計算機網絡知識點總結（第六版，謝希仁）

計算機網絡知識點總結

 

一、三網：現現在最重要的三種網絡
　　電信網絡（電話網）
　　有線電視網絡（電視網）
　　計算機網絡（發展最快，信息時代的核心技術，連通性，共享）

1.一、 計算機網絡的定義：是指將地理位置不一樣的具備獨立功能的多臺計算機及其外部設備，經過通訊線路鏈接起來，在網絡操做系統，網絡管理軟件及網絡通訊協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

二、internet 和 Internet
　　1）internet 是普通名詞 泛指通常的互連網（互聯網）
　　2）Internet 是專有名詞,標準翻譯是「因特網」 世界範圍的互連網（互聯網）、使用 TCP/IP 協議族

2.一、寬帶線路和窄帶線路上比特的傳播速率是同樣的

三、早期的計算機網絡採用電路交換，新型的計算機網絡採用分組交換的、基於存儲轉發的方式。

　　1）電路交換 概念：必須通過創建鏈接（佔用通訊資源）--->通話（一直佔用通訊資源）--->釋放鏈接   三個步驟的交換方式稱爲電路交換。 

　　　　優勢： 通訊質量有保證。 缺點： 線路傳輸效率比較低。 特色： 在通話的所有時間內，通話的兩個用戶始終佔用端到端的通訊資源。

       2）分組交換（也稱包交換） 報文：咱們把要發送的整塊數據稱爲一個報文。 分組又稱包。分組的首部也能夠稱爲「包頭」。 概念：通訊雙方以分組爲單位、使用存儲--轉發機制實現數據交互的通訊方式，被稱爲分組交換。

　　　　優勢： 高效、 靈活、 迅速、 可靠 。 缺點： 分組在路由器存儲轉發須要時延。 攜帶首部控制信息形成必定開銷。

 

簡述分組交換的要點：

在分組交換網絡中，採用存儲轉發方式工做，數據以短的分組形式傳送。若是一個源站有一個長的報文要發送，該報文就會被分割成一系列的分組。每一個分組包含用戶數據的一部分加上一些控制信息。控制信息至少要包括網絡爲了把分組送到目的地作路由選擇所須要的信息。在路徑上的每一個結點，分組被接收，短期存儲，而後傳遞給下一結點。

分組交換網的主要優勢：① 高效。② 靈活。③ 迅速。④ 可靠。     缺點：分組在節點轉發時因排隊而形成必定的延時;分組必須攜帶一些控制信息而產生額外開銷

 

四、計算機網絡的帶寬是網絡可經過的最高數據率。

五、 因特網使用基於存儲轉發的分組交換，並使用 IP 協議傳送 IP 分組。

六、路由器把許多網絡互連起來，構成了互連網。路由器收到分組後，根據路由表查找出下一跳路由器的地址，而後轉發分組 IP 。

七、網絡提供盡最大努力服務，不保證可靠交付。

        TCP  協議保證計算機程序之間的、端到端的可靠交付。
　　在 TCP/IP 的應用層協議使用的是客戶服務器方式。
　　客戶和服務器都是進程（即軟件）。客戶是服務請求方，服務器是服務提供方

八、IP 地址是 32 位二進制數字。爲便於閱讀和鍵入，也常使用點分十進制記法。 IP 電話不使用 TCP 協議。

九、超文本傳送協議 HTTP 用於萬維網瀏覽器程序和服務器程序的信息交互。

 

十、因特網的組成：
　　1）邊緣部分：有全部鏈接在因特網上的主機組成，是用戶直接使用的，用來進行通信和資源共享；
　　2）核心部分：是由許多網絡和把它們互連起來的路由器組成，而主機處在因特網的邊緣部分。 主機的用途是爲用戶進行信息處理的，而且能夠和其餘主機經過網絡交換信息。路由器的用途則是用來轉發分組的，即進行分組交換的。

在網絡核心部分起特殊做用的是路由器(router)。路由器是實現分組交換(packet switching)的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組 ，這是網絡核心部分最重要的功能。

在網絡邊緣的端系統之間的通訊方式一般可劃分爲兩大類：客戶-服務器方式（C/S 方式）和對等方式（P2P 方式）。 

在網絡核心部分起特殊做用的是路由器，因特網核心部分的工做方式其實也就是路由器的工做方式。其工做方式有兩種：一種是路由器的轉發分組，另外一種是路由器之間不斷地交換路由信息。

 

十一、電路交換--電路交換一定是面向鏈接的。
電路交換的三個階段：創建鏈接、通訊、釋放鏈接。

十二、電路交換、報文交換和分組交換

　　1）電路交換：整個報文的比特流連續地從原點直達終點，好像在一個管道中傳送。
　　2）報文交換：整個報文先傳送到相鄰結點，所有存儲下來後查找轉發表，轉發到下一個結點。
　　3）分組交換：單個分組（只是報文的一部分）傳送到相鄰結點，存儲下來後查找轉發表，轉發到下一個結點。

1三、網絡的分類
----不一樣做用範圍的網絡
　　1）廣域網 WAN (Wide Area Network)
　　2）局域網 LAN (Local Area Network)
　　3）城域網 MAN (Metropolitan Area Network)
　　4）我的區域網 PAN (Personal Area Network)

----從網絡的使用者進行分類
　　1）公用網 (public network) 
　　2）專用網 (private network) 

14.一些相關概念、

1）帶寬：用來表示網絡的通訊線路所能傳送數據的能力。

2）吞吐量：單位時間內經過某個網絡的數據量。

3）時延（也叫延遲或遲延）：指數據從網絡的一端傳送到另外一個端所需的時間。
　　傳輸時延（發送時延) —— 從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最後一個比特發送完畢所需的時間。
　　傳播時延 —— 電磁波在信道中須要傳播必定的距離而花費的時間。 注：信號傳輸速率（即發送速率）和信號在信道上的傳播速率是徹底不一樣的概念。
　　處理時延 —— 交換結點爲存儲轉發而進行一些必要的處理所花費的時間。
　　排隊時延 —— 結點緩存隊列中分組排隊所經歷的時延。
　　總時延 = 發送時延+傳播時延+處理時延+處理時延

4）發送時延：主機或路由器發送數據幀所須要的時間。

5）網絡協議（簡稱協議）：爲進行網絡中的數據交換而創建的規則、標準或約定。組成要素：語法、語義、同步。

6）體系結構：計算機網絡的各層以及協議的集合稱爲網絡的體系結構

7）網關：網絡層使用的路由器

1五、體系結構

服務是「垂直的」，即服務是由下層向上層經過層間接口提供的。

 

協議與服務有何區別？有何關係？

（一、協議是控制對等實體之間通訊的規則，是水平的。服務是下層經過層間接口向上層提供的功能，是垂直的。 

二、協議的實現保證了可以向上一層提供服務，要實現本層協議還需使用下層提供的服務同一系統相鄰兩層的實體進行交互的地方，稱爲服務訪問點 SAP (Service Access Point)。）

一、協議是控制對等實體之間通訊的規則，是水平的。服務是下層經過層間接口向上層提供的功能，是垂直的。

二、協議的實現保證了可以向上一層提供服務，要實現本層協議還需使用下層提供的服務。

三、計算機網絡協議是一套規則、約定和標準，而網路服務是一種軟件模塊。

四、服務是(N)層及如下各層向(N+1)層提供的一種綜合能力；(N)協議是控制對等(N)實體之間通訊的規則的集合。

服務是同一開放系統中相鄰層之間的操做。

五、協議是不一樣的開放系統的對等實體之間進行通訊所必須遵照的規定。協議是水平的，而服務是垂直的。

關係：

(N)層服務就是利用(N-1)服務以及按(N)協議與對等實體交互信息來實現的，即服務是由協議支持的。

 

1）TCP/IP的體系結構
應用層（各類應用層協議如TELNET/FTP/SMTP等）
傳輸層(TCP或UDP)
網際層IP
網絡接口層
巧記：應傳網際網絡

2）OSI的七層協議體系結構
應用層|
表示層|
會話層|
傳輸層|
網絡層|
數據鏈路層|
物理層|
從上而下提供端到端的服務。
巧記：應表、會傳、網數理

3）五層協議的體系結構
應用層(HTTP/FTP/SMTP)|
運輸層(TCP/UDP)|
網絡層(ICMP/IGMP/IP/RARP/ARP)|
數據鏈路層|
物理層|
巧記：應運網數物

 

重要知識點：網絡各層的做用

物理層：經過傳輸介質發送和接收二進制比特流。

屬於物理層定義的典型規範如RJ-45等。

 

數據鏈路層：數據的封裝成幀、數據的透明傳輸、數據的差錯檢測。

數據鏈路層協議的表明包括：PPP、幀中繼等。

 

網絡層：負責對子網間的數據包進行路由選擇，爲分組交換網上的不一樣主機提供通訊服務。

網絡層協議的表明包括：IP、ICMP、IGMP等。

 

運輸層：負責向兩個主機中進程之間的通訊提供服務。運輸層還要處理端到端的差錯檢測(與數據鏈路層不一樣)、擁塞控制、流量控制等問題。

運輸層協議的表明包括：TCP、UDP等。

 

應用層：爲操做系統或網絡應用程序提供訪問網絡服務的接口。

應用層協議的表明包括：FTP、HTTP、SNMP等。

 

1六、各層次介紹

1）物理層

在物理層上所傳數據的單位是比特。 【在數據鏈路層上所傳數據的單位是數據幀】 【網絡層數據單位：IP數據報（或IP分組）】

物理層的任務就是透明地傳送比特流。

物理層的主要任務是肯定與傳輸媒體的接口的一些特性。

複用(multiplexing)是通訊技術中的基本概念。

 

爲何要使用信道複用技術？經常使用的信道複用技術有哪些？

1）由於在通常狀況下，通訊信道帶寬遠遠大於用戶所需的帶寬，爲了經過共享信道、最大限度提升信道利用率。 

2）經常使用的信道複用技術有：頻分複用、時分複用、統計時分複用、波分複用、碼分複用等

 

經常使用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。優勢：各用戶使用通過特殊挑選的不一樣碼型，所以彼此不會形成干擾； 這種系統發送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜相似於白噪聲，不易被敵人發現。

 

物理層要解決哪些問題？物理層的主要特色是什麼？

（1）物理層要解決的主要問題： 

　　①.物理層要儘量屏蔽掉物理設備、傳輸媒體和通訊手段的不一樣，使上面的數據鏈路層感受不到這些差別的存在，而專一於完成本曾的協議與服務。 

　　②.給其服務用戶（數據鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（通常爲串行按順序傳輸的比特流）的能力。爲此，物理層應解決物理鏈接的創建、維持和釋放問題。 

　　③.在兩個相鄰系統之間惟一地標識數據電路。 

（2）物理層的主要特色： 

　　①.因爲在OSI 以前，許多物理規程或協議已經制定出來了，並且在數據通訊領域中，這些物理規程已被許多商品化的設備鎖採用。加之，物理層協議涉及的範圍普遍，因此至今沒有按OSI 的抽象模型制定一套心的物理層協議，而是沿用已存在的物理規程，將物理層肯定爲描述與傳輸媒體接口的機械、電氣、功能和規程特性。

　　②.因爲物理鏈接的方式不少，傳輸媒體的種類也不少，所以，具體的物理協議至關複雜。

 

2）數據鏈路層

簡稱鏈路層，兩個相鄰結點之間傳送數據都是直接傳送的。這就須要使用專門的鏈路層協議 。

在數據鏈路層上所傳數據的單位是幀。

在相鄰結點傳輸時，數據鏈路層把網絡層交下來的IP數據報組裝成幀。用幀進行傳輸。

使用的信道類型有：1）點對點信道  2）廣播信道

以太網使用的CSMA/CD協議是以爭用方式接入到共享信道。這與傳統的時分複用TDM相比優缺點如何？

答：傳統的時分複用TDM是靜態時隙分配，均勻高負荷時信道利用率高，低負荷或符合不均勻時資源浪費較大，CSMA/CD課動態使用空隙分配到資源，低負荷時信道利用率高，但控制複雜，高負荷時信道衝突大。

以太網的兩個標準：
DIX Ethernet V2 標準與 IEEE 的 802.3 標準只有很小的差異，所以能夠將 802.3 局域網簡稱爲「以太網」。

局域網的主要特色是什麼？爲何局域網採用廣播通訊方式而廣域網不採用呢？ 

答：1）局域網最主要的特色是：網絡爲一個單位所擁有，且地理範圍和站點數目均有限。

2）廣域網是一個很大的範圍，採用廣播方式會在網絡中傳送不少沒必要要的信息，對網絡性能的影響很大，且更容易引發網絡廣播風暴。

在局域網剛剛出現時，局域網比廣域網具備更高的數據率、更低的時延和更小的誤碼率。但隨着光纖技術在廣域網中的普遍使用，如今廣域網也具備很高的數據率和根底的誤碼率。

 

三個基本問題：
1）封裝成幀：在一端數據的先後分別添加首部和尾部，構成了一個幀。
2）透明傳輸：如何實現透明傳輸？
　　概念：無論從鍵盤上輸入什麼字符均可以放在這樣的幀中傳輸過去，這樣的傳輸就是透明傳輸。也就是說用戶不受協議中任何限制，可隨機的傳輸任意比特編碼的信息。
　　實現方法：轉義字符填充法、零比特填充法、採用特殊的信號與編碼法、肯定長度法

3）差錯檢測：檢測方法：CRC(循環冗餘校驗碼)

注意：

如今全世界使用得最多的數據鏈路層協議是點對點協議 PPP。

用戶使用撥號電話線接入因特網時，通常都是使用 PPP 協議。

PPP 協議之不使用序號和確認機制。

PPP協議的主要特色是什麼？爲何PPP不使用幀的編號？PPP適用於什麼狀況？爲何PPP協議不能使數據鏈路層實現可靠傳輸？

答：1）簡單，封裝成幀，透明性，支持多種網絡層協議，支持多種類型鏈路，（提供不可靠的數據報服務，檢錯，無糾錯 ， 不使用序號和確認機制）；

2）PPP不使用幀的編號是由於幀的編號爲了出錯時能夠有效地重傳，而PPP並不須要實現可靠傳輸；

3）PPP適用於線路質量不太差的狀況下；

4）PPP沒有編碼和確認機制。

 

數據鏈路層的兩個子層：

邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層和媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。 與接入到傳輸媒體有關的內容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關，無論採用何  11th  種協議的局域網對 LLC 子層來講都是透明的。通常不考慮LLC子層。

網絡適配器的做用是什麼？網絡適配器工做在哪一層？

適配器（即網卡）用來實現數據鏈路層和物理層這兩層的協議的硬件和軟件，負責將用戶要傳遞的數據轉換爲網絡上其它設備可以識別的格式，經過網絡介質傳輸，適配器的一個重要功能是進行數據串行傳輸和並行傳輸的轉換。

網絡適配器工做在TCP/IP協議中的網絡接口層（OS I 中的數據鏈裏層和物理層）

 

3）網絡層

概念：網絡層負責爲分組交換網上的不一樣主機提供通訊服務。在發送數據時，網絡層把運輸層產生的報文段或者用戶數據包封裝成分組或包進行傳送。在TCP/IP體系中，因爲網絡層使用IP協議，所以分組也叫作IP數據報，簡稱數據報。

網絡的另外一個任務就是選擇合適的路由，使源主機運輸層所傳下來的分組，可以經過網絡中的路由器找到目的主機。

 

以太網提供的服務：
以太網提供的服務是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。

差錯的糾正由高層來決定。
以太網發送的數據都使用曼徹斯特(Manchester)編碼。

 

MAC地址的概念以及做用：

概念：MAC是硬件地址，用於定義網絡設備的位置。也叫物理地址。它就像咱們身份證上的身份證號碼，具備全球惟一性。
一個主機會有一個MAC地址，而每一個網絡地址會有一個專屬於它的IP地址。
做用：專一於數據鏈路層，將一個數據幀從一個節點傳送到相同鏈路的另外一個結點

 

MAC地址和IP地址的區別

對於網絡上的某一設備：IP地址是基於網絡拓撲設計出的，能夠改動。而MAC地址則是生產廠商燒錄好的，不能改動。
長度不一樣：IP是32位，MAC地址是48位。
分配依據不一樣：IP是基於網絡拓撲、MAC是基於製造商。
尋址協議層不一樣：IP應用於網絡層，MAC應用於數據鏈路層。

 

試說明IP地址與硬件地址的區別？爲何要使用這兩種不一樣的地址？

答：1）硬件地址即物理地址，是接入網絡設備的惟一標識，在數據傳輸中封裝在數據鏈路層的數據幀的首部；IP地址是邏輯地址，在IP協議的通訊中，被封裝在網絡層的IP數據報的首部。

2）因爲IP地址能夠設置到相應的網絡設備中，根據IP地址的結構，能夠很方便的在互聯網中進行尋址和路由，並轉換爲相應的硬件地址，在通訊中兩種地址工做在協議的不一樣層次，因此須要使用這兩種地址。

 

網際協議IP；
網際協議 IP 是 TCP/IP 體系中兩個最主要的協議之一。與 IP 協議配套使用的還有四個協議：

1）地址解析協議 ARP (Address Resolution Protocol)
2）逆地址解析協議 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)
3）網際控制報文協議 ICMP (Internet Control Message Protocol) 注： ICMP 不是高層協議，而是 IP 層的協議。
4）網際組管理協議 IGMP (Internet Group Management Protocol)

網絡互相鏈接起來要使用一些中間設備中間設備又稱爲中間系統或中繼(relay)系統：

物理層中繼系統：轉發器(repeater)、中繼器。
數據鏈路層中繼系統：網橋或橋接器(bridge)。
網絡層中繼系統：路由器(router)。
網橋和路由器的混合物：橋路器(brouter)。
網絡層以上的中繼系統：網關(gateway)。

 

IP

IP地址的定義：網絡號+主機號

每一類地址都由兩個固定長度的字段組成，其中一個字段是網絡號 net-id，它標誌主機（或路由器）所鏈接到的網絡，而另外一個字段則是主機號 host-id，它標誌該主機（或路由器）。網絡層及以上使用 IP 地址，路由器只根據目的站的，IP 地址的網絡號進行路由選擇，鏈路層及如下使用MAC地址，在具體的物理網絡的鏈路層只能看見 MAC 幀而看不見 IP 數據報

ARP協議：

ARP 是解決同一個局域網上的主機或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射問題。
用途：把IP地址解析爲物理地址。
在網絡層會用到ARP

查找路由表
對每一條路由，最主要的是（目的網絡地址，距離，下一跳地址）

 

4）運輸層

 

試說明運輸層在協議棧中的地位和做用，運輸層的通訊和網絡層的通訊有什麼重要區別？爲何運輸層是必不可少的？

1）運輸層處於面向通訊部分的最高層，同時也是用戶功能中的最低層，向它上面的應用層提供服務；

2）運輸層爲應用進程之間提供端到端的邏輯通訊，但網絡層是爲主機之間提供邏輯通訊（面向主機，承擔路由功能，即主機尋址及有效的分組交換）；

3）各類應用進程之間通訊須要「可靠或盡力而爲」的兩類服務質量，必須由運輸層以複用和分用的形式加載到網絡層。

網絡層提供數據報或虛電路服務對上面的運輸層有何影響？ 

答：運輸層之下是網絡層，之上是應用層，是解決通訊問題的最後一次機會，所以它要負責補償上層的應用需求與下層的網絡層所提供服務的差距。

數據報和虛電路是兩種使用方式不一樣、傳輸質量也不一樣的服務，

其中從可靠性方面，虛電路強於數據報；從靈活性方面，數據報優於虛電路。

很顯然，面對一種肯定的應用需求，當網絡層提供數據報服務時，運輸層就須要實現更多的增值；當網絡層提供虛電路服務時，運輸層須要實現的增值就少一些。

 

運輸層的任務就是負責向兩個主機中進程之間的通訊提供服務。因爲一個主機可同時運行多個進程，所以運輸層有複用和分用的功能。

複用：就是多個應用層進程能夠同時使用下面運輸層的服務。
分用：運輸層把收到的信息又分別交付給上面應用層中相應的進程。

運輸層有如下兩種協議：

傳輸控制協議TCP(Transmission Control Protocol)
面向鏈接的，數據傳輸的單位是報文段，可以提供可靠的交付。

用戶數據報協議UDP（User Datagram Protocol）
無鏈接的，數據傳輸單位是用戶數據報，不保證可靠的交付，只能提供「最大努力的交付。

應用進程之間的通訊：

應用進程互相通訊

應用進程之間的通訊又稱爲端到端的通訊

運輸層提供應用進程間的邏輯通訊。

 

運輸層的主要功能：

運輸層爲應用進程之間提供端到端的邏輯通訊
區別（網絡層是爲主機之間提供邏輯通訊）
運輸層還要對收到的報文進行差錯檢測。
運輸層須要有兩種不一樣的運輸協議，即面向鏈接的 TCP 和無鏈接的 UDP

 

TCP與UDP的特色和區別：

TCP---傳輸控制協議
TCP：面向鏈接、面向字節流、提供全雙工通訊、點對點、一對1、傳輸可靠(保證數據正確性,保證數據順序)、用於傳輸大量數據(流模式)、速度慢，創建鏈接須要開銷較多(時間，系統資源)。

UDP---用戶數據報協議
UDP：面向非鏈接、無鏈接、面向報文、傳輸不可靠、用於傳輸少許數據(數據包模式)、速度快、無擁塞控制支持一對1、一對多，多對一，多對多交互通訊首部開銷小（只有四個字段：源端口。目的端口、長度。檢驗和）。

 

4）應用層

應用層直接爲用戶的應用進程提供服務。這裏的進程就是正在運行的程序。應用層的協議不少：HTTP、SMTP、FTP等等

 

FTP和TFTP的區別：

FTP 是完整、面向會話、常規用途文件傳輸協議;而 TFTP 用做 bones bare - 特殊目的文件傳輸協議。
由於 TFTP 不支持驗證, 因此Windows NT FTP服務器不支持 TFTP
能夠以交互方式使用 FTP; TFTP 容許文件只能單向的傳送。
FTP 提供用戶身份驗證; TFTP 卻不。
FTP 依賴於 TCP 是面向鏈接並提供可靠的控件; TFTP 依賴 UDP，須要減小開銷, 幾乎不提供控件。
FTP 使用周知 TCP 端口號： 數據和鏈接對話框的 21 20; TFTP 使用它的文件傳輸活動 UDP 端口號 69。
FTP使用的是TCP21端口,而TFTP使用的是UDP69端口; 通常防火牆都會封TCP端口而不會封UDP的,因此TFTP有時比FTP好用,不過TFTP傳輸的文件通常較小,你要傳大文件就要用FTP了

 

以後的大三下學期學習，再補充！

 

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