计算机网络知识总结

 

 

第一章  概述

1.      三网指的是电信网络（可向用户提供电话，电报及传真等服务），有线电视网络（向用户提供各种电视节目）和计算机网络（可使用户能迅速传送数据文件，以及从网络上查找并获取各种有用资料）。

2.      计算机网络向用户提供的最重要的功能：连通性（上网用户可相互交换信息），共享。

3.      网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。网络中的结点可以是计算机，集线器，交换机或路由器等。网络和网络可以通过路由器互联起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网。

4.      三级计算机网络：主干网，地区网，校园网。

5.      ISP因特网服务提供者（例中国移动，联通。。）

6.      因特网的组成：边缘部分（有所有链接在因特网上的主机组成，这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享），核心部分（有大量网络和链接这些网络的路由器组成，这部分是为边缘部分提供服务的）。

7.      网络核心部分起特殊作用的是路由器，一种专用计算机，是实现分组交换的关键构件

8.      对等连接（P2P）是指两个主机在通信时并不分区哪一个是服务请求方还是服务提供方。

9.      计算机网络分类：

1.      按网络的作用范围分类：

（1）广域网WAN，作用范围几十到几千公里，因而也被称为远程网，是因特网的核心部分，其任务是通过长距离运送主机所发送的数据。

（2）城域网MAN，作用范围为一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市。

                 （3）局域网LAN，一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，速率通常在10mb/s以上，但地理上则局限在较小的范围（1km左右）。

                 （4）个人区域网PAN，个人区域网就是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连起来的网络。

2.按网络使用者分类：

                      （1）公用网，几位公众网。

                      （2）专用网

3.用来把用户接入到因特网的网络，这种网络就是接入网AN，它又称为本地接入网或居民接入网。

10.计算机网络的性能指标：

（1）速率，网络技术中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，它也称为数据率或比特率。

（2）带宽，a.带宽本来就是指某个信号具有的频带宽度。b.在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。

（3）吞吐量，表示在单位时间内通过某个网站的数据量。

（4）时延，指数据从网络的一端到另一端所需的时间。也称为延迟。A.发送时延，是主机或路由器发送数据所需要的时间，也就是从发送第一个数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需要的时间。B.传播时延，是电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。C.处理时延。D.排队时延。总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

（5）时延带宽积，即为传播时延和带宽的乘积

（6）返回时间RTT，表示从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认，经历的时间。

（7）利用率 

11.网络协议（协议）：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

12.网络协议主要由以下三个要素组成：（1）语法，数据与控制信息的结构或格式。（2）语义，需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。（3）同步，事件实现顺序的详细说明

13.TCP/IP的四层协议，应用层，运输层（TCP或UDP），网际层IP，网络接口层

14.五层协议的体系结构：

（1）应用层，通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。在因特网中的应用层协议很多，如支持万维网应用的HTTP协议等。

（2）运输层，任务是负责向两个主机进程之间的通信提供通用数据传输服务。运用层主要使用以下两种协议：A.传输控制协议TCP，提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。B.用户数据报协议UDP，提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务，其数据传输的单位是用户数据报。

（3）网络层，网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫IP数据报，简称为数据报。

（4）数据链路层，在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在相邻结点间的链路上传送帧。

（5）物理层

第二章 物理层

1.数据通信系统可划分为三大部分，即原系统（或发送端，发送方），传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端，接收方）。

2.来自信源的信号常称为基带信号（基本频带信号）。

3.信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N，以分贝为单位。

4.非对称数字用户线ADSL技术是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带数字业务。

5.物理层的主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性，如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。

6.通信的目的是传送消息，如话音、文字、图像、视频等都是消息。数据运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现。

7.根据信号中代表信息的参数的取值方式不同，信号可分为模拟信号（或连续信号）和数字信号（或离散信号）。代表数字信号不同离散数值的基本波形称为码元。、

8.根据双方信息交互方式的不同，通信可以划分为单向通信（或单工通信）、双向交替通信（或半双工通信）和双向同时通信（或全双工通信）。

9.来自信源的信号叫做基带信号。信号要在信道上传输就要经过调制。调制有基带调制和带通调制之分。最基本的带同调制方法有调幅、调频和调相。

10.传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体（双绞线、同轴电缆或光纤）和非导引型传输媒体（无线）。

11.常用的信道复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用和波分复用。

第三章  数据链路层

1.数据链路层属于计算机网络的低层，数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：

（1）点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。

（2）广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。

 2.点对点信道的数据链路层在进行通信时的主要步骤如下：

（1）结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧。

（2）结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层。

（3）若结点B的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的帧中提取出IP数据报上交给上面的网络层，否则丢弃这个帧。

3.数据链路层协议有许多，但有三个基本问题相同，分别为封装成帧，透明传输和差错检测。

4．比特差错：现实的通信链路都不会是理想的，这就是说，比特在传输过程中可能会产生差错，1可能会变成0,0可能会变成1.

5.点对点协议PPP是目前使用的最广泛的数据链路层协议。

6.因特网用户通常都要连接到某个ISP才能接入到因特网，PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时实用的数据链路层协议。

7.PPP协议应满足的需求：（1）简单，（2）封装成帧，（3）透明性，（4）多种网络层协议，能都在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议，（5）多种类型链路，（6）差错检测，（7）检测连接状态，（8）最大传送单元，（9）网络层地址协商（10）数据压缩协商

8.PPP协议的组成：（1）一个将IP数据报封装到串行链路的方法。（2）一个用来建立、配置和调试数据链路连接的链路控制协议LCP。（3）一套网络控制协议NCP，其中每一个协议支持不同的网络层协议。

9.局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。

10.局域网具有的主要特点：

（1）具有广播功能，从一个站点可以很方便地访问全局。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。

（2）便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。

（3）提高系统的可靠性、可用性和生存性。

11.为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，IEEE 802 委员会把局域网的数据链路层拆为两个子层，即逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层。

12.计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器。适配器本来是在主机箱内插入的一块网络接口板，这种接口板又称为网络接口卡，简称网卡。

13.为了通信的简便，以太网采取以下两种措施：

（1）采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。适配器对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。

（2）以太网发送的数据都使用曼切斯特编码的信号。

14.CSMA/CD，载波监听多点接入/碰撞检测。多点接入说明这是总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

协议的实质是载波监听，碰撞检测。载波监听就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机也在发送。其就是检测信道，不管在发送前，还是在发送中，每个站都必须不停地检测信道。

在发送前检测信道，是为了获取发送权。如果检测出已经有其他站在发送，则自己就暂时不许发送数据，必须要等到信道变为空闲时才能发送。在发送中检测信道，是为了及时发现有没有其他站的发送和本站发送的碰撞。

碰撞检测就是边发送边监听，即适配器边发送数据边检测信道山的信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。

15.以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器。

第四章 网络层

1.网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。网络层不提供服务质量的承诺。

2.国际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，也是最重要的因特网标准协议之一。与IP协议配套使用的还有三个协议：地址解析协议ARP,网际控制报文协议ICMP，网际组管理协议IGMP。

3.将网络互相连接起来要使用一些中间设备，根据中间设备所在的层次，可以分为4种不同的中间设备：

（1）物理层使用的中间设备叫做转发器

（2）数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器。

（3）网络层使用的中间设备叫做路由器

（4）在网络层以上使用的中间设备叫做网关。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。

4.TCP/IP体系在网络互连上采用的做法是在网络层（ip层）采用了标准化协议，但相互连接的网络则可以是异构的。

5.许多计算机网络通过一些路由器进行互连，由于参加互连的计算机网络都使用相同的网际协议IP，因此可以吧互连的计算机网络看成虚拟互连网络，即互连物理网络的异构性客观存在，但我们利用IP协议可以使性能各异的网络在网络层上看起来好像一个统一的网络，这种使用IP协议的虚拟互连网络简称IP网，即互联网。互联网好处：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个单一的网络上通信一样，他们看不见互连的各网络的具体异构细节（如具体的编址方案、路由器选择协议等）

6.互联网是由多种异构网络互连组成。

7.整个的因特网就是一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给因特网上的每个主机（或路由器）的每一个接口分配一个全世界范围是唯一的32为的标识符。

8.IP地址的编址方式经历了3个阶段：（1）分类的IP地址，是最基本的编址方法（2）子网的划分，对基本的编址方法的改进，（3）构成超网，比较新的无分类编址方法

9.IP地址不仅指明一个主机，也指明了主机所连接的网络

10.每个IP地址由两个固定长度的字段组成，第一个字段为网络号，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，一个网络号在整个因特网范围内必须是唯一的，第二个字段为主机号，它标志该主机或路由器。

11.三类常用的ip地址：

A类，网络号占8位，其中第一位固定为0，其余7位可使用，主机号24位

B类，网络号占16位，其中前两位固定为10，其余14为可使用，主机号为16位

C类，网络号占24位，其中前3位固定为110，其余21位可使用，主机号为8位

12.ip地址都是32位的二进制代码，为了提高可读性，每8位插入一个空格，且用十进制表示一个8位二进制数，然后在数字后面加上一个点。

13.用转发器或网桥连接起来的若干个局域网为同一个网络，这些局域网具有同样的网络号。具有不同网络号的局域网必须使用路由器进行互连。

14.主机的ip地址与硬件地址的区别：

物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，ip地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址（ip地址用软件实现的）

物理地址，硬件地址，MAC地址为同一意思

15.地址解析协议ARP，从网络层使用的IP地址解析出数据链路层使用的硬件地址。

16.一个IP数据报由首部和数据两部分组成

17.路由表中，对每一条路由最主要的是两个信息：目的网络地址和吓一跳地址

18.分组转发算法：

（1）从数据报的首部提取目的地址的主机的IP地址D，得出目的网络地址为N

（2）若N就是与此路由器直接相连得某个网络地址，则进行直接交付，否则就是间接交付，执行（3）

（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传给路由表中所指明的下一条路由器，否则执行4

（4）若路由表中有到达网络N的路由，则把数据报传给路由表中所指明的下一条路由器，否则执行5

（5）若路由表中有一个默认路由，则可把数据报传给路由表中所指明的默认路由器，否则执行6

（6）报告转发分组错误

19.划分子网/子网寻址/子网路由选择：将两级IP地址（网络号，主机号）变成三级IP地址（网络号，子网号，主机号）

20.子网网络地址为IP地址与子网掩码按位与所得的值------（使用子网掩码的好处：不管网络有没有划分子网，只要把子网掩码和IP地址进行逐位运算，就立即得出网络地址来）

21.同样的IP地址和不同的子网掩码可以得到相同的网络地址，但是，不同的子网掩码的效果是不同的，例，IP地址为141.14.72.24，子网掩码为255.255.192.0和255.255.224.0都可以得到网络地址为141.14.64.0，但是者子网号是2位，主机号是14位，后者子网号是3位，主机号是13位

22.为了更有效的转发IP数据报和提高交付成功的机会，网际层使用了网际控制报文协议ICMP,其允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP报文是装在IP数据报中，作为其中的数据部分。

23.ICMP报文有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文

24.计算机使用仅在本机构有效的IP地址（这种地址称为本地地址），而不需要向因特网的管理机构申请全球唯一的IP地址（全球地址）

25.专用地址：只能用于一个机构的内部通信，不能用于和因特网上的主机通信，即专用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址，在因特网中的所有路由器，对目的地址为专用地址的数据报一律不进行转发。采用专用IP地址的互连网络称为专用网。

26.分布在不同地点的专用网进行通信，可利用公用的因特网作为本机构各专用网之间的通信载体，这样的专用网称为虚拟专用网VPN

27.网络地址转换NAT：专用网内部的主机想要和因特网上的主机通信，需要在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器，通过NAT路由器可将本地地址转换成全球IP地址，才能和因特网连接。

第五章 运输层

1.运输层是整个网络体系结构中的关键层次之一，其中的重要概念：

（1）运输层为相互通信的应用进程提供逻辑通信

（2）端口和套接字的意义

（3）无连接的UDP的特点

（4）面向连接的TCP的特点

（5）在不可靠的网络上实现可靠传输的工作原理，停止等待协议和ARQ协议

（6）TCP的滑动窗口、流量控制、拥塞控制和连接管理

2.两个主机进行通信就是两个主机中的应用进程互相通信，通信的真正端点并不是主机而是主机中的进程，端到端的通信就是应用进程之间的通信

3.运输层有复用和分用的功能：

复用指在发送方不同的应用进程都可以使用同一个运输层协议传送数据

分用指接收方的运输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付目的应用进程

4.运输层向高层用户屏蔽了下面网络核心的细节（如网络拓扑、所采用的路由协议等），使应用进程看见的就是好像在两个运输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道，但这条信道却因运输层使用的不同协议而有很大的差别。

5.当运输层采用面向连接的TCP协议时，尽管下面的网络是不可靠的，但这种逻辑通信信道就相当于一条全双工的可靠信道，当运输层采用无连接的UDP协议时，这种逻辑通信信道任然是一条不可靠信道

6.TCP/IP运输层的两个主要协议都是因特网的正式标准，即（1）用户数据报协议UDP（2）传输控制协议TCP

7.UDP在传送数据时不需要先建立连接，远地主机的运输层在收到UDP报文后，不需要给出任何确认，虽然UDP不提供可靠交付，但在某些情况下UDP却是一种最有效的工作方式。

8.TCP提供面向连接的服务，在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接

9.UDP只在IP数据报服务上增加了复用和分用功能以及差错检测的功能，UDP的主要特点：

（1）UDP是无连接的，即发送数据之前不需建立连接

（2）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的连接状态表

（3）UDP是面向报文的，发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层

（4）UDP没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低

（5）UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信

（6）UDP的首部开销小，只有8个字节，TCP的首部是20个字节

10.TCP最主要的特点：

（1）TCP是面向连接的运输层协议，应用程序在使用TCP协议之前，必须先建立TCP连接

（2）每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点（一对一）

（3）TCP提供可靠交付的服务，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达

（4）TCP提供全双工通信

（5）面向字节流，TCP中的流指的是流入到进程或从进程流出的字节序列。

11.每一条TCP连接有两个端点，这两个端点叫做套接字或插口，端口号拼接到IP地址即构成了套接字，例：若IP地址是192.3.4.5而端口号为80，那么得到的套接字为192.3.4.5:80

第6章 应用层

1.应用层的许多协议都是基于客户-服务器方式，客户为服务请求方，服务器为服务提供方

2.域名系统DNS是因特网使用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址

3.域名服务器划分为4种不同的类型：
（1）根域名服务器，是最高层次的域名服务器

（2）顶级域名服务器，这些域名服务器负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名

（3）权限域名服务器，负责一个区的域名服务器

（4）本地域名服务器

4.万维网www并非某种特殊的计算机网络，万维网是一个大规模的、联机式的信息储藏所，万维网用链接的方法能非常方便的从因特网上的一个站点访问另一个站点，从而主动的按需获取丰富的信息。

5.万维网以客户-服务器方式工作，浏览器就是在用户主机上的万维网客户程序，万维网文档所驻留的主机则运行服务器程序，因此这个主机也称为万维网服务器，客户程序向服务器程序发出请求，服务器程序向客户程序送回客户所要的万维网文档。

6.万维网客户程序与万维网服务器程序之间的交互遵守严格的协议称为超文本传送协议HTTP，HTTP是一个超文本协议，它使用TCP连接进行可靠的传送。万维网使用超文本标记语言HTML，使得万维网页面的设计者可以很方便的用链接从本页面的某处链接到因特网上的任何一个万维网页面，然后在自己的主机上显示出来

第10章 IPV6

1.2011年，IPV4的地址已经耗尽，于是采用具有更大地址空间的新版IP,即IPV6

2.IPv6的主要变化：

（1）更大的地址空间，IPV6的地址是128位，是IPV4地址的4倍

（2）扩展的地址层次结构

（3）灵活的首部格式

（4）改进的选项，IPV6允许数据报包含有选项的控制信息，因而可以包含一些新的选项

（5）允许协议继续扩充

（6）支持即插即用（即自动配置）

（7）支持资源的预分配