计算机网络复习笔记
计算机网络复习笔记
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- 1. 计算机网络概述
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- 1.1 计算机网络概念
- 1.2 计算机网络组成
- 1.3 计算机网络功能
- 2. 计算机网络体系结构与参考功能
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- 2.1 OSI参考模型（理论模型，实际上不用这个）
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- 物理层
- 数据链路层
- 网络层
- 传输层
- 应用层
- 2.2 TCP/IP模型（实际使用的模型）
- 3. 物理层
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- 3.1 电路，报文，分组交换，数据报与虚电路
- 3.2物理层设备
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- 中继器
- 集线器
- 物理层传输介质电器属性10BASET
- 4. 数据链路层
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- 4.1 流量控制欲可靠传输机制
- 4.2 介质访问控制
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- 随机访问
- 4.3 局域网
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- 以太网的MAC帧。链路上的识别是依靠MAC地址。
- 局域网中通信原理
- IEEE 802.11
- 令牌环的基本原理
- 4.4 广域网
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- PPP(Point-to-Point Protocal)协议
- HDLC协议
- 4.5 局域网和广域网中的拓扑结构
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- 局域网拓扑结构
- 局域网拓扑结构
- 4.6 数据链路层设备
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- 网桥的概念及其基本原理
- 局域网交换机及其工作原理
- 5.网络层
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- 5.1 IPv4
- 5.2 IP数据报分片
- 5.3 IPv4地址
- 5.4 子网划分与子网掩码
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- 无分类编址CIDR
- ARP，DHCP，ICMP协议
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- 地址解析协议ARP(完成IP地址到MAC帧地址的映射)
- 动态主机配置协议DHCP（应用层协议，基于UDP,.给主机动态的分配IP地址）
- 网络控制报文协议ICMP（IP层协议，差错报文和询问报文）
- 路由协议
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- RIP（UDP，端口520）
- 开放最短路径优先，OSPF协议（网络层协议）
- IP组播
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- IP组播地址
- 移动IP
- 网络层设备
- 6. 传输层
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- 6.1 UDP协议
- 6.2 TCP协议
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- TCP报文段
- TCP的连接与释放
- 7. 应用层
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- 7.1 网络应用模型
- 7.2 DNS系统(域名系统)
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- 层次域名空间
- 7.3 文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）
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- 数据连接与数据控制
- 7.4 电子邮件
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- SMTP与POP3协议
- 万维网WWW
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- HTTP超文本传输协议
- 网络常用命名
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- ping 目的IP地址
- traceroute命令
1. 计算机网络概述
1.1 计算机网络概念
计算机网络概念：计算机网络是一个将分散的，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。计算机网络就是互连的，自治的计算机系统的集合。
1.2 计算机网络组成
- 从组成成分上看：计算机网络由硬件，软件，协议三部分组成。、
硬件：主机（端系统），通信链路（双绞线，光纤），交换设备（路由器，交换机等）和通信处理机（如网卡）等组成。
软件：各种实现资源共享的软件，方便用户使用的各种工具软件如网络操作系统，邮件收发程序，FTP程序，聊天程序等。
协议：规定传输数据的规范
2.从工作方式：边缘部分（主机组成）和核心部分（网络和连接这些网络的路由器组成）
3.功能组成：有通信子网和资源子网组成。
1.3 计算机网络功能
数据通信，资源共享，分布式处理，提高可靠性，负载均衡
2. 计算机网络体系结构与参考功能
2.1 OSI参考模型（理论模型，实际上不用这个）
物理层
物理层的传输单位是比特，任务是透明的传输比特流，
数据链路层
数据链路层的功能有：成帧（将网络层传下来的数据组装成帧），差错控制，流量控制和传输管理。
协议有，SDLC，HDLC，PPP，STP和帧中继等
网络层
网络层的传输单位是数据报，它关心的是通信子网的运行控制。主要任务是把网络层的协议数据单元（分组）从源端传到目的端，关键问题是对分组进行路由选择，实现流量控制，差错控制，拥塞和网际互联等功能。
网络层协议有：IP，IPX，ICMP，IGMP，ARP，RARP和OSPF等。
传输层
传输层也叫运输层，传输单位是报文段（TCP）和用户数据段（UDP），传输任务是负责两个进程之间的通信。
应用层
典型的应用层协议有：FTP，电子邮件的SMTP，万维网应用的HTTP等。
2.2 TCP/IP模型（实际使用的模型）
网络接口层：物理层与数据链路层的组合。
3. 物理层
3.1 电路，报文，分组交换，数据报与虚电路
3.2物理层设备
中继器
中继器又叫转发器，主要功能是将信号整形并放大再转发出去。
集线器
实际上是一个多端口的中继器。起到信号放大和转发的作用
物理层传输介质电器属性10BASET
10/100/1000：表示网线设计的频率，单位MHz。值越大，网线所支持的速度就越快。100 MHz表示以每秒100Mbit的速度传输，这在理论上指的就是12.5 MB/s。当然，实际应用中考虑到冗余设计和干扰等因素，真实值可能会小很多。
BASE：BASE是英文BASEband的缩写，指的就是基带。表示没有使用频分复用或者其它频率转换技术，每一个信号在一个单一频率上完全控制线缆。
数字/T/F/C等：最后一个如果是数字，则表示单段网线的最大长度（基准单位是100m）；如果是字母，则依次解释如下：T代表承载信号的物理介质是双绞线缆（Twisted Pair Cable，又分为UTP（Unshielded Twisted Pair，非屏蔽双绞线）和STP（Shielded Twicted Pair，屏蔽双绞线）两种），在这里每一对传送信号的双绞线互相缠绕以减少电磁干扰和串扰；F表示光纤；
最后的字母或数字（4/X等）： 在同一种传送速率下有多种不同的标准，它们之间以一个字母或数字跟随T/F/C之后的方式来区隔（例如TX）。它显示了网线的结构并指出包含的绞线对的数量。某些高速标准使用同轴电缆，则分配代号为CX。
参考原文链接：https://blog.csdn.net/LEON1741/article/details/105882130
4. 数据链路层
4.1 流量控制欲可靠传输机制
单帧滑动窗口与停止等待协议
多帧滑动窗口与后退协议(GBN)
多帧滑动窗口与选择重传协议(SR)
4.2 介质访问控制
随机访问
CSMA：使用信道发送数据是，检测信道是否处于忙碌状态的协议。
4.3 局域网
以太网的MAC帧。链路上的识别是依靠MAC地址。
MAC地址长6字节，由于总线使用广播通信，因此网卡从网络上没收到一个MAC帧，首先要用硬件检测MAC帧中的MAC地址。若是发往本站的帧就收下，否则就丢弃。
参考文章：https://blog.csdn.net/weixin_60954394/article/details/126880002
目的地址和源地址是指网卡的硬件地址，也叫MAC地址，长度是48位，是在网卡出厂时固定的；
● 帧协议类型字段有三种值，分别对应IP、ARP、RARP；
● 帧末尾是CRC校验码；
局域网中通信原理
我们知道了局域网中某一节点的IP地址，但我们并不能直接向该节点发送数据。因为链路上的识别是依靠MAC地址来实现的。如果MAC地址不符合，则会被直接丢弃；
● MAC地址是用来识别数据链路层中相连的节点，在网卡出厂时就确定了，不能修改，MAC地址通常是唯一的（也有些网卡支持用户配置MAC地址）；
● 我们首先需要向该局域网中发送包含目的IP地址和本地MAC地址的广播，这个广播会被局域网中所有节点收到；
● 收到广播的节点会根据IP地址是否相符，从而向我们的MAC地址发送一段包含它的MAC地址的数据包；（通过ARP协议实现）
● 当我们收到目的节点的MAC地址，便能向该节点直接发送数据了；
IEEE 802.11
无线局域网的一系列协议标准
有固定基础设施无线局域网
无固定基础设施无线局域网组织网络
令牌环的基本原理
TCU作用：传递所有经过的帧，为接入站发送和接收数据提供接口。令牌可以看成是一个搬运工，在这个局域网络上有且仅有一个搬运工。令牌环实际上就是一个特殊格式的MAC控制帧。
4.4 广域网
PPP(Point-to-Point Protocal)协议
使用串行线路通信的面向字节的协议
HDLC协议
高级数据链路控制，面向比特。
4.5 局域网和广域网中的拓扑结构
局域网拓扑结构
局域网常用总线型，星型，环形（各节点需要安装中继器）。
总线型拓扑。
总线型结构由一条高速公用主干电缆即总线连接若干个结点构成网络。网络中所有的结点通过总线进行信息的传输。这种结构的特点是结构简单灵活，建网容易，使用方便，性能好。其缺点是主干总线对网络起决定性作用，总线故障将影响整个网络。 总线型拓扑是使用最普遍的一种网络。
2、星型拓扑。
星型拓扑由中央结点集线器与各个结点连接组成。这种网络各结点必须通过中央结点才能实现通信。星型结构的特点是结构简单、建网容易，便于控制和管理。其缺点是中央结点负担较重，容易形成系统的“瓶颈”，线路的利用率也不高。
3、环型拓扑。
环型拓扑由各结点首尾相连形成一个闭合环型线路。环型网络中的信息传送是单向的，即沿一个方向从一个结点传到另一个结点；每个结点需安装中继器，以接收、放大、发送信号。这种结构的特点是结构简单，建网容易，便于管理。其缺点是当结点过多时，将影响传输效率，不利于扩充。
4、树型拓扑。
树型拓扑是一种分级结构。在树型结构的网络中，任意两个结点之间不产生回路，每条通路都支持双向传输。这种结构的特点是扩充方便、灵活，成本低，易推广，适合于分主次或分等级的层次型管理系统。
5、混合型拓扑。
混合型拓扑可以是不规则型的网络，也可以是点对点相连结构的网络。
局域网拓扑结构
网状拓扑结构。各节点之间互连。
4.6 数据链路层设备
网桥的概念及其基本原理
两个或多个以太网通过网桥连接，变成一个覆盖范围更大的以太网。原来的每个以太网可称为一个网段。网桥工作在链路层的MAC子层。
局域网交换机及其工作原理
本质上，以太网交换机就是一个多端口的网桥。
5.网络层
5.1 IPv4
5.2 IP数据报分片
5.3 IPv4地址
5.4 子网划分与子网掩码
无分类编址CIDR
ARP，DHCP，ICMP协议
IP地址与硬件地址（MAC地址），MAC地址放在MAC帧的首部。
地址解析协议ARP(完成IP地址到MAC帧地址的映射)
无论网络层使用什么协议，在实际网络的链路上传送数据时，最终必须使用硬件地址。所以需要一种方式完成IP地址到MAC帧地址的映射。
动态主机配置协议DHCP（应用层协议，基于UDP,.给主机动态的分配IP地址）
网络控制报文协议ICMP（IP层协议，差错报文和询问报文）
路由协议
RIP（UDP，端口520）
开放最短路径优先，OSPF协议（网络层协议）
IP组播
为了能够支持视频点播和视频会议这样的多媒体应用。网络必须实施组播机制。组播一定应用于UDP，
主机使用一个**ICMP（因特网组管理协议）**加入组播组。 能够运行组播协议的路由器称为组播路由器。
IP组播地址
IP组播使用D类地址格式。D类地址的前四位是1110，因此D类地址的范围是224.0.0.0到239.225.225.225。
1.组播尽最大努力交付。
2.组播只能用于目的地址，不能用原地址。
3.组播数据不产生ICMP报文。
移动IP
移动结点可在不改变其IP地址的情况下改变其驻留位置
网络层设备
路由器
6. 传输层
传输层提供应用进程之间的逻辑通信（即端到端的通信）。网络层提供主机之间的逻辑通信。
6.1 UDP协议
6.2 TCP协议
TCP报文段
TCP的连接与释放
7. 应用层
7.1 网络应用模型
客户/服务器模型
P2P模型
7.2 DNS系统(域名系统)
域名系统DNS是因特网使用的命名系统。DNS系统采用客户/服务器模型，其协议运行在UDP之上使用53号端口。
层次域名空间
7.3 文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）
FTP采用客户/服务器的工作方式，他使用TCP可靠传输服务。一个FTP服务器可同时为多个客户进程提供服务，FTP的服务器进程有 两大部分组成：主进程，负责接收新的请求，若干从属进程负责处理单个请求。
FTP工作步骤：
1.打开熟知端口21（TCP控制连接端口），使客户进程能够连接上。
2.等待客户进程发送连接请求。
3.启动从属进程来处理客户进程发来的请求。
4.回到等待状态，继续接受其他客户的进程的请求。
数据连接与数据控制
- 控制连接：
- 数据连接：
7.4 电子邮件
用户代理(UA)：用户与电子邮箱的接口。通常是运行在PC上的程序。
邮件服务器：组成电子邮件系统的核心。发送和接收邮件。同时报告邮件传输情况。
SMTP与POP3协议
STMP（Simple Mail Transfer Protocol）：TCP连接，端口号为25.
- 连接建立
STMP客户扫描邮件缓存，若有邮件，使用SMTP25号端口与接收方的STMP服务器建立TCP连接。建立好连接后接收方服务器发送220 Service ready就绪。然后SMTP客户向SMTP服务器发 220 Service ready(服务就绪) - 邮件传送
POP3：邮局协议：(Post Office Protocol,POP):TCP,端口号110;
万维网WWW
万维网内核有三个部分组成
1.统一资源定位符(URL)。
URL一般形式：<协议>://<主机>:<端口>/<路径>
常见协议有http,ftp等，主机是存放资源的主机在因特网中的域名。也可以是IP地址。URL中不区分大小写
2. 超文本传输协议(HTTP)：TCP连接，端口号为80
超文本传输协议，但是这种方式不安全。https（端口号443）采用了加密协议。s表示SSL/TLS协议。
3. 超文本标记语言(HTML)。
HTTP超文本传输协议
HTTP常考操作方法：
1.读取一个网页的操作方法。
网络常用命名
ping 目的IP地址
用于查看主机与目的IP地址间的网络连通性。如果ping运行正确，排除网络访问层，网卡，Modem的输入输出线路。电缆和路由器等存在的故障。TTL（Time To Live）,每经过一个路由器，值减去1。
参考链接：https://blog.csdn.net/whatFUK/article/details/113714833。
traceroute命令
$ traceroute 目的IP地址； 显示数据数据包到达目的主机所经过的路径。windows中使用tracert命令。