计算机网络第一章概述一、（因特网）1.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，它采用协议族作为通信的规则，且其前身为美国的。

2.因特网的三个阶段：a)从单个网络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（）和对等连接方式（P2P）5.核心系统数据传送阶段的三种交换方式：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c)局域网：有星状、网状、环状和总线拓扑结构。

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（）、用户数据报（）网络层：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（）：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（1.544）和T2速率（2.048）四、宽带接入技术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（、），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（）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。

被除数即为待发送数据，在后面添加n位兀余码（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1（除数-1）个0，余数一定为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，使用做除数进行运算，余数为0即可认定无差错。

技术仅进行差错检测，不是可靠传输。

(二)协议1.协议的组成a)一个将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c)一套网络控制协议2.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：检验序列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：逻辑链路控制子层和媒体接入控制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)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.：载波监听多点接入/碰撞检测3.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（）：构成星型拓扑以太网。

逻辑上还是总线网，使用协议。

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.层（媒体接入控制子层）层的硬件地址硬件地址又称物理地址或地址，是计算机固化在适配器中的地址地址有48位，6个字节2.帧单播帧（一对一）：即收到的帧的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帧的总长度（或数据）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，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（）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：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。

4.高速以太网速率达到或超过100的以太网称为高速以太网，以下则为标准以太网10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，使用协议解决用户识别问题，即第四章、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、协议网络控制报文协议网际组管理协议（多播）地址解析协议(一)地址地址是在整个因特网范围内唯一的32位标识符地址的三个历史阶段：分类的地址、子网的划分、构成超网。

1.分类的地址网络号全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，以便路由器能找到目的主机。

（仍然区分网络类别）子网掩码和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）消除了传统的分类和划分子网的概念，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（地址→地址）协议是为了从网络层使用的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高速缓存中存放一个本局域网上各主机和路由器地址到硬件地址的映射表，当表内无需要的地址对应的地址时，向本局域网广播请求分组，仅有对应主机响应（单播），这个映射表需要经常动态更新(三)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，中间位为，1表示后面有分片，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（不是校验）运算得出：(四)网际控制报文协议为了有效转发数据报和提高交付成功的机会。

报文分两种：差错报告报文和询问报文差错报文都具有相同的格式：把收到的需要进行差错报告的数据报的首部和数据字段的前8个字节取出作为报文的数据字段，再加上相应的首部构成差错报告报文。

询问报文常用应用：命令和命令三、路由选择协议基于自治系统，因特网把路由选择协议划分为两大类：内部网关协议：2协议和协议外部网关协议：4协议1.内部网关协议是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，简单，适用于小型网络的三要点（和谁交换信息、交换什么信息、什么时候需要交换）：a)仅和相邻路由器交换信息b)路由器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c)按固定的时间间隔交换路由信息路由表中最主要的信息是：到某个网络的距离（即最短距离），以及应经过的下一跳地址。

路由表更新原则是找出到每个目的网络的最短距离。

2的报文格式（使用传送）命令指出报文的意义：1是请求路由信息；2是响应请求而发出的路由更新报文：好消息传播的快，坏消息传播的慢整个因特网划分为若干个自治系统虽然每个路由器拥有整个自治系统的全局路由信息，但位置不同，路由表也不同2.内部网关协议（开放最短路径优先）使用分布式的链路状态协议，基于最短路径算法的三要点：a)向本自治系统（区域）中所有路由器发送信息b)发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态c)只有当链路状态发生变化时，路由器才会向所有路由器用洪泛法发送此信息最终所有路由器都能建立一个在全网一致的链路状态数据库，即全网拓扑结构图（称为链路状态数据库的同步）自治系统再划分为若干区域；使利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个自治系统；一个区域内的路由器只知道本区域的完整网络拓扑；使用层次结构的区域划分，上层区域为主干区域，用于连通其他下层区域，其他区域来的信息由区域边界路由器概括，主干区域内的路由器叫主干路由器，其中有一个负责与其他自治系统交换路由信息，叫自治系统边界路由器使用数据报传送五种分组类型：问候（确认可达性）、数据库描述（达到数据库的同步）、链路状态请求、链路状态更新、链路状态确认（新情况下的同步）3.外部网关协议采用了路径向量路由选择协议每个自治系统都要有至少一个路由器作为“发言人”，一般为边界路由器的三要点：a)与其他的发言人建立连接（端口179），利用会话使用报文交换路由信息，称为彼此的邻站或对等站b)所交换的网络可达性的信息（因特网规模太大）就是要到达某个网络（使用网络前缀表示）所经过的一系列自治系统。