大二下《计算机网络》复习提纲
第一章——概述
电路交换、分组交换的特点和应用
电路交换定义：经过“建立连接（占用通信资源）—>通话（一直占用通信资源）—>释放连接（归还通信资源）”三个步骤的交换方式称为电路交换。
电路交换的特点：必定是面向连接的。分为三个阶段。在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
电路交换的应用：电话机之间的通信
分组交换的定义：采用存储转发技术，把报文（要发送的整块数据）划分为一个个更小的等长数据段，加上首部（“包头”）后，构成分组（又称“包”）。
分组交换的特点：
分组交换的优点：
三种交换的特点：
选择方法：
若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。（电话）
报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。（网络）
计算机网络性能指标的相关计算
- 速率：数据的传送速率。单位：bit/s
- 带宽：信号具有的频带宽度。单位：赫或者bit/s
- 吞吐量：实际的数据量。
- 时延：数据从网络的一端传送到另一端所需的时间
（1）发送时延：主机或路由器发送数据帧所需的时间
（2）传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间
（3）处理时延
（4）排队时延
（5）总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
练习
在分组交换网中要传送的数据总共1000B，每个分组长度为100B，数据发送速率为100Mb/s，从源点到终点一共经过5段链路，每段链路的长度1km，数据信号传播速率为1.0×105km/s。忽略处理时延和排队时延，试计算数据传输的总时延并给出各部分时延的计算过程。
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时延带宽积：时延带宽积 = 传播时延 X 带宽
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往返时间RTT：往返时间表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。
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信道利用率：信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的。
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网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。
网络协议、协议数据单元、服务访问点的概念，网络协议的三要素
网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。
协议数据单元：OSI（七层协议体系结构）参考模型把对等层（同样的层次）次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元
服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方，通常称为服务访问点。
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
物理层
调制的分类及概念
基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。把这种过程称为编码(coding)。
带通调制：使用载波(carrier)进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能够更好地在模拟信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
带通信号：经过载波调制后的信号。
常用编码方式及特点
常用编码方式：
- 不归零制：正电平代表1，负电平代表0。
- 归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0。
- 曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1。但也可反过来定义。
- 差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1。
基本的带通调制方法
二元制调制方法有以下几种：
调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。
调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。
调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。
为了达到更高的信息传输速率，必须采用技术上更为复杂的多元制的振幅相位混合调制方法：正交振幅调制
带通调制相关计算 （看ppt，比特率什么的）
比特率是数字信号的传输速率——单位时间内所传输的二进制代码的有效位数。单位是比特/秒（bps）。
波特率，又称波形速率——线路中每秒传送的波形的个数。单位是波特（baud）。
比特率和波特率之间的换算关系如下：比特率 = 波特率* log2N 其中，N为码元所表示的有效状态数(即N进制)。
传输媒体的分类，常用的有线传输媒体的特点
传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。
在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播。
非导引型传输媒体就是指自由空间。在非导引型传输媒体中，电磁波的传输常称为无线传输。
脉码调制包括的三个过程
采样、量化、编码
奈氏准则、香农公式的概念
奈氏准则：
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
理想低通信道的最高码元传输速率 C= 2WBaud
香农公式：
信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比。
信噪比(dB) = 10 log10(S/N) (dB)
信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
C= Wlog2(1+S/N) (bit/s)
理解 CDMA 的工作原理及相关计算
收到叠加的信号时，想查看哪个站点发送的信息就用哪个站点的码X叠加的码
数据链路层
数据链路层协议的三个基本问题
(1) 封装成帧
在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。
(2) 透明传输
避免出现传输的数据部分具有结束标志
解决方法：字节填充(或称为字符填充)
(3) 差错控制
误码率BER：在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率
CRC 差错校验的计算
在发送端，先把数据划分为组。假定每组k 个比特。
假设待传送的一组数据M= 101001（现在k= 6）。我们在M 的后面再添加供差错检测用的n位冗余码一起发送。
冗余码的计算：用二进制的模2 运算进行2^n 乘M 的运算，这相当于在M 后面添加n 个0。
得到的(k+ n) 位的数除以事先选定好的长度为**(n+ 1) 位的除数P，得出商是Q 而余数是R，余数R 比除数P 少1 位，即R 是n位**。
将余数R 作为冗余码拼接在数据M 后面发送出去。
帧检验序列FCS ：在数据后面添加上的冗余码
接收端检验方式：(1)若得出的余数R=0，则判定这个帧没有差错，就接受(accept)。(2)若余数R！=0，则判定这个帧有差错，就丢弃。
PPP 协议的特点
CSMA/CD 协议的作用及工作原理
CSMA/CD 含义：载波监听多点接入/ 碰撞检测
“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。
“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。
IEEE 802 将局域网的数据链路层拆成两个子层
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 (Logical Link Control)子层；
媒体接入控制MAC (Medium Access Control)子层。
以太网帧的尺寸
最短帧长64字节，即512bit
VLAN 技术的特点
10Base-T 的含义
MAC 层的硬件地址
在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC 地址。
802 标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。
当I/G位=0 时，地址字段表示一个单站地址。
当I/G位=1 时，表示组地址，用来进行多播。
当I/G 位分别为0 和1 时，一个地址块可分别生成224个单个站地址和224个组地址。
所有48 位都为1 时，为广播地址。只能作为目的地址使用。
集线器与交换机的区别
交换机的特点、工作原理
网络层
网络层向上提供的两种服务，各自的特点
- 虚电路服务：虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。
- 数据报服务：网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。
理解路由器分组转发算法 （综合应用）
ARP 协议的作用
ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题
子网划分、CIDR 相关的计算
计算
例题
理解最长匹配原则
路由协议的分类
RIP、OSPF 协议的特点
理解距离向量算法中路由表更新过程
OSPF协议特点
ICMP 协议的应用，ping 命令的工作原理
三个专用 IP 地址块（保留地址）
传输层
TCP 连接的建立过程
运输层的端口：常用的熟知端口
TCP 报文段的首部格式（各字段的含义）
- 源端口和目的端口字段——各占2 字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现
- 序号字段——占4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号
- 确认号字段——占4 字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。确认号为N，则表示到序号N-1位置的所有数据已经收到
- 数据偏移——指出TCP报文段的首部长度
- 窗口——作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据
- 检验和——占2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在TCP 报文段的前面加上12 字节的伪首部
- 紧急指针字段——占16 位，指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）
- 选项字段——长度可变。TCP 最初只规定了一种选项，即最大报文段长度。MSS是“TCP 报文段长度减去TCP 首部长度”
- 填充字段——这是为了使整个首部长度是4 字节的整数倍
TCP 流量控制与拥塞控制的特点
流量控制
拥塞控制
- 慢开始：由小到大逐渐增大拥塞窗口数值。拥塞窗口cwnd 控制方法：在每收到一个对新的报文段的确认后，可以把拥塞窗口增加最多一个SMSS 的数值。
应用层
DNS、FTP、HTTP、DHCP 的作用，使用哪种传输层协议传输， 默认端口号
DNS：（UDP、TCP）
FTP
文件传送协议FTP是互联网上使用得最广泛的文件传送协议。
FTP 提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限。
HTTP：
超文本传送协议HTTP是面向事务的(transaction-oriented)应用层协议
使用了面向连接的TCP 向上提供的服务
互联网广泛使用的动态主机配置协议DHCP提供了即插即用连网的机制。
需要IP 地址的主机在启动时就向DHCP 服务器广播发送发现报文
每一个网络至少有一个DHCP 中继代理，它配置了DHCP 服务器的IP 地址信息。
实验
CLI的命令模式
Router> //用户模式
Router>en //用户模式敲入 enable 进入特权模式
Router#conf ter // 进入配置模式
Router(config)#interface ethernet 0
exit //退出
Router(config)#hostname Wisdom //设置主机名是 Wisdom （注意该命令是在全局配置模式
Router(config-if)#ip address 192.168.10.200 255.255.255.0
Wisdom(config-if)# no shutdown //开启端口（如果不输入该命令，路由器端口不可用）
Wisdom(config)#enable password abc
Wisdom(config)#enable secret abc
交换机
