《计算机网络》复习笔记

先整理思路:日常看目录，看看这本书里有些啥

第一章:概述

1.1,网络连接

1.1.1 直接连接

1.1.2 交换连接

1.1.3 网络互连

1.2 计算机网络类型

1.2.1 广域网

1.2.2 局域网

1.2.3 城域网

1.3 计算机网络性能要素

1.3.1 带宽

1.3.2 时延

1.3.3 时延带宽积

1.4 网络体系结构

1.4.1 协议

1.4.2 分层

1.4.3 OSI体系结构

1.4.4 TCP/IP协议体系结构

第二章物理层

2.1 数据通信基础

2.1.1 数据通信的基本概念

2.1.2 数据通信系统的主要质量指标

2.2 数据通信模型

2.3 传输媒体

2.3.1 导向媒体

2.3.2 非导向媒体

2.4 数据传输

2.4.1 并行通信和串行通信

2.4.2 单工，半双工与全双工通信

2.4.3 基带传输与频带传输

2.4.4 同步传输与异步传输

2.5 多路复用技术

2.5.1 频分多路复用

2.5.2 时分多路复用

2.5.3 波分多路复用

2.5.4 码分多路复用

2.6 数据通信接口

第三章数据链路层

3.1 概述

3.1.1 数据链路层的基本概念

3.1.2 数据链路层提供的服务

3.2 差错检测

3.2.1 奇偶校验

3.2.2 循环冗余检测

3.2.1 Internet校验和算法

3.3 流量控制

3.3.1 停止等待流量控制

3.3.2 滑动窗口流量控制

3.4 差错控制

3.4.1 停止等待ARQ

3.4.2 后退N ARQ

3.4.3 选择拒绝ARQ

3.5 数据链路层协议

3.5.1 高级数据链路控制

3.5.2 Internet中的数据链路层协议

第四章局域网

4.1 局域网概述

4.2 局域网拓扑结构

4.3 IEEE 802标准

4.4 以太网

4.4.1 以太网访问控制方法

4.4.2 以太网帧格式

4.4.3 以太网的连接方式

4.5 扩展的局域网

4.5.1 在物理层扩展局域网

4.5.2 在数据链路层扩展局域网

4.6 交换以太网

4.7 快速以太网

4.7.1 100BASE-T 以太网

4.7.2 100VG-AnyLAN局域网

4.8 千兆位以太网

4.8.1 千兆以太网标准

4.8.2 千兆以太网的工作方式

4.8.3 千兆以太网的特点及应用

4.9 其他局域网

4.9.1 令牌环网

4.9.2 令牌总线网

4.10 FDDI

4.10.1 FDDI的主要特点

4.10.2 FDDI网络的应用

4.11 无线局域网

4.11.1 无线局域网技术分析

4.11.2 IEEE802.11系统标准

4.11.3 无线局域网的优点及应用

第五章广域网

5.1 分组交换

5.1.1 分组交换原理

5.1.2 数据报

5.1.3 虚电路

5.1.4 数据报与虚电路的比较

5.2 帧中继

5.2.1 帧中继的概念

5.2.2 帧中继的基本原理

5.2.3 帧中继业务

5.2.4 帧中继的基本功能

5.2.5 帧中继的带宽标准

5.2.6 帧中继的国际标准

5.2.7 帧中继的应用

5.3 异步传输模式

5.3.1 ATM的产生

5.3.2 ATM与电路交换和分组交换的比较

5.3.3 ATM的基本特征

5.3.4 ATM的信元结构

5.3.5 ATM的虚路径和虚通道

5.3.6 ATM信元

5.3.7 ATM适配层

5.4 拥塞控制

5.4.1 发送拥塞的原因

5.4.2 拥塞控制方法

5.4.3 死锁及其防止

第六章网络互连

6.1 网络互连的概念

6.2 网络互连部件

6.2.1 中继器

6.2.2 网桥

6.2.3 路由器

6.2.4 网关

6.3 TCP/IP协议

6.3.1 IP数据报格式

6.3.2 IP地址

6.3.3 无类域间路由选择CIDR

6.4 网络层其他协议

6.4.1 ICMP协议

6.4.2 ARP协议

6.4.3 RARP协议

6.5 路由选择协议

6.5.1 路由选择协议的基本概念

6.5.2 距离矢量路由算法举例

6.5.3 路由信息协议

6.5.4 开发最短路径优先协议

6.5.5 边界网关协议

6.6 IPV6协议

6.6.1 IPV6概述

6.6.2 IPV6报头

6.6.3 IPV6的结构

6.6.4 IPV4与IPV6的比较

6.6.5 ICMPV6

6.7 多播路由策略

6.7.1 多播概述

6.7.2 多播协议

6.8 QoS路由策略

6.8.1 QoS的概念

6.8.2 QoS等级

6.8.3 QoS度量的参数描述

6.8.4 QoS路由概述

第七章传输层

7.1 传输层概述

7.2 传输层服务

7.3 传输控制协议TCP

7.3.1 TCP服务

7.3.2 TCP首部

7.3.3 TCP传输连接的管理

7.3.4 TCP的拥塞控制

7.4 用户数据报协议

7.5 TCP和UDP协议

第八章应用层

8.1 应用层概述

8.2 域名系统

8.2.1 域名系统的基本概念

8.2.2 Internet的域名结构

8.2.3 域名服务器

8.2.4 域名解析

8.3 远程登录

8.3.1 远程登录的基本概念

8.3.2 远程登录的工作原理

8.3.3 NVT字符集合

8.3.4 Telent协商

8.4 文件传输服务

8.4.1 概述

8.4.2 FTP工作原理

8.4.3 简单文件传输协议

8.5 电子邮件服务

8.5.1 电子邮件的概念

8.5.2 电子邮件的发送

8.5.3 电子邮件访问模式

8.5.4 简单邮件传输协议

8.5.5 其他电子邮件协议

8.6 WWW服务

8.6.1 WWW服务概述

8.6.2 统一资源定位符

8.6.3 超文本传输协议

8.6.4 超文本标记语义及文档

8.7 网络管理

8.7.1 网络管理的基本概念

8.7.2 网络管理的功能域

8.7.3 简单网络管理协议

第九章网络安全

好了，目录看完了，先总结一下，这本书中先讲了概述，介绍了一些基本概念，后面仔细讲了物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层，其中，讲网络层时，分别又讲了局域网中的协议，广域网中的协议，和网络互连协议。

下面开始仔细复习每一节中的重点了。

第一章概述

计算机网络的定义：计算机网络是通过通信线路连接起来的自治的计算机集合

1.1 网络连接

1.1.1 直接连接

1，点到点链路

2，多点访问链路

1.1.2 交换连接

1，电路交换

电路交换就是在两个站点之间有一条专用的通信通路

2，分组交换

分组交换中的数据被分割成一串小块(既分组)，每个分组从一个节点经过另i个节点最后到达目的地。分组交换采用存储转发的方式，每个交换节点通过某条链路接收一个完整的分组，并将这个分组存储起来，然后再将完整的分组转发给下一个交换节点。分组交换常用于计算机网络中

1.1.3 网络互连

1.2 计算机网络类型

人们通常以网络的作用范围来划分计算机网络，把计算机网络分为广域网，局域网和城域网。

1.2.1 广域网

传统广域网是采用电路交换技术和分组交换技术建立的。目前也使用了快速分组交换技术：帧中继和ATM

1.2.2 局域网

1.2.3 城域网

1.3 计算机网络性能要素

影响网络性能的两个主要因素为：带宽和延时。延时也称时延

1.3.1 带宽

带宽本身的概念是信号具有的频谱带宽，也就是信号最高频率与最低频率之差。但在描述数字信号时，人们常常吧带宽作为数据率的代名词。

与带宽相近的还有一个概念，即吞吐量，它的单位是b/s。吞吐量是链路上实际的每秒传输的比特数，如由于受各种影响，10MB/S带宽的实际吞吐量为2MB/s

1.3.2 时延

时延是度量网络性能的指标。它指将数据从通信网的一端传送到另一端所花费的时间。时延由3个部分组成：传播时延，发送时延和节点时延。时延 = 传播时延 + 发送时延 + 节点时延

1.3.3 时延带宽积

将传播时延与带宽相乘得到一个时延带宽积，表示链路可以容纳多少比特。

1.4 网络体系结构

1.4.1 协议

协议是两个或两个以上的参与方为完成特定的任务而采取的一些列确定的步骤，协议的基本要素是语法，语义和时序。

1，语法

语法是指数据的结构或格式，它是数据表示的顺序。

2，语义

语义是指构成这种数据格式的每一部分的含义，包括一个特定的比特模式如何理解，基于这样的理解该采取怎样的行动。

3，时序

时序包括两方面的特性：数据何时发送以及以多快的速率发送。

1.4.2 分层

人们把通信双方系统的同一层之间的约定称为协议；在一个系统中的上，下层之间的约定称为接口。下层通过接口向上层提供服务，协议则是定义同层对等实体之间交换数据的格式及意义的一组规则。每一层都有一个或多个协议，所有层的协议的集合称为协议栈。

可以把网络上的数据传输看出是各层对等实体之间在协议控制下的数据交换，所交换的数据块称为协议数据单元(PDU)。

1.4.3 OSI体系结构

OSI7层参考模型：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层

1，物理层

物理层所涉及的是设备之间的物理接口以及从一端到另一端传输比特时要遵守的规则。

物理层有4个特性：机械特性，电气特性，功能特性，规程特性

物理层主要考虑的问题：接口与媒体的物理特性，编码，数据速率，位同步，线路配置，物理拓扑，传输方式

2，数据链路层

数据链路层的主要任务是加强物理层传输原始比特的功能，使物理链路更加可靠。数据链路层能够为上一层提供无差错链路。数据链路层的主要责任如下：组帧，物理寻址，流量控制，差错控制，访问控制。

3，网络层

网络层提供的是两个端系统之间经过通信网络进行信息传输。它负责将分组从源端传递到目的端。

网络层的任务如下：逻辑寻址，路由，异构网互连

4，传输层

传输层为端系统之间的数据交换提供了一种机制。它负责整个报文从源端到目的端的传输。

传输层的具体任务如下：服务点寻址，拆分和组装，连接控制(传输层可以是无连接的或者是面向连接的)，流量控制，差错控制

5，会话层

会话层为端系统的应用程序之间的会话提供了控制机制。会话层的主要任务如下：对话控制，同步。

6，表示层

表示层定义了两个应用之间交换数据的语法和语义。表示层的主要任务如下：翻译，加密，压缩

7，应用层

应用层向应用程序提供访问网络的手段。它提供了服务接口和服务支持。应用层的主要服务如下：网络虚拟终端，文件传输，访问和管理，邮件服务，目录服务。

1.4.4 TCP/IP协议体系结构

TCP/IP协议体系结构各层的协议：网络接口层：NET1,NET2... 互连网层：IP,ICMP,ARP,RARP,IGMP,OSPF, 传输层 UDP,TCP 应用层：HTTP,FTP,SMTP,SNMP,DNS

第二章物理层

2.1数据通信基础

1，信息，数据和信号

2，数据

3，信号

信号是以某种特性参数的变化来表达信息的

2.1.2 数据通信系统的主要质量指标

数据通信的任务是传输数据，希望达到数据快，出错率低，信息量大，可靠性高，并且既经济又便于使用维护。

1，模拟通信系统的质量指标

（1）有效性

有效性是用有效传输带宽来度量的

（2）可靠性

可靠性用接收端最终的输出信噪比来度量

2，数字通信系统的质量指标

数字通信系统的有效性用传输速率来衡量，可靠性用差错率（误码率）来衡量。

（1）传输速率

传输速率 = (1/T)*log2M T：单位脉冲 M：状态数

（2）差错率

差错率即误码率， P=错误比特数/传输的总比特数

2.2 数据通信模型

2.3 传输媒体

2.3.1 导向媒体

LAN常用的导向媒体有同轴电缆，双绞线和光缆以及在无线LAN情况下使用的非导向媒体，即辐射媒体

1，同轴电缆

典型的同轴电缆由一根内导体铜制芯线外加绝缘体，密集网状编织导电金属屏蔽层以及外包装保护塑料或橡胶材料组成。

同轴电缆分为：基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带：50欧宽带：75欧

（1）细缆连接设备及技术参数

最大的干线段长度：185m 最大网络干线电缆长度：925m 每条干线段支持的最大节点数：30个连接器之间的最小距离：0.5m

（2）粗缆连接设备及技术参数

最大的干现代长度：500m 最大网络干线电缆长度：2500m 每天干线段支持的最大节点数：100个收发器之间的最小距离：2.5m 收发器电缆的最大长度：50m

2，双绞线

双绞线按照其外部包裹的是金属编织层还是塑料或橡胶外皮，可分为屏蔽双绞线STP电缆和非屏蔽双绞线UTP电缆

UTP电缆的常见类型有：1类：只能用于声音，不能用于数据传输 2类：用于0.1~2mb/s的声音和小鱼4mb/s的数据 3类：用于10mb/s 10Base-T局域网的声音或数据 4类：用于20mb/s,10Base-T 和16mb/s的令牌环网 5类：用于100mb/s 100base-T 和155mb/sATM高速局域网

双绞线以太网技术规范有：

允许5个网段，每网段最大长度100m
在同一个信道上允许连接4个中继器或集线器
在其中的3个网段上可以增加节点
在另外两个网段上，除用作中继器链路外，不能接任何节点
上诉将组建一个大型的冲突域，最大站点数为1024个，网络直径达2500m

3，光纤

可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传播，这种光纤称为多模光纤

2.3.2 非导向媒体

1，无线电短波通信

2，地面微波接力通信

3，红外线和激光

4，卫星通信

5，VSAT卫星通信

2.4 数据传输

2.4.1 并行通信和串行通信

2.4.2 单工，半双工与全双工通信

2.4.3 基带传输与频带传输

1，基带传输

基带传输是一种最基本的数据传输方式

2，频带传输

频带传输指利用模拟通信信道传输数据信号的方法

2.4.4 同步传输与异步传输

2.5 多分复用技术

2.5.1 频分多路复用 FDM

将信道的可用频带按频率分割多路信号的方法划分为若干互不交叠的频段。

2.5.2 时分多路复用 TDM

将传输时间划分为许多个短的互不重叠的时隙

TDM适用于数字信号，FDM适用于模拟信号

2.5.3 波分多路复用 WDM

波分多路复用WDM主要用于由全光纤网组成的通信系统。波分复用就是光的频分复用。

波分多路复用光纤通信系统分为单向系统和双向系统两种。单向系统使用合波器和分波器来实现波分复用功能。双向系统使用双向耦合器来实现波分复用功能。

2.5.4 码分复用

2.6 数据通信接口(略)

第三章数据链路层

3.1 概述

3.1.1 数据链路层的基本概念

节点：将主机，交换机和路由器等直接称为节点，把沿着通信路径连接相邻节点的通信信道称为链路

注意：链路指的是物理链路，数据链路是由链路及实现这些协议的硬件和软件构成的，数据链路是在屋里链路上通过控制协议建立起来的逻辑链路

3.1.2 数据链路层提供的服务

首先，数据链路层协议的任务是节点到节点的将网络层的数据包传输通过路径中的单段链路。

此外:数据链路层还有以下服务

（1）成帧

（2）流量控制

（3）差错检测

（4）差错纠正

（5）半双工和全双工

（6）寻址

3.2 差错检测

3.2.1 奇偶校验

1，单个的奇偶校验位：偶校验：加起来有偶数个1 奇校验：加起来有奇数个1

2，二维奇偶校验

3.2.2 循环冗余检测

3.2.3 Internet校验和算法

3.3流量控制

3.3.1 停止等待流量控制

工作过程，发送方每发一帧就停下来，等待接收方的确认后在发送

3.3.2 滑动窗口流量控制

滑动窗口流量控制允许发送节点一次连续发送多帧，接收方不必对每个帧进行确认，一次可以确认多个帧。这种确认被称为累计确认。

滑动窗口中，A维护一张允许发送的序列号列表，B则准备接收的序号列表，这两张列表可以被认为是帧的"窗口"。因此这种操作称为"滑动窗口流量控制"

3.4 差错控制

差错控制指的是用于检测和纠正帧传输过程中出现的差错的机制。通常使用确认(ACK)和超时(Timeout)两种机制来完成差错控制。

使用确认和超时两种机制实现差错控制的策略称为自动请求重发ARQ。ARQ的作用是使数据链路变得可靠。目前有三种ARQ已经形成标准:停止等待ARQ，回退 N ARQ，选择拒绝ARQ。

3.4.1 停止等待ARQ

停止等待的思想很简单，发送方在传输一个帧后，必须等待对方的确认才能发送下一帧。

3.4.2 后退N ARQ

3.4.3 选择拒绝ARQ

3.5 数据链路层协议

3.5.1 高级数据链路控制

1，HDLC的基本特点

高级数据链路控制HDLC是一种面向位的链路层协议，它是一个用来在点到点和多点链路中支持半双工和全双工通信的实际协议。标准HDLC协议镞中的协议都运行与同步串行线路之上。能够实现上面讨论的ARQ机制

为了实现上面的机制，HDLC定义了3种类型的站，2中链路设置和3种数据传输操作方式。

3种站分别如下：

主站：负责控制链路操作从站：在主站控制下操作混合站：混合了主站和从站的特点

两种链路设置如下：

非平衡设置：由一个主站和一个或多个从站组成，可支持半双工和全双工传输

平衡设置：由两个混合站组成，可支持半双工和全双工传输

3种数据传输方式

正常响应方式NRM：使用非平衡设置。主站能够初始化到从站的数据传输，而从站只通过传输数据来响应主站的命令

异步平衡式ABM：使用平衡设置。两个混合站都能够初始化数据

异步响应方式：使用非平衡设置，在主站没有明确允许的情况下，从站能够初始化传输。但主站仍然对线路全权负责，包括初始化，差错恢复以及链路的逻辑断开

2，HDLC的帧结构

帧结构: 标志字段(1字节)+地址字段(1字节)+(控制字段)+协议(1或2)+信息(可变长度)+校验(2或4)+标志(1)

（1）标志字段

标志字段为6个1加上两边各一个0，共八位，若在信息字段中出现了5个1时，采用零填充法。

（2）地址字段

写入下一站的地址，全1为广播地址，全0为无效地址

（3）控制字段

控制字段共8位，用于将HDLC划分为3大类：信息帧，监督帧和无编号帧。至于怎样划分的就不写了.. 感觉不会考。不记

（4）数据信息

数据信息用于存放来自网络层的协议数据单元

（5）帧校验码

帧校验码采用16位CRC编码生成多项式x16+x12+x5+1。

3.5.2 Internet中的数据链路层协议

1，SLIP

SLIP一般使用在BSD UNIX和SUN工作站中

2，点到点协议

PPP

第四章局域网

4.1 局域网概述

4.2 局域网拓扑结构

1，总线型拓扑结构

2，星型拓扑结构

3，环型拓扑结构

4.3 IEEE 802 标准

（1）IEEE 802.1 标准

IEEE 802.1 标准定义了IEEE 802 标准和ISO开发系统互连参考模型之间的关系

（2）IEE 802.2 标准

IEEE 802.2 标准定义了逻辑链路控制(LLC)子层功能和服务。这些协议确保数据在一条通信链路上可靠地传输。LLC提供了一下服务。

面向连接的服务，应答式面向连接服务，非应答式面向连接服务

（3）IEEE 802.3标准

802.3标准定义了在各种介质上带有冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD)控制子层与物理层规范。

（4）IEEE 802.4标准

定义了令牌总线介质访问控制子层与物理层的规范

（5）IEEE 802.5标准

令牌环介质访问控制子层与物理层的规范

（6）IEEE 802.6标准

城域网介质访问控制子层与物理层的规范

（7）IEEE 802.7标准

宽带网络技术

（8）IEEE 802.8 标准

光纤传输技术

（9）IEEE 802.9标准

综合语言与数据局域网技术

（10）IEEE 802.10标准

可互操作的局域网安全性规范

（11）IEEE 802.11标准

无线局域网技术

4.4 以太网

4.4.1 以太网访问控制方法

以太网采用带有冲突检测的载波监听多路访问控制 CSMA/CD技术，

下面介绍CSMA/CD技术

（1）载波监听

在发送信息前检测总线上是否有信息包在传输。同时，在发送信息的同时，也要监听总线

（2）多路访问

多路访问指多个节点可同时访问总路线，一个节点发送的信息报也可以被多个节点所接收

（3）冲突检测

冲突检测是指当一个站点占用总线发送信息时，要一边发送以便检测总线，看非否有冲突发生。

4.4.2 以太网帧格式

1，MAC地址

局域网中的一台计算机都被分配一个唯一的号码，称为MAC地址，或物理地址或硬件地址MAC地址被固化在网卡的ROM中。MAC地址实际上是网卡地址或网卡标识符。MAC地址是局域网中计算机的物理地址，但物理地址不是地理地址，不会岁地理位置的改变而改变。

2，以太网帧格式

数据在以太网中被封装成帧进行传输。.. 哇这个也不记了忽略忽略..

4.4.3 以太网的连接方式

1，网卡的作用

计算机通过网络接口卡NIC与外界的局域网连接。网卡工作在数据链路层，其功能更像一种I/O设备，并不需要CPU就能处理帧的传输与接收的所有细节，实现数据帧的封装与解封。

2，以太网的连接

根据以太网使用的传输媒体的不同，以太网有不同的连接方式和不同的物理层。有几种常见的组网介质:10BASE5(粗同轴电缆)，10BASE2(细同轴电缆以太网)，10BASE-T(双绞线以太网)，10BASE-F(光缆以太网)。

4.5 扩展的以太网

4.5.1 在物理层扩展局域网

使用中继器

4.5.2 在数据链路层扩展局域网

使用网桥

在同一个网段中通信的帧不会被网桥转发；只有不在同一个网段内通信的帧才被网桥转发。

根据网桥的初始化方式可将网桥分为两种类型，一种为透明网桥，另一种为源路由网桥

透明网桥由各网桥主机来决定路由选择，而局域网上的各站都不管路由选择。

源路由网桥并不自己配置站表，由发送数据的站点负责路由选择。源路由网桥对主机是不透明的，它采用手工配置方式，面向连接，使用源路由网桥可以利用最佳路由。透明网桥是对主机是透明的，采用自动配置方式，无连接，透明网桥使用支撑树，它一般不是最佳路由。

4.6 交换以太网

交换式以太网是以以太交换机为中心构成的星型拓扑结构的网络。

以太交换机的工作原理是，它检测从以太网端口传来的数据包的源和目的地址的MAC地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据包的MAC层地址不在查找表中，则将该地址加入查找表中，并将数据报发送给相应的目的端口。

在交换式以太网中，数据包的传输方式有两种:直通式和存储转发方式。

4.7 快速以太网

4.8 千兆以太网

4.9 其他局域网

4.9.1 令牌环网

令牌环网(IEEE 802.5标准)规定了3种操作速率：1mb/s 4mb/s 16mb/s。它在物理上或形式上使用星型拓扑结构，但逻辑上仍是环形拓扑结构的传输方法。

1 令牌环网的帧格式

令牌帧和数据帧

2，令牌环网的工作原理

在整个网络内部有一个令牌，平时它按照一个方向不停地在各节点排成的逻辑环上传递。只有持有令牌才有全力发送数据，否则只能等待。

4.9.2 令牌总线网

令牌传递顺序仅取决于各站在逻辑环上的位置，而与其在总线上的物理位置无关。令牌总线网最大的优点就是具有极好的吞吐能力，能保证每个工作站在某一定时间间隔内访问介质；各工作站不需要冲突检测，联网距离远。

4.10 FDDI

光纤分布式数据接口FDDI是基于令牌环网标准的一种令牌传递环协议，使用光纤作为传输媒体。

4.10.1 FDDI的主要特点

（1）使用具有容错能力的双环拓扑结构（2）多令牌和多消息（3）具有动态分配带宽的能力

4.10.2 FDDI网络的应用

目前，FDDI网的主要应用方式有后端网，前端网和骨干网3种。

4.11 无线局域网略

第五章广域网

5.1 分组交换

5.1.1 分组交换原理

1，分组交换的概念

分组交互是报文交换的一种改进，它将报文分成若干个分组，每个分组的长度有一个上限。

分组交换有虚电路分组和数据报分组交换两种

2，分组交换的特点

在分组交换方式中，由于能够以分组方式进行数据的暂存交换，经交换机处理后，可很容易地实现不同速率，不同规程的终端间通信，故分组交换主要有一下特点。

（1）线路利用率高

（2）不同种类的终端可以相互通信

（3）信息传输的可靠性高

（4）分组多路通信

（5）计费与传输距离无关

3，分组交换的网络结构

分组交换网一般由分组交换机，网络管理中心，远程集中器，分组装拆设备，分组终端/非分组终端和传输线路等基本设备组成

（1）分组交换机

分组交换机提供给网络的基本业务:交换虚电路和永久虚电路及其他补充业务，

（2）网络管理中心(INC)

（3）远程集中器（RCU）

（4）分组装拆设备（PAD）

（5）分组终端/非分组终端（PT/NPT）

（6）传输线路

5.1.2 数据报

面向无连接的数据传输的工作过程类似于报文交换。采用数据报方式传输时，被传输的分组称为数据报。

5.1.3 虚电路

1，虚电路的概念

所谓虚电路，就是两个用户终端设备在开始互相发送和接收数据之前，需要通过网络建立逻辑上的连接，这种连接一旦建立，就在网路中保持已建立的数据通路，用户发送的数据(以分组为单位)将按顺序通过网路到达终点。当用户不需要发送和接收数据时，可以清楚这种连接。

2，采用虚电路进行数据传输的过程

（1）虚电路建立

（2）数据传输

（3）虚电路释放

3，虚电路的特点

一次通信具有呼叫建立，数据传输和呼叫清除3个阶段。
数据分组按建立的路径顺序通过网路，在网路终点不需要对数据重新排序，传输时延小，而且不容易产生数据分组的丢失
当网路中由于线路或设备故障时，可能导致虚电路的中断，需要呼叫，建立新的连接。
虚电路可以是临时连接，也可以是永久连接。临时连接的虚电路称为交换虚电路，永久的称为永久虚电路

5.1.4 数据报与虚电路的比较

1，两种操作方式的特点

虚电路分组交换适用于端系统长时间的数据交换，尤其是在频繁的，每次传输数据又很短的交互式会话情况下，免去了每个分组中地址信息的额外开销，但是每个网络节点却需要负担维持虚电路表的开销。

数据报免去了呼叫建立过程，在分组传输数量不多的情况下要比虚电路简单灵活。

虚电路提供了可靠的通信功能，能保证每个分组的正确到达，且保持原来的分组顺序。

2，两种网路服务的特点

虚电路服务和数据报服务的本质差别表现为：是将顺序控制，差错控制和流量控制等通信功能交由通信子网完成，还是由端系统自己完成。

虚电路服务向端系统保证了数据的按序到达，免去了端系统在顺序控制上的开销。但是，当端系统本身并不关心数据的顺序时，这项功能便成了多余，反倒影响了无序数据交换的整体效率。

5.2 帧中继

5.2.1 帧中继的概念

帧中继FR技术是在OSI第二层上用简化的方法传输和交换数据单元的一种技术。

帧中继的基本功能，帧中继在OSI第二层以简化的方式传输数据，仅完成物理层和链路层核心层的功能，智能化的终端设备把数据发送到链路层，并封装在LAPD帧结构中，实施以帧为单位的信息传输。网路不进行纠错，重发，流量控制等。

帧不需要确认就能够在每个交换机中直接通过，若网路检查出错误帧，则直接将其丢弃；一些第二，三层的处理，如纠错，流量控制等，留给智能终端去处理，从而简化了节点机之间的处理过程。

5.3 异步传输模式

5.3.1 ATM的产生

ATM是一种传输模式，在这一模式中，信息被组织成信元。包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性地出现，这种传输模式是异步的。

ATM是固定长度的分组，共有53B，分为2个部分。前面5B是信头，后面48B为信息段。

5.3.2 ATM与电路交换和分组交换的比较

电路交换方式适用于电话业务，分组交换适用于数据业务。而ATM承载的是宽带综合业务，既有电话业务，又有数据业务，还有其他业务。ATM改进了电路交换的功能，能灵活地适配不同速率的业务；ATM改进了分组交换功能，能够满足实时性业务的要求。

5.3.3 ATM的基本特征

ATM的基本特征是信息的传输，复用和交换都是以信元为基本单位的。 155.52mb/s

5.3.4 ATM的信元结构

ATM信元 5B信头 48B信息段

5.3.5 ATM的虚路径和虚通道

一条虚路径是一种可适用于所有虚通道的逻辑结构。一条虚路径标识符内可放入多条虚通道。每个ATM端点可支持256条虚路径，每条虚路径可支持65536条虚通道。

5.3.6 ATM信元

略

5.4 拥塞控制

5.4.1 发生拥塞的原因

网路产生拥塞的跟本原因在于用户(端系统)给网路提供的负载大于网路资源容量和处理能力，表现为数据包时延增加，丢弃概率增大，上层应用系统性能下降等。

1，拥塞产生的直接原因

（1）存储空间不足（2）带宽容量不足（3）处理器处理能力弱，速度慢

5.4.2，拥塞控制方法

1，缓冲区预分配法

2，分组丢弃法

3，定额控制法

5.4.3 死锁及其防止

1，存储转发死锁及其防止

2，重转死锁及其防止

第六章，网路互连

章节导读：

网路互连是指两个以上的网路按照一定的体系结构，通过网路互连部件和协议软件互相连接起来，以构成一种较之原来规模更大的网路。网路互连的目的是使得一个网路上的某一主机能够与另一网路上的主机进行通信
网路互连部件按照连接的层次不同分为中继器，网桥，路由器和网关。
传输控制协议/网际协议TCP/IP是一个开发的协议标准，TCP/IP广泛应用于各种网路
网络层的协议主要包括IP协议，ICMP协议，IGMP协议
IP地址用来识别源地址和目的地址，由网路号和主机号组成
CIDR消除了传统的A类，B类，C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效的分配IPV4的地址空间，并且可以在新的IPV6使用之前容许Internet的规模继续增长
ICMP协议总是与IP协议一起使用，当一个路由器或者主机不能成功处理一1个IP数据报时，向源主机发回错误信息。
ARP用来完成IP地址到物理地址的映射，解决以太网寻址问题
因特网使用的路由协议分为两类：内部网关协议IGP（它在一个AS内运行）和外部网关协议EGP（它在AS间运行）
路由算法分为两大类：距离向量算法，如RIP；链路状态算法，如OSPF
多播指的是同时把数据分组发送给网路中的一组主机。多播可明显节约网路的资源。Internet组管理协议IGMP是在多播环境下使用的协议
Qos是指发送和接收信息的用户之间以及用户与传输信息的综合服务网路之间关于信息传输的质量约定。QoS控制的目标是为Internet应用提供服务区分和性能保证。

6.1 网路互连的概念

网路互连是指两个或两个以上的网路按照一定的体系结构，通过网路互连部件和西医软件互相连接起来，以构成一种较之原来有更大规模的网路。也就是说，从功能和逻辑上看，这些计算机网路已经组成了一个大型的计算机网路，或称为互连网路。

6.2 网路互连部件

将网路互相连接起来要使用一些中间设备。ISO的术语称之为中继系统。根据中继系统所在的层次，可以有一下4中中继系统:

物理中继系统，即中继器
数据链路层中继系统，即网桥或桥接器
网路层中继系统，即路由器
在网路层以上的中继系统，即网关。网关也有人称之为网间连接器，信关或连网机。用网关连接两个不兼容的系统就要在高层进行协议的转换

6.2.1 中继器

中继器是最简单的网际互连部件，其基本功能是对信号进行放大和整形，以驱动长距离电缆，从而达到延伸网路距离和改变网路拓扑结构的目的。中继器的缺点是不具备检查错误和纠正错误的功能。

6.2.2 网桥

网桥是一种存储转发设备，用来连接两个或两个以上具有相同通信协议，传输介质及寻址结构的局域网路的互连部件。网桥是在逻辑链路层将数据值进行存储，转发。网桥可由软件和硬件构成。另外，网桥具有寻址和路由选择功能。一般而言，网桥可以分为本地网桥和远程网桥。网桥按功能还可以分为4种形式：透明网桥，源路由网桥，翻译网桥和打包网桥。

网桥具有以下特点：

网桥可以实现不同类型网路的互连，如以太网与令牌环网的互连。而中继器则只能实现同类网路段的互连。
网桥可以实现更大范围的网路互连，这是由于它工作在数据链路层
网桥可隔离要害部门的网路段，也可隔离和丢弃错误信息，以提高网路的安全性。

6.2.3 路由器

路由器是网路层的互连部件。路由器往往支持多种协议栈，并可完成数据过滤，避免广播风暴，计费，网路管理，路由选择，均衡网路负载，控制数据传输等功能。从某种意义上来说，路由器属于中间系统(IS)

1，工作原理及操作过程

接收帧并分解IP数据包
IP数据包头合法性验证
IP数据包选项处理
IP数据包本地选项处理
IP数据包本地提交和转发
转发路径

典型的剪枝算法有以下几种：基本匹配法最长匹配法弱服务类型法最佳度量法制造商的特殊策略

转发验证
TTL处理
数据包分段
链路层寻址

2，功能特点

为实现网路互连，路由器必须提供以下功能。

地址映射，数据转换，路由选择，协议转换，网路隔离流量控制

6.2.4 网关

网关是网际互连的关键部件，它是两个或多个异种网路的界面，也是两个自治网路的协议接口。

6.3 TCP/IP协议

传输控制协议/网际协议TCP/IP网络

6.3.1 IP数据报格式

IP协议是网际层的主要协议。它的主要功能有：无连接数据报传输，数据报路由选择和差错控制。IP

6.3.2 IP地址

1，IP地址分类

TCP/IP用IP地址来标识源地址和目的地址，但源和目的主机却位于某个网络中，故源和目的地址都由网络号和主机号组成，但这种标号只是一种逻辑编号，而不是路由器和计算机网卡的MAC地址。

ABCDE类地址

IP地址具有以下一些重要特点：

IP地址是一种非等级的地址结构。IP地址不能反应任何有关主机位置的地理信息
当一个主机同时连接到两个网络时，该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号是不同的。这种主机称为多地址主机。IP地址并不是标识一台继器，而是标识一个主机与网络的一个连接
按照Internet的观点，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，即一个网络只具有一个网络号
在IP地址中，所有分配到网络号的网络都是平等的。
IP地址有时也可用来指明一个网络的地址。

2，0地址和回送地址

主机号为0的IP地址，指的是本网络上的某台主机。

0，0，0，0代表本机地址。网络上的任何主机都用它来表示自己。

任何以127数字开头的IP地址都称为回送地址。

3，IP子网

整个IP地址空间按等级组织，外部选路基于网络地址的第一部分进行，内部选路则由网络地址的所有者负责。

4，广播地址和多播地址

在一个子网中，主机地址部分为全0或全1的地址称为直接广播地址。

5，IP地址转换

前面介绍的IP地址还不能直接用来进行通信，具体原因如下。

IP地址中的主机地址只是主机在网络中的逻辑地址。但若将网络层中传输的数据报交给目的主机，就必须知道该主机的物理地址。因此需要IP地址和物理地址之间的转换。
用户不愿意使用难以记忆的主机号码，而是愿意使用易于记忆的主机名字。因此也需要在主机名字和IP地址之间进行交换。

从主机名字到IP地址之间的转换使用DNS，从IP地址到物理地址之间的转换使用ARP。

在进行地址转换时，有时还要用到反向地址转换协议(RARP)。RARP使只知道自己物理地址的主机能够知道其IP地址。

6.3.3 无类域间路由选择CIDR

CIDR最主要的特点：

CIDR消除了传统的A类，B类和C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配IPV4的地址空间，并且可以在新的IPV6使用之前容许Internet的规模继续增长
CIDR将网络前缀都相同的连续的IP地址组成"CIDR地址块"。一个CIDR地址块是由地址块的起始地址和地址块中的地址数来定义的。
CIDR虽然不适用子网了，但仍然使用"掩码"这一名词。

6.4 网络层其他协议

6.4.1 ICMP协议

因特网控制报文协议ICMP被认为是IP协议中的一个不可或缺的组成部分。

ICMP是通过IP来发送的。ICMP主要在一下3种情况中使用：

IP分组不能到达目的地
在接收设备接收IP分组时，缓冲区大小不够
网关或目标主机通知发送方主机，如果这种路径确实存在，应该选用较短的路径。

ICMP报文的种类有两种：一种是ICMP差错报告报文；另一种是ICMP询问报文。

ICMP差错报告报文共有5种：

目的不可达
源站抑制
报文的时间超时
报文参数出错
重定向

6.4.2 ARP协议

6.4.3 RARP协议

6.5 路由选择协议

6.5.1 路由选择协议的基本概念

1，理想的路由算法

路由选择是只在一个计算机网络内或多个互连的网络间，除接受这的目的节点外，其余节点都要确定分组沿本节点的哪一条输出链路继续传输。

路由选择协议的核心是路由选择算法，一种理想的路由选择算法应具有如下的几种特点：

算法必须是正确的和完整的
算法在计算上应简单
算法具有适应性和稳健性
算法具有稳定性
算法是公平的
算法是最佳的
能快速收敛
能避免路由环路

非自适应路由选择也叫做静态路由选择，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。自适应路由选择也称为动态路由选择，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。

路由选择算法的设计一般可包含一下内容：在设计路由选择算法时必须先对一个网络的链路进行准确描述；定义链路代价函数，一般可由信道容量，带宽，流量，信道利用率或平均报文延迟等这几个因素确定；计算最短路径；建立路由选择表或路由数据库；根据网络拓扑和子网形式选择适当算法；设计出实现算法的过程，模拟验证，运行调试。

6.5.2 距离矢量路由算法举例

距离矢量路由算法的基本思想是对每个路由器构造一个到其他路由器的距离(或者代价)数组(一个向量)，然后并把这个向量分发给其直接相邻节点，即把自己知道的路由信息告诉邻居。

6.5.3 路由信息协议

路由信息协议RIP是一种较早的内部网关协议IGP。路由信息协议有两种工作模式：主动模式和被动模式。路由信息协议的距离以从源端到目的端的路径所经过的路由器个数为唯一的度量标准，即以路由器的跳数计算最佳路径。

RIP使用传输层的用户数据报UDP进行传输。因此，RIP的位置应当在应用层。但转发IP数据报的过程是在网络层完成的。

6.5.4 开放最短路径协议

开发最短路径协议OSPF协议是一种链路路由选择协议。RIP和OSPF同属于内部网关协议，但RIP是基于距离的矢量算法，而OSPF是基于链路状态的最短路径优先算法。

RIP利用UDP的520号端口进行传输，利用套接口编程；而OSPF则直接在IP上进行传输，它的协议号为89.在RIP种，所有的路由都由跳数来描述，到达目的地的路由最大跳数不超过16跳，且只保留唯一的一条路由，这就限制了RIP的服务半径，即只适用于小型的简单网络。

RIP中用于表示目的网络远近的参数为跳，即到达目的网络所要经过的路由器个数。OSPF不在才有跳的概念，而是根据接口的吞吐率，拥塞情况，往返时间，可靠性等实际链路的负载能力确定出路由的代价。

OSPF路由协议有两个要点：一是每个路由器不断地测试所有相邻路由器的状态；二是周期性地向所有路由器广播链路的状态。

6.5.5 边界网关协议

1，边界网关协议概述

边界网关协议的典型代表是边界网关协议BGP，它主要用于实现自治系统AS之间的路由。运行BGP的路由器称为边界网关。

6.6 IPv6

6.6.1 IPv6概述

6.7 多播路由策略

6.7.1 多播概述

多播指的是同时吧数据分组发送给网络中的一组主机，但是这种通信方式原封不动地使用了IP协议，所以并不提供可靠的通信。

6.7.2 多播协议

Internet组管理协议IGMP是由主机成员关系协议发展而来的。IP使用D类地址支持多播。

6.8 QoS路由策略

6.8.1 QoS的概念

6.8.2 QoS等级

（1）尽力而为了QoS （2）区分服务（3）保证QoS

第七章传输层

章节导读：

传输层是整个网络体系结构中的关键技术之一
传输层的认为是从源节点到目的节点提供可靠的数据传输
传输层的主要功能是对一个会话或连接提供可靠的传输服务
传输层的目标是在源主机和目的主机之间提供有效，可靠和价格合理的数据传输
Internet在IP层之上使用了两个重要的传输协议：一个是传输控制协议（TCP），它提供一种面向连接的，可靠的数据流服务；另一个是用户数据报协议（UDP），它提供无连接的，不可靠的，无流量控制，不排序的服务。
端口是传输层与应用层的服务接口
TCP是面向连接的传输层协议，实现端到端的可靠通信。

7.1 传输层概述

从通信和信息处理的角度看，传输层属于面向通信部分的最高层。但从网络功能或用户功能来划分，传输层有属于用户功能中的最底层

7.2 传输层服务

7.3 传输控制协议TCP

TCP是TCP/IP体系中面向连接的传输层协议，TCP处于应用层和网络层之间，实现端到端的通信，提供全双工的可靠交付的服务。

7.3.1 TCP服务

7.3.2 TCP首部

TCP头部后是数据，最多有65536B-20B（IP头）-20B（TCP头）=65495B数据。

7.3.3 TCP传输连接的管理

TCP是面向连接的协议。传输连接的建立和释放是每一次面向连接的通信中必不可少的过程。传输连接的管理就是使传输连接的建立和释放都能正常得进行。

TCP三次握手

握手过程使得即使在双方继器视图同时启动连接的情况下也能正常工作。
三次握手主要完成两个重要的工呢那个。既要双方做好发送数据的准备工作，也要允许双方就出事序列号进行协商
TCP的连接和建立都是采用客户服务器方式。主动发起连接建立的进程叫做客户，而被动等待连接建立的进程叫做服务器。

7.3.4 TCP的拥塞控制

慢启动算法
拥塞避免算法
快速重传与快速恢复算法

7.4 用户数据报协议

用户数据包协议UDP只在IP的数据包服务之上增加了很少一点功能，这就是端口的功能和差错检测的功能。虽然UDP用户数据报只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的优点，具体如下。

发送数据之前不需要建立连接，因而减少了开销和发送数据之前的时延
UDP没有拥塞控制，也不保证可靠的交付，因此主机不需要维持具有许多参数的，复杂的连接状态表。
UDP用户数据报只有8B的首部开销，比TCP的20B的首部要短
由于UDP没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。

7.5 TCP和UDP协议

TCP和UDP之间的主要差别在于可靠性。TCP是高度可用的，而UDP是一个简单的，尽力使用数据报转发的协议。

TCP比较重要的功能特点如下：

面向连接
可靠的数据传输
流量控制
拥塞控制
只支持点到点的连接

UDP协议的特征

无连接操作
传输不可靠
没有流量控制和拥塞管理
在UDP分组头的源端口号及目的端口号提供了一种简单的复用/解复用服务。
支持点到点和多点的传输

第八章应用层

章节导读：

应用层位于网络体系结构的最高层，直接面向用户，提供面向用户的服务，是计算机网络与用户的界面。
网络应用程序之间的通信使用客户/服务器模式
域名系统DNS用于实现从主机域名到IP地址的映射关系
远程登录协议Tenlet用于实现网络远程终端登录
文件传输协议FTP用于实现互联网中交互式文件的传输
简单邮件传输协议SMTP用于电子邮件的传输
超文本传输协议HTTP用于WWW服务
简单网络管理协议SMTP用于管理和监视网络设备