计算机网络复习

第一章

计算机网络组成

1. 硬件、软件、协议

1. 网络适配器/网卡：用于通信的芯片，将主机数据发送到网络上，接收来自网络的数据

网络、互联网、因特网

1. 网络是由若干节点和链接这些节点的链路组成
2. internet：通用名词，泛指多个计算机网络互联而成的网络
3. Internet：专用名词，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
4. 因特网服务提供者：Internet Service Provider,因特网上的主机必须有IP地址才能通信，电信、联通、移动

三种交换方式

###电路交换

1. 两两通信节点之间需要一根链路，共需要(n-1)*n/2
2. 后采用电路交换机，每一部电话都连接到电话交换机上，有多个开关的开关器
3. 电话交换机连通电话线的方法称为电路交换
4. 从通信资源分配的角度来看，交换是按照某种方式动态分配传输线路的资源

1. 电路交换的三个步骤：

 1. 建立连接：分配通信资源
2. 通话：一直占用通信资源
3. 释放连接：归还通信资源

分组交换

1. 计算机网络一般采用分组交换
2. 分组交换机：路由器，负责将各种网络连接起来，并对接收到的分组进行转发，即分组交换
3. 分组乱序：分组到达目的站点的顺序不一定与分组在源站的发送顺序相同
4. 各个分组从源站到目的站可以走不同的路径
5. 路由器：存储转发，缓存分组，转发分组

电路交换、报文交换、分组交换的对比

1. 电路交换、报文交换、分组交换的区别与优缺点_电路交换,报文交换和分组交换的优缺点-CSDN博客

什么是存储转发

1. 在每个中间节点，数据包首先被完全接收并存储在缓存中
2. 然后根据目标地址和路由选择算法确定下一个节点，数据包被转发到下一个节点。
3. 存储转发保证了数据包的完整性和可靠性。

覆盖范围分类

1. 广域网WAN
2. 城域网MAN
3. 局域网LAN
4. 个域网PAN

性能指标：速率、带宽、吞吐量

速率

1. 速率即数据传输的速率
2. 连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率
3. 单位 b/s kb/s Mb/s Gb/s Tb/s

1. 表示速率时，进制10的三次方
2. 表示存储容量时，进制2的10次方

带宽

1. 带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，通常是单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”
2. 单位：比特每秒
3. 带宽是比较理想的，在理想状态下可以达到的最大传输速率

吞吐量

1. 在单位时间内，通过某个网络（或信道、或接口）的数据量
2. 吞吐量是实际的传输速率，单位时间内通过某个网络的实际数据量

计算机网络的体系结构

1. OSI七层体系结构：法律上的国际标准
2. TCP/IP四层体系结构：事实上的，商业上的体系结构
3. 原理体系结构：五层，结合了OSI与TCP/IP体系结构的优点

物理层

1. 怎样用信号表示0和1
2. 采用怎样的物理接口(常见的RJ45)
3. 采用怎样的传输介质

数据链路层

1. 如何标识网络中的各主机(主机的编址问题，例如MAC地址)
2. 如何从信号所表示的一连串比特流中区分地址和数据（数据的封装格式问题）
3. 如何协调各个主机争用总线

网络层

1. 点分十进制表示的IP地址：前三个十进制数标识网络，第四个十进制标识主机
2. 网络层主要解决：
3. 如何标识各个网络以及网络中的各个主机
4. 路由器如何转发分组，如何进行路由选择

运输层

1. 如何解决进程之间基于网络的通信问题
2. 出现传输错误时，如何处理（丢包、误码）

应用层

1. 通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用

总观

1. 在不同的网络中进行转发时，不会涉及到运输层（不同进程之间通信）与应用层（不同应用之间）
2. 因此，路由器中没有运输层和应用层，只有三层：物理层、数据链路层、网络层

计算机网络体系结构中的专用术语

实体

1. 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
2. 对等实体：收发双方相同层次中的实体

协议

1. 协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合
2. 协议的三要素：
3. 语法：定义交换信息的格式

1. 语义：定义收发双方所要完成的操作
2. 同步：定义收发双方的时序关系

服务

1. 协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包，称为该层的协议数据单元
2. 服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元
3. 物理层：比特流
4. 链路层：帧（封装成帧）
5. 网络层：IP数据报/分组
6. 运输层：TCP报文段 或 UDP用户数据报
7. 应用层：报文
8. 比特流->帧->IP数据报->TCP报文段->报文
9. 协议是 水平的，服务是 垂直的，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务

协议是水平的，服务是垂直的

1. 协议是水平的：协议是控制对等实体之间通信的规则
2. 服务是垂直的：服务是由下层向上层通过层间接口提供的

第二章——物理层

通信的目的是传送消息，数据是传送消息的实体，信号是数据的电气或电磁表现

物理层下面的传输媒体

传输媒体不属于计算机网络体系中的任何一层

双绞线：

绞合的作用：

1. 抵御部分来自外界的电磁干扰
2. 减少相邻导线的电磁干扰

T568B双绞线组合线序：橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕

传输方式

串行传输和并行传输

1. 串行传输：发送端一次发送一个bit到数据总线上，因此发送端与接收端之间只需要一条数据传输线路
2. 并行传输：一次发送n个bit，发送端与接收端之间需要有n条传输线路
3. 在计算机网络中，远距离传输采用串行传输
4. 计算机内部的数据传输常采用并行传输，例如cpu与总线之间，常采用总线进行数据传输，数据总线数代表并行传输能力

同步传输与异步传输

1. 区分：发送方与接收方是否根据相同的时钟信号预先同步

同步传输

1. 同步传输的数据发送与数据传输是在一个共同的时钟信号下进行的，发送方与接收方的时钟信号是同步的。
2. 他们按照相同的时间基准来操作
3. 发送数据之前，发送方与接收方根据相同的时钟信号预先协商和同步，要求严格的时钟同步

异步通信

1. 异步通信中，数据的发送与接收不需要共同的时钟信号来同步
2. 每个数据单元都包含数据传输的起始与终止位
3. 将比特分成小组进行传送
4. 每次异步传输的信息都以一个起始位开头，通知接收方数据已经到达了，给接收方响应、接收和缓存数据的时间
5. 在传输结束时，一个停止位标识此次传输的终止

单工、半双工、全双工

1. 单工通信中，数据只能在一个方向上进行传输
2. 其中一个设备只能发送数据，另一个设备只能接收数据，数据只能沿一个方向流动
3. 广播电台：收音机只能收，广播站只能广播发送信号
4. 半双工通信：数据可以在两个方向上传输，但是不能同时发送和接收，无线对讲机
5. 全双工通信：数据可以在两个方向上同时传输，电话通信

编码与调制

1. 不改变信号性质的前提下，仅对数字基带信号的波形进行变换，称为编码
2. 来自信源的信号称为基带信号
3. 把数字基带信号的频率范围，搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，称为调制
4. 计算机输出的各种文字、图像数据信号包含较多的低频分量，甚至有直流分量，许多信号不能传输低频分量和直流分量，必须进行调制
5. 编码是将数字基带信号只对波形进行变换，仍然是基带信号，在数字信道中
6. 调制是将数字基带信号转为模拟信道中

码元

1. 在使用时间域的波形（一段时间内的波形）表示数字信号，代表不同离散数值的基本波形称为码元
2. 一段时间域内，代表不同离散数值的波形称为码元
3. 使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0，一种代表1

常用编码

1. 不归零编码：码元信号永远不会是零电平，正电平代表1，负电平代表0，但是需要控制时钟信号的控制线，在计算机网络中，宁可用数据线而不是控制线
2. 归零编码：正脉冲代表1，负脉冲代表0；每个码元信号传输结束后都要归为零电平，相当于把时钟信号用归零方式编码在了数据之内
3. 曼彻斯特编码：码元中间时刻的跳变既表示时钟，又表示数据；码元周期中心的向上跳变代表0，码元周期中心的向下跳变代表1
4. 差分曼彻斯特编码：跳变仅代表时钟，码元的开始处电平是否发生变化表示数据；周期的中心始终都有跳变，周期的开始有跳变代表0，周期开始边界没有跳变代表1

基本调制方法

1. 调制：数字基带信号->模拟信号
2. 调幅：载波的振幅随基带数字信号而变化
3. 调频：载波的频率随数字信号而变化
4. 调相：载波的初始相位随基带数字信号而变化
5. 正交振幅调制QAM Quadrature Amplitude Modulation：振幅与相位混合调制方法

信道的极限容量

1. 为什么控制信道的传输速度：传输速度过快会导致失真
2. 为了避免码间串扰，码元传输速率是有上限的

1. 波特率：码元的传输速率，即一秒内传输多少个码元
2. 要提高信息的传输速率，必须设法使每一个码元携带更多比特的信息量，采用多元制

第六章

应用层概述

1. 其它层解决的问题：
2. 物理层：使用何种信号来传输比特
3. 数据链路层：解决分组在一个网络或一段链路上传输的问题
4. 网络层：解决分组在多个网络上传输（路由）问题
5. 运输层：解决进程之间基于网络的通信问题
6. 应用层：解决通过应用进程之间交互来实现特定网络应用的问题

FTP协议

工作原理：

控制连接始终保持，数据连接在数据传输结束后即断开

控制连接使用21端口，不变

是否使用TCP 20端口建立数据连接与传输方式有关

1. 主动方式使用TCP 20端口
2. 被动方式使用TCP端口 > 1024,由服务器和客户端自行协商决定
3. 系统端口端口号大于1024

FTP可以传输ASCII模式的文本；也可以传输二进制文件的数据

客户/服务器模式(C/S)

1. 客户是服务请求方，服务器是服务提供方
2. 服务器总是处于运行状态，等待客户的服务请求
3. 服务器主机具有固定的IP地址

对等方式（P2P）

1. P2P方式中，没有固定的服务请求者和服务提供者
2. 分布在服务边缘各端系统中的应用进程，是对等的，被称为对等方
3. 对等方相互之间直接通信
4. 每个对等方既是服务的请求者，也是服务的提供者
5. P2P应用是服务分散型的，分布在大量的对等计算机中
6. 可拓展性：系统每增加一个对等方，不仅增加的是服务的请求者，也是服务的提供者，系统性能不会因为规模的增大而降低

动态主机配置协议DHCP

1. DHCP：Dynamic动态 Host主机 Configuration配置 Protocol协议