学习记录：计算机网络基础知识总结

计算机网络（第7版）谢希仁
阿里云盘
链接：https://www.aliyundrive.com/s/eLhv9FKkeW4

学习笔记：https://note.youdao.com/s/a5HE11JL

第一章：概述

本章重点：
(1)互联网边缘部分和核心部分的作用，其中包含分组交换的概念。
(2)计算机网络的性能指标。
(3)计算机网络分层次的体系结构，包含协议和服务的概念。

1.1 计算机网络在信息时代中的作用

三类网络：电信网络、有线电视网络和计算机网络
internet泛指又多个计算机网络互连而成的网络
Internet译名：因特网和互联网
Internet指当前全球最大的、开放的。由众多网络互联而成的特定互联网，采用TCP/IP协议族作为通信规则
互联网两个重要的基本特点：连通性和共享（资源共享）/./网络的网络

1.2 互联网概述

1.2.1 网络的网络（互联网）→全世界无数大大小小的ISP所拥有

计算机网络：由若干节点和链接在这些结点的链路组成（结点：计算机、集线器、交换机、路由器、、、）
主机：与网络相连的计算机

1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段

第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程
internet and Internet
任意把几个计算机网络互连起来（不管采用什么协议)，并能够相互通信，这样构成的是一个互连网
(internet)，而不是互联网(Internet)。
第二阶段：建成了三级结构的互联网：主干网、地区网和校园网
第三阶段：形成了多层次ISP结构的互联网（ISP：互联网服务提供商）
//万维网www（world wide web）

1.2.3 互联网的标准化工作

//互联网工程部IETF//互联网研究部IRTF
制定互联网的正式标准三个阶段:
(1)互联网草案(Internet Draft)
(2)建议标准(Proposed Standard)—成为RFC文档
(3)互联网标准(Internet Standard)—达到正式标准后，每个标准就分配到一个编号STD xx。一标准连多RFC

1.3 互联网的组成

①边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）
和资源共享。
②核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换)。

1.3.1 互联网的边缘部分

端主机：处在互联网边缘的部分就是链接在互联网上的所有的主机
//网络边缘的端系统之间的通讯方式
①客户—服务器方式
客户是服务请求方，服务器是服务器提供方

客户程序:
(1)被用户调用后运行，在通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务)。因此，客户程序必须知道服务器程
序的地址。
(2)不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
服务器程序:
(1)是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
(2)系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通讯请求。因此，服务器
程序不需要知道客户程序的地址
(3)一般需要有强大的硬件和高级的操作系统支持

②对等连接方式
对等连接（p2p）：指两台主机在通讯时并不区分那个是服务器请求方那个是服务提供方//平等的，对等链接通讯

1,3,2 互联网的核心部分

路由器：专用计算机，是实现分组交换的关键构件，任务是壮发收到的分组

①电路交换的主要特点
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

②分组交换的主要特点
把发送的整块数据称为一个报文
主机为用户进行信息处理的，路由器用来转发分组的，进行分组交换

1.4 计算机网络在我国的发展

//信道：指以传输媒体为基础的信号通道包括有线和无线电线路、作用是传输信号

1.5 计算机网络的类别

1.5.1 计算机网络的定义

由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，用来实现某一特定目的
计算机网络所链接的硬件 or 计算机网络并非专门用来传输数据，而是能够支持很多种的应用

1.5.2 几种不同类型的计算机网络

按照网络的作用范围进行分类：
广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN
按照网络的使用者进行分类
公用网public network 、专用网private network
//接入网（本地接入网和居民接入网）：从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器之间的一种网络。不属于核心部
分和边缘部分。

1.6 计算机网络的性能

1.6.1 计算机网络的性能指标

计算机网络最常用的是性能指标是：
速率、带宽、吞吐量、时延（发送时延，传播时延、处理时延、排队时延）、时延带宽积、往返时间和信道利用率。
//k=10^3,M=106,G=10^9;
发送时延=数据帧长度bit/发送速率bit/s，
传播时延=信道长度m/电磁波在信道上的传播速率m/s，
时延带宽积=传播时延*带宽

1.6.2 计算机网络的非性能特征

费用、质量、标准化、可靠性、可扩充性和可升级性、易于管理和维护

1.7 计算机网络体系结构

1.7.1 计算机网络体系结构的形成

OSI/RM：开放系统互联基本参考模型

1.7.2 协议与划分层次

网络协议主要由以下三个要素组成:
(1)语法，即数据与控制信息的结构或格式;
(2)语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应;
(3)同步，即事件实现顺序的详细说明。

分层的优点：各层次之间是独立的，灵活性好，结构上可分割开，易于实现和维护，能促进标准化工作

通常各层所要完成的功能主要有（一种或多种）：
①差错控制使相应层次对等方的通信更加可靠。
②流量控制发送端的发送速率必须使接收端来得及接收，不要太快。
③分段和重装发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，在接收端将其还原。
④复用和分用发送端几个高层会话复用一条低层的连接，在接收端再进行分用。
⑤连接建立和释放交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束后释放连接。

1.7.3 具有五层协议的体系结构

①应用层
通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。
在互联网中的应用层协议很多，如域名系统DNS，支持万维网应用的 HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议
我们把应用层交互的数据单元称为报文(message)。
②运输层
两台主机中进程之间的通讯提供通用的数据传输服务，具有复用和分用的功能
传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol)——提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单
位是报文段(segment)。
用户数据报协议UDP (User Datagram Protocol)——提供无连接的、尽最大努力(best-effort)的数据传输服务（不保
证数据传输的可靠性)，其数据传输的单位是用户数据报。
③网络层
把运输层产生的报文段或用户数据报分装成分组或包进行传输，由于使用IP协议，分组也叫IP数据报
④数据链路层
数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧(framing)，在两个相邻结点间的链路上传送帧(frame)。每一帧包
括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等)。
⑤物理层
传输单位比特

OSI参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元 PDU(ProtocolData Unit)。

1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点

实体(entity)：这一较为抽象的名词表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。实体就是一个特定的软件模块。
协议：是控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合。协议的语法方面的规则定义了所交换的信息的格
式，而协议的语义方面的规则就定义了发送者或接收者所要完成的操作，
//在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所
提供的服务。
1.7.5 TCP/IP的体系结构

第二章：物理层

本章最重要的内容是:
(1)物理层的任务。
(2)几种常用的信道复用技术。
(3)几种常用的宽带接入技术，主要是ADSL 和FTTx。

2.1 物理层的基本概念

物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的有关特性：
(1)机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置，等。平时常见的各种规格的接插件都
有严格的标准化的规定。
(2)电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
(3)功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。
(4)过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
//数据在通讯线路上的传输方式一般是串行传输

2.2 数据通讯的基础知识

2.2.1 数据通讯系统的模型

通信系统的三大部分：源系统（或发送端、发送方)、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方)。

源系统包括：源点（源站or信源）源点设备产生要传输的数据
发送器数字比特流要通过发送器编码才能在传输系统中进行传输

目的系统包括：接收器接受传输系统传送过来的信号，并转换为能够被目的设备处理的信息。
终点（目的站or信宿）终点设备从接收器获取传送出来的数字比特流，然手输出

通信的目的是传输信息
数据是运送消息的实体

根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为以下两大类:
(1)模拟信号，或连续信号—代表消息的参数的取值是连续的。
(2）数字信号，或离散信号——代表消息的参数的取值是离散的。

2.2.2 有关信道的几个基本概念

信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体

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:
(1)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广播以及电视广播
就属于这种类型。
(2)双向交替通信（单工）又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时
接收)。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后可以再反过来。
(3）双向同时通信又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。

调制：
①基带调制（编码）：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
②带通调制：使用载波进行调制，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

2.2.3 信道的极限容量

限制码元在信道上的传输速率的因素：
（1）信道能够通过的频率范围
①码间串扰：接收端收到的信号波形失去码元之间的清晰界限
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元
的判决（即识别）成为不可能。
（2）信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比 S/N

香农公式：信道的极限信息传输速率C

信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速录就越高

2.3 物理层下面的传输媒体

传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。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

2.3.1 导引型传输媒体

（1）双绞线：屏蔽双绞线STP 加上一层用金属丝编织成的屏蔽层
无屏蔽双绞线UTP
（2）同轴电缆：同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线)、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股
的）以及保护塑料外层所组成
（3）光缆：光纤是光纤通讯的传输媒体
多模光纤：可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输

光纤不仅具有通信容量非常大的优点，而且还具有其他的一些特点:
①传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。
②抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。
③无串音干扰,保密性好，也不易被窃听或截取数据。
④体积小，重量轻。这在现有电缆管道已拥塞不堪的情况下特别有利。例如，1 km长

2.3.2 非导引型传输媒体

传统的微波通讯主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信（具有较大的传播延迟）
微波接力通信可以传输电话、电报、图像、数据等信息

2.4 信道复用技术

2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用

最基本的复用是频分复用和时分复用:
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源
时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度
//统计时分复用提高信道的利用率
复用器和分用器成对地使用

2.4.2 波分复用

波分复用是光嗯频分复用

2.4.3 码分复用

码分复用CDM：是另一种共享信道的方法
码分多址CDMA：各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会产生干扰

2.5 数字传输系统

早期的缺点：
（1）速率标准不统一
（2）不是同步传输

2.6 宽带接入技术

2.6.1 ADSL技术

非对称数字用户线ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)技术是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，
使它能够承载宽带数字业务。

离散多音调DMT调制技术

基于ADSL的接入网由以下三大部分组成:
数字用户线接入复用器 DSLAM (DSLAccess Multiplexer)，用户线和用户家中的一些设施。

数字用户线接入复用器包括许多ADSL 调制解调器。ADSL 调制解调器又称为接入端接单元ATU

2.6.2 光纤同轴混合网（HFC网）

光纤同轴混合网（HFC网，HFC是Hybrid Fiber Coax 的缩写）是在目前覆盖面很广的有线电视网的基础上开发的一种
居民宽带接入网，

//模拟电视机能够接收数字电视信号，需要把机顶盒(set-top box)的设备连接在同轴电缆和用户的电视机之间。还需要
增加一个为HFC网使用的调制解调器，它又称为电缆调制解调器(cable modem)。电缆调制解调器可以做成一个单独的
设备（类似于ADSL的调制解调器)，也可以做成内置式的，安装在电视机的机顶盒里面。用户只要把自己的计算机连
接到电缆调制解调器，就可方便地上网了、

2.6.3 FTTx技术

光纤到户FTTH：把光纤铺设到用户家庭，只有在光纤进入用户家门后，才把光信号转换为电信号
无源光网络：无源的光配线网（以太网无源光网络EPON or 吉比特无源光网络GPON）
光线路终端OLT (Optical Line Terminal)是连接到光纤干线的终端设备。

OLT把收到的下行数据发往无源的1:N光分路器(splitter)，然后用广播方式向所有用户端的光网络单元ONU (Optical
Network Unit)发送。典型的光分路器使用分路比是1:32,

光配线网采用波分复用，上行和下行分别使用不同的波长。

第三章数据链路层

数据链路层属于计算机网络的低层。数据链路层使用的信道主要有以下两种类型:
(1)点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。
(2)广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。

本章最重要的内容是:
(1)数据链路层的点对点信道和广播信道的特点，以及这两种信道所使用的协议（PPP协议以及CSMA/CD协议)）的特点。
(2）数据链路层的三个基本问题:封装成帧、透明传输和差错检测。
(3)以太网MAC层的硬件地址。
(4)适配器、转发器、集线器、网桥、以太网交换机的作用以及使用场合。

3.1 使用点对点信道的数据链路层

3.1,1 数据链路和帧

链路(link) 就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路（有线或无线)，而中间没有任何其他的交换结点。
数据链路(data link) 除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输

数据链路层的协议数据单元—帧。
网络层协议数据单元就是IP数据报（或简称为数据报、分组或包)。

3.1.2 三个基本问题

①封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特
流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。

数据部分长度上限——最大传送单元MTU

②透明传输透明：某一实际存在的事物看起来却好像不存在一样
解决方法：字节填充or字符填充

③差错检查循环冗余检验CRC //多项式求解问题

在接收端对收到的每一帧经过CRC检验后，有以下两种情况:
(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（但无法确定究竟是哪一位或哪几位出现了差错)，就丢弃。

除比特差错的三种情况：帧丢失，帧重复，帧失序

在CRC检错的基础上，增加了帧编号、确认和重传机制

3.2 点对点协议PPP

高级数据链路控制HDLC

3.2.1 ppp协议的特点

ppp协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议

①ppp协议应满足的需求：简单，封装成帧，透明性，多种网络层协议，多种类型链路，差错检测，检测连接状态，
最大传送单元，网络层地址协商，数据压缩协商
②ppp协议的组成：（1）一个将IP数据报封装到串行链路的方法
（2）一个用来建立、配置和测试数据链路链接的链路控制协议LCP
（3）一套网络控制协议NCP

3.2.2 ppp协议的帧格式

字节填充：
当PPP使用异步传输时，它把转义符定义为0x7D(即01111101)，并使用字节填充，RFC 1662规定了如下所述的填充方
法:
(1)把信息字段中出现的每一个0x7E字节转变成为2字节序列(Ox7D, 0x5E)。
(2)若信息字段中出现一个0xTD 的字节（即出现了和转义字符一样的比特组合），则把0x7D转变成为2字节序列
(Ox7D,0x5D)。
(3)若信息字段中出现 ASCII 码的控制字符（即数值小于0x20 的字符)，则在该字符前面要加入一个0x7D字节，同时将
该字符的编码加以改变。例如，出现0x03(在控制字符中是“传输结束”ETX）就要把它转变为2字节序列(Ox7D, 0x23)。

零比特填充
ppp使用同步传输
发现5个连续的1后，立即填入一个0

3.2.3 ppp协议的工作状态

LCP的配置请求帧：ppp帧，协议字段置为LCP对应的代码，信息字段包含特定的配置请求
三种响应： (1)配置确认帧(Configure-Ack) 所有选项都接受。
(2)配置否认帧(Configure-Nak) 所有选项都理解但不能接受。
(3)配置拒绝帧(Configure-Reject) 选项有的无法识别或不能接受，需要协商。

3.3 使用广播信道的数据链路层

3.3.1 局域网的数据链路层

局域网的主要特点：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限
局域网的优点：具有广播功能，
便于系统的扩展和逐渐演变，
提高了系统的可靠性，可用性和生存性

共享通讯媒体资源：（1）静态划分信道//复用
（2）动态媒体接入控制（多点接入）
①随机接入
②受控接入

适配器：计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器进行的，适配器本来是在主机箱内插入的一块网络接口板//网卡

3.3.2 CSMA/CD协议

为通信的简便，以太网采取两种措施：
①采用较为灵活的无连接的工作方式
②以太网发送的数据都是用曼彻斯特编码的信号

CSMA/CD协议的要点：
①多点接入：总线型哇我那个咯
②载波监听：电子技术检测总线上有没有其他计算机也在发送
③碰撞检测：边发送边监听

电磁波在1km电缆的传播时延约为5us
单程端到端传播时延记为t，2t才能知道是否发生了碰撞（争用期//碰撞窗口）
以太网使用截断二进制指数退避的算法来确定碰撞后重传的时机

凡是长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常终止的无效帧

帧间最小间隔为9.6us

①准备发送
②检测信道
③在发送过程中仍不停地检测信道：（1）发送成功（2）发送失败：重传16次失败，停止重传向上报错

3.3.3 使用集线器的星形拓扑

10BAST-T双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑

集线器的特点：
①使用集线器的以太网逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议
②一个集线器有很多的借口，集线器很像一个多接口的转发器
③集线器工作在物理层
④集线器采用了专门的芯片

3.3.4 以太网的信道利用率

单层端到端时延t于帧的发送时间T0

极限信道利用率Smax

只有参数a远小于1才能得到尽可能高的极限信道利用率

3.3.5 以太网的MAC层

硬件地址 or 物理地址 or MAC地址
局域网的”地址“应当是每个站的”名字“或标识符

三种帧的形式：
(1)单播(unicast)帧(一对一)，即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。
(2)广播(broadcast)帧(一对全体)，即发送给本局域网上所有站点的帧(全1地址)。
(3)多播(multicast)帧(一对多)，即发送给本局域网上一部分站点的帧。

3.4 扩展的以太网

3.4.1 在物理层扩展以太网

缺点：若三个系的以太网通过集线器互连起来后，三个碰撞域就变成了一个碰撞域，但此时的吞吐量还是10Mbit/s

3.4.2 在数据链路层扩展以太网

网桥：对收到的帧根据其MAC帧的目的地址进行转发和过滤

交换机的特点：交换机的实质是一个多接口的网桥
相互通信的主机都是独占传输媒体、无碰撞地传输数据

以太网交换机自主学习功能
从总线以太网到星形以太网

3.4.3 虚拟局域网

虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组

3.5 高速以太网

3.5.1 100BASE-T以太网

//快速以太网

3.5.2 使用以太网进行宽带接入

可扩展的，灵活的，易于安装，稳健性好

第四章网络层

本章最重要的内容是:
(1)虚拟互连网络的概念。
(2)IP地址与物理地址的关系。
(3）传统的分类的IP地址（包括子网掩码）和无分类域间路由选择CIDR。
(4)路由选择协议的工作原理。

4.1 网络层提供的两种服务

网络层向上提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务
网络层不提供服务质量的承诺

4.2 网络协议IP

与IP协议配套使用的协议：
地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)
网际控制报文协议ICMP (Internet Control Message Protocol)
网际组管理协议IGMP (Internet Group Management Protocol)

4.2.1 虚拟互连网络

没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求

四种不同的中间设备：
(1)物理层使用的中间设备叫做转发器(repeater)。
(2)数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器(bridge)。
(3)网络层使用的中间设备叫做路由器(router)R。
(4)在网络层以上使用的中间设备叫做网关(gateway)。

使用IP协议的虚拟互连网络可简称为IP网

4.2.2 分类的IP地址

互联网是一个单一的、抽象的网络
IP地址的编址方式经过三个阶段：
①分类的IP地址
②子网的划分
③构成超网

//点分十进制

IP地址的优点：
（1）每个IP地址都由网络号和主机号两部分组成
（2）IP地址是标志一台主机和一条链路的借口
（3）一个网络是指具有相同网络号net-id的主机的集合
（4）在IP地址中，所有分配到网络号的网络都是平等的

4.2.3 IP地址与硬件地址

物理地址是数据链路层和物理层使用的地址
IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址

在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报
路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由器的选择
在局域网的链路层，只能看见MAC帧
抽象的互联网屏蔽下层复杂的细节

4.2.4 地址解析协议ARP

从网络层使用的IP地址，解析出在数据链路层使用的硬件地址
ARP高速缓存：本局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表

4.2.5 IP数据报的格式

标志：最低位记为MF，1代表后面还有分片，0代表最后一个
中间位记为DF，只有为0时才能分片

片偏移：以8个字节为偏移单位
生存时间：跳数
协议：

4.2.6 IP层转发分组的流程

基于目的主机所在的网络

4.3 划分子网和构造超网

4.3.1 划分子网

划分子网的基本思路：
①一个拥有许多物理网络的单位，可将所属的物理网络划分为若干个子网
②划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号
③仍是根据IP数据报的目的网络号找到连续在本单位网络上的路由器

A类地址的默认子网掩码是255.0.0.0，或OxFFO00000。
B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0，或OxFFFFO000。
C类地址的默认子网掩码是255.255.255.0，或OxFFFFFFO0。
子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性

4.3.2 使用子网时分组的转发

路由表必须包括的三项内容：目的网络地址，子网掩码和下一跳地址

4.3.3 无分类编制CIDR（构造超网）

CIDR记法：①将点分十进制中低位连续的0省略
②在网络前缀的后面加上一个星号*

4.4 网际控制报文协议ICMP

网际控制报文协议ICMP

4.4.1 ICMP报文的种类

ICMP差错报告报文和ICMP询问报文

ICMP差错报告报文：①终点不可达 ②时间超过 ③参数问题 ④改变路由
ICMP询问报文：①回送请求和回答 ②时间戳请求和回答

4.4.2 ICMP的应用举例

分组网间探测 PING：用来测试两台主机之间的连通性
tracert：跟踪一个分组从源点到终点的路径

4.5 互联网的路由选择协议

4.5.1 有关路由选择协议的几个基本概念

理想路由器的特点：①算法必须是正确的和完善的
②算法在计算上应简单
③算法应能适合通讯量和网络拓扑的变化
④算法应具有稳定性
⑤算法应是公平的
⑥算法应该是最佳的：只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择

静态路由器选择策略与动态路由选择策略

路由选择协议：内部网关协议IGP和外部网关协议EGP

4.5.2 内部网关协议 RIP

RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，是互联网的标准协议，是互联网的标准协议
RIP协议的特点：①仅和相邻路由器交换信息
②路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息
③按固定的时间间隔交换路由信息

路由表更新的原则是找出到每个目的网络的最短距离，这种更新算法又称为距离向量算法

距离向量算法
RIP协议的报文格式

4.5.3 内部网关协议 OSPF

OSPE（开放最短路径优先）协议的基本特点：使用分布式的链路状态协议

OSPE的五种分组类型：①问候分组 ②数据库描述分组 ③链路状态请求分组 ④链路状态更新分组
⑤链路状态确认分组

4.5.4 外部网关协议BGP

边界网关协议BGP只是寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由，而非寻找一条最佳路由
四种报文：open报文，update报文，keepalive报文，notification报文

4.5.5 路由器的构成

4.6 IPv6

4.6.1 IPv6的基本首部

引进ipv6的主要变化：（1）更大的地址空间（2）扩展的地址层次结构（3）灵活的首部格式（4）改进的选项
（5）允许协议继续扩充（6）自动配置（7）支持资源的预分配（8）ipv6首部改为8字节对齐

4.6.2 IPv6的地址

三种基本类型地址：
(1)单播(unicast)就是传统的点对点通信。
(2)多播(multicast)是一点对多点的通信，数据报发送到一组计算机中的每一个。IPv6没有采用广播的术语，而是将
广播看作多播的一个特例。
(3)任播(anycast)这是IPv6增加的一种类型。任播的终点是一组计算机，但数据报只交付其中的一个，通常是距离最近
的一个。

使用冒号十六进制记法：每个16位的值用十六进制表示，各值之间用冒号分隔
允许零压缩，即一连串的零可以为一对冒号所取代
CIDR的斜线表示法仍然可用

4.6.3 从IPv4向IPv6过渡

使用双协议栈和使用隧道技术

4.6.4 ICMPv6

4.7 IP多播

4.7.1 IP多播的基本概念

能运行多播协议的路由器称为多播路由器，但同时也可以转发普通的单播IP数据报
在互联网上进行多播就叫做IP多播，IP多播所传送的分组需要使用多播IP地址
多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址

4.7.2 在局域网上进行硬件多播

4.7.3 网际组管理协议ICMP和多播路由器选择协议

网际组管理协议IGMP

多播路由选择协议：洪泛与剪除，隧道技术，基于核心的发现技术

4.8 虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT

4.8.1 虚拟专用网VPN

在互联网中的所有路由器，对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发
专用IP地址的互联网络称为专用互联网或本地互联网，简称专用网
专用IP地址也叫做可重用地址

4.8.2 网络地址转换NAT

网络地址转换NAT：需要在专用链接到互联网的路由器上安装NAT软件

4.9 多协议标记交换MPLS

多协议标记交换MPLS，多协议表示在MPLS的上层可以采用多种协议
面相链接的工作方式
MPLS 工作的三个特点：①支持面向链接的服务质量②支持流量工程，平衡网络负载③有效地支持虚拟专用网VPN

4.9.1 MPLS的工作原理

转发特价类FEC

4.9.2 MPLS首部的位置和格式

第五章运输层

运输层是整个网络体系结构中的关键层次之一。一定要弄清以下一些重要概念:
(1)运输层为相互通信的应用进程提供逻辑通信。
(2)端口和套接字的意义。
(3)无连接的UDP的特点。
(4)面向连接的TCP的特点。
(5)在不可靠的网络上实现可靠传输的工作原理，停止等待协议和ARQ协议。
(6) TCP的滑动窗口、流量控制、拥塞控制和连接管理。

5.1 运输层协议概述

5.1.1 进程之间的通讯

运输层向它上面的应用层提供通讯服务
通讯的真正端点并不是主机而是主机中的进程
运输层提供进程见的逻辑通讯，网络层为主机之间提供逻辑通讯

5.1.2 运输层的两个主要协议

用户数据报协议UDP//不需要先建立连接
传输控制协议TCP//提供面向连接的服务

5.1.3 运输层的端口

复用：应用层所有的应用进程都可以通过运输层在传送到IP层

服务器端使用的端口号：熟知端口号或系统端口号：0~1023
客户端使用的端口号：49152~65535

5.2 用户数据报协议UDP

5.2.1 UDP概述

无连接，尽最大努力交付，面向报文的，没用拥塞控制，支持一对一、一对多和多对多的交互通讯，UDP的首部开销小

5.2.2 UDP的首部格式

5.3 传输控制协议TCP概述

5.3.1 TCP最主要的特点

面向连接的运输层协议，每一条TCP连接只能有两个端点，TCP提供可靠交付的服务，面向字节流
//虚连接，逻辑连接，不是一条真正的数据连接

5.3.2 TCP的连接

连接作为最基本的抽象

TCP连接的端口是个抽象的套接字

5.4 可靠传输的工作原理

理想的传输条件有以下两个特点：
（1）传输信道不产生差错
（2）不管发送方以多快的速度发送数据，接收方总是来得及处理收到的数据

5.4.1 停止等待协议

1.无差错情况

2.出现差错
超时重传：每发送一个分组时设置一个超时计时器

3.确认丢失和确认迟到
丢失这个重复的分组，不向上层交付
使用确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信

4.信道利用率
提高传输效率，发送方可以不适用低效率的停止等待协议，而采用流水线传输

5.4.2 连续ARQ协议

接收方一般都是采用积累确认的方式，接收方不必对收到的分组逐个发送确认。而是收到几个分组后，对按序到达的最后一个分组发送
确认

5.5 TCP报文段的首部格式

5.6 TCP可靠传输的实现

5.6.1 以字节为单位的滑动窗口

5.6.2 超时重传时间的选择

在计算加权平均RTTS时，只要报文段重传了，就不采用其往返时间样本，这样得出的加权平均RTTS和RTO就较准确

5.6.3 选择确认SACK

5.7 TCP的流量控制

5.7.1 利用滑动窗口实现流量控制

流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收
ACK=1时确认号字段才有意义

5.7.2 TCP的传输速率

控制TCP报文段的发送时机：①TCP维持一个变量，它等于最大报文段长度MSS，只要缓存中存放的数据到达MSS字节时就发送出去
②就由发送方的应用进程指名要求发送报文段，即TCP支持的推送操作

5.8 TCP的拥塞控制

5.8.1 拥塞控制的一般原理

拥塞：网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏
拥塞控制：就是防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载
拥塞控制的前提是网络能够承受现有的网络负荷，拥塞控制是一个全局性的过程
流量控制往往是指点对点通信量的控制

负载到达某一数值时，网络的吞吐量反而随提供的负载的增大而下降，这时网络就进入了拥塞状态，负载继续增大到某一数值时，网络的吞吐量就下降到零，网络无法工作，形成死锁

5.8.2 TCP的拥塞控制方法

TCP进行拥塞控制的算法有四种，慢开始，拥塞避免，快重传和快恢复

发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口，发送方维持拥塞窗口cwnd的状态变量

慢开始算法的思路：由小到大逐渐增大发送窗口，由小到大逐渐增大拥塞窗口数值。每经过一个传输轮次，拥塞窗口cwnd就加倍

拥塞避免算法的思路：让拥塞窗口cwnd缓慢的增大，没经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口加1

拥塞处理：①网络出现了超时，发送方判断为网络拥塞，调整门限值ssthresh=cwnd/2=12，同时设置拥塞窗口cwnd=1
②出现三个重复的确认，门限值设置为当前拥塞窗口值的一半，cwnd=ssthresh

接收方窗口又称为通知窗口，发送方的发送窗口一定不能超过对方给出的接收方窗口值rwnd

5.8.3 主动队列管理AQM

路由器的队列通常都是按照先进先出的规则处理到来的分组，当队列已满，之后到达的所有分组都被丢弃，尾部丢弃策略

5.9 TCP的运输连接管理

运输连接的三个阶段：连接建立，数据传送和连接释放
TCP连接建立过程中要解决以下三个问题：
(1)每一方都能明确知道对方的存在
(2)要允许双方协商一些参数
(3)能够对运输实体资源进行分配

5.9.1 TCP的连接建立

TCP建立连接的过程叫做握手，握手需要在客户和服务器之间交换三个TCP报文段

确认报文段（ACK=1，ack=x+1）
同步报文段（SYN=1，seq=y）

5.9.2 TCP的连接释放

FIN（终止控制符）报文段即使不携带数据也消耗一个序号

必须经过时间等待计时器（ＴＩＭＥ－ＷＡＩＴ）设置的时间2MSL后，才进入CLOSE状态
时间MSL叫做最长报文段寿命，RFC793推荐MSL=2分钟

5.9.3 TCP的有限状态机

第六章应用层

本章最重要的内容是:
(1)域名系统DNS—-从域名解析出IP地址。
(2)万维网和HTTP协议，以及万维网的两种不同的信息搜索引擎。
(3)电子邮件的传送过程，SMTP协议和 POP3协议、IMAP协议使用的场合。
(4)动态主机配置协议DHCP的特点。
(5)网络管理的三个组成部分（SNMP本身、管理信息结构SMI 和管理信息库 MIB)的作用。
(6)系统调用和应用编程接口的基本概念。
(7) P2P文件系统。

6.1 域名系统DNS

6.1.1 域名系统DNS

域名系统DNS是互联网使用的命名系统,用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址
域名到IP地址的解析是由分布在互联网上的许多域名服务器共同完成的

6.1.2 互联网的域名结构

任何一个连接在互联网上的主机或路由器,都有一个唯一的层次结构的名字,域名

域名只是个逻辑概念,并不代表计算机所在的物理地址
顶级域名三大类:①国家顶级域名nTLD:cn中国/us美国/uk英国
②通用顶级域名gTLD:com公司企业/org非营利性组织/int国际组织/aero航空运输企业/
③基础结构域名

6.1.3 域名服务器

一个服务器所负责管辖的范围叫做区,每一个区设置相应的权限域名服务器
域名服务器划分:①根域名服务器②顶级域名服务我③权限域名服务器④本地域名服务器

6.2 文件传送协议

6.2.1 FTP概述

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

6.2.2 FTP的基本工作原理

FTP使用客户服务器方式。一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。FTP的服务器进程由两大部分组成:一个主进程，负责
接受新的请求;另外有若干个从属进程，负责处理单个请求。
在网络上传送的只是少量的修改数据

6.2.3 简单文件传送协议TFTP

一个很小且易于实现的文件传送协议

6.3 远程终端协议TELNET

一个简单的远程终端协议,也是互联网的正式标准//终端仿真协议

6.4 万维网 www

6.4.1 万维网概述

万维网是一个大规模的、联机式的信息储蓄所
客户程序向服务器程序发出请求，服务器程序向客户程序送回客户所要的万维网文档

6.4.2 统一资源定位符URL

统一资源定位符URL是用来表示从互联网上得到的资源位置和访问这些资源的方法
对于万维网的网点的访问要使用HTTP协议。HTTP的URL的一般形式是:
http://<主机>:<端口>/<路径>

6.4.3 超文本传送协议HTTP

HTTP面向事务的应用层协议,是万维网上能够可靠地交换文件的重要基础

代理服务器是一种网络实体,又称为万维网高速缓存

6.4.4 万维网的文档

超文本标记语言HTML就是一种制作万维网页面的标准语言

活动万维网文档:①服务器推送②提供屏幕连续更新的技术是活动文档

6.4.5 万维网的信息检索系统

搜索引擎:全文检索搜索引擎和分类目录搜索引擎
Google核心技术pagerank:网页排名

6.4.6 博客和微博

6.4.7 社交网站SNS

6.5 电子邮件

6.5.1 电子邮件概述

电子邮件的两个最重要的标准就是:简单邮件传送协议SMTP和互联网文本报文格式
电子邮件系统三个主要组成构件就是:用户代理,邮件服务器以及邮件发送协议SMTP和邮件读取协议PDP3

6.5.2 简单邮件传输协议SMTP

SMTP规定了在两个互相通信的SMTP进程之间应如何交换信息

6.5.3 电子邮件的信息格式

6.5.4 邮件读取协议POP3和IMAP

6.5.5 基于万维网的电子邮件

6.5.6 通用互联网邮件扩充MIMB

6.6 动态主机配置协议DHCP

6.7 简单网络管理协议SNMP

6.7.1 网络管理的基本概念

6.7.2 管理信息结构SMI

6.7.3 管理信息库MIB

6.7.4 SNMP的协议数据单元和报文

6.8 应用程序跨越网络的通讯

6.8.1 系统调节和应用编程接口

6.8.2 几种常用的系统调用

6.9 P2P应用

6.9.1 具有几种目录服务器的P2P工作方式

6.9.2 具有全分布式结构的P2P文件共享程序

6.9.3 P2P文件分发的分析

6.9.4 在P2P对等方中搜索对象

第七章网络安全

7.1 网络安全问题概述

7.1.1 计算机网络面临的安全性威胁

7.1.2 安全的计算机网络

7.1.3 数据加密模型

7.2 两类密码体制

7.2.1对称密匙密码体制

7.2.2 公钥密码体制

7.3 数字签名

7.4 鉴别

7.4.1 报文鉴别

7.4.2 实体鉴别

7.5 密钥分配

7.5.1 对称密钥的分配

7.5.2 公钥的分配

7.6 互联网使用的安全协议

7.6.1 网络层安全协议

7.6.2 运输层安全协议

7.6.3 应用层安全协议

7.7 系统安全:防火墙与入侵检测

7.7.1 防火墙

7.7.2 入侵检测系统

7.8 一些未来的发展方向

学习记录：计算机网络基础知识总结相关推荐

计算机网络基础心得体会结尾,学习《计算机网络基础知识》心得体会
学习<计算机网络基础知识>心得体会 ... 如今已经是信息时代,作为主流信息工具的网络越来越重要,网络是信息的载体,是人们传递感情的工具.随着信息社会的不断发展,网络的应用将会更加广泛 ...
学完计算机网络基础及应用的感想,学习《计算机网络基础知识》心得体会
学习<计算机网络基础知识>心得体会至于其他的比如网络安全的知识,的确很有用,但不是我兴趣所在,有杀毒软件就够了. 通过学习计算机网络这门课程,使我更加对网络刮目相看了! . 学习< ...
学习记录-网络基础知识（1）
1.网络的拓扑结构:总线结构,星形结构,环形结构,树形结构,分布式结构. 2.国际化标准组织(ISO)提出了开放系统互联(OSI)参考模型,它是一个定义异种计算机连接标准的框架结构,共有七层: 物理层 ...
python学习记录（基础知识+案例实现）
day01 1.变量 """ 变量在内存中创建一个空间,专门存储数据name = zhangsan命名规范不能以数字.特殊字符开头,不能以关键字命名英文单词.数字.下划线 ...
计算机网络基础知识帮助学习网络管理的初学者快速了解网络管理的初步结构知识...
网络分层: OSI七层协议:物理层.数据链路层.网络层.运输层.会话层.表示层.应用层五层协议:物理层.数据链路层.网络层.运输层.应用层 HTTP四层协议:网络接口层.网际层.运输层.应用层层 ...
网络通信学习笔记之——计算机网络基础知识
一.计算机网络基础知识 1.什么是计算机网络把分布在不同地理位置的计算机与专门的网络设备用通信线路互相连成一个规模大.功能强的系统, 从而使众多计算机可以方便地互相传递信息.共享软件.硬件.数据 ...
计算机网络基础知识学习笔记
计算机网络基础知识从浏览器输入一个url中间经历的进程 TCP三次握手 TCP状态 TCP握手为什么不能两次幂等和安全性 tcp 怎么保证数据包有序 TCP什么时候发送复位包 TCP心跳包机制 t ...
深入学习网络布线基础知识及子网划分（入门级）
深入学习网络布线基础知识及子网划分(入门级) 1.信号与传输介质 1.1信号 1.1.1信号的定义信息:指音讯.消息.通讯系统传输和处理的队形,主要就是表示人类社会传播的一切内容,是一种普遍联系的形 ...
最容易理解的计算机网络基础知识概论（下）
文章目录 1.计算机网络的分类 1.1按照传输介质分类 1.2按照网络的使用者进行分类 1.3按照网络的规模和作用范围进行分类. 2.计算机网络的性能指标 2.1 带宽 2.2 时延 2.2.1网络时 ...
计算机网络基础知识及面试总结-这应该是最全的了
文章目录计算机网络基础知识及面试总结 1 基本概念 1.1 TCP/IP协议栈,OSI参考模型 1.2 简要的介绍各层的作用 1.3 常见的协议 2 应用层 2.1 HTTP请求有哪些常见状态码? ...

学习记录：计算机网络基础知识总结

学习记录：计算机网络基础知识总结相关推荐

最新文章

热门文章