【计算机网络】期末复习（2）

目录

第一章：概述

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

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第一章：概述

三大类网络

（1）电信网络

（2）有线电视网络

（3）计算机网络

2.计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物

3.计算机网络的定义

计算机网络是指将分布在不同地理位置，具有独立功能的许多个计算机用传输介质连接起来，按照某种协议进行通信，并通过网络操作系统进行管理实现资源共享的系统

4.互联网两个基本特性：

（1）连通性

（2）资源共享（网络中的用户都可以能够部分或者全部地享受这些资源）

资源：软件、硬件、数据、信道【是指以传输媒体为基础的、信号通信（包括无线电/有线电线路）作用是传输信号】

5.计算机网路是由若干个节点（node）和节点的链路（link）组成

6.互联网是通信子网（核心）和资源子网（边缘）组成的

通信子网的核心设备是路由器

7.计算机网络的体系结构

1983年，TCP/IP协议为ARPANET上的标准协议。人们把1983年作为互联网的诞生时间。

（一）1983年全球发布OSI-RM（开放式系统互联参考模型） 七层协议

（1）物理层——传输介质：网线、光缆、光纤、电磁波；单位：比特流；不可靠传输

（2）数据链路层——实体：交换机；链路节点间管理；单位：数据链路帧；可靠传输

（3）网络层——实体：路由器；单位：分组或包；不可靠传输

（4）传输层——建立端到端；在发送端和接收端建立一条无差错的路由；可靠传输

（5）会话层——建立、维护和管理会话；不参与具体的数据传输，但会对数据传输进行管理

（6）表示层——处理数据格式、加密等；数据转换，压缩，加密等

（7）应用层——提供应用程序接口，满足用户需求

//解释

• 实体：表示任何可发送或接收信息的软件或硬件集合
• 协议：控制两个对等实体（同一层）进行通信的规则的集合
• 服务：上下层交互

（二）五层协议

（1）物理层

（2）数据链路层

（3）网络层

（4）传输层

（5）应用层

（三）TCP/IP四层协议

（1）网络接口层

（2）网络层

（3）传输层

（4）应用层

8.通信方式

（1）C/S：客户端/服务器 （安全性高，需要下载客户端；不方便；人越多，速度越慢）

（2）B/S：浏览器/服务器  （安全性降低了，不需要下载客户端；方便）

（3）peer to peer(p2p):点对点  （客户端越多越好，此时服务器也很多，减少最开始的服务器的工作。特点：客户端和服务器共存同一终端；人越多速度越快）

9.分组交换的主要特点:

采用存储转发技术

在发送端，先把较长的保温划分成更小的等长数据段。分组又称“包”，而分组的首部称为“包头”

电路交换：效率低

报文交换：效率提高了

分组交换；指令流水线

10.路由器的作用/特点：

存储

查表

转发

路由器：无线路由交换一体机

11.计网分类

（一）按地理范围分

（1）广域网（WAN）:互联网核心部分。省份 国家

（2）城域网 （MAN）：城市之间

（3）局域网 （LAN）： 大概几公里 一栋楼 一个单位

（4）个人区域网 (PAN) ：范围很小 大约在10m左右 蓝牙

（二）使用用户

（1）公网（互联网）

（2）专网（军用、生产、公安）

（三）根据线路来分

（1）有线网

（2）无线网（WLAN  无线局域网）

12.交换机：数据交换

（1）接入交换机（楼层用户）

（2）汇聚交换机 （楼栋）

（3）核心交换机 （DC  数据中心）

第二章：物理层

1、物理层4个特性：

（1）机械特性：指明接口的形状、尺寸

（2）电气特性：线缆的各条线上出现的电压的范围

（3）功能特性：线上电压的功能、意义

（4）过程特性：不同的线序

2、网线：

（1）成分：Cu

（2）线序：

568A:白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕

568B:白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 【从往到右：1、2、3、6（数据传输）4、5（电话）7、8（备份）】

（3）水晶头：

网络：Rj45

语音：Rj11

（4）分类：

• 按线序分：
  1）交叉线：568A+568B

2）直连线：568B+568B

• 按构造分：

1）UTP（非屏蔽）：（从里到外）铜线—>绝缘层—>PVC套层（聚氯乙烯套层）

2）STP（屏蔽）：（从里到外）铜线—>绝缘层—>屏蔽层（铝箔屏蔽层）—>PVC套层（聚氯乙烯套层）

• 按速度分：

1）5（cat-5）：100M

2）5e (超5类) ：700-800M

3）6（六类）：1000M

4）7（七类）：10G=10000M

（5）网线传输距离<=100米：电压衰减

（6）POE：以太网供电。网线可以数据传输、可以供电

3、码元：信息的载体

单工通信：只能接收或者只能发送（广播、电视）

半双工：可收可发，但不可同时（对讲机）

全双工：网络、电话

4、光纤：

（1）成分：SiO2

（2）（从里到外）纤芯【高折射率】—>包层【低折射率】；传输的方式是不断地全反射

（3）指标：纤芯直径、包层直径

（4）分类

• 按规格分：

1）单模：8μm-10μm/125μm （常用：9μm/125μm）

2）多模：50μm，62.5μm/125μm（常用：50μm/125μm、60μm/125μm）

单模适用于中远距离（300米-几百千米），多模适用于中近（100米-几百米）

• 按光源分：

1）单模：激光二极管：能量更集中 不可见光

2）多模：发光二极管：可见光

• 按颜色分：

1）单模：黄色

2）多模：橙色

（5）单模适用于中远距离（300米-几百千米），多模适用于中近（100米-几百米）；目前，单模和多模都已经自适应了。

（6）光缆：一捆光纤（黑色）

5、光模块

F:100M

G:1000M

X:10G=10000M

6、信道复用技术：

复用：允许用户使用一个共享信道进行通信

（1）频分复用（FDM）：最基本。如果使用了某个频带，则所有用户在同样的时间占用不同的带宽（即频带）资源，自始至终都占用这个频带。ofdmxs

（2）时分复用（TDM）:码元满载，效率较高（优）；某个信道没有信号，为空载，信道利用率不高（缺）

（3）统计时分复用（STDM）：STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙。子信道共享，提高信道利用率。

（4）波分复用（WDM）：光的频分复用

（5）密集波分复用（DWDM）

（6）码分复用（CDMA）

7、四类复用技术：频分复用（FDM）、时分复用（TDM 按时间先后轮流交替使用单一信道，适合于数字信号传输-可能会造成线路资源浪费）、统计时分复用（STDM 信道能被多用户复用）、波分复用（WDM 适用于光纤通信）、码分复用（CDM 很强的抗干扰能力）  复用：将多个独立信号合并为一个多路信号的处理过程

8、多路复用的速率标准：欧洲E1速率：2.048 Mb/s （我国采用）;T1速率1.544Mb/s

9、频分复用特点：①将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带，每一个子频带传输一路信号； ②用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带；③频分复用的用户在同样的时间占用不同的带宽资源。 例：电视频道，广播，收音机（时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度）

10、比特传输：提供一个传输原始比特流的物理连接。物理层的媒体包括平衡电缆、光纤、无线信道等；

11、OSI模型各层主要功能：应用层：与用户应用进程的接口、表示层：数据格式的转换、会话层：会话的管理与数据传输同步、传输层：从端到端经网络透明地传送报文、网络层：分组交换和路由选择、数据链路层：在链路上无差错的传送帧、物理层：将比特流送到物理媒体上传送

12、双绞线：屏蔽（STP）、无屏蔽（UTP）

13、光纤：单模光纤（9um纤芯直径/125um包层直径、长距离传输（100m开外-100km）、黄色、激光二极管作为光源），多模光纤（50或62.5um/125um、中远距离传输（100-500m）、橙色、发光二极管作为光源）

14、光传输网络中的基础设备：光纤（用于室内）和光缆（用于长距离传输）

15、导向传输媒体：1、双绞线2、同轴电缆3、光缆4、光纤 备注：光缆就是一捆光纤

第三章：数据链路层

1、实体：交换机

2、计算机局域网的绝大多数功能属于这一层；只能看见MAC帧，不能看见IP 数据报。

3、使用的信道：

（1）点对点：一对一

（2）点对多点：一对多（广播）

4、地址：

IPv4：32位；点分十进制

IPv6：128位；点分十进制

MAC地址：48位；十六进制；物理地址、网卡的地址；24位（品牌）+24位（序列号）

5、ARP（地址解析协议）：

（1）作用：将IP地址转换为MAC地址

（2）IP—>MAC  映射地址，存在缓存里（缓存速度快、容量小、价格贵）

（3）ARP协议漏洞：

• 截取数据报

网络慢：主机欺骗

• 黑客截取服务器的MAC

网络断开：网关欺骗冒充服务器

补充：

• 影子用户：共用同一个端口
• DHCP:自动分配IP
• Ghost：数据恢复
• 只要能联网，就一定有网卡

6、数据链路层的主要功能：

（1）链路管理:链路建立、链路维持和链路释放

（2）封装成帧：帧是基本单位  帧格式：首部+数据+尾部（首部和尾部是控制信息）

（3）差错检测

（4）将数据和控制信息区分开

（5）透明传输：字节填充法

（6）寻址

（7）流量控制

7、差错检测控制：检错，纠错

网络检测法：只检错，不纠错（纠错成本太大）

差错编码技术分为两类：

（1）前向纠错：接受方能检验错误并能纠正错误

（2）差错检测：只检测错误，不纠正错误

循环冗余检验CRC：快+可靠

CRC码的生成：

P(X)=X^5+X^2+X+1======》p(5)=100111

Ps:

共有多项式P(x)；除数比余数多1位；余数既为冗余码，又称帧检验序列（FCS）

原码+冗余码=生成码

CRC计算方法：

（1）补0 。原码后补0，0的个数为除数-1

（2）异或。相同为0 ，不同为1

（3）取余。余数比除数少一位

找一个老师给的例子学会

CRC性能：用循环冗余检验CRC差错检测技术只能无差错的接受

“可靠传输”：必须加上确认和重传机制

常用的CRC除数通常是由17或者是33个比特

8、寻址功能

（1）发送主机将源和目的地址放入帧中

（2）方式：单播---一对一 ；组播---多对多；广播---一对多

9、流量控制（限速）

（1）发送方和接受方处理数据的速度必须匹配

（2）当出现不匹配是，数据传输失败

（3）接收方驱动发送方，发送数据的速度

（4）接收方使用反馈机制向发送方应答，报告自己当前的接收情况和能力（接收设备的处理能力）

（5）方法：

• 停止等待协议（简单+实用+链路上）：

简单停止等待协议：（之后发）

效率不高，可靠性强

1）理想的数据传输（数据链路层以上的各层抽象成主机；链路层、物理层和通信线路等效成一条简单的链；接收方和发送方的数据链路层设置缓存）【缓存：速度快、价格贵、容量小】

2）具有最简单的流量控制的数据链路层协议

ACK确认帧      NCK否认帧      一次发一个

实用停止等待协议：（同时发）

原理：一次发送一个数据链路帧

接受方收到一个正确的数据帧后，把帧教父给主机的同时向发送发发送一个ACK，收到ACK后，缓存可清，发送方收到NCK，重发

意义：停止等待协议确认帧的编号（0、1交替）说明---已经收到的数据，期待收到下一数据

链路上的停止等待协议：

不可靠的链路导致可能出现的情况

1）数据帧出错（噪声干扰）

2）数据帧不能到达（链路出错）。方法：超时自动重发

3）接受溢出（节点差异）：简单流量控制

4）数据帧重复。数据帧编号（0、1交替）

停止等待协议特性：

优：比较简单

缺：通信信道利用率不高，传播时延

• 滑动窗口协议

连续ARQ协议的工作原理：

1）发送方可以连续发送多个数据帧（有一定的限制），每发送完一个数据帧，设置超时计时器

2）当发送的数据帧数量没有达到限制就收到了确认帧，可继续连续发送，如果达到了限制还没有收到确认帧，则等待

3）接收方不对每个收到的数据帧进行确认，而是对几个数据帧进行确认，由于需要对多个数据帧进行确认，因此，确认帧必须编号

4）接收方将确认帧进行编号，ACKn表示已经正确接收到n-1个数据帧，期望第n号数据帧

5）接收方值按顺序接受收数据帧，当帧出错时，只确认编号小于出错数据编号的数据帧，而将接收到的大于等于出错编号的数据帧抛弃

10、ARP（地址转换协议）：将IP地址转为物理地址

ARP病毒：网络慢、网络断

11、数据链路层主要的功能是：在不可靠的物理链路上实现可靠的数据传输，向网络层提供无差异的、可靠的数据传输通路 1、链路管理（链路建立、维持、释放）2、封装成帧（帧同步 在数据前后加首部和尾部）3、差错检测（只检错不纠正）4、将数据和控制信息区分开 5、透明传输6、寻址7、流量控制

12、数据链路层使用的信道：1、点对点信道2、广播信道

13、CRC循环冗余校验码（用于差错检验及纠错，考计算题）P75

14、寻址的方式：1、单播2、组播3、广播

15、流量控制方法：1、停止等待协议（好好看看）2、 滑动窗口协议

16、可靠传输——连续ARQ协议（好好看看）

17、停止等待协议：Tout一般可将超时时间选为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需要的平均时间”。

18、滑动窗口协议：Tout为略大于与窗口大小等效的时间。

19、点对点协议PPP协议不需要：1、纠错 ——由传输层TCP协议负责，PPP只负责检测2、流量控制 ——由传输层TCP协议负责3、序号——PPP是不可靠传输协议，不需要像ARQ自动重传一样使用帧的序号 4、多点线路——点对点，不支持点对多点 5、半双工或单工链路——PPP只支持全双工

20、帧定界：控制字符“SOH”表示帧的首部开始，“EOT”表示帧的结束。发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”时在前面插入一个转义字符“ESC”。

21、虚拟局域网VLAN：由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组

    VLAN的划分：根据端口（建立在物理层）、MAC地址（数据链路层）、网络层、IP组播（第三层）、用户划分

第四章：网络层

本章就两个重点：IP地址+路由协议

1.什么是互联网（Internet）：

（1）网络的网络

（2）组成：通信子网【广域网的核心部件，其核心设备是路由器】+资源子网

2、路由器的工作过程：

存储查表转发

3、网络层为啥设计成不可靠传输？

（1）路由器基数庞大

（2）提高整体传输效率。无连接，尽最大努力交付的数据报服务（好处是价格便宜）

4、IP(网际协议)

（1）ARP 作用：将IP（32位）--->MAC（48位）

（2）RARP

（3）ICMP

（4）IGMP

5、中间设备（中间系统或中继系统）常见名词

（1）物理层：Hub（集线器、傻瓜交换机）

（2）链路层：交换机

（3）网络层：路由器

（4）网关：出口设备（防火墙、路由器、出口引擎）

（5）路由与交换（桥路器）叫做无线路由一体机

6、IP地址及其表示方法

（1）IP地址是IP协议中的一种概念

（2）分类：

• 按访问分：

1）公有IP：可以访问互联网

2）私有IP：仅供内部使用

IP地址现由因特网与号码指派公司ICANN进行分配

• 按版本分：

1）IPv4 32位，点分十进制

2）IPv6  128位

• 按分配方式分：

1）动态IP（DHCP服务器自动分配）

2）静态IP（手动输入）

• 按地址范围分：

A类：8+24

B类：16+16

C类：24+8

D类：多播地址（不常用）

E类：保留为今后使用（不常用）

网络号（管理员分配）+主机号（用户自行分配）

7、IP地址编码方式

（1）分类的IP地址  两级 网络号+主机号

（2）子网划分  三级   网络号+子网号+主机号

（3）构成超网  网络前缀+主机号

8、IP地址取值范围

网络号        主机号

A类：0-126            2^24-2（170万）          私有：10

B类：128-191            2^16-2（65534）                        172.16---172.31

C类：192-223            2^8-2（254   全0  全1不能用）      192.168.0----192.168.255

特殊的IP地址：
0.0.0.0  默认路由

127.0.0.1 回环地址（本地IP地址）

9、IP地址特点

①主机号自行发配

②找网络号转发

③多归属主机

④一个路由器至少应当 有两个不同的IP地址，两个网络

相连的端口属于同一网络

只有在同一网络才能直接交付 （同一网络是指网络号相同）

10、网络层提供的两种服务：1、虚电路服务2、数据报服务（internet上）

11、网际协议IP配套使用的还有四个协议：1、地址解析协议 ARP（IP地址—>物理地址） 2、逆地址解析协议 RARP（物理地址—>IP地址）3、网际控制报文协议 ICMP 4、网际组管理协议 IGMP

12、中间设备：物理层中继系统：转发器、数据链路层中继系统：网桥或桥接器、网络层中继系统：路由器、网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)、网络层以上的中继系统：网关 

IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>}

A类地址：8位网络号和24位主机号；B类地址：16位网络号和16位主机号；C类地址：24位网络号和8位主机号；D类地址：1110 多播地址；E类地址：1111 保留今后使用

IP 地址分两个等级的好处：1、IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。2、路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址

请写出A/B/C三类IP地址的私有地址范围分别是多少？

第五章：传输层

1、传输层协议概述：进程之间的通信，端到端的通信，传输层的一个很重要的功能就是复用（接收端）和分用（发送端）。

2、传输层协议和网络层协议的主要区别：IP 协议的作用范围（提供主机之间的逻辑通信），TCP 和 UDP 协议的作用范围提供进程之间的逻辑通信）

3、传输层需要有两种不同的运输协议：即面向连接的 TCP 和无连接的 UDP。

4、TCP提供可靠传输（TCP 不提供广播或多播服务），UTP尽力而为

5、UDP 用户数据报与IP数据报区别：IP 数据报要经过互连网中许多路由器的存储转发，但 UDP 用户数据报是在传输层的端到端抽象的逻辑信道中传送的。

6、传输层的端口:运行在计算机中的进程是用进程标识符来标志的

7、软件端口与硬件端口的区别:硬件端口是不同硬件设备进行交互的接口，而软件端口是应用层的各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址。

8、TCP 的三类端口:端口用一个 16 位端口号进行标志,1、熟知端口，数值一般为 0~1023 2、登记端口号，数值为1024~49151 3、客户端口号或短暂端口号，数值为49152~65535/

9、常见tcp端口号：20：FTP（数据）、21：FTP（控制）、23：TELNET 、25：SMTP、53：DNS

69：TFTP、80：HTTP、 110：POP3、 443：HTTPS、 1863：MSN、 UDP:8000——QQ

10、UDP 的主要特点（优点）：1、UDP 是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接

UDP 使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制。3、UDP 是面向报文的。UDP 没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求。 4、UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。5、UDP 的首部开销小，只有 8 个字节。

11、用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节，分别为：源端口、目的端口、长度、检验和；伪首部仅仅是为了计算检验和

12、TCP 最主要的特点：1、TCP 是面向连接的传输层协议。2、每一条 TCP 连接只能有两个端点(endpoint)，每一条 TCP 连接只能是点对点的（一对一）。 3、TCP 提供可靠交付的服务。4、 TCP 提供全双工通信。5、面向字节流。

13、TCP 连接的端点叫做套接字(socket)或插口，socket = (IP地址: 端口号)

14、TCP 报文段的首部格式：了解一下

 

15、TCP 的流量控制：滑动窗口机制

16、拥塞控制是一个全局性的过程；流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制

17、拥塞控制的两类：开环控制和闭环控制

18、几种拥塞控制方法：1.  慢开始和拥塞避免 2.  快重传和快恢复

 

19、TCP 的运输连接三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放。

20、TCP 的连接建立：三次握手 1、SYN = 1, seq = x  2、SYN = 1, ACK = 1, seq = y, ack= x + 1 3、ACK = 1, seq = x + 1, ack = y + 1

21、TCP 的连接建立取消：四次握手1、FIN = 1, seq = u 2、ACK = 1, seq = v, ack= u + 13、FIN = 1, ACK = 1, seq = w, ack= u + 1 4、ACK = 1, seq = u + 1, ack = w + 1；TCP 连接必须经过时间 2MSL 后才真正释放掉