计算机网络教程(终极归纳)

第一章
1.计算机向用户提供的最重要的功能：连通性和共享性；
【连通性】计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。

【共享】就是资源共享。

即连接在计算机网络上的用户可以共享网络上的各种资源。

可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。

2.【网络】由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。

网络是把许多计算机连在一起，而互联网是把许多网络连在一起。

【因特网】是世界上最大的互联网络~~~~互联网是“网络中的网络”
【主机】连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。

3.【英特网发展的三个阶段】：
第一阶段从单个网络ARPANET向互联网发展的过程（军事用途）
1983年作为因特网的诞生时间
第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网：主干网、地区网和校园网(或企业网) （科研用途）
第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网：主要用于（商业用途）【internet 和Internet 的区别】：
internet~~（互联网或互连网）（通用名词）它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。

Internet~~（因特网）（专用名词）它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。

4 .【因特网的组成】：~按工作方式划分
(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，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。

这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换即存储转发，分组交换）
【程序间两种通信方式】：~特征！
①客户服务器方式（C/S 方式）：描述的是进程之间服务和被服务的关系。

客户是服务
的请求方，服务器是服务的提供方。

②对等连接方式（P2P 方式）：两台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。

只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。

5.【因特网的核心部分】：路由器
路由器是一种专用计算机，非主机！
路由器作用：按存储转发的方式进行分组交换。

即~~存储转发
7.【从网络的作用范围进行分类】
广域网W AN 局域网LAN 城域网MAN 个人区域网PAN
8.【从网络的使用者进行分类】：公用网(public network) 专用网(private network)
9.计算机网络的【主要性能指标】
速率带宽吞吐量时延（发送，传播，处理，排队）信道利用率
（考时延的计算）
发送时延=数据帧长度（bit)÷信道带宽（bit/s）（主机或路由器发送数据帧所需要的时间）传播时延=信道长度（m）÷电磁波在信道上的传播速度(m/s)（电磁波在信道传播所用时间）
注意：数据帧长度100MB=100 * 2＾10 * 2＾10 * 8 bit
信道宽度1Mbit /s=10＾3 * 10＾3
10.TCP/IP 常被称为事实上的(de facto) 国际标准。

11.体系结构
【OSI的体系结构】（7层）：应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层【TCP/IP的体系结构】（4层）：应用层运输层网际层网络接口层。

【五层协议的体系结构】（5层）:应用层（报文）、4运输层（报文段）、
3网络层（IP数据报）、2数据链路层（数据帧）、1物理层（比特流）
发送方：层层封装接收方：解封装
注意：OSI的七层协议体系结构的概念清楚，理论也较完整，但复杂又不实用。

TCP/IP体系结构则相反，但却得到了非常广泛的应用
12.【协议】是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

【分层的意义】在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。

要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。

13.【协议和服务的区别】：
协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

第二章物理层
1. 【物理层】
主要目的：屏蔽掉各种传输媒体的差异
具体任务：就是确定与传输媒体接口有关的一些特性，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范围。

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。

除此以外物理层还要实现传输方式的转换，数据在计算机中多采用并行的传输方式，但数据在通信线路上的传输方式一般都是串行传输，即逐个比特按照时间顺序传输。

2.数据通信系统可分为三大部分：源系统、传输系统、目的系统
3.通信不可少的【三要素】：信源，信道，信宿
3. 通信双方信息【交互方式】：单工通信半双工通信全双工通信
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。

4. 发送方接收方
数字（或者模拟数据）→调制→模拟信号（模拟信道）→解调→数字（模拟数据）数字（模拟数据）→编码→数字信号（数据信道）→解码→数字（模拟数据）5.【编码与调制】
编码(coding)：数字数据转换成数字信号的过程
调制(modulation)：将数字数据转换成模拟信号的过程
注意：信号可以分为：模拟信号（连续信号）和数字信号（离散信号）
6.【常用编码方式】：归零制不归零制曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码
归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0。

不归零制：正电平代表1，负电平代表0。

曼彻斯特编码（以太网编码方式）：位周期中心的上跳变代表0，下跳变代表1。

差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。

位开始边界有
跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1
01110001
归零制
不归零制
曼彻斯特
差分
曼彻斯特
7.【提高数据传输速率的途径】：①要使用更好的传输媒体②使用先进的编码和调制技术
8.【物理层下面的传输媒体】：
①导引型（双绞线，同轴电缆，光纤）②导向型（无线，红外，大气激光）
注意：⑴T568—A交叉线T568--B 直通线
⑵直通线：①连接不同的设备（电脑--交换机，路由器--交换机）
②交换机间互相连接用直通线在trunk模式下相连（设置同VLAN交换机间通信时）
直通线的线序：橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕
交叉线：连接相同或相似的网络设备（电脑--电脑，电脑--路由器）
交叉线线序：绿白绿橙白蓝蓝白绿白棕白棕
9.【信道复用技术】：频分复用时分复用统计时分复用波分复用码分复用
【频分复用】：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源，即整个传输频带被划分成若干个频率通道，每一路信号占用一个频率通道进行传输。

【时分复用】：所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度，即把时间分割成小的时间片，每个时间片分成若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。

【统计时分复用】：是一种改进的时分复用，能提高信道的利用效率。

10【宽带接入技术】
【非对称】是指ADSL的下行（从ISP到用户）带宽都远远大于上行（从用户到ISP）带宽。

【非对称数字用户线ADSL技术】是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载带宽业务。

11.【11FTTx 技术】：光纤到路边FTTC，光纤到小区FTTZ，光纤到大楼FTTB，光纤到楼层FTTF，光纤到办公室FTTO，光纤到桌面FTTD，光纤到家FTTH 。

12.通信的目的都是为了传送消息（如话音，文字，图像）
【数据】运送消息的实体【信号】数据的电气或电磁的表现
第三章数据链路层（重要）
1.数据链路层主要使用信道有两种：
【点对点信道】（PPP协议）:这种信道使用一对一的点对点通信方式。

【广播信道】（CSMA/CD协议）:这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。

【链路】：是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。

【数据链路】：除了物理线路外，还必须有通信协议来控制这些数据的传输。

若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

（网络适配器：网卡实现串并行转换）2.数据链路层的三个基本问题：
①封装成帧（加帧定界符，辨认是否为完整的帧）
②透明传输
“字节填充”：发送端的数据链路层在数据中出现控制字符SOH或EOT的前面插入一个转义字符ESC；接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除这个插入的转义字符
③差错检测（循环冗余检测，为了获取冗余码）
注意：发送方和接收方都要使用循环冗余检测
发送方CRC为了获取冗余码FCS接收方为了检测数据是否出错，但不能检测错误在哪里
3.适配器（网卡），转发器（工作在物理层，信号放大），集线器、网桥（数据链路层和数据链路层最长传输500m）
4.【自动重传请求ARQ】：是一种可靠传输协议。

意思是重传的请求是自动进行的，接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。

5.【停止等待协议】优点:简单缺点：信道利用率太低U=T D/T D+RTT+T A=发送时延/总时延
6.【PPP协议的特点】简单封装成帧透明性多种网络层协议多种类型链路
差错检测检测连接状态最大传送单元网络层地址协商
注意:简单~~使用PPP协议的数据链路层向上不提供可靠传输服务，如需要可靠传输，则由运输层来完成。

7E：标识字段（定界符）A（地址）C（控制字段）FCS（帧检验序列）7E（帧结束序列）5.【字节填充】（异步）：
1.将信息字段中出现的每一个0x7E字节转变成为2 字节序列(0x7D, 0x5E)。

2.若信息字段中出现一个0x7D的字节, 则将其转变成为2 字节序列(0x7D, 0x5D)。

3.若信息字段中出现ASCII 码的控制字符（即数值小于0x20的字符），则在该字符前
面要加入一个0x7D 字节，同时将该字符的编码加以改变。

Eg：出现0x03，则将其转变成为2 字节序列（0x7D，0x23）~~0x03+20H
【零比特填充】（同步）：PPP 协议用在SONET/SDH 链路时，是使用同步传输。

在发送端，只要发现有 5 个连续1，则立即填入一个0。

接收端每当发现5个连续1时，就把这5个连续1后的一个0删除
6.【局域网的拓扑结构】：
星形网（易于实现，便于管理）环形网（结构简单，传输时延确定）
总线网（结构简单，但是容易发生冲突）
注意：现在用的基本都是星形逻辑拓扑结构：总线形，环形
7.使用广播信道的以太网：
CSMA/CD：是载波监听多点接入、碰撞检测的缩写
CSMA/CD要点（工作原理）：多点接入，载波监听，碰撞检测
8.【征用期推算】~~~以太网的端到端往返时延2T称为争用期，或碰撞窗口。

经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。

以太网取51.2 s 为争用期的长度。

（512bit除以10Mbit/s）
对于10 Mb/s 以太网，在争用期内可发送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。

注意：⑴以太网是局域网的一种⑵最短有效帧长位64字节
MAC帧格式：
9.以太网的信道利用率（帧长不能太短，连线长度不能太长）（64~6518）
9.MAC帧的格式：最常用的MAC 帧是以太网V2 的格式
10.扩展的以太网（扩大以太网的范围）高速以太网（速率大于100M bit/s）
1.路由器的三种交换方式：~特点！
【电路交换】：指必须经过“建立连接→通话→释放连接”三个步骤的交换方式特点：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源
缺点：计算机数据具有突发性，导致线路利用率往往很低。

【分组交换】：将较长的报文划分成多个数据段，再在其首部（目的地址，源地址）加入重要的控制信息，最后交付到分组转发的终点
优点：兼顾电路交换和报文交换的特点，并实现了高效，灵活，迅速，可靠的特点。

缺点：按数据报的方式，各分组独立确定路由器，不能保证分组按序到达，所以目的站点需要按分组编号重新排列组装
【报文交换】
优点：以“存储--转发”方式在网内传输数据，中继电路利用率高，可以实现多个用户在同一条线路上传送，不同速率，不同规格的终端间互通
缺点：大小不一造成存储管理复杂，大报文造成存储转发时延长。

2.注意：为什么使用信道复用？
答：当网络中传输媒体的传输容量大于单一信道传输的通信量时，可利用复用技术在一条物理线路上建立多条通信信道来充分利用传输介质的带宽。

3.(P100)【CSMA/CD协议的要点归纳】：
发送前先监听，检测到信道空闲就发送数据，同时边发送边监听，一旦发现总线上发生了碰撞,就立即停止发送，然后按照退避算法等待一段随机时间后再次发送。

每一个站在自己发送数据后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性，以太网上的各站点都平等的争用以太网信道。

4.五层协议的网络体系结构：
物理层：透明传输比特流，物理层还要确定连接电缆头的定义及连接法。

数据链路层：其任务是在两个相邻节点的线路上无差错的传送以帧为单位的数据，每一帧都包含有数据和必要的控制信息。

网络层：选择合适的路由，是发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误的按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。

运输层：其任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端的服务，使他们看不到运输层以下的数据通信细节。

应用层：应用层直接为用户的应用进程提供服务。