8.5万字计算机网络王道考研

朋友
万事开头难
生活的苦和学习的苦
你怎么选择
诗与远方就在奋斗的路上
加油
我们现在的付出终会迎来灿烂的明天

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1.第一章

1.1概念、组成、功能和分类

1.1.1概念

• 计算机网络的概念：计算机网络是一个将分散、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，用功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统
• 计算机网络是互连的、自治的计算机集合
• 互连：互联互通 通信链路
• 自治：无主从关系
• 功能：
  1）数据共享：比如传送文档、发邮件
  2）资源共享：硬件资源共享、软件资源共享、数据资源共享
  3）分布式处理：多台计算机各自承担同一工作的不同部分。常见的是Hadoop平台
  4）提高可靠性：如果一台计算机宕机了，但计算机网络仍然能正常运作
  5）负载均衡：各计算机协同工作

1.1.2组成

• 组成部分：硬件、软件、协议
• 工作方式
  1）边缘部分：用户直接使用
  2）核心部分：为边缘部分服务
• 功能组成：
  1）通信子网：实现数据通信，各种传输介质、通信设备、相应的网络协议组成（物理层（集线器、中继器）、数据链路层（交换机、网桥）、网络层（路由器））

2）资源子网：实现数据共享，实现资源共享功能的设备和软件的集合（会话层、表示层、应用层）

1.1.3分类

• 按分布范围：广域网、城域网、局域网、个人区域网
• 按使用者分：公用网、专用网
• 按交换结构分：电路交换、报文交换、分组交换
• 按拓扑结构分：总线型、星型、环型、网状行
• 按传输技术分：广播式网络（共享公共通信信道）、点对点网络（使用分组存储转发和路由选择机制）

1.1.4脑图时刻

1.2标准化工作及相关组织

1.2.1标准化工作

• 要实现不同厂商之间的硬、软件之间的相互连通，必须遵从同一标准
• 标准的分类
  1）法定标准：由权威机构制定的正式的、合法的标准 ，比如OSI
  2）事实标准：某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品的协议和技术就成了标准
• RFC（Request For Comments）————因特网标准的形式
• 邮箱：[email protected]
• RFC官网，有兴趣小伙伴可以看下，可以翻译成中文浏览网页
• RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段
  1）因特网草案（Internet Draft）：这个阶段还不是RFC文档
  2）建议标准（Proposed Standard）：从这个阶段开始成为RFC文档
  3）草案标准（Draft Standard）
  4）因特网标准（Internet Standard）

1.2.2相关组织：

1）国际标准化组织ISO：OSI参考模型、HDLC协议
2）国际电信联盟ITU：制定通信规则
3）国际电气电子工程师协会IEEE：学术机构、IEEEE802系列标准、5G
4）Internet工程任务组IETF：负责因特网相关的标准制定

1.2.3脑图时刻

1.3速率相关的性能指标

1.3.1速率

• 速率即数据率或数据传输率或比特率
• 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位数的速率
• 单位：b/s、Kb/s、Mb/s、Tb/s
• 换算：速率方面是整千的倍数，存储容量方面是1024的倍数

1.3.2带宽

• 带宽原本指某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz）
• 在计算机网络中，带宽用来表示网络的的通信线路传送数据的能力，通常是指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
• 单位是-比特每秒->b/s

1.3.3吞吐量

• 表示单位时间内通过某个网络、信道、接口的数据量
• 单位：b/s
• 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制

1.4时延、时延带宽积、RTT和利用率

1.4.1时延

• 指数据从网络的另一端传送到另一端所需的时间，单位s
• 发送时延：从发送分组的第一个比特起到该分组做后一个比特发送完毕所需的时间
• 发送时延=数据长度/信道带宽（发送速率）
• 传播时延：一个比特从一台路由器传播到另一台路由器所需的时间，由路由器间的距离决定，与分组长度、链路传输速率无关
• 传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
• 排队时延：分组在经过网络传输时，要经过很多路由器，但分组在进入理由器后先在输入队列中等待处理，在路由器确定了转发接口后还要在输出队列中排队等待
• 处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错或查找适当的路由等等

1.4.2时延带宽积

• 时延带宽积=传播时延X带宽，单位bit
• 时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度，即某段链路现在有多少比特，描述数据量

1.4.3往返时延RTT

• 从发送方发送数据开始，到发送方接受到接收方确认（接收方收到数据后立即发送确认）总共经历的时延
• RTT越大，在收到确认前可以发送的数据越多
• RTT包括：往返传播时延、末端处理时间（题目中往往忽略不计）

1.4.4利用率

• 信道利用率= 有数据通过时间/（有+无）数据通过时间
• 网络利用率= 信道利用率加权平均值

1.4.5脑图时刻

1.5分层结构、协议、接口、服务

1.5.1分层结构

• 发送文件前要完成的工作：
  1）发送通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活
  2）要告诉网络如何识别目的主机
  3）发起通信的计算机要查明目的主机是否开机，并且与网络连接正常
  4）发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备工作
  5）确保差错和意外可以解决
• 分层的基本原则
  1）各层之间相互独立，每层只实现一种相互独立的功能
  2）各层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少
  3）结构上可分割开，每层都采用最合适的技术来实现
  4）保持下层对上层的独立层，上层单向使用下层提供的服务
  5）整个分层结构应该能促进标准化工作
• 正式认识分成结构
  实体：第n层中的活动元素成为n层实体，同一层的实体叫对等实体

1.5.2协议

• 为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准、约定称为网络协议
• 语法：规定传输数据的格式
• 语义：规定所需要完成的功能
• 同步：规定各种操作的顺序

1.5.3接口

• 接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口

1.5.4服务

• 服务：下层为相邻上层提供的功能调用
• SDU服务数据单元：为完成用户所要求的功能而应传送的数据
• PCI协议控制信息：控制协议操作的信息
• PDU协议数据单元：对等层次之间传送的数据单位

1.5.5总结

• 网络体系结构是从功能上描述计算机网络
• 计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构
• 每层遵循网络协议以完成本层功能
• 计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议集合
• 第n层在向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包括由下层服务提供的功能
• 仅仅在相邻层间与接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层的完全屏蔽
• 体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件

1.5.6脑图时刻

1.6OSI参考模型（1）

1.6.1ISO/OSI参考模型是怎么来的

• 国际标准化组织（ISO）于1984年提出开放系统互连参考模型，但是理论成功，市场失败
• 目的是实现异构网络系统的互联互通，为解决计算机网络复杂的问题按功能进行分层

1.6.2ISO/OSI参考模型解释通信过程图解

1.7OSI参考模型（2）

1.7.1应用层

• 所有能和用户交互产生网络流量的程序
• 典型应用层服务：文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、万维网（HTTP）等

1.7.2表示层

• 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）
• 功能：
  1）数据格式变换（翻译官）
  2）数据加密解密
  3）数据的压缩和恢复

1.7.3会话层

• 向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序的传输数据
• 功能：
  1）建立、管理、终止会话
  2）使用检验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信。实现数据同步

1.7.4传输层

• 负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信，传输单位是报文段或用户数据报
• 功能：
  1）可靠传输、不可靠传输：是否存在确认机制

2）差错控制：对差错进行控制，负责纠正错误
3）流量控制：控制发送速度
4）复用分用

• 复用：多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务、
• 分用：运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程

1.7.5网络层

• 主要任务是把分组从源段传送到目的地，为分组交换网上的不同主机提供通信服务
• 网络层传输单位是数据报
• 功能：
  1）路由选择：选择最佳路径路由方式
  2）流量控制：控制、协调速度
  3）差错控制：根据规则检查、纠正错误，不能纠错扔掉分组
  4）拥塞控制：采用措施缓解拥塞，若所有节点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话网络就会处于拥塞状态，因此要采取一定措施缓解这种拥塞

1.7.6数据链路层

• 主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧
• 数据链路层的传输单位是帧
• 功能：
  1）成帧：定义帧的开始和结束
  2）差错控制：帧错、位错，丢去差错帧，根据情况检错纠错
  3）流量控制：根据可用缓存大小控制流量大小
  4）访问：控制对信道的访问

1.7.7物理层

• 主要任务在物理媒体上实现比特流的透明传输
• 物理层传输单位是比特
• 功能：
  1）定义接口特性
  2）定义传送模式
  3）定义传输速率
  4）比特同步
  4）比特编码

1.7.8脑图时刻

1.8TCP、IP参考模型和五层参考模型

1.8.1OSI参考模型与TCP/IP参考模型图示

1.8.2OSI参考模型与TCP/IP参考模型相同点

• 都分层
• 基于独立的协议栈的概念
• 可以实现异构网络互联

1.8.3OSI参考模型与TCP/IP参考模型不同点

• OSI定义三点：服务、协议、接口
• OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议
• TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次
• 
• 面向连接分为三个阶段：
  1）第一个阶段：建立连接在此阶段发出一个建立连接的请求
  2）第二个阶段：只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输
  3）第三个阶段：当数据传输完毕，必须释放连接
• 而面向无连接没有这么多阶段，他直接进行数据传输

1.8.4五层参考模型

• 应用层：支持各种网络应用，FTP、SMTP、HTTP
• 传输层：进程-进程的数据传输，TCP、UDP
• 网络层：源主机到目的主机的数据分组路由与转发，IP、ICMP、OSPF
• 数据链路层：把网络层传下来的数据报组装成帧，Ethernet、PPP
• 物理层：比特传输

1.8.5五层参考模型的数据封装与解封装

1.9第一章总结导图

2.第二章

加油
我的朋友

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2.1物理层基本概念

• 物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体
• 物理层主要任务：确定与传输媒体接口有关的一些特性->定义标准
• 特性：
  1）机械特性：定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引线数目、引脚数量
  2）电气特性：规定传输二进制时，线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率、距离限制
  3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平表示何种意义，接口部件的信号的用途
  4）规程特性（过程特性）：定义各物理线路的工作规程和时序关系

2.2数据通信基础知识

2.2.1典型的数据通信模型

2.2.2数据通信相关术语

• 通信的目的是传送消息
• 数据：传送信息的实体，通常是有意的符号序列
• 信号：数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式
• 数字信号：代表消息的参数数值是离散的
• 模拟信号：代表消息的参数取值是连续的
• 信源：接受数据的终点
• 信道：信号的传输媒介，一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接受信道
• 信道按传输信号可分：
  1）模拟信道（传送模拟信号）
  2）数字信道（传送数字信号）
• 信道按传输介质可分：
  1）无线信道
  2）有线信道

2.2.3三种通信方式

• 从通信双方信息的交互方式，可以有三种基本方式
  1）单工通信：只有一个方向的通信没有反方向的交互，仅需要一条信道
  2）半双工通信：通信的双方都可以发送或接收信息，但任何一方都不能同时发送和接收，需要两条信道
  3）全双工信道：通信上方可以同时发送和接收信息，也需要两条信道

2.2.4两种数据传输方式

• 串行传输：速度慢、费用低、适合远距离
• 并行传输：速度快、费用高、适合近距离

2.3码元、速率、波特、带宽

2.3.1码元

• 码元是指一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位，这个时长内的信号称为K进制码元，而该时长称为码元宽度。当码元的离散状态有M个时（M大于2），此时码元为M进制码元
• 1码元可以携带多个比特的信息量。例如，在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态，另一种代表1状态

2.3.2速率、波特

• 速率也叫数据率，是指数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量，可以用码元传输速率和信息传输速率表示
• 码元传输速率：别名码元速率、波形速率、调制速率、符号速率等，他表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（也可称为脉冲个数或信号变化的次数），单位是波特（Baud）。1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元。这里的码元可以是多进制的，也可以是二进制的，但码元速率与进制数无关
• 信息传输速率：别名信息速率、比特率，表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数（即比特数）
• 关系：若一个码元携带n bit的信息量，则M Band的码元传输速率对应的信息传输速率为M X n bit/s(b/s)

2.3.3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，常用来表示网络的通信线路所能传输数据的能力。单位b/s

2.3.4练习题

• K进制码元就意味有K种离散数值，使用以2为底对数运算求出多少位可以表示K种离散状态，即计算出一码元携带多少bit
• 系统传输的是比特流，通常比较的信息传输速率，所以传输十六进制码元的通信系统传输速率较快，如果用该系统去传输四进制码元会有更高的码元传输速率
  

2.4奈氏准则和香农定理

2.4.1失真

• 现实中的信道由于带宽受限、有噪声、干扰后会造成失真
• 影响失真程度的因素：码元传输速率、信号传输距离、噪声干扰、传输媒体质量

2.4.2失真的一种现象-码间串扰

• 接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象

2.4.3奈氏准则（奈奎斯特定理）

• 奈氏准则：在理想低通（无噪声、带宽受限）条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W Baud，W是信道带宽，单位是Hz
• 理想低通信道下的极限数据传输率=2Wlog2V(V是码元的离散数值)
• 在任何信道中，码元传输的速率是有上限的。若传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，是接收端对码元的完全正确识别称为不可能
• 信道的频带越宽（即能通过的信号高频分量越多），就可以用更高的速率进行码元的有效传输
• 奈氏准则给出了码元速率的限制，但没有对信息传输速率进行限制
• 由于码元的传输速率受奈氏准则的制约，所以要提高数据的传输速率，就必须设法使每个码元能携带更多个比特的信息量，这就需要采用多元制的调制方法
• 练习
  

2.4.4香农定理

• 噪声存在于所有电子设备和通信信道中，由于噪声随机产生，它的瞬时值有时会很大，因此噪声会使接收端对码元判断产生错误。但是噪声的影响是相对的，若信号较强，那么噪声影响相对较小，因此噪声比就很重要。
• 信噪比=信号的平均功率/噪声的平均功率，常记为S/N，并用分贝（dB）作为度量单位。即信噪比（dB）=10log10(S/N)
• 香农定理：在宽带受限且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据
  传输速率有上限值
• 信道的极限数据传输速率= W log2（1+S/N）单位b/s
• 关于S/N在题目中给出的如果单位是dB要先进性数值转换，如果是1000没有单位就直接带入即可，但题目中常给是dB的形式
• 信道的带宽或信道中的噪声比越大，则信息的传输速率就越高
• 对一定的传输带宽和一定的噪声比，信息的传输速率的上限就确定了
• 只要信息的传输速率低于信道的极限传输速率，就一定能找到某种方法来实现无差错的传输
• 香农定理得出的为极限信息传输速率，实际信道能达到的传输速率要比他低不少
• 从香农定理可以看出，若信道带宽W或信噪比S/N没有上限（这是不存在的情况，此处是假设），那么信道的极限信息传输速率也就没有上限
• 练习一
• 练习二
  选择较小者，较小者才是实际达到的最大传输速率
  

2.5编码与调制（1）

2.5.1J基带信号与宽带信号

• 信道：信号的传输媒介，一般用来表示向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和接收信道
• 根据传输信号的不同可以分为：模拟信道（传输模拟信号）、数字信道（传输数字信号）
• 根据传输介质的不同可以分为：无线信道、有线信道
• 基带信号：将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示，再送到数字信道上去传输（基带传输）。来自信源的信号，像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号就是发出直接表达了要传输的信号的信息，比如我们说话的声波就是基带信号
• 宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号，在传送到模拟信号上去传输（宽带传输）。把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）
• 在传输距离较近时计算机网络采用基带传输方式，因为近距离衰减小，从而信号内容不容易发生变化
• 在传输距离较远时计算机网络采用宽带传输方式，因为远距离衰减大，即使信号变化大也能最后过滤出来基带信号

2.5.2编码与调制

• 数据----->数字信号 编码
• 数据----->模拟信号 调制
• 数字数据—（数字发送器）—>数字信号 编码
• 数字数据—（调制器）—>模拟信号 调制
• 模拟数据—（PCM编码器）—>数字信号 编码
• 模拟数据—（放大器调制器）—>模拟信号 调制

2.6编码与调制（2）

2.6.1数字信号编码为数字信号

• 非归零编码（NRZ）：编码容易实现，但没有检错功能，且无法判断一个码元的开始和结束，以至于收发双方难以保持同步
• 曼彻斯特编码：将一个码元分成两个相等的间隔，前一个间隔为低电平后一个间隔为高电平表示码元1；相反表示码元0。也可以采用相反的规定，该编码的特点是在每一个码元的中间出现电平跳变，位中间的跳变即作时钟信号（可用于同步），又作数据信号，但它所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍。每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2
• 差分曼彻斯特编码：常用于局域网传输，其规则是：若码元为1，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同若为0，则相反。该编程的特点是，在每个码元的中间，都有一次电平的跳转，可以实现自同步，且抗干扰性强于曼斯彻特编码
• 归零编码（RZ）：信号电平在一个码元之内都要恢复到零的这种编码方式
• 反向不归零编码（NRZI）：信号电平翻转表示0，信号电平不变
• 4B/5B编码：比特流中插入额外的比特以打破一连串的0或1，就是用5个比特来编码4个比特数据，之后再传给接收方，因此称为4B/5B，编码效率为80%。只采用16种对应16种不同的3为码，其他的16种作为控制码（帧的开始和结束，线路的状态信息等）或保留

2.6.2数字数据调制为模拟信号

• 数字数据调制技术在发送端将数字信号转换为模拟信号，而在接收端将模拟信号还原为数字信号，分别对应于调制解调器的调制和解调过程
  

2.6.3模拟数据编码为数字信号

• 计算机内部处理的是二进制数据，处理的都是数字音频，所以需要将模拟音频通过采样、量化转换成有限个数字表示的离散序列，实现音频数字化
• 最典型的例子就是对音频信号进行编码的脉冲调制（PCM），在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD、以及我们常见的WAV文件中均有应用。它主要包括三步：抽样、量化、编码
• 抽样：对模拟信号周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。为了使所得的离散信号能无失真的代表被抽样的模拟数据，要使用采样定理进行采样：f采样频率 大于等于 2f信号最高频率
• 量化：把抽样取得的电平幅值按照一定的分级标度转化为对应的数字值，并取整数，这就把连续的电平幅值转化为离散的数字量
• 编码：把量化的结果转化为与之对应的二进制编码
• 编码的结果样图
  

2.6.4模拟数据调制为模拟信号

• 为了实现传输的有效性，可能需要较高的频率。这种调制方式还可以使用频分复用技术，充分利用带宽资源，在电话机和本地交换机所传输的信号是采用模拟信号传输模拟数据的方式；模拟信号的声音数据是加载到模拟的载波信中传输的

2.6.5脑图时刻

2.7物理层传输介质

2.7.1传输介质及分类

• 传输介质也称传输媒体/传输媒介，他就是数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路
• 传输媒体并不是物理层
• 传输媒体在物理层下面，因为物理层是体系结构的第一层，因此有时称传输媒体为0层。在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信号代表什么意思。但物理层规定了电气特性，因此能够识别所传送的比特流
• 导向性传输介质：电磁波被导向沿着固体媒介（铜线/光纤）传播
• 非导向性传输介质：自由空间，介质可以是空气、真空、海水等

2.7.2导向性传输介质-双绞线

• 双绞线是古老、又最常用的传输介质，它由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成
• 绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰
• 为了进一步提高抗电磁干扰能力，可在双绞线的外面再加上一个由金属丝编织成的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线（STP），无屏蔽层的双绞线就称为非屏蔽双绞线（UTP）
• 双绞线价格便宜，是最常用的传输介质之一，在局域网和传统电话网中普遍使用。模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几公里到数十公里。距离太远时，对于模拟传输，要用放大器放大衰减的信号；对于数字传输，要用中继器将失真的信号整形
  

2.7.3导向性传输介质-同轴电缆

• 同轴电缆由导体铜制芯线、绝缘成、网状编制屏蔽层和塑料外层构成。按特性阻抗数值不同，通常将同轴电缆分为两类
• 50欧姆同轴电缆：主要用于传送基带数字信号，又称为基带同轴电缆，在局域网中得到广泛应用
• 75欧姆同轴电缆：主要用于传送宽带信号，又称为宽带同轴电缆，它主要用于有线电视系统
• 同轴电缆与双绞线的区别：由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆抗干扰性比双绞线好，被广泛用于传输较高速率地数据，其传输距离更远，但价格较双绞线贵
  

2.7.4导向性传输介质-光纤

• 光纤通信就是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉冲来进行通信。有光脉冲表示1，无光脉冲表示0.而可见光的频率大约是十的八次方MHz，因此光纤通信系统的带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽
• 光纤在发送端有光源，可以采用发光二极管或半导体激光器，他们在电脉冲作用下能产生出光脉冲；在接收端用光电二极管做成光检测器，在检测到光脉冲时可还原出电脉冲
• 光纤主要由实心的纤芯和包层构成，光波通过纤芯进行传导，包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率时，其折射角将大于入射角。因此，如果入射角足够大，就会出现全反射，即光线碰到包层是就会折射回纤芯、这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去
• 光纤的特点
  1）传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济
  2）抗雷电和电磁干扰性能好
  3）无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据
  4）体积小，重量轻
  

2.7.5非导向性传输介质

2.7.6脑图时刻

2.8物理层设备

2.8.1中继器

• 诞生原因：由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时会将造成信号失真，因此会导致接受错误
• 中继器功能：对信号进行再生和还原，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同，以增加信号的传输距离，延长网络的长度
• 中继器的两端：两端的网络部分是网段，而不是子网，适用于完全相同的两类网络的互连，且两个网段速率要相同。中继器只将任何电缆断上的数据发送到另一个电缆上，它仅作用信号的电气部分，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。两端可连相同媒体，也可连不同媒体。中继器两端的网段一定要是同一个协议，中继器不会存储转发
• 5-4-3规则：网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，因而中继器只能在规定范围内进行，否则会网络故障
  

2.8.2集线器（多口中继器）

• 集线器功能：对信号进行再生放大转发，对衰减的信号进行放大，接着转发到其他所有（除输入端口外）处于工作状态的端口上，以增加信号传输的距离，延长网络的长度。不具备信号的定向传送能力，是一个共享设备
  

2.9第二章总结

3.第三章

3.1数据链路层功能概述

3.1.1数据链路层的研究思想

3.1.2数据链路层的基本概念

• 结点：主机、路由器
• 链路：网络中两个结点之间的物理通道，链路的传输介质主要由双绞线、光纤和微波。分为有线链路、无线链路
• 数据链路：网络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路
• 帧：链路层的协议单元，封装网络层的数据报
• 数据链路层负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报
  

3.1.3数据链路层功能概述

• 数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层的数据可靠的传输到相邻节点的目标机网络层。其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路
• 功能一：为网络提供服务。无确认无连接服务，有确认无连接服务，有确认面向连接服务
• 功能二：链路管理，即连接的建立、维持、释放（用于面向连接的服务）
• 功能三：组帧
• 功能四：流量控制
• 功能五：差错控制（帧错/位错）

3.2封装成桢和透明传输

3.2.1封装成帧

• 封装成帧就是在一段数据前后部分添加手部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束
• 首部和尾部包含许多的控制信息，他们的一个重要作用：帧定界（确定帧的界限）
• 组帧的四种方法：字符计数法、字符（节）填充法、零比特填充法、违规编码法
  

3.2.2透明传输

• 透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送，因此链路层就看不见有什么妨碍数据传输的东西
• 当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样就能保证数据链路层的传输是透明的

3.2.3字符计数法

• 帧首部使用一个计数字段来标明帧内字符数
  

3.2.4字符填充法

3.2.5零比特填充法

3.2.6违规编码法

3.3差错控制（检错编码）

3.3.1差错从何而来

• 传输中的差错都是由噪声引起的
• 全局性：由于线路本身电气特性所产生的随机噪声（热噪声），是信道固有的，随机存在的
• 解决方法：对传感器下手，提高信噪比来减少或避免干扰
• 局部性：外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声，是产生差错的主要原因
• 解决方法：通常利用编码技术来解决
  

3.3.2数据链路层的差错控制

• 数据链路层编码和物理层的数据编码与调制不同。物理层编码针对的是单个比特，解决传输过程中比特的同步等问题，如曼彻斯特编码。而数据链路层的编码针对的是一组比特，他通过冗余码的技术实现一组二进制比特串在传输过程中是否出现了差错
• 冗余编码：在数据发送之前，先按某种关系附加上一定的冗余位。构成一个符合某一规则的码字后再发送。当要发送的有效数据变化时，相应的冗余位也随之变化，使码字遵从不变的规则。接收端根据收到的码字是否仍符合原规则，从而判断是否出错
  

检错编码-奇偶校验码

• 奇偶校验码特点：只能检查出奇数个比特错误，检错能力只有50%
  

检错编码- CRC循环冗余码

• 在数据链路层仅仅使用循环冗余检验CRC差错检测技术，只能做到对帧的无差错接收，即“凡是接收端数据链路层接收的帧，我们都能以非常接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。接收端丢弃的帧虽然曾收到了，但是最终还是因为有差错被丢弃。“凡是接收端数据链路层接收的帧均无差错”。
• 可靠传输：数据链路层发送端发送什么，接收端就收到什么
• 链路层使用CRC检验，能够实现无比特差错的传输，但这还不是可靠传输
  
  

3.4差错控制（纠错编码）

3.4.1纠错编码-海明码

• 海明码：发现双比特错，纠正单比特错
• 工作原理：动一发而牵全身
• 工作流程：确定校验码位数r、确定校验码和数据的位置、求出校验码的值、检错并纠错

3.4.2确定校验码位数r

3.4.3确定校验码和数据的位置

3.4.4求出检验码的值

3.4.5检错并就错

3.4.6脑图时刻

3.5流量控制欲可靠传输机制

3.5.1数据链路层的流量控制

• 较高的发送速度和较低的接收能力不匹配，会造成传输出错，因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作
• 数据链路层流量控制手段：接收方收不下就不回复确认
• 传输层流量控制手段：接收端给发送端一个窗口公告

3.5.2流量控制的方法

• 停止-等待协议：每发送完一个帧就停止发送，等待对方的确认，在收到确认后再发送下一个帧
• 滑动窗口协议：
  1）后退N帧协议（GBN）
  2）选择重传协议（SR）
  

3.5.3流量控制方法

3.5.4可靠传输、滑动窗口、流量控制

• 可靠传输：发送端发啥，接收端收啥
• 流量控制：控制发送速率，使接收方有足够的缓冲空间来接收每一个帧
• 滑动窗口解决：流量控制（收不下就不给确认，想发也发不了）、可靠传输（发送方自动重传）

3.5.5脑图时刻

3.6停止-等待协议

3.6.1为什么会有停止-等待协议？

• 解决丢包问题
• 实现流量控制
• 丢包：物理线路故障、设备故障、病毒攻击、路由信息错误等原因会导致数据报丢失

3.6.2研究停止-等待协议的前提

• 虽然现在常用全双工通信方式，但为了讨论问题方便，仅考虑一方发送数据，一方接收数据
• 因为是在讨论可靠传输的原理，所以并不考虑数据在哪一层次进行传送的
• 停止-等待就是每发送完一个分组就停止发送，等待对方确认，在收到确认后再发送下一个分组

3.6.3停止-等待应用情况-无差错情况

3.6.4停止-等待应用情况-有差错情况

3.6.5停止-等待协议性能分析

• 信道利用率太低
  

3.6.6信道利用率

3.6.7脑图时刻

3.7后退N桢协议（GBN）

3.7.1后退N帧协议中的滑动窗口

3.7.2GBN发送必须响应的三件事

• 上层调用：上层要发送数据时，发送方先检查发送窗口是否已满，如果未满，则产生一个帧并将其发送；如果窗口已满，发送方只需将数据返回给上层，暗示上层窗口已满。上层等一会会再发。（实际实现中，发送方可以缓存这些数据，窗口不满时再发送帧）
• 收到了一个ACK：GBN协议中，对n号帧的确认采用累计确认的方式，标明接收方已经收到n号帧和它之前的全部帧
• 超时事件：协议的名字为后退N帧/回退N帧，来源于出现丢失和时延过长帧时发送方的行为。就像在停止-等待协议中的一样，定时器将再次用于恢复数据帧或确认帧的丢失。如果出现超时问题，发送方重传所有已发送的但未被确认的帧

3.7.3GBN接收方要做的事

• 如果正确接收n号帧，并且按序，那么接收方为n帧发送一个ACK，并将该帧中的数据部分交付给上层
• 其情况都丢弃帧，并为最近按序接收的帧重新发送ACK。接收方无需缓存任何帧，只需要维护一个信息：expectedseqnum（下一个按序接收的帧序号）

3.7.4运行中的GBN

3.7.5滑动窗口长度

3.7.6GBN协议重点总结

• 累计确认（偶尔捎带确认）
• 接收方只会按序接收帧，不按序无情丢弃
• 确认序列号最大的、按序到达的帧
• 发送窗口最大为2的n次方-1，接收窗口大小为1

3.7.7GBN协议性能分析

• 因连续发送数据帧而提高了信道利用率
• 在重传时必须把原来已经正确传送的数据帧重传，使传送效率降低

3.7.8练习

3.7.9脑图时刻

3.8选择重传协议（SR）

3.8.1GBN协议的弊端

3.8.2选择重传协议中的滑动窗口

3.8.3SR发送方必须响应的三件事

3.8.4SR接收方要做的事

3.8.5运行中的SR

3.8.6滑动窗口长度

3.8.7SR协议重点总结

3.8.8习题

3.8.9脑图时刻

3.9信道划分介质访问控制

3.9.1传输数据使用的两种链路

-点对点链路：两个相邻节点通过一个链路相连，没有第三者。应用：PPP协议、常用于广域网

• 广播式链路：所有主机共享通信介质。应用：早期的总线以太网、无线局域网，常用于局域网。典型拓扑结构：总线型、星型（逻辑总线型）

3.9.2介质访问控制

• 介质访问控制就是采取一定的措施，使得两节点之间的通信不会发生互相干扰的情况
  

3.9.3信道划分介质访问控制

• 信道划分介质访问将使用介质的每个设备与来自同一个信道上的其他设备的通信隔离开，把时域和频域资源合理的分配给网络上的设备
  

3.9.4频分多路复用FDM

3.9.5时分多路复用TDM

3.9.6改进的时分复用-统计时分复用STDM

3.9.6波分多路复用WDM

3.9.7码分多路复用CDM

3.10ALOHA协议

3.10.1纯ALOHA协议

3.10.2时隙ALOHA协议

3.10.3关于ALOHA要知道的事

• 纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量低，效率更低
• 纯ALOHA想发就发，时隙ALOHA只有在时间片段开始时才能发

3.11CSMA协议

3.11.1什么是CSMA？

• CS：载波侦听/监听，每一个站在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据
• 当几个站点同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定门限制时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，标明产生了碰撞，即发生了冲突
• MA：多点接入，表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上
• 协议思想：在发送帧之前，监听信道
  

3.11.2坚持CSMA

• 坚持指的是对于监听信道忙之后的坚持
• 思想：如果一个信道要发送信息，那么它先监听信道，空闲则直接传输，不必等待，忙则一直监听，直到空闲马上传输。如果有冲突（一定时间内未收到肯定回复），则等待一个随机长的时间再监听，重复上述过程
• 优点：只要媒体空闲，站点就马上发送，避免了媒体利用率的损失
• 缺点：假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免

3.11.3非坚持CSMA

• 非坚持指的是对于监听信道忙之后就不继续监听
• 思想：如果一个主机要发送消息，那么它先监听信道。空闲则直接传输，不必等待。忙则等待一个随机的时间之后进行监听
• 优点：采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性
• 缺点：可能存在大家都在延迟等待过程中，使得媒体可能处于空闲状态，媒体使用率降低

3.11.4P-坚持CSMA

• 指的是对于监听信空闲的处理
• 思想：如果一个主机要发送消息，那么它先监听信道。空闲则以p概率直接传输，不必等待；概率1-p等待到下一个时间槽再传输
• 优点：即能像非坚持算法那样减少冲突，又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间的这种方案
• 缺点：发生冲突后还是要坚持把数据帧发送完，造成了浪费

3.11.5三种CSMA对比总结

3.12轮询访问介质访问控制

3.12.1介质访问控制

3.12.2轮询协议

3.12.3令牌传递协议

3.12.4MAC协议总结

3.13CSMA-CD协议

3.13.1什么是CSMA- CD协议

3.13.2传播时延对载波监听的影响

3.13.3如何确定碰撞后的重传时机

3.13.4最小帧长的问题

3.13.5脑图时刻

3.14局域网基本概念和体系系统

3.14.1局域网

• 局域网（Local Area Network）：简称LAN，是在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道
• 特点：
  1）覆盖的地理范围比较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内
  2）使用专门铺设的传输介质（双绞线、同轴电缆）进行联网，数据传输速率高（10Mb/s~10Gb/s）
  3)通信延迟时间短，，误码率低，可靠性较高
  4）各站为平等关系，共享传输信道
  5）多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播
• 决定局域网的主要要素为：网络拓扑、传输介质、介质访问控制方法

3.14.2局域网拓扑结构

3.14.3局域网传输介质

• 有线局域网：双绞线、同轴电缆、光纤
• 无线局域网：电磁波

3.14.4局域网介质访问控制方法

• CSMA/CD：常用于总线型局域网，也可用于树型网络
• 令牌总线：常用于总线型局域网，也可用于树型网络。他总是把总线型或树型网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成一个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，才有发送信息的权力
• 令牌环：用于环形局域网，如令牌环网

3.14.5局域网分类

• 以太网：以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准以太网（10Mbps)、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1000Mbps）和10G以太网，他们都符合IEEE 802.3系列标准规范。逻辑拓扑总线型、物理拓扑是星型或扩展星型。使用CSMA/CD
• 令牌环网：物理上采用星型拓扑结构，逻辑上是环形拓扑结构。已是“明日黄花”
• FDDI网：物理上采用了双环拓扑结构，逻辑上采用环形拓扑结构
• ATM网：较新型的单元交换技术，使用53字节固定长度的单位进行交换
• 无线局域网：采用IEEE 802.11标准，无线网是无限局域网的一种应用

3.14.6IEEE802标准

3.14.7MAC子层和LLC子层

3.14.8脑图时刻

3.15以太网

3.15.1以太网概述

• 以太网（Ethernet）指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术
• 以太网在局域网各种技术中占统治地位的原因：
  1）造价低廉（以太网网卡不到100块）
  2）是应用最广泛的局域网技术
  3）比令牌环网、ATM网，便宜、简单
  4）满足网络速率要求：10Mb/s~10Gb/s
• 以太网两个标准
  1）DIX Ethernet V2：第一个局域网产品（以太网）规约
  2）IEEE 802.3:IEEE 802委员会802.3工作组制定的第一个IEEE以太网标准（帧格式有一丢丢改动）

3.15.2以太网提供无连接、不可靠服务

• 无连接：发送方和接收方之间无“握手过程”
• 不可靠：不对发送方的数据帧编号，接收方不向发送方进行确认，差错帧直接丢弃，差错纠正由高层负责
• 以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输

3.15.3以太网传输介质与拓扑结构的发展

3.15.410BSAE - T以太网

3.15.5适配器与MAC地址

3.15.6以太网MAC帧

3.15.7高速以太网

3.15.8脑图时刻

3.16无线局域网

3.16.1无线局域网的通用标准

• IEEE 802.11是无线局域网通用的标准，它是由IEEE所定义的无线网络通信的标准

3.16.2有固定基础设施无线局域网

3.16.3无固定基础设施无线局域网的自组织网络

3.17CSMA-CA协议

3.17.1什么是CSMA-CA协议

3.17.2CSMA/CA协议工作原理

3.17.3CD和CA

3.18PPP协议和HDLC协议

3.18.1广域网

• 广域网（WAN， Wide Area Network），通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络
• 广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。如因特网（Internet）是世界范围最大的广域网
  

3.18.2PPP协议特点

• 点对点协议PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最广泛的数据链路层协议，用户使用拨号电话接入因特网时一般使用PPP协议
• 只支持全双工链路

3.18.3PPP协议应满足的要求

• 简单 ，对于链路层的帧，无需纠错，无需序号，无需流量控制
• 封装成帧，帧定界符
• 透明传输，与帧定界符一样比特组合的数据应该如何处理：异步线路用字节填充，同步线路用比特填充
• 多种网络层协议，封装的IP数据报可以采用多种协议
• 多种类型链路，串行/并行，同步/异步，电/光
• 差错检测，错就丢弃
• 检测连接状态，链路是否正常工作
• 最大传送单元，数据部分最大长度MTU
• 网络层地址协商，知道通信双方的网络层地址
• 数据压缩商

3.18.4PPP协议无需满足的要求

• 不需要纠错
• 不需要流量控制
• 不需要对帧编序号
• 不需要支持多点线路

3.18.5PPP协议的三个组成部分

• 一个将IP数据报封装到串行链路（同步串行/异步串行）的方法
• 链路控制协议LCP：建立并维护数据链路连接。身份验证
• 网络控制协议NCP：PPP可支持多种网络协议，每个不同的网络层协议都要一个相应的NCP来配置，为网络层协议建立和配置逻辑连接

3.18.6PPP协议状态图

3.18.7PPP协议的帧格式

• 以字节为单位
  

3.18.8HDLC协议

• 高级数据链路控制（High- Level Data Link Control或简称HDLC），是一个在同步网上传输数据、面向比特的数据链路层协议，它是由国际标准化组织（ISO）根据IBM公司的SDLC（SynchronousData Link Control）协议扩展开发而成的，数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬件实现
• 采用全双工通信
• 所有帧采用CRC检验，对信息帧进行顺序编号，可防止漏收或重份，传输可靠性

3.18.9HDLC的站

• 主站：主要功能是发送命令（包括数据信息）帧、接收响应帧，并负责对整个链路的控制系统的初启、流程的控制、差错检测或恢复等
• 从站：主要功能是接收由主站发来的命令帧，向主站发送响应帧，并且配合主站参与差错控制恢复等链路控制
• 复合站：主要功能是既能发送，又能接受命令帧和响应帧，并且负责整个链路的控制
• 三种数据操作方式
  1）正常响应方式
  2）异步平衡方式
  3）异步响应方式

3.18.10HDLC的帧格式

3.18.11PPP协议和HDLC协议

• PPP、HDLC只支持全双工链路
• 都可以实现透明传输
• 都可以实现差错检测，但不纠正差错
  

3.18.12脑图时刻

3.19链路层设备

3.19.1物理层扩展以太网

3.19.2链路层扩展以太网

3.19.3网桥分类–透明网桥

3.19.4网桥分类–源路由网桥

3.19.5多接口网桥–以太网交换机

3.19.6以太网交换机的两种交换方式

3.19.7冲突域和广播域

3.19.8脑图时刻

3.20第三章总结

4.第四章

4.1网络层功能概述

4.1.1网络层

• 主要任务是把分组从源端传送到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务
• 网络层传输单位是数据报
• 功能：
  1）路由选择与分组转发 最佳路径
  2）异构网络互联
  3）拥塞控制
• 若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态，因此要采取一定措施，缓解这种拥塞
• 开环控制 静
• 闭环控制 动

4.2电路交换、报文交换、分组交换

• 同章目4.4数据交换方式

4.3数据报与虚电路

4.3.1数据报方式&虚电路方式

4.3.2几种传输单元名词辨析

4.3.3数据报（因特网在用诶）

4.3.4虚电路

4.3.5数据报&虚电路

4.4数据交换方式

4.4.1网“掌中宝”

4.4.2为什么要数据交换

4.4.3电路交换

4.4.4报文交换

4.4.5分组交换

4.4.6报文交换&分组交换

4.4.7三种数据交换方式比较总结

4.5路由算法与路由协议概述

4.5.1路由算法

4.5.2路由算法的分类

4.5.3分层次的路由选择协议

4.6IP数据报格式

4.6.1TCP/IP协议栈

4.6.2IP数据报格式

4.7IP数据包分片

4.7.1最大传送单元MTU

4.7.2IP数据报分片例题

4.8IPv4地址

4.8.1IP地址

4.8.2IP编址的历史阶段

4.8.3分类的IP地址

4.8.4互联网中的IP地址

4.8.5特殊的IP地址

4.8.6私有IP地址

4.9网络地址转换NAT

4.9.1什么是NAT

4.10子网划分和子网掩码

4.10.1子网划分

4.10.2子网掩码

4.10.3使用子网时分组的转发

4.11无分类编址CIDR

4.11.1CIDR概述

4.11.2构成超网

4.11.3最长前缀匹配

4.12ARP协议

4.12.1发送数据的过程

4.12.2ARP协议概述

4.13DHCP协议

4.13.1主机如何获得IP地址

4.13.2DHCP协议概述

4.14ICMP协议

4.14.1网际控制报文协议ICMP

4.14.2ICMP差错报告报文（5种）

4.14.3ICMP差错报告报文数据字段

4.14.4不应发送ICMP差错报文的情况

4.14.5ICMP询问报文

4.14.6ICMP的应用

4.15IPv6

4.15.1为什么有IPv6

4.15.2IPv6数据报格式

4.15.3IPv6和IPv4

4.15.4IPv6地址表示形式

4.15.5IPv6基本地址类型

4.15.6IPv6向IPv4过渡的策略

4.15.7脑图时刻

4.16RIP协议与距离向量算法

4.16.1路由选择协议分类回顾

4.16.2RIP协议

• RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是因特网的协议标准，最大优点是简单
• RIP协议要求网络中每一个路由器都维护从它自己到其他每一个目的网络的唯一最佳距离记录（即一组距离）
  

4.16.3RIP协议和谁交换？多久交换一次？交换什么？

4.16.4距离向量算法

4.16.5脑图时刻

4.17OSPF协议与链路状态算法

4.17.1OSPF协议

• 开放最短路径优先OSPF协议：“开放”标明OSPF协议不是受某一家厂商控制，而不是公开发表的；“最短路径优先”是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF
• OSPF最主要的特征就是使用分布式的链路协议
• OSPF的特点：
  1）使用洪泛法向自治系统内所有路由器发送信息，即路由器通过输出端口相所有相邻的路由器发送信息，而每一个相邻路由器又再次将此信息发往其他相邻路由器
  2）发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器地链路状态（本路由器和那些路由器相邻，以及该链路的度量/代价–费用、距离、时延、带框等）
  3）只有当链路状态发生变化时，路由器才向所有路由器洪泛发送此信息
  -最后，所有路由器都能建立一个链路状态数据库，即全网拓扑图

4.17.2链路状态路由算法

• 每个路由器发现他的邻居节点（HELLO问候分组），并了解邻居节点的网络地址
• 设置到它的每个邻居的成本度量metric
• 构造（DD数据库描述分析），向相邻站给出自己的链路状态数据库中所有链路状态项目的摘要信息
• 如果DD分组中的摘要自己都有，则临战不做处理；如果有没有的或者是更新的，则发送（LSP链路状态请求分组）请求自己没有的和比自己更新的的信息
• 收到邻站的LSP分组后发送（LSU链路状态更新分组）进行更新
• 更新完毕后，邻站返回一个（LSAck链路状态确认分组）进行确认，只要一个路由器的链路状态发生变化
• 洪泛发送（LSU链路状态更新分组）进行更新
• 更新完毕后，其他站返回一个（LSAck链路状态确认分组）进行确认
• 使用Dijkstra根据自己的链路状态数据库构造到其他节点的最短路径

4.17.3OSPF的区域

4.17.4OSPF分组

4.17.5OSPF其他特点

• 每隔30min，要刷新一次数据库中的链路状态
• 由于一个路由器的链路状态只涉及到相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系。因此互联网规模很大时，OSPF协议要比距离向量协议RIP好得多
• OSPF不存在坏消息传的慢的问题，他的收敛速度很快

4.18BGP协议

4.18.1路由选择协议分类回顾

4.18.2BGP协议

4.18.3BGP协议交换信息的过程

4.18.4BGP协议报文格式

4.18.5BGP协议特点

• BGP支持CIDR，因此BGP的路由表也就应当包括目的网络前缀、下一跳路由器，以及到达该目的网络所要经过各个自治系统序列
• 在BGP刚刚运行时，BGP的邻站是交换整个的BGP路由表，但以后只需要在发生变化时更新有变化的部分。这样做对节省网络带宽和减少路由器地处理开销都有好处

4.18.6BGP-4的四种报文

• OPEN（打开）报文：用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系，并认证发送方
• UPDATE（更新）报文：通告新路径或撤销原路径
• KEEPALIVE（保活）报文：在无UPDATE时。周期性证实邻站的连通性，也作为OPEN的确认
• NOTIFICATION（通知）报文：报告先前报文的差错；也被用于关闭连接

4.18.7三种路由协议的比较

4.19IP组播

4.19.1IP数据报的三种传输方式

4.19.2IP组播地址

4.19.3硬件组播

4.19.4IGMP协议与组播路由器选择协议

4.19.5网际组管理协议IGMP

4.19.6IGMP工作的两个阶段

4.19.7组播路由选择协议

4.19.8脑图时刻

4.20移动IP

4.20.1移动IP相关术语

4.20.2移动IP通信过程

4.21网络层设备

4.21.1路由器

4.21.2输入端口对线路上收到的分组的处理

4.21.3三层设备的区别

4.21.4路由表与路由转发

5.第五章

5.1传输层概述

5.1.1传输层

• 只有主机才会有层次
• 传输层功能：
  1）提供进程和进程之间的逻辑通信
  2）复用和分用
  3）对收到的报文进行差错检测

5.1.2传输层的两个协议

5.1.3传输层的寻址与端口

5.2UDP协议

5.2.1用户数据报协议UDP协议

5.2.2UDP首部格式

5.2.3UDP校验

5.3TCP协议特点和TCP报文段格式

5.3.1TCP协议的特点

• TCP是面向连接（虚连接）的传输层协议
• 每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的
• TCP提供可靠交付的服务，无差错、不丢失、不重复、按序到达。可靠有序，不丢不重
• TCP提供全双工服务。
  1）发送缓存：准备发送的数据&已发送的但尚未收到确认的地数据
  2）接受缓存：按序到达但尚未被接受应用程序读取的数据&不按序到达的数据
• TCP面向字节流。TCP把应用程序交下来的数据看成仅仅是一连串的无结构字节流
• 流：流入到进程或从进程流出的字节序列
  

5.3.2TCP报文段首部格式

5.4TCP连接管理

5.4.1TCP连接传输的三个阶段

5.4.2TCP连接的建立

5.4.3SYN洪泛攻击

• SYN洪泛攻击发生在OSI第四层，这种方式利用TCP协议的特征，就是第三次握手。攻击者发送TCP SYN，SYN是TCP三次握手的中的第一个数据包，而当服务器返回ACK后，该攻击者就不对其进行再确认，那这个TCP连接就处于挂起状态，也就是所谓的半连接状态服务器收不到再确认的话，还会重复发送ACK给攻击者。这样更加会浪费服务器资源。攻击者就对服务器发送非常大量的这种TCP连接，由于每一个都没发完成三次握手，所以在服务器上，这些TCP连接会因为挂起状态而消耗CPU和内存，最后服务器可能死机，就无法为正常用户提供服务器了。

5.4.4TCP的连接释放

5.5TCP可靠传输

5.5.1TCP可靠传输机制

5.5.2序号

5.5.3确认

5.5.4重传

5.6TCP流量控制

5.6.1为什么会有流量控制

• 让发送方慢点，要让接收方来得及接收
  

5.6.2TCP流量控制过程

5.7TCP拥塞控制

5.7.1出现拥塞的条件

• 对资源需求的总和>可用资源
• 目的为了防止过多的数据注入到网络中。全局性
• 网络中有许多资源同时呈现供应不足，网络性能变坏，网络吞吐量将随输入负荷增大而下降

5.7.2拥塞控制四种算法

5.7.3慢开始和拥塞避免

5.7.4快重传和快恢复

5.8传输层总结

6.第六章

6.1网络应用模型

6.1.1应用层概述

• 应用层对应用程序的通信提供服务
  

6.1.2网络应用模型

6.1.3客户/服务器（C/S）模型

6.1.4P2P模型

6.2DNS系统

6.2.1DNS工作原理

6.2.2域名

6.2.3域名服务器

6.2.4域名解析过程

6.3文件传输协议FTP

6.3.1概述

• 提供不同种类主机系统（硬、软件体系等都可以不同）之间的文件传输能力

6.3.2FTP服务器和用户端

6.3.3FTP工作原理

6.4电子邮件

6.4.1电子邮件系统概述

6.4.2电子邮件系统概述-电子邮件的信息格式

6.4.3电子邮件系统概述-组成结构

6.4.4简单邮件传送协议SMTP

6.4.5MIME

6.4.6邮局协议POP3

6.4.7网际报文存取协议IMAP

6.4.8基于万维网的电子邮件

6.5万维网和HTTP协议

6.5.1万维网概述

6.5.1超文本传输协议HTTP

6.5.2HTTP协议的特点

6.5.3HTTP协议的连接方式

6.5.4超文本传输协议HTTP-报文结构

7.终于肝完了