计算机网络考研复试速成 - 知识点精炼
计算机网络复试速成
针对于计算机考研复试 -
计算机网络，删除了很多初试中关于 计算、冗余 的内容，把复习中心放在 高频知识点 (偏向概念) ，希望可以节约准研究生们的复习时间！大家可以放心食用
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计算机网络初 / 复试 笔记导航
- 第一章 计算机网络体系结构
- 第二章 物理层
- 第三章 数据链路层
- 第四章 网络层
- 第五章 传输层
- 第六章 应用层
- 计算机网络 复试精简笔记
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第一章 计算机网络体现结构
1.1 计算机网络的概念
一、定义
一个将分散的、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，由功能完善的 软件 实现 资源共享 和 信息传递 的系统；
简短：一些 互联的、自治的 计算机系统的集合。
- 互联：通过通信链路互联互通；
- 自治：无主从关系。
二、功能
数据通信；
资源共享；
三、组成
1.2 参考模型
一、OSI 七层模型
| OSI 七层模型 | 功能 | 协议 |
|---|---|---|
| 应用层 | 文件传输、电子邮件、万维网 | FTP、SMTP、HTTP |
| 表示层 | 处理在两个通信系统交换信息的表示方法 （数据格式变化、加密解密、压缩等） |
ASCII |
| 会话层 | 向表示层、用户进程提供 建立连接 并在连接上 有序地 传输数据 | ADSP、ASP |
| 传输层 | 负责主机中两个进程的通信，即 端到端 的通信 (不)可靠传输、差错控制、流量控制、复用分用 |
TCP、UDP |
| 网络层 | 把 分组 从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供服务 路由选择、差错控制、流量控制、拥塞控制 |
IP、ARP |
| 数据链路层 | 把网络层传下来的数据报 组装成帧 差错控制、流量控制、访问控制 |
|
| 物理层 | 在 物理媒介上 实现比特流的 透明传输 定义接口特性、传输模式、传输速率、比特速率、比特编码 |
二、TCP/IP 四层参考模型
1.3 常见问题
一、端到端通信和点到点通信有什么区别 ？
从本质上说，由 物理层、数据链路层和网络层组成的通信子网 为网络环境中的主机提供
点到点的服务，而 传输层 为网络中的主机提供端到端的通信。 直接相连的结点之间的通信称为点到点通信，它只提供一台机器到另一台机器之间的通信，不涉及程序或进程的概念。
同时，点到点通信并不能保证数据传输的可靠性，也不能说明源主机与目的主机之间是哪两个进程在通信，这些工作都是由传输层来完成的。
端到端通信建立在点到点通信的基础上，它是由一段段的点到点通信信道构成的，是比点到点通信更高一级的通信方式，以完成应用程序(进程)之间的通信。“端”是指用户程序的端口，端口号标识了应用层中不同的进程。
第二章 物理层
2.1 基本概念
一、三种通信方式
二、失真
信道所能通过的频率范围是 有限的 ；
信号中很多高频分量往往无法通过信道，否则会在传输中衰减，导致接收端无法正确地识别码元，这种现象称为 码间串扰 ；
影响因素：
- 码元传输速率
- 信号传输距离
- 噪声干扰
三、同步通信与异步通信
同步：
同步通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停的发送和接收连续的同步比特流。
异步：
发送字符之间的时间间隔可以是任意的，但接收端必须时刻做好接收的准备。
2.2 数据交换方式
一、电路交换
整个报文段的比特流从源点连续的直达终点，专用物理连接线路，直到传输结束。
包含 建立连接、通信、释放连接 三个阶段。
二、报文交换
将整个数据报发到相邻节点，全部存储下来，查找转发表，转发到下一个节点。
三、分组交换
把报文分组转发到相邻节点，查找转发表，转发到下一个节点。
① 数据报方式
② 虚电路方式
③ 对比
四、数据交换方式的选择
2.3 奈氏准则和香农定理
第三章 数据链路层
3.1 封装成帧 与 透明传输
一、封装成帧
数据帧是数据链路层的基本传输单位，帧 = 帧首部 + IP数据报 + 帧尾部；
数据链路层把 帧 (比特组) 做为传输单位，在出错时只需重发出错的帧，而不必重发全部数据；
组帧 要解决的问题：
- 帧定界；
- 帧同步；
- 透明传输；
组帧 的方法：
- 字符计数法
- 字符填充法（字节填充解决歧义）
- 零比特填充法
- 违规编码法
二、透明传输
透明传输：透明是 看不见 的意思；
3.2 差错控制
传输中的 差错 一般都是由于 噪声 引起的；
差错类型：
- 位错：比特位出错；
- 帧错：帧丢失（重传）、帧重复和帧失序（帧序号）；
检错编码：
- 奇偶校验码
- 循环冗余码 CRC
纠错编码：
- 海明码
3.3 流量控制与可靠传输机制
3.3.1 概念
一、流量控制
发送较快、接收较慢，造成传输错误；
二、可靠传输、滑动窗口、流量控制三者关系
3.3.2 流量控制方法
一、停止-等待协议
发送方每发一个帧就会停止发送，等待对方的确认信号，然后再发送下一个帧。
特点：
- 简单
- 信道利用率低
二、后退N帧协议
发送方一次性发送N帧，接收方按序接收、累积确认，接收方发生超时，会重发出所有已发送但未被确认的帧。
三、选择重传协议
发送方一次发送N帧，可以不按序接收，重传没有确认的帧即可
3.4 介质访问控制
介质访问控制：采用一些措施，使得两对结点之间的通信不会互相干扰；
3.4.1 信道划分介质访问控制
一、频分多路复用 FDM
每个用户占用一个频段，相互之间不打架；
二、时分多路复用 TDM
同一频率，分时占用 TDM帧；
三、波分多路复用 WDM
不同波长（频率）的光信号；（光的频分多路复用技术）
四、码分多路复用 CDM
可以实现多个用户同时使用同样频率进行通信，通过各用户的码序列进行区分
3.4.2 随机访问介质访问控制
一、CSMA 协议
先听再发
二、CSMA / CD 协议
先听再说，边听边说
三、 CSMA / CA 协议
3.5 局域网
LAN：指在 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 ；
3.6 广域网
交换机只能单个网络内交换分组；
路由器可以多个网络之间交换分组；
局域网强调数据传输，广域网强调数据共享；
第四章 网络层
4.1 NAT
路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律不进行转发，也就是无法与外界网络通信；
此时就需要使用 网络地址转换NAT 进行网络通信；
4.2 ARP、DHCP与ICMP
| ARP | DHCP | ICMP | |
|---|---|---|---|
| 提供服务的协议 | UDP | IP | |
| 属于哪一层 | 应用层 |
一、ARP
二、DHCP
主机如何获得IP地址 ？
静态配置：管理员给机房静态地、按序地分配IP地址（IP地址、子网掩码、默认网关）；
- 默认网关：一个局域网，与外界进行交流的 网络关口 ；
动态配置：主机从DHCP服务器动态获取 IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器名称 ；
三、ICMP
ICMP协议负责实现 差错报告 / 网络探询 ，针对出错的分组，除了丢弃之外，还需要发送特定的 ICMP报文 ；
4.3 路由算法和路由协议
第五章 传输层
5.1 传输层的寻址与端口
一、复用与分用
- 复用：对于应用层，让其应用进程能够通过端口把数据 向下交付 给传输层；
- 分用：对于传输层，让其将报文段的数据通过端口 向上交付 给应用层的对应进程；
二、传输层的寻址与端口
IP地址 来区分主机，端口号 来区分进程。
将
IP地址 + 端口号就构成 套接字 ，用来唯一地标识网络中的一台主机及其上的一个应用进程；
5.2 UDP
5.3 TCP
5.4 TCP 连接管理
一、建立连接的三次握手
二、释放连接的四次握手
5.4 可靠传输
1.校验
参考UDP小节内容；
2. 序号机制
要传输的文件会被排序编号，一个字节占一个序号；
TCP在传输时以报文段为单位，报文段占几个字节不一；
3. 确认机制
TCP发送的报文段也许会丢失，所以发送方的TCP缓存还会留有已发送的报文段数据，直到收到接收方的确认报文段；
接收方采用 累积确认/捎带确认 的方式发出确认信息；
发送方收到确认信息，会将已经确认的报文段删除；
4. 重传机制
确认机制 和 重传机制 是密切相关的，规定时间未确认 就需要 重传；
TCP采用 自适应算法 ，动态改变 重传时间RTTs；
冗余 ACK
多次收到 同一个确认号 的报文段；
5.5 TCP 流量控制
在OSI参考模型中，数据链路层、网络层、传输层都具有流量控制功能，
- 数据链路层是相邻结点之间的流量控制，
- 网络层是整个网络中的流量控制，
- 传输层是端到端的流量控制。
流量控制：采用 滑动窗口 来控制 发送方 的传输速度；
两个重要窗口：接收窗口rwnd 和 拥塞窗口cwnd ；
发送窗口 = Min {接收窗口 rwnd，拥塞窗口 cwnd}；
举例说明 TCP 流量控制 过程
发送窗口只有收到确认才能删除旧数据，添加新数据发送；
5.6 TCP 拥塞控制
1. 拥塞控制的概念
拥塞就是 马桶堵了 ，需求太多，资源不足；
2. 拥塞控制四种算法
慢开始 组合 拥塞避免
cwnd默认为1
快重传 组合 快恢复
第六章 应用层
| 应用层的重要协议 | 传输层 | 端口 | 网络应用模型 |
|---|---|---|---|
| DNS | UDP | 53 | C/S |
| FTP | TCP | 控制连接21，数据连接20 | C/S |
| SMTP | TCP | 25 | C/S |
| POP3 | TCP | 110 | C/S |
| HTTP (无连接) | TCP | 80 | C/S |
6.1 网络应用模型
一、客户 / 服务器模型
概念：
- 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方；
特点：
- ① 网络中各计算机地位不平等（服务器通过对用户权限的限制来管理客户机）；
- ② 客户机之间不能直接通信；
- ③ 可扩展性不佳（受服务器硬件和网络带宽限制，服务器支持的客户机有限）；
二、P2P 模型
概念：
- 不区分客户机、服务器；
- 每个主机即提供服务，也可以请求服务。
P2P 模型的优点：
- ① 服务器压力较小（任务可以分配给各个结点）；
- ② 客户机之间可以直接通信；
- ③ 可扩展性好；
P2P 模型的缺点：
- 获得别人服务的同时，也向别人提供服务；
6.2 NDS
一、DNS 的概念
DNS 系统 采用 C/S 模型 ，使用 UDP 协议，占用 53号端口 ；
DNS可分为3部分：层次域名空间、域名服务器 和 解析器 ；
DNS服务的作用：将域名解析成为IP地址 (域名解析)；
二、DNS 工作过程
- 递归查询 (靠别人)：主机访问本地域名服务器，若缓存没有 IP，则本地域名服务器进一步向更高层域名服务器查询；
- 迭代查询 (靠自己)：主机分别向多个服务器发送查询请求。
6.3 文件传输协议 FTP
一、FTP 的概念
文件传输协议 FTP采用 C/S 模型 ，使用 TCP 协议，占用 20、21号端口 ；
二、工作原理
在进行文件传输时，FTP 的客户端与服务器之间要建立 两个并行的TCP连接。
① 控制连接，占用端口 21号 控制连接，在整个会话期间一直保持，FTP 客户端通过控制连接给服务器端发送传送请求；
② 数据连接，占用端口 20号 数据连接，用于传输文件。
服务器端的控制进程收到传送请求，就会创建数据连接，在传输完毕之后关闭连接。
6.4 电子邮件 SMTP
一、SMTP的概念
简单邮件传送协议 SMTP，采用 C/S 模型 ，使用 TCP 协议，占用 25号端口 ；
二、SMTP 通信的三个阶段
① 连接建立
- 发信人先将发送的邮件送到邮件缓存，SMTP 客户端每隔一定时间对其扫描一次；
- 发现邮件，就同接收方SMTP服务器建立 TCP 连接；
- 连接建立后，接收方SMTP服务器发出 服务就绪 ，然后 SMTP客户端 向 SMTP服务器 发送 HELLO命令 + 发送方主机名 ；
- 若有能力接收，就发送 OK命令，否则回答服务不可用。
② 邮件发送
- 邮件发送从 Mail 命令开始；
- SMTP服务器准备好了，就发送 RCPT 命令，并返回相应信息，然后开始传输数据；
③ 连接释放
邮件发送完毕之后，SMTP 客户发送 QUIT 命令，STMP 服务器返回信息，表示同意释放TCP连接。
6.5 万维网 和 HTTP
6.5.1 万维网 WWW
【问】互联网、因特网和万维网的区别
互联网（internet）泛指由多个计算机网络按照一定的通信协议相互连接而成的一个大型计算机网络。 因特网（Internet）是指在ARPA网基础上发展而来的世界上最大的全球性互联网络。
因特网和其他类似的由计算机相互连接而成的大型网络系统，都可算是 “互联网”，因特网只是互联网中最大的一个。
万维网是无数个网络站点和网页的集合，它们一起构成了因特网最主要的部分。
简介一句话：互联网 > 因特网 > 万维网
6.5.2 HTTP 协议
一、HTTP 的概念
超文本传输协议 HTTP，采用 C/S 模型 ，使用 TCP 协议，占用 80号端口 ；
二、HTTP 的过程流程
① 浏览器通过 DNS 解析域名地址，获得对应网址的 IP地址；
② 浏览器与该服务器建立 TCP连接；
③ 浏览器向服务器发送 HTTP请求；
④ 服务器通过 HTTP响应 把文件发送给浏览器；
⑤ 释放 TCP 连接；
⑥ 浏览器解释文件并显示。
三、HTTP 的连接方式
① 持久连接
- 每个连接处理一个请求-响应事务；
② 未持久连接
- 每个连接可以处理多个请求-响应事务；
