计算机网络期末复习记录
目录
前言
一、概述
1.1 三种交换方式
1.1.1 电路交换
1.1.2 分组交换
1.1.3 报文交换
1.2 计算机网络新性能指标
1.3 计算机网络体系结构
二、物理层
2.1 基本概念
2.2 信道的极限容量
三、数据链路层
3.1 CRC差错检测
3.2 MAC地址
四、网络层
4.1 IPv4
4.2 IPv4的数据包首部格式
前言
记录计算机网络期末复习的笔记，以便日后查阅
一、概述
1.1 三种交换方式
网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。
在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。
路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
1.1.1 电路交换
传统两两相连的方式，当电话数量很多时，电话线也很多，就很不方便
所以要使得每一部电话能够很方便地和另一部电话进行通信，就应该使用一个中间设备将这些电话连接起来，这个中间设备就是电话交换机
-
电话交换机接通电话线的方式称为电路交换；
-
从通信资源的分配角度来看，交换 就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源；
-
电路交换的三个步骤：
1、建立连接（分配通信资源）
2、通话（一直占用通信资源）
3、释放连接（归还通信资源）
当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。这是因为计算机数据是突发式地出现在传输线路上的。所以计算机通常采用的是分组交换，而不是电路交换。
1.1.2 分组交换
通常我们把表示该消息的整块数据成为一个报文。
在发送报文之前，先把较长的报文划分成一个个更小的等长数据段，在每一个数据段前面。加上一些由必要的控制信息组成的首部后，就构成一个分组，也可简称为“包”，相应地，首部也可称为“包头”。
首部包含了分组的目的地址。分组从源主机到目的主机，可走不同的路径。
发送方
- 构造分组
- 发送分组
路由器
- 缓存分组
- 转发分组
- 简称为“分组转发”
路由器处理分组的过程是：
- 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；
- 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；
- 把分组送到适当的端口转发出去。
接收方
- 接收分组
- 还原报文
1.1.3 报文交换
报文交换中的交换结点也采用存储转发方式，但报文交换对报文的大小没有限制，这就要求交换结点需要较大的缓存空间。报文交换主要用于早期的电报通信网，现在较少使用，通常被较先进的分组交换方式所取代。
三种交换方式的对比
电路交换：
通信之前首先要建立连接；连接建立好之后，就可以使用已建立好的连接进行数据传送；数据传送后，需释放连接，以归还之前建立连接所占用的通信线路资源。
一旦建立连接，中间的各结点交换机就是直通形式的，比特流可以直达终点；
报文交换：
可以随时发送报文，而不需要事先建立连接；整个报文先传送到相邻结点交换机，全部存储下来后进行查表转发，转发到下一个结点交换机。
整个报文需要在各结点交换机上进行存储转发，由于不限制报文大小，因此需要各结点交换机都具有较大的缓存空间。
分组交换：
可以随时发送分组，而不需要事先建立连接。构成原始报文的一个个分组，依次在各结点交换机上存储转发。各结点交换机在发送分组的同时，还缓存接收到的分组。
构成原始报文的一个个分组，在各结点交换机上进行存储转发，相比报文交换，减少了转发时延，还可以避免过长的报文长时间占用链路，同时也有利于进行差错控制。
1.2 计算机网络新性能指标
计算机网络的较好的定义是：计算机网络主要是由一些通用的，可编程的硬件（一定包含有中央处理机CPU）互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
速率
带宽
吞吐量
带宽1G bit/s的以太网，代表其额定速率是1G bit/s，这个数值也是该以太网的吞吐量的绝对上限值。因此，对于带宽1G bit/s的以太网，可能实际吞吐量只有 700M bit/s，甚至更低。
注意：吞吐量还可以用每秒传送的字节数或帧数表示
时延
时延时指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。
时延由以下几部分组成：
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 （处理时延 + 排队时延）
时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽
往返时间
互联网上的信息不仅仅单方向传输而是双向交互的。因此，我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间：RTT（往返时间）。
1.3 计算机网络体系结构
工作在各层的中间设备 ：
物理层：集线器、中继器、双绞线
数据链路层：网桥、桥接器、交换机、网卡
网络层：路由器、网关
二、物理层
2.1 基本概念
从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方式：
单向通信：又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电以及电视广播就属于这种类型
双向交替通信：又称为半双工通信，即通信的双方可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。这种通信方式使一方发送另一方接收，过一段时间后可以再反过来
双向同时通信：又称为全双工通信，即通信的双发可以同时发送和接收信息。
单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则需要两条信道（每个方向各一条）
双向同时通信的传输效率最高
2.2 信道的极限容量
奈氏准则和香农公式对比：
三、数据链路层
3.1 CRC差错检测
3.2 MAC地址
四、网络层
4.1 IPv4
分类的IPv4
4.2 IPv4的数据包首部格式
IP数据报的首部长度一定是4字节的整数倍
因为首部中的可选字段的长度从1个字节到40个字节不等，那么，当20字节的固定部分加上1到40个字节长度不等的可变部分，会造成首部长度不是4字节整数倍时，就用取值为全0的填充字段填充相应个字节，以确保IP数据报的首部长度是4字节的整数倍
参考文章
（1）详细知识汇总：计算机网络知识汇总（超详细整理）_Dreamchaser追梦的博客-CSDN博客_计算机网络知识点总结
（2）计算机网络期末总结复习（全）_yjprolus的博客-CSDN博客_计算机网络期末复习