基础概念

网络是：具有连接和通信属性的单一节点和关系组成的系统

网络：将单一功能的终端连接到大型计算机所用线路的集合

TREND：软件定义网络

一些描述网络的运行参数：

速率 bit bit/s
宽带：信号具有的频带宽度
吞吐量：单位时间通过某个网络的数据量
延迟
时延宽带积
往返时间 RTT
利用率：D = D0 / (1 - U)

理解网络数据传输的方式：电路交换 / 报文交换 / 分组交换。

理解边缘网络以及核心网络的概念。

理解互联网的范畴：

个域网：一台计算机和附近设备的短距离连接
局域网：通过 AP / Wireless Router / Base station 连接在一起的计算机网络，利用虚拟局域网技术，Local Area Networks
城域网：典型的城市的有线电视网络
广域网：ISP
互联网：整个 Web / 网络的统称。

协议层次结构

层次栈 / 分级栈：每一层都是建立在其下一层的基础之上，这种思想广泛地应用在计算机领域的方方面面包括：信息隐藏 | 抽象数据类型 | 数据封装 | 面向对象思想。
协议：通信双方就如何进行通信的一种约定
接口：接口定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务
层和协议的集合称为：网络体系结构

层次设计问题

检错和纠错的能力，寻址和命名，网络互联和扩展性，统计复用，流量控制，服务质量，保密认证
面向连接与无连接服务：面向连接的服务，按照电话系统建模的
无连接服务：按照邮政系统建模的
可靠通信与不可靠通信

服务原语 Primitive

正式说明：用户进程控制这些原语操作来访问该服务。原语告诉服务要执行某个动作，或者将对等的实体所执行的动作报告给用户。这些服务通常在操作系统中是一些系统级的调用。

服务与协议的关系

服务：某一层向它上一层提供的一组原语（操作）服务定义了该层准备代表其用于执行哪些操作，但不涉及如何实现这些操作。
协议：一组规则，规定了同一层上的对等实体之间所交换的数据包或者报文格式含义。

参考模型

OSI参考模型：应用层 | 表示层 | 会话层 | 传输层 | 网络层 | 链路层 | 物理层 Roles of the different layers (application, transport, network, datalink, physical)

物理层：关注在一条通信信道上传输原始比特，物理设备：适配器(NIC)、线缆、无线设备等。

数据链路层：将原始传输设施转换成一条没有漏检传出错误的线路，数据帧 | 确认帧，点对点信道和广播信道。物理设备：交换机、网桥。

介质访问控制子层：硬件 Mac 地址的经典，信道分配 / 多路复用，寻址的过程。

网络层：控制子网的运行，如何将数据包从源端路由到接收方。物理设备：路由器，实际上路由器是专用计算机。

传输层：接收上一层的数据，在必要的时候把这些数据分成较小的单元，然后把这些数据传输给下一层，并确保这些数据单元正确地到达另一端，决定了向会话层：因而实际的最终网络用户提供哪种类型的服务。真正的端到端的层。物理设备：网络网关。

会话层 | 表示层 | 应用层

会话层：提供各种服务：对话控制 | 令牌管理 | 同步功能

表示层：信息所传递的语法和语义，指定所交换的数据结构的抽象方式定义

应用层：包含了用户通常需要的各种各样的协议

网络安全

密码学：密码学概论、置换密码、替代密码、一次性密钥，两个基本的密码学原则。
对称密钥算法：DES——数据加密标准、AES——高级加密标准、密码模式、其它密码模式、密码分析
公开密钥算法：RSA
数字签名：对称密钥签名、公开密钥签名、消息摘要、生日攻击
公钥管理：证书、X.509、公钥基础设施
通信安全：IPSec、防火墙、虚拟专用网络、无线安全性
认证协议：基于共享密钥的认证、建立共享密钥：Diffie-Hellman 密钥交换、使用密钥分发中心的认证、使用 Kerberos 的身份认证、使用公开密钥密码学的认证
电子邮件安全：PGP——良好的隐私性、S/MIME
Web安全性：威胁、安全命名、SSL——安全套接层、移动代码安全性
社会问题：隐私、言论自由、版权

物理层

数据通信的理论基础。

傅里叶分析
宽带有限的信号在：带宽 | 基带信号 | 通带信号，信道的最大数据速率
引导性传输介质：磁介质、双绞线、同轴电缆、电力线、光纤
无线传输：电磁频谱（了解电磁频谱的分布图以及使用概况）、无线电传输、微波传输、红外传输、光通信
数字调制与多路复用：基带传输、通带传输、频分复用、时分复用（统计时分复用 TDM 帧）、码分复用、波分复用。
公共电话交换网络：电话系统结构、电话政治化
- 本地回路：调制解调器、ADSL和光纤
- 中继线和多路复用：时分多路复用、波分多路复用
移动电话网络：1G：模拟语音 2G：数字语音 3G：数字语音和数据 4G
通信卫星：地球同步卫星、中地球轨道卫星、低地球轨道卫星、卫星与光纤
有线电视：共用天线电视、线缆上的Internet、频谱分配、线缆调制解调器、ADSL与有线电视线缆

介质访问控制子层

信道分配问题
    静态信道分配
    动态信道分配的假设
        流量独立 | 单信道 | 冲突可观察 | 时间连续或分槽 | 载波侦听或不听
多路访问协议
    ALOHA
        纯ALOHA
        分槽ALOHA
    载波侦听多路访问协议
        坚持和非坚持的CSMA
        带冲突检测的CSMA/CD
    无冲突协议
        位图协议
        令牌传递
        二进制倒计数
    有限竞争协议
        自适应遍历树协议
    无线局域网协议
以太网
    经典以太网物理层
        可行的网络拓扑结构
            星型网络 | 环路网络 | ...
    经典以太网的MAC子层协议
        Mac 地址的概念
    理解：静态、动态的信道共享方式
    以太网性能
    交换式以太网
        集线器 V.S. 交换机
    快速以太网
    千兆以太网
    万兆以太网
    CSMA/CD 协议
        载波监听多点接入/碰撞检测协议
虚拟网络
    LAN / VLAN 的概念
    以太网交换机构建 VLAN 的方式
无线局域网
    802.11 体系结构和协议栈
    802.11 物理层
        802.11 networks
    802.11 MAC子层协议
    802.11 帧结构
    Describe the organization of a wireless network.
    Describe how wireless networks support mobile users.
宽带无线
    802.16 与 802.11 与 3G
    802.16 体系结构与协议栈
    802.16 物理层
    802.16 MAC子层协议
    802.16 帧结构
    Principles of cellular networks
    Issues in supporting mobile nodes (home agents)
蓝牙
    体系结构
    应用
    协议栈
    无线电层
    链路层
    帧结构
RFID
    EPC Gen 2 体系结构
    EPC Gen 2 物理层
    EPC Gen 2 标签标志层
    标签标识消息格式
数据链路交换层
    网桥的使用
    学习网桥
    生成树网桥
    透明网桥
    中继器 / 集线器 / 网桥 / 交换机 / 路由器 / 网关
        ME | 以前一直不知道谁是谁！？

链路层

数据链路层的设计

    提供给网络层的服务

        无确认的无连接的服务

            e.g. 以太网

            适合：错误率较低的以及实时通信的场合

        有确认的无连接的服务

            e.g. 802.11 WiFi

            适合：不可靠的信道

        有确认的有连接的服务

            适合：为网络层提供可靠的比特流

    成帧

        了解

            字节计数法 | 字节填充的标识法 | 比特填充的标志比特法 | 物理层编码违禁法

    差错控制

        计时器 | 帧序号

    流量控制

        基于反馈的流量控制

        基于速率的流量控制

差错检测和纠正

    纠错码

        海明码

        二进制卷积码

        里的所罗门码

        低密度奇偶校验码

    检错码

        奇偶

        校验和

        循环冗余校验 CRC

基本数据链路层协议

    PPP协议

    一个乌托邦式的单工协议

    无错信道上的单工停-等式协议

    有错信道上的单工停-等式协议

滑动窗口协议

    思想：一条链路来实现两个方向的数据传输

    1位滑动窗口协议

    回退N协议

    选择重传协议

数据链路协议实例

    SONET上的数据包

    对称数字用户线

网络层

网络层

网络层的设计问题

    存储转发数据包交换

    提供给传输层的服务

    无连接服务的实现

    面向连接服务的实现

    虚电路与数据报网络的比较

路由算法

    分类

        静态路由 | 自适应性算法

    Routing versus forwarding

    最短路径算法

    泛洪算法

    距离矢量算法

    链路状态路由

    层次路由

    广播路由

    组播路由

    选播路由

    移动主机路由

    自组织网络路由

VPN 与 NAT

    真正扩建网络世界的虚拟技术

    理解这两种技术是如何将网络扩展至极限的

拥塞控制算法

    流量感知路由

    准入控制

    流量调节

    负载脱落

    Principles of congestion control

    Approaches to Congestion (e.g., Content Distribution Networks)

服务质量

    应用需求

    流量整形

    包调度

    准入控制

    综合服务

    区分服务

网络互联

    网络如何不同

    何以连接网络

    隧道

    互联网路由

    数据包分段

Internet的网络层

    理解自制系统的概念

    Internet 控制协议

    标签交换和MPLS

    OSPF——内部网关路由协议

    BGP——外部网关路由协议

    Internet 组播

    ICMP 协议

        ping 命令

    移动IP

**IP Protocol**

    IPv4 协议

    IPv6 协议

    ARP 协议

    IP地址

        Scalability issues (hierarchical addressing)

        分类IP地址

            网络号、主机号、端口号、子网掩码

            二级分类与三级分类

            子网构建与超网构建

                CIDR 无分类编址

        理解一个数据报在网络上的旅程（分组转发算法）

传输层

传输服务

    提供给上层的服务

        网络数据复用和分用

            端口

    传输服务原语

    Berkeley套接字

        Socket 的应用

    套接字编程实例：Internet 文件服务器

传输协议的要素

    寻址

    连接建立

    连接释放

    差错控制和流量控制

        Error control (retransmission techniques, timers)

        Flow control (acknowledgements, sliding window)

    多路复用

    崩溃恢复

拥塞与流量控制

    理想的宽带分配

    调整发送速率

    无线问题

    滑动窗口<br />            拥塞窗口 / 接收发送窗口<br />    容错控制<br />        首部校验和

UDP

UDP概述
远程过程调用
实时传输协议

TCP

理解TCP连接建立的过程、数据传送过程、连接释放过程

对比学习 TCP 与 UDP 的区别：速度 | 可靠性 | 有序性 | 流量和拥塞控制

TCP的优点：可靠，稳定 TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源。 TCP的缺点：慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击 TCP在传递数据之前，要先建连接，这会消耗时间，而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间，而且要在每台设备上维护所有的传输连接，事实上，每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。而且，因为TCP有确认机制、三次握手机制，这些也导致TCP容易被人利用，实现DOS、DDOS、CC等攻击。

UDP的优点：快，比TCP稍安全 UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制，UDP是一个无状态的传输协议，所以它在传递数据时非常快。没有TCP的这些机制，UDP较TCP被攻击者利用的漏洞就要少一些。但UDP也是无法避免攻击的，比如：UDP Flood攻击…… UDP的缺点：不可靠，不稳定因为UDP没有TCP那些可靠的机制，在数据传递时，如果网络质量不好，就会很容易丢包。

Describe the operation of reliable delivery protocols.

性能问题

    计算机网络中的性能问题

    网络性能测试

    针对快速网络的主机设计

    快速处理段

    头压缩

    长肥网络的协议

    List the factors that affect the performance of reliable delivery protocols.

    Performance issues (pipelining)

    Design and implement a simple reliable protocol.

延迟容忍网络

    DTN体系结构

    数据束协议

应用层

DNS域名系统

DNS名字和空间

Naming and address schemes (DNS, IP addresses, Uniform Resource Identifiers, etc.)

List the differences and the relations between names and addresses in a network.

域名资源记录：A | AAAA | NS | CNAME | MX

四元组的概念：RR = (type | name | value | ttl) Define the principles behind naming schemes and resource location. [Familiarity]

名字服务器：分级域名和分布式域名服务器、数据库概念
理解DNS的查询过程：迭代式 | 递归式查询

电子邮件

  体系结构和服务

      发件协议 SMTP

      收件协议 POP3 / IMAP

  MIME

      内容传送编码 / 内容类型

  用户代理

  邮件格式

  邮件传输

      链接建立 | 数据传送 | 链接释放

  最后传递

      SMTP 服务器 | HTTP 传输

简单网络管理协议

  SNMP | 管理信息结构 SMI | 管理信息库 MIB

  动态主机配置协议 DHCP

      即插即用联网

      IP 的自动分配

Socket APIs：Implement a simple client-server socket-based application. 应用编程接口，套接字接口 API，TCP / UDP。

系统调用：

连接建立阶段：bind | listen | accept | connect 原语，并发式监听端口
数据传送阶段：recv | send 原语
链接释放阶段：close 原语

万维网

    体系结构概述

        Multiplexing with TCP and UDP

    静态Web / 动态Web

    HTTP协议

        Link => HTTP

            HTTP as an application layer protocol

        持续连接 / 非持续连接

    移动Web

    Web搜索

        垂直搜索 | 元搜索引擎

流式音视频

    数字音频

    数字视频

    流式存储媒体

    流式直播媒体

    实时会议

其它协议

    TELNET

        终端仿真协议

    FTP

        文件传输协议

内容分发

    内容和Internet流量

    服务器农场和Web代理

    内容分发网络

    对等网络 P2P

        Distributed applications (client/server, peer-to-peer, cloud, etc.)