计算机网络(第五版·谢希仁)知识点

第一章概要1、网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。2、计算机网络向用户提供的最重要的功能：（1）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。（2）共享：就是指资源共享，如：信息共享、软件共享、硬件共享。3、因特网的组成：（1）边缘部分：有所有连接在因特网上的主机组成。用户直接使用·在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式：客户服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）。·客户服务器方式主要特征：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。（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·主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。·路由器是实现分组的关键构件，其任务的转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。4、电路交换：电路交换必定是面向连接的。·电路交换的三个阶段：建立连接（占用通信资源）、通信（一直占用通信资源）、释放连接（归还通信资源）。·电路交换的重要特点：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。5、分组交换：（面向无连接的）·分组交换采用存储转发技术。路由器收到一个分组，先暂时存储下来，在检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。当路由器满了以后采用丢弃处理。·主机和路由器都是计算机，但作用不一样。主机是为用户进行信息处理的。路由器则是用来转发分组的，即进行分组交换的。6、三种交换方式在数据传送阶段的主要特点：（因特网中三种核心交换方式？概念、特点）（1）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。（2）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，转发到下一个结点。（3）分组交换：单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。7、几种不同类别的网络：（这几种方式是什么？）·不同作用范围的网络：（1）广域网WAN（2）城域网MAN（3）局域网LAN（4）个人区域网PAN·不同使用者的网络：（1）公用网（publicnetwork）（2）专用网（privatenetwork）·用来把用户接入到因特网的网络：接入网AN(AccessNetwork)，它又称为本地接入网或居民接入网。注：由ISP提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。8、计算机网络的性能指标：（各自含义）（1）速率：指的是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，也称为数据率或比特率。（2）带宽：用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力。因此网络带宽表示在单位时间内从网络中某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。（3）吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。（4）时延(delay或latency)是指数据（一个报文、分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。·发送时延（传输时延)——是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。·传播时延——电磁波在信道中需要传播一定的距离需要花费的时间。注：信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。·处理时延——主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理。（交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。）·排队时延——结点缓存队列中分组排队所经历的时延。总时延=发送时延+传播时延+处理时延+处理时延（5）时延带宽积：即传播时延和带宽的乘积（时延带宽积=传播时延×带宽）（6）往返时间RTT：表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。（7）利用率——分为信道利用率和网络利用率。·信道利用率——某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。（~过高会产生很大的时延）·网络利用率——全网络的信道利用率的加权平均值。9、什么是网络协议？·网络协议：简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。其组成的三要素：（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。10、实体、协议、服务和服务访问点：·实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。·协议：是控制两个对等实体（或多个实体）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供服务。要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。本层的服务用户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服务用户是透明的。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。·服务：·服务访问点：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，通常称为服务访问点SAP。（P31）·相邻两层之间的关系：第n层向上面的第n+1层所提供的服务实际上已包括了在它以下各层所提供的服务。第n层的实体对第n+1层的实体就相当于一个服务提供者。在服务提供者的上一层的实体被称为“服务用户”，因为它使用下层服务提供者所提供的服务。总体而言都是为应用层提供服务的。11、体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合·OSI的七层协议：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的四层协议：网络接口层，网际层IP，运输层，应用层。·五层协议：物理层，数据链路层，网络层，运输层，应用层。12、每个协议的含义？应用在运输层的是哪个协议？（P32图）第二章物理层1、物理层的主要任务：确定与传输媒体的接口有关的一些特性；即机械特性，电气特性，功能特性，过程特性。2、信号的分类：（1）模拟信号（连续信号）——代表消息的参数的取值是连续的。（2）数字信号（离散信号）——代表消息的参数的取值是离散的。3、通信的双方信息交互的三种基本方式：（1）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。（2）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)。（3）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、最基本的带通调制方法有：（1）调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。（2）调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。（3）调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。5、物理层下面的传输媒体：·导向传输媒体：双绞线、同轴电缆、光缆、（无线信道）。6、信道复用技术：·频分复用FDM：用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。·时分复用TDM：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每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。用户所占用的时隙是周期性的出现。所有用户在不同的时间点用同样的频带宽度。更利于数字信号的传输。·统计时分复用STDM：按需动态分配时隙。·波分复用WDM：光的频分复用。一根光纤上复用两路光载波信号的复用方式。·密集波分复用DWDM：一根光纤上复用多路数的光载波信号。·码分复用CDM：共享信道的方法，各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会互相干扰。·码分多址CDMA：各用户使用经过特殊挑选的不同码型，这种信号有很强的抗干扰能力，频谱类似白噪声，不易被敌人发现。【每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片(chip)。】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：·点对点信道：这种信道使用一对一的点对点通信方式。·广播信道：这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。2、各层传输的数据单位：·网络层：IP数据报（或IP分组）·数据链路层：帧·物理层：比特3、数据链路层传输数据时的三个基本问题：（1）封装成帧(framing)——在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。（2）透明传输——零比特填充法（3）差错控制——循环冗余检验CRC4、点对点协议PPP(Point-to-PointProtocol)（P70）·现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议PPP。用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用PPP协议。（1）PPP协议应满足的需求1】简单——这是首要的要求2】封装成帧3】透明性4】多种网络层协议5】多种类型链路6】差错检测7】检测连接状态8】最大传送单元9】网络层地址协商10】数据压缩协商（2）PPP协议不需要的功能1】纠错(只需要检测有无错，而不需纠错)2】流量控制3】序号4】多点线路5】半双工或单工链路（3）PPP协议有三个组成部分1】一个将IP数据报封装到串行链路的方法。2】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(LinkControlProtocol)。3】一套网络控制协议NCP(NetworkControlProtocol)。（4）PPP协议的帧格式：1】字段的意义·首部：F（1字节）：0x7E。A（1）：0xFF。C（1）：0x33。协议（2）：为0x0021时，PPP帧的信息字段就是IP数据报；若为0xC021时，信息字段是PPP链路控制协议LCP的数据；若为0x8021时，表示这是网络层的控制数据。·信息部分：信息字段长度可变，但不超过1500字节。·尾部：FCS（2）：使用CRC的帧检验序列。F（1）：0x7E。2】字节填充：·把信息字段中出现的每一个0x7E变为（0x7D，0x5E）。·把信息字段中出现的一个0x7D变为（0x7D，0x5D）。·若信息字段中出现ASCII码的控制字符（小于0x20的字符），则在该字符前加一个0x7D，同时将该字符的编码加以改变。{eg：0x03变为（0x7D，0x23）}3】零比特填充：只要发现5个连续1，则立即填入一个0。5、使用广播信道的数据链路层：·局域网主要特点：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。·局域网优点：具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。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、可用性和生存性。·局域网的拓扑分类：星形图，环形图，总线图，树形图·适配器的作用：（网卡的作用和功能？）1】进行数据串行传输和并行传输的转换。2】对数据进行缓存。3】在计算机的操作系统中安装设备驱动程序。4】实现以太网协议。·CSMA/CD协议的原理？（CSMA/CD是载波监听多点接入/碰撞检测的缩写）1】“多点接入”就是说明这是总线型网络，表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上；2】“载波监听”就是“发生前先监听”，是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞；3】“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，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。（就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小）·最短有效帧长=v×2L÷c（电磁波速度c，站点间距离L，发送速度v）。6、MAC层的硬件地址：由48位，16进制的数字组成的地址。也就是网卡的物理地址。实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI—48。MAC(MediaAccessControl)地址，或称为MAC位址、硬件位址，用来定义网络设备的位置。在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层资料链结层则负责MAC位址。因此一个主机会有一个IP地址，而每个网络位置会有一个专属于它的MAC位址。7、以太网的MAC层：（1）48位的MAC地址：在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址，共48位，其前3个字节（即高24位）用于标识不同的生产厂家，后3个字