一、前言

        该篇文章是对计算机网络（谢希仁版）常考的期末复习知识点进行的总结，可以供大家进行简单的复习，适用于网络工程、计算机网络类专业的同学进行复习使用。其他对计算机网络感兴趣的同学、相关专业人士也可进行阅读。

二、第一章 概述

1. 互联网的组成：

        (1) 边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。

        (2) 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器。这部分是为边缘部分提供服务的（连通性和交换）。

2. 端系统的通信方式：

        (1) 客户服务器方式（C/S方式）：

        客户服务器方式（C/S方式）所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程，客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

        客户软件的特点：

        ① 被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务），因此用户程序必须知道服务器程序的地址。

        ② 其次客户软件不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

服务器软件的特点：

        ① 他是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。

        ② 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求，因此服务器程序不需要知道客户程序的地址。

        ③ 他一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

        注意：客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可以发送和接收数据。

(2) 对等方式（P2P）：

对等连接，简写为P2P，是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），他们就可以进行平等的、对等连接通信。

对等连接方式从本质上看仍是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又是服务器。

3.三种数据交换的特点：

（1）电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达，好像在一个管道中传送。

（2）报文交换：整个报文先传送到相邻节点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个节点。

（3）分组交换：单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻节点，存储下来后查找转发表，转发到下一个节点。

4.按照作用范围计算机网络分类：

 （1）广域网 WAN (Wide Area Network)：

        广域网的作用范围通常为几十到几千公里， 因而有时也称为远程网(long haul network)。广域网是互联网的核心部分，其任务是通过长距离（例如，跨越不同的国家）运送主机所发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量。

（2）城域网 MAN (Metropolitan Area Network)：

        城域网的作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离约为 5-50km。城域网可以为一个或几个单位所拥有，但也可以是一种公用设施，用来将多个局域网进行互连。目前很多城域网采用的是以太网技术，因此有时也常并入局域网的范围进行讨论。

（3）局域网 LAN (Local Area Network) ：

        局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连（速率通常在 10 Mbit/s 以上），但地理上则局限在较小的范围（如 1 km 左右）。在局域网发展的初期，一个学校或工厂往往只拥有一个局域网，但现在局域网已非常广泛地使用，学校或企业大都拥有许多个互连的局域网（这样的网络常称为校园网或企业网）。

（4）个人区域网 PAN (Personal Area Network)：

        个人区域网就是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备（如便携式电脑等）用无线技术连接起来的网络，因此也常称为无线个人区域网 WPAN (Wireless PAN)，其范围很小，大约在 10 m 左右。

        顺便指出，若中央处理机之间的距离非常近（如仅 1 米的数量级或甚至更小些），则一般就称之为多处理机系统而不称它为计算机网络。

5.协议的三要素：

(1) 语法：即数据与控制信息的结构或格式；

(2) 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；

(3) 同步：即事件实现顺序的详细说明。

6.七层结构和四层结构：

（因为考虑到该笔记期末复习使用，仅在此放上这两种结构的结构图）

第二章 物理层

1.带通调制的三种方法：

(1) 调频(FM)：即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0 或 1 分别对应于频率f1或f2。

(2) 调幅(AM)：即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0 或 1 分别对应于无载波或有载波输出。

(3) 调相(PM)：即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0 或 1 分别对应于相位 0 度或 180 度。

2.将模拟信号转化为数字数据编码的技术包括：

幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)

3.奈氏准则和香农公式确定极限传输速率：

奈氏准则结论：在带宽为W（Hz）理想低通信道的最高码元传输速率是2W（码元/秒）传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。

香农公式：信道的极限信息传输速率：

C  = W log2(1+S/N) (bit/s)

式中，W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。

3.双绞线标准，屏蔽双绞线屏蔽层作用

（1）双绞线的标准：

双绞线一般可分为以下几类：三类、四类、五类、超五类、六类、七类

绞合线类别	带宽	线缆特点	典型应用
3	16 MHz	2 对 4 芯双绞线	模拟电话；曾用于传统以太网（10 Mbit/s）
4	20 MHz	4 对 8 芯双绞线	曾用于令牌局域网
5	100 MHz	与 4 类相比增加了绞合度	传输速率不超过 100 Mbit/s 的应用
5E（超 5 类）	125 MHz	与 5 类相比衰减更小	传输速率不超过 1 Gbit/s 的应用
6	250 MHz	与 5 类相比改善了串扰等性能	传输速率高于 1 Gbit/s 的应用
7	600 MHz	使用屏蔽双绞线	传输速率高于 10 Gbit/s 的应用

（2）线序标准：

橙白——1，橙——2，绿白——3，蓝——4，蓝白——5， 绿——6，棕白——7，棕——8

（3）屏蔽双绞线屏蔽层的作用：提高双绞线抗电磁干扰的能力

4.CDMA码分复用的方式

码分复用：码分复用 CDM (Code Division Multiplexing)是另一种共享信道的方法。当码分复用信道为多个不同地址的用户所共享时，就成为码分多址（CDMA）。

公式：

 结果为1则发送了1，结果为-1则发送了0，否则未发送数据。

例题：

1.共有四个站进行码分多址CDMA通信。四个站的码片分别为
A:（-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1）  B:（-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1）
C:（-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1）  D:（-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1 ）

现收到这样的码片序列：（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的1还是0？

第三章 数据链路层

1.数据链路层三个基本问题：封装成帧、透明传输和差错检测

（1）封装成帧：就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。

（2）透明传输：透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输是透明的。

（3）差错检测：差错检测，是指在发送的码序列（码字）中加入适当的冗余度以使得接收端能够发现传输中是否发生差错的技术。

2.CRC检验（考计算，请自行搜索有关例题）

3.PPP协议 字节填充 零比特填充 （考计算，请自行搜索有关例题）

4.以太网 :以太网是一种计算机局域网技术。

5.CSMA/CD工作要点 :

在 t = 0 时，A 发送数据。B 检测到信道为空闲。

在 t  = t -  d 时（这里t > d >  0），A 发送的数据还没有到达B 时，由于B 检测到信道是空闲的，因此 B 发送数据。

经过时间d / 2 后，即在 t = t - d / 2 时，A 发送的数据和B 发送的数据发生了碰撞。但这时 A 和B 都不知道发生了碰撞。

在 t = t 时，B 检测到发生了碰撞，于是停止发送数据。

在 t = 2t - d 时，A 也检测到发生了碰撞，因而也停止发送数据。

A 和 B 发送数据均失败，它们都要推迟一段时间再重新发送。

6.截断二进制指数退避算法

        截断二进制指数退避（Truncated Binary Exponential Back—off,TBEB）算法，原理是让发生碰撞的站点在停止发送后，不是立即再发送数据，而是退避一个随机的时间，降低重传时发生冲突的概率。

争用期:2t  具体争用时间：51.2us 对于10Mb/s争用期内可发送512b即64字节。

7.以太网帧类型

(1)单播(unicast)帧（一对一），即收到的帧的 MAC 地址与本站的硬件地址相同。

(2)广播(broadcast)帧（一对全体），即发送给本局域网上所有站点的帧（全 1 地址）。

(3)多播(multicast)帧（一对多），即发送给本局域网上一部分站点的帧。

8.以太网帧格式

​        MAC 帧较为简单，由五个字段组成。前两个字段分别为 6 字节长的目的地址和源地址字段。第三个字段是 2 字节的类型字段，用来标志上一层使用的是什么协议，以便把收到的 MAC 帧的数据上交给上一层的这个协议。第四个字段是数据字段，其长度在46到1500 字节之间。最后一个字段是 4 字节的帧检验序列 FCS（使用 CRC 检验）。

9.扩展的以太网

        可在物理层扩展（集线器）、可在数据链路层扩展（交换机）

10.冲突域 广播域 带宽

        冲突域:共享的介质被多个设备所需求，则多台设备组成冲突域，越小越好（最好一台一个）

        广播域：一对所有，每个人都可以发起广播，越小越好、一般一个部门一个广播域（不适宜过大、大了后影响正常通信）

        带宽：它被更广泛地借用在数字通信中，用来描述网络或线路理论上传输数据的最高速率。

11.交换机自学习功能

        发送方查找MAC地址表，没有就广播，广播的时候发送方的MAC地址与对应的端口被写入地址表，循环。

12.Vlan 定义

        Vlan虚拟局域网：用以太网交换机把一个局域网分割成一些小的局域网，缩小范围、提高安全性。

第四章 网络层

1. 网络互连的中间设备

① 物理层使用的中间设备叫做转发器(repeater)。

② 数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器(bridge)。

③ 网络层使用的中间设备叫做路由器(router)。

④ 在网络层以上使用的中间设备叫做网关(gateway)。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。

2. 路由器的交付方式

直接交付：同一网络直接发送

间接交付：不在同一网络，查抓发表，不断转发，直到在同一网络进行直接交付。

3. IP地址 网络号 主机号 分类 点分十进制表示 子网掩码

IP地址：IP 地址就是给互联网上的每一台主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的 32 位的标识符。

网络号：标志主机（或路由器）所连接到的网络。一个网络号在整个互联网范围内必须是唯一的。

主机号：标志该主机（或路由器）。一台主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。

点分十进制表示：对主机或路由器来说，IP 地址都是 32 位的二进制代码。为了提高可读性，我们常常把32 位的 IP 地址中的每 8 位插入一个空格（但在机器中并没有这样的空格）。为了便于书写，可用其等效的十进制数字表示，并且在这些数字之间加上一个点。这就叫做点分十进制记法(dotted decimal notation)。

子网掩码：它用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。

4. 特殊IP地址

网络号	主机号	源地址使用	目的地址使用	代表的意思
0	0	可以	不可	在本网络上的本主机（见 6.6 节 DHCP 协议）
0	host-id	可以	不可	在本网络上的某台主机host-id
全 1	全 1	不可	可以	只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）
net-id	全 1	不可	可以	对net-id 上的所有主机进行广播
127	非全 0 或全 1 的任何数	可以	可以	用于本地软件环回测试

5. 无分类编址CIDR 子网划分 超网融合  网络前缀

题型：

给定主机和子网掩码 判定网络号和广播地址

给定网络号和子网掩码（网络前缀、网络后缀） 判定网络主机和地址数

划分子网

融合超网

链接：如何快速进行子网划分-百度经验 (baidu.com)（块大小，和课本不同）

6.ARP协议功能及定义 请求分组和响应分组内容

ARP协议功能：由机器（主机或路由器）的IP地址，找出其相应的MAC地址。

ARP协议定义：由机器（主机或路由器）的IP地址，找出其相应的MAC地址的协议，在主机 ARP 高速缓存中存放一个从IP 地址到硬件地址的映射表，并且这个映射表还经常动态更新（新增或超时删除）。

请求分组、响应分组过程如下：

​7. IP数据报格式及固定首部及MTU

​        一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段， 其长度是可变的。下面介绍首部各字段的意义。

MTU ：数据字段的最大长度，即最大传送单元，最常用1500字节。

8. IP数据报分片 看清楚 数据是什么 首部是多少 每片大小是多少（有计算，查一下课本）

        版本：4位；首部长度：4位； 区分服务：8位；总长度：16位（指分片后的每一个分片的部首长度与该分片数据长度之和）；标识：16位；标志：3位；片偏移：13位； 除最后一个数据报片外，其他每个分片的长度一定是8字节（64位）。

（存疑！）

9. 路由转发表格式

路由表必须包含以下三项内容：目的网络地址、子网掩码和下一跳地址。

目的网络地址	子网掩码	下一跳
128.30.33.0	255.255.255.128	接口 0
128.30.33.128	255.255.255.128	接口 1
128.30.36.0	255.255.255.0	R2

10. 怎么构建 怎么应用 地址聚合（有计算，看看地址聚合的题）

11. ICMP四种差错报文功能

① 终点不可达：当路由器或主机不能交付数据报时就向源点发送终点不可达报文。

② 时间超过：当路由器收到生存时间为零的数据报时，除丢弃该数据报外，还要向源点发送时间超过报文。当终点在预先规定的时间内不能收到一个数据报的全部数据报片时，就把已收到的数据报片都丢弃，并向源点发送时间超过报文。

③ 参数问题：当路由器或目的主机收到的数据报的首部中有的字段的值不正确时， 就丢弃该数据报，并向源点发送参数问题报文。

④ 改变路由（重定向）：路由器把改变路由报文发送给主机，让主机知道下次应将数据报发送给另外的路由器（可通过更好的路由）。

12. RIP路由表变化

对每一个相邻路由器发送过来的 RIP 报文，进行以下步骤：

        ① 对地址为 X 的相邻路由器发来的 RIP 报文，先修改此报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址都改为 X，并把所有的“距离”字段的值加 1（见后面的解释 1）。每一个项目都有三个关键数据，即：到目的网络 N，距离是d，下一跳路由器是 X。

        ② 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，进行以下步骤：

        若原来的路由表中没有目的网络 N，则把该项目添加到路由表中。否则（即在路由表中有目的网络 N，这时就再查看下一跳路由器地址）

        若下一跳路由器地址是X，则把收到的项目替换原路由表中的项目。否则（即这个项目是：到目的网络N，但下一跳路由器不是X）

        若收到的项目中的距离d 小于路由表中的距离，则进行更新，否则什么也不做。

        若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达的路由器，即把距离置为 16（距离为 16 表示不可达）。

        ③ 返回。

        上面给出的距离向量算法的基础就是 Bellman-Ford 算法（或 Ford-Fulkerson 算法）。这种算法的要点是这样的：

        设 X 是结点 A 到 B 的最短路径上的一个结点。若把路径 A→B 拆成两段路径 A→X 和X→B，则每一段路径 A→X 和 X→B 也都分别是结点 A 到X 和结点 X 到 B 的最短路径。

13. OSPF定义、算法、自治系统划分区域

OSPF定义：OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(I IGP），用于在单一自治系统（AS）内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。

算法：迪杰斯特拉算法（最短路径算法SPF）

自治系统划分区域（AS）：一个自治系统就是处于一个管理机构控制之下的路由器和网络群组。

 第五章 运输层

1.通信的本质--应用进程通信 

        真正进行通信的实体是在主机中的进程，是这台主机中的一个进程和另一台主机中的一个进程在交换数据（即通信）。因此严格地讲，两台主机进行通信就是两台主机中的应用进程互相通信。IP 协议虽然能把分组送到目的主机，但是这个分组还停留在主机的网络层而没有交付主机中的应用进程。从运输层的角度看，通信的真正端点并不是主机而是主机中的进程。也就是说，端到端的通信是应用进程之间的通信。

2.运输层协议

① 用户数据报协议（UDP）：面向报文，传送数据之前不需要先建立连接。不提供可靠交付，但简单。

② 传输控制协议（TCP）：提供面向连接（字节流）的服务，不提供广播或多播，占用资源，可靠交付。

3. 端口号P215 16位，65535个，端口号分类

TCP/IP 的运输层用一个 16 位端口号来标志一个端口。

表 5-2   常用的熟知端口号

应用程序	FTP	TELNET	SMTP	DNS	TFTP	HTTP	SNMP	SNMP (trap)	HTTPS
熟知端口号	21	23	25	53	69	80	161	162	443

分类：

（1）服务器使用：熟知端口号（全球通用端口号）（0-1023）、登记端口号（1024-49151）

（2）客户端使用的端口号（短暂端口号）（49151-65535）

4. UDP首部格式、长度 务必背过P217 给定首部数据能够得到具体信息

用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段很简单，只有 8 个字节（图 5-5），由四个字段组成，每个字段的长度都是两个字节。各字段意义如下：

(1)	源端口	源端口号。在需要对方回信时选用。不需要时可用全 0。
(2)	目的端口	目的端口号。这在终点交付报文时必须使用。
(3)	长度	UDP 用户数据报的长度，其最小值是 8（仅有首部）。
(4)	检验和	检测 UDP 用户数据报在传输中是否有错。有错就丢弃。

5. UDP面向报文；TCP面向字节流

6. 连续ARQ协议算法应用

         连续 ARQ 协议规定，发送方每收到一个确认，就把发送窗口向前滑动一个分组的位置。图 5-13(b)表示发送方收到了对第 1 个分组的确认，于是把发送窗口向前移动一个分组的位置。如果原来已经发送了前 5 个分组，那么现在就可以发送窗口内的第 6 个分组了。

        接收方一般都是采用累积确认的方式。这就是说，接收方不必对收到的分组逐个发送确认，而是在收到几个分组后，对按序到达的最后一个分组发送确认，这就表示：到这个分组为止的所有分组都已正确收到了。

7.TCP报文首部格式  

        TCP 报文段首部的前 20 个字节是固定的（图 5-14），后面有 4n 字节是根据需要而增加的选项（n 是整数）。因此 TCP 首部的最小长度是20字节。

8. TCP可靠传输 （包含内容太多且杂乱，请看课本）

9. TCP拥塞控制方法四种类型及具体算法 

链接：简述拥塞控制的四种基本算法 - 穆穆兔兔 - 博客园 (cnblogs.com)

10. TCP三次握手过程

1、第一次握手：建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认； SYN：同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)

2、第二次握手：服务器收到syn包,必须确认客户的SYN（ack=j+1）,同时自己也发送一个SYN包（syn=k）,即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态； 

3、第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

链接：三次握手_百度百科 (baidu.com)

 第六章 应用层

1.应用层的定义：        

应用层也称为应用实体（AE），它由若干个特定应用服务元素（SASE）和一个或多个公用应用服务元素（CASE）组成。每个SASE提供特定的应用服务，例如文件运输访问和管理（FTAM）、电子文电处理（MHS）、虚拟终端协议（VAP）等。CASE提供一组公用的应用服务，例如联系控制服务元素（ACSE）、可靠运输服务元素（RTSE）和远程操作服务元素（ROSE）等。

2. DNS协议中IP地址和域名如何转换

        当某一个应用进程需要把主机名解析为 IP 地址时，该应用进程就调用解析程序(resolver)，并成为 DNS 的一个客户，把待解析的域名放在DNS 请求报文中，以 UDP 用户数据报方式发给本地域名服务器（使用 UDP 是为了减少开销）。本地域名服务器在查找域名后，把对应的 IP 地址放在回答报文中返回。应用进程获得目的主机的 IP 地址后即可进行通信。

3 .FTP：文件传送协议 FTP (File Transfer Protocol)是互联网上使用得最广泛的文件传送协议。FTP 提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式（如指明是否使用 ASCII 码），并允许文件具有存取权限（如访问文件的用户必须经过授权，并输入有效的口令）。 FTP 屏蔽了各计算机系统的细节，因而适合于在异构网络中任意计算机之间传送文件。

4. SMTP：简单邮件传送协议 SMTP

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