计算机网络原理笔记

计算机网络原理笔记1(可以用作考条）

第一章

计算机网络四个发展阶段：面向终端的计算机网络、计算机-计算机网络、开放式标准化网络、因特网广泛应用和高速网络技术发展。

我国三大网络：电信网络、广播电视网络、计算机网络。

未来发展趋势：宽带、全光、多媒体、移动、下一代网络。

计算机网络由资源子网和通信子网构成。

计算机网络的定义：利用通讯设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。

计算机网络的功能：软/硬件资源共享、用户间信息交换。(1)硬件资源共享：可以在全网范围提供对处理资源、存储资源、输入输出资源等昂贵设备的共享，使用户节省投资，也便于集中管理和均衡分担负荷。（2）软件共享：允许互联网上的用户远程访问各类大型数据库，可以得到网络文件传送服务、远地进程管理服务和远程文件访问服务，从而避免软件研制上的重复劳动以及数据源的重复存储，也便于集中管理。（3）用户间信息交换：计算机网络为分布在各地的用户提供强力通信手段，用户可以通过计算机网络传送电子邮件、发布新闻消息和进行电子商务活动。

计算机网络的应用：办公自动化、远程教育、电子银行、证券及期货交易、企业网络、智能大厦和结构化综合布线系统。

计算机网络的分类：

按拓扑结构：星形、总线形、环形、树形、混合形、网形。

按交换方式：电路交换网、报文交换网、分组交换网。

按覆盖范围：广域网、城域网、局域网。

按传输技术：广播方式网络、点对点方式网络。

ISO（国际标准化组织），ITU（国际电信联盟），IETF（因特网工程特别任务组）

第二章

网络协议：为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。

网络协议由三个要素组成：语义、语法、时序关系。

分层：将一个复杂的划分为若干个简单的

网络的体系结构：计算机网络各层次结构模型及其协议的集合

面向连接服务：开始时建立连接，传输时不用携带目的节点的地址。

无连接服务：开始时不需建立连接，每个分组都要携带完整的目的节点地址，不同分组可能选择不同路径达到目的节点，节点接收到的分组可能出现乱序、重复、丢失的现象。协议相对简单，效率较高。

OSI/RM：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

TCP/IP：主机-网络层、互联层、传输层、应用层。

ORI/RM与TCP/IP的比较：

共同：1，两者都以协议栈的概念为基础，协议栈中的协议彼此相互独立，2，都采用了层次结构的概念，各层功能大体相似。

不同：1，OSI有7层，TCP/IP有4层。TCP/IP网络层提供无连接通信，传输层支持2种。OSI网络层支持2种，传输层支持面向连接的通信。

第三章

物理层定义：在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需的物理连接的激活、保持和去除提供机械的、电气的、功能性和规程性的手段

DTE:：数据终端设备，对属于用户所有的联网设备或工作站的统称，如计算机、终端等。

DCE：数据通信设备，为用户提供入网连接点的网络设备的统称，如调制解调器。

物理信道的特性：机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。

电气特性分三种：1，非平衡方式（非平衡发送器+接收器+1导线+1地线），2，采用差动接收器的非平衡方式（非平衡发送器+差动接收器+1导线+2地线），3，平衡方式（平衡发送器+差动接收器+2导线+2地线）。

功能特性分四类：数据信号线、控制信号线、定时信号线、接地线。

EIA（美国电子工业协会） RS-232C，：提供了利用公用电话网络作为传输介质，通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定。

RS-422（平衡方式），RS-423（采用差动接收器的非平衡方式）

X.21机械特性采用15芯标准

有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤。无线介质：无线电波、微波、红外线、激光、卫星通信。

同轴电缆分基带同轴电缆（阻抗50欧，支持百台设备）和宽带同轴电缆（阻抗75欧，支持千台设备）。

光纤：多模是发光二极管LED，注入型激光二极管ILD是单模。

数据传输速率：是指每秒能传输的二进制信息位数，单位为位/秒(bps)。R=1/T*log2N （bps）

信号传输速率（调制速率）：表示单位时间内通过信道传输的码元个数。R=1/T （Baud）

信道容量：表征一个信道传输数据的能力，单位为位/秒（bps）。

信道容量表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，数据传输速率表示实际的数据传输速率。

奈奎斯特公示：C=2*H*log2N （bps），

香农公式：C=H*log2(1+S/N)（bps）(H：信道带宽，S/N：信噪比)

误码率=出错数(Ne)/总数(N)

调制解调器：数字转模拟，CODEC：模拟转数字

放大器：增强信号中的能量，同时使噪音分量增强。中继器：重新生成信号。

数据通信：是一种通过计算机或其他数据装置与通信线路，完成数据编码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术。

多路复用技术：频分多路复用FDM，时分多路复用TDM，波分是频分的变形。

FDM：物理信道分为若干子信道，同时传送若干信号。

TDM：物理信道按时间片轮流分给多个信号使用。

采样，量化，编码。

字长=log2N

传输线路三个主要问题：衰减、延迟畸变、噪声。

分组交换网分为虚电路和数据报两种

第四章

数据链路层的功能：帧同步、差错控制、流量控制、链路管理。

差错控制：反馈重发、超时计时器、帧编号。

流量控制：数据链路层控制相邻两节点之间数据链路上的流量，传输层控制从源到最终目的之间端对端的流量。

噪声有两大类：随即热噪声和冲击噪声。

停-等： 发送窗口=1，接收窗口=1；

Go-back-N： 发送窗口>1，接收窗口=1；

选择重传： 发送窗口>1，接收窗口>1；

异步协议：字符内同步，字符间异步；同步协议：许多字符和比特组成的帧同步。

BSC：面向字符，分为数据报文和监控报文两类。

BSC数据报文格式：

SYN SYN STX 报文 ETX BCC

SYN SYN SOH 报头 STX 报文 ETX BCC

SYN SYN SOH 报头 STX 报文 ETB BCC

SYN SYN STX 报文 ETB BCC

监控报文：

SYN SYN ACK

SYN SYN NAK

SYN SYN P/S前缀 站地址 ENQ

SYN SYN EOT

HDLC报文格式：面向比特，有信息帧（I帧），监控帧（S帧）和无编号帧（U帧）。

帧格式：标志  地址  控制 信息  帧校验序列  标志

F A     C I FCS F

01111110  8位 8位 N位 16位 01111110

PPP协议提供三类功能：成帧、链路控制、网络控制。

PPP的帧格式和HDLC的帧格式非常相似，但PPP面向字符。

第五章

网络层的功能：路由选择、拥塞控制和网际互联等。

分组交换方式中，通信子网向端系统提供虚电路和数据报两种网络服务。

最优化原则：如果路由器J在从路由器I到K的最佳路由上，那么从J到K的最佳路线就会在同一路由之中。

扩散法（泛射路由选择法）：一个网络节点从某条线路收到一个分组后，再向除该条线路外的所有线路发送收到的分组。

拥塞发生的原因：1，内存不够，没有足够的内存存放同时到达的分组，2，路由器处理器的处理速度慢，难以完成排队，更新路由表等工作

拥塞控制的任务是确保子网能够承载所有到达的流量，这是一个全局的问题。流量控制只与特定的发送方和特定的接收方之间的点到点流量有关。

拥塞控制的解决方案可分成两类：开环（不考虑网络的当前状态）的和闭环的。

虚电路子网中的拥塞控制：1，准入控制，2，路由选择，3，资源预留。

数据报子网中的拥塞控制：1，警告位，2，抑制分组，3，逐跳抑制分组。

QoS四个特征：可靠性、延迟、抖动、带宽。

集成服务：每个连接有专用资源。区分服务：每一类连接有专用资源。

标签交换：类似虚电路，查表得到整条线路。

MPLS（多协议标签交换协议）。

网络互连的目的是使一个网络上的用户能访问其它网络上的资源，使不同网络上的用户互相通信和交换信息。

路由信息协议（RIP）分被动状态和主动状态两种操作方式。

开放最短路径优先协议（OSPF）是一种链路状态路由协议。

网桥用来连接类型相似的局域网，局域网本身没有网络层。

网桥工作在数据链路层，路由器工作在网络层。

路由器的主要服务功能：1，建立并维护路由表，2，提供网络间的分组转发功能。

网管也称协议转换器，用于高层协议的转换，对传输层到应用层均能支持。

IP（互联网协议），ICMP（互联网控制报文协议），ARP（地址转换协议），RARP（反向地址转换协议）。

IP协议提供不可靠的、无连接的数据包传输机制。

ARP：IP地址（32位）到物理网络地址（以太网地址，DA，48位）的转换。

RARP：物理网络地址到IP地址的转换。

IGMP（因特网组管理协议）：只有两种报文，询问和响应。

IPv6把IP地址长度增加到128比特

第六章

寻址：先按照IP地址找到目标主机，再根据主机端口号确定进程的端口。

建立连接与释放连接都是三次握手法：1，发出请求，2，确认请求，3，对确认请求的确认。

传输层的作用：传输层提供应用进程端到端的进程通信服务，既是七层模型中负责数据通信的最高层，又是面向网络通信的低三层和面向信息处理的高三层之间的中间层。

TCP地址与IP地址不同，IP地址是字节地址，一个节点可以运行多个应用，TCP的地址是节点的某个应用的地址，这种应用在计算机内部是进程。多个进程的数据传递通过不同的端口完成，因此在TCP段结构中，是以“端口”表示地址的。

TCP（传输控制协议），UDP（用户数据报传输协议）。

第七章

IP地址：为了确保通信时能够相互识别，在Internet上的每台主机都必须有一个唯一的标识，即主机的IP地址。

A类地址0～，B类地址128～，C类地址192～。

域名：为了用户使用和记忆方便，引进了字符形式的IP地址。

域名解析原理：1，UDP报文方式发送给本地域名服务器，2，本地域名服务器找不到的话向其他域名服务器（根域名服务器）查找

用户E-mail地址的格式：用户名@主机域名。

SMTP（简单邮件传输协议）是邮件服务器之间的传输协议，POP3（邮局协议）是用户计算机与邮件服务器之间的传输协议。

IMAP（Internet消息访问协议）：为用户提供了有选择的从邮件服务器接收邮件的功能，基于服务器的信息处理功能和共享信箱功能。

WWW的工作原理：1，客户端建立连接，用户用浏览器向WEB服务器发送浏览信息请求，2，WEB服务器收到请求，向浏览器返回所请求的信息，3，关闭连接。

HTTP（超文本传输协议）：是客户端浏览器和Web服务器之间的应用层通信协议。

URL（统一资源定位器）：.cn

FTP（文件传输协议），Telnet（远程登录的协议），BBS（电子公告版系统）。

第八章

广播信道的分配策略主要包括静态分配策略和动态分配策略。

CSMA（载波监听多路访问）

1-坚持CSMA：要发送数据时，首先监听信道，如果信道空闲就立即发送数据；如果信道忙则等待，同时继续监听信道直到空闲；如果发生冲突，则随机等待一段时间后重新监听信道。

非坚持CSMA：与1-坚持CSMA不同的是如果信道忙就等待，同时不见监听，随机等待一段时间再监听。

p-坚持CSMA：用于时分信道，在1-坚持CSMA基础上，如果信道空闲则以p概率发送数据，以1-p概率推迟到下一时隙。

带有冲突检测的CSMA：在1-坚持CSMA基础上，发送数据后继续监听，如果有冲突就停止发送，随机等待一段时间再尝试发送数据。

将争用时隙的长度确定为网络中最大传播延迟的2倍。

Slot Time（时隙时间） = 2S（距离）/0.7C（光速）+2Tphy（物理层处理延迟），Lmin（最小帧长）=Slot Time x R（传输速率）

二进制指数退避算法：1，对每一个数据帧，第一次发生冲突时L=2，2，退避间隔取1～L个时间片的随机数，1个时间片等于两点间最大传播时延的两倍，3，再次发生冲突L加倍，4，设置最大传输次数，超过次数不再重传，报告错误。按先进后出LIFO次序控制。

有限争用协议：分组，一次允许一个组来争用。

IEEE（美国电气电子工程师学会）

局域网的数据链路层被分为介质访问控制MAC和逻辑链路控制LLC两个子层。

IEEE 802.2：逻辑链路控制子层

IEEE 802.3：CSMA/CD，采用二进制指数退避和1-坚持CSMA/CD协议的基带总线局域网

IEEE 802.4：令牌总线（Token Bus）

IEEE 802.5：令牌环（Token Ring）

IEEE 802.6：分布队列双总线（DQDB）

FDDI（光纤分布数据接口），100Mbps

FDDI协议规定发送站发送完帧后，可立即发送新的令牌帧，而802.5规定当发送出去的帧前沿回送至发送站时，才发送新的令牌帧。

IEEE 802.3u：快速以太网，100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-T4

无线局域网的硬件设备：1，无线网卡，2，无线AP，3，无线天线

WAP（无线应用协议）包括3部分：客户、网关、WWW服务器

局域网操作系统的基本服务功能：1，文件服务，2，打印服务，3，数据库服务，4，通信服务，5，信息服务，6，分布式服务。

第九章

虚电路可分为永久虚电路和交换虚电路。

X.25协议描述了主机（DTE）与分组交换网（PSN）之间的接口标准。

X.25的分组级相当于OSI参考模型中的网络层，主要功能是向主机提供多信道的虚电路服务。

帧中继的层次结构中只有物理层和链路层，采用光纤作为传输介质。

帧中继的常见应用：1，局域网的互联，2，语音传输，3，文件传输。

ATM（异步传输模式），ATM的信元具有固定的长度，53个字节，5个自己是信头，48个字节是信息段。

ATM网络环境由两部分组成：ATM网络和ATM终端用户。

局域网L3交换技术：Fast IP技术，Net Flow技术

广域网L3交换技术：Tag Switching

虚拟局域网：是通过路由和交换设备在网络的物理拓扑结构基础上建立的逻辑网络。

虚拟局域网的交换技术：端口交换、帧交换、元交换。

虚拟局域网的划分方法：按交换端口号、按MAC地址、按第三层协议。

VPN（虚拟专用网）特点：1，安全保障，2，服务质量保证，3，可扩充性和灵活性，4，可管理性。

VPN的安全技术：隧道技术、加解密技术、密钥管理技术、使用者与设备身份认证技术。

网络管理基本功能：故障管理、计费管理、配置管理、性能管理、安全管理。

SNMP（简单网络管理协议），CMIS/CMIP（公共管理信息服务和公共管理信息协议）。