计算机网络全部知识点.docx

计算机网络全部知识点.docx

《计算机网络全部知识点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络全部知识点.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

计算机网络全部知识点

第1章概述

1.1计算机网络在信息时代中的作用

因特网（Internet）的发展

因特网的意义

计算机网络向用户提供的最重要的功能：

连通性、共享

1.2因特网概述

1.2.1网络的网络

请注意名词“结点”

网络与因特网

1.2.2因特网发展的三个阶段

Internet和Internet的区别

三级结构的因特网

多层次ISP结构的因特网

用户通过ISP上网

下面是具有三层ISP结构的因特网的概念示意图

万维网WWW的问世

因特网的发展情况概况（统计到2005年）

1.2.3因特网的标准化工作

制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段

各种RFC之间的关系

1.3因特网的组成

因特网的边缘部分与核心部分

1.3.1因特网的边缘部分

两种通信方式

1.客户服务器方式

客户软件的特点

服务器软件的特点

2.对等连接方式

对等连接方式的特点

1.3.2因特网的核心部分

路由器的重要任务

1.电路交换的主要特点

更多的电话机互相连通

使用交换机

“交换”的含义

电路交换的特点

电路交换举例

电路交换传送计算机数据效率低

2.分组交换的主要特点

添加首部构成分组

分组交换的传输单元

分组首部的重要性

收到分组后剥去首部

最后还原成原来的报文

因特网的核心部分

分组交换网的示意图

注意分组的存储转发过程

路由器

主机和路由器的作用不同

分组交换的优点

分组交换带来的问题

存储转发原理并非完全新的概念

三种交换的比较

计算机网络的产生背景

新型网络的基本特点

ARPANET的成功使

计算机网络的概念发生根本变化

从主机为中心到以网络为中心

1.4计算机网络在我国的发展

1.5计算机网络的类别

1.5.1计算机网络的定义

1.5.2几种不同类别的网络

1.从网络的作用范围进行分类

2.不同使用者的网络

3.用来把用户接入到因特网的网络

1.6计算机网络的性能

1.6.1计算机网络的性能指标

1.速率

2.带宽

常用的带宽单位

数字信号流随时间的变化

3.吞吐量

4.时延（delay或latency）

四种时延所产生的地方

容易产生的错误概念

5.时延带宽积

6.利用率

时延与网络利用率的关系

两种国际标准

1.6.2计算机网络的非性能特征

1.7计算机网络的体系结构

1.7.1计算机网络体系结构的形成

关于开放系统互连参考模型OSI/RM

1.7.2协议与划分层次

网络协议的组成要素

划分层次的概念举例

两个主机交换文件

再设计一个通信服务模块

再设计一个网络接入模块

分层的好处

层数多少要适当

计算机网络的体系结构

1.7.3具有五层协议的体系结构

五层协议的体系结构

主机1向主机2发送数据

1.7.4实体、协议、服务和服务访问点

协议很复杂

著名的协议举例【例1-1】

结论

1.7.5TCP/IP的体系结构

IPoverEverythingIP可应用到各式各样的网络上

【例1-2】客户进程和服务器进程使用TCP/IP协议进行通信

功能较强的计算机可同时运行多个服务器进程

第2章物理层

2.1物理层的基本概念

机械特性

电气特性

功能特性

过程特性

2.2数据通信的基础知识

2.2.1数据通信系统的模型

几个术语

2.2.2有关信道的几个基本概念

基带（baseband）信号和带通（bandpass）信号

几种最基本的调制方法

对基带数字信号的几种调制方法

正交振幅调制QAM（QuadratureAmplitudeModulation）

2.2.3信道的极限容量

数字信号通过实际的信道

（1）信道能够通过的频率范围

（2）信噪比

香农公式表明

请注意

2.2.4信道的极限信息传输速率

2.3物理层下面的传输媒体

电信领域使用的电磁波的频谱

2.3.1导引型传输媒体

双绞线

同轴电缆

光缆

各种电缆

光线在光纤中的折射

光纤的工作原理

多模光纤与单模光纤

2.3.2非导引型传输媒体

无线局域网使用的ISM（IndustrialScientificMedical）频段

2.4信道复用技术

2.4.1频分复用、时分复用和统计时分复用

频分复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）

时分复用TDM（TimeDivisionMultiplexing）

时分复用

时分复用可能会造成线路资源的浪费

统计时分复用STDM（StatisticTDM）

2.4.2波分复用WDM（WavelengthDivisionMultiplexing）

2.4.3码分复用CDM（CodeDivisionMultiplexing）

码片序列（chipsequence）

CDMA的重要特点

码片序列的正交关系

码片序列的正交关系举例

正交关系的另一个重要特性

CDMA的工作原理

2.5数字传输系统

旧的数字传输系统存在着许多缺点

同步光纤网SONET

同步数字系列SDH

SONET的OC级/STS级与SDH的STM级的对应关系

2.6宽带接入技术

2.6.1ADSL技术

DSL的几种类型

ADSL的极限传输距离

ADSL的特点

DMT技术

DMT技术的频谱分布

ADSL的数据率

ADSL的组成

第二代ADSL

2.6.2光纤同轴混合网（HFC网）

HFC的主要特点

（1）HFC网的主干线路采用光纤

（2）HFC网采用结点体系结构

（3）HFC网具有比CATV网更宽的频谱，且具有双向传输功能

（4）每个家庭要安装一个用户接口盒

电缆调制解调器（cablemodem）

2.6.3FTTx技术

无源光配线网的组成

第3章数据链路层

数据链路层

数据链路层的简单模型

3.1使用点对点信道的数据链路层

3.1.1数据链路和帧

数据链路层传送的是帧

数据链路层像个数字管道

3.1.2三个基本问题

1.封装成帧

用控制字符进行帧定界的方法举例

2.透明传输

解决透明传输问题

用字节填充法解决透明传输的问题

3.差错检测

循环冗余检验的原理

冗余码的计算

冗余码的计算举例

循环冗余检验的原理说明

帧检验序列FCS

接收端对收到的每一帧进行CRC检验

应当注意

3.2点对点协议PPP

3.2.1PPP协议的特点

用户到ISP的链路使用PPP协议

1.PPP协议应满足的需求

2.PPP协议不需要的功能

3.PPP协议的组成

3.2.2PPP协议的帧格式

PPP协议的帧格式

透明传输问题

字符填充

零比特填充

不提供使用序号和确认的可靠传输

3.2.3PPP协议的工作状态

3.3使用广播信道的数据链路层

3.3.1局域网的数据链路层

局域网的拓扑

媒体共享技术

以太网的两个标准

数据链路层的两个子层

局域网对LLC子层是透明的

以后一般不考虑LLC子层

2.适配器的作用

计算机通过适配器和局域网进行通信

3.3.2CSMA/CD协议

以太网的广播方式发送

为了通信的简便以太网采取了两种重要的措施

以太网提供的服务

以太网发送的数据都使用曼彻斯特（Manchester）编码

载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD

碰撞检测

检测到碰撞后

电磁波在总线上的有限传播速率的影响

传播时延对载波监听的影响

重要特性

争用期

二进制指数类型退避算法（truncatedbinaryexponentialtype）

争用期的长度

最短有效帧长

强化碰撞

人为干扰信号

3.4使用广播信道的以太网

3.4.1使用集线器的星形拓扑

使用集线器的双绞线以太网

星形网10BASE-T

以太网在局域网中的统治地位

集线器的一些特点

具有三个接口的集线器

3.4.2以太网的信道利用率

以太网的信道利用率

参数a

对以太网参数的要求

信道利用率的最大值Smax

3.4.3以太网的MAC层

1.MAC层的硬件地址

48位的MAC地址

计算机中的MAC地址

手机中的MAC地址

适配器检查MAC地址

2.MAC帧的格式

以太网的MAC帧格式

以太网V2的MAC帧格式

无效的MAC帧

帧间最小间隔

3.5扩展的以太网

3.5.1在物理层扩展以太网

用多个集线器可连成更大的局域网

用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中

用集线器扩展局域网

3.5.2在数据链路层扩展以太网

1.网桥的内部结构

使用网桥带来的好处

网桥使各网段成为隔离开的碰撞域

使用网桥带来的缺点

两个网桥之间还可使用一段点到点链路

网桥和集线器（或转发器）不同

2.透明网桥

网桥应当按照以下自学习算法处理收到的帧和建立转发表

转发表的建立过程举例

网桥在转发表中登记以下三个信息

网桥的自学习和转发帧的步骤归纳

透明网桥使用了生成树算法

生成树的得出

3.源路由网桥

4.多接口网桥——以太网交换机

以太网交换机的特点

独占传输媒体的带宽

用以太网交换机扩展局域网

利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网

虚拟局域网使用的以太网帧格式

3.6高速以太网

3.6.1100BASE-T以太网

100BASE-T以太网的特点

100Mb/s以太网的三种不同的物理层标准

3.6.2吉比特以太网

吉比特以太网的物理层

全双工方式

吉比特以太网的配置举例

3.6.310吉比特和100吉比特以太网

吉比特以太网的物理层

端到端的以太网传输

10G以太网的物理层标准

40GB/100GB以太网的物理层标准

以太网从10Mb/s到100Gb/s的演进

3.6.4使用以太网进行宽带接入

第4章网络层

本章最重要的内容

（1）虚拟互连网络的概念

（2）IP地址与物理地址的关系

（3）传统的分类的IP地址（包括子网掩码）和无分类域间路由选择CIDR

（4）路由选择协议的工作原理

4.1网络层提供的两种服务

电信网的成功经验让网络负责可靠交付

虚电路服务

虚电路是逻辑连接

因特网采用的设计思路

尽最大努力交付的好处

数据报服务

虚电路服务与数据报服务的对比

4.2网际协议IP

网际层的IP协议及配套协议

4.2.1虚拟互连网络

网络互相连接起来要使用一些中间设备

网络互连使用路由器

互连网络与虚拟互连网络

虚拟互连网络的意义

分组在互联网中的传送

从网络层看IP数据报的传送

4.2.2分类的IP地址

1.IP地址及其表示方法

IP地址的编址方法

分类IP地址

IP地址中的网络号字段和主机号字段

点分十进制记法

2.常用的三种类别的IP地址

IP地址的一些重要特点

互联网中的IP地址

4.2.3IP地址与硬件地址

4.2.4地址解析协议ARP

地址解析协议ARP

ARP高速缓存的作用

arp/a

应当注意的问题

使用ARP的四种典型情况

什么我们不直接使用硬件地址进行通信？

4.2.5IP数据报的格式

1.IP数据报首部的固定部分中的各字段

【例4-1】IP数据报分片

2.IP数据报首部的可变部分

4.2.6IP层转发分组的流程

在路由表中，对每一条路由，最主要的是（目的网络地址，下一跳地址）

查找路由表

特定主机路由

默认路由（defaultroute）

必须强调指出

分组转发算法

4.3划分子网和构造超网

4.3.1划分子网

1.从两级IP地址到三级IP地址

三级的IP地址

划分子网的基本思路

一个未划分子网的B类网络145.13.0.0

划分为三个子网后对外仍是一个网络

划分子网后变成了三级结构

2.子网掩码

IP地址的各字段和子网掩码

（IP地址）AND（子网掩码）=网络地址

默认子网掩码

子网掩码是一个重要属性

【例4-2】已知IP地址是141.14.72.24，子网掩码是255.255.192.0。

试求网络地址。

【例4-3】在上例中，若子网掩码改为255.255.224.0。

试求网络地址，讨论所得结果。

4.3.2使用子网时分组转发

在划分子网的情况下路由器转发分组的算法

【例4-4】已知互联网和路由器R1中的路由表。

主机H1向H2发送分组。

试讨论R1收到H1向H2发送的分组后查找路由表的过程。

4.3.3无分类编址CIDR（构造超网）

1.网络前缀

IP编址问题的演进

CIDR最主要的特点

无分类的两级编址

CIDR地址块

128.14.32.0/20表示的地址（212个地址）

路由聚合（routeaggregation）

CIDR记法的其他形式

构成超网

CIDR地址块划分举例

2.最长前缀匹配

最长前缀匹配举例

最长前缀匹配

3.使用二叉线索查找路由表

用5个前缀构成的二叉线索

4.4网际控制报文协议ICMP

ICMP报文的格式

4.4.1ICMP报文的种类

ICMP差错报告报文共有5种

ICMP差错报告报文的数据字段的内容

不应发送ICMP差错报告报文的几种情况

ICMP询问报文有两种

4.4.2ICMP的应用举例

PING的应用举例

Traceroute的应用举例

4.5因特网的路由选择协议

4.5.1有关路由选择协议的几个基本概念

1.理想的路由算法

关于“最佳路由”

从路由算法的自适应性考虑

2.分层次的路由选择协议

自治系统AS（AutonomousSystem）

因特网有两大类路由选择协议

自治系统和内部网关协议、外部网关协议

这里要指出两点

因特网的路由选择协议

4.5.2内部网关协议RIP

“距离”的定义

RIP（RoutingInformationProtocol）

RIP协议的三个要点

DistanceVectorRoutingAlgorithm

DistanceTable:

example

Distancetablegivesroutingtable

DistanceVectorRouting:

overview

DistanceVectorAlgorithm:

DistanceVectorAlgorithm（cont.）:

DistanceVectorAlgorithm:

example

路由表的建立

2.距离向量算法

RIP（RoutingInformationProtocol）

路由器之间交换信息

3.RIP2协议的报文格式

RIPTableprocessing

RIP2的报文由首部和路由部分组成

RIP协议的优缺点

4.5.3内部网关协议OSPF

1.OSPF协议的基本特点

三个要点

链路状态数据库（link-statedatabase）

TheLink-StateRoutingAlgorithm

Dijsktra’sAlgorithm

Dijkstra’salgorithm:

example

Dijkstra’salgorithm,discussion

OSPF的区域（area）

OSPF划分为两种不同的区域

划分区域

主干路由器

区域边界路由器

OSPF直接用IP数据报传送

OSPF的其他特点

OSPF分组

2.OSPF的五种分组类型

OSPF的基本操作

OSPF使用的是可靠的洪泛法

OSPF的其他特点

指定的路由器（designatedrouter）

4.5.4外部网关协议BGP

BGP使用的环境却不同

BGP发言人（BGPspeaker）

BGP交换路由信息

BGP发言人和自治系统AS的关系

AS的连通图举例

BGP发言人交换路径向量

BGP协议的特点

BGP-4共使用四种报文

BGP报文具有通用的首部

4.5.5路由器的构成

4.5.6路由器在网际互连中的作用

1.路由器的结构

典型的路由器的结构

“转发”和“路由选择”的区别

输入端口对线路上收到的分组的处理

输出端口将交换结构传送来的分组发送到线路

分组丢弃

2.交换结构

4.6IP多播

4.6.1IP多播的基本概念

多播可明显地减少网络中资源的消耗

IP多播的应用形式

4.6.2在局域网上进行硬件多播

D类IP地址与以太网多播地址的映射关系

4.6.3因特网组管理协议IGMP和多播路由选择协议

1.IP多播需要两种协议

IGMP使多播路由器知道多播组成员信息

IGMP的本地使用范围

多播路由选择协议比单播路由选择协议复杂得多

2.网际组管理协议IGMP

IGMP是整个网际协议IP的一个组成部分

IGMP可分为两个阶段

IGMP采用的一些具体措施

3.多播路由选择

转发多播数据报使用的方法

（1）洪泛与剪除

RPB的要点

反向路径广播RPB和剪除

（2）隧道技术（tunneling）

（3）基于核心的发现技术

几种多播路由选择协议

4.7虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT

4.7.1虚拟专用网VPN

本地地址

全球地址

RFC1918指明的专用地址（privateaddress）

用隧道技术实现虚拟专用网

内联网intranet和外联网extranet（都是基于TCP/IP协议）

远程接入VPN（remoteaccessVPN）

4.7.2网络地址转换NAT

网络地址转换的过程

第5章运输层

5.1运输层协议概述

5.1.1进程之间的通信

运输层为相互通信的应用进程提供了逻辑通信

应用进程之间的通信

运输层协议和网络层协议的主要区别

运输层的主要功能

两种不同的运输协议

5.1.2运输层的两个主要协议

TCP与UDP

TCP/IP体系中的运输层协议

TCP与UDP

还要强调两点

5.1.3运输层的端口

需要解决的问题

端口号（protocolportnumber）简称为端口（port）

软件端口与硬件端口

TCP的端口

三类端口

5.2用户数据报协议UDP

5.2.1UDP概述

UDP的主要特点

面向报文的UDP

UDP是面向报文的

5.2.2UDP的首部格式

UDP基于端口的分用

用户数据报UDP有两个字段：

数据字段和首部字段。

首部字段有8个字节，由4个字段组成，每个字段都是两个字节。

在计算检验和时，临时把“伪首部”和UDP用户数据报连接在一起。

伪首部仅仅是为了计算检验和。

计算UDP检验和的例子

5.3传输控制协议TCP概述

5.3.1TCP最主要的特点

TCP面向流的概念

应当注意

套接字（socket）

同一个名词socket有多种不同的意思

5.3.2TCP的连接

5.4可靠传输的工作原理

5.4.1停止等待协议

请注意

确认丢失和确认迟到

可靠通信的实现

补充PrinciplesofReliableDataTransfer

Reliabledatatransfer:

gettingstarted

3.4.1BuildaReliableDataTransfer

Rdt1.0:

reliabletransferoverareliablechannel

Rdt2.0:

channelwithbiterrors

Rdt2.0:

FSMspecification（stop-and-wait）

Rdt2.0:

inaction（noerrors）

Rdt2.0:

inaction（errorscenario）

Rdt2.0hasafatalflaw!

Rdt2.1:

sender,handlesgarbledACK/NAKs

Rdt2.1:

receiver,handlesgarbledACK/NAKs

Rdt2.1:

discussion

Rdt2.2:

aNAK-freeprotocol

Rdt3.0:

ChannelswithErrorsandLoss

Rdt3.0sender

Rdt3.0inaction

信道利用率

信道的利用率U

流水线传输

5.4.2连续ARQ协议

累积确认

Go-back-N（回退N）

TCP可靠通信的具体实现

5.5TCP报文段的首部格式

源端口和目的端口字段

序号字段

确认号字段

数据偏移（即首部长度）

保留字段

紧急URG

确认ACK

推送PSH（PuSH）

复位RST（ReSeT）

同步SYN

终止FIN（FINis）

窗口字段

检验和

紧急指针字段

选项字段

其他选项

填充字段

5.6TCP可靠传输的实现

5.6.1以字节为单位的滑动窗口

发送缓存

接收缓存

发送缓存与接收缓存的作用

需要强调三点

5.6.2超时重传时间的选择

往返时延的方差很大

加权平均往返时间

超时重传时间RTO（RetransmissionTime-Out）

往返时间的测量相当复杂

Karn算法

修正的Karn算法

5.6.3选择确认SACK

接收到的字节流序号不连续

RFC2018的规定

5.7TCP的流量控制

5.7.1利用滑动窗口实现流量控制

流量控制举例

持续计时器（persistencetimer）

5.7.2必须考虑传输效率

5.8TCP的拥塞控制

5.8.1拥塞控制的一般原理

拥塞控制与流量控制的关系

拥塞控制所起的作用

拥塞控制的一般原理

开环控制和闭环控制

5.8.2几种拥塞控制方法

1.慢开始和拥塞避免

慢开始算法的原理

发送方每收到一个对新报文段的确认（重传的不算在内）就使cwnd