1、目录目录第一章 计算机网络概述.1第二章 网络应用.3第三章 传输层.6第四章 网络层.8第五章 数据链路层与局域网.11第六章 物理层.13第七章 无线与移动网络.14第八章 网络安全基础.151 1 / 1616第一章 计算机网络概述第一章 计算机网络概述知识点名称知识点名称知识点内容知识点内容计算机网络的定义计算机网络的定义1.分组交换设备分组交换设备可以实现数据分组的接收与转发，是构成 Internet 的重要基础，存在多种形式，最典型的是路由器路由器和交换机交换机。2.目前最大的、应用最广泛最大的、应用最广泛的计算机网络就是 InternetInternet 或称因特网因特网。协议的
2、定义协议的定义1.定义：计算机网络中的实体在进行数据交换的过程中必须遵循一些规则或约定，这些规则或约定就是网络协议网络协议。2.3 个基本要素3 个基本要素：(1) 语法语法：定义实体之间交换信息的格式与结构格式与结构。(2) 语义语义：定义实体之间交换的信息中需要发送哪些控制信息控制信息，这些信息的具体含义，以及针对不同含义的控制信息，接收信息端应如何响应。(3) 时序时序（同步）：，定义实体之间交换信息的顺序交换信息的顺序以及如何匹配或适应彼此的速度。计算机网络的功能计算机网络的功能1.计算机网络的功能：1.计算机网络的功能：在不同主机之间实现快速的信息交换。核心核心功能是：实现资源共享2
3、.资源共享2.包括：【助记：软硬心】【助记：软硬心】(1)(1) 硬硬件资源共享：件资源共享：如云计算、云存储。(2) 软软件资源共享：件资源共享：如软件即服务（SaaS）。(3) 信信息资源共享：息资源共享：如信息交换。按拓扑结构分类按拓扑结构分类网络拓扑网络拓扑是指网络中的主机、网络设备间的物理连接关系与布局连接关系与布局。1. 1.星星形拓扑结构形拓扑结构(1) 比较多见于局域网、个域网局域网、个域网中。(2) 优点优点：1)易于监控与管理；2)故障诊断与隔离容易。(3) 缺点缺点：中央结点是网络的瓶颈，一旦故障，全网瘫痪，网络规模受限于中央结点的受限于中央结点的端口数量端口数量。2.2
4、.总线总线型拓扑结构型拓扑结构在早期的局域网早期的局域网中比较多见。3.3.环环形拓扑结构形拓扑结构(1) 多见于早期的局域网、园区网和城域网早期的局域网、园区网和城域网中。(2) 优点优点：1)所需电缆长度短；2)可使用光纤；3)避免冲突；4)网络性能稳定（闭合回路）(3) 缺点缺点：故障检测麻烦（任意结点出现故障都会造成网络瘫痪）4.4.网网状拓扑结构状拓扑结构比较多见于广域网、核心网络广域网、核心网络等。5.5.树树形拓扑结构形拓扑结构目前，很多局域网很多局域网采用这种拓扑结构。6.6.混合混合拓扑结构拓扑结构绝大多数实际网络实际网络的拓扑都属于混合拓扑结构，比如 InternetInt
5、ernet。计算机网络结构计算机网络结构1.大规模现代计算机网络结构包括的部分：（1）网络边缘（1）网络边缘：连接到网络上的所有端系统端系统构成了网络边缘。（2）接入网络接入网络：1)电话拨号接入电话拨号接入是利用电话网络接入网络。2)HFC 接入网络HFC 接入网络是利用有线电视网络实现网络接入的技术。3)ADSLADSL 是利用现有的电话网络的用户线路实现的接入网络。4)局域网接入局域网接入：企业、学校等机构会在组织范围内建设局域网，连接所有需要接入外部网络（如自考押题 vx 344647 公众号/小程序 顺通考试资料2 2 / 1616Internet）的主机，然后通过企业网络或校园网的
6、边缘路由器连接网络核心。5)移动接入网络移动接入网络主要利用移动通信网络，如 3G/4G/5G 网络，实现智能手机、移动终端等设备的网络接入。（3）网络核心网络核心：比较典型的分组交换设备是路由器路由器和交换机交换机等。数据交换数据交换技术技术1. 1.数据交换数据交换是实现在大规模网络核心上进行数据传输的技术基础。常见的数据交换技术包括：(1) 电路电路交换交换：最早最早出现的一种交换方式。主要适用于语音和视频语音和视频这类实时性强的业务。包括 3 3 个阶个阶段：建立电路、传输数据和拆除电路段：建立电路、传输数据和拆除电路。(2) 报文报文交换：交换：现在计算机网络没有采用没有采用。不适用
7、于实时通信，不得不丢弃报文。(3) 分组分组交换交换（包交换）：（包交换）：目前计算机网络广泛采用广泛采用的技术。优点优点：1）交换设备存储容量要求低 2）交换速度快 3）可靠传输效率高 4）更加公平更加公平。时延时延1.时延时延是评价计算机网络性能的一个重要的性能指标，也称为延迟。2.通常将连接两个结点的直接链路称为一个一个“跳步跳步”，简称“跳跳”。3.时延分类时延分类：（1 1）结点处理时延结点处理时延：每个分组到达交换结点时进行的检错检错、检索转发表检索转发表等时间总和，常忽略常忽略。记 dq。（2 2）排队时延排队时延：分组在缓存中排队等待缓存中排队等待的时间。大小不确定。记为 dq
8、。（3 3）传输时延传输时延：当一个分组在输出链路发送时，从发送第一位开始，到发送完最后一位为止从发送第一位开始，到发送完最后一位为止，所用的时间，称为传输时延，也称为发送时延，记为 dt。设分组长度 Lbit，链路带宽（即速率）Rbit/s，则 dt=L/Rdt=L/R。（4 4）传播时延传播时延：信号从发送端发送出来，经过一定距离的物理链路物理链路到达接收端所需要的时间，称为传播时延。设物理链路长度 Dm，信号传播速度 Vm/s，则 dp=D/Vdp=D/V。时延带宽积时延带宽积1.一段物理链路的传播时延传播时延 dpdp 与链路带宽链路带宽 R R 的乘积乘积，记为 G，G=dp*R，G
9、 的单位是位（位（bitbit）。2.物理意义在于：如果将物理链路看作一个传输数据的管道的话，时延带宽积表示一段链路可以容一段链路可以容纳的数据位数纳的数据位数，也称为以位为单位的链路长度。丢包率丢包率1.常被用于评价和衡量网络性能的指标，在很大程度上可以反映网络的拥塞程度。拥塞程度。因为引发网络丢引发网络丢包的主要因素包的主要因素是网络拥塞网络拥塞。吞吐量吞吐量1. 1.对于分组交换网络，源主机到目的主机的吞吐量在理想情况下约等于瓶颈链路的带宽约等于瓶颈链路的带宽，即等于链路的带宽中的最小值最小值。计算机网络计算机网络体系结构的体系结构的含义含义计算机计算机网络体系结构网络体系结构：计算机网
10、络所划分的层次层次以及各层协议各层协议的集合。OSIOSI参考模型参考模型1.将整个计算机网络的通信功能分为 7 层，由低层至高层低层至高层分别是：（1）物理层物理层：物理层的主要功能是在传输介质上实现无结构比特流传输。（2）数据链路层数据链路层：数据链路层的主要功能是实现相邻结点之间相邻结点之间数据可靠而有效的传输。在 OSI 参考模型中，数据链路的建立、维持和释放过程称为链路管理。（3）网络层网络层：网络层解决的核心问题是如何将分组通过交换网络传送至目的主机。（4）传输层传输层：传输层的功能主要包括复用/分解、端到端的可靠数据传输、连接控制、流量控制和拥端到端的可靠数据传输、连接控制、流量
11、控制和拥塞控制机制塞控制机制等。（5）会话层会话层：会话层是指用户与用户的连接，通过在两台计算机间建立、管理和终止通信来完成对3 3 / 1616话。（6）表示层表示层：表示层主要用于处理应用实体间交换数据的语法。（7）应用层应用层：应用层与提供给用户的网络服务相关，这些服务非常丰富，包括文件传送、电子邮件、P2P 应用等。3 3 种参考模种参考模型和型和 OSIOSI参考模型参考模型有关术语有关术语1.各层对应的 PDU 名称：（1 1）应用层应用层：报文报文（2 2）传输层传输层：段段(数据段或报文段)（3 3）网络层网络层：分组或包分组或包（4 4）数据链路层数据链路层：帧帧（5 5）物
12、理层物理层：位流位流或比特流比特流2.OSI 参考模型中，相邻层间的服务是通过其接口面上的服务访问点服务访问点(SAP)(SAP)进行的，N 层 SAP 就是(N+1)层可以访问 N 层的地方。TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型由低层至高层分别是：(1) 网络接口层网络接口层：未定义，具体实现方法随网络类型的不同而不同。(2) 网络互联层网络互联层（核心核心）：IPIP 协议协议（核心协议核心协议）无连接不可靠网络协议。网络互联层还包括互联网控制报文协议 ICMPICMP、互联网多播组管理协议 IGMPIGMP 以及路由协议，如 BGPBGP、OSPFOSPF 和 RIPRIP 等。(3
13、) 传输层传输层：TCP 面向连接的协议； UDP 无连接不提供可靠数据传输的协议。(4)(4) 应用层应用层：按照协议定义的格式进行封装，以便达到对应控制功能。如 WWW 服务的应用层协议：HTTP。计算机网络计算机网络与因特网与因特网发展简史发展简史ARPAnetARPAnet 是第一个分组交换计算机网络，也是当今因特网的祖先。第二章第二章 网络应用网络应用知识点名称知识点名称知识点内容知识点内容计算机网络计算机网络应用体系应用体系结构结构1.包括：（1）客户客户/ /服务器（服务器（C/SC/S）结构网络应用）结构网络应用（最典型、最基本最典型、最基本。如 www 应用、文件传输 FTP
14、、电子邮件）：最主要的特征是通信只在客户与服务器之间进行，客户与客户客户与客户之间不进行直接通信不进行直接通信。（2）纯 P2P 结构网络应用（3）混合结构网络应用。网络应用通网络应用通信基本原理信基本原理1.典型的网络应用编程接口是套接字（套接字（SocketSocket），套接字套接字是每个应用进程与其他应用进程进行网络通信时，真正收发报文的通道真正收发报文的通道。2.标识套接字的编号叫端口号端口号，IP 地址用于唯一标识一个主机或路由器接口。3.传输层的协议有：(1) TCPTCP：面向连接面向连接、提供可靠数据流传输的传输控制协议。(2) UDPUDP：无连接无连接不提供可靠数据传输的
15、用户数据报协议。域名系统域名系统（DNSDNS） 实现将域名域名映射为 IPIP 地址地址的过程，称为域名解析域名解析。层次化域名层次化域名空间空间1.因特网采用了层次树状结构的命名方法。域名的结构由标号序列组成，各标号之间用点隔开，如“. .三级域名三级域名. .二级域名二级域名. .顶级域名顶级域名”，各标号分别代表不同级别的域名。4 4 / 16162.顶级域名包括：(1) 国家顶级域名国家顶级域名：cn(中国)，us(美国)，uk(英国)。(2) 通用顶级域名通用顶级域名：com(公司和企业)，net(网络服务机构)，org(非盈利性组织)，edu(教育机构)，gov(政府部门)，mi
16、l(军事部门)，int(国际组织)(3)(3) 基础结构域名基础结构域名：arpa(用于反向域名解析)域名服务器域名服务器1.任何一台主机在网络地址配置时，都会配置一个域名服务器作为默认域名服务器默认域名服务器，这样这台主机任何时候需要进行域名解析，都会将域名查询请求发送给该服务器。2.2.域名服务器域名服务器的分类：的分类：(1)(1) 根域名服务器根域名服务器：最重要最重要的域名服务器，共共 1313 个个，从从 a a 一直到一直到 mm。若本地域名服务器没有被查询域名信息，都需要从根域名服务器根域名服务器查询。(2) 顶级域名服务器：顶级域名服务器：国家顶级域名、通用顶级域名、基础结构
17、域名(3) 权威域名服务器：权威域名服务器：负责一个区区的域名服务器，保存该区中的所有主机的域名到 IP 地址的映射。任何一个拥有域名的主机，其域名与 IP 地址的映射关系等信息都存储在所在网络的权威域名服权威域名服务器务器上。【区：一个服务器负责管辖的范围】(4) 中间域名服务器中间域名服务器： 既不是根域名服务器， 也不是顶级域名服务器和权威域名服务器的域名服务器。万维网万维网应用结构应用结构1. 1.WebWeb 应用主要包括应用主要包括 3 3 部分：部分：【助记：客服协议】【助记：客服协议】(1)(1) 浏览器浏览器Web 应用的客客户端户端软件(2) WebWeb 服务器服务器We
18、b 应用的服服务器务器软件(3) HTTPHTTP客户与服务器之间的交互基于应用层应用层协议协议。2.每个 Web 页面的寻址：URLURL 地址地址= =主机域名（或主机域名（或 IPIP 地址）地址）+ + 对象的路径名。对象的路径名。HTTHTTP P 连接连接1.非持久连接非持久连接：指 HTTP 客户与 HTTP 服务器建立建立 TCPTCP 连接后连接后，通过该连接发送 HTTP 请求报请求报文，接收文，接收 HTTP 响应报文响应报文，然后断开连接然后断开连接。典型优化技术包括以下两种：(1) 并行并行连接连接，通过建立多条并行的建立多条并行的 TCPTCP 连接连接，并行发送
19、HTTP 请求和并行接收 HTTP 响应。(2) 持久持久连接连接， 重用已建立的 TCP 连接发送新的 HTTP 请求和接收 HTTP 响应， 从而消除新建 TCP连接的时间开销。2.持久连接持久连接：不断开已连接的 TCP 连接。分为两种工作方式：(1) 非流水非流水方式持久连接方式持久连接：也称为非管道方式持久连接，客户端在通过持久连接收到前一个响应报文收到前一个响应报文后后，才能发出对下一个对象的请求报文。(2) 流水流水方式持久连接方式持久连接：也称为管道方式持久连接，客户端在通过持久连接收到前一个对象的响应报收到前一个对象的响应报文之前，连续依次发送对后续对象的请求报文文之前，连续
20、依次发送对后续对象的请求报文，再通过该连接依次接收服务器发回的响应报文。HTTHTTP P 报文报文1.组成组成：起始行、首部行、空白行、实体主体2.分类分类：(1) 请求报文请求报文的起始行（请求行）：(2) 响应报文响应报文的起始行（状态行）：3.HTTPHTTP 典型的请求方法典型的请求方法有：（1）GETGET：请求读取由 URL 所标识的信息，是最常见最常见的方法。（2）HEADHEAD：请求读取由 URL 所标识的信息的首部，即无须在响应报文中包含对象。（3）POSTPOST：给服务器添加信息。5 5 / 1616（4）OPTIONOPTION：请求一些选项的信息。（5）PUTPU
21、T：在指明的 URL 下存储一个文档。4.状态码状态码：服务器向客户端通告响应情况，3 位十进制数构成：（1）100199：信息提示；（2）200299：成功；（3）300399：重定向；（4）400499：客户端错误；（5）500599：服务器错误。CookieCookie1.作用：由于 HTTP 是一种无状态的协议，Web 应用引入了 Cookie 机制，用于用户跟踪用户跟踪。2.定义：CookieCookie 中文名称为小型文本文件小型文本文件，指某些网站为了辨别用户身份、进行会话跟踪而储存在用户本地终端上的数据。 Cookie 是由服务器端服务器端生成生成。 Cookie 是实现服务器
22、对客户状态的跟踪的典型技术。3.CookieCookie 的常见用途的常见用途：(1) 网站可以利用 Cookie 的 ID 来准确统计网站的实际访问人数访问人数、新访问者和重复访问者的人数对比、访问者的访问频率等数据。(2) 网站可以利用 Cookie 限制限制某些特定用户的访问访问。(3) 网站可以存储用户访问过程中的操作习惯和偏好习惯和偏好。(4) 记录用户登录网站使用的用户名、密码用户名、密码等信息。(5) 电子商务网站利用 Cookie 可以实现“购物车购物车”功能。电子邮件电子邮件系统系统1. 1.邮件服务器邮件服务器功能是发送和接收邮件，向发信人报告邮件传送情况，是电子邮件体系结
23、构的核核心心。2.2.简单邮件传简单邮件传输协议输协议（SMTPSMTP）(1) 邮件服务器间发送邮件的应用层协议应用层协议。(2) 特点特点：1）只能传送 7 7 位位 ASCASC码文本内容。2）传送的邮件内容中不能包含不能包含“CRLF.CRLFCRLF.CRLF”。3）SMTP 是“推动推动”协议协议。4）SMTP 使用 TCP 连接是持久的持久的。(3) 发送过程发送过程：握手阶段、邮件传输阶段、关闭阶段(4) 多用途互联网邮件扩展（多用途互联网邮件扩展（MIMEMIME）：定义了将非 7 位 ASCII 码内容转换为 7位 ASCII 码的编码规则。3.3.用户代理用户代理(1)
24、电子邮件应用的客户端软件，为用户提供使用电子邮件的接口。(2) 典型的电子邮件用户代理有：微软的微软的 OutlookOutlook，AppleApple MailMail 和和 FoxFox MailMail 等等。4.4.邮件读取协邮件读取协议议(1)(1) 邮件读取协议分类如下所示：邮件读取协议分类如下所示：1)POP3POP3：使用传输层 TCP。POP3 协议交互过程可以分为 3 个阶段：授权授权、事务处理、更新事务处理、更新。2)IMAPIMAP： IMAP 服务器维护了 IMAP 会话的用户状态信息， 允许用户代理只读允许用户代理只读邮件的部分内容邮件的部分内容。3)HTTPHT
25、TP：HTTP 是 WebWeb 邮件系统邮件系统的邮件读取协议。(2)(2) POP3POP3 协议交互过程可以分为协议交互过程可以分为 3 3 个阶段：个阶段：1)授权阶段授权阶段，用户代理需要向邮件服务器发送用户名和口令用户名和口令，服务器鉴别用户身份，授权用户访问邮箱。2)事务处理阶段事务处理阶段，用户代理向邮件服务器发送 POP3POP3 命令命令，实现邮件读取、为邮件做删除标记、取消邮件删除标记以及获取邮件的统计信息等操作。6 6 / 16163)更新阶段更新阶段，客户发出了 quitquit 命令命令，结束 POP3 会话，服务器删除那些被标记为删除的邮件删除的邮件。Socket
26、Socket编程基础编程基础1. 1.分类分类(1)(1) 数据报数据报类型套接字 SOCK_DGRAM（面向 UDPUDP）(2) 流式流式套接字 SOCK_STREAM（面向 TCPTCP）(3) 原始原始套接字 SOCK_RAM2.2.常用常用 APIAPI 函函数功能数功能socket()创建套接字close()关闭一个套接字bind()bind()绑定套接字的本地端点地址绑定套接字的本地端点地址connect()将客户套接字与服务器连接listen()置服务器端的流(TCP)为监听状态accept()从监听状态的流套接字的客户连接请求队列中， 取出排在最前的一个客户请求，并且创建一个
27、新的套接字来与客户套接字建立TCP 连接。sendsend() ()发送数据发送数据sendsendto()to()recvrecv() ()接收数据接收数据recvrecvfrom()from()setsockopt()设置套接字选项getsockopt()读取套接字选项第三章第三章 传输层传输层知识点名称知识点名称知识点内容知识点内容传输层功能传输层功能1.传输层主要实现传输层主要实现的的功能功能：传输层寻址寻址；对应用层报文进行分段和重组分段和重组；对报文进行差错检测差错检测；实现进程间的端到端可靠数据传输控制传输控制；面向应用层实现复用与分解复用与分解；实现端到端的流量控制流量控制；拥
28、拥塞控制塞控制等。2.传输层的核心任务是为应用进程应用进程之间提供端到端端到端的逻辑通信服务。即其下层的网络层、数据链路层、物理层的设备中都无需实现传输层协议。传输层传输层寻址与端口寻址与端口1.“IPIP 地址地址+ +端口号端口号” 可以唯一标识一个通信端点。 其中， IP 地址唯一标识进程运行在哪个主机上，同一主机上传输层协议端口号则可以唯一对应一个应用进程。2.端口号的分类端口号的分类(1) 服务端服务端使用的端口号：熟知端口号熟知端口号（01023）、登记端口号登记端口号（102449151）(2) 客户端客户端使用的端口号：客户端口号或暂时端口号4915265535常用协议与常用协
29、议与端口号的端口号的对应关系对应关系（全书关于端口号的总HTTP 超文本传输协议 （Web 服务器的默认端口号） 80SMTPSMTP 简单邮件传输协议简单邮件传输协议2525POP3POP3 邮局协议版本邮局协议版本 3 3110110FTPFTP 文件传送协议文件传送协议2121 控制连接（默认）控制连接（默认）20 数据连接DNSDNS 域服务器所开放的端口域服务器所开放的端口53537 7 / 1616结）DHCP 动态主机配置协议DHCP 客户端68DHCP 服务器端67RIP 信息协议520SNMPSNMP 简单网络管理协议简单网络管理协议getget UDPUDP 161161（
30、默认）（默认）trap UDP 162传输层的传输层的复用与分解复用与分解关键：IPIP 地址地址和端端口号口号能够唯一标识一个套接字套接字无连接无连接提供协议UDPUDP（自动创建，或调用 bind()bind()函数）唯一标识面向连接面向连接提供协议TCPTCP唯一标识可靠数据传可靠数据传输基本原理输基本原理1.不可靠传输信道不可靠传输信道的不可靠性主要表现在：（1）比特差错比特差错：也就是说，交付给这样的信道传输的数据可能出现比特跳变，即 0 错成 1 或 1 错成 0的现象。（2）出现乱序出现乱序：先发的数据包后到达，后发的数据包先到达。（3）数据丢失数据丢失：部分数据会在中途丢失，不
31、能到达目的地。2.实现可靠数据传输的措施可靠数据传输的措施主要包括：(1) 差错检测差错检测：利用差错编码实现数据包传输过程中的比特差错检测。(2) 确认确认：接收方向发送方反馈接收状态。(3) 重传重传：发送方重新发送接收方没有正确接收的数据。(4) 序号序号：确保数据按序提交。(5) 计时器计时器：解决数据丢失问题3.可靠数据传输协议：(1) 自动重传请求（ARQ）协议（最简单最简单：停停- -等协议等协议。）(2) 流水线协议或管道协议（典型：滑动窗口协议滑动窗口协议）滑动窗口滑动窗口协议协议1.最具有代表性的滑动窗口协议：(1) 选择重传选择重传（SRSR）协议协议：GBN 协议的发送
32、端缓存能力较高，可以在未得到确认前连续发送多个分组，因此，GBN 协议的发送窗口发送窗口 WsWs1 1。GBN 接收端缓存能力很低，只能接收 1 个按序到达的分组，不能缓存未按序到达的分组，通常称 GBN 协议的接收端无缓存能力。因此，GBN 协议的接收窗口接收窗口 Wr=1Wr=1。(2) 回退回退 N N 步（步（GBNGBN）协议）协议：发送窗口发送窗口 Ws1Ws1；接收窗口；接收窗口 Wr1Wr12.信道利用率与发送窗口发送窗口的大小有关，当 Ws 足够大时，信道利用率为 100%。用户数据报用户数据报协议协议（UDPUDP）1.UDP 是无连接的无连接的，因此在支持两个进程间通信
33、时，没有握手过程。2.使用 UDPUDP 的优点的优点： （1）应用进程更容易控制发送什么数据以及何时发送（2）无需建立连接（3）无连接状态（4）首部开销小UDPUDP 数据数据报结构报结构1.UDP 数据报首部包括的字段：源端口号、目的端口号、长度、校验和源端口号、目的端口号、长度、校验和。2.UDP 首部为 4 个字段，每个字段由 2 个字节组成。8 8 / 1616TCPTCP 报文报文段结构段结构1.在 TCP 报文段中，首部长度字段占 4 位，TCP 段的首部长度，以 4 4 字节为计算单位字节为计算单位。2.接收窗口字段用于实现 TCP 的流量控制。3.TCP 连接的建立采用“三次
34、握手”，释放采用“四次挥手”过程。TCPTCP 可靠可靠数据传输数据传输1.传输层实现可靠数据传输的主要措施可靠数据传输的主要措施(1) 查错检测查错检测（利用差错编码实现检测）(2) 确认确认（确认是否接收数据）(3) 重传重传（重新发送没有接收的数据）(4) 序号序号（确保按序提交给接收方）(5) 计时器计时器（解决丢失问题）2.快速重传算法快速重传算法的基本思想的基本思想是：接收端每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认，以便更早地通知发送端有丢包情况发生。发送端会在收到三次重复确认段后立即重传丟失的报文段，而不需要等待计时器超时。TCPTCP拥塞控制拥塞控制1.TCP 拥塞控制算法包
35、括：慢启动慢启动：收到一个确认，CongWin 值就加倍加倍。拥塞避免拥塞避免：每经过一个 RTT，拥塞窗口 CongWin 的增加增加 1MSS1MSS。快速重传快速重传：接收端收到 3 3 次重复确认次重复确认时，则推断被重复确认的报文段已经丢失，于是立即发送被重复确认的报文段。快速恢复快速恢复：配合快速重传，当发送端连续收到收到 3 3 次重复确认次重复确认，将阈值减半阈值减半，并将 CongWin 的值设为减半后的阈值。然后开始执行拥塞避免的算法。2.传输层的拥塞控制，如 TCP 的拥塞控制，通过是否发生报文段的超时是否发生报文段的超时来推断网络是否发生拥塞。TCP 的拥塞控制采用的是
36、窗口机制的基本策略：网络未发生拥塞时，逐渐“加性加性”增大窗口大小增大窗口大小，当网络拥塞时“乘性乘性”快速减小窗口大小快速减小窗口大小，即 AIMDAIMD。第四章第四章 网络层网络层知识点名称知识点名称知识点内容知识点内容网络层服务网络层服务1.网络层的功能：转发、路由选择转发、路由选择、连接建立2.虚电路网络是一种分组交换网络分组交换网络。（在源节点和目的节点之间先建立逻辑通路的数据交换方式）数据报网络数据报网络与虚电路与虚电路网络的比较网络的比较项目项目虚电路交换虚电路交换数据报交换数据报交换端到端连接需要先建立连接需要先建立连接不需要建立连接不需要建立连接地址每个分组含有一个短的虚电
37、路号每个分组包含源和目的端地址分组顺序按序发送，按序接收按序发送， 不一定按序接收9 9 / 1616路由选择建立 VC 时需要路由选择，之后所有分组都沿此路由转发对每个分组独立选择转发结点失效的影响所有经过失效结点的 VC 终止除了崩溃时丢失分组外， 无其他影响差错控制差错控制由通信网络负责由端系统端系统负责流量控制流量控制由通信网络负责由端系统端系统负责拥塞控制拥塞控制若有足够的缓冲区分配给已经建立的 VC，则容易控制由端系统端系统负责状态信息建立的每条虚电路都要求占用经过的每个结点的表空间网络不存储状态信息通信类型传输质量要求高的通信数据通信，非实时通信典型网络X.25、帧中继、ATM因
38、特网异构网络异构网络互连互连1.同构网络互连同构网络互连：如两个异地以太网的互连，实现这类同构网络互连的典型技术是隧道技术隧道技术。实现异构网络互连的基本策略主要包括协议转换协议转换和构建虚拟互联网络构建虚拟互联网络。2.各层设备：(1) 网络层网络层：路由器路由器。(2) 数据链路层数据链路层：交换机交换机和网桥网桥（交换机就是多端口的网桥，是目前应用最广泛的数据链路层设备。）(3) 物理层物理层：集线器集线器和中继器中继器路由器路由器1.路由器组成：(1) 输入端口输入端口：负责从物理接口接收信号，还原数据链路层帧，提取 IP 数据报，根据 IP 数据报的目的 IP 地址检索路由表，决策需
39、要将该 IP 数据报交换到哪个输出端口。(2) 交换结构交换结构：将输入端口的 IP 数据报交换到指定的输出端口。主要包括基于内存基于内存交换（交换（性能最低性能最低，最便宜最便宜）、）、基于总线基于总线交换（交换（独占性独占性）和基于网络基于网络交换（性能最好，交换（性能最好，最贵最贵）的 3 种交换结构。(3) 输出端口输出端口：首先提供一个缓存排队功能，排队交换到该端口的待发送分组，并从队列中不断取出分组进行数据链路层数据帧的封装，通过物理 线路端接发送出去。(4) 路由处理器路由处理器：路由器的 CPU。转发与路由选择是路由器两项最重要的基本功能。网络拥塞网络拥塞1.OSI 模型的网络
40、层中产生拥塞的主要原因网络层中产生拥塞的主要原因：【口诀：带宽容量处理故障。】【口诀：带宽容量处理故障。】（1）缓冲区容量容量有限。（2）传输线路的带宽带宽有限。（3）网络结点的处理处理能力有限。（4）网络中某些部分发生了故障故障。拥塞控制拥塞控制措施措施1.流量感知路由流量感知路由：将网络流量引导到不同的链路上，均衡网络负载，从而避免拥塞发生。2.准入控制准入控制：是一种广泛应用于虚电路网络的拥塞预防技术拥塞预防技术。审核新建虚电路，如果新虚电路会导致网络拥塞，那么网络拒绝建立该新虚电路。3.流量调节流量调节：在网络发生拥塞时，可以通过调整发送方向网络发送数据的速率来消除拥塞。4.负载脱落负
41、载脱落：通过有选择地主动丢弃一些数据报，来减轻网络负载，从而缓解或消除拥塞。1010 / 1616IPIP 数据报数据报格式格式首部长度字段：占 4 位，给出的是 IP 数据报的首部长度，以以 4 4 字节为单位字节为单位。IPIP 数据报数据报分片分片1.标志位：(1) DFDF 标志位标志位：DF=0DF=0：允许路由器将该 IP 数据分片。DF=1DF=1：禁止路由器将该 IP 数据分片。(2) MFMF 标志位标志位： MF=0MF=0： 该数据报未被分片或是分片的最后一片。 MF=1MF=1： 该数据报一定是一个分片，且不是最后一个。2.一个数据链路层协议帧所能承载的最大数据量最大数
42、据量称为该链路的最大传输单元最大传输单元（MTUMTU）。3.最大分片可封装的数据长度（字节）为 d=；需要的 IP 分片总数为 n=；每个 IP分片的片偏移字段取值为 Fi=（i-1），1；每个 IP 分片的总长度字段为Li=每个 IP 分片的 MF 字段为 MFi=4.目的主机重组重组 IPIP 数据报分片数据报分片的过程：（1）首部的标识字段判断是否属于同一个 IP 数据报；（2）分片首部的标志字段（MF）判断是否是最后一个分片；（3）片偏移字段判断各 IP 分片的先后顺序，判断是否缺少 IP 分片。IPv4IPv4 编址编址分类地址分类地址类前缀长度前缀首字节A8 位0 xxxxxxx
43、0127B16 位10 xxxxxx xxxxxxxx128191C24 位110 xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx192223D不可用1110 xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx224239E不可用1111xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx240255IPv4IPv4 编址编址特殊地址特殊地址1.网络中一些常见的特殊地址网络中一些常见的特殊地址如下(1) 本地主机地址：0.0.0.0/32(2) 有限广播地址：255.255.255.255/32(3) 回送地址：127.0.0.0/82.私有私有 IPIP 地址地址类别与
44、范围对应如下：(1) A 类：10.0.0.010.255.255.255(或 10.0.0.0/8)(2) B 类：172.16.0.0172.31.255.255(或 172.16.0.0/12)(3) C 类：192.168.0.0192.168.255.255(或 192.168.0.0/16)子网划分子网划分1.IP 地址结构：1111 / 1616前缀表示网络规模网络规模，后缀表示该网络中的主机数主机数。2.只有给出子网地址中的某主机的 IPIP 地址地址和子网掩码或网络前缀子网掩码或网络前缀，才能准确描述一个子网的规模。通过将该地址与子网掩码做按位与运算按位与运算，就可以得到该子
45、网的子网地址子网地址。ICMPICMP功能：差错报告差错报告和网络探测网络探测。IPv6IPv6数据报格式数据报格式1.IPvIPv4 4 地址地址：地址长度为 3232 位位。IPv6IPv6 地址地址长度为 128128 位位。IPv6 地址数量也扩展到了 2128。2.IPv6 数据报基本首部长度首部长度为固定的固定的 4040 字节字节。IPv6IPv6 地址地址1.通常采用 8 组冒号分隔的十六进制数十六进制数地址形式表示。对于连续的多组 “0000”，可以利用连续的两个“:”（即“:”）代替，但在一个 IPv6 地址中只能用一次“:”。2.IPv6 地址包括：(1)(1) 单播地址
46、：单播地址：唯一标识网络中的一个主机或路由器网络接口。可以作为 IPv6 数据报的源地址和目的地址。(2) 组播地址：组播地址：标识网络中的一组主机。只能用作 IPv6 数据报的目的地址。（向一个组播地址发送IP 数据报，该组播地址标识的多播组每个成员都会收到一个该 IP 数据报的一个副本）(3) 任播地址：任播地址：标识网络中的一组主机。只能用作 IPv6 数据报的目的地址。（但当向一个任播地址发送 IP 数据报时，只有该任播地址标识的任播组的某个成员收到该 IP 数据报。）路由算法与路由算法与路由协议路由协议1.全局式路由选择算法全局式路由选择算法：链路状态路由选择算法（LSLS 算法算法
47、）利用 Dijkstra 算法求最短路径的2.分布式路由选择算法分布式路由选择算法：距离向量路由选择算法（DVDV 算法算法）距离向量路由选择算法的基础是Bellman-Ford 方程（简称 B-F 方程）3.在 Dijkstra 算法中，需要记录的信息：(1) D(v)D(v)：到本次迭代为止，源结点(计算结点)到目的结点 v 的当前路径距离。初始化时，如果结点v 和源结点直接相连，那么 D(v)就是其链路上的权值，否则就是。(2) P(v)P(v)：到本次迭代为止，在源结点到目的结点 v 的当前路径上，结点 v 的前序结点。(3) C(x,C(x, y)y)：结点 x 与结点 y 之间直接
48、链路的费用，如果 x 和 y 之间没有之间链路相连，则 c(x, y)=。(4) S S：结点的集合，用于存储从源结点到该结点的最短路径已求出的结点集合，初始值只有源点本身。InternetInternet 路路由选择协议由选择协议1. 1.自治系统内路由选择：内部网关协议（自治系统内路由选择：内部网关协议（IGPIGP）【路由信息协议（）【路由信息协议（RIPRIP）、开放最短路径优先协议）、开放最短路径优先协议（OSPFOSPF）】）】2.2.自治系统间路由选择：外部网关协议（自治系统间路由选择：外部网关协议（EGPEGP）【边界网关协议（）【边界网关协议（BGPBGP）】）】第五章第五章
49、 数据链路层与局域网数据链路层与局域网知识点名称知识点名称知识点内容知识点内容数据链路层数据链路层数据链路层提供的主要服务：（1 1）组帧（）组帧（2 2）链路接入（）链路接入（3 3）可靠交付（）可靠交付（4 4）差错控制）差错控制1212 / 1616服务服务差错控制差错控制1.噪声分类：随机噪声随机噪声（引起随机差错或独立差错）和冲击噪声和冲击噪声（引起的差错称为突发差错）。2.突发错误发生的第一位错误与最后一位错误之间的长度称为突发长度突发长度。差错控制的差错控制的基本方式基本方式1.检错重发检错重发：是一种典型的差错控制方式典型的差错控制方式，在计算机网络中应用广泛。2.前向纠错前向
50、纠错：适用于单工链路或者对实时性要求比较高的应用。3.反馈校验反馈校验：优点：原理简单，易于实现，无须差错编码无须差错编码。4.检错丢弃检错丢弃：只适用于实时性要求较高只适用于实时性要求较高的系统。循环冗余码循环冗余码CRC 编码的基本思想是：将二进制位串看成是系数为 0 或 1 的多项式的系数。一个 k 位二进制数据可以看作是一个 k-1 次多项式的系数列表，该多项式共有 k 项，从 x(k-1)到 x0。这样的多项式被认为是 k-1 阶多项式。故多项式 G(X) =X4+X2+X+1 对应的比特串为 10111，其阶为 4。信道划信道划分分MACMAC 协议协议1. 1.频分多路复用频分多
