计算机网络知识点整理完整版

（以上课用的PPT为基础）第一章 概述 1、计算机网络的定义 用通信线路将分散在不同地方、具有自主性的计算机系统连接起来，通过相应的网络协议，实现通信和资源共享的计算机及通信系统的集合。 简单定义：一些互相连接的、自治的计算机的集合。 2、了解P2P方式 即对等连接方式，不区分请求端和服务端，只要安装对等连接软件，就可以平等同信，共享两主机文档。 3、了解网络按范围和传输技术分类 范围分类：：按范围分：1、广域网WAN（几十到几千千米）2、城域网MAN（5-50千米）局域网LAN（1km左右）4、个人局域网PAN(10m左右) 传播技术分类：广播（Broadcast links）和点到点(point-to-point links）（小网用广播，大网用点对点） 4、明白资源和通信子网的概念 通信子网提供网络通信功能，能完成网络主机之间的数据传输、交换、通信控制和信号变换等通信处理工作，由通信控制处理机CCP、通信线路和其它通信设备组成的数据通信系统 资源子网为用户提供了访问网络的能力，它由主机系统、终端控制器、请求服务的用户终端、通信子网的接口设备、提供共享的软件资源和数据资源(如数据库和应用程序)构成 5、掌握网络分层、协议、服务、体系结构的概念 网络分层就是将网络节点所要完成的数据的发送或转发、打包或拆包，控制信息的加载或拆出等工作，分别由不同的硬件和软件模块去完成。 因特网协议栈共有五层：应用层、传输层（段）、网络层（包）、数据链路层（帧）和物理层（bit） 服务类型：包括面向连接（通信经过建立连接，数据传输，释放连接3个过程，相当于建立了一根数据管道，各数据包走相同路径，顺序到达）和面向非连接（发送数据前不建立连接，每个数据包都含最终目的地址，可以经由不同路径，不分先后到达目的主机，数据传输完成也不需释放连接） 网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控 制和拓扑提供标准。它广泛采用的是国际标准化组织（ISO）在1979年提出的开放系统互连（OSI-Open System Interconnection)的参考模型。 第二章 物理层 1、了解物理层的功能 为数据端设备提供传送数据的通路 2、了解带宽、数据传输率、波特率、尼奎斯特原理 带宽：传输过程中信号不会明显发生衰减的频率范围（实际中有放宽，也即大于 fc ） 尼奎斯特（Nyquist）原理： 若信道的带宽为H，且传输的信号调制为V级（如为2级，现在暂时不管） 则最大数据传输率＝2Hlog2V(bps) 波特率 (Baud rate) 每秒采样的次数（信号每秒变化的次数），单位为波特（Baud） 数据传输率：每秒可传输多少兆字节来衡量（MB/s 3、了解有线介质双绞线、光纤。 双绞线（图示） 构成：8根铜线，胶皮，金属屏蔽网 双绞原因：干扰相互抵消，但衰减快 可传信号：模拟5－6km，数字2－3km 速度及最大间距：3类10Mbps，5类100Mbps，超5类200Mbps，6类1000Mbps，7类2000Mbps；最大间距都为100m 光纤（图示） 理论依据：全反射 带宽及距离：单模1－50Gbps,30-100km 中继器：机械套管或光纤融合，放大光信号 特点：高带宽，长距离，安全性高，安装维护困难（但重量轻），价格高（但性价比高）了解Modem的作用及3种调制方式 4、了解Modem的作用及3种调制方式 答案：作用：调制 调制方式：QPSK正交相移键控、QAM-16正交振幅调制-16、 QAM-64 正交振幅调制-64 5、明白ADSL的中文意思及其原理 ADSL：非对称数字用户线路，它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。 1、 了解物理层上的多路复用问题： FDMA（频分复用）、TDMA（时分复用）、WDMA（波分复用）、CDMA（码分多址访问）、 CSMA （载波监听多点接入/碰撞检测）：多点接入，多点的方式连接在一根线上。载波监听，即不停地检测信道。碰撞检测，即边发边听 6、了解物理层上的多路复用问题：FDMA、TDMA、WDMA、CDMA、CSMA答案：FDMA：（频分复用）所有用户在同样的时间占用不同的宽带资源 TDMA：（时分复用）所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度 WDMA：（波分复用）光的频分复用 CDMA：（码分复用）分用户使经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰 CSMA： 载波侦听多路访问。 7、掌握分组交换的过程和特点 将报文分割为有长度上限（非平均！）的段，在每段上都按一定格式加上源和目的地址等控制信息形成分组或包（Packet），按存储转发方式进行传输 特点： A:降低了节点的存储空间（一般为高速缓存），提高交换效率，降低费用 B:分组在节点的处理时间少，减小了分组在网络中的延迟，提高了线路利用率 分组小，则出错重发率低，且同一报文的各个分组可以并行的在网络中传输，提高了传输率 第三章 数据链路层 1、了解LLC（逻辑链路控制）子层的功能 建立和释放数据链路层的逻辑连接，提供与高层的接口，差错控制，给帧 加上序号 2、了解字符填充及位填充成帧法 字符填充，帧的首尾都为一个特殊的标志字节（ASCII码） 发送方的处理 如果帧中也有该标志字符，则填充一个转义字符 如帧中也有转义字符，则再填充一个转义字符 接收方的处理 位填充成帧法，帧的首尾都为一个固定的8bit（01111110）作为标志。 发送方的数据中如果碰到连续的5个1，则自动在其后填充0； 接受方如果收到连续的5个1 如果其后为1，则表明帧结束； 如果其后为0，则去掉该0； 3、掌握滑动窗口过程及两种重发方式 过程： 发送方 The lower edge of the S-window(发送窗口后沿或下界)：最早发送但还未收到确认的帧序号。如果收到确认帧，则后沿向前移动（＋1） The upper edge of the S-window(发送窗口前沿或上届)：最晚发送但还未收到确认的帧序号＋1。如果网络层此时有数据要发送，且当前窗口未达到最大尺寸，则可放进发送窗口，前沿向前移动 接收方 接收窗口：接收方允许接收的帧序号集合 接收窗口尺寸：接收窗口中帧的个数 接收窗口后沿：最早准备接收但还未收到的帧序号 接收窗口前沿：最晚准备接收但还未收到的帧序号＋1 注意：接收窗口尺寸总是保持最初的大小，也即，接收窗口将整体移动 方式： 选择性重发：最大发送窗口尺寸：2 ^n－1 。退回N帧重发：最大发送窗口尺寸：2n －1 第四章 MAC（介质访问控制）子层 1、了解MAC子层的功能 将上层交下来的数据封装成帧进行发送，接收时进行相反的过程， 实现和维护MAC协议，比特差错控制 ，寻址 2、明白CSMA/CD的发送和接收过程 NIC处于发送和接收两状态之一，开始接收 完成接收。判定是否帧碎片（Jam信号、小于64B），是丢弃；否则继续（注意，接收方不负责检测冲突） 识别目的地址。不符合丢弃，否则继续 校验和。错误丢弃，否则继续 拆卸帧。将数据部分全部提交给上层 3、熟悉Ethernet帧格式 （书上 P92） 6 6 2 46--1500 4 目的地址 源地址 类型 数据 FCS 4、明白Ethernet提供的服务及为什么？ 提供面向非连接无确认的服务 因为由于它效率高、互操作性好、实现简单、比较适合于异构网络 5、掌握Ethernet的跨距及最短帧长度问题 系统的跨距表示了系统中任意两个站点之间的最大距离范围 传统的以太网是共享性局域网，采用载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD协议。最小帧长必须大于整个网络的最大时延位（最大时延时间内可以传输的数据位64bit）。帧如果太短，冲突不能检测到（冲突检测最少时间） 6、了解网桥或交换机的生成树（spanning tree）算法原理及过程 生成树路径步骤 互相通过BPDU协商，确定根桥（每个网桥有全球唯一的序列号，一般低序号推举为根桥） 根桥广播，发送BPDU到B2、B3、B4 B2、B3、B4确定自己的根端口，并向其它端口广播到根桥的距离 B3还将收到B4的通告，因此，到B4的端口将被封闭；对B4同理 B5将收到B2、B3的通告，选择MAC地址小的端口 由此，形成路径树 7、了解交换机端口地址列表的生成过程 ①洪泛法：开始时，将每个到来的帧广播到每个LAN，到来的LAN除非有错，否则总有一个端口将返回应答。②顺向/逆向学习：空则写入，有则代替。③生命期：适应结构或位置的调整。 8、了解VLAN的意思及其分类 意思是分离逻辑拓扑结构和物理拓扑结构 分类： 基于交换机端口，特点：静态VLAN，简单易配置，常用 基于MAC地址，特点：动态VLAN ，移动性强，配置麻烦，匹配耗时，少用 基于协议（IP地址，端口地址），特点：动态VLAN，基于应用，但破坏分层，少用 第五章 网络层 1、了解网络层的功能 以分组（包）为单位交换、传输上层数据 它在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧的传送功能上，进一步管理网络中的数据通信，将数据设法从源端经过若干个中间节点传送到目的端，从而向运输层提供最基本的端到端的数据传送服务 流量控制和拥塞控制 2、了解静态路由，掌握RIP（Routing Infornmation Protocol）及OSPF(Open Shortest Pash First)两种动态路由算法 RIP(基于距离向量算法的路由选择协议)： 每个路由器都维护由2个量：距离和方向（即后继节点和向量vector）构成的一张表。距离代表跳数、延迟、队列长度、费用等路由器定期（128ms）相互发送各自到其它每个节点的距离以维护、更新路由表 OSPF:(最短路径算法) 在一个区域（自治域）内的所有路由器共享一个相同的、描述当前链路状态的数据库，每个路由器根据该状态信息，以自己为根，用Dijkstra算法构建一棵最短路径树，即可生成路由表 3、掌握IP地址、子网掩码、网关的概念 Ip地址：IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。 子网掩码：一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分 网关：网间连接器、协议转换器 4、熟悉IP包格式(P126) 0 1 2 3 4 5 6 7 优先级 D T R C 未用 0 4 8 16 19 24 31 版本 首部长度 服务类型 总长度 标志 协议 片偏移 标识 生存时间 首部检验和 源地址 目的地址 可选字段（长度可变） 填充 5、了解ICMP(网际控制报文协议)中的ping及pathping（或tracert、traceroute） Ping:用来测试两个主机间的联通性 Pathping:提供有关在源和目标之间的中间跃点处网络滞后和网络丢失的信息 Tracert:用于确定 IP 数据包访问目标所采取的路径 Traceroute:跟踪一个分组从源点到终点的路径 6、掌握ARP过程，了解DHCP ARP(地址解析协议，获取MAC地址) ARP过程 发送一个数链层的广播帧，帧协议类型为ARP请求。相当于说：我是4，谁是3。如果3没“死”，它将只向4发回ARP应答，显然，其中可得到3的MAC地址 DHCP动态主机配置协议 该服务运行后，如网络中的计算机提出申请（DHCP Discover广播分组），将从地址池中分配一个可用的IP地址、子网掩码、缺省网关、DNS服务器地址等给客户（）获得的该地址一般有使用期限（8天），一定程度解决IP短缺，并简化网络配置 7、掌握VLSM（可变长子网掩码）、CIDR（无类域间路由）、NAT VLSM：一个组织在同一个网络地址空间中使用多个子网掩码.利用VLSM可以使管理员\"把子网继续划分为子网\"，使寻址效率达到最高．(>=24) CIDR：适当分配多个合适的IP地址，使得这些地址能够进行聚合，减少这些地址在路由表中的表项数(<24) NAT：网络地址转换，是将IP 数据包头中的IP 地址转换为另一个IP 地址的过程 第六章 传输层 1、传输层的主要功能 为运行于不同主机上的各个应用程序进程之间提供逻辑通信 2、掌握端口号的概念，了解常用端口号，了解UDP包格式 0～1023：保留端口号，一般给服务器端，由超级用户设置（可更改，但需要认可） 1024～49151：注册端口号，为避免冲突，分配给各组织或公司 49152～65535：私有端口号，任意使用 FTP:21 SMTP:25 DNS:53 HTTP:80 TELNET:23 (P192) 3、掌握传输层连接的建立和释放过程 三次握手（three-way handshake） 发送方收到接收方返回的连接确认后，必须再次发出确认，连接才真正的建立 4、熟悉TPDU即segment格式(P202) 5、了解传输层的慢启动拥塞控制算法 随后，发送方发送一个尺寸为MTU的数据段 如果在Timeout前得到确认，将拥塞窗口更改为原来的2倍，接下来发送2个MTU尺寸的数据段（能超过MTU？） 如果在Timeout前获得确认，再将拥塞窗口尺寸更改为原来的两倍，接下来发送4个MTU尺寸的数据段 以此类推，直到达到接收窗口尺寸（肯定不能超过？这也是接收窗口一般为MTU偶数倍的一个原因）或出现了Timeout 如果此时没有出现Timeout，则维持该尺寸的拥塞窗口 第七章 应用层 1、掌握DNS过程 每个IP地址都可以有一个主机名，主机名由一个或多个字符串组成，字符串之间用小数点隔开。有了主机名，就不要死记硬背每台IP设备的IP地址，只要记住相对直观有意义的主机名就行了。这就是DNS协议所要完成的功能。 主机名到IP地址的映射有两种方式： 1）静态映射，每台设备上都配置主机到IP地址的映射，各设备独立维护自己的映射表，而且只供本设备使用； 2）动态映射，建立一套域名解析系统（DNS），只在专门的DNS服务器上配置主机到IP地址的映射，网络上需要使用主机名通信的设备，首先需要到DNS服务器查询主机所对应的IP地址 2、了解HTTP、FTP、SMTP、POP3过程 FTP:（文件传输协议）：提供交互方式的访问，允许客户指明文件的类型与格式（如指明是否使用ASII码），并允许文件具有存取权限（如访问文件的用户必须经过授权，并输入有效地口令）。它屏蔽了各计算机系统的细节，因而适合于在异构网络中任意计算机之间传输文件。 HTTP：（超文本传输协议）定义了浏览器（即万维网客户进程）怎样向万维网服务器请求万维网文档，以及服务器怎样把文档传送给浏览器。 SMTP:(简单文件传输协议)规定了在两个相互通信的STMP进程之间如何交换信息，由于STMP使用客户服务器方式，因此负责发送邮件的STMP进程就是STMP客户，而负责接收邮件的STMP进程就是STMP服务器。 POP3：（邮件读取协议）只要用户从POP服务器读取了协议，POP服务器就把该邮件删除。 翻墙方式：VPN方式、SSH方式、在线代理方式、本地代理方式