计算机网络复习大纲版

第一章

1．ISP、ARPANET

ISP：用户接入与使用各种网络服务都需要经过Internet服务提供商(ISP)来提供。ISP可以分为多个层次。国际或国家服务提供商NSP通过网络接入点NAP互联。

ARPANET：两个基本问题：网络拓扑结构、数据传输方式

网络拓扑包括：集中式和非集中式拓扑构型、分布式网络拓扑构型

2．线路交换的三个阶段：线路建立、数据传输、线路释放

3．ARPAnet、虚电路、数据报交换

虚电路：将数据报与电路交换结合起来。三阶段：建立连接、数据传输、拆除连接。发送方与接收方之间建立逻辑连接；通信的所有分组都通过这条虚电路顺序传送；结点只做差错检测，而不需要做路径选择；通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电路连接。

数据报交换：与报文交换类似，每个数据单元都要附加一个分组头并封装成分组（数据报）。

4．物联网设备：射频标签、无线传感器、光学传感器等。

5．互联网设备：中继器、集线器、交换机、网桥、路由器

6．点-点网络采用存储转发、广播式网络采用介质访问控制机制

7．广域网是一种公共数据网络

8．计算机网络拓扑描述的是通信子网的结构 第二章

1. UDP、OSI参考模型

UDP：面向进程无连接传输服务，不确认报文是否到达，不对报文排序，不进行流量控制，UDP报文可能出现丢失、重复和失序等。支持多路复用。通信开销小，效率比较高，适合对可靠性要求不高，但需要快捷、低延迟通信的应用场合，例多媒体通信。UDP数据报通过IP协议发送和接收。

OSI：

1) 物理层利用传输介质为通信的网络主机之间建立、管理和释放物理连接，实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务。

2) 数据链路层在物理层基础上，通过建立数据链路连接，采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。

3) 网络层通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的传输路径，实现流量控制、拥塞控制与网络互联的功能。

4) 传输层为分布在不同地理位置计算机的进程通信提供可靠的端—端连接与数据传输服务。传输层向高层屏蔽了低层数据通信的细节。

5) 会话层负责维护两个会话主机之间连接的建立、管理和终止，以及数据的交换。

6) 表示层负责通信系统之间的数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。

7) 应用层实现协同工作的应用程序之间的通信过程控制。

2. 网络协议及其3个要素、TCP/IP参考模型

网络协议：为网络数据交换而制定的规则、约定与标准

三要素：语义、语法、时序

TCP/IP参考模型

主机-网络层负责通过网络发送和接收IP分组。并没有规定具体的协议，它采取开放的策略，允许使用广域网、局域网与城域网的各种协议。任何一种流行的低层传输协议都可以与TCP/IP协议互联网络层接口。这正体现了TCP/IP协议体系的开放性、兼容性的特点，也是TCP/IP协议成功应用的基础。通过网络发送和接收IP分组。

互联网络层IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务协议，它提供的是一种“尽力而为”（best-effort）的服务。互联网络层的协议数据单元是IP分组。

传输层TCP与UDP。TCP是一种可靠的、面向连接、面向字节流（byte stream）的传输层协议。TCP协议提供比较完善的流量控制与拥塞控制功能。UDP是一种不可靠的、无连接的传输层协议。

应用层

远程登录协议（TELNET）、文件传输协议（FTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、超文本传输协议（HTTP）、域名服务（DNS）协议、简单网络管理协议（SNMP）、动态主机配置协议（DHCP）。

应 用 层表

示

层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层应 用 层OSI参考模型TCP/IP参考模型传 输 层互联网络层主机-网络层

3 1 1 2

3. 路由选择、协议与服务、Internet的核心协议

路由选择：在确定最佳路径的过程中，路由选择算法需要初始化和维护路由选择表（routingtable）。路由选择表中包含的路由选择信息根据路由选择算法的不同而不同。

协议与服务：协议是一种通信规则，要保证邮政通信系统的正常和有序地运行，就必须制定和执行各种通信规则。服务是指为紧相邻的上层提供的功能调用，每层只能调用紧相邻的下层提供的服务。服务通过服务访问点（SAP）提供。 Internet的核心协议：TCP/IP

第三章

1. 多模光纤

通过多角度地反射光波实现光信号的传输，多个传输路径、路径长度不同、时间不同、会出现扩散和失真，限制了它的传输距离和传输速率。

2. 比特率

数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输的二进制比特数，单位为比特/秒，记做bps。指主机向传输介质发送数据的速率。

1kbps =1×10^3 bps，1Mbps=1×10^6 bps

1Gbps=1×10^9 bps，1Tbps=1×10^12 bps

与二进制数据长度的区别：1Kbit=1024bit

波特率：调制速率描述通过模拟线路传输模拟数据信号的过程中，从调制解调器输出的调制信号每秒钟载波调制状态改变的数值，单位是1/s，称为波特（baud）。调制速率也称为波特率。波特率描述的是码元传输的速率。

二者关系：S=B·log2k

式中k为多相调制的相数。

log2k值表示一次调制状态的变化传输的二进制比特数。

3. ADSL：是一种异步数据传输模式（ATM）。它因为上行（用户到电信服务提供商方向，如上传动作）和下行（从电信服务提供商到用户的方向，如下载动作）带宽不对称（即上行和下行的速率不相同）因此称为非对称数字用户线路。它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。

4. 模拟信号及其调制方法

1. 振幅键控（amplitude shift keying , ASK）

振幅键控ASK信号实现容易，技术简单，但抗干扰能力较差。

2.移频键控（ frequency-shift keying ，FSK ）

移频键控FSK信号实现容易，技术简单，抗干扰能力较强，是目前最常用的调制方法之一。

3.移相键控（phase-shift keying，PSK） 移相键控的抗干扰能力强、但实现技术比较复杂。

绝对调相、相对调相、二相调制、多相调制

采用多相调制或振幅相位混合调制，可以提高数据传输速率。

AFP

5. 调制解调器：同时具备调制与解调功能的设备。

6. 曼切斯特编码：

7. 数据传输速率：

8. 分组交换

9. 奈奎斯特准则：

10. 最大数据传输速率

第四章

差错控制：检查是否出现差错以及如何纠正差错。

误码率是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，数值上近似等于：Pe = Ne（被传错的比特数）/N（传输的二进制比特总数）。

误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。

传输错误是正常且不可避免的，但是一定要控制在一个允许的范围内。

纠错码为每个传输单元加上足够多的冗余信息，以便接收端能够发现，并能够自动纠正传输差错。

检错码为每个传输单元加上一定的冗余信息，接收端可以根据这些冗余信息发现传输差错，但是不能确定是哪一位或哪些位出错，并且自己不能够自动纠正传输差错。

分奇偶校验码（方法简单，检错能力差，用于通信要求较低的环境。）、循环冗余编码CRC（具有检错能力强、实现容易的特点。）。

CRC校验的工作原理:

标准CRC生成多项式G（x）：CRC-12 、CRC-16、CRC-32 、CRC-CCITT

CRC校验码能以[1-（1/2）^(K-1)]的概率检查出长度为（K+1）位的突发错。

如K=16，则该CRC校验码能全部检查出小于或等于16 位的所有的突发差错，并能以1-（1/2）16-1

=99.997％的概率检查出长度为17位的突发错，漏检概率为0.003% 。

停止等待协议的传输效率:

单帧停止等待协议效率计算

传输效率为：U=tf/tT=tf/(tf+2tp) 理想状态下，总延时tT=发送延时tf+传播延时2tp

设α=传播延时/发送延时=tp/tf，则：U=1/(1+2 α)

第五章

访问控制：三种不同的介质访问控制方法（CSMA/CD、Token Bus、Token Ring）。

决定局域网特性的主要技术要素：网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法；

交换机的基本功能：

建立和维护一个表示MAC地址与交换机端口号对应关系的映射表。

在发送主机与接收主机端口之间建立虚连接。

完成帧的过滤与转发。

执行生成树协议，防止出现环路。

三种交换方式：

直接交换方式：检测到目的地址，立即转发，不进行差错检测，延迟短；

存储转发方式：具有差错检测能力，支持不同输入输出速率的端口间转发帧； 改进的直接交换方式：接收到帧的前64字节，帧头字段正确则转发出去。

VLAN的划分方法：基于主机MAC地址的VLAN划分方法、基于网络层地址或协议的VLAN划分方法。

扩展后的Ethernet帧结构：前导码、帧前定界符、目的地址、源地址、VLAN标记、类型、数据、帧校验字段。

VLAN技术的优点：灵活、方便管理；提高了局域网系统性能；提高了局域网系统安全性。

ARP和RARP协议

为了使TCP/IP与具体的物理网络无关，通过网际层将物理地址隐藏起来，统一使用IP地址进行网际间通信。

ARP：在网际层，提供IP地址到物理地址映像服务的协议的地址解析协议。

RARP：提供从物理地址到IP地址映射服务的协议的逆向地址解析协议。

全双工工作模式：发送器/接收器＜=同时双向传输=＞发送器/接收器

优点吞吐量达，但要求传输信道提供足够的带宽。例，交换式网络。

时延：发送延时、传播延时、处理延时、等待延时。

CSMA/CD的冲突窗口（最短帧长）：规定冲突窗口为51.2s，10Mbps的Ethernet在该时间内可以发送512b(64B)的数据，因此64B为Ethernet的最短帧长度。

第六章

路由汇聚：路由汇聚是减少路由表项数量的重要手段。

最长前缀匹配原则:路由选择是选择具有最长网络前缀的路由的过程，这就是“最长前缀匹配”的路由选择原则。

设计路由选择算法的目标是生成路由表，为路由器转发IP分组找出适当的下一跳路由器。

设计路由选择协议的目标是实现路由表中路由信息的动态更新。

CIDR技术：CIDR用“网络前缀(network-prefix)”，代替“网络号+主机号”二层地址结构，形成新的无分类二层地址结构，不再使用子网的概念。

CIDR地址采用“斜线记法”，如：200.16.23.0/ 20，前20位是网络前缀，后12位是主机号。

CIDR将网络前缀相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。同理主机号全0表示网络地址，全1表示广播地址，不分配给主机。

路由器：主要功能：

建立并维护路由表：保存端口对应的目的网络地址、默认路由地址、定期交换路由信息并更新路由表。

提供网络间的分组转发功能：检查进入IP分组的目的地址，根据路由表决定该分组是直接交付还是间接交付。