文章说明
本文是我参加电子科技大学 计算机科学与技术专业 自考本科中计算机网络原理科目的学习笔记，以章为单位，以考点，习题，课堂知识为内容。既是我自己学习的记录，也可以作为其他自考考生的复习的资料，还是快速构建计算机网络原理学科知识体系的手册。 本次考试所用教材为机械工业出版社的计算机网络原理（2018年版），课程代号为04741。考点与习题的答案是我自己参考教材和网络资料的回答，不代表自学考试的标准答案，如有错误，欢迎您在评论区留言指正。 另外，本文的写作进度和我的学习进度同步，不是一次性完成，而是不断更新的。所以随着时间推进，本文会越来越长。
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第一章 计算机网络概述
大纲考点
1.计算机网络基本概念与网络结构
计算机网络的概念【识记】（重点）
计算机网络是互联的、自治的计算机的集合。
网络协议的概念【识记】
网络通讯实体之间在数据交换过程中需要遵循的规则或约定，是计算机网络有序运行的保证。
计算机网络的分类【识记】
计算机网络可以根据不同标准进行分类，最典型的是按网络覆盖的范围分类，计算机网络可以为个域网，局域网，城域网和广域网。
计算机网络的结构【识记】
大规模现代计算机网络的机构包括网络边缘、接入网络和网络核心。
- 网络边缘是接入网络的所有端系统的集合。
- 接入网络是实现网络边缘的端系统与网络核心连接与接入的网络。
- 网络核心是由通讯链路互联的分组交换设备构成的网络。
计算机网络的的功能与作用【领会】
计算机网络的功能是在不同的主机之间实现快速的信息交换。通过信息交换，计算机网络可以实现资源共享这一核心功能，包括硬件资源共享、软件资源共享和信息资源共享。
协议的三要素【领会】
- 语法：即实体之间交换信息格式与结构，或者定义之间传输信号的电平等；
- 语义：定义实体之间交换的信息中需要发送（或包含）哪些控制信息，这些信息的具体含义，以及针对不同含义的控制信息，接收消息端应该如何响应。定义彼此采用何种差错编码，以及采取何种差错处理机制等。
- 时序：时序也称为同步，定义实体之间交换信息的顺序以及如何匹配或适应彼此的速度。
2.数据交换技术与计算机网络性能指标
数据交互的基本概念【识记】
数据交换是实现在大规模网络核心上进行数据传输的技术基础。常见的数据交换技术包含电路交换、报文交换和分组交换。
电路交换、报文交换、分组交换（重点）的基本原理、特点【领会】
电路交换的基本原理：在电路交换网络中，首先需要通过中间交换结点为两台主机之间建立一条专用的通信线路，称为电路，然后再利用该电路进行通信，通信结束后再拆除电路。
电路交换的优点：实时性高，时延和时延抖动都较小； 电路交换的缺点：对于突发性数据传输，信道利用率低，且传输速率单一。
报文交换的基本原理：报文交换也称为消息交换，其工作过程为：发送方把要发送的信息附加上发送/接收主机的地址及其他控制信息，构成一个完整的报文（Message）。然后以报文为单位在交换网络的各结点之间以存储-转发的方式传送，直至送达目的主机。
报文交换的优点：相对电路交换信道而言，报文交换的线路利用率高。 报文交换的缺点：报文经过网络的延迟时间变长并且不固定，对于实时通信而言会容易出现不能满足速度要求的情况；有时候结点收到的报文过多而存储空间不够或者输出链路被占用不能及时转发时，就不得不丢弃报文。
分组交换的基本原理：分组交换需要将待传输数据（即报文）分割成较小的数据块，每个数据块附加上地址、序号等控制信息构成数据分组（packet），每个分组独立传输到目的地，目的地将收到的分组重新组装，还原为报文。分组传输过程通常也采用存储－转发交换方式。
分组交换的优点：
- 交换设备存储容量要求低；
- 交换速度快；
- 可靠传输率高；
- 更加公平。
计算机网络的主要性能指标【领会】（重点）
- 速率：网络单位时间内传送的数据量。
- 带宽：链路或信道的最高速率。
- 时延：数据从网络中的一个结点到达另一结点所需要的时间。
- 时延带宽积：一段物理链路的传播时延与链路的带宽的乘积。表示一段链路可以容纳的数据位数，也成为单位的链路长度。
- 丢包率：当网络拥塞特别严重是，新到达的分组甚至已无空间缓存该分组，此时交换结点会对其分组，就会发生“丢包”现象。丢包率就是丢包的比率等于丢失分组总数与发送分组总数之比。
- 吞吐量：表示单位时间内源主机通过网络想目的主机实际送达的数据量。
分组交换网络的时延种类【领会】
如上图所示：
- 结点处时延：交换设备对分组进行操作处理所消耗时间的总和。
- 排队时延：分组在缓存中排队等待的时间。
- 传输时延：当一个分组在输出链路发送是，发送第一位开始，到发送完最后一位为止，所用的时间。
- 传播时延：分组从一个交换设备发送到下一个交换设备之间的耗时。
报文交换与分组交换网络的传输时延、传播时延的计算【应用】（重点）（难点）
- 报文交换的传输时延：d t=L/R（其中，L为分组的长度，R为链路带宽）
- 分组交换的传输时延：-d t=M/R（其中，M为报文的长度，R为链路带宽）
- 报文、分组交换的传播时延：d p=D/V（其中，D为物理链路长度，V为信号传播速度）
分组交换网络的吞吐量的计算【应用】（重点）（难点）
分组交换网络的时延带宽积的计算【应用】（重点）（难点）
G=d p×R（其中，d p为传播时延，R为链路带宽）
分组交换网络的丢包率的计算【应用】（重点）（难点）
η=N l/N s=(N s-N r)/N s （其中，N s为发送分组总数，N r为接受分组总数，N l为丢失分组总数）
3.计算机网络体系结构与参考模型
计算机网络分层体系结构的基本概念【识记】（难点）
计算机网络所划分的层次以及各层协议的集合。
OSI参考模型的层次结构【识记】（重点）
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
TCP/IP参考模型的层次结构及主要协议【识记】（重点）
- 应用层：TCP/IP参考模型将OSI参考模型中的会话层和表示层合并到应用层来实现。用户通过应用层来实现网络提供的各种服务。例如万维网的HTTP协议，用于文件传输的FTP协议，电子邮件的SMTP和POP3协议。数据形式为报文。
- 传输层：传输层协议可以解决（如果需要）诸如端到端的可靠性，保证数据按照正确的顺序到达等，例如提供可靠传输的TCP协议，和非可靠传输的的UDP协议。数据形式为段。
- 网络互联层：是整个参考模型的核心，主要解决把数据分组发往目标网络或主机的问题。本层核心的协议是IP，还包括控制报文协议ICMP，多播组管理协议IGMp，以及路由协议BGP,OSPF,RIP。数据形式为数据段。
- 网络接口层：实际上参考模型没有真正描述这一层，只是给网络互联层提供一个接口，具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。数据形式为帧。
OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较【识记】
- 实际应用的网络中几乎没有严格按照OSI参考模型来构建，OSI模型主要是用于理论的讨论，而TCP/IP参考模型则应用于全球最大最重要的计算机网络——因特网。
- TCP/IP模型的应用层相当于OSI参考模型中的会话层，表示层，应用层。
- TCP/IP模型的网络接口层相当于OSI参考模型中的数据链路层和物理层。
服务、接口、SAP、协议、对等层、端到端层等概念【领会】
- 接口：相邻层间有一个接口，该接口定义下层向上层提供的操作和服务。【来源为网络】
- 服务：服务器各层向它的上层提供的一组操作。（上下关系）【来源为网络】
- 协议：协议是一组规则，是对等层共同遵守的约定。（水平关系）【来源为网络】
- SAP：服务访问点，OSI参考模型相邻层通过接口面上的SAP进行调用。
- 对等层：OSI参考模型中处于同一层次的两端就是对等层。【来源为网络】
- 端到端层：OSI参考模型中的传输层，会话层，表示层，应用层 。
虚通讯与物理通讯过程【领会】
- 物理通讯：也称之为实通讯，就是OSI参考模型中的物理层的通讯。
- 虚通讯：OIS参考模型中，除了物理层之外的其他层与对等层的通讯。
- 过程：在OSI参考模型中，各层的数据并不是从一端的第N层直接送到另一端的对等层，第N层接收第N＋1层的协议数据单元（PDU），按第N层协议进行封装，构成第N层PDU，再通过层间接口传递给第N-1层，依此类推，最后，数据链路层PDU（通常称为数据帧）传递给最底层的物理层。
OSI参考模型各层功能【领会】
- 第1层是物理层,其主要功能是 在介质上实现无结构比特流的传输；
- 第2层是数据链路层,其主要任务是 实现相邻结点之间的数据可靠而有效的传输。
- 第3层是网络层,其解决的核心问题是如何将分组通过交换网络传送至目标主机。
- 第4层是传输层,其主要功能包括复用/分解、端到端的可靠传输、连接控制、流量控制、拥塞控制等。
- 第5层是会话层,其主要功能有在建立会话时核实双方的权限，核实双方选择的各项功能是否一致，并在会话建立后，对进程间的对话进行管控；
- 第6层是表示层,其主要功能是处理应用实体间数据交换的语法，解决格式和数据表示的差别。
- 第7层是应用层,其主要功能是为用户提供了一个使用网络应用的“接口”。
TCP/IP参考模型各层功能【领会】
- 应用层：用户通过应用层来实现网络提供的各种服务。
- 传输层：把数据传输到接收方主机上对等的应用层程序。
- 网络互联层：把数据分组发往目标网络或主机。
- 网络接口层：将网络互联层的数据报分装到底层网络的数据链路层中，并最终以比特流的形式在物理介质上进行传输。
真题
填空：OSI模型三个主要的概念：接口、服务和协议。
