导图社区 计算机网络知识大纲
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计算机网络知识大纲
计算机网络知识大纲，涵盖了计算机网络概述、物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层等，结构型知识框架方便学习理解！
编辑于2021-10-31 19:58:39- 考研大纲
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计算机网络
计算机网络概述
计算机网络基本概念
计算机网络的定义
计算机网络：就是利用通信设备和线路将地理位置不同的，功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议，信息交换方式，网路操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。
计算机网络的组成
边缘部分与核心部分
边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享
核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的。
资源子网与通信子网
计算机网络的功能
计算机网络的分类
作用范围分
广域网WAN
局域网LAN
城域网MAN
个人区域网PAN
从网络的使用者进行分类
公用网
专用网
按网络的拓扑结构分类
星形，总线，环形，树形，网形
计算机网络的主要性能指标
计算机网络体系结构
计算机网络分层结构
计算机网络协议，接口，服务等概念
协议三要素
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
语法
数据与控制信息的结构或格式
同步即定时
事件实现顺序的详细说明
接口
同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方
服务
为保证上层对等体之间能相互通信，下层向上层提供的功能。
实体：表示任何可发送或接受信息的硬件或软件进程
ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
ISO/OSI
物联网淑慧试用
面向信息处理
应用层，表示层，会话层
面向数据通信
传输层，网络层，数据链路层，物理层
用户功能
传输层，会话层，表示层，应用层
网络功能
物理层，数据链路层，网络层
TCP/IP
应用层，传输层，网际层，网络接口层
物理层
通信基础
信道，信号，带宽，码元，波特，速率，信源，信宿等基本概念
信道
向某一个方向传送信息的媒体
信号
数据的电磁或电气表现
带宽
媒介中信号可使用的最高频率和最低频率之差，或者说是频带的宽度，Hz
码元
在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
波特
单位时间内传输的码元数
比特率
单位时间内传输的比特数
信源
信宿
速率
时延
传输时延
传播时延
处理时延
排队时延
奈奎斯特定理与香农定理
编码与调制
调制
使用载波进行调制
调幅AM
调频FM
调相PM
编码
基带调制
用不同的电压极性或电平值的信号来代表数字数据0和1的过程，就成为数字基带信号的编码，棋反过程称为解码。
归零，曼彻斯特，非归零码等
电路交换，报文交换与分组交换
电路交换
电路建立：在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立一条端到端的电路
数据传输：电路建立后，数据就可以从一端发送到另一点在整个数据传输过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态
电路拆除：数据传输结束后，某一方发出拆除请求，然后逐节拆除到对方节点
电路交换的特点
电路交换必定是面向连接的
电路交换的三个阶段：建立连接，通信，释放连接
报文交换
报文交换方式的数据传输单位是报文
端与端之间无需先通过呼叫建立连接
报文是站点一次性要发送的数据块，长度不限且可变
分组交换
分组交换是报文交换的一种改进
每一段数据前加上首部构成分组
分组首部都含有地址等控制信息
优点
1高效：动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用的
2灵活：以分组为传输单位和查找路由
3迅速：不必先建立连接就能向其他主机发送分组
4可靠：保证可靠性的网络协议
5分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性
问题
分组在各结点存储转发时需要排队，这会造成一定的时延
分组必须携带的首部，造成了一定的网络开销
数据报与虚电路
虚电路
面向连接的通信方式
数据报服务
1网络层向上只提供简单灵活的，无连接的，尽最大努力交付的数据报服务
2网路在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）
3网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错，丢失，重复和失序，当然也不保证分组传送的的时限
传输介质
双绞线，同轴电缆，光纤与无线传输介质
双绞线
屏蔽双绞线STP
无屏蔽双绞线UDP
同轴电缆
75Ω同轴电缆
50Ω同轴电缆
光纤
多模光纤与单模光纤
无线传输介质
短波通信主要是靠电离层的反射，但通信质量较差
微波在空间主要时直线传播
地面微波接力通信
卫星通信：GPS,北斗
无线局域网 WIFI常用
3G 4G 5G常用
物理层接口特性
机械特性
指明接口所用接线器的形状和尺寸，引线数目和排列，固定和锁定装置
电气特性
指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围
功能特性
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义
过程特性
指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
物理层设备
中继器
1、中继器是把一根线缆中的电或光信号传递给另一根线缆，不进行路由选择，也不进行分组过滤的物理层连网设备。中继器是物理层中间系统。
2、中继器通常用于以太网扩充。延长以太网通信介质的长度，扩大以太网覆盖范围。
3、因为中继器不仅传送有用信号，同时也传送噪音和冲突信号，因而互相串联的中继器个数有一定限制.
集线器
1、共享式以太网集线器（hub），它不解释数据，但它从一个网段接收信号，将其再生后中继到其他的网段。
2、在本质上集线器就是一个多端口中继器，星型连网拓扑
3、集线器的以太网在逻辑上仍然是一个总线网，各个工作站使用的还是 CSMA/CD 协议，共享逻辑上的总线及其带宽。
4、集线器连接的设备处于同一个广播域和冲突域。 用多个集线器可连成更大的局域网
数据链路层
数据链路层功能
链路是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点
链路管理，帧同步，流量控制，差错控制，数据和控制信息分开，透明传输和寻址
组帧
封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧
解决透明传输问题
1发送端的数据链路层在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”
2字节填充或字符填充-----接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前插入的转义字符
零比特填充，在发送端，只要发现有5个连续1，则立即填入一个0.接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现5个连续的1时，就把这5个连续1后的1个0删除
差错控制
检错编码
循环冗余检验CRC
在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。 在发送端，先把数据划分为组。 假定每组 k 个比特。 假设待传送的一组数据 M = 101001 （现在 k = 6）。 在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。 冗余码的计算 用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。 得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 余 数是 R，余数 R 比除数 P 少 1 位，即 R 是 n 位。 现在 k = 6, M = 101001。 设 n = 3, 除数 P = 1101， 被除数是 2nM = 101001000。 模 2 运算的结果是： 商 Q = 110101， 余数 R = 001。 把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2nM + R 即：101001 001，共 (k + n) 位。
帧检验序列FCS：在数据后添加上的冗余码称为帧检验序列，帧检验序列与循环冗余检验并不等同，CRC是一种常用的检错方法，而FCS是添加在数据后面的冗余码
FCS 可以用 CRC 这种方法得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一方法。 接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验 (1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就接受(accept)。 (2) 若余数 R 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。 101001 001 除数 1101 但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到的差错的概率 就很小很小。 仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无差错接受(accept)。 “无差错接受”是指： “凡是接受的帧（即不包括丢弃的帧），都能以非常接近于 1 的概率认为这些帧在 传输过程中没有产生差错”。 “凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错”（有差错的帧就丢弃而不接受） 要做到“可靠传输”（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制。
纠错编码
汉明码
流量控制与可靠传输机制
流量控制，可靠传输与滑动窗口机制
概念
原理
方法
窗口的大小，发送端频率
停止-等待协议
后退N帧协议（GBN）
选择重传协议（SR）
介质访问控制
复用是通信技术中的基本概念
信号划分
频分多路复用
概念
基本原理
时分多路复用
概念
基本原理
波分多路复用
概念
基本原理
码分多路复用
概念
基本原理
随机访问
ALOHA协议
用户有帧即可发送，采用冲突监听与随即重发机制，这样的系统是竞争系统
帧长统一，但两帧冲突或重叠，则会被破坏，因此效率不高。在泊松分布条件下，每个帧时间为尝试发送次数G=0.5时，信道吞吐量S=0.184，只能用原信道吞吐量的18.4
载波监听多路访问（CSMA）协议
在一个站点要发送数据前，需要先监听总线。
如果总线上没有其他站点的发送信号存在，即总线是空闲的，则该站点发送数据
如果总线上有其他站点的发送信号存在，即总线是忙的，则需要等待一段时间间隔后再重新监听总线，该根据总线的忙，闲情况决定是否发送数据。
载波监听多点接入/碰撞检测（CSMA/CD）协议
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。
CS 载波监听 是指每一个站在发送数据之前要先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。
总线上并没有什么“载波”。因此，“载波监听”就是用电子技术检测总线上又不用其他计算机发送的数据信号。
使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进项半双工通信
(1) 准备发送。但在发送之前，必须先检测信道
(2) 检测信道。若检测到信道忙，则不停地检测，一直等待信道转为空闲。若检测到 信道空闲，并在 96 比特时间内信道保持空闲（保证了帧间最小间隔），就发送帧
(3) 检查碰撞。在发送过程中仍不停地检测信道，即网络适配器要边发送边监听。这 里只有两种可能性：
①发送成功：在争用期内一直未检测到碰撞。这个帧肯定能够发送成功。发送完毕后， 其他什么也不做。然后回到 (1)。
②发送失败：在争用期内检测到碰撞。这时立即停止发送数据，并按规定发送人为干 扰信号。适配器接着就执行指数退避算法，等待 r 倍 512 比特时间后，返回到步骤 (2)， 继续检测信道。但若重传达 16 次仍不能成功，则停止重传而向上报错
CSMA/CA协议
无线局域网不能简单地搬用CSMA/CD协议，主要有两个原因
1碰撞检测要求一个站点在发送本站数据报的同时，还必须不间断的检测信道，但接收到的信号强度往往会远远小于发送信号的强度，在无线局域网的设备中要实现这种功能就花费过大
2即使能够实现碰撞检测的功能，并且在发送数据时检测到信道是空闲的时候，在接收端仍有可能发生碰撞。
这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题叫做隐蔽站问题
对信道进行预约 为了更好地解决隐蔽站带来的碰撞问题，802.11 允许要发送数据的站对信道进行预 约。
（还有暴露站问题）
CSMA/CA 协议的原理
欲发送数据的站先检测信道。 在 802.11 标准中规定了在物理层的空中接口进行物理层的载波监听。 通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值就可判定是否有其他的移动站在 信道上发送数据。 当源站发送它的第一个 MAC 帧时，若检测到信道空闲，则在等待一段时间 DIFS 后 就可发送。 为什么信道空闲还要再等待 ? 这是考虑到可能有其他的站有高优先级的帧要发送。 如有，就要让高优先级帧先发送。 假定没有高优先级帧要发送 源站发送了自己的数据帧。 目的站若正确收到此帧，则经过时间间隔 SIFS 后，向源站发送确认帧 ACK。 若源站在规定时间内没有收到确认帧 ACK（由重传计时器控制这段时间），就必须重 传此帧，直到收到确认为止， 或者经过若干次的重传失败后放弃发送。 争用窗口信道从忙态变为空闲时，任何一个站要发送数据帧时，不仅都必须等待一个 DIFS 的 间隔，而且还要进入争用窗口，并计算随机退避时间以便再次重新试图接入到信道。 在信道从忙态转为空闲时，各站就要执行退避算法。 减少了发生碰撞的概率。
802.11 使用二进制指数退避算法。 二进制指数退避算法 第 i 次退避就在 22 + i 个时隙中随机地选择一个，即： 第 i 次退避是在时隙 {0, 1, …,-1 22 +i-1} 中随机地选择一个。 第 1 次退避是在 8 个时隙（而不是 2 个）中随机选择一个。 第 2 次退避是在 16 个时隙（而不是 4 个）中随机选择一个。 退避计时器 站点每经历一个时隙的时间就检测一次信道。这可能发生两种情况。 1、若检测到信道空闲，退避计时器就继续倒计时。 2、若检测到信道忙，就冻结退避计时器的剩余时间，重新等待信道变为空闲并再经 过时间 DIFS 后，从剩余时间开始继续倒计时。 如果退避计时器的时间减小到零时，就开始发送整个数据帧。
退避算法的使用情况 仅在下面的情况下才不使用退避算法： 检测到信道是空闲的，并且这个数据帧是要发送的第一个数据帧。 除此以外的所有情况，都必须使用退避算法。 即： 在发送第一个帧之前检测到信道处于忙态。 在每一次的重传后。 在每一次的成功发送后。
CSMA/CA 算法归纳
(1) 若站点最初有数据要发送（而不是发送不成功再进行重传），且检测到信道空闲， 在等待时间 DIFS 后，就发送整个数据帧。
(2) 否则，站点执行 CSMA/CA 协议的退避算法。一旦检测到信道忙，就冻结退避计 时器。只要信道空闲，退避计时器就进行倒计时
(3) 当退避计时器时间减少到零时（这时信道只可能是空闲的），站点就发送整个的 帧并等待确认
(4) 发送站若收到确认，就知道已发送的帧被目的站正确收到了。这时如果要发送第 二帧，就要从上面的步骤 (2) 开始，执行 CSMA/CA 协议的退避算法，随机选定一段退 避时间。若源站在规定时间内没有收到确认帧 ACK（由重传计时器控制这段时间），就必 须重传此帧（再次使用 CSMA/CA 协议争用接入信道），直到收到确认为止，或者经过若 干次的重传失败后放弃发送。
为了更好地解决隐蔽站带来的碰撞问题，802.11 允许要发送数据的站对信道进行预 约。
为了更好地解决隐蔽站带来的碰撞问题，802.11 允许要发送数据的站对信道进行预 约。
协议还是设有三种情况供用户选择：
(1) 使用 RTS 帧和 CTS 帧；
(2) 只有当数据帧的长度超过某一数值时才使用 RTS 帧和 CTS 帧（显然，当数据帧 本身就很短时，再使用 RTS 帧和 CTS 帧只能增加开销）；
(3) 不使用 RTS 帧和 CTS 帧。 虽然协议经过了精心设计，但碰撞仍然会发生。
802.11 局域网的 MAC 帧
802.11 帧共有三种类型：控制帧、数据帧和管理帧
CSMA/CA 主要特性总结
发送前退避 同时检测到信道空闲的站退避时间长度不同
发送站/接收站之间 RTS/CTS 握手 使隐藏站得知数据传输
虚拟载波监听与 NAV 配合使用 等待站无须持续监听信道
接收站正确接收数据帧后，需返回 ACK 帧 使发送站知道是否发生冲突
不同类型的帧设置不同的帧间间隔 控制帧等高优先级帧能更快递发送出去
轮询访问
令牌传递协议
控制令牌是另一种传输媒体访问控制方法。 按照所有站点共同理解和遵守的规则，从一个站点到另一个站点传递控制令牌
局域网
局域网基本概念与体系结构
局域网最主要的特点是：网络为一个单位(家庭)所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
局域网主要优点
1、具有广播功能，局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
2、便于系统的扩展，各设备的位置可灵活调整和改变。
以太网与IEEE802.3
DIX Ethernet是第一个局域网规约
IEEE的802.3标准
DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局 域网简称为“以太网”。
数据链路层的两个子层-802 委员会
逻辑链路控制层LLC子层
LLC子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的
媒体接入控制MAC子层
与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层
MAC层的硬件地址，硬件地址又称物理地址，或MAC地址。
802标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。
48位的MAC地址
IEEE 的注册管理机构 RA 负责向厂家分配地址字段的前三个字节(即高位 24 位)。 地址字段中的后三个字节(即低位 24 位)由厂家自行指派，称为扩展标识符，必须保 证生产出的适配器没有重复地址。
单站地址，组地址，广播地址
IEEE 规定地址字段的第一字节的最低位为 I/G 位。I/G 表示 Individual / Group。 当 I/G 位 = 0 时，地址字段表示一个单站地址。 当 I/G 位 = 1 时，表示组地址，用来进行多播（以前曾译为组播）。此时，IEEE 只 分配地址字段前三个字节中的 23 位当 I/G 位分别为 0 和 1 时，一个地址块可分别生成 223 个单个站地址和 223 个组地址。 所有 48 位都为 1 时，为广播地址。只能作为目的地址使用。
全球管理与本地管理
IEEE 把地址字段第一字节的最低第 2 位规定为 G/L 位，表示 Global / Local。 当 G/L 位 = 0 时，是全球管理（保证在全球没有相同的地址），厂商向 IEEE 购买的 OUI 都属于全球管理。 当 G/L 位 = 1 时， 是本地管理，这时用户可任意分配网络上的地址
常用的以太网 MAC 帧格式有两种标准
DIX Ethernet V2 标准
IEEE 的 802.3 标准
无效的 MAC 帧
1、数据字段的长度与长度字段的值不一致；
2、数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间。
3、有效的 MAC 帧长度为 64 ~ 1518 字节之间
802.3：高速以太网 100BASE-T 以太网 速率达到或超过 100 Mb/s 的以太网称为高速以太网。 在双绞线上传送 100 Mb/s 基带信号的星型拓扑以太网，仍使用 IEEE 802.3 的 CSMA/CD 协议。 100BASE-T 以太网又称为快速以太网(Fast Ethernet)。 可在全双工方式下工作而无冲突发生。因此，不使用 CSMA/CD 协议。 MAC 帧格式仍然是 802.3 标准规定的。 保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到 100 m。 帧间时间间隔从原来的 9.6s改为现在的 0.96s。
三种不同的物理层标准
100BASE-TX 使用 2 对 UTP 5 类线或屏蔽双绞线 STP。
100BASE-FX 使用 2 对光纤。
100BASE-T4 使用 4 对 UTP 3 类线或 5 类线。
吉比特以太网
1000BASE-X 基于光纤通道的物理层： 1000BASE-SX SX 表示短波长 1000BASE-LX LX 表示长波长 1000BASE-CX CX 表示铜线 1000BASE-T 使用 4 对 5 类线 UTP 10 吉比特以太网 10 吉比特以太网还保留了 802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。 10 吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用 CSMA/CD 协 议。
IEEE802.11 无线局域网
802.11 的物理层实现方法：
直接序列扩频 DSSS
正交频分复用 OFDM
跳频扩频 FHSS （已很少用）
红外线 IR （已很少用）
标准 频段 数据速率 物理层 优缺点 802.11b 2.4GHz 最高 11 Mb/s HR-DSSS 数据速率较低，信号传播距离远，不易受阻碍 802.11a 5 GHz 最高 54 Mb/s OFDM 数据速率较高，信号传播距离较短，易受阻碍 802.11g 2.4GHz 最高54 Mb/s OFDM 数据速率较高，支持更多用户同时上网，信号传播距离远，不易受阻碍 802.11n 2.4GHz 5GHz 最高 600Mb/s MIMO + OFDM 数据速率最高 802.11ac 5 GHz 1Gbps 数据速率最高
VLAN基本概念与基本原理
广域网
广域网的基本概念
通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市 或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络
PPP协议
现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。 用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。
PPP 协议有三个组成部分
一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法
链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
PPP 协议的帧格式
标志字段 F = 0x7E （7E 的二进制表示是 01111110）。 地址字段 A 只置为 0xFF。地址字段实际上并不起作用。 控制字段 C 通常置为 0x03。
PPP 是面向字节的，所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。
PPP 有一个 2 个字节的协议字段。 当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是 IP 数据报。 若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。
透明传输问题
当 PPP 用在同步传输链路时，协议规定采用硬件来完成比特填充（和 HDLC 的做法 一样）。 当 PPP 用在异步传输时，就使用一种特殊的字符填充法。 PPP 协议不使用序号和确认机制 在数据链路层出现差错的概率不大时，使用比较简单的 PPP 协议较为合理。 在因特网环境下，PPP 的信息字段放入的数据是 IP 数据报。数据链路层的可靠传输 并不能够保证网络层的传输也是可靠的。 帧检验序列 FCS 字段可保证无差错接受。
HDLC 协议-比特
HDLC 是通用的数据链路控制协议，在开始建立数据链路时，允许选用特定的操作方式 所谓操作方式，通俗地讲就是某站点是以主站点方式操作还是以从站方式操作，或者是二者兼备。 链路上用于控制目的的站称为主站，其它的受主站控制的站称为从站。 主站对数据流进行组织，并且对链路上的差错实施恢复。由主站发往从站的帧称为命令帧，从从站返回主站的帧称为响应帧。 连有多个站点的链路通常使用轮询技术，轮询其它站的站称为主站，而在点-点链路中每个站均可为主站。
数据链路层设备
以太网交换机及其工作原理
交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机（表明此交换机工作在数 据链路层）
以太网交换机通常都有十几个接口。
以太网交换机实质上就是一个多接口的网桥，可见交换机工作在数据链路层。
以太网交换机的特点
以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。
交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那 样，进行无碰撞地传输数据。
独占传输媒体的带宽
对于普通 10 Mb/s 的共享式以太网，若共有 N 个用户， 每个用户占有的平均带宽只有总带宽(10 Mb/s)的 N 分之一。使用以太网交换机时，虽然在每个接口到主机的带宽还是 10 Mb/s，但由于一个用户 在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽， 因此对于拥有 N 对接口的交换机的总容量为 N10 Mb/s
交换机的最大优点。
以太网交换机的这种自学习方法使得以太网交换机能够即插即用，不必人工进行配 置，因此非常方便。
交换机自学习和转发帧的步骤归纳
交换机收到一帧后先进行自学习。查找交换表中与收到帧的源地址有无相匹配的项 目。 如没有，就在交换表中增加一个项目（源地址、进入的接口和有效时间）。 如有，则把原有的项目进行更新（进入的接口或有效时间）。 转发帧。查找表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。 如没有，则向所有其他接口（进入的接口除外）转发。 如有，则按交换表中给出的接口进行转发。 若交换表中给出的接口就是该帧进入交换机的接口，则应丢弃这个帧（因为这时不需 要经过交换机进行转发）。
交换机的性能指标-转发技术
转发技术：目前交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用
直通式交换
存储转发式（主流交换方式）
存储转发技术要求交换机在接收到全部数据包后再决定如何转发。这样一来，交换机 可以在转发之前检查数据包完整性和正确性。
优点：没有残缺数据包转发，减少了潜在的不必要数据转发。
缺点：转发速率比直接转发技术慢
碎片隔离方式
这是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案。 它在转发前先检查数据包的长度是否够 64 个字节（512 bit），如果小于 64 字节，说 明是假包（或称残帧），则丢弃该包；如果大于 64 字节，则发送该包。
直通转发技术：（Cut-through） ：交换机一旦解读到数据包目的地址，就开始向目 的端口发送数据包。
通常，交换机在接收到数据包的前 6 个字节时，就已经知道目的地址，从而可以决定 向哪个端口转发这个数据包。
优点：转发速率快、减少延时和提高整体吞吐率。
网桥
在数据链路层扩展局域网是使用网桥。
网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。
网桥具有过滤帧的功能。
当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口
使用网桥带来的好处
1、过滤通信量。
2、扩大了物理范围
3、提高了可靠性。
4、可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如 10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太 网）的局域网。
使用网桥带来的缺点
1、存储转发增加了时延。
2、在 MAC 子层并没有流量控制功能。
3、具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。
网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会 因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。 这就是所谓的广播风暴。
网桥和集线器（或转发器）不同 集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。 若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。 网桥应当按照以下自学习算法处理收到的帧和建立转发表
1、若从 A 发出的帧从接口 x 进入了某网桥，那么从这个接口出发沿相反方向一定 可把一个帧传送到 A
2、网桥每收到一个帧，就记下其源地址和进入网桥的接口，作为转发表中的一个项 目。
网桥在转发表中登记以下三个信息
地址和接口，进入该网桥的时间。
另外，以太网上的工作站并非总是接通电源的。 把每个帧到达网桥的时间登记下来，就可以在转发表中只保留网络拓扑的最新状态信 息。 使得网桥中的转发表能反映当前网络的最新拓扑状态。
网桥的自学习和转发帧的步骤归纳
1、网桥收到一帧后先进行自学习。
2、查找转发表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目
3、如没有，就在转发表中增加一个项目（源地址、进入的接口和时间）。
4、如有，则把原有的项目进行更新。
转发帧。查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目
1、如没有，则通过所有其他接口（但进入网桥的接口除外）按进行转发。
2、如有，则按转发表中给出的接口进行转发。
3、若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应丢弃这个帧（因为这时不 需要经过网桥进行转发）。
网络层
网络层功能
异构网络互连
互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的
利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。 使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。
使用虚拟互连网络的好处是：
当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互连的各具 体的网络异构细节。
路由与转发
SDN基本概念
拥塞控制
路由算法
静态路由与动态路由
静态-向量路由算法
链路状态路由算法
路由层次
IPv4
IPv4分组
IPv4地址与NAT
子网划分，路由聚集，子网掩码与CIDR
ARP协议，DHCP协议与ICMP协议
IPv6
IPv6的主要特点
IPv6地址
路由协议
自治系统
域内路由与域间路由
RIP路由协议
OSPF路由协议
BGP路由协议
IP组播
组播的概念
IP组播地址
移动IP
移动IP的概念
移动IP通信过程
网络层设备
路由器
组成
功能
路由表与分组转发
传输层
传输层提供的服务
传输层的功能
传输层寻址与端口
无连接服务与面向连接服务
UDP协议
UDP数据报
UDP校验
TCP协议
TCP段
TCP连接管理
TCP可靠传输
TCP流量控制
TCP拥塞控制
应用层
网络应用模型
客户/服务器（C/S)模型
对等（P2P）模型
NDS系统
层次域名空间
域名服务器
域名解析过程
FTP
FTP协议的工作原理
控制连接与数据连接
电子邮件
电子邮件系统的组成结构
电子邮件格式与MIME
SMTP协议与POP3协议
WWW
WWW的概念与组成结构
HTTP协议