计算机网络基本知识点

1第一章网络概述1.1ARPANET为分组交换网之父，并将分组交换网的出现作为现代电信时代的开始。1.2分组交换网特点：通常我们将放发送的整块数据称为一个报文。在发送报文之前，先将较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段。在每—个数据段的前面，加上首部后，就构成了一个分组。分组又称为“包”。分组中的首部包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息，而分组交换网只有从分组的首部才能获知应将此分组发往何处。1.3计算机网络定义(资源共享的角度)：把分布在不同地理位置的计算机，通过通信系统连接起来，达到资源共享的计算机系统。1.4计算机网络的基本特征主要表现在：1）．计算机网络建立的目的是实现计算机资源共享2）．计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”3）．连网计算机必须遵循全网统一的网络协议1.5计算机网络：把地理上分散的多台自治计算机互连的集合。1.6互联网：一些相互连接的计算机网络的集合。1.7internet和Internet区别：Internet是普通名词，泛指一般的互联网；Internet是专有名词，指的是使用TCP/IP协议组、前身是美国的阿帕网（ARPANET）的世界范围的互联网。1.8中国四大公用数据通信网：公用分组交换数据网（ChinaPAC）、公用数字数据网（ChinaDDN）、公用帧中继网（ChinaFRN）、公用计算机互联网（ChinaNet）。1.9按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分为：广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个域网PAN。1.10各网络特点：1）广域网：网络覆盖范围广；传输速度低；通信设备属国家所有；对入网计算机不作限制2）城域网：介于广域网与局域网之间的一种高速网络。其设计的目标是要满足几十公里范围内的企业、机关、公司的多个局域网互连的需求。3）局域网：地理覆盖范围小；传输速率高；设备为单位或个人所有；入网计算机大多为PC。1.11按网络的拓扑结构分类，网络可分为：星型、树型、总线型、环型、网状型。1.12按网络控制方式分类，网络可分为：集中式计算机网络和分布式计算机网络。1.13集中式和分布式网络简要说明：1）集中式网络：这种网络的处理和控制功能都高度集中在一个或少数几个结点上，所有的信息流都必须经过这些结点之一。优点:实现简单，其网络操作系统很容易从传统的分时操作系统经适当地扩充和改造而成。缺点:实时性差、可靠性低、缺乏较好的可扩充性和灵活性2）分布式网络：网络中的任一结点都至少和另外两个结点相连接，信息从一个结点到达另一结点时，可能有多条路径。同时，网络中的各个结点均以平等地位相互协调工作和交换信息，并可共同完成一个大型任务。优点:信息处理的分布性、可靠性高、可扩充性及灵活性好1.14计算机网络的组成：根据网络的定义，一个典型的计算机网络主要是由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。1.15计算机网络各模块说明：1）计算机系统：主要完成数据信息的收集、存储、处理和输出任务，并提供各种网络资源。计算机系统根据在网络中的用途可分为服务器和工作站。2）数据通信系统：主要由网络适配器（网卡）、传输介质和网络互联设备等组成。3）网络软件：网络软件是实现网络功能所不可缺少的软环境。包括：网络协议和协议软件；网络通信软件；网络操作系统；网络管理及网络应用软件。1.16局域网组成：网络工作站；网络适配器；集线器；传输介质；网络服务器。21.17广域网组成：WAN最基本的功能是数据通信和资源共享。从逻辑上WAN分成两大部分：1）资源子网：主要负责全网的信息处理，为网络用户提供网络服务和资源共享功能；2）通信子网：主要负责全网的数据通信，为网络用户提供数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作。1.18通信子网：由通信控制处理机、通信线路和其他设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。1.19通信控制处理机：1）在网络拓扑结构中被称为网络结点；2）作为与资源子网的主机、终端的连接的接口，将主机和终端连入网内；3）作为通信子网中的分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储、转发等功能；1.20资源子网的组成：主机、终端、终端控制器、外设、软件资源、信息资源。1.21计算机网络的功能：以资源共享为目标的计算机网络，具有下列几方面功能：A、数据通信：可以传输各种类型的信息,包括数据信息和图形、图像、声音、视频流等多媒体信息B、资源共享：数据迁移、计算迁移C、分布式处理：进程迁移的启动、进程迁移的内容、进程如何迁移D、集中管理：对地理位置分散的组织和部门,可通过计算机网络来实现集中管理,如数据库情报检索系统、交通运输部门的定票系统、军事指挥系统等E、均衡负荷：将作业分散到网络中的其它计算机中，共同完成1.22比特（bit）：计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位1.23速率即数据率(datarate)或比特率(bitrate)：计算机网络中最重要的一个性能指标。指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1.24带宽与宽带：1）带宽：指网络带宽，表示在单位时间内从网络的某节点到另一个节点所能传送的“最高数据率”，单位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)（注意：kb/s=103b/s）。2）宽带：可通过较高数据率的线路。1.25宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。1.26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。1.27时延：指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间。它包括了发送时延，传播时延，处理时延，排队时延。1）发送时延:发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间2）传播时延:电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。3）处理时延: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。4）排队时延:结点缓存队列中分组排队所经历的时延。1.28时延注意点1）对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率2）提高链路带宽减小了数据的发送时延。1.29时延带宽积：又称为以比特为单位的链路长度，它表示这样的链路可容纳多少个比特。时延带宽积=传播时延带宽1.30利用率1）信道利用率：指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。2）网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。1.31信道或网络利用率过高会产后非常大的时延！！！1.32电路交换的特点：1）通话前先拨号建立连接。2）通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。3）通话结束后，挂机释放连接。3第二章网络体系结构2.1计算机网络的体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合。2.2网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。2.3一个网络协议主要由以下三个要素组成：(1)语法：语法就是数据的结构或格式，也就是指数据呈现的顺序。(2)语义：语义是每一部分位的意思。(3)规则：有2个特点：数据在何时应当发送出去以及数据应当发送得多快。2.4开放系统互连参考模型（OSI/RM）:1）开放：只要遵循OSI标准，一个系统就可以和世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。2）系统：指按一定关系或规则工作在一起的一组物体或一组部件3）实系统：表示在现实世界中能够进行信息处理或信息传递的自治整体，它可以是一台计算机或者多台计算机以及和这些计算机相关的软件、外部设备、终端、操作员、信息传递手段的集合。2.5网络分层原则：①结构的层次不能太多，以免造成系统结构的繁杂；结构的层次也不能太少会使每层协议过于复杂②当必须区分不同类型功能群时．应设置一个层次③每一层只与它相邻的上、下层发生关系，且层与层边界的选取应使通过边界的信息量尽可能少④每层功能应非常明确2.6OSI分层：1）应用层：处理应用进程之间所发送和接收的数据中包含的信息内容。2）表示层：在两个应用层之间的传输过程中负责数据的表示语法3）会话层：负责建立（或清除）在两个通信的表示层之间的通信通道，包括交互管理、同步，异常报告。4）传输层：为会话层提供与下面网络无关的可靠消息传送机制5）网络层：路由、转发，拥塞控制6）链路层：成帧，差错控制、流量控制，物理寻址，媒体访问控制7）物理层：缆线，信号的编码，网络接插件的电、机械接口2.7协议和服务：.协议：计算机网络同等层次中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则。服务：层间交换信息时必须遵守的规则。2.8服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体进行交换信息的地方。2.9信息传送单元：1）协议数据单元（PDU）：协议数据单元就是在不同站点的各层对等实体之间，为实现该层协议所交换的信息单元。PDU含2个部分：本层的用户数据和本层的协议控制信息。2）接口数据单元（IDU）：在同一系统中的相邻实体的依次交互中，经过层间接口的信息单元。3）服务数据单元（SDU）：实体为了完成服务用户所请求的功能所需要的数据单元。2.10通信服务可以分为两大类：1）面向连接服务：面向连接服务是在数据交换之前，必须建立连接。数据交换结束后,则终止这个连接。面向连接服务的优点：A.在连接时,给出双方地址，连接成功后，给出一个连接符,在传输过程中使用连接符。B.报文按顺序发送,质量好,不会丢失。缺点：协议复杂，通信效率不高。2）无连接服务:在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接。灵活方便，但无连接服务不能防止报文的丢失，每个报文都需要提供全地址，开销大。4无连接服务有以下三种类型：a数据报:它的特点不需要接收端做任何响应，因此是一种不可靠的服务。b证实交付:它又称为可靠的数据报。c请求回答：这种类型的数据报是收端用户每收到一个报文，就向发端用户发送一个应答报文。2.11无连接服务的特点：每个分组都携带完整的目的结点地址，各分组在系统中是独立传送的；数据传输过程不需要经过连接建立、连接维护与释放连接的三个过程；数据分组传输过程中，目的结点接收的数据分组可能出现乱序、重复与丢失的现象；可靠性不好，但是协议相对简单，通信效率较高。2.12TCP/IP体系结构：1链路层：有时也称作数据链路层或网络接口层。2网络层：有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动。3运输层：主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。4应用层：负责处理特定的应用程序细节。2.13TCP/IP协议的特点：开放的协议标准;独立于特定的计算机硬件与操作系统；独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中；统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址；标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。2.14OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较：1）OSI评价：层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示层几乎是空的，数据链路层与网络层有很多的子层插入；寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现，降低系统效率；数据安全性、加密与网络管理在参考模型的设计初期被忽略了；参考模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适合于计算机与软件的工作方式；严格按照层次模型编程的软件效率很低。2）TCP/IP评价：在服务、接口与协议的区别上不很清楚，一个好的软件工程应该将功能与实现方法区分开，参考模型不适合于其他非TCP/IP协议族；TCP/IP参考模型的网络接口层本身并不是实际的一层；物理层与数据链路层的划分是必要和合理的，而TCP/IP参考模型却没有做到这点。第三章物理层3.1物理层的主要任务:在两个网络设备之间提供透明的比特流传输。3.2OSI的物理层定义：物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的特性，目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。3.3物理层的四个重要特性: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。即什么样的电压表示l或0。传输速度、最大传输距离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，定义各条物理线路的功能。规程特性：指明