湖南大学《计算机网络》笔记-复习要点

第一部分 基本概念、基本理论第 1 章概述1. 计算机网络：一些互相连接的、自治的计算机的集合。计算机网络向用户提供的最重要功能: 连通性 资源共享2. internet 互联网(互连网)：由多个计算机网络互连而成的网络3. Internet(因特网)：世界上最大的互联网络。4. 计算机网络把许多计算机连接在一起，因特网把许多网络连接在一起5. 三网融合：电信网络、有线电视网络、计算机网络6. Internet 的发展1969 年起源于 ARPANET，从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程1985-1992 年，建成为三级结构的 Internet：主干网、地区网、园区网（或企业网、校园区网）1993- , 形成多层次 ISP 结构的 Internet.7. Internet 的组成：边缘部分(资源子网)、核心部分（通信子网）8. C/S(Client/Server)方式与 P2P（Peer-to-Peer）方式：定义、比较9. C/S(Client/Server)方式与 B/S(Browser/Server)方式：定义、比较10. 电路交换、报文交换、分组交换的主要特点与优缺点比较电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送，经过通信路径上的线路资源独占；优点：通信实时性强，适用于交互式会话类通信；缺点：1. 对突发性通信不适应，通信线路的利用率较低。2.建立连接时间长，系统不具有存储数据的能力，不能平滑流量。报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。优点：无需预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率；缺点：时延较长，灵活性较差。分组交换：单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表转发到下一个结点。优点：高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活以分组为传送单位和查找路由。迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组。可靠保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。缺点：分组在各结点存储转发时需要排队，会造成一定的时延。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。很难提供服务质量。11. 计算机网络分类1). 不同作用范围的网络广域网 WAN (Wide Area Network):几十几千 km局域网 LAN (Local Area Network):1km城域网 MAN (Metropolitan Area Network):550km个人区域网 PAN (Personal Area Network) :从作用范围看属于 LAN2). 从网络的使用者进行分类公用网 (public network)专用网 (private network)12. 计算机网络的性能指标1). 速率 2).带宽 3).吞吐量 4).时延 5).时延带宽积, 6).往返时间 RTT, 7).利用率13. 网络协议的三要素是什么?各有什么含义?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。14. 协议分层的好处（为什么要分层？）各层之间独立、灵活性好、结构上可分隔开、易于实现和维护、能促进标准化工作15. 网络体系结构定义：计算机网络的各层及其协议的集合。或：计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。ISO 的 OSI/RM 的体系结构（7 层）:物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层TCP/IP 的体系结构（4 层）网络接口层、网际层(IP 、ARP 、ICMP 、IGMP) 、运输层（TCP/UDP）、应用层具有 5 层协议的体系结构（各层主要功能 P28-29）：物理层：透明地传输比特流数据链路层：在相邻结点间的链路上透明地传送帧中的数据网络层：为网络上不同主机提供通信功能、为分组选择合适的路由运输层：向两个主机中进程之间的通信提供服务，由于一个主机可同时运行多个进程，运输层还具有复用和分用功能应用层：为用户应用进程提供服务16. 协议栈 protocol stack：指网络中各层协议的总和。计算机网络的体系结构通常分为几层，几个层次画在一起很象一个栈的结构。17. 实体 entity：任何可发送或接受信息的硬件或软件进程。18. 协议数据单元 PDU：对等层次之间传送的数据单位19. 服务访问点 SAP：在同一系统中相邻两层的实体进行交互（交换信息）的地方。20. 网络体系结构中各层传输的数据单位：物理层：比特（位）bit数据链路层：帧 frame网络层：分组（包）packet, 或 IP 分组，IP 数据报运输层：TCP：报文段 segment, UDP:用户数据报 user datagram1. 物理层基本概念第 2 章 物理层作用：在传输媒体上传输比特流，屏蔽掉网络中硬件设备和传输媒体的差异，使上层感觉不到这些差异；完成并行传输与串行传输方式的转换物理层描述 4 个特性：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性2. 数据通信系统模型源系统（发送端、发送方）-传输系统（传输网络）-目的系统（接收端、接收方）3. 数据通信的基本术语数据(data)运送消息(message)的实体。信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。模拟信号 analog signal：消息的参数的取值是连续的信号数字信号 digital signal ：消息的参数的取值是离散的信号模拟数据：取值是连续的数据数字数据：取值是不连续离散的数据码元(code)在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。单工 Simplex 通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。半双工 half duplex 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)。全双工 full duplex 通信：通信的双方可以同时发送和接收信息。基带信号：来自信源的基本频带信号带通信号：经过载波调制后的信号4、奈奎斯特准则与香农公式（会使用公式进行简单计算）奈奎斯特准则：码元的最大数据传输速率 Rmax 与理想通信信道带宽 W（单位 Hz）的关系为: Rmax=2·W·log2V（b/s）。V 为信号采样时包含的离散级数，对二进制信号来说 V=2香农(Shannon)公式：信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = W log2(1+S/N)b/sW 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。S/N 为信噪比, dB(decibel,分贝): 1dB=10lgS/NS/N=10 则为 10dB, S/N=100 则为 20dB,S/N=1000 则为 30dB5. 传输媒体及其特点导向传输媒体：双绞线（STP，UTP） 同轴电缆、光缆（多模光纤、单模光纤）非导向传输媒体：无线电、卫星、地面微波、红外线6、常用的信道复用技术(记住英文全称)能够合并和分解信号，使多个用户可以共享同一信道连到远方的一种通信技术。1).FDM: Frequency Division Multiplexing 频分复用: 将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输 1 路信号。所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。2).TDM:Time Division Multiplexing 时分复用：采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，达到多路传输的目的。所有用户在不同的时间占用相同的频带宽度STDM: Statistic TDM 统计时分复用：一种改进的 TDM,明显提高信道利用率3).WDM: Wavelength Division Multiplexing 波分复用：光的频分复用DWDMDense WDM 密集波分复用：在一根光纤上复用 80 路或更多路数的光载波信号4).CDM: Code Division Multiplexing 码分复用：CDMA:Code Division Multiple Access 码分多址:每个用户可以在同样的时间使用相同的频带进行通信，但各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。码片(chip): CDMA 中每一个比特时间再划分的 m 个短的间隔7、数字传输系统(记住英文全称及定义)PCM：Pulse Code Modulation 脉码调制: T1(24 路 PCM 1.544Mb/s) E1(30 路 PCM, 2.048Mb/s) SONET：Synchronous Optical Network 同步光纤网SDH: Synchronous Digital Hierarchy 同步数字系列8、宽带接入技术 xDSL: ADSL HFCFTTx第 3 章 数据链路层1. 链路(link)/物理链路: 从一个结点到相邻结点的一段物理线路，中间无其他结点。数据链路（data link）、逻辑链路:链路加上必要的通信协议2. 数据链路层协议要解决的 3 个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检测3. 最大传送单元 MTU：帧的数据部分的长度上限4. 透明传输的解决方法字节填充或字符填充：发送端的数据链路层在数据中出现控制字符，则在其前面插入一个转义字符；接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除这个插入的转义字符。零比特填充（位填充）：在发送端，先扫描整个信息字段，只要发现有 5 个连续 1，则立即填入一个 0；在接收端,对帧中的比特流进行扫描，每当发现 5 个连续 1 时，就把这 5 个连续 1 后的一个 0 删除。5. CRC 检验原理与冗余码的计算6. PPP 协议的组成（P72）、PPP 帧格式(P73)7. 常用的局域网的拓扑结构有哪些种类？现在流行的是哪种结构？星形、环形、总线、树形。现在流行的是星形8. 网络适配器的作用（P78-79）9. 局域网中占绝对统治地位的是以太网，以太网发送的数据都使用曼彻斯特(Manchester)编码，传统的标准以太网的介质访问控制方式使用的是 CSMA/CD。10. CSMA/CD 协议工作流程（原理）Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。基本原理:发送端:1) “多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。2) “载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。3) “碰撞（冲突）检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。4) 一旦发现总线上出现了碰撞（冲突），就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后调用指数退避算法等待一段随机时间后再次发送。即：先听后发，边听边发，碰撞停止，延迟重发接收端:1). 浏览收到的数据帧并且校验是否是碎片。若是碎片则丢弃,否则转下一步.2). 检验目标 MAC 地址. 若与本机 MAC 地址不同则丢弃，否则转下一步；3）判断帧的完整性（CRC 校验是否正确、长度等），若有错则进行错误处理，否则正确接收。冲突处理： 有两种冲突情况： 侦听中发现线路忙, 则等待