《网络知识点》

目录目录...............................................................................................................................1第一章概述....................................................................................................................3第二章物理层...............................................................................................................10第三章数据链路层........................................................................................................14第四章网络层...............................................................................................................24第五章传输层...............................................................................................................40第六章应用层...............................................................................................................50重点和难点....................................................................................................................63

第一章概述1、计算机网络的概念、组成与功能计算网络概念：计算机网络：计算机网络主要由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的。这些可编程硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能够支持广泛的和日益增长的应用。计算机网络（简称网络）：由若干节点和连接这些节点的链路组成。节点：计算机、路由器、交换机和集线器等网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络通过一些路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。主机：与网络相连接的计算机。路由器也有操作系统、处理器、存储器等路由器是一种特殊的计算机，但不能称为主机。互连网与互联网的区别：（范围）互连网：局部范围内互连起来的计算机网络。互联网：全球范围内互连起来的计算机网络。Internet的译名1）因特网，全国科学技术名词审定委员会推荐，但长期未被推广。2）互联网，目前流行最广的，事实上的标准译名。internet与Internet的区别：internet（互连网）：一个通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络，网络之间通讯协议（规则）可以任意。Internet（互联网，或因特网）：一个专用名词，特指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互连网，采用TCP/IP协议簇作为通信规则，其前身就是ARPANET。“互联网+”：互联网+各个传统行业“上网”：就是（通过某ISP获得的IP地址）接入互联网。ISP（互联网服务提供商）IXP（互联网交换点）：允许两个网络直接相连并交换分组WWW（WorldWideWeb，万维网）IETF（互联网工程部）IESG（互联网工程指导小组）IRTF（互联网研究部）

IRSG（互联网研究指导小组）计算机网络组成：从工作方式上分边缘部分和核心部分两大部分。边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。（用户直接使用——通信（传输数据、音频或视频）和资源共享）核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。（为边缘部分提供服务（提供连通性和交换））边缘部分：主机A和主机B进行通信：主机A上的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信。简称计算机之间的通信。网络边缘的端系统之间的通信方式可分为两大类：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）C/S方式：最常用、传统方式。可以使两个应用进程能够进行通信。如：发邮件和网上查资料等。C：1）被用户调用，主动发送请求（需要知道服务器程序地址）2）不需要特殊的硬件和复杂的操作系统S：1）专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地用户请求2）系统启动后需一直不断运行被动等待并接受请求，无需知道客户程序地址3）一般需要强大的硬件和复杂的操作系统P2P方式：不区分哪个是服务请求方和哪一个是服务提供方。彼此连接的多台计算机之间都处于对等的地位，各台计算机有相同的功能，无主从之分，一台计算机既可作为服务器，设定共享资源供网络中其他计算机所使用，又可以作为工作站，整个网络一般来说不依赖专用的集中服务器，也没有专用的工作站。网络中的每一台计算机既能充当网络服务的请求者，又对其它计算机的请求做出响应，提供资源、服务和内容。通常这些资源和服务包括：信息的共享和交换、计算资源（如CPU计算能力共享）、存储共享（如缓存和磁盘空间的使用）、网络共享、打印机共享等。核心部分：路由器：一种专用计算机（但不能称为主机）。实现分组交换的的关键。任务：转发收到的分组（网络核心部分最重要的功能）。交换（通信资源分配角度）：按照某种方式动态分配传输线路的资源。电路交换：经过“建立连接”“通话”“释放连接”三个步骤的交换方式。重要特点：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。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节点，全部存储下来后，查找转发表，转发到下一个节点。报文：把发送的一个整体数据块称为一个报文。分组交换：采用存储转发技术。一个数据报文被划分成几个分组后再进行传送，由

路由器进行分组转发。优点：高效、灵活、迅速、可靠单个分组传送到相邻节点，存储下来后查找转发表，转发到下一节点。我国公用计算机互联网：中国电信互联网：CHINANET中国移动互联网：CMNET中国联通互联网：UNINET中国教育和科研计算机网：CERNET中国科学技术网：CSTNET计算机网络功能：数据通信、资源共享和分布处理。2、计算机网络的分类按照网络的作用范围：广域网WAN（远程网）：范围几十到几千公里城域网MAN：一个城市5到50km局域网LAN：1km左右，校园网或企业网个人区域网PAN（无线个人区域网WPAN）：10m左右，个人设备间互连按照使用者分类：公用网：电信公司规定缴纳费用的人都可以使用的网络。专用网：为满足业务需要而建设，不向本单位以外的人员提供服务的网络。3、计算机网络主要性能指标速率、吞吐量、时延、带宽、时延带宽积、往返时间RTT、利用率速率：指的是数据的传输速率，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。单位：bit/s或b/s或bps注意：1k=注意：提到网络速率时，往往指的是额定速率或标称速率，并非网络的实际运行速率。带宽：（1）通信中，指某个信道具有的频带宽度。单位：Hz也叫频域（2）计算机网络中，表示网络中某通道传送数据的能力，即单位时间内通过的“最高数据率”。单位：bit/S也叫时域吞吐量：表示单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。

吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制。吞吐量可以用每秒传送的字节数或帧数来表示。注意：吞吐量任何单个用户都无法控制。时延：是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传到另一端所需的时间。也叫做延迟或迟延。组成部分：发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。（1）发送时延：是主机或路由器发送数据帧所需要的时间（从该帧的第一个比特算起，到最后一个比特结束的时间）也叫做传输时延公式：发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）T=L/v（2）传播时延：是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。公式：传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）T=L/v电磁波在自由空间速度是光速：3.0*km/s电磁波在同轴电缆中速度是：2.3*km/s电磁波在光纤中的速度是：2.0*km/s（3）处理时延：主机或路由器收到分组时要花费一定的处理时间。（4）排队时延：分组进入路由器后在输入队列中排队等候，确定转发接口后，在输出队列中等待转发，就产生了排队时延。排队时延的长短取决于网络当时的通信量。数据量很大会发生队列溢出，分组丢失，时延无穷大。总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延注意：某些情况低速率、小时延的网络优于高速率、大时延的网路时延带宽积：传播时延与带宽乘积。公式：时延带宽积=传播时延*带宽T*bps又称为以比特为单位的链路长度。往返时间RTT：双向交互一次所需要的时间。公式：发送时间=数据长度/发送速率T=L/v有效数据率=数据长度/（发送时间+RRT）v=L/RRTRRT也叫往返时延利用率：有信道利用率和网络利用率两种。

信道利用率：出某信道有百分之几的时间是被利用（有数据通过）的。完全空闲的信道利用率为0网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。注意：信道利用率并非越高越好！（利用率过高会出现堵塞）公式：网络当前的时延=网络空闲的时延/（1-现在的网络利用率）信道利用率或网络利用率过高就会产生非常大的时延。计算机的非性能特征1）费用2）质量3）标准化4）可靠性5）可扩展性和可升级性6）易于管理和维护4、计算机网络分层结构最早的ARPANET设计时即提出了分层方法。年美国IBM宣布了系统网络体系结构SNAISO国际标准化组织年成立专门机构研究该问题提出：开放系统互连基本参考模型OSI/RM简称OSI年形成了正式文件著名的OSI国际标准七层协议的体系结构现在规模最大、覆盖全球范围的模型是TCP/IP，而未采用OSI模型CCITT：国际电报电话咨询委员会同步：同频或同频同相，同步含有时序的意思。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。网络协议三要素：语法、语义和同步语法：数据与控制信息的结构或格式。语义：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。分层带来的好处：各层之间是独立的灵活性好结构上可分割易于实现与维护能促进标准化工作通常各层所需要完成的功能主要有：差错控制流量控制分段和重装复用和分用连接建立和释放

网络的体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合。计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所完成的功能的精确定义。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。5、ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型OSI模型：组成：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层TCP/IP模型：组成：链路层、网际层、运输层、应用层五层协议体系：组成：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层应用层：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议：定义了应用进程间通信和交互的规则。进程：计算机正在运行的程序。报文：应用层交互的数据单元。协议：DNS、HTTP、SMTP等。运输层：负责两台主机中进程之间的通信，提供通用的数据传输服务。通用：这里指多种应用可以使用同一个运输层服务。复用：多个应用层进程可以同时使用下面运输层的服务。分用：运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）TCP：提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是数据报文段。UDP：提供无连接的尽最大努力的数据传输服务，其数据传输的单位是用户数据报。网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。将运输层的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。分组也叫IP数据报，简称数据报。任务：1）通过有一定算法，在互联网上的每一台路由器上生成一个用来转发分组的转发表。2）每一个路由器在接收到一个分组时，依据转发表中指明的路径把分组转发到下一个路由器。互联网是通过大量异构网路通过路由器连接在一起的。协议：无连接的网际协议IP和许多种路由选择协议。网络层也叫网际层或IP层。数据链路层：简称：链路层

两个相邻的链路之间传输数据时，数据链路层将网络层下发的IP数据报组装成帧，在两个相邻节点上传输帧。帧结构：数据和必要的控制信息（如：同步信息，地址信息，差错控制等）控制信息：检测所收到的信息有无差错和纠错。物理层：数据单位：bit物理介质：双脚线、光纤、同轴电缆和无线通信等。协议数据单元（PDU）：对等层之间传送的数据单位。服务数据单元（SDU）：层与层之间交换数据的单位。PDU与SDP是多对多关系。对等层、协议栈实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。（特定的软件模块）协议：控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合。协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务，而无法看见下面的协议。下层的协议对上层的实体是透明的。服务：是由下层向上层通过层间接口提供的。注意：只有那些能够被高一层实体“看得到”的功能才能称之为服务。服务原语：上层使用下层所提供的服务必须经过与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。服务访问点：同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方。服务用户：服务提供者的上一层实体。协议要求：必须把所有不利的条件都估计到。结构关系图：应用层TCPUDPIP链路层（网际接口层）

第二章物理层★★1、信道、信号、带宽、码元、波特、信源、速率与信宿等基本概念信道：一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。单向通信（单工通信）：无线电广播或有线电广播以及电视广播、计算机与打印机之间的通信、传呼机。双向交替通信（半双工通信）：同一时间只有一个方向可以传送信息。如：对讲机。双向同时通信（全双工通信）：同一时间可以两个方向同时传递信息。如：手机电话。信号：数据的电气或电磁的表现。模拟信号（连续信号）：消息的参数的取值是连续的。调制解调器到电话端数字信号（离散信号）：消息的参数的取值是离散的。信源（源点或源站）：源点设备产生要传输的数据。信宿（终点或目的）：终点设备从接收器获取传来的数字比特流。带宽：（1）通信中，指某个信道具有的频带宽度。单位：Hz也叫频域（2）计算机网络中，表示网络中某通道传送数据的能力，即单位时间内通过的“最高数据率”。单位：bit/S也叫时域码元：在使用时间域（时域（带宽））的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。0或1波特：码元传输速率的单位。1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元。这里的码元可以是多进制的，也可以是二进制的，但码元速率与进制数无关。速率（数据率）：是指数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量。可以用码元传输速率和信息传输速率表示。指的是数据的传输速率，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。单位：bit/s或b/s或bps注意：1k=注意：提到网络速率时，往往指的是额定速率或标称速率，并非网络的实际运行速率。★★2、奈奎斯特定理与香农定理奈奎斯特定理：奈氏准则（结论）：

课本：在带宽为W（Hz）的低通信信道中，若不考虑噪声影响，则码元传输的最高速率是2W（码元/秒）。传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。网上：在理想低通（无噪声、带宽受限）条件下，为了避免码间串扰极限码元传输速率为2WBaud，W是信道带宽，单位是Hz*注意：影响失真的因素：1.码元传输速率2.信号传输距离3.噪声干扰4.传输媒体质量*码间串扰：接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰的界限的现象。香浓公式：书上：信道的极限信息传输速率C是C=Wlog2（1+S/N）（bit/s）信噪比：信号的平均功率/噪声的平均功率，常记为S/N，并用dB为度量单位。信噪比（dB）=10log10（S/N）S是信道所传信号的平均功率，N是信道内的高斯噪声功率。网上：在带宽受限，且有噪音的信道中，为了不产生误差，信息的传输速率有上限值。信道的极限树传输速率=Wlog2（1+S/N）（b/s）结论：信道中的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。意义：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定存在某种办法来实现无差错的传输。练习：

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