参考书：《计算机网络于因特网（第六版）》 电子工业出版社
二、局域网通信
1.RS232-C的特性
（1）机械特性，采用D型插头，至少三根针，接受发送和地。
（2）电气特性，-15V到-3V表示1，3V--15V表示0
（3）分组格式：7个Bit为1组，加上开始位和结束位，开始位为0，结束位为1.
（4）全双工
三、远程通信
1.复用技术
频分多路复用（FDM）：每一个信道拥有不同的频域，信道之间存在防护带。优点在于可以同时共享同一条信道。
时分多路复用（TDM）：不同信道轮流使用共享介质。
2.基带与宽带
基带描述单个信道传输信号的通信系统，基带信号将0和1直接表示成不同的电压。
宽带是指单个介质同时传输多个信号和流量类型的能力。宽带信号将寄到信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。
五、局域网分组与编址
1.交换技术
线路交换：双方通信之前建立一条独占的物理信道。独立信道，实时性高。
分组交换：以分组为单位进行存储转发的交换方式。线路利用率高。
2.MAC地址：由24位厂商号和24位标识符组成
3.帧
帧结构：帧头+载荷（payload）
成帧：使系统能够识别帧的开始和结束的机制，一般为帧添加前奏和尾曲
以太网的帧格式：
（1）7B前同步码：用于告诉系统有帧带来，使即将到来的帧与系统时间同步。
（2）1B帧首限定符（SFD）：指出帧的开始
（3）6B目的地址
（4）6B源地址
（5）2B类型
（6）数据：46到1500字节
（7）4BCRC
六、以太网、拓扑与无限技术
1.星型、环形、总线型、网状、优缺点比较
（1）星型：各设备通过中心点进行通信。
优点：节省成本，容易添加新节点，便于监控，一个结点故障不会影响其他结点
缺点：中心点故障会导致整个网络瘫痪
（2）环形：各设备相连成封闭的环，两结点通信需要经过路径上的所有结点
优点：节省成本，安装简便，容易监控通断情况
缺点：容量有限，不容易添加新节点，一个结点故障将会影响其他结点的通信
（3）总线型：结点通过总线通信，同一时刻只能有一个设备发送信号，所有设备都可以接受信号
优点：一个结点故障不会影响其他结点，需要铺设的电缆最短，安装简单
缺点：介质故障会引起整个网络的崩溃，不安全。监控困难，增加新节点没有星型简单
（4）网状
优点：稳定、安全、快
缺点：成本高，不宜安装，不宜添加新节点。
2.Enternet的机制
曼彻斯特编码（Manchester）：上升为1，下降为0
以太网随机访问协议：多路访问载波侦听冲突检测CSMA/CD
（1）载波侦听（carrier sense）：发送数据前检测线路上是否正在通信
（2）碰撞检测（collision detection）:一边发送数据一边检测电压是否异常，超过一定的阈值则认为发生碰撞
（3）二进制指数退避：2t为争用期，如果发生碰撞，则在【0，1，（2^k-1）】之间随机选择r,重传时延就是r倍的争用期。如果重传16次依然碰撞，则丢弃帧并向高层汇报。
以太网的争用期为51.2um，即在争用期最多传送64字节，如果发送了64字节依然没碰撞，说明不会再碰撞了。
强化碰撞：发送方检测到碰撞后会发送一段干扰信号，告诉其他结点已经发生了碰撞。
3.其他网络
（1）总线网络（ＬｏａｃｌTal）：Apple专用，采用CSMA/CA 技术处理介质访问冲突，带宽受限（230.4kbps）
（2）IBM令牌环（Token Ring）：单向环网，对令牌进行集中管理，避免冲突。单点故障会造成环网瘫痪。
（3）光纤分布数据连接（FDDI）：采用光线设备、令牌环技术、双向环网。速度高100Mbps,自动修复，但是成本高。
（4）异步传输模式（ATM）：星型拓扑，采用光纤，异步传输，速度快（155Mbps），成本高。
4.网络技术的分类
（1）个域网（PAN）：个人的不同设备之间的网络，比如通过蓝牙红外线等连接的设备。
（2）局域网（LAN）：覆盖10公里以内，终端是计算机
（3）城域网（MAN）：覆盖10--100公里，终端是计算机、局域网
（4）广域网（WAN）：覆盖几百到几千公里，终端是计算机、局域网、城域网
5.WLAN基本概念：
蓝牙（1Mbps）；蜂窝网络；1G（语音模拟通信）；2G（数字语音，短信服务）；3G（几百kbps）;4G(100Mbps);GPS .WiFi 802.11n可达600Mbps
七、局域网的布线、拓扑、接口硬件
1.以太网的介质
（1）粗缆以太网布线：10BASE5，粗同轴电缆，适用于主干。
（2）细缆以太网布线：10BASE2，细同轴电缆，低廉的网络
（3）双绞线以太网：10BASE-T，双绞线，使用以太网集线器
（4）光纤以太网：10BasE-F，光纤，用于远程通信。
2.物理和逻辑拓扑
在物理上，双绞线以太网采用星型结构，在逻辑上，双绞线以太网像总线工作，称为星型总线。
3.冲突域和广播域
冲突域：物理分段，共享同一物理网段或者竞争同一以太网带宽的节点的集合。网桥和交换机可以隔离冲突域
广播域：可以接收到同一广播的所有节点的集合。路由器可以隔离冲突域和广播域。
4.物理层
中继器：将信号进行放大、转发，适用于完全相同的两类互联网的链接。
集线器：优点：扩大局域网的范围，使原来属于不同冲突域的计算机能够通信。缺点：扩大了冲突域，但是总吞吐量并未提高，两个冲突域使用不用的数据率，就不能将他们相连。
5.数据链路层
网桥：由CPU、内存和网络接口组成。具有过滤功能，隔离冲突域
交换机：使每一对相互通信的计算机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞的数据传输。
6.一些概念
广播风暴：网桥只适用于用户数不多通信量不大的局域网，否则会因为传播太多广播而造成网络拥塞，即广播风暴。
网桥自学习算法：网桥转发表中存储地址、接口和时间，当网桥接受到一帧后，就在转发表中找，找到则转发给相应的接口并更新时间，否则将其发送到所有的接口。从而只保留了网络拓扑的最新状态。
分布生成树：为了避免数据帧在网络中兜圈子。网桥相互通信后形成网络拓扑的一个子集，这个子集不包括回路并且市场更新。
7.五四三二一
五个网段，四个中继器，三个网段可以用来连接主机，两个网段可以用来扩展局域网，这些都在一个冲突域。
八、远程数字连接技术、网络性能
1.Internet接入技术，上行、下行
2.宽带和窄带
宽带和窄带指的是数据传输速率，宽带>1Mbps,窄带<128kbps
3.接入技术
（1）综合业务数字网（ISDN）:三个独立信道，2B通道数字化语音巴拉巴拉64kb，D通道控制信道16kb
（2）非对称数字用户线路（ADSL）：频分多路复用，三个信道、普通通话、上传、下载，传输速率与线经有关系，上行（32k--640k）下行（32k--64M）不对称
（3）电缆调制解调器：同轴电缆，52M
（4）光纤传输:10G
4.数据线路的电话标准
（1）北美24路T1,1.544M
（2）欧洲30路，2.048M我国
5.广域网技术实例
APPANET、公用电话交换网（PSTN），公用分组交换网X2.5，帧中继（Frame Relay）
6.虚电路和数据报
虚电路：建立连接、数据转发，释放电路
数据报：路由器为没一个接入点的报文单独选择一条传输线路
7.私有网路、公有网络
私有网络：私有网络仅限于个人或公司拥有者
公有网络：由服务商提供的网络
8.网络的性能度量
时延、吞吐率（可以支持最大的传输速率）、抖动（变化量）、服务质量（网络服务的等级，供应商与用户的契约）
九、广域网技术与路由、协议系列
1.分组交换机
原理：分组交换机由CPU，存储器，和两种IO接口组成，一种是高速的用于本地交换机与另一个交换机连接的IO接口，另一种是相对低速的用于本地交换机与计算机连接的IO接口。
存储与转发：分组到达时放置在存储器中，CPU不断从存储器中获得缓存的分组并分析其目的地址，再将其转发。
2.广域网的概念和分层编制
广域网：覆盖范围大，由许多交换机组成。
分层编制：站点号+主机号、每台主机分配一个地址，一部分表示标识交换机，另一部分标识主机。
3.路由工作原理
（1）链路状态路由（LSR）
最短路径优秀的路由，交换机周期性地广播状态信息，每个交换机接受传入得状态信息并更新路由表。
（2）距离矢量路由（DVR）
如同LSR，网络中每一个链路都有一个权重。交换机并不广播DVR信息，而是周期性地一次性地将本地转发表告诉相邻的交换机，相邻交换机根据收到的转发表来更新自己的路由表。
4.路由器转发表，下一跳转发
路由器转发表：交换机获得分组信息后，分析其目的地址并查找路由器转发表，转发给相应的接口。如果查找不到，则转发给默认路径。
下一跳转发：交换机不需要知道所有可达的计算机的完整信息，而只需要知道从哪个接口传出。一旦数据包到达最终交换机，使用地址的第二部分选择特定的计算机。
5.ISO/OSI的分层模型
物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层、
6.TCP/IP协议栈
物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层
7.ISO/OSI和TCP/IP分层之间对应关系、数据基本单位、各层的分工作用
十、网际协议编址
1.世界互联的概念和结构，虚拟网络
世界互联：使用硬件和软件在异构网络间提供全局服务，最基本的设备是路由器。
虚拟网络：互联网软件提供了一个连接着许多计算机的单一的无缝的通信系统。
2.IPv4编址方案
IPv4编址方案：前缀分标识主机所属的物理网络，后缀部分标识该网络上的一台计算机。
点十进制表示法：每八位为一组，用十进制数表示
3.编址方式
（1）有类编址
用前四位标识前缀和后缀的位数。
A类，0，7位前缀
B类，10，14位前缀
C类，110，21位前缀
D类，1110，用于组播
E类，1111，保留
尽管有类编址方案已被取代，但是D类地址依然用于组播，一旦建立起组播，发送到该组播地址的任何分组都要被传递到该组的所有主机。
（2）无分类编址
直接利用前缀和后缀在地址的任意位置进行分界。
（3）CIDR表示法
为了易于指定和解释掩码的值，地址和掩码通常在一个点十进制地址后边附加一个斜杠和一个十进制数来表示。
4.子网划分和子网掩码
5.特殊IP地址
本机地址：全部为0，用于主机刚启动时获取IP地址
网络地址：后缀全是0，用于标识网络
环回地址：前缀为127，用于测试
直接广播地址：网络前缀后面全是1，分组副本会发送到网络上的每一个主机
有限广播地址，32位全是1，对网络内的所有计算机广播。
6.网络层的广播和多播
7.多穴主机
连接到多个网络，拥有多个IP地址
十一、数据报转发、支持协议与相关技术、IPv6
1.IP数据报组成
版本号、头部长度、服务类型、总长度、
标识、标志、片偏移值
生存期、类型、头部校验和
源IP地址
目的IP地址
数据区
2.ＩＰ封装、虚拟分组
IP数据报封装在物理帧中
虚拟分组： 独立于底层硬件的分组格式，底层硬件不懂，主机和路由器懂
3.IP数据转发
路由器接受到IP数据报时，分析其目的地址，通过子网掩码计算并得出下一站地址，然后进行转发，下一站可以是另一个路由器，也可能是主机。
IP软件选择下一站，然后通过物理网络发送：即把IP数据报封装在帧中。帧到达下一跳，接受方软件提取IP数据报并丢去帧头，然后再封装转发。
4.MTU，与分片、分片重装和收集
MTU：最大传输单元
分片：当IP数据报的长度大于MTU时需要将IP数据报进行分片。分片时，IP标识不变，标志改变，片偏移量改变。
分片重装：只在目的地进行重装。碎片还可以再分片。
5.ICMP协议报文种类和功能
（1）差错报告报文
目的地不可达，参数问题，改变路由，超时，源抑制。
（2）询问报文
回送请求或回答，地址掩码请求或回答，时间戳请求或回答，路由器询问或请求
6.IP与ICMP的关系
IP使用ICMP报告错误，ICMP使用IP传输错误信息。
7.ICMP命令工作原理
ping:ping命令将一个包含回送请求的ICMP报文通过IP传送到指定的目的地，目的地接受到回送请求时发送一个应答。
traceroute：跟踪路由，发送一系列数据报等到每一个响应，数据每经过一个路由，live to time++，直到到达目的地。
8.IPv6
格式：基本头部、N个扩展头部、载荷
冒分16进制数表示法：128位分为8个16进制数表示。0压缩：用：代替0
十二、支撑协议与技术、用户数据报协议
1.DHCP协议的作用
DHCP：动态主机配置协议（Dynamic host config protocol）,用于主机启动时动态地从服务器获取IP地址。
2.NAT
NAT：网络地址转换（Network address translation ）,使同一个站点的多台主机能共用一个全球有效的ＩＰ地址。工作原理：为每一个主机分配一个私有地址，在传输过程中进行私有地址与公有地址的转换。只能处理每台主机与因特网上唯一一个服务器通信。
NATP:网络地址与端口转换(network address and port translation protocol),端口号也参与转换。
用于NAT的私有地址：
10.0.0.0/8 A类私有地址块
169.254.0.0/16 B类私有地址块
172.16.0.0/12 16个连续的B类私有地址块
192.168.0.0/16 256个连续的C类私有地址块
3.ARP协议
ARP(Address resolution protocol)地址解析协议
作用：将IP地址解析为MAC地址
原理：路由器通过广播的方式获得IP地址的物理地址
概念地址边界：数据链路层以上使用IP地址，数据链路层以下使用MAC地址
4.传输层的主要作用
端到端的数据传输。
5.端口号
服务器用：熟知，0-1023；等级1024-49151
客户端用:49152-65535
6.UDP的主要特点
无连接，尽力而为，轻量级，支持一对多多对多的交互通信。
7.TCP和UDP的应用场景
UDP：对于丢帧的容忍度较高，允许少量差错，对传输速率要求高。如语音、视频等
TCP：不允许有差错
十三、传输控制协议
1.TCP的主要特点
面向连接、可靠、全双工、点对点、字节流
2.TCP端格式中的各部分组成
源端口号，目的端口号
序号
确认号
窗口
校验和，紧急指针
数据
其中序号针对发送方，确认号和窗口针对接收方用来告诉发送方窗口大小和请求的分组号
3.TCP的基本工作原理
（1）应答机制
接收方每接受到一组数据立即回传一个短的ACK确认报文
（2）超时机制和重传机制
发送方每发送一组报文便设置一个计时器，如果超过阈值而没有收到确认便重传
（3）窗口机制
为TCP设置缓冲区，进行流量控制
4.流量控制机制：滑动窗口
在建立连接时双发确定一个大小一致的窗口，表示收到确认前所能发送的最大数据量。当收到确认时，发送方丢弃已被确认的分组并进行下一组的传送。
5.TCP的拥塞控制
（1）慢开始
以包含数据的单个报文作为开始，如果收到确认，便进行加倍。
（2）拥塞避免
当门限值到达窗口的一半，便进入拥塞避免阶段。拥塞避免阶段，门限值以加性增长。一旦发生拥塞，便再次进行慢开始。
（3）快重传
当接受方收到一个失序的报文段时，立刻发送重复确认。当发送方连续收到三个重复确认时便立刻重传。
（4）快恢复
当接收方连续收到三个重复确认报文时，门限值减半，并进行加性增加（并不执行慢开始）。
（5）随机早期检测
再路由器采取的一种措施，路由器监控报文队列长度，一旦发现拥塞逼近，便随机地通知一个发送端说发生拥塞，从而避免了因拥塞而导致的丢包。
6.TCP的连接建立和解除
（1）连接建立
客户向服务器：SYN=1 seq=x
服务器向客户：SYN=1 ACK=1 seq=y ack=x+1
客户向服务器：ACK=1 seq=x+1 ack=y+1
（2）连接解除
客户向服务器：FIN=1 seq=u
服务器向客户：ACK=1 seq=v ack=u+1
服务器向客户：FIN=1 ACK=1 seq=w ack=u+1
客户向服务器：ACK=1 seq=u+1 ack=w+1
7.传输层如何解决网络层存在的主要问题
（1）丢包
带重传的正向确认，超市之后重传
（2）重复
为每一次会话指定一个唯一的ID，协议软件会丢弃重复的报文
（3）乱序
采用排序技术，为每一个分组附加一个序号。接收端保存一个按顺序收到的最后一个分组的序号，同时保存一个乱序到达的分组列表。
十四、因特网路由与路由协议
1.静态路由与动态路由
静态路由：由管理员静态地设置路由表，不随时间改变。大多数主机采用静态路由。
动态路由：由路由软件动态更新路由。大多数路由器采用动态路由。
2.自制系统的概念
再同一管理权限下的所有路由器和主机的集合
3.内部网关协议（IGP），外部网关协议（EGP）
自治系统范围内的路由器采用内部网关协议来交换路由信息。
自治系统内有一个路由器通过外部网关协议与其他自治系统交换路由信息
4.RIP协议和OSPF协议的工作原理和特点
（1）RIP协议（route information protocol）
原理：路由器与相邻路由器交换路由信息并更新路由表，按固定的时间间隔进行路由的交换
特点：缺：当网络故障时，要比较长时间才能通知所有的路由器，规模受限（15跳）
优：实现简单，开销小
（2）OSPF协议（Open shortest path first）
原理：向自制系统多有路由发送路由信息，路由器接收到信息后更新路由表。发送的消息是本路由器与相邻所有路由器的联通状态，只是路由器知道的部分信息。只有当链路状态发生变化时才发送信息。允许将自治系统分成若干个小的区域。
特点：直接采用IP数据报传送。如果到同一目的站有不同路径，可以将通信量分配给这几个路径。
5.BGP协议的工作原理和特点
原理：自治系统至少选择一个路由器作为BGP发言人，与其他发言人建立TCP连接交换路由信息。
特点：网络数量少，使得路由选择不至于很复杂。支持CIDR。BGP刚刚运行时，交换整个路由表，之后只需要在发生变化后交换即可。
十五、客户服务器模式与Socket API
1.C/S交互模式工作原理
客户端主动连接，服务端被动等待。服务端可同时为多个客户端服务。
2.并发的概念
同一计算机的多个应用程序在同一时间执行称为并发
3.Socket结构，半相关于全相关
Socket：创建一个socket时操作系统为其分配一个唯一的标识符。
半相关：一个进程可由三部分描述：协议，本地地址，本地端口
全相关：一个通信连接可由五部分描述：协议，本地地址，本地端口，远程地址，远程端口
4.Socket API主要函数
socket connect send recv close bind listen recvfrom sendto
十六、传统的因特网应用
1.HTTP
HTTP端口号80，
HTTPs端口号:443
URL:统一资源定位符
工作过程：浏览器分析超链接指向的URL,向域名服务器得到域名地址，与服务器建立TCP连接，浏览器发出取文件命令，服务器将页面传给浏览器，TCP连接释放，浏览器显示页面。
错误代码：1XX表示通知，2XX表示成功，3XX表示重定向，4XX表示客户端出现错误，5XX表示服务端出现差错。
2.FTP
过程：客户端向FTP服务器端口20发起连接请求并告诉服务器自己的另一个端口号，服务器验证连接后通过21号端口向客户端传送数据。
主动模式：
被动模式：客户端通过本地端口N向服务器20发起连接，服务器验证连接后将服务器的某个端口号告诉客户端，客户端再用本地端口N+1与服务端进行数据传送。
3.邮件传输协议
MUA，邮件用户代理，用来编辑下载和恢复邮件，再将这些信息发送给MTA。
MTA，邮件传输代理，把邮件从一个服务器发送到另一个服务器或者邮件投递代理
MDA，邮件投递代理，将MTA接收到的邮件，根据收件人地址投放在用户的邮箱里。
STMP：端口号：25（明文） 465（加密）简单邮件传输协议，用户代理将邮件通过STMP协议发送给服务器，发送方服务器通过STMP协议将邮件发送给接收方服务器。STMP有三个过程：连接建立，数据传送，连接解除。STMP仅仅发送文本，MIME可以传送其他格式的数据。
POP3：端口号：110（明文） 995（加密）允许PC机动态地检索邮件服务器上的邮件。分为三个阶段：授权阶段，事务阶段，更新阶段。
IMAP4：端口号：143（明文），993（加密）IMAP 协议只能在线访问，只下载主题但并不下载内容，当阅读邮件时才下载内容。
4.DNS
过程：首先询问本地域名服务器，如果本地域名服务器不知道，本地域名服务器就向根域名服务器发出请求，根域名服务器或者直接告诉查询的地址，或者告诉下一步该向哪个服务器查询。
分类：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