【计算机网络期末复习】计网期末整理-转载

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第一章 概述

1.1 计算机网络在信息时代中的作用  (P1)

1.21世纪的重要特征:数字化,网络化,信息化

2.21世纪是以网络为核心的信息时代

3.常见三类网络:电信网络,有线电视网络,计算机网络

4.互联网具有两个重要的特点:连通性和共享  (P2)
(1)连通性:互联网使上网用户之间不管相距多远,都可以非常方便的交换各种信息,好像这些用户中端是直接连通的
(2)共享:就是指资源共享,资源包括信息,软件,硬件

1.2.2 互联网基础结构发展的三个阶段 (P5)

  1. Internet(互联网):指当前全球最大的,开放的,由众多网络相互连接而成的特定互连网,它采用TCP/IP协议族作为通信的规则,且前身为美国的ARPANET
  2. 互联网服务提供者ISP 又常译为互联网服务提供商 (P6)

1.3 互联网的组成(P10)

1.从工作方式上看:
(1)边缘部分:  由所有连接在互联网上的主机组成,用户直接使用的部分,用来进行通信,传送数据,音频或视频 和资源共享
(2)核心部分: 由大量网络和连接这些网络的路由器组成,为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)

1.3.1 互联网的边缘部分(P10-11)

  1. (1)端系统:处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统

(2)端系统之间的通信方式:客户-服务器方式(C/S);对等方式(P2P)

对等连接方式:P2P

P2P方式:只要两台主机都运行了对等连接软件(P2P软件),就能进行平等的,对等连接通信

(3)客户和服务器:客户是服务请求对方,服务器是服务提供方。A向B发出服务请求,B向A提供服务

1.3.2 互联网的核心部分(P12)

1.在网络中心起特殊作用的是路由器,它是一种专用计算机(但不叫主机)

2.路由器是实现分组交换的关键构件,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。

1.5 计算机网络的类别 (P20)

1.按照网络的作用范围进行分类

(1)广域网WAN:又称远程网,长距离发送(跨国)是互联网的核心部分.
(2)城域网MAN:作用在城市.
(3)局域网LAN:作用在学校,企业.
(4)个人区域网PAN:个人使用

  1. 按照网络使用者分类:
    (1)公用网:给电信公司缴费的人都可以用
    (2)专用网:军队,银行,铁路等专用
  2. 协议主要由以下三个要素组成:(P29)
    (1)语法:数据与控制信息的结构或格式
    (2)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
    (3)同步:事件实现顺序的详细说明

4.具有5层协议的体系结构(P30-31)

  1. 应用层:

通过应用进程间的交互来完成特定网络应用

应用层协议定义的是应用程序间通信和交互的规则

例如:域名系统DNS,支持万维网应用的HTTP协议,支持电子邮件的SMTP协议

我们把应用层交互的数据单元称为报文

  1. 运输层:

负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务

两种主要协议:传输控制协议TCP:面向连接,其数据传输的单位是报文段

用户数据报协议UDP:面向无连接,尽最大努力,数据传输的单位是用户数据报

3.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用户数据报封装成分组或包进行传输

在TCP/IP协议中,分组称为IP数据报

互联网是由大量异构网络通过路由器相互连接起来的。

互联网使用的网络层协议是无连接的网络协议IP和许多种路由选择协议

  1. 数据链路层

数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息

控制信息可以使接受端能检测到所接收的帧有无差错,有则丢弃。

  1. 物理层

在物理层上所传输的数据的单位是比特。

第二章 物理层

2.2.2.有关信道的几个基本概念(P42-43)

1.信道:一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。

2.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

3.双向交替通信(半双工通信):通信的双方都可以发送信息,当不能双方同时发送与接收

4.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

2.3 物理层下面的传输媒体(P46)

1.传输媒体也称为传输介质或传输媒介,它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。

2.传输媒体可分为两大类,即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。

 

2.3.1 导引型传输媒体(P47-48)

  1. 双绞线:

最常用的传输媒体。

模拟传输和数字传输都可以使用双绞线,其通信距离一般为几到十几公里。

屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)
带金属屏蔽层

无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)

2.同轴电缆:

同轴电缆具有很好的抗干扰特性,被广泛用于传输较高速率的数据。

同轴电缆的带宽取决于电缆的质量。

50 Ω 同轴电缆 —— LAN / 数字传输常用

75 Ω 同轴电缆 —— 有线电视 / 模拟传输常用

3.光缆:

光纤是光纤通信的传输媒体。

由于可见光的频率非常高,约为 108 MHz 的量级,因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。

多模光纤

单模光纤

光线通信的优点:
(1) 通信容量非常大。(2) 传输损耗小,中继距离长。(2) 抗雷电和电磁干扰性能好。(3) 无串音干扰,保密性好。(4) 体积小,重量轻。

2.4 信道复用技术(P53-55)

2.4.1频分复用,时分复用和统计时分复用

1.复用 (multiplexing) 是通信技术中的基本概念。它允许用户使用一个共享信道进行通信,降低成本,提高利用率。

2.最基本复用就是频分复用和时分复用

(1)频分复用FDM: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)

(2)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不同的时间内占用同样的频带宽度。

(3)统计时分复用STDM:(异步时分复用)
STDM 帧不是固定分配时隙,而是按需动态地分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率。

(4)在进行通信时,复用器和分用器成对的使用

2.6宽带接入技术(P60)

1.ADSL技术

非对称数字用户线ADSL用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造

  1. DSL就是数字用户线

 

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:(P69)

①点对点信道   一对一 例如打电话广播信道 ②一对多,采用专用的共享信道协议

2.路由器只包含网络层,链路层,物理层

3.不同链路层可能采用不同的数据链路层协议

  1. 三个基本问题

(1)封装成帧:封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部;首部和尾部的一个重要作用就是帧定界;每一种链路层协议都规定了所能传送的帧的数据部分长度上限—最大传送单元MTU(单位1500字节)

(2)透明传输

(3)差错检验:(P74-75) 大题必考

①循环冗余检验:

在发送端,先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。假设待传送的一组数据 M = 101001(现在 k = 6)。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。

②冗余码的计算:用二进制的模 2 运算进行 2^n 乘 M 的运算,这相当于在 M 后面添加 n 个 0。得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P,得出商是 Q 而余数是 R,余数 R 比除数 P 少 1 位,即 R 是 n 位。将余数 R 作为冗余码拼接在数据 M 后面发送出去

③ 例题:

冗余码的计算举例:
现在 k = 6, M = 101001。
设 n = 3, 除数 P = 1101,
被除数是 2^n*M = 101001000。
模 2 运算的结果是:商 Q = 110101,
余数 R = 001。
把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是:2^n*M + R
即:101001001,共 (k + n) 位。

3.2 点对点协议PPP(P76)

(1) 数据链路层能实现可靠传输的高级数据链路控制HDLC

(2) 目前使用得最广泛的数据链路层协议:点对点协议PPP

(3) PPP协议应满足的需求:

(1)简单:首要需求,提高互操作性(2)封装成帧:规定特殊的字符作为帧定界符
(3)透明性:必须保证数据传输的透明性(4)多种网络层协议:在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议(5)多种类型链路:(6)差错检验:检测并丢弃有差错的帧(7)检测连接状态:(8)最大传送单元:MTU是数据链路层的帧可以载荷的数据部分的最大长度,而不是帧的总长度(9)网络层地址协商:(10)数据压缩协商

3.3 使用广播信道的数据链路层 (P82)

 3.3.1 局域网的数据链路层

1.局域网最主要的特点是:

2.网络为一个单位所拥有;

3.地理范围和站点数目均有限。

4.局域网具有如下主要优点

具有广播功能,从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。便于系统的扩展和逐渐地演变,各设备的位置可灵活调整和改变。提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

5.局域网按拓扑结构分类:

①星型网,集线器 ②总线网,匹配电阻 ③环形网,干线耦合器

6.局域网中的主要传输媒体: 双绞线

7.当数据率很高时,往往需要使用光纤作为传输媒体

8.以太网的两个标准:(P83)

8.1 DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品(以太网)的规约。

8.2 IEEE 802.3 是第一个 IEEE 的以太网标准。

8.3 IEEE 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层:

逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层;

媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。

9.适配器的作用:(P84)

网络接口板又称为通信适配器 (adapter) 或网络接口卡 NIC (Network Interface Card),或“网卡”。

 

3.3.2 CSMA/CD协议(P85 )

  1. CSMA/CD 含义:载波监听多点接入 / 碰撞检测(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 。

2.为什么在无线环境下不能使用:(P397)

这个协议的前一部分CSMA能够使用.在无线局域网中,在发送数据之前先对媒体进行载波监听。如发现有其他站在发送数据,就推迟发送以免发送碰撞,这样做是合理的。

3.CSMA/CD协议的要点:(1)准备发送(2)检测信道(3)检查碰撞

4.在使用CSMA/CD协议时,一个站不可能同时进行发送和接收(但必须边发送边监听信道)因此CSMA/CD协议不可能进行全双工通信只能进行双向交替通信(半双工通信)

3.3.5 以太网的MAC层(P93-94)

  1. MAC层的硬件地址:

在局域网中,硬件地址又称为物理地址,或MAC 地址。

  1. IEEE 802标准为局域网规定了一种48位的全球地址,是指局域网上的每一台计算机中固化在适配器的ROM中的地址
  2. IEEE的RA是局域网全球地址的法定管理结构,它负责分配地址字段的6个字节的前三个字节。生产局域网适配器的厂家需要向IEEE购买由这三个字节构成的组织唯一标识符OUI,厂家自行指派后三个字节,称为扩展标识符,用这种方法得到的48位地址称为EUI-48.

4.集结器与交换机的区别?

交换机又称交换式集线器,它们俩很相似,都是基于MAC识别的,但是又有本质上的区别。

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3.4.3 虚拟局域网(101)

1.定义: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,而这些网段具有某些共同的需求。每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符,指明发送这个帧的计算机是属于哪一个 VLAN。

2.虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务,而并不是一种新型局域网。

第四章 网络层

1.端到端服务:

1.1端到端在OSI中位置:端到端是传输层的;端到端是由无数的点到点实现和组成的。

4.2网际协议IP(115-116)

1.与IP协议配套使用的三个协议:地址解析协议ARP;网际控制协议ICMP;网际组管理协议IGMP

4.2.1 虚拟互连网络(P116)

  • 没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求
  • 将网络互相连接起来要使用一下4种中间设备:
    • 物理层中继系统:转发器(repeater)。
    • 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)。
    • 网络层以上的中继系统:网关(gateway)。

4.2.2 分类IP地址(P118-120)大题必考

1.子网掩码(P138 表4-6)

2.(名词解释)

地址解析协议 ARP(名词解释)P124  内部网关协议IGP(P152) 外部网关协议EGP

内部网关协议OSPF(P159) 虚拟专用网VPN 和网络地址转换NAT(P185)

3.一个路由器有哪3个内容?(表4-9)
①目的网络 ② 距离 ③下一跳路由器

 

4.6.2 IPV6的地址 大小为 128 位。IPV4 32位(P173)

1.单播2.多播3.任播IPv6 4.将实现 IPv6 的主机和路由器均称为结点

第五章 运输层

5.1.2 运输层的两个主要协议(P205)

1.TCP/IP 的运输层有两个主要协议:
(1) 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)
(2) 传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)

(3) UDP:传输前不需要建立连接,不可靠

TCP:传输数据前建立连接,传输后释放,其下网络是不可靠的,但是TCP提供可靠的面向连接的运输服务,TCP不提供广播,多播服务.

2.常用的熟知端口号(P207)表5-2

3.名词解释

用户数据报协议 UDP

5.7 TCP的流量控制 (P227)

1.利用滑动窗口实现流量控制

流量控制:让发送方的发送速率不要太快,要让接收方来得及接收

5.8 TCP的拥塞控制(P229

1.拥塞:在某段时间,若对网络中某一资源的需求超过了该资源所提供的可用部分,网络性能变坏的情况

2.问题的实质:是整个系统的各个部分(速率,缓存大小等)不匹配

3.拥塞控制: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

4.拥塞控制的前提:网络能够承受现有的网络负荷,这是一个全局性的过程

5.8.2 TCP的拥塞控制方法(P232)

1.TCP 采用基于窗口的方法进行拥塞控制。该方法属于闭环控制方法。

2.判断网络拥塞的依据是出现超时

3.TCP进行拥塞控制的算法:慢开始,拥塞避免,快重传,快恢复

4.求拥塞窗口值

5.9 TCP的运输连接管理(P238-240)

5.9.1 TCP的连接建立

1.TCP建立连接的过程叫做握手

2.握手需要在客户和服务器之间交换三个 TCP 报文段。称之为三报文握手

5.9.2 TCP的连接释放(P240)

1.数据传输结束后,通信的双方都可释放连接。 2. TCP 连接释放过程是四报文握手

第六章 应用层

6.1 域名系统DNS(P252)

1.互联网采用了层次树状结构的命名方法。

2.任何一个连接在互联网上的主机或路由器,都有一个唯一的层次结构的名字,即域名

3.域名的结构由标号序列组成,各标号之间用点隔开:
… . 三级域名 . 二级域名 . 顶级域名

例如:mail.cctv.com

4.DNS服务器里面有两个区域,即“正向查找区域”和“反向查找区域”,正向查找区域就是通常所说的域名解析,反向查找区域即是IP反向解析.

6.4 万维网 WWW(P264)

6.4.1万维网概述

1.万维网 WWW (World Wide Web) 并非某种特殊的计算机网络。

2.万维网是一个大规模的、联机式的信息储藏所。

  1. 万维网的工作方式:万维网以客户-服务器方式工作。

6.4.2 同一资源定位符URL(P266)

1.URL的格式:URL 相当于一个文件名在网络范围的扩展

①字符对大小写无要求②/是格式规定③<主机>是存放资源的主机在互联网中的域名④四个部分组成:<协议>://<主机>:<端口>/<路径>

6.4.3超文本传送协议HTTP(P267)

HTTP的操作过程;HTTP是面向事务的应用层协议;HTTP的主要特点;HTTP是面向事务客户-服务器协议;HTTP协议是无状态持续连接的;持续连接有两种工作方式:非流水线方式;流水线方式;HTTP协议本身也是无连接的,他使用了面向连接的TCP向上提供的服务。

6.5 电子邮件(P284)

1.电子邮件 (e-mail) 是互联网上使用得最多的和最受用户欢迎的一种应用

2.发送邮件的协议:简单邮件传送协议SMTP(7位ASCll码邮件)
3.读取邮件的协议:邮局协议POP3 和 IMAP

4.使用电子邮件地址格式:用户名@邮件服务器的域名

6.6 动态主机配置协议(DHCP) (P295-296)

工作原理: ①客户端:需要 IP 地址的主机在启动时就向 DHCP 服务器广播发送发现报文。

②服务器端:提供客户端网络相关的租约以供选择。(dhcp offer)

③客户端:决定选择DHCP服务器提供的网络参数租约并向服务器确认。

④服务器端:记录该次租约行为后并向客户端发送响应数据包信息以确认客户端的使用。

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第7章 网络安全

7.1.1 计算机网络面临的安全性威胁:(P324)

1.计算机网络的通信面临两大类威胁:被动攻击和主动攻击

2.一个安全的计算机网络应设法达到以下四个目标:①保密性②端点鉴别③信息的完整性④运行的安全性

7.2 两类密码体制(P328)·①对称密钥密码体制②.公钥匙密码体制

第9章 无线网络和移动网络

9.2 无线个人区域网 WPAN (P406)

9.3 无线城域网WMAN (P409)

 

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