计算机网络

第1章 计算机网络体系结构

1.1计算机网络概述

1.1.1计算机网络的概念

1.1.2计算机网络的发展

第一阶段

第二阶段

第三阶段

1.1.3计算机网络的组成

1）从组成部分上看

2）从工作方式上看

3）从功能上看

1.1.4 计算机网络的功能

1.1.5计算机网络的分类

电路交换：打电话

报文交换，分组交换 ： 存储转发

广播式 和 点对点区别 是否使用了存储转发机制

6.按传输介质分类

有线网络

无线网络

1.1.6计算机网络的性能指标

1）带宽

1us = 10^-6s

2）时延

发送时延：从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需要的时间

传播时延：取决于电磁波传播速度和链路长度

处理时延

排队时延

总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延

3）时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 x 信道带宽

4）往返时延

ping命令

5）吞吐量

6）速率

7）信道利用率

信道利用率 = 有数据通过时间 / （有 + 无）数据通过时间

1.2 计算机网络体系结构与参考模型

1.2.1 计算机网络分层结构

为什么要分层

如何分层

1.2.2 计算机网络协议、接口、服务的概念

1.协议

2.接口

3.服务

1.2.3 ISO/OSI参考模型 和 TCP/IP模型

1.ISO/OSI参考模型

（1）物理层

（2）数据链路层

（3）网络层

（4）传输层

（5）会话层

（6）表示层

功能一：数据格式变换 翻译官

功能二：数据加密解密

功能三：数据压缩和恢复

（7）应用层

典型应用层服务：

文件传输（FTP）

电子邮件（SMTP）

万维网（HTTP）

2.TCP/IP模型

1）应用层

2）传输层

3）网际层

4）网络接口层

3.ISO/OSI参考模型 和 TCP/IP模型的比较

相同点

不同点

5层参考模型

5层参考模型的数据封装与解封装

第2章 物理层

2.1 通信基础

三种通信方式

串行传输&并行传输

同步传输&异步传输

2.1.1 基本概念

2.1.2 奈奎斯特定理与香农定理

失真

奈氏准则

香农定理

2.1.3 编码与调制

1.数字数据编码为数字信号

!

（1）非归零编码【NRZ】 ：高1 低0 编码容易实现，但没有检错功能，且无法判断一个码元的开始和结束，以至于收发双方难以保持同步。

（2）曼彻斯特编码：将一个码元分隔成两个相等的间隔，前一个间隔为高电平为1后一个间隔为低电平表示码元1，0码元则正好相反。也可以采用相反的规定。该编码的特点是在每一个码元的中间出现电平跳变，位中间的跳变既做时钟信号（可用于同步），又作数据信号，但他所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍。每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输率只有调制速率的1/2。

（3）差分曼彻斯特编码：

（4）归零编码 【RZ】 ：信号电平在一个码元之内都要恢复到零的这种编码方式。

（5）反向不归零编码：信号电平翻转表示0，不变表示1

（6）4B/5B编码

2.数字数据调制为模拟信号

3.模拟数据编码为数字信号

4.模拟数据调制为模拟信号

2.1.4电路交换、报文交换与分组交换

1.电路交换

连接建立

连接释放

优缺点

2.报文交换

优缺点

3.分组交换

优缺点

数据交换方式的选择

2.1.5 数据报与虚电路

数据报方式

数据报方式的特点

虚电路方式

虚电路方式的特点

2.2传输介质

2.2.1双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质

导向型传输介质

1.双绞线

2.同轴电缆

3.光纤

非导向性传输介质

2.2.2物理层接口的特性

2.3物理层设备

中继器

集线器Hub

第3章 数据链路层

3.1链路层的功能

3.1.1 为网络层提供服务

1）无确认的无连接服务

2）有确认的无连接服务

3）有确认的面向连接服务

3.1.2链路管理

3.1.3帧定界、帧同步与透明传输

透明传输

3.1.4流量控制

流量控制实际上就是限制发送方的数据流量

3.1.5差错控制

3.2组帧

3.2.1 字符计数法

字符计数法是指在帧头部使用一个计数字段来标明帧内字符数。

问题：这种方法最大的问题在于如果计数字段出错，即失去了帧边界划分的依据，那么接收方就无法判断所传输帧的结束位和下一帧的开始位，收发双方将失去同步，从而造成灾难性后果。

3.2.2 字符填充的首尾定界符法

3.2.3 零比特填充的首尾标志法

3.2.4 违规编码法

3.3差错控制

3.3.1检错编码

1.奇偶校验码

2.纠错编码

3.3.2纠错编码

海明码

3.4流量控制和可靠传输机制

较高的发送速度 和 较低的接受能力 的不匹配，会造成传输出错，因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作。

数据链路层 流量控制手段：接收方收不下就不回复确认。

传输层流量控制手段：接收端给发送端一个窗口公告。

3.4.1流量控制、可靠传输与滑动窗口机制

1.停止-等待流量控制基本原理

2.滑动窗口流量控制基本原理

3.可靠传输机制

3.4.2 单帧滑动窗口与停止-等待协议

3.4.3 多帧滑动窗口与后退N帧协议（GBN）

3.4.4 多帧滑动窗口与选择重传协议（SR)

3.5介质访问控制

3.5.1 信道划分介质访问控制

1.频分多路复用（FDM）

2.时分多路复用（TDM）

3.波分多路复用（WDM）

4.码分多路复用（CDM）

3.5.2 随机访问介质访问控制

1.ALOHA协议

（1）纯ALOHA协议

（2）时隙ALOHA协议

2.CSMA协议

（1）1-坚持CSMA

（2）非坚持CSMA

（3）p-坚持CSMA

3.CSMA/CD协议

载波帧听多路访问/碰撞检测

3.5.3 轮询访问：令牌传递协议

3.6局域网

3.6.1 局域网的基本概念和体系结构

局域网拓扑结构：

局域网的传输介质:

介质访问控制方法：

局域网的分类：

IEEE802标准：

MAC子层和LLC子层

三种特殊的局域网：

以太网

令牌环

FDDI

3.6.2 以太网与IEEE802.3

10BASE-T以太网

1.以太网的传输介质与网卡

适配器与MAC地址

2.以太网的MAC帧

3.高速以太网

（1）100BASE-T以太网

（2）吉比特以太网

（3）10吉比特以太网

3.6.3 IEEE802.11 无线局域网

WIFI: .11a 和 .11b

1.无线局域网的组成

2.802.11局域网的MAC帧

无线局域网的分类

3.6.4 VLAN基本概念与基本原理

基于接口的VLAN技术

基于MAC地址的VLAN技术

3.7广域网

3.8数据链路层设备

*3.8.1 网桥

网桥隔离冲突域

透明网桥

源路由网桥

以太网交换机

3.8.2局域网交换机

1.交换机的原理和特点

2.交换机的自学习功能

第4章 网络层

4.1网络层的功能

4.1.1异构网络互联

4.1.2路由与转发

4.1.3 SDN的基本概念

4.1.4 拥塞控制

4.2路由算法

4.2.1 静态路由与动态路由

静态路由算法（又称非自适应路由算法）。指由网络管理员手工配置的路由信息。

动态路由算法（又称自适应路由算法）。指路由器上的路由表项通过相互连接的路由器之间彼此交换信息，然后按照一定的算法优化出来的，而这些路由信息会在一定时间间隙里不断更新，以适应不断变化的网络。

4.2.2 距离-向量路由算法

4.2.3 链路状态路由算法

4.2.4 层次路由

1）内部网关协议（IGP）

具体协议有RIP 和 OSPF

2）外部网关协议（EGP)

具体协议有BGP

4.3 IPv4

4.3.1 IPv4分组

1.IPv4分组的格式

一个链路层数据报能承载的最大数据量成为最大传送单元（MTU）

4.3.2 IPv4地址与NAT

1.IPv4地址

2.网络地址转换（NAT）

4.3.3 子网划分与子网掩码、CIDR

1.子网划分

2.子网掩码

3.无分类编制CIDR

4.网络层转发分组的过程

4.3.4 ARP、DHCP与ICMP

1.IP地址与硬件地址

2.地址解析协议（ARP)

3.动态主机配置协议（DHCP）

4.网际控制报文协议（ICMP）

4.4 IPv6

4.4.1 IPv6的主要特点

4.4.2 IPv6地址

4.5 路由协议

4.5.1 自治系统

4.5.2 域内路由与域间路由

1.内部网关协议（IGP）

2.外部网关协议（EGP）

4.5.3 路由协议（RIP）

1.RIP规定

2.RIP的特点（注意与OSPF的特点比较）

1）仅和相邻路由器交换信息

2）路由器交换的信息是当前路由器所知道的全部信息，即自己的路由表

3）按固定的时间间隔交换路由信息，如每隔30秒

4.5.4 开放最短路径优先（OSPF）协议

1.OSPF协议的基本特点

2.OSPF的基本工作原理

4.5.5 边界网关协议（BGP）

4.6 IP组播

4.6.1 组播的概念

4.6.2 IP组播地址

4.6.3 IGMP与组播路由算法

4.7 移动IP

4.7.1 移动IP的概念

4.7.2 移动IP通信过程

4.8 网络层设备

4.8.1 冲突域和广播域

1.冲突域

2.广播域

4.8.2路由器的组成和功能

4.8.3 路由表与路由转发

第5章 传输层

5.1传输层提供的服务

5.1.1 传输层的功能

1）传输层提供应用进程之间的逻辑通信（即端到端的通信）

2）复用和分用。

复用是指发送方不同的应用进程都可使用同一个传输层协议传送数据

分用是指接收方的传输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付到目的应用进程

3）传输层还要对收到的报文进行差错检测（首部和数据部分）

4）提供两种不同的传输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP

5.1.2 传输层的寻址与端口

1.端口的作用

2.端口号

3.套接字

5.1.3无连接服务与面向连接服务

5.2 UDP协议

5.2.1 UDP数据报

1.UDP概述

2.UDP的首部格式

3.UDP校验

5.3 TCP协议的特点

5.3.1TCP协议的特点

5.3.2 TCP报文段

5.3.3 TCP连接管理

1.TCP连接的建立

扩展 解决办法：设置SYN cookie

2.TCP连接的释放

5.3.4 TCP可靠传输

1.序号

2.确认

通常是累计确认

捎带确认

3.重传

5.3.5 TCP流量控制

5.3.6 TCP拥塞控制

1.慢开始和拥塞避免

（1）慢开始算法

（2）拥塞避免算法

（3）网络拥塞的处理

2.快重传和快恢复

（1）快重传

（2）快恢复

第6章 应用层

6.1 网络应用模型

6.1.1 客户/服务器模型

6.1.2 P2P模型

6.2 域名系统（DNS）

6.2.1 层次域名空间

6.2.2 域名服务器

1.根域名服务器

2.顶级域名服务器

3.授权域名服务器（权限域名服务器）

4.本地域名服务器

6.2.3 域名解析过程

高速缓存：定期更新

6.3文件传输协议（FTP）

6.3.1 FTP的工作原理

6.3.2 控制连接与数据连接

1.控制连接

2.数据连接

6.4 电子邮件

6.4.1 电子邮件系统的组成结构

6.4.2电子邮件格式与MIME

1.电子邮件格式

2.多用途网际邮件扩充（MIME）

6.4.3 SMTP和POP3

1.SMTP

2.POP3和IMAP

基于万维网的电子邮件

6.5万维网（WWW）

6.5.1WWW的概念和组成

6.5.2 超文本传输协议（HTTP）

1.HTTP的操作过程

2.HTTP的特点

3.HTTP的报文结构

请求报文：从客户向服务器发送的请求报文

响应报文：从服务器到客户的回答