计算机网络思维导图（零基础--思维导图详细版本及知识点）

• 第一章 计算机网络概述

1、计算机网络向用户提供的最重要的功能分别是（连通性）和（共享）。

2、网络由若干（结点）和链接这些（结点）的（链路）组成。

3、网络把许多（计算机）连接在一起，而因特网则把许多（网络）连接在一起。

4、因特网(大写I开头)是由边缘部分和核心部分组成。边缘部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。
核心部分是为边缘部分提供服务的。

5、主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信，简称为计算机之间的通信

6、客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。

7、（客户）是服务的请求方，（服务器）是服务的提供方。

8、三种交换技术（电路交换）（报文交换）（分组交换）.

9、计算机网络的定义
计算机网络就是用通信线路将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机连接起来，并配置相应的网络软件，以实现计算机之间的数据通信和资源共享。

10、几种不同类别的网络：广域网、局域网、城域网
从网络的使用者进行分类：公用网、专用网。

11、计算机网络的性能指标
(1) 速率：网络技术中的速率是指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率。b/s
(2) 带宽：在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。Hz
(3) 吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
(4) 时延：是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。
(a) 发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是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。也叫传输时延。
(b) 传播时延 电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
© 处理时延 主机或路由器在收到分组时要花费一定时间进行处理。
(d) 排队时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。(总延迟=a+b+c+d)
(5) 往返时间 表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认（接收方收到数据后便立即发送确认）所经历的时间。
(6) 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。
(7) 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

12、计算机网络的非性能特征
(1) 费用：一般来说，网络的速率越高，价格也越高。
(2) 质量：取决于构件的质量和组网的形式。
(3) 标准化：采用国际标准，可以提高互操作性，易于升级、维修和技术支持。
(4) 可靠性：速率越高，花费就越大，来保证可靠性。
(5) 可扩展性和可升级性
(6) 易于管理和维护

13、网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

14、网络协议的组成要素
语法： 数据与控制信息的结构或格式 。
语义 ： 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
同步 ： 事件实现顺序的详细说明。

15、ISO、OSI/RM、TCP/IP，五层协议体系结构：几层、各层名称。

16、分层的好处 ：各层之间是独立的，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。

17、各层要完成的功能：差错控制、流量控制、分段和重装、复用和分用、连接建立和释放）

18、计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。
体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。

19、实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

20、协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

21、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。

22、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。

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第二章 物理层

1、xDSL的几种类型：ADSL非对称数字用户线、HDSL高速数字用户线、SDSL 1对线的数字用户线、VDSL甚高速数字用户线、DSLISDN 用户线、RADSL速率自适应数字用户线。（XDSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使得承载带宽业务）

2、几种接入方式：PSTN拨号接入、ISDN接入、DDN接入、xDSL接入 、VDSL: 更高速的宽带接入、Cable Modem接入、LAN接入、光纤接入网、PLC电力线通信。

3、物理层包括的内容：所有的传输介质；物理连接器；物理拓扑结构；信号发送和编码方法；物理接口。

4、物理层规程：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。

5、物理层的四个特性：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性

6、数据在计算机内和网络上的传输方式：数据在计算机中采用并行传输，但数据在通信线路上的传输方式一般都是串行传输。即逐个比特按照时间顺序传输。因此物理层还要完成传输方式的转换。

7、几个概念
(1)数据(data)——运送消息的实体。
(2)信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。
(3)码元(code)——在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。（两种码元0||1）
(7)调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。
（8)调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。
(9)调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。

8、信噪比：就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为S/N。

9、信噪比的计算公式

10、香农公式

11、利用信噪比和香农公式进行简单的计算。

12、双绞线的基本内容
双绞线可分为屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线。

13、同轴电缆的基本内容
同轴电缆有50欧姆同轴电缆和75欧姆同轴电缆。

13、光纤的基本内容
光纤可分为多模光纤与单模光纤；多模光纤可以存在许多不同角度入射的光线在一条光纤中传输，其特点是传输距离近，价格低，发光二极管。单模光纤：若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。其特点：传输距离远，价格高，激光二极管。
光纤的优点：
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；
③无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据；
④体积小，重量轻。光纤的缺点：需要专用设备连接光纤。

信道复用技术：
14、频分复用
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
15、时分复用
时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。
16、统计时分复用
17、波分复用
18、码分复用：码分复用常用的名词时码分多址CDMA。

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• 第三章 数据链路层

1、数据链路层使用的信道主要有以下两种类型：点对点信道和广播信道。

2、链路(link)是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

3、数据链路(data link) 除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

4、数据链路层传送的是帧。

5、数据链路层要解决的三个基本问题 ：(1) 封装成帧 (2) 透明传输 (3) 差错控制。

6、如何实现透明传输
发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”。而在接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除这个插入的转义字符。如果转义字符也出现数据当中，那么解决方法仍然是在转义字符的前面插入一个转义字符。

7、循环冗余检验。（计算题部分）

8、PPP：点对点协议

9、PPP 协议有三个组成部分
一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。异步和同步
链路控制协议LCP(Link Control Protocol)。一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议。
网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。一套网络控制协议，其中的每一个协议支持不同的网络层协议。

10、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。

11、以太网的两个标准 ：DIX Ethernet V2 、IEEE 的 802.3 标准。

12、数据链路层的两个子层 ：逻辑链路控制 LLC子层、媒体接入控制 MAC子层。

13、适配器（网卡作用）的重要功能：进行串行/并行转换、对数据进行缓存、在计算机的操作系统安装设备驱动程序、实现以太网协议。

14、CSMA/CD 协议：载波监听多点接入/碰撞检测。

15、使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。

16、以太网的端到端往返时延 2t称为争用期，或碰撞窗口。

17、理解二进制指数类型退避算法。

18、以太网取 51.2µs 为争用期的长度。

19、对于 10 Mb/s 以太网，在争用期内可发送512 bit，即 64 字节。

20、以太网在发送数据时，若前 64 字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。

21、以太网规定帧间最小间隔为9.6us，相当于96比特时间。

22、在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。

23、48 位的 MAC 地址。

24、“发往本站的帧”包括以下三种帧： 单播(unicast)帧（一对一）；广播(broadcast)帧（一对全体）；多播(multicast)帧（一对多）。

25、以太网的 MAC 帧格式 。

26、碰撞域和广播域。
第一，报文的目标地址是这个网段的广播地址或者目标计算机的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，那么这个数据报文就会被这个网段的所有计算机接收并响应，这就叫做广播。广播所能覆盖的范围就叫做广播域。
第二，是指会产生冲突的最小范围，在计算机和计算机与设备互联时，会建立一条通道，如果这条通道只允许瞬间一个数据报文通过，则在同时有两个或更多的数据报文想从这里通过时就会出现冲突了。

27、网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。

28、网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口 。

29、使用网桥带来的好处 ：过滤通信量；扩大了物理范围；提高了可靠性；可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。

30、使用网桥带来的缺点 ：存储转发增加了时延；在MAC子层并没有流量控制功能；具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大；网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。

31、网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。

32、转发表的建立过程。

33、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。

34、虚拟局域网的组网方法：基于端口号；基于MAC地址；基于路由；基于策略。

35、虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个 4 字节的标识符，称为 VLAN 标记(tag)，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。

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• 第四章 网络层

1、理解网络层提供的两种服务。虚电路服务和数据报服务。

2、网络层协议分布及每个协议的作用。地址解析协议（ARP）、逆地址解析协议（RARP）、网际控制报文协议（ICMP）、网际组管理协议（IGMP）

各协议的作用：ARP:将IP地址解析为物理地址；RARP:相反。
ICMP：用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。
IGMP:让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网上的主机参加或退出了某个多播组。

3、将网络互连的中间设备。中间设备又称为中间系统或中继系统。
①物理层中继系统：转发器。
②数据链路层中继系统：网桥或桥接器。③网络层中继系统：路由器。
④网桥和路由器的混合物：桥路器。
⑤网络层以上的中继系统：网关。

4、虚拟互连网。

5、IP地址。(书本P113)IP地址的编址方法：分类的IP地址、子网的划分、构成超网。

6、IP地址与硬件地址的区别。物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。总之，IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧首部。而网络层和网络层以上使用的是IP地址，而数据链路层及以下使用的是硬件地址。

7、ARP和RARP。

8、IP数据报格式及首部检验和的计

9、 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。

10、用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络。

11、 ICMP 差错报告报文共有 5 种 ：终点不可达 、源站抑制、时间超过 、参数问题、改变路由。

12、PING。（计算部分）

13、理想的路由算法：算法必须是正确的和完整的；算法在计算上应简单；算法应能适应通信量和网络拓扑的变化，要有自适应性；算法应具有稳定性；算法应是公平的；算法应是最佳的。

14、静态路由选择策略。静态路由选择也叫做非自适应路由选择，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化。

15、动态路由选择策略。动态路由选择也叫做自适应路由选择，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。

16、内部网关协议 IGP 。记载一个自治系统内部使用的路由选择协议。其具有协议有多种，如RIP和OSPF等。

17、外部网关协议EGP 。若源主机和目的主机处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界是，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。使用的协议是RGP。

（16、17）英特网的路由选择协议划分为：内部网关协议IGP和外部网关协议EGP。
18、OSPF 的五种分组类型 。
类型1，问候(Hello)分组。
类型2，数据库描述(Database Description)分组。
类型3，链路状态请求(Link State Request)分组。
类型4，链路状态更新(Link State Update)分组。
类型5，链路状态确认(Link State Acknowledgment)分组。

19、路由器的结构和最基本的任务。
路由器的结构：路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。也就是说，将路由器某个输入端口收到的分组，按照分组要去的目的地（即目的网络），把该分组从路由器的某个合适的输出端口转发给下一跳路由器。
最基本的任务：转发分组

20、“转发”和“路由选择”的区别 。
“转发”是路由器根据转发表把收到的IP数据报从路由器合适的端口转发出去，从而动态地改变所选择的路由。
路由表是根据路由选择算法得出的，“路由选择”是按照分布式算法，跟从各相邻路由器得到关于网络拓扑的变化情况，动态地改变所选择的路由，而转发表式从路由表得出的。

21、路由器中三种常用的交换方法。通过存储器、通过总线、通过互连网络。

22、IP多播所使用的IP地址和物理地址。
IP地址：IP 使用 D 类地址支持多播。多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址。
物理地址：TCP/IP 协议使用的以太网多播地址块的范围是：从 00-00-5E-00-00-00 到 00-00-5E-FF-FF-FF
子网掩码定义作用算法以及图解（131到133 134 ）

24、转发多播数据报使用的方法：洪泛与剪除、隧道技术、基于核心的发现技术 。

25、虚拟专用网----利用公用的因特网作为本机构各专用网之间的通信载体，这样的专用网
就是虚拟专用网。

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• 第五章 运输层

1、两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信。

2、运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。

3、“运输层提供应用进程间的逻辑通信”。“逻辑通信”的意思是：运输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据。但事实上这两个运输层之间并没有一条水平方向的物理连接。

4、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。

5、运输层的两种不同的运输协议，即面向连接的 TCP 和无连接的 UDP。

6、当运输层采用面向连接的 TCP 协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服务），这种逻辑通信信道就相当于一条全双工的可靠信道。

7、当运输层采用无连接的 UDP 协议时，这种逻辑通信信道是一条不可靠信道。

8、两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作运输协议数据单元 TPDU。

9、运输层的 UDP 用户数据报与网际层的IP数据报有很大区别。IP 数据报要经过互连网中许多路由器的存储转发，但 UDP 用户数据报是在运输层的端到端抽象的逻辑信道中传送的。

10、TCP 报文段是在运输层抽象的端到端逻辑信道中传送，这种信道是可靠的全双工信道。但这样的信道却不知道究竟经过了哪些路由器，而这些路由器也根本不知道上面的运输层是否建立了 TCP 连接。

11、端口用一个 16 位端口号进行标志。端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程。在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的。

12、熟知端口，数值一般为 0～1023。

13、登记端口号，数值为1024～49151。

14、客户端口号或短暂端口号，数值为49152～65535，留给客户进程选择暂时使用。

15、常用熟知端口号：

16、将 TCP 连接的端点称为插口(socket)，或套接字、套接口。

17、插口和端口、IP 地址的关系。

每个应用进程是通信的端口，用插口socket（套接字）标识。

套接字包括IP地址和端口号，IP地址用于区别主机，端口号用于区别进程
Socket（套接字）的标识在网络中必须唯一。

18、UDP的功能即复用和分用的功能和差错检测的功能。
UDP 是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
UDP 使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付。
UDP 是面向报文的。保留应用层交下来的报文长度。
UDP没有拥塞控制。适合于实时应用。
UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
UDP 的首部开销小，只有 8 个字节。

20、TCP 是面向连接的运输层协议。每一条 TCP 连接只能有两个端点（套接字）(endpoint)，每一条 TCP 连接只能是点对点的（一对一）。

21、理解停止等待协议
分无差错情况，出现差错，确认丢失和确认迟到，信道利用率。

22、累积确认的优点是：容易实现，即使确认丢失也不必重传。缺点是：不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。

23、TCP 连接的每一端都必须设有两个窗口——一个发送窗口和一个接收窗口。

26、理解选择确认的工作机理。

TCP通信时，如果发送序列中间某个数据包丢失，TCP会通过重传最后确认的包开始的后续包，这样原先已经正确传输的包也可能重复发送，急剧降低了TCP性能。为改善这种情况，发展出SACK技术，使TCP只重新发送丢失的包，不用发送后续所有的包，而且提供相应机制使接收方能告诉发送方哪些数据丢失，哪些数据重发了，哪些数据已经提前收到等。使用选择确认，就会在TCP首部选项上加上“允许SACK选项”
工作原理是：在接受到不连续的字节块时，会在字节块的左边界和右边界标记位置。以告诉对方这些是已经收到的不需要重传，那些丢失了需要重传。

27、理解TCP的流量控制和拥塞控制的工作原理。
什么情况下开始慢开始算法，什么情况下开始拥塞避免算法，什么情况下开始快重传算法，什么情况下开始快恢复算法。

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。主要是利用滑动窗口机制进行控制的发送方的发送窗口不能超过接受方给出的接收窗口的。

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，所要做的前提是网络能够承受现有的网络负荷。

慢开始：当拥塞窗口<慢开始门限值时，使用慢开始算法，发送方的发送窗口等于拥塞窗口，没收到一个确认就增加一个拥塞窗口，因此慢开始算法后没经过一个传输轮次拥塞窗口就加倍。

拥塞避免：当拥塞窗口>=慢开始门限值时，开始使用拥塞避免算法，使拥塞窗口缓慢增大，也就是每一轮加1。
快重传：发送方连续收到3个重复确认则执行快重传算法。

快恢复：连续3个重复确认，发送方认为很可能没有发生拥塞，就将门限值减半，执行拥塞避免算法。

28、TCP的几种拥塞控制方法及原理。
拥塞控制方法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。

29、发送方如何知道网络发生了拥塞呢？
当网络发生拥塞时，路由器就要丢弃分组。因此只要发送方没有按时收到应当到达的确认报文，就可以断定网络可能发生了拥塞。

30、运输连接有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。运输连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能正常地进行。

31、连接建立过程中要解决以下三个问题：①要使每一方能够确知对方的存在。②要允许双方协商一些参数（如最大报文段长度，最大窗口大小，服务质量等）。③能够对运输实体资源（如缓存大小，连接表中的项目等）进行分配。

32、TCP 连接的建立都是采用客户服务器方式。
主动发起连接建立的应用进程叫做客户(client)。
被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)。

33、TCP连接建立的过程，如何判断连接已经建立。
A发送连接请求报文，SYN=1，B收到连接请求的报文，同意连接则发送一个连接确认报文，ACK=1，SYN=1.A收到B的确认后，在发送一个对B的确认进行确认的报文，ACK=1.这就是TCP建立连接的三次握手。
A发送连接释放 fin=1 A关闭数据传输。 B收到，确认ack=u+1，此时b可以发数据，a必须收。当B发送释放报文使fin=1，等最后a的确认。A确认后等2分钟后完全释放掉！

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• 第六章 应用层

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最后

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