计算机网路

全面系统地介绍了计算机网络的发展和原理体系结构、物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层、网络安全、因特网上的音频/视频服务、无线网络和下一代因特网等内容。

计算机网络

概述

1.1作用

网络

电信网络

有线电视网络

计算机网络

特点

连通性

共享

1.2概述

1.2.1网络的网络

结点

计算机

集线器

交换机

路由器

链路

1.2.2三个阶段

i/I

i:通用名词，由几个计算机网络互连而成

I：专用名词，全球最大的、开放的、由众多网络连接而成的特定互联网

第一阶段：单个ARPANET

第二阶段：三级结构的互联网

第三阶段：多层次ISP结构的互联网

1.3组成

1.3.1边缘部分

C/S

P2P

1.3.2核心部分

电路交换

建立连接

通话

释放连接

缺点：传输效率低，占用资源多

报文交换

分组交换

发送方将数据分成几组，在每组前加个头，然后发送，接收方去掉头再重组装

优点：高效、灵活、迅速、可靠

缺点：转发是因排队而延迟，头部增加开销

路由器将各个网络连接在一起，起到缓存分发数据的作用

1.5网络类别

1.5.2分类

作用分类

局域网

个人局域网

城域网

广域网

使用者分类

公用网

专用网

接入网

1.6性能

1.6.1性能标准

速率

比特（b/s）

带宽

速率最大值

吞吐量

时延

发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）

传播时延=信道长度（m）/传播速率（m/s）

处理时延

排队时延

总时延=以上时延相加

时延宽带积=传播时延*带宽

往返时间RTT

利用率U

1.7体系结构

1.7.2协议与划分层次

组成

语法

语义

同步

优点

各层之间独立性好

灵活性好

实现与维护

缺点

效率低

1.7.3五层协议

应用层

运输层（TCP/UDP）

网络层

链路层

物理层

1.7.4实体、协议、服务

协议是水平的、服务是垂直的

物理层

2.2数据通讯的基础知识

2.2.2信道的基本概念

单向通讯（单工通讯）

双向交替通讯（半双工通讯）

双向同时通讯（全双工通讯）

基本的带通调试方法

调幅

调频

调相

2.2.3信道的极限容量

信道能通过的频率范围

信噪比

2.3物理下面的传输媒体

2.3.1导引型

双绞线

同轴电缆

光缆（优点）

2.4信道复用技术

2.4.1频分复用、时分复用、统计时分复用

2.4.2波分复用

2.4.3码分复用

2.6带宽接入技术

2.6.1ADSL

2.6.2光纤同轴混合网

2.6.3FTTx

数据链路层

3.1使用点对点信道的数据链路层

3.3.1数据链路和帧

链路

数据链路

帧：数据单元

3.3.2三个基本问题

封装成帧：在一段数据添加首部和尾部

透明传输：防止数据段中含有首部或尾部

差错检测：CRC

3.2点对点协议PPP

3.3.2帧格式

字段的意义

字节填充

零比特填充

3.3使用广播信道的数据链路层

3.3.1局域网的数据链路层

局域网优点

具有广播功能

各设备的位置可灵活变动

提高了系统的可靠性、可用性、生存性

共享媒体资源

静态划分：2.4

动态媒体接入控制

随机接入

受控接入

3.3.2CSMA/CD协议

3.3.5以太网的MAC帧

硬件地址

帧的格式

网络层

4.1两种服务

虚电路服务

数据报服务

4.2网际协议IP

4.2.1虚拟互连网络

中间设备

物理层：转发器

数据链路层：桥接器

网络层：路由器

网路层以上：网关

4.2.2分类的IP地址

IP地址的表示方法

A类8位网络号

B类16位网络号

C类24位网络号

4.2.3IP地址与硬件地址

区别

物理地址：数据链路层和物理层使用

IP地址：网络层及以上使用

4.2.4地址解析协议ARP

4.2.5IP数据报格式

固定部分

可变部分

4.2.6IP层转发分组的流程

4.3划分子网和构建超网

4.3.1划分子网

三级IP：网络号、子网号、主机号

子网掩码ANDIP=网络号

4.3.2使用子网分组转发

4.3.3无分类编址

IP地址=网络前缀、主机号

4.4网际控制报文协议ICMP

4.4.1报文种类

差错报告报文

询问报文

4.4.2ICMP应用

ping

4.5互联网的路由选择协议

4.5.1几个基本概念

理想的路由算法

分层次的路由选择协议

内部网关协议

RIP

OSPF

外部网关协议

BGP

4.5.2RIP

工作原理

距离向量算法

RIP协议的报文格式

4.5.3OSPF

基本特点

五种分组类型

4.5.4BGP

运输层

5.1运输层协议概述

5.1.1进程之间的通信

面向连接TCP

无连接UDP

5.1.2两个主要协议

UDP

特点

支持单播、多播、广播

不提供可靠交付，简单

应用

域名解析服务DNS：53

动态主机配置DHCP

路由选择RIP

TCP

特点

只支持点对点单播

提供可靠交付，复杂

应用

万维网HTTP：80

电子邮件SMTP：25

文件传输FTP：21

5.1.3运输层端口

服务器端口号

熟知端口:0-1023

登记端口号：1024-49151

客户端端口号

短暂端口号：49152-65535

5.2用户数据报协议UDP

5.2.1UDP概述

没有拥堵控制

首部开销小，8个字节（TCP20个字节）

5.2.2首部格式

源端口2

目的端口2

长度2

校验和2

伪首部12

5.3传输控制协议TCP

5.3.1主要特点

全双工通讯

面向字节流

TCP连接

套接字socket=(IP:Port)

5.4可靠传输的工作原理

5.4.1停止等待协议

无差错情况

出现差错，超时重传

确认丢失和确认迟到

信道利用率

5.4.2连续ARQ协议

连续发送分组

滑动窗口协议（窗口大小可变）

回退N:当出现一个分组丢失时，要重传该分组及往后分组

5.5TCP首部格式

5.7TCP的流量控制

5.9TCP的运输连接管理（A:客户端，B服务端）

5.9.1TCP连接建立

三次握手

A--SYN=1，seq=x-->B

A<--SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x+1--B

A--ACK=1,seq=x+1,ack=y+1-->B

5.9.2TCP释放连接

主动关闭

A--FIN=1，seq=u-->B

B<--ACK=1,seq=v,ack=u+1--B

AB之间仍还可以进行数据传输

被动关闭

A<--FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1--B

A--ACK=1,seq=u+1，ack=w+1-->B

A要等待2MSL才可关闭连接

应用层

6.1域名系统DNS

6.1.2域名结构

三级域名.二级域名.顶级域名

6.1.3域名服务器

递归查询

迭代查询

6.4万维网

URL（<协议>://<主机>:<端口>/<路径>）

HTTP

TCP连接三次握手

数据传输HTTP

释放TCP连接

6.5电子邮件

6.5.1电子邮件概述

用户代理

撰写

显示

处理

通讯

6.5.2SMTP

建立连接

邮件发送

释放连接

6.56MIME

ASCII编码

quoted-printable编码：适用少量非ASCII码

base64编码

6.6动态主机配置协议DHCP