计算机网络各章重点总结

第一章：概述

1、因特网的组成：从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：

(1) 边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的

(2) 核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的边缘部分：由各主机构成，用户直接进行信息处理和信息共享;低速连入核心网。

核心部分：由各路由器连网，负责为边缘部分提供高速远程分组交换。

2、计算机之间的通信方式：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“计算机之间通信”

在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：

（1）客户服务器方式（C/S 方式）客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

（2）对等方式（P2P 方式）对等连接是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。

两者的相同点与区别：对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。前者严格区分服务和被服务者，后者无此区别。后者实际上是前者的双向应用。

3、因特网的核心部分：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的关键，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。

因特网核心部分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。

4、（1）电路交换的主要特点：“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

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

（2）分组交换的主要特点：在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段

（3）报文交换：电报通信:采用了基于存储转发原理的报文交换。

电路交换整个报文的比特流连续的从源点直达终点。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。分组交换单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

5、计算机网络从网络的交换功能分类：电路交换报文交换分组交换混合交换

6、主要性能指标：“带宽”本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。

K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240

信号在时间轴上宽度随着带宽增大而变窄。并不是宽带线路上比特传播的快，宽带线路每秒有更多的比特从计算机注入到线路。“时延”数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和

发送时延（传输时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

信道带宽数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率

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

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。

对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率

时延带宽积 = 传播时延′带宽

第二章

1.法律上的(de jure)国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。

是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。TCP/IP 常被称为事实上的(de facto) 国际标准。

2.为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议，简称为协议。

3.网络协议的组成要素:a.语法数据与控制信息的结构或格式。b.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。 c.同步事件实现顺序的详细说明。

6.路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。

7.IP over Everything :TCP/IP可以允许IP在各式各样的网络构成的互联网上运行

8.Everything over IP： TCP/IP可以为各式各样的应用提供服务

第三章

1.物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：

机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。

电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的围。

功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2.数据——运送信息的实体。信号——数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”——连续变化的。

“数字的”——取值是离散数值。调制是使消息载体的某些特性随消息变化的过程。调制的作用是把消息置入消息载体，便于传输或处理。解调是在接收端完成调制的逆过程，还原出原始信号。

3.模拟的和数字的数据、信号

4.信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接受信道

从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方式

单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。

双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。

双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。

5.基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号，就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。

带通信号(在计算机网络中常叫做宽带信号)——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率围能够通过信道）。

6.奈氏准则：理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W 码元/秒，W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)

即每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 2 个码元。

理想带通矩性信道的最高码元传输速率 = W 码元/秒

7.香农公式：信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = W log2(1+S/N) b/s

W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道所传信号的平均功率； N 为信道部的高斯噪声功率

8.传输媒体：，它就是数据传输系统中在大宋器和接收器之间的屋里通路。分为导向传输媒体和非导向传输媒体

导向传输媒体：双绞线——屏蔽双绞线 STP 和无屏蔽双绞线 UTP ；同轴电缆——50 欧姆同轴电缆和75 欧姆同轴电缆（双电缆系统和单电缆）；光缆

9.几种最基本的调制方法:调制就是进行波形变换（频谱变换）

调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。

调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。

10.频分复用：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。时分复用：所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。

11.每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片

每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化积(inner product)都是 0：任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化积都是1 。一个码片向量和该码片反码的向量的规格化积值是–1。

12 SDH 解决什么问题？！！

(1)速率标准不统一 (2)不是同步传输。

13 DTE (Data Terminal Equipment) 是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。没必要配时钟DCE (Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。要配时钟

14 xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。xDSL 技术就把 0~4 kHz 低端频谱留给传统使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。

15 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数字用户线

ADSL 的极限传输距离与数据率以及用户线的线径都有很大的关系（用户线越细，信号传输时的衰减就越大），而所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。

16 ADSL 的特点

(1)上行和下行带宽做成不对称的。

(2)上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。

(3)ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL 调制解调器。

17 基带信号为什么要调到宽带信号？

消除滤波降低干扰

第四章

1、数据链路层的作用

（1）结点A的数据链路层把网路层交下来的IP数据报封装成帧

（2）结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层

（3）若结点B的数据链路层收到的帧无差错，则从收到的帧中提取出IP数据报上交给上面的网路层，否则丢弃这个帧。

3 PPP 协议应满足的需求

简单封装成帧透明性多种网络层协议多种类型链路差错检测检测活跃度（即检测连接状态）最大传送单元网络层地址协商数据压缩协商

4 PPP 协议不需要的功能

纠错流量控制序号多点线路半双工或单工链路

5 PPP 协议的工作状态

(1)当用户拨号接入 ISP 时，路由器的调制解调器对拨号做出确认，并建立一条物理连接。

(2)PC 机向路由器发送一系列的 LCP 分组（封装成多个 PPP 帧）。

(3)这些分组及其响应选择一些PPP 参数，和进行网络层配置，NCP 给新接入的PC机分配一个临时的IP 地址，使 PC 机成为因特网上的一个主机。

(4)通信完毕时，NCP 释放网络层连接，收回原来分配出去的 IP 地址。接着，LCP 释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接.

PPP 协议的状态图功能：鉴别、地址分配

第五章局域网

1、以太网两个标准： DIX Ethernet V2 是第一个以太网的规约。IEEE 的 802.3 标准

局域网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

2、适配器（网卡）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

3、CSMA/CD 协议：以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付

CSMA/CD：载波监听多点接入/碰撞检测

4、争用期：以太网的端到端往返时延 2t 称为争用期，或碰撞窗口

以太网取 51.2 ms 为争用期的长度对于 10 Mb/s 以太网，在争用期可发送512 bit，即 64 字节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

以太网规定了最短有效帧长为 64 字节，凡长度小于 64 字节的帧都是无效帧

要提高以太网的信道利用率，就必须减小t与T0之比单程端到端时延t与帧的发送时间 T0

参数 a 越大，表明争用期所占的比例增大，这就使得信道利用率降低

以太网的参数 a 的值应当尽可能小些以太网是动态随机接入的

5、硬件地址：在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址

6、什么是网桥：在数据链路层扩展局域网是使用网桥。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网桥具有过滤帧的功能。

(1) 透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。“透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的

透明网桥使用了生成树算法：为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。算法选择一个网桥作为生成树的根，然后以最短路径为依据，找到树上的每一个结点

(2)源路由网桥发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中

(3)多端口网桥—以太网交换机 :以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥，可见交换机工作在数据链路层。交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据

7、网桥和集线器（或转发器）不同集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。

网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。

由于网桥没有网卡，因此网桥并不改变它转发的帧的源地址。

8、速率达到或超过 100 Mb/s 的以太网称为高速以太网

无线局域网的组成：①有固定基础设施的无线局域网；②无固定基础设施的无线局域网。

802.11系列协议的局域网称wifi 无线局域网的协议标准802.11a 的物理层工作在 5 GHz频带和802.11b 的物理层使用工作在 2.4 GHz 的直接序列扩频技术

9、无线局域网不能使用 CSMA/CD，而只能使用改进的 CSMA 协议。

改进的办法是将 CSMA 增加一个碰撞避免功能。

802.11 就使用 CSMA/CA 协议。而在使用 CSMA/CA 的同时还增加使用确认机制。

10、802.11 允许要发送数据的站对信道进行预约请求发送 RTS 允许发送 CTS

WiMAX 常用来表示无线城域网 WMAN

第七章

1路由器的作用：

如果目的主机与源主机 A 不是连接在同一个网络上，则应将数据报发送给本网络上的某个路由器，由该路由器按照转发表指出的路由将数据报转发给下一个路由器。

2 “转发”(forwarding)就是路由器根据转发表将用户的 IP 数据报从合适的端口转发出去。

“路由选择”(routing)则是按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化情况，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。而转发表是从路由表得出的。

在讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表和路由表的区别，

3因特网的网际协议 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：地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol) 逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 因特网控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) 因特网组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protoco

4 IP 地址及其表示方法

我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界围是唯一的 32 位的标识符。

分类的 IP 地址 IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>}

5、IP 地址的一些重要特点

(1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：

第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。

第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

(2) 实际上 IP 地址是标志“一个主机（或路由器）和一条链路的接口”。

当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。

由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。

(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。

(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，围很小的局域网，还是可能覆盖很理围的广域网，都是平等的。

IP 地址与硬件地址

6、IP数据报的格式

生存时间(8 位)记为 TTL (Time To Live)，这是为了限制数据报在网络中的生存时间，其单位最初是秒，但为了方便，现在都用“跳数”作为 TTL 的单位。数据报每经过一个路由器，TTL 值就减 1。

首部检验和(16 位)字段只检验数据报的首部不包括数据部分。这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。

7、在路由表中，对每一条路由，最主要的是（目的网络地址，下一跳地址）

8、划分子网的思路

划分子网纯属一个单位部的事情。这个单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。

从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id，而主机号 host-id 也就相应减少了若干个位。

IP地址 ::= {<网络号>, <子网号>, <主机号>} (7-2)

凡是从其他网络发送给本单位某个主机的 IP 数据报，仍然是根据 IP 数据报的目的网络号 net-id，先找到连接在本单位网络上的路由器。

然后此路由器在收到 IP 数据报后，再按目的网络号 net-id 和子网号 subnet-id 找到目的子网。

最后就将 IP 数据报直接交付给目的主机。

9、CIDR 最主要的特点

CIDR 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间。

CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。

IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。

10、无分类的两级编址的记法是：

IP地址 ::= {<网络前缀>, <主机号>} 见后图

11、路由聚合

一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。

路由聚合也称为构成超网(supernetting)。

12、ICMP 报文

ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。

ICMP 报文的前 4 个字节是统一的格式，共有三个字段：即类型、代码和检验和。接着的 4 个字节的容与 ICMP 的类型有关。

13、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（重定向）

14、不应发送 ICMP 差错报告报文的几种情况

对 ICMP 差错报告报文不再发送 ICMP 差错报告报文。

对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送 ICMP 差错报告报文。

对具有多播地址的数据报都不发送 ICMP 差错报告报文。

对具有特殊地址（如127.0.0.0或0.0.0.0）的数据报不发送 ICMP 差错报告报文。

15、ICMP 询问报文有四种

回送请求和回答报文

时间戳请求和回答报文

掩码地址请求和回答报文

路由器询问和通告报文

16、PING 用来测试两个主机之间的连通性。

PING 使用了 ICMP 回送请求与回送回答报文。

PING 是应用层直接使用网络层 ICMP 的例子，它没有通过运输层的 TCP 或UDP。

17. 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，这就是说，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。

代价可以是：链路长度、数据率、链路容量、是否要、传播时延等，甚至还可以是一天中某一个小时的通信量、结点的缓存被占用的程度、链路差错率等。

18、静态路由选择策略——即非自适应路由选择，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。

动态路由选择策略——即自适应路由选择，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。19、不存在一种绝对的最佳路由算法。

路由选择是个非常复杂的问题

它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。

路由选择的环境往往是不断变化的，而这种变化有时无法事先知道。

因特网采用分层次的路由选择协议。

20、自治系统：

因特网将整个互联网划分为许多较小的自治系统 AS。

一个自治系统是一个互联网，其最重要的特点就是自治系统有权自主地决定在本系统应采用何种路由选择协议。

一个自治系统的所有网络都属于一个行政单位(例如，一个公司，一所大学，政府的一个部门，等等)来管辖。

21、一个自治系统的所有路由器在本自治系统都必须是连通的。

22、因特网有两大类路由选择协议

部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol) 即在一个自治系统部使用的路由选择协议。目前这类路由选择协议使用得最多，如 RIP 和 OSPF 协议。

外部网关协议 EGP (External Gateway Protocol) 若源站和目的站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时，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。这样的协议就是外部网关协议 EGP。在外部网关协议中目前使用最多的是 BGP-4。

路由器与网关是同义词

23、部网关协议 RIP (Routing Information Protocol)

1. 工作原理

路由信息协议 RIP 是部网关协议 IGP中最先得到广泛使用的协议。

RIP 是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。

RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。

RIP 不能在两个网络之间同时使用多条路由。RIP 选择一个具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。

RIP协议的三个要点：

仅和相邻路由器交换信息。

交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。

按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。

2. 距离向量算法

收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文：

(1) 先修改此 RIP 报文中的所有项目：将“下一跳”字段中的地址都改为 X，并将所有的“距离”字段的值加 1。

(2) 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤：