计算机网络整合

第一章1.电路交换：电路交换、报文交换、分组交换（P15）电路交换-----整个报文的比特流连续的从源点直达终点，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，转发到下一个结点。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。2.计算机网络的性能指标：速度、带宽、吞吐量、时延（计算）、往返时间（P18）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。是计算机网络中最重要的一个性能指标。带宽（或通频带）表示通信线路允许通过的信号频带范围。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。时延是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。分为发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。发送时延=数据桢长度（b）/信道带宽（b/s）传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延往返时间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（接收方收到数据后便立即发送确认），总共经历的时间。3.计算机网络的体系结构：网络协议的三要素（P25）、分层原理及好处、OSI模型与TCP/IP模型的比较（P27）网络协议的三要素：（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式。（2）语义，即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，即事件实现顺序的详细说明。分层原理：分层可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。OSI模型与TCP/IP模型的比较计算机网络中已经形成的网络体系主要有两个：OSI参考模型和TCP/IP参考模型。OSI开放系统互联参考模型（opensysteminterconnectionreferencemodel）由国际标准化组织（ISO）制定。OSI参考模型分为7层：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参考模型是因特网（Internet）的基础。TCP/IP是一组协议的总称，TCP和IP是其中最主要的两个协议，TCP/IP体系还包含其他协议。和OSI的7层协议比较，TCP/IP参考模型中没有会话层和表示层。互联网协议IP（InternetProtocol）是网络层最主要的协议。传输控制协议TCP（TransmissionControlProtocol）和用户数据包协议UDP（UserDatagramProtocol）是传输层的最主要的协议。TCP是提供可靠服务、面向连接的协议；UDP是不可靠、无连接的协议。OSI参考模型和TCP/IP参考模型比较OSI参考模型和TCP/IP参考模型之共同点1)都是基于独立的协议栈的概念；2)它们的功能大体相似，在两个模型中，传输层及以上的各层都是为了通信的进程提供点到点、与网络无关的传输服务；3)OSI参考模型与TCP/IP参考模型传输层以上的层都以应用为主导。OSI参考模型与TCP/IP参考模型的主要差别1)TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将网际协议IP作为TCP/IP的重要组成部门。但ISO最初只考虑到使用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起。2)TCP/IP一开始就对面向连接各无连接并重，而OSI在开始时只强调面向连接服务。3)TCP/IP有较好的网络管理功能，而OSI到后来才开始这个问题，在这方面两者有所不同。补充：分层原理的好处（1）各层之间是独立的（2）灵活性好（3）结构上可分割开（4）易于实现和维护（5）能促进标准化工作第二章1.数据通信的基础知识：单工通信、半双工通信、全双工通信。调制方法：调频、调幅、调相（P38）单工通信——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。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。全双工通信——通信的双方可以同时发送和接收信息。调幅：载波的振幅随基带数字信号而变化。调频：载波的频率随基带数字信号而变化。调相：载波的初始相位随基带数字信号而变化。2.传输媒体：双绞线、同轴电缆、光缆（P40）双绞线是由一对或者一对以上的相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕（一般以逆时针缠绕）在一起而制成的一种传输介质，属于信息通信网络传输介质。双绞线过去主要是用来传输模拟信号的，但现在同样适用于数字信号的传输。[3]国际上常用的制作双绞线的标准包括EIA/TIA568A和EIA/TIA568B两种。EIA/TIA568A的线序定义依次为绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕，其标号如下表所示。绿白绿橙白蓝蓝白橙棕白棕12345678EIA/TIA568B的线序定义依次为橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕，其标号如下表所示。橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕12345678同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）。同轴电缆分50Ω基带电缆和75Ω宽带电缆两类。基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。基带电缆仅仅用于数字传输，数据率可达10Mbps。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。3.信息复用技术：频分复用、时分复用、统计时分复用（P47）频分复用（FDM）：用户在分配到一定的频带(频率带宽:hz)后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。所有用户间占用不同在同样的时的带宽资源。时分复用（TDM）：将时间划分为等长的时分复用帧(TDM帧)，每个用户在每个TDM帧中占用固定序号的时隙。每个用户所占用的时隙周期性地出现（周期为TDM帧的长度）。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。统计时分复用：STDM帧中的时隙并不是固定地分配给某个用户，因此，在每个时隙中还必须有用户的地址信息。第三章1.字节填充或字符填充(1).发送端：在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符，如：“ESC”(ASCII码：0x1B)。接收端：在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。(2).若转义字符出现数据中：在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时，就删除前面的一个。2.循环冗余检验(1).原理循环冗余检验CRC检错技术。发送端先把数据分组：每组k个比特。设待传送数据M=101001（k=6）。在M的后面添加供差错检测用的n位冗余码一起发送(2).计算事先选定好长度为(n+1)位的除数P；用二进制的模2运算（加减法是异或运算）进行2n乘M的运算：相当于在M后面添加n个0。得到(k+n)位的数除以P，得出商Q和余数R(n位)。3.CSMA/CD协议(工作原理)最初的以太网将计算机连接到一根总线上。简单可靠，因为总线上没有有源器件。4.MAC地址：组成、帧的格式（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）5.网桥工作原理：通过检查帧的目的MAC地址，实现转发：确定将该帧转发到哪个接口。6.交换机工作原理：以太网交换机通常有多个接口，实质上是多接口网桥。交换机每个接口都直接与主机相连，并且一般工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。第四章网络层1.IP地址A类-E类的范围私有地址：属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，只能在局域网范畴内使用。2.ARP协议：工作原理IP-MAC过程：主机A向本局域网上的主机B发送IP数据报时，先在ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。有：将对应的硬件地址写入MAC帧。无：发送ARP请求。地址解析协议ARPOP=1ARP请求OP=2ARP应答地址解析协议ARP：主机B收到A的ARP请求分组，将主机A的IP地址和MAC地址写入ARP缓存。ARP缓存中每项有对应的生存时间。3.IP数据报格式：基本字段的大小和作用IP数据报的格式：IP数据报：首部＋数据。首部：前一部分固定长度，20字节，是所有IP数据报必须具有的。首部固定部分的后面是可选字段，长度可变。版本——占4位，指IP协议的版本。目前的IP协议版本号为4(即IPv4)首部长度——占4位，可表示的最大数值是15个单位(一个单位为4字节)因此IP的首部长度的最大值是60字节。区分服务——占8位，用来获得更好的服务。一般的情况下都不使用这个字段总长度——占16位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为65535字节。标识(identification)——占16位，它是一个计数器，用来产生数据报的标识（用于分片重组）。标志(flag)——占3位，目前只有两位有意义。标志字段的最低位是MF(MoreFragment)。MF1表示后面“还有分片”。MF0表示最后一个分片。标志字段中间的一位是DF(Don'tFragment)。只有当DF0时才允许分片。片偏移(13位)：较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位。4.子网：子网掩码（计算机网络地址）、路由器分组转发过程（计算）路由器分组转发过程在划分子网的情况下路由器转发分组的算法(1)从收到的分组的首部提取目的IP地址D。(2)先用与本路由器直接相连的网络的子网掩码和D逐位相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。否则就是间接交付，执行(3)。(3)若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则将分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。(4)对路由表中的每一项的子网掩码和D逐位相“与”，若其结果与该项的目的网络地址匹配，则将分组传送给该项指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。(5)若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。(6)报告转发分组出错。5.ICMP协议：报文种类、ping和traceroute的工作原理ICMP(InternetControlMessageProtocol)：网际控制报文协议。作用：允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP报文作为IP层数据报的数据，加上数据报的首部，组成IP数据报。ICMP报文的种类：两种：ICMP差错报告报文、ICMP询问报文。ICMP报文前4个字节：类型、代码和检验和。接着的4个字节的内容与ICMP的类型有关。PING(PacketInterNetGroper)作用：用来测试两个主机之间的连通性。原理：使用ICMP回送请求与回送回答报文。PING是应用层直接使用网络层ICMP的例子，它没有通过运输层的TCP或UDP。Traceroute作用：跟踪一个分组从源点到终点的路径。命令：tracert(windws环境下)Traceroute工作原理工作原理：从源主机向目的主机发送一连串IP数据报，数据报中封装的是无法交付的UDP数据报。第一个数据报P1：生存时间TTL设为1。当P1到达第一个路由器R1时，R1将TTL减1，TTL为0。R1丢弃P1，并向源主机发送一个ICMP时间超过差错报文。第二个数据报P2：生存时间TTL设为2。同理，第二个路由器R2丢弃P2，并向源主机发送一个ICMP时间超过差错报文。最后一个数据报：数据报到达目的主机，生存时间TTL为1。主机不转发数据报，也不把TTL减1。IP数据报中封装的是无法交付的UDP用户数据报：目的主机向源主机发送ICMP终点不可达差错报文。6.路由器选择协议：内部网关协议IGP与外部网关协议EGP的区别、RIP(计算)和BGP的基本工作原理内部网关协议IGP(InteriorGatewayProtocol)：自治系统内部使用的路由选择协议。内部网关协议IGP：RIP和OSPF。外部网关协议EGP(ExternalGatewayProtocol)：自治系统之间使用的路由选择协议。外部网关协议EGP：BGP。RIP协议：仅和相邻路由器交换信息。交换的信息内容：当前本路由器所知道的全部信息