《计算机网络》知识点（参考）
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互联网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代。由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的万维网 WWW (World Wide Web) 被广泛使用在互联网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为互联网的这种指数级增长的主要驱动力。
成为互联网正式标准要经过三个阶段，所有互联网标准都以 RFC 的形式在互联网上发表。互联网草案 (Internet Draft) ——有效期只有六个月。在这个阶段还不是 RFC 文档。建议标准 (Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为 RFC 文档。互联网标准 (Internet Standard) ——达到正式标准后，每个标准就分配到一个编号 STD xxxx。 一个标准可以和多个 RFC 文档关联。
从互联网的工作方式上看，可以划分为两大块：(1) 边缘部分： 由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。(2) 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
计算机系统之间的通信方式通常可划分为两大类：客户/服务器方式（C/S 方式）即 Client/Server 方式，简称为 C/S 方式。 对等方式（P2P 方式） 即 Peer?to?Peer 方式 ，简称为 P2P 方式。
电路交换分为三个阶段：建立连接：建立一条专用的物理通路，以保证双方通话时所需的通信资源在通信时不会被其他用户占用；通信：主叫和被叫双方就能互相通电话；释放连接：释放刚才使用的这条专用的物理通路（释放刚才占用的所有通信资源）。
互联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，而主机处在互联网的边缘部分。
路由器处理分组的过程是：把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。
分组交换带来的问题：分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时某某。分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。
按照网络的作用范围进行分类广域网 WAN (Wide Area Network)：作用范围通常为几十到几千公里。城域网 MAN (Metropolitan Area Network)：作用距离约为 5 ~ 50 公里。局域网 LAN (Local Area Network) ：局限在较小的范围（如 1 公里左右）。个人区域网 PAN (Personal Area Network) ：范围很小，大约在 10 米左右。
按照网络的使用者进行分类公用网 (public network) 按规定交纳费用的人都可以使用的网络。因此也可称为公众网。专用网 (private network) 为特殊业务工作的需要而建造的网络。
计算机网络的性能一般是指它的几个重要的性能指标，主要包括：速率、带宽、吞吐率、时某某、时某某带宽积、往返时间 RTT、利用率
速率是计算机网络中最重要的一个性能指标，指的是数据的传送速率，它也称为数据率 (data rate)或比特率 (bit rate)。速率的单位是 bit/s，或 kbit/s、Mbit/s、 Gbit/s 等。
在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。
吞吐量 (throughput) 表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
时某某 (delay 或 latency) 是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。有时也称为延迟或迟延。网络中的时某某由以下几个不同的部分组成：(1) 发送时某某(2) 传播时某某(3) 处理时某某(4) 排队时某某
发送时某某也称为传输时某某。发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。传播时某某
电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
处理时某某，主机或路由器在收到分组时，为处理分组（例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由）所花费的时间。
排队时某某，分组在路由器输入输出队列中排队等待处理所经历的时某某。
为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化组织 ISO 于 1977 年成立了专门机构研究该问题。他们提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架，即著名的开放系统互连基本参考模型 OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)，简称为 OSI。而非国际标准 TCP/IP 却获得了最广泛的应用。TCP/IP 常被称为事实上的 (de facto) 国际标准。
网络协议 (network protocol)，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。ARPANET 的研制经验表明，对于非常复杂的计算机网络协议，其结构应该是层次式的。
网络协议的三个组成要素 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。
TCP/IP 是四层体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。
OSI 参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元 PDU (Protocol Data Unit)。这个名词现已被许多非 OSI 标准采用。任何两个同样的层次把数据（即数据单元加上控制信息）通过水平虚线直接传递给对方。这就是所谓的“对等层”(peer layers)之间的通信。
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。
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 (Service Access Point)。
服务访问点SAP是一个抽象的概念，它实际上就是一个逻辑接口。
信道 —— 一般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）——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。
基本的带通调制方法，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。
信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比。常记为 S/N，并用分贝 (dB) 作为度量单位。
传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播。导引型传输媒体双绞线、同轴电缆、光缆。非导引型传输媒体就是指自由空间。在非导引型传输媒体中，电磁波的传输常称为无线传输。常见的有短波通信和微波通信。
信道复用技术主要有：频分复用、时分复用、统计时分复用、波分复用、码分复用。
复用 (multiplexing) 是通信技术中的基本概念。它允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。
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。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。
数据链路层协议有许多种，但有三个基本问题则是共同的。这三个基本问题是：1. 封装成帧2. 透明传输3. 差错控制。封装成帧 (framing) 就是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。确定帧的界限。控制字符 SOH (Start Of Header) 放在一帧的最前面，表示帧的首部开始。另一个控制字符 EOT (End Of Transmission) 表示帧的结束。
在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率 BER (Bit Error Rate)。在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。在数据后面添加上的冗余码称为帧检验序列 FCS (Frame Check Sequence)。
对于点对点的链路，目前使用得最广泛的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。
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 (Link Control Protocol)。(3) 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
解决透明传输问题方面，当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法一样）。 当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。
以太网的两个DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。IEEE 802.3 是第一个 IEEE 的以太网标准。DIX Ethernet V2 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”。严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网 。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，IEEE 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层；媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
网络接口板又称为通信适配器 (adapter) 或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。
CSMA/CD 含义：载波监听多点接入 / 碰撞检测 (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 。
为了通信的简便，以太网采取了两种重要的措施：(1) 采用较为灵活的无连接的工作方式(2) 以太网发送的数据都使用曼彻斯特 (Manchester) 编码
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）。
以太网的端到端往返时某某称为争用期，或碰撞窗口。经过争用期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。当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时：(1) 立即停止发送数据；(2) 再继续发送若干比特的人为干扰信号 (jamming signal)，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。
10 Mbit/s 以太网取 51.2 ?s 为争用期的长度。对于 10 Mbit/s 以太网，在争用期内可发送 512 bit，即 64 字节。
10BASE-T 双绞线以太网的出现，是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑，它为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。从此以太网的拓扑就从总线形变为更加方便的星形网络，而以太网也就在局域网中占据了统治地位。10代表传输速度为10兆比特每秒，base代表基带信号传输，t代表传输介质是双绞线。
在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。 IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段 6 个字节中的前三个字节 (即高位 24 位)，称为组织唯一标识符。地址字段 6 个字节中的后三个字节 (即低位 24 位) 由厂家自行指派，称为扩展唯一标识符，必须保证生产出的适配器没有重复地址。
常用的以太网 MAC 帧格式有两种标准 ：DIX Ethernet V2 标准、IEEE 的 802.3 标准
在物理层扩展以太网主要使用光纤、集线器扩展。扩展以太网更常用的方法是在数据链路层进行。在数据链路层扩展以太网，早期使用网桥，现在使用以太网交换机。以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥。
以太网交换机的特点，以太网交换机的接口有存储器，能在输出端口繁忙时把到来的帧进行缓存。以太网交换机是一种即插即用设备，其内部的帧交换表（又称为地址表）是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的。以太网交换机使用了专用的交换结构芯片，用硬件转发，其转发速率要比使用软件转发的网桥快很多。
以太网交换机的交换方式，存储转发方式即把整个数据帧先缓存后再进行处理。直通 (cut-through) 方式即接收数据帧的同时就立即按数据帧的目的 MAC 地址决定该帧的转发接口，因而提高了帧的转发速度。
IEEE 802.1D 标准制定了一个生成树协议 STP (Spanning Tree Protocol)。其要点是：不改变网络的实际拓扑，但在逻辑上则切断某些链路，使得从一台主机到所有其他主机的路径是无环路的树状结构。
利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网 VLAN (Virtual LAN)。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。每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的计算机是属于哪一个 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。
IEEE 批准了 802.3ac 标准，该标准定义了以太网的帧格式的扩展，以支持虚拟局域网。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计算机属于哪一个虚拟局域网。插入 VLAN 标记得出的帧称为 802.1Q 帧 或 带标记的以太网帧。
PPPoE (PPP over Ethernet) 的意思是“在以太网上运行 PPP”，它把 PPP 协议与以太网协议结合起来 —— 将 PPP 帧再封装到以太网中来传输。现在的光纤宽带接入 FTTx 都要使用 PPPoE 的方式进行接入。在 PPPoE 弹出的窗口中键入在网络运营商购买的用户名和密码，就可以进行宽带上网了。
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。
网络提供数据报服务，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。网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。
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三个协议：地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)
中间设备又称为中间系统或中继 (relay)系统。有以下五种不同类型的中间设备：物理层中继系统：转发器 (repeater)、集线器。数据链路层中继系统：网桥 或 桥接器 (bridge)、交换机。网络层中继系统：路由器 (router)、三层交换机。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)。
IP 地址就是给每个连接在互联网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。IP 地址现在由互联网名字和数字分配机构ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。
在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。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。
IP 地址与硬件地址是不同的地址。从层次的角度看，硬件地址（或物理地址）是数据链路层和物理层使用的地址。IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址（称 IP 地址是逻辑地址是因为 IP 地址是用软件实现的）。IP 地址放在 IP 数据报的首部，而硬件地址则放在 MAC 帧的首部。
已经知道了一个机器（主机或路由器）的IP地址，如何找出其相应的硬件地址？地址解析协议 ARP 就是用来解决这样的问题的。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。
一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。
子网掩码规则：子网掩码长度 ＝ 32 位；某位 ＝ 1：IP地址中的对应位为网络号和子网号；某位 ＝ 0：IP地址中的对应位为主机号
使用 CIDR 时，路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由：最长前缀匹配 (longest-prefix matching)。网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体 (more specific) 。最长前缀匹配又称为最长匹配或最佳匹配。
ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。ICMP 报文的前 4 个字节是统一的格式，共有三个字段：即类型、代码和检验和。接着的 4 个字节的内容与 ICMP 的类型有关。
ICMP 差错报告报文共有 4 种 终点不可达 、时间超过 、参数问题 、改变路由（重定向）(Redirect)
ICMP 的应用举例，PING 用来测试两个主机之间的连通性。PING 使用了 ICMP 回送请求与回送回答报文。
在 Windows 操作系统中命令 tracert。用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。它利用 IP 数据报中的 TTL 字段和 ICMP 时间超过差错报告报文实现对从源点到终点的路径的跟踪。
从路由算法的自适应性考虑，可以分为静态路由选择策略、动态路由选择策略。
互联网的路由选择协议：内部网关协议 IGP：具体的协议有多种，如 RIP 和 OSPF 等。外部网关协议 EGP：目前使用的协议就是 BGP。RIP 是一种分布式的、基于距离向量的路由选择协议。RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器。
RIP 协议的三个特点：(1) 仅和相邻路由器交换信息。(2) 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。(3) 按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒。当网络拓扑发生变化时，路由器也及时向相邻路由器通告拓扑变化后的路由信息。
根据应用程序的不同需求，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 。
在一台主机中经常有多个应用进程同时分别和另一台主机中的多个应用进程通信。这表明运输层有两个很重要的功能——复用 (multiplexing)和分用 (demultiplexing)。
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 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 终都有跳变。位开始边界有跳变代表 0，而位开始边界没有跳变代表 1。
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码具有自同步能力。
物理层的主要任务：
确定与传输媒体的接口的一些特性。
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。
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。
Ip数据报格式如下，请正确填表：
采用三报文握手建立 TCP 连接的各状态
/
四报文tcp连接释放过程图：
IP 数据报分片
CIDR 地址块划分举例
如下图所示，在表格中填写正确的ip地址和mac地址。（5分）
在网络层
写入 IP 数据报首部的地址
在数据链路层
写入 MAC 帧首部的地址
源地址
目的地址
源地址
目的地址
从 H1 到 R1
IP1
IP2
HA1
HA3
从 R1 到 R2
IP1
IP2
HA4
HA5
从 R2 到 H2
IP1
IP2
HA6
HA2
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