计算机网络原理复习要点

计算机网络原理复习要点
第一章概述
1.三网：电信网、有线电视网、计算机网
2.计算机网络向用户提供的最重要的功能有两
个：连通性、共享
3.网络有若干结点和连接这些结点的链路组成
4.因特网发展的几个重要时间点：1969年美国
国防部创建第一个分组交换网ARPANET，最初它只是一个单个的分组交换网，不是一个互联的网络；1983年TCP/IP协议成为ARPANET的标准协议，人们把这一年作为因特网的诞生时间
5.i nternet是个通用名词，泛指由多个计算机
网络互连而成的网络，网络之间的通信协议可以是任意的；Internet是个专有名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络互联而成的特定网络，它采用TCP/IP协议族作为通信规则，它的前身是ARPANET
6.因特网的三级结构：主干网、地区网、校园网
（企业网）
7.所有的因特网标准都是以RFC文档的形式在
因特网上发表的。

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8.从工作方式上可将因特网划分为两大块：边缘
部分、核心部分
9.计算机通信：主机A的某个进程和主机B的另
一个进程进行通信
10.在网络边缘的端系统中运行的程序之间的
通信方式可分为两大类：客户服务器方式（C/S 方式）、对等方式（P2P方式）
11.客户和服务器都是指通信中所涉及的两个
应用进程。

客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

12.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；其工作方式成为P2P文件件共享
13.“交换”就是按照某种方式动态的分配传输
线路的资源；必须经过“建立连接（占用通信资源）→通话（一直占用通信资源）→释放连接（归还通信资源）”三个步骤的交换方式称为电路交换，其特点是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
14.分组交换采用存储转发技术。

把要发送的整
块的数据称为报文。

分组是在因特网中传送的
数据单元
15.三种交换方式在数据传送阶段的主要特点：电路交换——整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送
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，转发到下一结点
16.广域网WAN 城域网MAN 局域网LAN
个人区域网PAN 接入网AN：用来把用户接入到因特网的网络
17.速率：连接在计算机网络上的主机在数字信
道上传送数据的速率，也称数据率或比特率；
带宽：在单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，单位：b/s；吞吐量：在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量；时延：数据从网络的一端传送到另一端的时间；发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也叫传输时间；
传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间；处理时延：主机或路由器在处理分组时所花费的时间；排队时延，其长短取
18.
19.抽象的，而现实是具体的，是真正在运行的
计算机硬件和软件
20.OSI的七层协议体系结构（由下到上）：物
理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层； TCP/IP的体系结构：网络接口层、网际层IP、运输层、应用层；五层协议的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层
21.应用层直接为用户的应用进程提供服务；运
输层负责向两个主机中进程之间的通信提供服务，运输层主要使用的两种协议：传输控制协议TCP——无连接的，数据传输的单位是报文段，能提供可靠的交付；用户数据报协议UDP——无连接的，数据传输单位是用户数据报，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付”；网络层为分组交换网上的不同主机提供通信服务；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“透明”地传送帧中的数据；透明：某一个实际存在的事物看起来好像不存在一样；物理层的任务是透明地传送比特流；
22.在研究开放系统中的信息交换时，用实体这
一名词表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程；协议是控制两个或多个对等实体进行通信的规则的集合；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够服务。

要实现本层的协议，还需要使用下一层所提供的服务；
23.协议和服务的区别：首先，协议的实现保证
了能够向上一层提供服务。

使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的实体是透明的；其次，协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

但服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

只有那些能够被高一层实体“看得见”的功能才能称之为服务。

24.上层使用下层所提供的服务必须通过与下
层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语；在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方，称为服务访问点SAP；
OSI把层与层之间交换的数据单位称为服务数据单元SDU； OSI把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU
第二章物理层
1.通信的目的是传送消息；数据是运送消息的实
体；信号则是数据的电气或电磁的表现；模拟信号（连续信号）——代表消息的参数的取值是连续的；数字信号（离散信号）——代表消息的参数的取值是离散的；在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就称为码元
2.信道一般用来表示向某一个方向传送信息的
媒体；
3.单向通信，又称单工通信，即只能有一个方向
的通信而没有反方向的交互；双向交替通信，又称半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送，也不能同时接受；双向同时通信，又称全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息
4.来至信源的信号称为基带信号；调制可分为两
大类：基带调制、带通调制；最基本的带通调制的方法有：调幅AM、调频FM、调相PM；正交振幅调制QAM；
5.传输媒体可分为两大类：导向传输媒体、非导
向传输媒体；屏蔽双绞线STP、无屏蔽双绞线
UTP；光纤有多模光纤和单模光纤；T形接头有两种：有源的和无源的；传统的微波通信主要有：地面微波接力通信和卫星通信；
6.最基本的复用是频分复用FDM和时分复用
TDM；频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源；时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度；
7.波分复用WDM就是光的频分复用；码分复用
CDM是一种共享信道的方法；CDMA：码分多址8.A DSL：非对称数字用户线；ADSL把上行和下
行带宽做成不对称的，上行指从用户到ISP，下行指从ISP到用户；基于ASDL的接入网由以下三大部分组成：数字用户线接入复用器DSLAM，用户线和用户家中的一些设备；
9.F TTH：光纤到户；FTTB：光纤到大楼；FTTC：
光纤到路边
第三章数据链路层
1.数据链路层使用的信道主要有：点对点信道、
广播信道
2.链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理
链路，且中间没有任何其他的交换结点。

3.把控制实现数据传输协议的硬件和软件加到
链路上，就构成了数据链路。

4.数据链路层协议的三个基本问题是：封装成
帧、透明传输、差错检测。

5.最大传送单元MTU（maximum transfer
unit）——数据链路层协议规定的帧的数据部分的长度上限
6.发送端的数据链路层在数据中出现控制字符
“SOH”和“EOT”（只是控制字符的名字）的前面插入一个转义字符“ESC”，而在接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。

这叫做字节填充或字符填充7.在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特
总数的比率称为误码率BER；在数据链路层广泛使用了循环冗余检验CRC检错技术
8.帧丢失、帧重复、帧失序属于出现传输差错，
但这些帧里没有出现“比特差错”；“无比特差错”和“无传输差错”并不是同样的概念
9.P PP协议的特点：简单、封装成帧、透明性、
支持多种网络层协议、在多种类型的链路上运行、差错检测、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
10.PPP协议的组成：一个将IP数据报封装到
串行链路的方法；一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP；一套网络控制协议NCP，其中的每一个协议支持不通的网络层协议
11.连续两帧之间只需要用一个标志字段；如果
出现连续两个标志字段，就表示这是一个空帧，应当丢弃；信息字段的长度是可变的，不超过1500字节
12.PPP协议使用SONET/SDH链路时，是使用同
步传输（一连串的比特连续传送）而不是异步传输（逐个字符传送）。

在这种情况下，PPP 协议采用零比特填充的方法来实现透明传输。

做法是：在发送端扫描整个信息字段，只要发现5个连续的1，就立即在后面填入一个0，在接收端，如果发现5个连续的1，就把5个1后面的0删除
13.局域网的最主要特点是：网络为一个单位所
拥有，且地理范围和站点数目均有限
14.共享信道的方法：静态划分信道——频分、
时分、波分、码分等，不适合局域网；动态媒体接入控制，又称多点接入，可分为随机接入和受控接入
15.局域网的数据链路层被拆成两个子层：逻辑
链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层
16.为了通信的简便，以太网采取了两种措施：
一、采用较为灵活的无连接的工作方式，即不
必先建立连接就可以直接发送数据。

适配器对发送的数据帧不编号，也不要求对方发回确认，故以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。

当目的站收到有差错的数据帧时，就把它丢弃，其它什么也不做。

但对有差错帧是否需要重传则有高层来决定。

二、以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号。

曼彻斯特编码是把每一个码元分成两个相等的间隔，码元1是“前低后高”，码元0是“前高后低”。

曼彻斯特编码的缺点是它所占用的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。

17.总现在同一时间只能允许一台计算机发送
信息，否则各计算机之间就会相互干扰，以太网采用的协调方法是使用载波监听多点接入/碰撞检测协议CSMA/CD。

“载波监听”就是“发送前先监听”，即每个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他的站在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，等信道
变为空闲时再发。

“碰撞检测”就是“边发送边监听”，即适配器边发送数据边检测信道上的信号电压的变化情况，当变化幅度超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。

“碰撞检测”也称“冲突检测”。

一旦发现总线上出现了碰撞，适配器就要立即停止发送，等待一段随机时间后再次发送。

18.电磁波在1KM电缆的传播时延约为5μs
19.使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行全
双工通信而只能进行半双工通信。

20.以太网端到端往返时间2τ称为争用期，又
称碰撞窗口，只有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。

以太网把争用期定为51.2μs，对于10Mb/s的以太网，在争用期可发送512bit，即64字节，如果帧的前64字节没有发生冲突，那后续的数据就不会发生冲突。

以太网规定最短有效帧长为64字节，凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常终止的无效帧。

以太网还采取了一种叫做“强化碰撞”的措施，当发现发生了碰撞时，除立即停止发送数据外，还
要继续发送32或48bit的人为干扰信号。

以太网还规定了帧间最小间隔为9.6μs
21.1990年IEEE制定出星形以太网10BASE-T
的标准802.3i,但10BASE-T以太网的通信距离稍短，每个站到集线器的距离不超过100M 22.以太网定义了参数a，它是以太网单程端到
端时延τ与帧的发送时间T0之比：a=τ/T0;
极限信道利用率Smax=T0/(T0+τ)=1/(1+a)，这说明只有当a远小于1才能得到尽可能高的极限信道利用率。

23.IEEE规定地址字段的第一字节的最低位为
I/G位。

I/G位表示individual/group。

当I/G 为为0时，地址字段表示一个单个站地址，为1时表示组地址，用来进行多播。

24.“发往本站的帧”有三种：单播帧（一对一）、
广播帧（一对全体）、多播帧（一对多）
25.以太网不需要使用帧结束定界符，也不需要
使用字节插入来保证透明传输
26.在数据链路层扩展以太网要使用网桥，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和过滤
27.两个以太网通过网桥连接起来以后就成为
一个覆盖范围更大的以太网，而原来的每个以太网就称为一个网段
28.使用网桥的好处：1、过滤通信量，增大吞
吐量；2、扩大了物理范围；3、提高了可靠性；
4、可互连不同物理层、不同MAC子层和不同
速率的以太网
29.网桥在转发帧时，不改变帧的源地址
30.速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高
速以太网
31.100Mb/s以太网的新标准规定了以下三种
不同的物理层标准：（1）100BASE-TX：使用两对UTP 5类线或屏蔽双绞线STP，一对用于发送，一对用于接收；（2）100BASE-FX：使用两根光纤，一根发送，一根接收；（3）100BASE-T4：使用4对UTP 3类线或5 类线，用3对线同时传送数据，用一对线作为碰撞检测的接收信道
第四章网络层
1.网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽
最大努力交付的数据报服务；网络层不提供服务质量的承诺
2.与IP协议配套使用的有四个协议：1、地址解
析协议ARP；2、逆地址解析协议RARP；3、网际控制报文协议ICMP；4、网际组管理协议IGMP
3.虚拟互联网络也就是逻辑互联网络，它的意思
就是互连起来的各种物理网络的异构性本来客观存在，但利用IP协议就可以使这些性能各异的网络在网络层上看起来好像是一个统一的网络；使用IP协议的虚拟互连网络可简称为IP网；互联网可以由多种异构网络互连组成
4.因特网名字与号码指派公司ICANN
5.分类的IP地址由网络号和主机号组成；A类B
类C类地址都是单播地址（一对一通信），其网络号字段分别为1、2、3字节长，而在网络号最前面有一至三位类别位，分别为0、10、110
6.I P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，其网络号必须是不同的，这种主机称为多归属主机；由于一个路由器至少连接到两个网络，因此一个路由器至少有两个IP地址
7.一个网络是指具有相同网络号的主机的集合，
用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络；具有不同网络号的局域网要使用路由器进行互连
8.物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，
而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址；IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部；在网络层和网络层以上使用的是IP地址，而数据链路层和以下使用的是硬件地址；数据链路层看不见数据报的IP地址
9.划分子网只是把IP地址的主机号进行再划
分，而不改变IP地址原来的网络号
10.使用子网掩码的好处是：不管网络有没有划
分子网掩码，只要把子网掩码和IP地址进行逐位的与运算，就可立即得出网络地址；如果一个网络不划分子网，那么该网络的子网掩码就使用默认的子网掩码；子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性
11.划分子网增加了灵活性，但却减少了能够连
接在网络上的主机总数；同样的IP地址和不同的子网掩码可以得出相同的网络地址
12.无分类域间路由选择CIDR；斜线记法中，
斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数；
“CIDR不使用子网”是指CIDR并没有在32位地址中指明若干位作为子网字段，但分配到一个CIDR地址块的组织仍可以在本组织内根据需要划分子网，这些子网也都只有一个网络前缀和一个主机号字段，但子网的网络前缀要比整个组织的网络前缀要长一些
13.网络前缀越短，其地址块所包含的地址数就
越多
14.为了提高二叉线索的查找速度，广泛使用了
各种压缩技术
15.为了更有效地转发IP数据报和提高交付成
功的机会，在网际层使用了网际控制报文协议ICMP
16.ICMP报文的种类有两种：ICMP差错报告报
文和ICMP询问报文
17.下面是不应该发送ICMP差错报告报文的几
种情况：1、对ICMP差错报告报文不再发送差错报告报文；2、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；3、对具有多播地址的数据报都不发送ICMP
差错报告报文；4、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
18.常用的ICMP询问报文有：1、回送请求和回
答：ICMP回送请求报文是由主机或路由器像一个特定的目的主机发出的询问，收到此报文的主机必须给源主机或路由器发送ICMP回送回答报文，这种询问报文用来测试目的站是否可达以及了解其有关状态；2、时间戳请求和回答：ICMP时间戳请求报文是请求某个主机或路由器回答当前的日期和时间，在ICMP时间戳回答报文中有一个32位的字段，其中写入的整数代表从1900年1月1日起到当前时刻一共有多少秒，时间戳请求与回答可用来进行时钟同步和测量时间
19.ICMP的一个重要应用就是分组网间探测
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
20.在windows操作系统中，tracert这个命令
用来跟踪一个分组从源点到终点的路径
21.因特网采用的路由选择协议主要是自适应
的（即动态的）、分布式路由选择协议
22.因特网将整个互联网划分为许多较小的自
治系统，记为AS；尽管一个AS使用了多种内部路由选择协议和度量，但一个AS对其他AS 表现出的是一个单一的和一致的路由选择策略
23.使用分层次的路由选择方法，可将因特网的
路由选择协议划分为两大类：1、内部网关协议IGP，如RIP、OSPF；2、外部网关协议EGP，目前使用的是BGP
24.自治系统之间的路由选择叫域间路由选择；
自治系统内部的路由选择叫域内路由选择25.路由信息协议RIP是一种分布式的基于距
离向量的路由选择协议；
26.RIP协议的特点：1、仅和相邻路由器交换
信息；2、路由器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；3、按固定时间交换路由信息
27.RIP博文由首部和路由部分组成。

RIP的首
部占4个字节，有“命令、版本、必为0”组成，其中的命令字段指出报文的意义：1表示请求路由信息，2表示对请求路由信息的响应或未被请求而发出的路由更新报文；“必为0”
是为了4字节字的对齐；路由部分由若干个路由信息组成，每个路由信息需要用20个字节，包括地址族标识符、路由标记、网络地址、子网掩码、下一跳路由器地址、距离，一个RIP 报文最多可包括25个路由，故RIP报文的最大长度是4+25×20=504字节，如超过，必须再用一个RIP报文来传送
28.开放最短路径优先OSPF，最要的特征就是
使用分布式的链路状态协议；（1）OSPF用洪泛法向本自治系统中所有路由器发送信息；
（2）发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息；（3）只有当链路状态发生变化时，路由器才向所有路由器用洪泛法发送此信息；
OSPF的更新过程收敛得快是其重要优点
29.为了使OSPF能过用于规模很大的网络，
OSPF将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域
30.在配置边界网关协议BGP时，每一个AS的
管理员要选择至少一个路由器作为该AS的“BGP发言人”，而它往往就是BGP边界路由器；“BGP发言人”表明该路由器可以代表整
个AS与其他AS交换路由信息
31.在RFC4271中规定了BGP-4的4种报文：1、
OPEN（打开）报文，用来与相邻的另一个BGP 发言人建立关系，是通信初始化；2、UPDATE （更新）报文，用来通告某一路由的信息，以及列出要撤销的多条路由；3、KEEPALIVE（保活）报文，用来周期性的证实邻站的连通性；
4、NOTIFICATONA（通知）报文，用来发送检
测到的差错
32.路由器是一种具有多个输入端口和多个输
出端口的专用计算机，其任务是转发分组；从路由器某个输入端口收到的分组，按照分组要去的目的地，把该分组从路由器的某个合适的输出端口转发给下一跳路由器
33.整个路由器结构可分为两大部分：路由选择
部分和分组转发部分；路由选择部分也叫控制部分，其核心构建是路由选择处理机
34.在互联网中，“转发”就是路由器根据转发
表把收到的IP数据报从路由器合适的端口转发出去，“转发”仅仅涉及到一个路由器；但“路由选择”则涉及到很多路由器，路由表则是许多路由器协同工作的结果，这些路由器按
照复杂的路由算法，得出整个网络的拓扑变化情况，因而能够动态的改变所选择的路由，并由此构造出整个的路由表
35.输入端口的处理速率能够跟上线路把分组
传送到路由器的速率，这种速率称为线速36.在因特网上进行多播就叫做IP多播，IP多
播所传送的分组需要使用多播IP地址，多播组的标识符就是IP地址中的D类地址，D类IP地址的前4位是1110
37.多播数据报和一般的IP数据报的区别就是
它使用D类IP地址作为目的地址，并且首部中的协议字段值为2，表明使用IGMP（网际组管理协议）；多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址
38.IP多播可分为两种：一种是只在本局域网
上进行硬件多播，另一种是在因特网的范围进行多播
39.在因特网中的所有路由器，对目的地址是专
用地址的数据报一律不进行转发
40.采用专用IP地址的互联网络称为专用互联
网或本地互联网，或专用网；专用IP地址也叫做可重用地址
41.利用公用的因特网作为本机构各专用网之
间的通信载体，这样的专用网称为虚拟专用网VPN；有场所A和场所B的内部网络所构成的虚拟专用网VPN又称为内联网，表示A、B都属于同一个机构；有时一个机构的VPN需要某些外部机构参加进来，这样的VPN称为外联网42.使用端口号的NAT叫做网络地址与端口号
转换NAPT（network address and port translation）
第五章运输层
1.运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属
于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层
2.运输层有一个很重要的功能：复用和分用；“复
用”指在发送方不同的应用进程都可以使用同一个运输层协议传送数据；“分用”指接收方的运输层在剥去报文的首部后能把这些数据正确交付到目的应用进程
3.网络层是为主机之间提供逻辑通信，而运输层
为应用进程之间提供端到端的逻辑通信
4.按OSI的术语两个对等运输实体在通信时传
送的数据单位叫做运输协议数据单元TPDU。