[计算机网络] 【谢希仁】考前突击复习二、三、四章

中继系统

物理层：转发器(中继器)、集线器

数据链路层：网桥、桥接器

网络层：路由器

网络层以上的：网关

RIP应用层 OSPF网络层 BGP应用层

物理层

时延与利用率的关系

码元速率与信息速率

物理层：奈氏准则与香农定理

对比

物理层：编码与调制

生成数字信号为编码，生成模拟信号为调制。

编码

调制

物理层： 信道复用技术

频分复用FDM

时分复用TDM

统计时分复用STDM

波分复用WDM

码分复用CDM

数据链路层

两种类型信道

点对点信道

广播信道

封装成帧

帧是数据链路层的基本传输单元

透明传输

字节填充

差错检测

循环冗余检验CRC

点对点协议PPP

PPP协议非常简单：每收到一个帧，进行CRC检验，如果CRC检验正确，就收下这个帧，反之，就丢弃这个帧，其他什么也不做。

PPP帧格式(语法、语义)

透明传输(字符填充)

透明传输(0比特填充)

PPP协议的工作状态

使用广播信道的数据链路层

局域网的数据链路层

局域网的优点

媒体共享技术

静态划分信道

频分复用、时分复用、波分复用、码分复用

动态媒体接入控制

随机接入、受控接入

数据链路层的两个子层

为了使数据链路层能更好地适应多重局域网标准，IEEE 802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：

逻辑链路控制LLC、媒体接入控制MAC

与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关。

不管采用何种协议的局域网，对LLC子层来说都是透明的。

适配器的作用

CSMA/CD协议

以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码。

工作流程

争用期

截断二进制指数退避算法

最短有效帧长

最小帧长计算

以太网信道利用率

以太网的MAC层

MAC层的硬件地址

在局域网中，硬件地址又称物理地址，或MAC地址。如果连接在局域网上的主机或路由器安装有多个适配器，那么这样的主机或路由器就有多个“地址”。

MAC帧的格式

数据字段长为：46字节----1500字节

在物理层扩展以太网

使用光纤、集线器进行扩展

碰撞域

又称为冲突域，是指网络中一个站点发出的帧会与其他站点发出的帧产生碰撞或冲突的那部分网络，碰撞域越大，发送碰撞的概率越高

用集线器扩展以太网的优缺点

优点：

①使原来属于不同碰撞域的以太网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。

②扩大了以太网覆盖的地理范围。

缺点：

①碰撞域大了，但总的吞吐量并为增大。

②如果不同的碰撞域使用不同的数据流，那么就不能用集线器将他们互连起来。

在数据链路层扩展以太网

使用网桥、以太网交换机进行扩展

以太网交换机的特点

①以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥。

②每个接口都直接与一个主机或另一个以太网交换机相连，并且一般都是工作在全双工方式

③以太网交换机具有并行性

④相互通信的主机都是独占传输媒体，无碰撞地传输数据

⑤以太网交换机的接口有存储器，能在输出端口繁忙时把进来的帧进行缓存

⑥以太网交换机是一种即插即用设备，其内部的帧交换表是通过自学习算法自动地建立起来的

⑦以太网交换机使用了专用的交换结构芯片，用硬件转发，其转发速率要比使用软件转发的网桥快很多

⑧以太网交换机性能好，而且价格并不贵

优点：

①增加了总容量

②即插即用

③支持多种速率的接口

广播域

数据链路层的概念，任何一个站发送一个广播帧，所有能够收到这个帧的设备的集合，交换机的每个端口是一个独立的碰撞域

交换方式

以太网交换机的自学习功能

网络广播风暴

生成树协议

虚拟局域网VLAN

基于交换机端口的方法

基于计算机网卡的MAC地址的方法

基于协议类型的方法

基于IP子网地址的方法

基于高层应用或服务的方法

虚拟局域网使用的以太网帧格式

VLAN的优点

网络层

两种服务

面向连接和无连接服务

网际协议IP

配套协议

1、地址解析协议ARP

2、网际控制报文协议ICMP

3、网际组管理协议IGMP

虚拟互联网络的意义

分类的IP地址

IP地址就是给每个连接在互联网上的主机或路由器分配一个在全世界范围时唯一的32位的标识符。

网络号+主机号

IP地址与硬件地址

**硬件地址(或物理地址)**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。

经过路由器时：源IP和目的IP都不变，而源MAC和目的MAC都要变

地址解析协议ARP

通信时使用了两个地址：IP地址和MAC地址

**ARP的作用：**从网络层使用的IP地址，解析出在数据链路层使用的硬件地址。

主机与主机、主机与路由器、路由器与路由器、路由器与主机

IP数据报的格式

首部+数据

版本：IP协议的版本，目前的IP协议版本号为4 IPv4

首部长度：可表示15个单位(每一个单位是4字节)

区分服务：提供不同等级的服务质量

总长度：16bit，首部+数据，单位为字节，最大长度为65535字节

标识：所有IP分片的标识与原始IP标识一致

标志：最高位无意义，中间位DF(1，不允许分片；0，允许分片)，最低位MF(1，后面还有；0，后面没了)

片偏移：某片在原始IP中的相对位置，以8字节为单位

生存时间：TTL，指示数据报在网络中可通过的路由器数的最大数目

协议：使用何种协议，00：IP；01：ICMP；06：TCP；17：UDP

首部检验和：16bit，只检验数据报的首部，不检验数据部分。采用16位二进制反码求和算法

填充：使IP数据报为4字节的整数倍

路由器分组转发算法

划分子网

三级IP，从主机号借用若干位作为子网号。网络号+子网号+主机号

优点：

①减少了IP地址的浪费

②使网络的组织更加灵活

③更便于维护和管理

子网掩码

使用子网掩码可以找出IP地址中的子网部分。

规则：

子网掩码长度=32bit

子网掩码左边部分为一连串的1，对应网络号+子网号

子网掩码右边部分为一连串的0，对应主机号

使用子网时的分组转发

无分类编址CIDR

构成超网

前缀长度不超过23位的CIDR地址块都包含了多个C类地址。他们合起来构成了超网。

最长前缀匹配

网际控制报文协议ICMP

ICMP是互联网的标准协议，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。但ICMP不是高层协议，因为ICMP报文是装在IP数据包中，作为其数据部分，所以是IP层协议。

ICMP报文的格式

ICMP差错报告

分类：终点不可达、时间超过、参数问题、改变路由

不应发送ICMP差错报告报文的情况

①对ICMP差错报告报文不再发送ICMP差错报告报文。

②对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送ICMP差错报告报文。

③对具有多播地址的数据报都不发送ICMP差错报告报文。

④对具有特殊地址(127.0.0.0或0.0.0.0)的数据报不发送ICMP差错报告报文。

ICMP询问报文

回送请求和回答报文

时间戳请求和回答报文

PING采用的ICMP协议格式

内部网关协议IGP—RIP

RIP是一种分布式的、基于距离向量的路由选择协议，要求网络中每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。

“距离”的定义

RIP的特点

路由表的建立

RIPv2报文格式

RIP是一个运行在UDP上的应用层协议，为网络层路由提供服务

好消息传播得快，坏消息传播得慢

内部网关协议IGP—OSPF

Open Shortest Path First 开放最短路径优先

OSPF的区域

OSPF直接用IP数据报传送

外部网关协议EGP—BGP

BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议，寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由，不是寻找一条最佳路由。

BGP发言人

BGP交换路由信息

BGP-4的四种报文

①**打开报文：**用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系

②**更新报文：**用来发送某一路由的信息，以及列出要撤销的多条路由

③**保活报文：**用来确认打开报文和周期性地证实邻站关系

④**通知报文：**用来发送检测到的差错

路由器的构成

路由器的主要作用：

①连通不同的网络。

②选择信息传送的线路。

路由器的结构

具有多个输入端口和多个输出端口，用来转发分组。

转发表和路由表的区别

输入端口对线路上收到的分组的处理

输出端口对分组的处理

分组丢弃

IPv6的基本首部

①更大的地址空间。128 位

②扩展的地址层次结构。

③灵活的首部格式。IPv6定义了许多可选的扩展首部

④改进的选项。

⑤允许协议继续扩充。

⑥支持即插即用。

⑦支持资源的预分配。

⑧IPv6首部改为8字节对齐。

①版本：指明了协议的版本，这里是6

②通信量类：区分不同的IPv6数据报的类别或优先级

③流标号：所有属于同一个流的数据报都具有相同的流标号

④有效载荷长度：除基本首部外的字节数，最大是64KB

⑤下一个首部：相当于IPv4的协议字段或可选字段

⑥跳数限制

⑦源地址：数据报的发送站的IP地址

⑧目的地址：数据报的接收站的IP地址

区别

①IPv6不允许在中间路由器上进行分片和重组。这些只能由源主机和目的主机执行。提升IP转发的速度

②运输层协议和链路层协议执行校验和，所有IPv6中的检验和被删除

③把原来IPv4首部中选项的功能都放在扩展首部中，途中经过路由器不做处理

IPv6的扩展首部

IPv6把原来IPv4首部中选项的功能放在扩展首部中，并将扩展首部留给路径两段的源站和目的站的主机来处理。数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首部(只有一个首部例外，即逐跳选项扩展首部)，这样就大大提高了路由器的处理效率

逐跳选项、路由选择、分片、鉴别、封装安全有效载荷、目的站选项

IPv6的地址

冒号十六进制记法

零压缩

IPv6地址分类

从IPv4向IPv6过渡

双协议栈

隧道技术

ICMPv6

地址解析协议ARP和网际组管理协议IGMP协议的功能都已被合并到ICMPv6中

虚拟专用网VPN

内联网和外联网

网络地址转换NAT

转换过程

网络地址与端口号转换NAPT