计算机网络知识点（一）

1、各个模型的分层

TCP/IP参考模型为四层:

应用层

传输层

网际层(网络层)

网络接入层(物理层和数据链路层)

OSI参考模型为七层:

应用层：允许访问OSI环境的手段（应用协议数据单元APDU）（message）（HTTP,FTP,SNMP等）

表示层：对数据进行翻译、加密和压缩（表示协议数据单元PPDU），在应用过程之间传送的信息提供表示方法的服务，它只关心信息发出的语法和语义。将数据翻译为相对应的编码格式，然后展现到应用程序中，包含JPEG、ASCII、TIFF、GIF、PICT、加密、MPEG、MIDI。ASCII格式和EBCDIC，用于表示数字的1S或2S补码表示形式。

会话层：建立、管理和终止会话（会话协议数据单元SPDU）（RPC、SQL、NFS 、X WINDOWS、ASP）

传输层：提供端到端的可靠报文传递和错误恢复（数据段Segment）（TCP、UDP、SPX）

网络层：负责数据包从源到宿的传递和网际互连（分组、数据包Packet、datagram）（IP、IPX、APPLETALK、ICMP）

数据链路层：在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用以及差错校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻，将比特组装成帧和点到点的传递（帧Frame）（802.2、802.3ATM、HDLC、FRAME RELAY）

物理层：通过媒介传输比特,确定机械及电气规范（比特Bit）

2、数据链路层

数据链路层一般都提供3种基本服务，即无确认的无连接服务、有确认的无连接服务、有确认的面向连接的服务。

（1）无确认的无连接服务：无确认的无连接服务是源机器向目的机器发送独立的帧，而目的机器对收到的帧不作确认。如果由于线路上的噪声而造成帧丢失，数据链路层不作努力去恢复它，恢复工作留给上层去完成。 这类服务适用于误码率很低的情况，也适用于像语音之类的实时传输，实时传输情况下有时数据延误比数据损坏影响更严重。 大多数局域网在数据链路层都使用无确认的无连接服务。

（2）有确认的无连接服务： 这种服务仍然不建立连接，但是所发送的每一帧都进行单独确认。 以这种方式，发送方就会知道帧是否正确地到达。如果在某个确定的时间间隔内，帧没有到达，就必须重新发此帧。

（3）有确认的面向连接的服务： 采用这种服务，源机器和目的机器在传递任何数据之前，先建立一条连接。 在这条连接上所发送的每一帧都被编上号，数据链路层保证所发送的每一帧都确实已收到。 而且，它保证每帧只收到一次，所有的帧都是按正确顺序收到的。面向连接的服务为网络进程间提供了可靠地传送比特流的服务。

3、在TCP/IP协议族的四个层次中：

应用层：直接为用户的应用进程提供服务，这里的进程指正在运行的程序。

运输层：负责向两个主机中进程之间的通讯提供服务。一个主机可同时运行多个进程。所以运输层是端对端的。

网际层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层的一个主要任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组（packet，或者包），能够在网络中找到目的主机。所以网络层是主机对主机的。

4、SDU与PDU

（1）SDU（Service Data Unit）服务数据单元是OSI相邻上下层与层之间交换数据的单位。

（2）PDU（Protocol Data Unit）协议数据单元是OSI对等层次之间传递的数据单位 
（3）PDU-协议数据单元 

在更高层的协议数据单元是报文；

在传输层的协议数据单元是数据段；（报文段）

在网络层的协议数据单元是数据包；（分组）
在数据链路层的协议数据单元是数据帧；（帧）
在物理层的协议数据单元是Bit(数据位)；（比特流）

5、每一层的设备：

（1）4-7层交换机工作在传输层

（2）IP地址和路由器工作在网络层

（3）MAC地址和交换机，网卡，网桥，AP工作在数据链路层（数据链路层最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层，而网桥是连接两个局域网的一种存储/转发设备）

（4）集线器和网线工作在物理层

6、广域网与局域网：

（1）广域网：电话交换网（PSTN），分组交换网（X2.5），数字数据网（DDN），帧中继（FR），交换式多兆位数据服务（SMDS），异步传输模式（ATM）。

（2）局域网：以太网

（3）异步传输模式（ATM）

网络采用固定长度的信元传送数据：

信元长度 ： 53 B ；

头长度：5 B ；

数据长度：48B。

（4）X2.5：是一个广泛的协议，对应于物理层、数据链路层和分组层。其中分组层应该涉及到网络层，在网络层支持虚电路服务。

频分多路复用FDM (Frequency Division Multiplexing)和时分多路复用TDM (Time Division Multiplexing)是两种最常用的多路复用技术。

7、网桥与网络号：

（1）IP地址由网段号和主机号构成，网段号也称为网络号，IP地址是互联网上的主机或路由器的唯一身份标识（唯一性）。特殊地，路由器总是具有两个或两个以上的IP地址（这跟路由的特性有关系）。

（2）网段是跟网络号对应的，网段与网段之间，实际上就是主机与主机之间。在同一个局域网中，所有的主机或者路由器的IP地址中的网络号是一致的，表示同处一个局域网。网络号是标识主机所处的网址。 
（3）网桥是用来连接同处一个局域网（网络号相同）的网段，网桥是无法连接网段号不同的网络。在没有路由器的情况下，不同的网段是无法通信的。 
8、中继系统

（1）物理层中继系统：转发器(repeater)。

（2）数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。

（3）网络层中继系统：路由器(router)。

（4）网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。

（5）网络层以上的中继系统：网关(gateway)。
（6）桥接可以过滤掉一些数据包来防止“网络风暴”的出现，工作在数据链路层

9、电路交换

电路交换的三个阶段：

（1）建立连接 （2）通信 （3）释放连接

即生活的打电话的时候，要想实现双方的通信，就需要建立连接，然后再进行通话，最后再挂断。建立连接就是电路交换中占用通信资源的开始，通话时期一直占用通信资源，就算双方不说话也会一直占用，挂断就是释放资源的行为。所以，电路交换的整个过程即：建立连接(占用通信资源)->通话(一直占用通信资源)->释放连接(归还通信资源)。由于在网络中，数据的发送与传输都是突发式的，所以电路交换并不适用于计算机的数据传送。

电路交换具有以下优缺点：

优点：

（1）由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小，实时性强。

（2）双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。

（3）电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。

（4）电路交换的交换设备及控制均比较简单。

（5）端对端的通信质量约定了通信资源所以可靠，对连续传送大量数据的效率高。

缺点：

（1）电路交换平均连接建立时间对计算机通信来说较长。

（2）电路交换家里连接后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用率低。

（3）电路交换时，数据直达，不同类型，不同规格，不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。

10、报文交换

报文是指计算机要发送或接受的那一串数据。它采用的是存储转发技术，即在各个路由器之间存储再转发，有点类似于寄信这种方式，把信件放到邮局，然后再传给下一个邮局，最后传到目的地。这种方式更加适合于计算机的数据传输了，因为除了传输的时候会占用资源以外，平时都不会占用，即发即用。但是传输的数据过大的话，会造成大量的时延，使得传输效率不尽人意。

优点：无须预约通信资源，动态逐段利用传输带宽。对突发式数据传输效率高。

缺点：数据量过大时，会导致时延增加，使传输效率低下。

11、分组交换

它是建立在报文交换基础上的一种改进，也是采用存储转发方式进行。报文交换存在的问题就是传输的数据量过大会导致时延增加，并且对路由器和交换机的性能也有要求。分组交换就完美地解决了这个问题，它把整个报文分成若干组进行存储转发。为了识别到底哪些分组才是一个整体的报文，在分组的同时在数据段的前面加上了一些控制消息组成了首部，这样就是一个完整的分组了。  

分组交换是以分组为单位进行传输和交换的，它是一种存储——转发交换方式，即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理，等到相应的输出电路有空闲时再送出。

优点：

（1）分组交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送分组。

（2）由于采用存储转发方式，加之交换节点具有路径选择，当某条传输线路故障时可选择其他传输线路，提高了传输的可靠性。

（3）通信双反不是固定的战友一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。

（4）加速了数据在网络中的传输。因而分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了传输时间。

（5）分组长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，所以简化了交换节点中存储器的管理。

（6）分组较短，出错几率减少，每次重发的数据量也减少，不仅提高了可靠性，也减少了时延。

（7）具有报文交换的优点，高效、迅速且各分组小，灵活性高。

缺点：

（1）由于数据进入交换节点后要经历存储转发这一过程，从而引起的转发时延（包括接受分组、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量越大，造成的时延就越大，实时性较差。

（2）分组交换只适用于数字信号。

（3）分组交换可能出现失序，丢失或重复分组，分组到达目的节点时，对分组按编号进行排序等工作，增加了时延。

（4）由于要加上控制信息，所以相当于使得需要传输的数据更大了。而且由于路由器在转发的时候也需要时刻分析这些控制信息，进行差错控制等动作，也增加了路由器的负担。

综上，若传输的数据量很大，而且传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段链路组， 则采用分组交换；传输时延：报文交换>分组交换>电路交换。

报文的内容不按顺序到达目的结点是数据报交换方式 ，而报文的内容总是按顺序到达目的结点是虚电路交换方式

12、数据报交换

数据报交换首先是分组交换!把要发送的数据先分组,对各个分组编号,加上源地址和目的地址以及约定的分组头信息,这个过程叫信息的打包!传送过程类似于报文交换,每个分组在网络中的传播路径完全是由网络当时的状况决定的!因为每个分组都有完整的地址信息,如果不出意外的话都可以到达目的地!不过发送顺序和到达的顺序可能不一致.要重新排序!

13、虚电路交换（Virtual Circuit)

虚电路是面向连接的数据传输，工作过程类似于线路交换，不同之处在于此时的电路是虚拟的。

采用虚电路方式传输时，物理媒体被理解为由多个子信道（称之为逻辑信道LC）组成，子信道的串接形成虚电路（VC），利用不同的虚电路来支持不同的用户数据的传输。

采用虚电路进行数据传输的过程

（1）虚电路建立：发送方发送含有地址信息的特定的控制信息块（如：呼叫分组），该信息块途经的每个中间结点根据当前的逻辑信道（LC）使用状况，分配LC，并建立输入和输出LC映射表，所有中间结点分配的LC的串接形成虚电路（VC）。

（2）数据传输：站点发送的所有分组均沿着相同的VC传输，分组的发收顺序完全相同；

（3）虚电路释放：数据传输完毕，采用特定的控制信息块（如：拆除分组），释放该虚电路。通信的双方都可发起释放虚电路的动作。

由于虚电路的建立和释放需要占用一定的时间，因此虚电路方式不适合站点之间具有频繁连接和交换短小数据的应用，例如：交互式的通信

14、路由协议

（1）内部网关协议IGP：AS（自治系统）内使用的路由选择协议，主要有RIP，OSPF

RIP：路由信息协议(Routing Information Protocol)。一种基于距离矢量的路由协议，以路由跳数作为计数单位的路由协议。适合用于比较小型的网络环境。

OSPF：开放最短路径优先，分布式链路状态路由算法，用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现，著名的迪克斯加算法(Dijkstra)被用来计算最短路径树。OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在IPv4网络，OSPFv3用在IPv6网络。OSPFv2是由RFC 2328定义的，OSPFv3是由RFC 5340定义的。与RIP相比，OSPF是链路状态协议，而RIP是距离矢量协议。OSPF由于他的收敛速度快，所以适合大规模的网络，最多可支持几百台路由器。

OSPF可以联系区域之间通信，BGP运行在自治系统之间。

（2）外部网关协议EGP：AS之间使用的，主要有BGP

BGP：边界网关协议(Border Gateway Protocol)。是运行于 TCP 上的一种自治系统的路由协议。 BGP 是唯一 一个用来处理像因特网大小的网络的协议，也是唯一能够妥善处理好不相关路由域间的多路连接的协议。BGP 构建在 EGP 的经验之上。 BGP 系统的主要功能是和其他的 BGP 系统交换网络可达信息。网络可达信息包括列出的自治系统（AS）的信息。这些信息有效地构造了 AS 互联的拓朴图并由此清除了路由环路，同时在 AS 级别上可实施策略决策。BGP是用来更新路由表的域间路由选择协议（也称为外部路由选择协议）。BGP所基于的路由选择方法称为路径向量路由选择。在这个协议中，分组必须经过的一些自治系统应当显式列出。路径向量路由选择没有距离向量路由选择的不稳定性，也没有环路问题。

 

15、ICMP Internet Control Message Protocol  网间控制报文协议

（1）TCP/IP协议族中的一种协议，位于IP层，用于传输网络中的控制信息。ICMP允许出错消息的生成、检测分组和与 IP相关的信息邮件。通常ICMP报文被IP层或更高层协议（TCP或UDP）使用。一些ICMP报文把差错报文返回给用户进程。 ICMP允许主机或路由报告差错情况和提供有关异常情况。ICMP是Internet控制消息协议，用于在主机和路由器之间传递控制消息.ICMP报文作为IP层数据报的数据，加上数据报的首部，组成数据报发送出去。

（2）ICMP报文主要有三种类型：差错报文、控制报文和ICMP请求/应答报文对。

差错报文：它的功能是提供差错报告，ICMP的差错报告包括目的主机不能到达、超时报告，参数出错报告等。

控制报文：控制报文的功能是提供拥塞控制、路径控制等。

ICMP请求/应答报文：对和前两种稍有不同，前两类都是单向传递的，而该报文是成对出现，来获取某些信息，用于进行故障诊断和网络控制。

（3）Ping命令利用了ICMP两种类型的控制消息：“echo request”（回显请求）、“echo reply”（回显应答）