计算机网络知识点总结（第六版，谢希仁）以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用TDM相比优缺点如何？

计算机网络知识点总结

 

1、三网：现如今最重要的三种网络
　　电信网络（电话网）
　　有线电视网络（电视网）
　　计算机网络（发展最快，信息时代的核心技术，连通性，共享）

1.1、 计算机网络的定义：是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

2、internet 和 Internet
　　1）internet 是普通名词 泛指一般的互连网（互联网）
　　2）Internet 是专有名词,标准翻译是“因特网” 世界范围的互连网（互联网）、使用 TCP/IP 协议族

2.1、宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的

3、早期的计算机网络采用电路交换，新型的计算机网络采用分组交换的、基于存储转发的方式。

　　1）电路交换 概念：必须经过建立连接（占用通信资源）--->通话（一直占用通信资源）--->释放连接   三个步骤的交换方式称为电路交换。 

　　　　优点： 通信质量有保证。 缺点： 线路传输效率比较低。 特点： 在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。

       2）分组交换（也称包交换） 报文：我们把要发送的整块数据称为一个报文。 分组又称包。分组的首部也可以称为“包头”。 概念：通信双方以分组为单位、使用存储--转发机制实现数据交互的通信方式，被称为分组交换。

　　　　优点： 高效、 灵活、 迅速、 可靠 。 缺点： 分组在路由器存储转发需要时延。 携带首部控制信息造成一定开销。

 

简述分组交换的要点：

在分组交换网络中，采用存储转发方式工作，数据以短的分组形式传送。如果一个源站有一个长的报文要发送，该报文就会被分割成一系列的分组。每个分组包含用户数据的一部分加上一些控制信息。控制信息至少要包括网络为了把分组送到目的地做路由选择所需要的信息。在路径上的每个结点，分组被接收，短时间存储，然后传递给下一结点。

分组交换网的主要优点：① 高效。② 灵活。③ 迅速。④ 可靠。     缺点：分组在节点转发时因排队而造成一定的延时;分组必须携带一些控制信息而产生额外开销

 

4、计算机网络的带宽是网络可通过的最高数据率。

5、 因特网使用基于存储转发的分组交换，并使用 IP 协议传送 IP 分组。

6、路由器把许多网络互连起来，构成了互连网。路由器收到分组后，根据路由表查找出下一跳路由器的地址，然后转发分组 IP 。

7、网络提供尽最大努力服务，不保证可靠交付。

        TCP  协议保证计算机程序之间的、端到端的可靠交付。
　　在 TCP/IP 的应用层协议使用的是客户服务器方式。
　　客户和服务器都是进程（即软件）。客户是服务请求方，服务器是服务提供方

8、IP 地址是 32 位二进制数字。为便于阅读和键入，也常使用点分十进制记法。 IP 电话不使用 TCP 协议。

9、超文本传送协议 HTTP 用于万维网浏览器程序和服务器程序的信息交互。

 

10、因特网的组成：
　　1）边缘部分：有所有连接在因特网上的主机组成，是用户直接使用的，用来进行通讯和资源共享；
　　2）核心部分：是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。 主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。

在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组 ，这是网络核心部分最重要的功能。

在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：客户-服务器方式（C/S 方式）和对等方式（P2P 方式）。 

在网络核心部分起特殊作用的是路由器，因特网核心部分的工作方式其实也就是路由器的工作方式。其工作方式有两种：一种是路由器的转发分组，另一种是路由器之间不断地交换路由信息。

 

11、电路交换--电路交换必定是面向连接的。
电路交换的三个阶段：建立连接、通信、释放连接。

12、电路交换、报文交换和分组交换

　　1）电路交换：整个报文的比特流连续地从原点直达终点，好像在一个管道中传送。
　　2）报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
　　3）分组交换：单个分组（只是报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

13、网络的分类
----不同作用范围的网络
　　1）广域网 WAN (Wide Area Network)
　　2）局域网 LAN (Local Area Network)
　　3）城域网 MAN (Metropolitan Area Network)
　　4）个人区域网 PAN (Personal Area Network)

----从网络的使用者进行分类
　　1）公用网 (public network) 
　　2）专用网 (private network) 

14.一些相关概念、

1）带宽：用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力。

2）吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量。

3）时延（也叫延迟或迟延）：指数据从网络的一端传送到另一个端所需的时间。
　　传输时延（发送时延) —— 从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
　　传播时延 —— 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 注：信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
　　处理时延 —— 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
　　排队时延 —— 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
　　总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+处理时延

4）发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间。

5）网络协议（简称协议）：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。组成要素：语法、语义、同步。

6）体系结构：计算机网络的各层以及协议的集合称为网络的体系结构

7）网关：网络层使用的路由器

15、体系结构

服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

 

协议与服务有何区别？有何关系？

（1、协议是控制对等实体之间通信的规则，是水平的。服务是下层通过层间接口向上层提供的功能，是垂直的。 

2、协议的实现保证了能够向上一层提供服务，要实现本层协议还需使用下层提供的服务同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。）

1、协议是控制对等实体之间通信的规则，是水平的。服务是下层通过层间接口向上层提供的功能，是垂直的。

2、协议的实现保证了能够向上一层提供服务，要实现本层协议还需使用下层提供的服务。

3、计算机网络协议是一套规则、约定和标准，而网路服务是一种软件模块。

4、服务是(N)层及以下各层向(N+1)层提供的一种综合能力；(N)协议是控制对等(N)实体之间通信的规则的集合。

服务是同一开放系统中相邻层之间的操作。

5、协议是不同的开放系统的对等实体之间进行通信所必须遵守的规定。协议是水平的，而服务是垂直的。

关系：

(N)层服务就是利用(N-1)服务以及按(N)协议与对等实体交互信息来实现的，即服务是由协议支持的。

 

1）TCP/IP的体系结构
应用层（各种应用层协议如TELNET/FTP/SMTP等）
传输层(TCP或UDP)
网际层IP
网络接口层
巧记：应传网际网络

2）OSI的七层协议体系结构
应用层|
表示层|
会话层|
传输层|
网络层|
数据链路层|
物理层|
从上而下提供端到端的服务。
巧记：应表、会传、网数理

3）五层协议的体系结构
应用层(HTTP/FTP/SMTP)|
运输层(TCP/UDP)|
网络层(ICMP/IGMP/IP/RARP/ARP)|
数据链路层|
物理层|
巧记：应运网数物

 

重要知识点：网络各层的作用

物理层：通过传输介质发送和接收二进制比特流。

属于物理层定义的典型规范如RJ-45等。

 

数据链路层：数据的封装成帧、数据的透明传输、数据的差错检测。

数据链路层协议的代表包括：PPP、帧中继等。

 

网络层：负责对子网间的数据包进行路由选择，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。

网络层协议的代表包括：IP、ICMP、IGMP等。

 

运输层：负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。运输层还要处理端到端的差错检测(与数据链路层不同)、拥塞控制、流量控制等问题。

运输层协议的代表包括：TCP、UDP等。

 

应用层：为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。

应用层协议的代表包括：FTP、HTTP、SNMP等。

 

16、各层次介绍

1）物理层

在物理层上所传数据的单位是比特。 【在数据链路层上所传数据的单位是数据帧】 【网络层数据单位：IP数据报（或IP分组）】

物理层的任务就是透明地传送比特流。

物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。

复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。

 

为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？

1）因为在一般情况下，通信信道带宽远远大于用户所需的带宽，为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。 

2）常用的信道复用技术有：频分复用、时分复用、统计时分复用、波分复用、码分复用等

 

常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。优点：各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰； 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。

 

物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？

（1）物理层要解决的主要问题： 

　　①.物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本曾的协议与服务。 

　　②.给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力。为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。 

　　③.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。 

（2）物理层的主要特点： 

　　①.由于在OSI 之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备锁采用。加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI 的抽象模型制定一套心的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。

　　②.由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。

 

2）数据链路层

简称链路层，两个相邻结点之间传送数据都是直接传送的。这就需要使用专门的链路层协议 。

在数据链路层上所传数据的单位是帧。

在相邻结点传输时，数据链路层把网络层交下来的IP数据报组装成帧。用帧进行传输。

使用的信道类型有：1）点对点信道  2）广播信道

以太网使用的CSMA/CD协议是以争用方式接入到共享信道。这与传统的时分复用TDM相比优缺点如何？

答：传统的时分复用TDM是静态时隙分配，均匀高负荷时信道利用率高，低负荷或符合不均匀时资源浪费较大，CSMA/CD课动态使用空隙分配到资源，低负荷时信道利用率高，但控制复杂，高负荷时信道冲突大。

以太网的两个标准：
DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。

局域网的主要特点是什么？为什么局域网采用广播通信方式而广域网不采用呢？ 

答：1）局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。

2）广域网是一个很大的范围，采用广播方式会在网络中传送很多不必要的信息，对网络性能的影响很大，且更容易引起网络广播风暴。

在局域网刚刚出现时，局域网比广域网具有更高的数据率、更低的时延和更小的误码率。但随着光纤技术在广域网中的广泛使用，现在广域网也具有很高的数据率和根底的误码率。

 

三个基本问题：
1）封装成帧：在一端数据的前后分别添加首部和尾部，构成了一个帧。
2）透明传输：如何实现透明传输？
　　概念：不管从键盘上输入什么字符都可以放在这样的帧中传输过去，这样的传输就是透明传输。也就是说用户不受协议中任何限制，可随机的传输任意比特编码的信息。
　　实现方法：转义字符填充法、零比特填充法、采用特殊的信号与编码法、确定长度法

3）差错检测：检测方法：CRC(循环冗余校验码)

注意：

现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP。

用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。

PPP 协议之不使用序号和确认机制。

PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？

答：1）简单，封装成帧，透明性，支持多种网络层协议，支持多种类型链路，（提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错 ， 不使用序号和确认机制）；

2）PPP不使用帧的编号是因为帧的编号为了出错时可以有效地重传，而PPP并不需要实现可靠传输；

3）PPP适用于线路质量不太差的情况下；

4）PPP没有编码和确认机制。

 

数据链路层的两个子层：

逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层和媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。 与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何  11th  种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的。一般不考虑LLC子层。

网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？

适配器（即网卡）用来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件，负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过网络介质传输，适配器的一个重要功能是进行数据串行传输和并行传输的转换。

网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OS I 中的数据链里层和物理层）

 

3）网络层

概念：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或者用户数据包封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫做IP数据报，简称数据报。

网络的另一个任务就是选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组，能够通过网络中的路由器找到目的主机。

 

以太网提供的服务：
以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。

差错的纠正由高层来决定。
以太网发送的数据都使用曼彻斯特(Manchester)编码。

 

MAC地址的概念以及作用：

概念：MAC是硬件地址，用于定义网络设备的位置。也叫物理地址。它就像我们身份证上的身份证号码，具有全球唯一性。
一个主机会有一个MAC地址，而每个网络地址会有一个专属于它的IP地址。
作用：专注于数据链路层，将一个数据帧从一个节点传送到相同链路的另一个结点

 

MAC地址和IP地址的区别

对于网络上的某一设备：IP地址是基于网络拓扑设计出的，可以改动。而MAC地址则是生产厂商烧录好的，不能改动。
长度不同：IP是32位，MAC地址是48位。
分配依据不同：IP是基于网络拓扑、MAC是基于制造商。
寻址协议层不同：IP应用于网络层，MAC应用于数据链路层。

 

试说明IP地址与硬件地址的区别？为什么要使用这两种不同的地址？

答：1）硬件地址即物理地址，是接入网络设备的唯一标识，在数据传输中封装在数据链路层的数据帧的首部；IP地址是逻辑地址，在IP协议的通信中，被封装在网络层的IP数据报的首部。

2）由于IP地址可以设置到相应的网络设备中，根据IP地址的结构，可以很方便的在互联网中进行寻址和路由，并转换为相应的硬件地址，在通信中两种地址工作在协议的不同层次，所以需要使用这两种地址。

 

网际协议IP；
网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。与 IP 协议配套使用的还有四个协议：

1）地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)
2）逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)
3）网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) 注： ICMP 不是高层协议，而是 IP 层的协议。
4）网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)

网络互相连接起来要使用一些中间设备中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统：

物理层中继系统：转发器(repeater)、中继器。
数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。
网络层中继系统：路由器(router)。
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(gateway)。

 

IP

IP地址的定义：网络号+主机号

每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。网络层及以上使用 IP 地址，路由器只根据目的站的，IP 地址的网络号进行路由选择，链路层及以下使用MAC地址，在具体的物理网络的链路层只能看见 MAC 帧而看不见 IP 数据报

ARP协议：

ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题。
用途：把IP地址解析为物理地址。
在网络层会用到ARP

查找路由表
对每一条路由，最主要的是（目的网络地址，距离，下一跳地址）

 

4）运输层

 

试说明运输层在协议栈中的地位和作用，运输层的通信和网络层的通信有什么重要区别？为什么运输层是必不可少的？

1）运输层处于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层，向它上面的应用层提供服务；

2）运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，但网络层是为主机之间提供逻辑通信（面向主机，承担路由功能，即主机寻址及有效的分组交换）；

3）各种应用进程之间通信需要“可靠或尽力而为”的两类服务质量，必须由运输层以复用和分用的形式加载到网络层。

网络层提供数据报或虚电路服务对上面的运输层有何影响？ 

答：运输层之下是网络层，之上是应用层，是解决通信问题的最后一次机会，因此它要负责补偿上层的应用需求与下层的网络层所提供服务的差距。

数据报和虚电路是两种使用方式不同、传输质量也不同的服务，

其中从可靠性方面，虚电路强于数据报；从灵活性方面，数据报优于虚电路。

很显然，面对一种确定的应用需求，当网络层提供数据报服务时，运输层就需要实现更多的增值；当网络层提供虚电路服务时，运输层需要实现的增值就少一些。

 

运输层的任务就是负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。由于一个主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分用的功能。

复用：就是多个应用层进程可以同时使用下面运输层的服务。
分用：运输层把收到的信息又分别交付给上面应用层中相应的进程。

运输层有以下两种协议：

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
面向连接的，数据传输的单位是报文段，能够提供可靠的交付。

用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）
无连接的，数据传输单位是用户数据报，不保证可靠的交付，只能提供“最大努力的交付。

应用进程之间的通信：

应用进程互相通信

应用进程之间的通信又称为端到端的通信

运输层提供应用进程间的逻辑通信。

 

运输层的主要功能：

运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信
区别（网络层是为主机之间提供逻辑通信）
运输层还要对收到的报文进行差错检测。
运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

 

TCP与UDP的特点和区别：

TCP---传输控制协议
TCP：面向连接、面向字节流、提供全双工通信、点对点、一对一、传输可靠(保证数据正确性,保证数据顺序)、用于传输大量数据(流模式)、速度慢，建立连接需要开销较多(时间，系统资源)。

UDP---用户数据报协议
UDP：面向非连接、无连接、面向报文、传输不可靠、用于传输少量数据(数据包模式)、速度快、无拥塞控制支持一对一、一对多，多对一，多对多交互通信首部开销小（只有四个字段：源端口。目的端口、长度。检验和）。

 

4）应用层

应用层直接为用户的应用进程提供服务。这里的进程就是正在运行的程序。应用层的协议很多：HTTP、SMTP、FTP等等

 

FTP和TFTP的区别：

FTP 是完整、面向会话、常规用途文件传输协议;而 TFTP 用作 bones bare - 特殊目的文件传输协议。
因为 TFTP 不支持验证, 所以Windows NT FTP服务器不支持 TFTP
可以以交互方式使用 FTP; TFTP 允许文件只能单向的传送。
FTP 提供用户身份验证; TFTP 却不。
FTP 依赖于 TCP 是面向连接并提供可靠的控件; TFTP 依赖 UDP，需要减少开销, 几乎不提供控件。
FTP 使用周知 TCP 端口号： 数据和连接对话框的 21 20; TFTP 使用它的文件传输活动 UDP 端口号 69。
FTP使用的是TCP21端口,而TFTP使用的是UDP69端口; 一般防火墙都会封TCP端口而不会封UDP的,所以TFTP有时比FTP好用,不过TFTP传输的文件一般较小,你要传大文件就要用FTP了

 

之后的大三下学期学习，再补充！

 

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