计算机网络期末重点总结

计算机网络期末重点总结

第一章概述

【1】计算机网路提供的最重要的两个功能：连通性和共享。【2-3】网络、互联网、因特网的区别。【3-6】因特网发展的三个阶段（了解）；第一个阶段APRANET的特点（分组交换；里程碑等）

【8-15】因特网的组成：边缘部分（如主机、服务器、打印机等）和核心部分（网络、路由器、集线器等）；边缘部分的通信方式（P2P和客户服务器）；核心部分的三种通信方式（电路交换、报文交换、分组交换）；

【17-18】几种不同类别的网络：不同作用范围的网络、不同使用者的网络、用来把用户接入到因特网的网络（这三种参考书中17-18页）；不同拓扑结构的网络：总线网、环形网（令牌网）、星形网（集中式；以太网）、树形网等；（参考PPT）；【25】网络协议的概念以及三要素（语法、语义、同步）；【27-31】体系结构（层、接口、服务）；正确理解协议（水平的）、服务（垂直的）、接口的概念；

第二章物理层

【36】物理层的基本概念、四大特性（机械特性、电气特性、功能特性、过程特性）；【37】数据通信系统的模型（图2-1），核心部分是传输系统【47-53】复用技术的种类，各种类的特点；书上的2.3\\2.5\\2.6节不做要求，只要了解即可。

第三章数据链路层

【64】数据链路层使用的信道主要有两种类型：点对点信道；广播信道。【65-70】三个基本问题：封装成帧（SOH\\EOT）、透明传输(字符填充)和差错检测（CRC）差错检验步骤：发送方：1.根据给定的函数，确定除数以及位数(n);2.被除数（即发送的数据后加上n-1个0）；3.被除数和除数”模2”运算（模2运算：不进位不退位如1+1=00-1=1）得到余数和商;4.得发送数据：原发送的数据后补上余数）见书上68页的例子；接收方：根据接收到的数据同上述方法得到余数；如果余数为0，则表示传送过程中没有差错（帧无差错）；否则有错。

【73-74】字节填充/字符填充；零比特填充；

以下的各部分为了解，考试中不涉及（适配器、集线器、网桥、路由器）

【78-83】适配器的作用；CSMA/CD协议（曼彻斯特编码；截断二进制指数退避等）；【84】集线器的特点（工作在物理层）；

【92-100】网桥的特点（工作在数据链路层）；VLAN（虚拟局域网）；路由器：工作在网络层；子网间的路径选择问题；局域网中最重要的两个层：物理层和数据链路层。课后习题：7、8、9、10

第四章网络层

【108-117】网络层提供的两种服务（虚电路服务与数据报服务的对比）；分类的IP地址（ABCDE五类，每类的网络号和主机号字段各为几位，各个网络地址和主机地址的范围）根据这些可判断出给定的IP地址属于哪一类、是否是有效的IP地址等。

【128-135】划分子网（三级IP地址）的结构（注意，从主机号中借若干位来作为子网号，而不是从网络号）；子网掩码的作用（给定的IP地址和子网掩码相与，可求得网络地址，用于判断给定的两个或者多个IP地址是否属于同一个网段，进而判断是否可以直接交付）；

【135-137】无分类编址CIDR（构造超网）其余的部分作为了解。重点章节：4.2和4.3

第五章运输层

【205-212】拥塞的概念；几种拥塞控制方法（慢启动/慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复）cwnd拥塞窗口、swnd发送窗口、rwnd接收窗口、ssthresh门限值

swnd=min{cwnd,rwnd}

慢开始：初始值为1，之后以2的倍速增大。如cwnd=124816…x拥塞避免：以1为等差的等差数列x+1x+2x+3…Cwndssthresh拥塞避免；出现网络拥塞时，分为两种情况：

1）收到ACK超时：cwnd=1248…ssthresh设置为原来发送窗口的一半；

2）收到三次重复的ACK应答：cwnd不设置为1，而是设置为慢开始门限ssthresh减半后的数值，然后开始进行拥塞避免算法。

（这部分是本章的重点，务必认真看书研究下具体的算法）

其他需要掌握的部分：TCP和UDP各自的特点以及适用范围；比如UDP适用于流媒体传输、声频、音频（对速度有较高的要求的）；ACK应答机制；

第六章应用层

掌握各种应用程序的熟知端口号：

【FTP】端口号：21命令（控制连接）20数据传送（数据连接）（比较容易混淆，所以我的记忆方式是1（阿拉伯数字）可用i（英语字母）instruction指令来记忆）【TFTP】端口号：69；【TELNET】端口号：23；【HTTP】端口号：80；

【SMTP】simpleemailtransferprotocol简单邮件传输协议，用于传输邮件，熟知端口号是25；

【POP3】邮件读取协议，熟知端口号是110；【IMTP】邮件读取协议，熟知端口号是135；

第七章网络安全

【284】四种威胁（截获、中断、篡改、伪造）的概念以及属于主动攻击还是被动攻击；【287】数据加密标准DES属于对称密钥密码体制。对称密钥密码体制，即加密密钥与解密密钥是相同的密码体制。

【301-302】链路加密与端到端加密；【303-304】防火墙的功能（允许和阻止）；

第八章因特网上的音频/视频服务

【309】因特网提供的音频/视频服务分为三种类型：流式存储音频/视频；流式实况音频/视频；交互式音频/视频；

【314】IP电话的通话质量主要有两个因素决定：通话双方端到端的时延和时延抖动；话音分组的丢失率；

【324】服务质量可用若干基本的性能指标来描述，包括可用性、差错率、响应时间、吞吐量、分组丢失率、连接建立时间、故障检测和改正时间等。

扩展阅读：计算机网络重点知识总结

第一章

一、现在最主要的三种网络

电信网络（电话网）有线电视网络

计算机网络(发展最快，信息时代的核心技术)

二、计算机网络的带宽

计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特。描述带宽也常常把“比特/秒”省略。

例如，带宽是10M，实际上是10Mb/s。注意：这里的M是106。

三、对宽带传输的错误概念

在网络中有两种不同的速率：

信号（即电磁波）在传输媒体上的传播速率（米/秒，或公里/秒）计算机向网络发送比特的速率（比特/秒）,也叫传输速率。这两种速率的意义和单位完全不同。

宽带传输：计算机向网络发送比特的速率较高。宽带线路：每秒有更多比特从计算机注入到线路。宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。

早期的计算机网络采用电路交换，新型的计算机网络采用分组交换的、基于存储转发的方式。分组交换：

在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块

每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）依次把各分组发送到接收端

接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文

IP网络的重要特点

每一个分组独立选择路由。

发往同一个目的地的分组，后发送的有可能先收到（即可能不按顺序接收）。当网络中的通信量过大时，路由器就来不及处理分组，于是要丢弃一些分组。因此，IP网络不保证分组的可靠地交付。

IP网络提供的服务被称为：

尽最大努力服务(besteffortservice)

四、最重要的两个协议：IP和TCP

TCP协议保证了应用程序之间的可靠通信,IP协议控制分组在因特网的传输,但因特网不保证可靠交付.

在TCP/IP的应用层协议使用的是客户服务器方式。

客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

当A进程需要B进程的服务时就主动呼叫B进程，在这种情况下，A是客户而B是服务器。可能在下一次通信中，B需要A的服务，此时，B是客户而A是服务器。

注意：

1st

使用计算机的人是“用户”(user)而不是“客户”(client)。客户和服务器都指的是进程，即计算机软件。

由于运行服务器进程的机器往往有许多特殊的要求，因此人们经常将主要运行服务器进程的例如，“这台机器是服务器。”意思是：“这台机器（硬件）主要是用来运行服务器进程（软件）。”

机器（硬件）不严格地称为服务器。

因此，服务器(server)一词有时指的是软件，但也有时指的是硬件。

五、总结

因特网(Internet)是世界范围的、互连起来的计算机网络，它使用TCP/IP协议族，并且它的前身是美

国阿帕网ARPANET。计算机网络的带宽是网络可通过的最高数据率。

因特网使用基于存储转发的分组交换，并使用IP协议传送IP分组。

路由器把许多网络互连起来，构成了互连网。路由器收到分组后，根据路由表查找出下一跳路由器的地址，然后转发分组。

路由器根据与其他路由器交换的路由信息构造出自己的路由表。IP网络提供尽最大努力服务，不保证可靠交付。

TCP协议保证计算机程序之间的、端到端的可靠交付。

在TCP/IP的应用层协议使用的是客户服务器方式。客户和服务器都是进程（即软件）。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。服务器有时也指“运行服务器软件”的机器。

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一、因特网服务提供者ISP(InternetServiceProvider)

根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分成为不同的层次。

二、两种通信方式

在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：C/S方式和P2P方式（Peer-to-Peer，对等方式）。

三、因特网的核心部分

网络核心部分是因特网中最复杂的部分。

网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。

因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。

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。

在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。

路由器是实现分组交换(packetswitching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

2nd

四、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、通信、释放连接。

五、网络的分类

不同作用范围的网络

广域网WAN(WideAreaNetwork)局域网LAN(LocalAreaNetwork)城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)个人区域网PAN(PersonalAreaNetwork)

从网络的使用者进行分类公用网(publicnetwork)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。

六、计算机网络的性能指标速率带宽吞吐量

时延(delay或latency)

传输时延（发送时延)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而花费的时间。

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

时延带宽积

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）。网络利用率全网络的信道利用率的加权平均值。注：信道利用率并非越高越好。

七、网络协议(networkprotocol)(必考)

3rd

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。其组成要素有以下三点：

语法数据与控制信息的结构或格式。

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。同步事件实现顺序的详细说明。

八、八、实体、协议、服务和服务访问点(必考)

实体(entity)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。

同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP(ServiceAccessPoint)。

九、TCP/IP的体系结构

路由器在转发分组时最高只用到网络层，而没有使用运输层和应用层。

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第一章习题p333、10、19、20、21、22、24

第二章物理层

一、物理层的基本概念

4th

物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性，即：

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。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。过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

二、几个术语

数据(data)运送消息的实体。

信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。

“模拟的”(analogous)代表消息的参数的取值是连续的。“数字的”(digital)代表消息的参数的取值是离散的。

码元(code)在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基

本波形。

三、有关信号的几个基本概念

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。

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)。

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。

四、基带信号和调制

基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。

最基本的二元制调制方法有以下几种：

调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。调相(PM):载波的初始相位随基带数字信号而变化。五、导向传输媒体

双绞线、同轴电缆、光缆。

六、信道复用技术

复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。

复用技术的分类：

5th

频分复用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexing)波分复用WDM(WavelengthDivisionMultiplexing)码分复用CDM(CodeDivisionMultiplexing)

常用的名词是码分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。

这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，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)。

码片序列(chipsequence)

每个站被指派一个唯一的mbit码片序列。如发送比特1，则发送自己的mbit码片序列。如发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。例如，S站的8bit码片序列是00011011。发送比特1时，就发送序列00011011，发送比特0时，就发送序列11100100。

每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积(innerproduct)都是0：

ST

STmii11mi0

任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1：

一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是1。

九、CDMA的工作原理(必考)

第2章习题P611、2、7、8、14、16

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6th

第3章数据链路层

一、数据链路层使用的信道分类

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。

二、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

三、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(3)差错控制

四、点对点协议PPP(Point-to-PointProtocol)

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

简单这是首要的要求封装成帧透明性

多种网络层协议多种类型链路差错检测检测连接状态最大传送单元网络层地址协商

7th

数据压缩协商

2.PPP协议不需要的功能

纠错(只需要检测有无错，而不需纠错)流量控制序号多点线路

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)链路控制协议LCP(LinkControlProtocol)。3)网络控制协议NCP(NetworkControlProtocol)。4.PPP协议之不使用序号和确认机制.

五、媒体共享技术

1.静态划分信道

1)频分复用2)时分复用3)波分复用4)码分复用

2.动态媒体接入控制（多点接入）

1)随机接入

2)受控接入，如多点线路探询(polling)，或轮询。

六、以太网的两个标准

DIXEthernetV2标准与IEEE的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。

七、数据链路层的两个子层

逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)子层媒体接入控制MAC(MediumAccessControl)子层。

8th

八、以太网提供的服务

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丢弃此帧，其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据帧来发送。

以太网发送的数据都使用曼彻斯特(Manchester)编码。

十、载波监听多点接入/冲突检测（CSMA/CD）(必考)

CSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection。“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

“载波监听”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。

总线上并没有什么“载波”。因此，“载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机

发送的数据信号。

“冲突检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。

当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。

当一个站检测到的信号电压摆动值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，表明产生了冲突。

检测到碰撞后

在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络

资源，然后等待一段随机时间后再次发送。重要特性

使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。

这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。

十、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个字节（即低24位）由厂家自行指派，用于标识产品号。

9th

2、从网络上发往本站的帧分为以下3种:

1)单播(unicast)帧（一对一）2)广播(broadcast)帧（一对全体）3)多播(multicast)帧（一对多）3、MAC帧的格式

常用的以太网MAC帧格式有两种标准：1)DIXEthernetV2标准2)IEEE的802.3标准

最常用的MAC帧是以太网V2的格式,如下：

4、帧间最小间隔

帧间最小间隔为9.6s，相当于96bit的发送时间。

一个站在检测到总线开始空闲后，还要等待9.6s才能再次发送数据。

这样做是为了使刚刚收到数据帧的站的接收缓存来得及清理，做好接收下一帧的准备。

5、多接口网桥以太网交换机

以太网交换机通常都有十几个接口。因此，以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥，可见交换机工作在数据链路层。

10th

以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。

交换机能同时连通许多对的接口，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。

以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率就较高。

十一、虚拟局域网

虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。

这些网段具有某些共同的需求。

每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。

虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。虚拟局域网限制了接收广播信息的工作站数，使得网络不会因传播过多的广播信息(即“广播风暴”)而引起性能恶化。

虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符，称为VLAN标记(tag)，用来指明发送该帧的工作站属于哪一个虚拟局域网。第3章习题P1057、9、10、20、22、32第4章网络层

十二、网络层提供的两种服务（必考）

网络层提供两种类型的的服务，即：虚电路服务和数据报服务。面向连接的通信方式

建立虚电路(VirtualCircuit)，以保证双方通信所需的一切网络资源。

图示虚电路服务

虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。

请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接。因此分组交换的

11th

虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。

如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点。无连接的通信方式

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。

图示数据报服务

十三、网际协议IP

网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。与IP协议配套使用的还有四个协议：地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol)

逆地址解析协议RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)网际控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)

注：ICMP不是高层协议，而是IP层的协议。

网际组管理协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)

十四、网际层的IP协议及配套协议

注：ICMP网际控制报文协议

12th

十五、网络互相连接起来要使用一些中间设备

中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。

物理层中继系统：转发器(repeater)、中继器。

数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。网络层中继系统：路由器(router)。

网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。网络层以上的中继系统：网关(gateway)。

十六、网络互连使用路由器

当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。网关由于比较复杂，目前使用得较少。

互联网都是指用路由器进行互连的网络。

由于历史的原因，许多有关TCP/IP的文献将网络层使用的路由器称为网关。

路由器总是具有两个或两个以上的IP地址。

路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址。

十七、分类IP地址（必考）

每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。

两级的IP地址可以记为：IP地址::={,}，::=代表“定义为”

IP地址中的网络号字段和主机号字段

常用的三种类别的IP地址

13th

IP地址的一些重要特点

(1)IP地址是一种分等级的地址结构

(2)实际上IP地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。

当一个主机同时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net-id必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomedhost)。

由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将IP数据报从一个网络转发到另一

个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址。

(3)用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号

net-id。

(4)所有分配到网络号net-id的网络，无论是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域

网，都是平等的。

十八、IP地址与硬件地址

网络层及以上使用IP地址

路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择

链路层及以下使用MAC地址

在具体的物理网络的链路层只能看见MAC帧而看不见IP数据报

十九、地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP（必考）

1、ARP

不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。每一个主机都设有一个ARP高速缓存(ARPcache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。

当主机A欲向本局域网上的某个主机B发送IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入MAC帧，然后通过局域网将该MAC帧发往此硬件地址。

14th

ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。

如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过ARP找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个网络来做。

2、RARP

逆地址解析协议RARP使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。这种主机往往是无盘工作站。因此RARP协议目前已很少使用。

二十、查找路由表

在路由表中，对每一条路由，最主要的是（目的网络地址，下一跳地址）.

根据目的网络地址就能确定下一跳路由器，这样做的结果是：

IP数据报最终一定可以找到目的主机所在目的网络上的路由器（可能要通过多次的间接交

付）。只有到达最后一个路由器时，才试图向目的主机进行直接交付。

二十一、划分子网(subnetting)（必考）

从1985年起在IP地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的IP地址变成为三级的IP地

址。这种做法叫作划分子网(subnetting)。划分子网已成为因特网的正式标准协议。

划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。

从主机号借用若干个位作为子网号subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干个位。

IP地址::={,,}

凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报，仍然是根据IP数据报的目的网络号net-id，先找到连接在本单位网络上的路由器。

然后此路由器在收到IP数据报后，再按目的网络号net-id和子网号subnet-id找到目的子网。

最后就将IP数据报直接交付目的主机。

子网掩码

从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。

使用子网掩码(subnetmask)可以找出IP地址中的子网部分。

15th

IP地址的各字段和子网掩码

默认子网掩码

二十二、因特网的路由选择协议（必考与该部分内容相关的习题）

1、有关路由选择协议的几个基本概念:1)理想的路由算法

算法必须是正确的和完整的。算法在计算上应简单。

算法应能适应通信量和网络拓扑的变化，这就是说，要有自适应性。算法应具有稳定性。算法应是公平的。

16th

算法应是最佳的。

2、关于“最佳路由”

不存在一种绝对的最佳路由算法。

所谓“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已。实际的路由选择算法，应尽可能接近于理想的算法。路由选择是个非常复杂的问题

它是网络中的所有结点共同协调工作的结果。

路由选择的环境往往是不断变化的，而这种变化有时无法事先知道。

3、从路由算法的自适应性考虑：

静态路由选择策略即非自适应路由选择，其特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化。

动态路由选择策略即自适应路由选择，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。4、因特网中的两大类路由选择协议：

内部网关协议IGP(InteriorGatewayProtocol)即在一个自治系统内部使用的路由选择协

议。目前这类路由选择协议使用得最多，其具体的协议有多种，如RIP和OSPF协议：

RIP:RoutingInformationProtocol路由信息协议

→RIP协议的三个要点：

仅和相邻路由器交换信息。

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。按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。

OSPF：OpenShortestPathFirst开放最短路径优先

外部网关协议EGP(ExternalGatewayProtocol)若源站和目的站处在不同的自治系统

中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议EGP。在外部网关协议中目前使用最多的是BGP-4。

BGP：BorderGatewayProtocol边界网关协议

BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。

边界网关协议BGP只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由（不能兜圈子），而并非要寻找一条最佳路由。

第4章习题P1751、3、4、30、41、42、37、20

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17th

第5章运输层

一、应用进程之间的通信

两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信。应用进程之间的通信又称为端到端的通信。

运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。应用层不同进程的报文通过不同的端口向下交到运输层，再往下就共用网络层提供的服务。

“运输层提供应用进程间的逻辑通信”。“逻辑通信”的意思是：运输层之间的通信好像是沿水平方向传送数据。但事实上这两个运输层之间并没有一条水平方向的物理连接。

二、运输层的主要功能

运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。

图示运输层协议和网络层协议的主要区别

运输层还要对收到的报文进行差错检测。

运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP。

TCP的特点：

TCP是面向连接的运输层协议。

每一条TCP连接只能有两个端点(endpoint)，每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）。TCP提供可靠交付的服务。TCP提供全双工通信。面向字节流。注意：

18th

TCP连接是一条虚连接而不是一条真正的物理连接。

TCP对应用进程一次把多长的报文发送到TCP的缓存中是不关心的。

TCP根据对方给出的窗口值和当前网络拥塞的程度来决定一个报文段应包含多少个字节（UDP发送的报文长度是应

用进程给出的）。

TCP可把太长的数据块划分短一些再传送。TCP也可等待积累有足够多的字节后再构成报文段发送出去。

UDP是面向报文的:

发送方UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交

下来的报文，既不合并，

也不拆分，而是保留这些报文的边界。

应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。

接收方UDP对IP层交上来的UDP用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整

的报文。

应用程序必须选择合适大小的报文。

三、TCP的端口

端口用一个16位端口号进行标志。

端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程。在因特网中不同计

算机的相同端口号是没有联系的。

四、TCP的连接

TCP把连接作为最基本的抽象。每一条TCP连接有两个端点。

TCP连接的端点不是主机，不是主机的IP地址，不是应用进程，也不是运输层的协议端口。TCP

连接的端点叫做套接字(socket)或插口。

端口号拼接到(contatenatedwith)IP地址即构成了套接字。

套接字socket=(IP地址:端口号)

每一条TCP连接唯一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定。即：

TCP连接::={socket1,socket2}={(IP1:port1),(IP2:port2)}

五、可靠传输的工作原理（必考）

19th

1、停止等待协议

请注意：

1)在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本。2)分组和确认分组都必须进行编号。

3)超时计时器的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。可靠通信的实现:

使用上述的确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。这种可靠传输协议常称为自动重传请求ARQ(AutomaticRepeatreQuest)。

ARQ表明重传的请求是自动进行的。接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。2、流水线传输

发送方可连续发送多个分组，不必每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认。由于信道上一直有数据不间断地传送，这种传输方式可获得很高的信道利用率。

六、TCP的流量控制利用滑动窗口实现（必考与该部分内容相关的习题）

流量控制(flowcontrol)就是让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。

20th

利用滑动窗口机制可以很方便地在TCP连接上实现流量控制。拥塞控制实现

七、TCP的运输连接管理

1、运输连接的三个阶段运输连接就有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。运输连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能正常地进行。

连接建立过程中要解决以下三个问题：要使每一方能够确知对方的存在。

要允许双方协商一些参数（如最大报文段长度，最大窗口大小，服务质量等）。能够对运输实体资源（如缓存大小，连接表中的项目等）进行分配。TCP连接的建立都是采用客户服务器方式。2.TCP的连接建立用三次握手建立TCP链接

21st

3、用三次握手建立TCP连接的各状态：

4、连接的释放

数据传输结束后，双方都可释放连接，但一方(设为A)释放连接前需获得另一方(设为B)的允许，如果此时B方仍有数据要传输，则连接不得释放，A仍要接收B的数据，直至B方数据传输完毕后，B方发出释放连接的要求，得到A方的许可确认后，B释放连接，A等待2SML后释放连接，此时通信结束。

如下图所示：

22nd

23rd

24th

===============================================习题P2201、2、8、9、11、18、21、33、34、37、38、39、40、41

第六章应用层

一、应用层协议的特点

每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题，而问题的解决又往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的。应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。

应用层的许多协议都是基于客户服务器方式。

二、域名系统DNS

计算机的用户只是间接而不是直接使用域名系统。

因特网采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用分布式的域名系统DNS。

名字到IP地址的解析是由若干个域名服务器程序完成的。域名服务器程序在专设的结点上运行，运行该程序的机器称为域名服务器。

三、层次树状结构的命名方法

任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名。域名的结构由标号序列组成，各标号之间用点隔开：

.三级域名.二级域名.顶级域名

各标号分别代表不同级别的域名。

四、域名只是个逻辑概念

域名只是个逻辑概念，并不代表计算机所在的物理地点。

变长的域名和使用有助记忆的字符串，是为了便于人来使用。而IP地址是定长的32位二进制数字则非常便于机器进行处理。

域名中的“点”和点分十进制IP地址中的“点”并无一一对应的关系。点分十进制IP地址中一定是包含三个“点”，但每一个域名中“点”的数目则不一定正好是三个。

五、顶级域名TLD(TopLevelDomain)

(1)国家顶级域名nTLD：如:.cn表示中国，.us表示美国，.uk表示英国，等等。(2)通用顶级域名gTLD：最早的顶级域名是：.com（公司和企业）

25th

.net（网络服务机构）

.org（非赢利性组织）

.edu（美国专用的教育机构（）.mil（美国专用的军事部门）

.gov（美国专用的政府部门）.int（国际组织）

(3)基础结构域名(infrastructuredomain)：这种顶级域名只有一个，即arpa，用于反向域名解析，因此又称为反向域名。

六、域名服务器的四种类型

根域名服务器

根域名服务器是最重要的域名服务器。所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的

域名和IP地址。

不管是哪一个本地域名服务器，若要对因特网上任何一个域名进行解析，只要自己无法解析，

就首先求助于根域名服务器。

在因特网上共有13个不同IP地址的根域名服务器（注意这里的13是指共有13套装置，

而不是13个机器），它们的名字是用一个英文字母命名，从a一直到m（前13个字母）。这些根域名服务器相应的域名分别是

a.rootservers.netb.rootservers.net

m.rootservers.net

到201*年底全世界已经安装了一百多个根域名服务器机器，分布在世界各地。顶级域名服务器

这些域名服务器负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名。

当收到DNS查询请求时，就给出相应的回答（可能是最后的结果，也可能是下一步应当找

的域名服务器的IP地址）。

权限域名服务器

这就是前面已经讲过的负责一个区的域名服务器。

当一个权限域名服务器还不能给出最后的查询回答时，就会告诉发出查询请求的DNS客

户，下一步应当找哪一个权限域名服务器。

本地域名服务器

本地域名服务器对域名系统非常重要。

当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就发送给本地域名服务器。每一个因特网服务提供者ISP，或一个大学，甚至一个大学里的系，都可以拥有一个本地域名服务器，

26th

这种域名服务器有时也称为默认域名服务器。

七、域名的解析过程

主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的IP地址，那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，向其他根域名服务器继续发出查询请求报文。

本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询。当根域名服务器收到本地域名服务器的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地域名服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地域名服务器进行后续的查询。

以上两种方式如下图所示：

八、文件传送协议

1、FTP(FileTransferProtocol)概述

FTP是因特网上使用得最广泛的文件传送协议。

FTP提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限。FTP屏蔽了各计算机系统的细节，因而适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件。

十一、FTP特点

文件传送协议FTP只提供文件传送的一些基本的服务，它使用TCP可靠的运输服务。FTP的主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。

FTP使用客户服务器方式。一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。FTP的服务器进程由两大部分组成：一个主进程，负责接受新的请求；另外有若干个从属进程，负责处理单个请求。

27th

两个连接

控制连接在整个会话期间一直保持打开，FTP客户发出的传送请求通过控制连接发送给服务器端的控制进程，但控制连接不用来传送文件。

实际用于传输文件的是“数据连接”。服务器端的控制进程在接收到FTP客户发送来的文件传输请求后就创建“数据传送进程”和“数据连接”，用来连接客户端和服务器端的数据传送进程。

数据传送进程实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭“数据传送连接”并结束运行。

两个不同的端口号

当客户进程向服务器进程发出建立连接请求时，要寻找连接服务器进程的熟知端口(21)，同时还要告诉服务器进程自己的另一个端口号码，用于建立数据传送连接。

接着，服务器进程用自己传送数据的熟知端口(20)与客户进程所提供的端口号码建立数据传送连接。由于FTP使用了两个不同的端口号，所以数据连接与控制连接不会发生混乱。20号端口

21号端口

十七、电子邮件

发送邮件的协议：SMTP

读取邮件的协议：POP3和IMAP

MIME在其邮件首部中说明了邮件的数据类型(如文本、声音、图像、视像等)，使用MIME

可在邮件中同时传送多种类型的数据。

电子邮件的最主要的组成构件：用户代理、发送端邮件服务器、接收端邮件服务器。

用户代理UA就是用户与电子邮件系统的接口，是电子邮件客户端软件。

十八、简单邮件传送协议SMTP

SMTP所规定的就是在两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息。

由于SMTP使用客户服务器方式，因此负责发送邮件的SMTP进程就是SMTP客户，而负责

28th

接收邮件的SMTP进程就是SMTP服务器。

SMTP规定了14条命令和21种应答信息。每条命令用4个字母组成，而每一种应答信息一般只有一行信息，由一个3位数字的代码开始，后面附上（也可不附上）很简单的文字说明。

十九、SMTP通信的三个阶段

连接建立、邮件传送、连接释放。二十、邮件读取协议POP3和IMAP

邮局协议POP（PostOfficeProtocol）是一个非常简单、但功能有限的邮件读取协议，现在使用的是它的第三个版本POP3。

POP也使用客户服务器的工作方式。

在接收邮件的用户PC机中必须运行POP客户程序，而在用户所连接的ISP的邮件服务器中则运行POP服务器程序。

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因特网报文存取协议IMAP（InternetMessageAccessProtocol）也是按客户服务器方式工作，现在较新的是版本4，即IMAP4。

用户在自己的PC机上就可以操纵ISP（InternetServiceProvider）的邮件服务器的邮箱，就像在本地操纵一样。

因此IMAP是一个联机协议。当用户PC机上的IMAP客户程序打开IMAP服务器的邮箱时，用户就可看到邮件的首部。若用户需要打开某个邮件，则该邮件才传到用户的计算机上。

IMAP的特点

允许收件人只读取邮件中的某一个部分。

二十一、发送和接收电子邮件的几个重要步骤

1)

发件人调用PC机中的用户代理撰写和编辑要发送的邮件。

2)发件人的用户代理把邮件用SMTP协议发给发送方邮件服务器，3)SMTP服务器把邮件临时存放在邮件缓存队列中，等待发送。

4)发送方邮件服务器的SMTP客户与接收方邮件服务器的SMTP服务器建立TCP连

接，然后就把邮件缓存队列中的邮件依次发送出去。

5)运行在接收方邮件服务器中的SMTP服务器进程收到邮件后，把邮件放入收件人的用户

邮箱中，等待收件人进行读取。

6)收件人在打算收信时，就运行PC机中的用户代理，使用POP3（或IMAP）协议读取发送给自己的邮件。

7)请注意，POP3服务器和POP3客户之间的通信是由POP3客户发起的。

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二十二、基于万维网的电子邮件

电子邮件从A发送到网易邮件服务器是使用HTTP协议。两个邮件服务器之间的传送使用SMTP。

邮件从新浪邮件服务器传送到B是使用HTTP协议。

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