复习内容：
1、第一章 概述
2、第二章 物理层
3、第三章 数据链路层
参考：计算机网络(第7版) - 谢希仁 - 电子工业出版社
一、第一章 概述
1、什么是计算机网络 P4
百度解释： 计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统
计算机网络是由若干结点和连接这些结点的链路组成
计算机网络向用户提供的两个最重要的功能：
- 连通性
- 共享
2、计算机网络发展 P5
三大阶段:
- 第一阶段：从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。
- 第二阶段：建成三级结构的因特网：主干网、地区网和校园网（或企业网）。
- 第三阶段：形成多层次的ISP（Internet Service Provider 因特网服务提供者）结构的因特网
Internet 和 Internet 的区别：
- internet：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
- Internet：专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET
3、CS架构和P2P简介 P11
-
客户服务器方式（C/S方式）：即Client/Server方式。（客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方）
-
对等方式（P2P方式）：即Peer-to-Peer方式。（对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器）
4、电路交换和分组交换简介 P13 - P17
(1)电路交换的三个阶段：建立连接——通话——释放连接
在通话时，两用户之间占用端到端的资源，而由于绝大部分时间线路都是空闲的，所以线路的传输速率往往很低。
(2)分组交换的组成：报文、首部、分组
- 分组交换采用存储转发技术，即收到分组——存储分组——查询路由（路由选择协议）——转发分组
- 优点：高效、灵活、迅速、可靠
- 缺点：时延、开销
- 关键构件：路由器
(3)报文交换： 整个报文传送到相邻结点，全部存储下来之后查询转发表，转发到下一个结点
5、计算机网络的性能计算 P21 - P25
(1)速率：指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。bit/s（bps） 如100M以太网，实际是指100Mb/s。往往是指额定速率或标称速率。
另外k = 10^3 M = 10^6 G = 10^9
(2)带宽：数字信道所能传送的最高速率。bit/s（bps）
(3)吞吐量：单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。其绝对上限值等于带宽。
(4)时延：数据（一个报文或分组、甚至比特）从网络（或链路）的一段传送到另一端的时间，也称延迟
- 发送时延：主机或路由器发送数据帧所需的时间，也就是从发送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的时间
- 发送时延 = 数据帧长度（b） / 信道带宽（b/s）
- 传播时延：电磁波在信道中传输一定距离所需划分的时间
- 传播时间 = 信道长度（m） / 传输速率（m/s）
- 处理时延：主机或路由器处理收到的分组所花费的时间
- 排队时延：分组在输入队列中等待处理的时间加上其在输出队列中等待转发的时间
综上：总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。
注：对于高速网络链路，要提高的是发送速率而不是传播速率。
(5)时延带宽积：传播时延 * 带宽。表示链路的容量
(6)往返时间RTT：从发送方发送数据开始，到发送发收到接收方的确认为止，所花费的时间
利用率：某信道有百分之几是被利用的（有数据通过）
6、计算机网络体系结构的划分 P27 - P32
(1)分层的好处：
- 分层能够促进标准化工作
- 各层之间独立，灵活性好
- 结构上易于分割，易于实现和维护
- 将复杂问题简单化，转化为若干局部问题，这些局部问题比较容易研究和处理
(2)网络协议
网络协议：简称协议，是为了进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
网络协议的三要素 ：
- 语法：数据与控制信息的结构或格式
- 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
- 同步：事件实现顺序的详细说明
(3)体系结构
体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合
计算机网络中的两种体系结构：
- OSI体系结构：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层
- TCP/IP体系结构：网络接口层、网际层IP、运输层、应用层
五层协议的体系结构：
- 应用层：通过应用进程之间的交互来完成特定网络应用 =》 DNS HTTP SMTP =》报文
- 运输层：负责向两台主机进程之间的通信提供通用的数据服务 =》 TCP UDP =》 报文段、用户数据报
- 网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务 =》IP =》 分组(包、IP数据报)
- 数据链路层：将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上”透明“的传送以帧为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息 =》 P2P CSMA/CD =》 帧
- 物理层：透明地传送比特流、确定连接电缆插头的定义及连接法 =》ISDN =》 比特
第二章 物理层
1、数据通信基础知识 P42 - P44
通信信号分类：
- 模拟信号(连续信号)：代表消息的参数的取值是连续的
- 数字信号(离散信号)：代表消息的参数的取值是离散的
- 数字信号 =》模拟信号：调制
- 模拟信号 =》 数字信号：解调
三种信道：
- 单向通信(单工通信)： 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互 eg：广播
- 双向交替通信(半双工通信)：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也不能同时接收) eg：对讲机
- 双向同时通信(全双工通信)：通信的双方都可以同时发送和接收消息 eg：电话
常用编码方式：
- 不归零制：正电平表示1 负电平表示0
- 归零制：正脉冲表示1 负脉冲表示0
- 曼彻斯特编码：中心向上跳变表示0 中心向下跳变表示1
- 差分曼彻斯特编码：每一位的中心处都有跳变 开始边界有跳变表示0 开始边界没有跳变表示1
2、信道复用技术 P53 - P57
(1)频分复用、时分复用和统计时分复用
- 频分复用：所有用户在同样时间占用不同的频率带宽资源
- 时分复用：所有用户在不同时间占用相同的频率带宽资源
- 统计时分复用：是改进的时分复用，明显地提高信道的利用率
(2)波分复用和码分复用
- 波分复用：光的频分复用
- 码分复用(CDM、CDMA)：用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号
三、数据链路层
1、数据链路层简介 P69
数据链路层使用的信道类型：
- 点对点信道：一对一 eg：PPP协议
- 广播信道：一对多 eg：CSMA/CD协议
2、使用点对点信道的数据链路层 P70 - P75
(1)数据链路和帧：
- 链路：一个节点到相邻节点的一段物理线路(有线 or 无线)(中间没有任何节点)
- 数据链路：一种逻辑链路，把实现这些协议的硬件和软件加载到链路上
- 帧：数据链路层的协议数据单元
(2)封装成帧：
就是在一段数据的前后分别添加首部（帧开始符SOH 01）和尾部（帧结束符EOT 04），然后就构成了一个帧。（数据部分<=长度限制MTU）
首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 帧定界是分组交换的必然要求
(3)透明传输：
什么是透明传输：透明传输表示无论什么样的比特组合的数据都能够按照原样没有差错地通过这个数据链路层。
为了达到透明传输（即传输的数据部分不会因为包含SOH和EOT而出错），在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(十六进制1B)
透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆
(4)差错检测：
现实通信链路中比特在传输中会产生差错，传输错误的比特占比称为误码率BER，为了保证可靠性，通常通过循环冗余检验CRC来做差错检测。
差错检测防止无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源
3、点对点协议PPP P76 - 81
(1)PPP协议的组成
- 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法
- 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)
- 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)
(2)PPP协议的帧格式
首部：
- 首部中的标志字段F(Flag)，规定为0x7E(01111110)，标志字段表示一个帧的开始
- 首部中的地址字段A规定为0xFF(即11111111)、首部中的控制字段C规定为0x03(即00000011)，这两个字段实际上没有携带PPP帧的信息
- 首部中的2字节的协议字段：0x0021 =》 IP数据报 0xC021 =》 PPP链路控制协议LCP的数据 0x8021 =》 网络层的控制数据
尾部：
- 尾部中的第一个字段(2个字节)是使用CRC的帧检验序列FCS
- 尾部中的标志字段F(Flag)，规定为0x7E(01111110)，标志字段表示一个帧的结束
(3)PPP协议的字节填充——PPP使用异步传输
当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法：
- 每一个 0x7E字节变为(0x7D, 0x5E)
- 每一个0x7D转变成为(0x7D, 0x5D)。
- ASCII 码的控制字符（即数值小于 0x20 的字符），则在前面要加入0x7D，同时将该字符的编码加以改变
(4)PPP协议的零比特填充——PPP使用同步传输
在发送端扫描整个信息字段，只要发现有5个连续的1，则立即填入一个0，这样可以保证不会有6个连续的1出现，防止被误认为标志字段F
(5)PPP 协议的工作状态：
链路静止-建立物理层-链路建立-pc发LCP-NCP分配IP地址-链路打开，网络层建立。（释放时倒过来）
4、适配器的作用 P84 P95
- 转换功能：对数据串行传输和并行传输进行转换
- 过滤功能：将单播帧、广播帧和多播帧过滤出来发往本站
- 以混杂方式工作：接收所有帧(嗅探器)
5、拓展的以太网 P98 - P99
(1)冲突域
冲突域又称碰撞域，在任意时刻每一个碰撞域中只能有一个站在发送数据
(2)以太网交换机的特点
- 实质：就是一个多接口的网桥
- 接口：有存储器，能在输出端口繁忙时把到来的帧进行缓存
- 性能：远远超过普通的集线器并且价格不贵
- 转发方式：存储转发方式或者直通
- 自学习功能：内部的帧交换表(地址表)是通过自学习算法逐渐建立的