计算机⽹络第六版复习总结
计算机⽹络
第⼀章概述
⼀、Internet（因特⽹）
1.Internet是⼀个专有名词，它指当前全球最⼤的、开放的、由众多⽹络相互
连接⽽成的特定计算机⽹络，它采⽤TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前⾝为美国的ARPANET。 2.因特⽹的三个阶段：
a)从单个⽹络ARPANET向互联⽹发展的过程。
b)建成了三级结构的因特⽹：主⼲⽹、地区⽹和校园⽹。
c)形成了多层次的ISP结构。
3.因特⽹的组成
边缘部分：资源⼦⽹核⼼部分：通信⼦⽹
4.边缘端系统通信⽅式
客户—服务器⽅式（C/S）和对等连接⽅式（P2P）
a)电路交换：有连接的，⽐特流直达终点
b)报⽂交换：以报⽂为单位存储转发
c)分组交换：以分组（报⽂的⼀部分）为单位存储转发，因特⽹使⽤的
6.⽹络的类别
a)⼴域⽹
b)城域⽹
d)个⼈局域⽹
⼆、⽹络的体系结构
计算机⽹络的各层及其协议的集合，称为⽹络的体系结构。
1.协议：这些为进⾏⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则、标准或约定称为⽹络协
议。
三要素:
a)语法：即数据与控制信息的结构或格式
b)语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应
c)同步：即事件实现顺序的详细说明
2.五层协议的体系结构
各层传输数据单元
应⽤层：报⽂传输层：报⽂段（TCP）、⽤户数据报（UDP）
⽹络层：IP数据报数据链路层：帧物理层：⽐特各层互相透明：下层向上层屏蔽具体实现细节，传输⽅式等
第⼆章、物理层
⼀、数据通信基本概念
1.通信的交互⽅式
a)单向通信（单⼯通信）：只能有⼀个⽅向的通信
b)双向交替通信（半双⼯通信）：通信的双⽅都可以发送信息，但不能同时
发送，⼀般为⼀⽅发送⼀⽅接受，⼀段时间后反过来
c)双向同时通信（全双⼯通信）：通信的双⽅可以同时发送和接受信息
2.信号的调制
a)基带调制
仅对基带信号的波形进⾏变换，变换后仍是基带信号
b)带通调制
使⽤载波将基带信号的频率范围搬移到更⾼的频段，并转换为模拟信号
基本带通调制⽅法：调幅、调频、调相
⼆、信道复⽤技术
多路复⽤：
a)频分复⽤：⽤户在同样的时间占⽤不同的带宽资源
b)统计时分复⽤：⽤户在不同的时间占⽤同样的频带宽度
c)波分复⽤：就是光的频分复⽤
d)码分复⽤（CDM）：⽤户使⽤不同的码型在同样的时间同样的频带通信
三、数字传输系统
多路复⽤的T1速率（1.544Mb/s）和T2速率（2.048MB/s）
四、宽带接⼊技术
ADSL技术
⾮对称数字⽤户线是⽤现有的模拟电话⽤户线进⾏数字传输
第三章、数据链路层
⼀、点对点
(⼀)三个基本问题
1.封装成帧
封装成帧就是在⼀段数据的前后分别添加⾸部和尾部。⾸部和尾部的⼀个重要作⽤就是进⾏帧定界，使⽤帧定界符（SOH、EOT），即开始结束标志
2.透明传输
透明传输就是使得⽆论什么样的⽐特组合的数据都能够通过数据链路层。使⽤转义字符（ESC）防⽌控制字符（帧定界符）被解释，这种⽅法称为字节填充
3.差错检测
使⽤循环兀余检验CRC。被除数即为待发送数据，在后⾯添加n位兀余码（FCS 即运算后得出的余数），构成帧数据，除数是双⽅事先商定的，⼀般使⽤⽣成多项式表⽰。
运算为异或运算（做加法不进位），运算时要在被除数后添加n-1（除数-1）个0，余数⼀定为n-1（除数-1）位，商为每次除后得到的余数的最⾼位接收检测时，使⽤FCS做除数进⾏CRC运算，余数为0即可认定⽆差错。
CRC技术仅进⾏差错检测，不是可靠传输。
(⼆)PPP协议
1.PPP协议的组成
a)⼀个将IP数据报封装到串⾏链路的⽅法
b)⼀个⽤来建⽴、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP
c)⼀套⽹络控制协议NCP
2.PPP协议的帧格式
⾸部包括：开始标志字段、地址字段、控制字段（⽆⽤）和上层协议字段 尾部包括：CRC检验序列FCS和结束标志字段
异步传输（逐个字符传送）时，使⽤0x7D做转义字符进⾏字节填充
同步传输（⼀连串⽐特连续传送）时，每5个1添加⼀个0，称为零⽐特填充
⼆、⼴播
局域⽹的数据链路层
局域⽹的数据链路层拆分成两个⼦层：
逻辑链路控制LLC⼦层和媒体接⼊控制MAC⼦层
计算机与外界局域⽹的连接是通过通信适配器。适配器的⼀个重要功能就是要进⾏数据串⾏传输和并⾏传输的转换。
(⼀)CSMA/CD协议
1.以太⽹的特点：采⽤⽆连接的⼯作⽅式；数据使⽤曼彻斯特编码的信号
2.CSMA/CD：载波监听多点接⼊/碰撞检测
3.CSMA/CD的要点：
a)多点接⼊：说明是个总线型⽹络，许多计算机以多点接⼊的⽅式连接在⼀根
总线上（传统以太⽹）。协议实质是载波监听和碰撞检测
b)载波监听：不管在发送前，还是发送中，每个站都必须不停的检测信道
c)碰撞检测：“边发送边监听”，⼀旦发现总线上出现碰撞，适配器⽴即停⽌发
送，等待⼀段随机时间后再发送。以太⽹的端到端数据往返时间2τ称为争⽤期，⼜称碰撞窗⼝，经过争⽤期的这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发⽣碰撞
(⼆)以太⽹
集线器（HUB）：构成星型拓扑以太⽹。逻辑上还是总线⽹，使⽤CSMA/CD 协议。⼯作在物理层，每个接⼝仅简单的转发⽐特，不进⾏碰撞检测。1.MAC层（媒体接⼊控制⼦层）
MAC层的硬件地址
硬件地址⼜称物理地址或MAC地址，是计算机固化在适配器ROM中的地址MAC地址有48位，6个字节
2.MAC帧
单播帧（⼀对⼀）：即收到的帧的MAC地址与本站硬件地址相同
⼴播帧（⼀对全体）：发送给本局域⽹上的所有站点的帧（全1地址）
多播帧（⼀对多）：发送给本局域⽹上⼀部分站点的帧
只有⽬的地址可以使⽤⼴播地址和多播地址
MAC帧格式：
前同步码是为了接收⽅能达成时钟同步
利⽤曼彻斯特编码确定MAC帧的总长度（或数据）
MAC帧必须是整数个字节长度，可以在数据字段后加填充字段。
⾸部+尾部有18个字节，数据字段必须在46~1500字节之间，MAC帧总长在64~1518字节之间
3.以太⽹的扩展
a)在物理层使⽤集线器（HUB）扩展：共享式扩展，⼴播发送
b)在数据链路层使⽤（⽹桥）扩展：将两个以太⽹连接成更⼤的以太⽹，
原来的以太⽹称为⽹段。使⽤存储转发⽅式
⽹桥的⼯作原理：
a)学习以太帧中的源地址和进⼊的接⼝，建⽴转发表；
b)过滤本地帧，过滤同⽹段的帧
c)转发异地帧，转发不同⽹段的帧
d)⼴播未知帧，把未存储在转发表内的地址的帧⼴播给所有接⼝
多接⼝⽹桥——以太⽹交换机：⼯作在全双⼯⽅式
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，⽽这些⽹段具有某些共同的需求。每个VLAN帧在源地址与类型之间都有4个字节的明确标识符，指明这个帧的⼯作站属于哪个VLAN。
4.⾼速以太⽹
速率达到或超过100Mb/s的以太⽹称为⾼速以太⽹，以下则为标准以太⽹10Gb/s的以太⽹帧与其以下的以太⽹帧格式相同，但物理层标准（线缆）不同
使⽤以太⽹进⾏宽带接⼊：在以太⽹中传输，使⽤PPP协议解决⽤户识别问题，即PPPoE
第四章、⽹络层
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。
⼀、路由器
⽹络层核⼼部件：路由器（实现⽹络互联）
⽹络层的主要⼯作：路由器的转发分组
路由器结构的两部分：路由选择和分组转发
1.路由选择（控制部分）
核⼼构件是路由选择处理机；任务是根据所选定的路由选择协议构造出路由表，同时经常或定期更新和维护路由表
2.分组转发
分组转发分为三部分：交换结构、⼀组输⼊端⼝、⼀组输出端⼝
交换结构（交换组织）根据转发表对分组处理，将从某个输⼊端⼝进⼊的分组从合适的输出端⼝转发出去。
⼆、IP协议
⽹络控制报⽂协议ICMP
⽹际组管理协议IGMP
（多播）
地址解析协议ARP
(⼀)IP地址
IP地址是在整个因特⽹范围内唯⼀的32位标识符
IP地址的三个历史阶段：分类的IP地址、⼦⽹的划分、构成超⽹。
1.分类的IP地址
⽹络号全0表⽰“本⽹络”（只会在A类⽹络出现），主机号全0表⽰“本主机”，主机号全1表⽰“该⽹络上所有主机”（⼴播地址），⽹络号127保留为本地还回测试使⽤，⽹络号128.0、129.0.0都不指派。
2.⼦⽹的划分
占⽤主机号的若⼲位作为⼦⽹号，使⽤⼦⽹掩码区分⼦⽹地址，规定主机号如何划分⼦⽹，以便路由器能到⽬的主机。（仍然区分⽹络类别）⼦⽹掩码和IP地址做与运算即可得到⼦⽹⽹络地址。（全0和全1的⼦⽹号也可以使⽤）。⼦⽹掩码最好连续的1和0，以免出现差错。（不是必须）
3.构成超⽹（⽆分类编址CIDR）
消除了传统的分类IP和划分⼦⽹的概念，使⽤⽹络前缀指明⽹络地址，使⽤变长的⼦⽹掩码指明⽹络前缀。利⽤变长的⼦⽹掩码实现路由聚合（构成超⽹）
(⼆)地址解析协议ARP（IP地址→MAC地址）
ARP协议是为了从⽹络层使⽤的IP地址解析出在数据链路层使⽤的硬件地址。实现⽅法是在每个主机ARP⾼速缓存中存放⼀个本局域⽹上各主机和路由器IP 地址到硬件地址的映射表，当表内⽆需要的IP地址对应的MAC地址时，向本局域⽹⼴播ARP 请求分组，仅有对应主机响应（单播），这个映射表需要经常动态更新
(三)IP数据报的格式
⾸部长度的单位是4字节；总长度是⾸部+数据；
16位标识保证分⽚后的数据报能正确重装；3位标志最低位为MF，中间位为DF，MF=1表⽰后⾯有分⽚，DF=1表⽰不能分⽚；
⽚偏移是相对于⽤户数据字段的起点，该⽚从何开始，⽚偏移以8字节为单位，即每个分⽚的长度是8个字节的整数倍（除最后⼀个分⽚）；
协议是指出应该把数据交给哪个协议处理；
⾸部校验和仅仅检验数据报⾸部，使⽤反码算数（不是CRC校验）运算得出：
