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计算机网络期末复习（知识点）
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目录
第一章 概述
1.1计算机网络的概念
将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享的和信息传递的系统
1.2计算机网络的组成
从组成部分上看分为
- 硬件
- 软件
- 协议
从工作方式上看分为
- 边缘网络
- 核心网络
从功能组成上看分为
- 通信子网：包括网桥、交换机和路由器
- 资源子网：如计算机软件
1.3计算机网络的功能
- 数据通信
- 资源共享
- 分布式处理
- 提高可靠性
- 负载均衡
1.4计算机网络的性能指标
时延
- 发送时延
发送时延=分组长度/信道宽度
- 传播时延
传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
速率
网络中的速率是指连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称数据传输速率、数据率或比特率。单位为b/s (比特/秒)，（或bit/s,有时也写成bps）
K= , M=
, G=
1.5计算机网络的体系结构
- 法律上的国际标准 OSI 并没有得到市场的认可
- 非国际标准 TCP/IP 却获得了最广泛的应用，成为事实上的国际标准
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。
OSI：七层协议体系结构
TCP/IP：四层体系结构
- 应用层 报文
- 运输层 传输控制协议TCP: 报文段 用户数据报协议UDP：用户数据报
- 网络层 IP数据报（数据报 / 分组）
- 数据链路层 帧
- 物理层 比特
协议数据单元PDU
第二章 物理层
1.基本概念
通信的目的是传送信息，如文字、图像和视频等。数据是指传送信息的实体。信号则是数据的电气或电磁表现，是数据在传输过程中的存在形式。
数据传输方式可分为串行传输和并行传输。串行传输是指1比特1比特地按照时间顺序传输（远距离通信通常采用串行传输），并行传输是指若干比特通过多条通信信道同时传输。
码元是指用一个固定时长的信号波长（数字脉冲）表示以为K进制数字，代表不同离散数值的基本波形，是数字信道中数字信号的计量单位。
数据无论是数字的还是模拟的，为了传输的目的都必须转变成信号。把数据变换为模拟信号的过程为调制，把数据转换为数字信号的过程称为编码。
2.常见的数字数据编码
- 归零编码：高电平代表1，低电平代表0，每个时钟周期的中间均跳变到低电平（归零）
- 非归零编码：不用归零，一个周期可以全部用来传输数据
- 反向非归零编码：信号反转代表0，型号不变代表1
- 曼彻斯特编码：将一个码元分成两个相等的间隔，前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平表示码元1；码元0的表示方法正好相反
- 差分曼彻斯特编码：常用于局域网，当前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同，则码元为1；相反则码元为0
注意：
- 以太网使用的编码方式就是曼彻斯特编码
- 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码具有自同步能力
3.传输介质
- 双绞线：又分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）
- 同轴电缆：
- 光纤：
4.物理层中的设备
- 中继器：原理是将衰弱的信号整形再生，有放大信号的作用
- 集线器（Hub）:实质上是一个多端口的中继器。由于集线器没有寻址功能，从一个端口收到数据之后，从其他所有端口输出。
信噪比（dB） =
香农公式
注：W为信道的带宽
第三章 数据链路层
1.数据链路层的功能
- 为网络层提供服务
- 链路管理
- 帧定界、帧同步与透明传输
- 流量控制
- 差错控制
2.组帧
把比特组合成帧为单位传输，是为了在出错时只重新发出错的帧，而不必重发全部数据，从而提高效率。
注意：组帧既要加首部，又要加尾部。
几种实现组帧的方法：
- 字符计数法：在帧头部使用一个记数字段来标明帧内字符数
- 字符填充的首位定界符法：控制字符SOH表示帧的首部开始，控制字符EOT表示帧的结束，用转义字符ESC区分特殊字符
- 零比特填充的首尾标志法：发送方遇到连续的5个“1”会自动在它的后面插入一个“0”
- 违规编码法
3.差错控制
循环冗余码（CRC）
4.流量控制与可靠传输机制
5.PPP协议
有三个组成部分：
- 链路控制协议（LCP）
- 网络控制协议（NCP）
- 一个将IP数据报封装到串行链路的方法
6.CSMA/CD协议
载波监听多点接入/碰撞检测：适用于半双工网络环境
最短帧长=传播时延 * 数据传输速率 * 2
以太网规定取51.2微秒为争用期的长度。对于10Mb/s的以太网，在争用期内可发送512bit,即64B（最短有效帧长）
7.以太网的MAC层
地址：通常使用6字节（48比特）地址（MAC地址）
类型
- 0800 IP
- 0806 ARP
数据：46~1500字节，数据较少时必须填充（0~46字节）
8.牢记
网桥和以太网交换机在数据链路层工作
第四章 网络层
1.网络层的功能
注：网络层的主要目的是在任意结点进行数据报传输
拥塞现象是指到达通信子网中某一部分的分组数量过多，使得该部分网络来不及处理，以致引起这部分乃至整个网络性能的下降。
路由器主要完成两个功能：
- 路由选择
- 分组转发：储存转发机制
一个路由器的路由表通常包含：目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的IP地址
2.IPV4
IP数据报的格式：
- 版本 指IP协议的版本，目前广泛使用的版本号为4
- 首部长度 占4位。单位为4字节
- 总长度 占16位。
- 标识 占16位。单位为字节，数据报最大长度为
-1=65535 B
- 标志 占3位。
- 片偏移 占13位。单位为8字节，除最后一个分片，每个分片的长度一定是8的整数倍
- 生存时间（TTL） 占8位。
- 协议 占8位。
- 首部校验和 占16位。
- 源地址字段 占4B
- 目的地址字段 占4
常用的一些协议字段值：
IP数据报分组问题
分类的IP地址：
- A类（1~127）
- B类（128~191）
- C类（192~223）
- D类（224~239）：多播地址
- E类（240~255）
子网掩码（地址掩码）：由一串1和一串0组成，1的个数即为网络号的个数；将IP地址和其对应的子网掩码逐位“AND”运算，就可得出相应的网络地址。
无分类编址CIDR
网络地址：主机号全0
广播地址：主机号全1
注意：
- 同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中网络前缀必须是相同的，即必须有同样的网络号
- 路由器每个接口的IP地址的网络前缀都不同
片偏移计算
内部网关协议（IGP）
- RIP 基于路由向量的路由选择协议：每经过一个网络，跳数加1，RIP允许一条路径最多只能包含15个网络
- OSPF 开放最短路径优先
外部网关协议（EGP）
- BGP
路由表转发
第五章 运输层
1.使用TCP或UDP协议的各种应用和应用层协议
2.常用的熟知端口号（服务器端使用的端口号）
客户端使用的端口号，数值范围是49152~65535
3.用户数据报协议UDP
UDP首部字段只有8个字节，由4个字段组成，每个字段的长度都是2字节
- 源端口
- 目的端口
- 长度
- 检验和
4.传输控制协议TCP
- 源端口和目的端口 各占4个字节
- 序号 占4个字节
- 确认号 占4字节
- 数据偏移 占4位
5.TCP的拥塞控制方法
拥塞窗口cwnd初始值设为1，慢开始门限ssthresh。当cwnd<ssthresh时，使用慢开始；当cwnd>ssthresh时，改用拥塞避免算法。当cwnd=24时，网络出现超时（即发生拥塞）。于是第一次调整门限值ssthresh=cwnd/2=12，同时设置拥塞门限cwnd=1，执行慢开始算法。
往返时延RTT=21时，丢失了个别报文段，于是执行快恢复算法。第二次调整门限值，使ssthresh=cwnd/2=8，同时设置拥塞窗口cwnd=ssthresh=8，并开始执行拥塞避免算法。
6.TCP连接管理
ACK确认 SYN同步 seq序号
第六章 应用层
1.域名系统DNS；端口号：53 ；UDP
2.简单文件传输协议TFTP；端口号：69；UDP
3.动态主机配置协议DHCP；端口号：68（客户），67（服务器）；UDP
4.简单网络管理协议SNMP；端口号：161,162；UDP
5.文件传输协议FTP；端口号：21（控制进程），20（数据传输进程）；TCP
6.远程终端协议TELNET；端口号：23；TCP
7.超文本传送协议HTTP；端口号：80；TCP
8.具有安全性能的超文本传送协议HTTPS；端口号：443；TCP
9.简单邮件传送协议SMTP；端口号：25；TCP
