第一章 计算机网络基础知识

  1. 计算数据传输所需时间

    1. 1-07 1-08 1-09

      1.1 计算机网络的形成和发展

      1.1.1 计算机网络的形成

  2. 1969年，美国国防部高级研究计划局(DARPA)建立了世界上第一个分组交换网（APPANet），即Internet的前身。

  3. 1976年，美国Xeror公司开发了基于载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD)原理的、用同轴电缆作为共享链路链接多台计算机的局域网，取名以太网。

  4. 计算机网络的发展趋势是“三网合一”

    1. 通信网络、计算机网络和有线电视网络

      1.2 计算机网络的定义

  5. 没有明确的标准。

  6. 本书的定义为：不同地理位置的两台或多台独立的计算机通过通信设备和传输介质相互连接，在网络软件的作用下进行资源共享和数据通信等基本任务的系统称为计算机网络。（重点）

    1.3 计算机网络的功能和应用

    1.3.1 计算机网络的功能

  7. 资源共享（主要功能）

  8. 数据通信
  9. 提高信息系统的可靠性
  10. 进行分布处理

  11. 进行实时控制和综合处理

    1.4 计算机网络的拓扑结构

  12. 主要有星型、总线型、环形、网状、树形和混合型拓扑结构。

    1.5 计算机网络的分类

    1.5.1 按网络传输技术分类

  13. 广播网络

    1. 广播网络的通信信道是共享介质，即网络上的所有计算机都共享它们的传输信道。

  14. 点到点网络

    1. 也称分组交换网，因为有许多条链接通道，分组要通过通信设备，且每个分组之间的路径是不确定的，所以路由算法非常重要。

      1.5.2 按网络覆盖类型分类（重点）

  15. 局域网（LAN）

    1. 覆盖范围有限，一般为几百米到几公里之间
    2. 数据传输率高，10Mbps-千兆
    3. 便于安装和维护
  16. 城域网（MAN）
    1. 技术实现上类似LAN，但范围比LAN大

  17. 广域网（WAN）

    1. 覆盖范围广，可以是一个国家或一个洲际网络
    2. 数据传输率高，各广域网的链接结点一般有非常高速的链路。
    3. 通信线路一般使用电信部门的公用线路或专线

      1.5.3 按网络的拓扑结构分类

  18. 详见1.4

    1.5.4 其他网络分类方法

  19. 按网络控制方式不同，分类分布式和集中式

  20. 按信息交换方式，分为分组交换网、报文交换网、电路交换网、综合业务数字网
  21. 按网络环境不同，分为企业网、园区网和校园网
  22. 按通信速率，分为低速网、中速网、高速网
  23. 按网络配置分类，对客户机、服务器进行分类
  24. 按传输介质带宽，分为基带网络和宽带网络

  25. 按网络协议分类。

    1.6 计算机网络的基本组成

    1.6.1 计算机网络的系统组成

  26. 从逻辑上可将一个计算机网络分为两个部分：

    1. 负责数据处理的计算机与终端，称作资源子网
    2. 负责数据通信的通信控制处理机与通信链路，称为通信子网
  27. 资源子网
    1. 主要任务：提供资源共享所需硬件、软件及数据资源，提供访问计算机网络和处理数据的能力。
    2. 所以由计算机终端，终端处理器，软件资源和信息资源等组成

  28. 通信子网

    1. 主要任务：完成数据传输、交换及通信控制，为计算机网络的通讯功能提供服务。
    2. 有通信处理控制机、通信线路、信号变换设备等组成

      1.6.2 计算机网络的组成部分

  29. 服务器

  30. 客户机
  31. 网络适配器
  32. 网络传输介质
  33. 网络操作系统
  34. 协议
    1. TCP/IP协议
    2. IPX/SPX 网络协议
    3. NetBEUI协议
    4. WWW协议

  35. 客户软件和服务软件

    1.7 计算机网络的主要性能指标

  36. 网络的主要性能指标：传输速率、带宽、吞吐量、时延、利用率

  37. 传输速率：指计算机在单位时间内往通信信道上传送的bit数量，单位为bps，平常使用中通常忽略该单位，比如100M网络表示100Mbps传输速率网络。
  38. 带宽：单位时间内从网络中一个结点到另一个结点所能通过的“最高传输速率”，单位bps
  39. 吞吐量：某个单位时间内通过某个网络接口（或信道）的数据量，单位为bps，吞吐量通常小于网络的带宽。
  40. 时延：指数据从网络的发送端到接收端所需要的时间。主要包括处理时延、发送时延和传播时延三个部分。

  41. 利用率：指整个网络的信道利用率的加权平均值。

    第二章 数据通信技术

  42. 香农公式：信道极限传输速率

    2.1 数据通信基本概念

    2.1.4 通信信道的特性（香农公式）

  43. 极限数据速率的计算公式：C = Wlog2(1+S/N)

    1. W为信道带宽，S为信号的平均功率，N为噪声平均功率
  44. 分贝与噪声比的关系为：dB = 10 log10(S/N)

  45. 具体题目看P23

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      2.2 数据通信方式

      2.2.1 串行传输和并行传输

  46. 数据传输方式有并行传输和串行传输两种

  47. 并行传输的速率高，适用于短距离，要求快速传输数据的地方，在传输距离较远时，一般采用串行传输。串行传输是网络中普遍采用的方式。

    2.2.2 单工、半双工和全双工通信模式

  48. 对串行传输来说有三种通信方式：

    1. 单工通信
    2. 双工通信
      1. 利用同轴电缆联网时，通信方式就只能采用半双工通信方式
    3. 全双工通信
      1. 如果传输介质采用双绞线，则可以采用全双工通信方式进行数据传输

        2.2.4 数据传输类型

  49. 基带传输

    1. 传递数字信号

  50. 频带传输

    1. 传递模拟信号

      2.3 数据编码技术（概念）

  51. 不归零编码

  52. 归零编码
  53. 曼彻斯特编码
  54. 差分曼彻斯特编码

  55. 4B/5B编码

    2.6 传输介质

    2.6.1 有线传输介质（区分）

  56. 双绞线

    1. 屏蔽双绞线
      1. 3类：10Mbps
      2. 5类：100Mbps
    2. 非屏蔽双绞线
      1. 3类：10Mbps
      2. 4类：20Mbps
      3. 5类：100Mbps
      4. 超5类：155Mbps
      5. 6类：200Mbps
  57. 同轴电缆

  58. 光缆

    1. 分为单模光纤和多模光纤两类，单模光纤适用于远距离传输，多模光纤适用于室内或楼宇之间等短距离传输

      2.8 数据交换技术（概念）

      2.8.1 电路交换

  59. 是一种直接的交换方式，可以为一对需要通信的结点提供一条临时的专用通道。该通道可以是物理的也可以是逻辑的

  60. 需要经过三个步奏：建立链接——数据传输——释放链接

    1. 电路建立阶段：
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    2. 数据传输阶段
    3. 电路拆除阶段
      1. 完成数据传输后，源结点发出释放请求信息，请求终止通信。

        2.8.2 报文交换

  61. 对于连续的数据流（比如语音）来说，电路交换是一种易用的技术。对于数字数据通信，广泛使用的是报文交换。

  62. 结点通常为一台计算机，有足够的缓存。

  63. 报文直接从源计算机进入结点，结点缓存好后发送到下一个结点，直到送到目标主机。

    1. 所以不需要像电路交换一样建立链接

      2.8.3 分组交换

  64. 与报文交换不同，分组交换以更短、标准的packet为单位进行交换传输。

  65. 每个packet可以以不同路径转发至目标主机
  66. tip：因为分成了多个packet，所以有可能会丢失（loss），把丢的包再次进行传输就可以解决问题
  67. 数据报文分组交换
    1. 把报文的任意的一个packet当做一个报文来单独处理。即一个完整的报文被分成若干个小报文。通过分组交换的方式进行传输，所以每个小报文（packet）可以以不同的线路进行交换

  68. 虚电路分组交换

    1. 在两台终端之间建立一条逻辑的专用通道，且所有分组都必须沿着建立的通道进行传输。
    2. 逻辑上是电路交换i，实际上是分组交换ii
      1. 因为建立一条专用的线路且所有packet都使用这条线路进行传输。
      2. 实际传输的还是一个个的packet，而且每个结点都对这个packet缓存然后传输到下一个结点

        第三章 计算机网络体系结构

  69. PDU的概念

  70. 物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？（机械特性、电气特性、功能特性、规程特性）

    3.1 概述

    3.1.1 计算机网络体系结构

    从概念上可以分为两个层次：提供信息传输服务的通信子网、提供资源共享服务的资源子网

    3.1.2 计算机网络协议

    三个要素：语法、语义、时序

  71. 语法：表示命令和相应的结构（格式）

  72. 语义：由发出的命令请求、完成的动作和返回的响应组合，（即内容）

  73. 时序：定义何时做，规定时间实现的顺序的详细说明（如何执行）

    3.2 OSI参考模型

    3.2.1 OSI参考模型结构

    自底向上的7个层次分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

    3.2.2 数据封装和传递（重点）

  74. 在OSI参考模型中，对等层之间需要交换信息单元（以实现通信），对等层之间需要交换的信息叫做协议数据单元（PDU）

  75. 对等层的信息交换并不是直接实现，而是通过下层提供的服务来完成。
  76. 参考模型中的每一层的PDU的数据部分就是上一层的PDU，然后添加本层的信息完成本层的PDU![CPH6PZZ6YX$EQ`_1)%C%JE.png

  77. 传输层的PDU称为报文段，网络层的PDU称为数据包（Packet）、数据链路层PDU称为数据帧，物理层的PDU称为比特流。

    3.3 OSI各层的主要功能及实现

    3.3.1 物理层

  78. 是OSI参考模型的最底层，负责提供数据链路层到传输介质之间的接口。传输0和1的比特流

  79. 物理接口的四个特性：
    1. 机械特性：定义接口的尺寸、引线数目与排列顺序、固定装置和锁定装置等。
    2. 电器特性：定义个接口的各条引线上出现的电压的范围
    3. 功能特性：定义在接口的各条引线上出现某一电压表示的意义
    4. 规程特性：定义对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

  80. 实现：常用中继器、集线器、调制解调器实现物理层

    3.3.2 数据链路层

  81. 发送方的数据链路层的主要功能是将网络层的协议数据单元封装成帧，并以帧为单位传输数据。

  82. 完成差错检测与控制等工作
  83. 常见协议：HDLC、MAC、PPP

  84. 实现：常用网桥、交换机实现数据链路层的功能

    3.3.3 网络层

  85. 主要完成对通信子网的控制

  86. 逻辑地址寻址（主要功能）
    1. 当一个数据包从一个网络跨越到另一个网络时，就需要使用网络层的逻辑地址
  87. 路由功能
    1. 将数据包传送时，选择一条合适的路径是很关键的。
    2. 有静态路由算法和动态路由算法两种
      1. 静态路由算法：按某种固定的规则进行路由选择，实现简单，效率差。
      2. 动态路由算法：又称非自适应算法，依靠网络的当前状态信息来决定路由。
  88. 流量控制和拥塞控制

  89. 实现：常用路由器实现

    3.3.4 传输层

  90. 实现分割和重组数据、按端口寻址、链接管理、差错控制和流量控制功能。

    3.3.5 会话层

  91. 主要功能为建立两台终端的会话

  92. 负责会话管理、会话流量控制、寻址、出错控制的工作

  93. 由OS和Application实现

    3.3.6 表示层

  94. 实现对数据编码（ASCII）、不同数据格式之间的转换、数据的加密和解密、数据的压缩与解压

    3.3.7 应用层

  95. 是计算机网络与最终用户间的接口，包含了系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能。

  96. 该层提供的各种应用程序能够完成和实现用户请求的各种服务。

    3.4 TCP/IP体系结构

    3.4.1 简介

    被称为“事实上的国际标准”

    3.4.2 TCP/IP体系结构

  97. 网络接口层

    1. 对应OSI的物理层和数据链路层
    2. 负责将比特流传送到电缆上。
    3. 以太网、令牌环网、帧中继、ISDN、ATM
  98. 网际层
    1. 对应OSI的网络层
    2. 主要处理来自传输层的报文段发送请求，接收到的数据报，处理互联的路径选择、流量控制与拥塞问题
    3. 主要有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议
  99. 传输层
    1. 对应OSI的传输层
    2. 与OSI的传输层类似，负责建立应用程序与应用程序之间的端到端通信。
    3. 主要协议有：传输层控制协议TCP、用户数据报协议UDP

  100. 应用层

    1. 对应OSI的会话层、表示层、应用层
    2. 有FTP、HTTP、SMTP、Telnet、DNS等高层协议。

      3.5 TCP/IP协议栈

      TCP/IP实际上是一组协议，每个协议实现一种特定的功能
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      3.5.6 TCP

      TCP传输控制协议是面向连接的控制协议，即在传输数据前要先建立逻辑连接，传输结束后释放连接。这种建立、维护、释放连接的过程就是连接管理。TCP连接的建立和释放都是通过三次握手协议来实现的。

      第四章 局域网

      CSMA/CD介质访问控制协议的工作过程

      4.1 局域网概述

      4.1.1 局域网的定义

  101. 功能上的定义：将局域网定义为一组计算机和其他设备，在有限范围内，通过传输介质允许用户使用相互通信和共享计算机资源的方式互联在一起的系统。

  102. 技术上的定义：由特定类型的传输介质（如电缆，光缆和无线介质）和网络适配器互联在一起的计算机，并受到网络系统监控的系统

    4.1.3 局域网的特点及分类

    按照网络的通信方式，可以分为对等网、专用服务器网络、无盘工作站网络三种

    4.1.4 局域网的组成

    局域网一般由服务器、工作站、网络接口设备、传输介质四部分组成

    4.1.5 局域网的拓扑结构

  103. 总线结构局域网

有两种控制方法

  1. 令牌
    1. 设置一个令牌（数据帧），令牌按照一定顺序在各主机之间传递，持有令牌的主机可以传送数据
  2. CSMA/CD(重点)
    1. 是一种竞争型介质访问控制方法
    2. 在某一时刻只能有一台主机发送数据，如果有多台主机同时发送数据，就产生“冲突”导致发送失败
    3. CSMA/CD包括三方面内容：载波监听、多路访问和冲突检测
    4. 工作站在发送信号前，首先监听传输介质是否空闲，如果空闲，站点可以发送信息；如果忙，则发送堵塞信息并继续监听，一旦发现空闲，便立刻发送；
    5. 环形结构局域网
    6. 星型结构局域网

      4.1.6 局域网的工作模式

  1. 专用服务器模式
    1. 由若干台工作站与一台或多台文件服务器通过通信链路连接起来组成工作站存储服务器文件，共享存储设备
  2. 客户机/服务器模式（CS）
    1. 由一台或多台容量较大的计算机进行共享数据库的管理和存取的服务器，和客户机组成。其他应用工作分配到网络中的其他主机上运行，构成分布式的处理系统
    2. 将任务合理的分别分配到client和server执行。

  3. 浏览器/服务器模式（BS）

    1. 是对C/S模式应用的扩展，通过浏览器来访问。
    2. 任务完全在server端进行，browser只负责显示

      4.2 局域网的参考模型及标准

      4.2.2 IEEE 802标准

  4. IEEE 802委员会为局域网制定的一系列标准，统称为IEEE 802标准。

    4.3 以太网

    4.3.1 以太网的标准和分类

  5. 双绞线介质以太网标准 IEEE 802.3i ,即10Base-T

  6. 光纤介质以太网标准 IEEE 802.3j ,即10Base-F
  7. 基于5类双绞线的快速以太网标准IEEE 802.3u,即100Base-T
  8. 基于光纤的吉比特以太网标准 IEEE 802.3z，即1000Base-X

  9. 基于双绞线的吉比特以太网标准IEEE 802.3ab，即1000Base-T

    4.5 虚拟局域网VLAN

    4.5.1 VLAN概述

  10. 是一种将同一个物理网络逻辑划分为不同网段的技术

  11. 同一个VLAN中主机之间就像在同一个网络当中一样，不同VLAN的主机不能直接通信

    4.5.2 VLAN划分方法

  12. 根据交换机的端口划分VLAN

  13. 根据主机MAC地址划分VLAN

  14. 根据主机IP地址划分VLAN

    第五章 网络互联设备与技术

    集线器（hub）与交换机（switch）的异同点

    5.2 网络互联设备

    5.2.1 中继器

  15. 工作在物理层，只有简单的放大和再生物理信号的功能。

  16. 可以连接相同传输介质的同类局域网（例如粗同轴电缆以太网之间的链接），也可以连接不同传输介质的同类局域网（例如粗同轴电缆以太网与细同轴电缆以太网或双绞线以太网的连接）

    5.2.2 集线器

  17. 多个中继器的集合就是集线器

  18. 主要功能有：信息转发、信号再生、减少网络故障

  19. 使用集线器或中继器的局域网是在同一“冲突域”中

    5.2.3 网桥

  20. 工作在OSI参考模型的第二层，数据链路层，对数据帧进行存储转发。

    5.2.4 交换机

  21. 多个网桥的集合就是交换机

  22. 工作在OSI参考模型数据链路层的MAC子层。

  23. 交换机的交换模式有存储转发模式、直通模式和碎片隔离模式3种。

    5.2.5 路由器

  24. 是网络层的互联设备

  25. 路由器不转发广播信息，能隔离广播网，因此它也隔离了不同网络，保持了各个网络的独立性。

  26. 路由器的基本功能

    1. 路由选择
      1. 两台连在不同子网的主机需要通信时，则必须经过路由转发
      2. 路由选择实现的方法是：路由器通过路由选择算法，建立并维护一张路由表。
    2. 分组转发
      1. 完成对一个分组的传送，即分组转发（2.8.3）
      2. 如果路由器知道如何转发（知道转发路径），则转发该组，如果路由器不知道如何转发则丢弃
      3. 为了完成主机到主机的通信，在基于路由器的互联网中每台主机都需有一个网络层的地址（IP地址）

        5.2.6 三层交换机

        5.2.7 网关

  27. 又称协议转换器，工作在OSI参考模型的4-7层（高层）。

  28. 基本功能为实现不同网络协议的互联

  29. 按照网关的功能不同，可以大体分为3类

    1. 协议网关：在使用不同协议的网络之间进行协议转换工作
    2. 应用网关：是在不同数据格式间翻译的系统
    3. 安全网关：安全网关就是防火墙

      5.3 路由选择协议

      5.3.1 路由选择算法

      两大类，静态路由和动态路由

  30. 静态路由

    1. 又称为非自适应路由，固定设置路由表，除非管理员干预，否则静态路由不会发生变化

  31. 动态路由

    1. 是路由器从其他路由器中周期性的获得路由信息而生成的，具有根据网络拓扑变化自动更新路由的能力。

      5.4 广域网技术

      5.4.2 公共交换电话网络

  32. 公共交换电话网络（Public Switched Telephone Network,PSTN)，即公共电话网。

    5.4.3 综合业务数字网

  33. 综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）

    第六章 Internet基础及应用

    子网划分

    6.2 Internet 地址

    6.2.1 IP地址

  34. 点分十进制：使用点隔开的4个十进制数字

  35. ABC类地址分类：
    1. A类地址：第1个字节为网络号，所以子网掩码为255.0.0.0。最高位为0，可用地址范围为1.0.0.1 - 127.255.255.254
    2. B类地址：前2个字节为网络号，所以子网掩码为255.255.0.0。最高2位为10，可用地址范围为128.0.0.1 - 191.255.255.254
    3. C类地址：前3个字节为网络号，所以子网掩码为255.255.255.0。最高3为为110，可用地址范围为191.255.255.255 - 223.255.255.254
  36. 无分类编制
    1. 不使用传统的ABC类地址分割，而是按照IP/网络号位数来决定
      1. image.png
      2. /20表示前20位为网络号，后32-20 = 12位为主机号

6.2.2 域名

  1. 域名结构

    1. DNS域名系统是一个以分级的、基于域的命名机制为核心的分布式命名数据库系统。 | 域名 | 含义 | 域名 | 含义 | | —- | —- | —- | —- | | com | 商业组织 | gov | 政府机构 | | edu | 教育、学术机构 | rail | 军事机构 | | net | 网络服务机构 | ma | 中国澳门特别行政区 | | org | 非营利组织、机构 | tw | 中国台湾省 | | int | 国际组织 | uk | 英国 | | cn | 中国 | us | 美国 | | hk | 中国香港特别行政区 | au | 澳大利亚 |

  2. 域名解析过程

    1. 递归解析
      1. 本地服务器向根域名服务器请求目标服务器的IP地址，根域名服务器向顶级域名服务器请求目标服务器IP地址，根域名服务器向目标域名服务器请求目标服务器IP地址，最后返回目标服务器IP地址
    2. 迭代解析
      1. 本地服务器向根域名服务器请求顶级域名服务器IP地址，本地服务器向顶级域名服务器请求目标域名服务器IP地址，本地服务器向目标域名服务器请求目标服务器IP地址。

        6.3 Internet应用

  3. www(world wide web)

    6.3.2 电子邮件

  4. TCP/IP协议栈提供两个电子邮件传输协议

    1. 邮件传输协议（Mial Transfer Protool,MTP）
    2. 简单邮件传输协议（Simple Mial Transfer Protool，SMTP）

      6.3.3 文件传输服务

  5. FTP服务器使用的是TCP端口21和20。20端口用于传输数据，传数据时打开，不传时关闭；21端口始终处于监听状态，用于与用户建立连接。

    6.3.4 DHCP

  6. 动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一个局域网的引用协议，主要作用是给网内主机自动分配IP地址。

    6.4 网络地址转换

    6.4.2 NAT定义

  7. NAT是将一个地址域（如专用intranet）映射到另一个地址域（如Internet）的标准方法

  8. 允许一个IP地址域以一个公有IP地址出现在Internet上

    6.4.3 NAT工作原理

    有静态网络地址转换，动态网络地址转换，网络地址端口转换三种转换方法