扩展、安装方便）缺点（需要选用带智能的集中器、像星型拓扑一样，集中器到各各站点的电缆安装长度会增加）网型拓扑优点（不受瓶颈问题和失效问题的影响）缺点（结构比较复杂、成本比较高、提供上述功能的网络协议较复杂）

十四．报文交换采用存储-转发方式分组交换称为包交换方式，1969年首次在ARPANET上使用，现在人们都公认ARPANET是分组交换网之父。

十五．广域网WAN其分布范围可达数百至数千公里，可覆盖一个国家或几个洲，形成国际性的远程网络。

采用存储-转发方式广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网。

局域网LAN覆盖有限的地理范围几米到几公里，提供告诉数据传输，第误码率的高质量数据传输环境，一般采用广播传输方式。

城域网MAN分布范围介于局域网和广域网之间的一种高速网络，满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需求。

十六．广播式网络与点对点网络的区别：

广播式网络所有联网计算机都共享一个公共信道。

当一台计算机利用共享信道发送报文分组时，所有其他计算机都会收听到这个分组，由于发送的分组中带有目的地址和源地址，如果接收到分组的计算机的地址与该分组地址相同，则接受该分组，否则丢弃该分组。

目的地址可以有3类：

单播地址、多播地址、广播地址。

点对点网络中，每条物理线路连接一对计算机，如果源节点与目的节点之间没有直接连接的线路，那么源节点发送的分组就要通过中间节点的接受、存储与转发，直至传输到目的节点。

因此从源节点到目的节点可能存在多条路径，决定分组从通信子网的源节点到达目的节点的路由需要有路由选择算法。

采用分组存储转发和路由选择机制是点对点时网络与广播室网络的重要区别之一。

十七．计算机网络的标准化：

国际标准化组织ISO、国际电线联盟ITU主要用于国与国之间互连，而在各个国家内部则可以有自己的标准版。

美国国家安全局NBS、美国国家标准学会ANSI是由制造商、用户通信公司组成的非政府组织，是美国的自发标准情报交换系统，也是由美国制定的ISO投票成员、欧洲计算机制造商协会ECMA、因特网体系结构局IAB负责Internet策略和标准的最后仲裁，其中最著名的是因特网工程特别任务组IETF主要工作领域：

应用程序、Internet服务管理、运行要求、路由、安全性、传输、用户服务与服务应用程序。

2网络体系结构

一．网络协议：

是指为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。

二．网络协议三要素，语义:

涉及用于协调与差错处理的控制信号。

语法:

涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。

定时：

涉及速度匹配和排序等。

三．协议与服务有何区别？

和关系？

区别：

网络协议是计算机网络中进行数据交换而设立的规则，标准或约定的集合。

二者的区别在于，首先协议的实现保证了能够向上一层进行服务，本层的服务用户只能看到服务而无法看到相应的协议，下面的协议对上面的服务用户是透明的，其协议是控制对等实体之间通信的规则而服务时由下层向上层通过层间接口提供的。

二者的关系在于在协议的控制下，二个对等实体间的通信使得本层能向上一层提供服务，要实现本层协议还需要使用下一层所提供的服务。

四．计算机网络采用层次结构模型的理由是？

好处？

理由：

1.计算机网络系统是一个十分复杂的系统。

将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统，然后“分而治之”逐个加以解决，这种结构化设计方法是工程设计中常用的手段。

分层就是系统分解的最好方法之一。

2.n层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提供者。

n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务，实际上它间接地使用了n-1层及以下所有各层的服务。

3.层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。

每一层不必知道下面一层是如何实现的，只要知道下层通过层间接口提供的服务时什么及本层向上层提供的什么服务就能独立的设计。

五．网络体系结构：

计算机网络各层次结构模型及其协议的集合。

六．网络层次结构的特点：

1.除了在物理介质上进行的是实通信外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。

2.对等层的虚通信必须遵循该层的协议。

3.n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信（通常也是虚通信）来实现的。

七．层次结构的划分原则：

1.每层的功能应是明确的，并且是互相独立的。

2.层次接口必须清晰，跨越接口的信息量应可能少。

3.层数应适中。

4.有利于促进标准化。

这主要是因为每一层的功能和所提供的服务都已有了精确的说明。

八．世界上第一个网络体系结构是IBM公司已1974年提出的，命名为系统网络体系结构SNA.

九．OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。

OSI的体系结构定义了一个七层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架来协调各层标准的制定；OSI的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语；OSI各层的协议规范，精确的定义了应当发送何种控制信息及用何种过程来解释该控制信息。

十．OSI/RM参考模型讲网络划分为七层：

网络层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。

整个开放系统环境由作为信源和信宿的端开放系统及若干中继开发系统通过物理介质连接构成。

十一．OSI/RM中数据传输过程是发送进程发送给接收进程的数据，实际上是经过发送方各层从上到下传递到物理介质，通过物理介质，传输到接收方后，在经过从上到下各层的传递，最后到达接收进程。

十二．OSI参考模型每一层功能：

物理层使原始比特流能在物理介质上传输数据链路层将不可靠的物理链路改造成对网络层来说是无差错的数据链路网络层为分组完成路由选择传输层提供端到端的透明数据传输会话层的主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间的通信表示层为上层用户提供共同的数据或信息语法表示变换应用层保证用户告诉方便的使用网络资源

十三．面向连接与无连接的异同点面向连接和电话系统工作模式相类似。

其特点是数据传输过程钱必须经过建立连接、维护连接和释放链接的3个过程；各分组不需要些大赛目的节点的地址，因此，传输可靠性好，但协议复杂，通信效率不高。

无连接服务于邮政系统相类似，其特点是：

每个分组都要携带完整的目的节点的地址，各分组在通信子网中是独立传送的，因此，无连接服务中的数据传输过程不需要经过建立连接、维护连接、释放链接3个过程，由于无连接服务中发送的不同分组可能选择不同路径到达目的节点，先发送的不一定先打到，因此，无连接服务中的目的节点接收到的数据分组可能出现乱序、重复、丢失的现象，其可靠性不是很好，但因其省去了建立连接的开销和许多保证机制，因此，通信协议相对简单，效率较高。

十四．确认重传机制：

面向连接服务和无连接服务对数据传输可靠性有影响，但网络数据传输可靠性一般通过确认和重传机制保证。

确认是指数据分组接受节点在收到每个分组后要求向发送节点回送正确接受分组的确认信息，在规定时间内，如果发送节点没有接收到接受节点返回的确认信息，就认为该数据分组发送失败，发送节点重传该数据分组，确认和重传机制可以提高数据传输的可靠性，但是，它需要制定较为复杂的确认和重传协议，并且需要增加网络额外的通信开销，占用网络带宽。

十五．TCP/IP特点：

开放的协议标准可以免费使用并且独立于特定的计算机硬件和操作系统；独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；统一的网络地址分配方案使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址；标准化的高层协议可以提供多种可靠的用户服务。

缺点：

模型和协议自身的缺陷。

首先，该模型并没有清楚地区分那些事规范的哪些是实现，TCP/IP参考模型没有很好的做到这一点，这使得在使得新技术来设计新网络的时候，TCP/IP模型的指导意义显得不大，而且TCP/IP模型不适合于其他非TCP/IP协议簇；其次，TCP/IP模型的主机-网络层并不是常规意义上的一层，它是定义了网络层与数据链路层的接口，接口和层的区别是非常重要的，而TCP/IP模型却没有将他们区分开来。

十六．TCP/IP参考模型可分为四个层次：

应用层（应用层）、传输层（传输层）、互联层（网络层）、主机-网络层（数据链路层、物理层）TCP提供传输层服务，IP提供网络服务

十七．OSI缺点：

模型和协议自身的缺陷，其中的会话层和表示层这两层几乎是空的，而另外的数据链路层和网络层包含内容太多，有很多的子层插入，每个子层都有不同的功能，OSI模型以及相应的服务定义和协议都极其复杂，它们很难实现，有些功能，例如编址、流控制和差错控制都会在每一层上重复出现，这必然会降低系统的效率。

协议出现时机晚于TCP/IP协议

十八．OSI与TCP/IP比较，相同点：

两者都以协议栈的概念为基础，并且协议栈中的协议彼此相互独立，而且两个模型中都采用了层次结构的概念，各个层的功能也大体相似，不同点是，首先，OSI模型有七层，而TCP/IP只有四层，它们都有网络层（互联网层）、传输层和应用层，但其他的层并不相同；其次，在于无连接的面向连接的通信范围有所不同，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模型的网络层只有一种模式，即无连接通信，但是在传输层上同时支持两种通信模式。

十九.TCP/IP协议簇：

3物理层

一．物理层功能：

实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务。

二．物理层协议包括：

规定了与建立、维持、断开物理信道有关的特性，包括机械的、电气的、功能性的、规程性的。

这些特性确保物理层能通过物理信道在相邻网络节点之间正常的收发比特流信息，即确保比特流能送上物理信道，并且能在另一端取下它，物理层仅单纯关心比特流信息的传输，而不涉及比特流中各比特之间的关系（信息格式、含义）对传输差错也不作任何控制。

三．DTE：

数据终端设备，是对属于用户所有的联网设备或工作站的统称，它们是通信的信源或信宿，如计算机终端等

四．DCE：

指的是数据电路终接设备或数据通信设备，是对为用户提供入网连接点的网络设备的统称，如调制解调器。

五．机械特性：

对插头和插排的几何尺寸插针或插孔芯数及排列方式，锁定装置形式等做了详细的规定。

六．电气特性：

电气连接方式有非平衡方式（每个电路使用一根导线，收发两个方向共用一根信号地线，信号速率小于等于20Kbps，传输距离小于等于15m，所以会产生比较大的串扰，如EIARS-232c标准）采用差动接收器的非平衡方式（每个电路使用一根导线，但每个方向都使用独立的信号地线，使串扰信号较小，这种方式的信号速率可达300Kbps，传输距离为10m—1000m如EIARS423标准）平衡方式（每个电路采用两根导线，构成各自完全独立的信号回路，使得串扰信号减至最小，这种方式的信号速率小于等于10Mbps，传输距离为10m—1000m如EIARS-422标准）

七．功能特性：

规定了接口信号的来源、作用以及与其他信号之间的关系，接口信号线按功能一般分为数据信号线、控制信号线、定时信号线、接地线。

八．规程特性：

规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。

九．EIARS232接口标准（使用最广泛的串行物理接口标准）机械特性，规定使用一个25芯的标准连接器，并对该连接器的尺寸及针或孔芯的排列位置等都做了详细说明，简化后使用了一个9芯标准连接器；电气特性，采用非平衡电气方式，规定逻辑1的电平为-15到-5v，逻辑0的电平为5到15v，也即RS-232c采用正负15v的负逻辑电平，正负5v之间为过渡区域，不做定义。

RS-232c电平高达正负15v，较之0到5v的TTL电平来说，具有更强的抗干扰能力，但是即使使用这种高的电平，若两设备使用RS-232c接口直接相连，它们的最大距离也仅约15m，而且由于电平较高，通信速率反而受影响，它的接口通信速率小于等于20Kbps。

工作过程，是在各根控制信号线有序的ON（逻辑0）和OFF（逻辑1）状态的配合下进行的，在DTE-DCE连接的情况下，只有当CD（数据终端就绪）和CC（数据设备就绪）均为ON状态时操作的基本条件，此后若DTE要发送数据，则需先将CA（请求发送）置为ON状态，等待CD（清除发送）应答信号为ON状态后才能在BA（发送数据）上发送数据。

十．EIARS-449：

机械特性，由于信号线较多，使用了37芯和9芯连接器，37芯连接器定义了与RS-449有关的所有信号，而辅信道的信号在9芯连接器中定义，电气特性有连个子标准，平衡式的RS-422标准（电气特性，它的发送器接收器分别采用平衡发送器和差动接收器，由于采用完全独立的双线平衡传输，抗串扰能力强，又由于信号电平定义为正负6v的负逻辑，当传输距离为10m时，速率可达100mbps，而距离增加至1000m时，速率仍可达到100Kbps，性能远远优于RS232c标准）非平衡式的RS-423标准（电气标准，采用单端发送器和差动接收器，虽然发送器与RS232c标准相同，但由接收器采用差动方式，所以传输距离和速率较之有较大的提高，当传输距离为10时，速率可达100Kbps，距离增至100m时，速率仍有10Kbps，它的电平定义为正负6v的负逻辑。

）

十一．DTE、DCE之间的接口标准有100系列和200系列，100系列接口标准作为DTE与不带呼叫设备的DCE之间的接口，100系列机械特性采用两种规定，当传输速率为200-9600bps时，采用25芯标准连接器，速率达到48Kbps时，采用34芯标准连接器，200系列接口标准则采用25芯标准连接器。

十二．X.21的设计目标1.减少信号线数目，其机械特性采用15芯标准连接器代替25芯连接器，而且仅定义了8条接口线，2.允许接口在比EIARS-232c更长的距离上进行更高速率的数据传输，其电气特性类似于EIARS422的平衡接口，支持最大的DTE-DCE电缆距离是300m。

十三．传输介质是通信网络中发送方和接收方的物理通道，计算机网络中采用的传输介质可分为有线（双绞线、同轴电缆、光纤）无线（无线电通信、微波通信、红外通信、激光通信）它的特性是物理特性、传输特性、连通性、地理范围、抗干扰性、相对价格。

十四．双绞线：

是最常用的传输介质，用于电话通信中的模拟信号传输，也可用于数字信号的传输，一般是铜质的，能提供良好的传导率。

分为无屏蔽UTP和屏蔽双绞线STP，无屏蔽就像普通电话线一样使用方便价格便宜但易受外部电磁场的干扰，屏蔽双绞线使用铝箔将双绞线屏蔽起来，以减少干扰，但价格较高。

十五．同轴电缆：

分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆，基带同轴电缆又分为粗缆和细缆两种，都用于直接传输数字信号，宽带同轴电缆用于频分多路复用的模拟信号传输，也可用于不适用频分多路复用的告诉数字信号和模拟信号传输。

同轴电缆适用于P2P和多点传输，传输距离取决于传输的信号形式和传输的速率。

基带电缆最大距离限制在几公里，粗缆的传输距离比细缆长。

宽带电缆的传输距离可达几十公里，同轴电缆的抗干扰性比双绞线强，安装的费用较双绞线贵，但比光纤便宜。

十六．光纤：

是由传到光波的超细石英玻璃纤维外加保护层构成。

用于P2P的链路，适合在几个建筑物之间通过P2P的链路连接局域网络，不受电磁干扰或噪声映像的特性，适宜在长距离内保持告数据传输率，而且有很好的安全性。

光纤比双绞线和同轴电缆都要贵，双绞线和同轴电缆的价格不大可能再下降，但是光纤的价格将随着工程技术的进步大大下降，使它能与同轴电缆的价格相竞争。

十七．无线传输介质：

无线传输介质按频率由高到低排列有无线电波、微波、红外线和可见光。

十八．1947年美国的贝尔实验室提出了蜂窝移动无线通信的概念，第一代蜂窝移动通信设备是模拟方式，第二代是数字方式。

在蜂窝移动通信系统中，多址接入方式有三种，频分多址介入FDMA，时分多址介入TDMA，码分多址接入CDMA。

微波通信的载波频率为10MHz和10GHz范围，用于传输数字数据速率可达数Mbps。

十九．通信方式：

并行、串行、串行通信的方向性结构（单工、半双工、全双工）

二十．多路复用技术：

频分多路复用FDM（在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同的子信道，每个子信道传输一路信号）时分多路复用TDM（若介质能达到的位传输速率超过传输数据所需的数据传输速率，就可采用时分多路复用，也即将一条物理信道按时间分成若干个时间片，轮流的分配给多个信号使用，它有两种形式，同步时分多路复用，它的时间片是预先分配好的而且是固定不变的，因此各信号源的传输定时是同步的，异步时分多路复用允许动态的分配传输介质的时间片）波分多路复用WDM（只要每条信道有它自己的频率范围，并且所有的频率范围都是分开的，它们都可以被复用到长