考研408计算机网络

考研408计算机网络：包含按照这个优先级顺序掌握以下概念：波特，速率，带宽，码元 > 信号，信道，数据 > 信源，信宿，这些概念最重要的就是速度相关的前四个，一定要搞清楚码元和波特代表什么以及他们的区别，这几个概念在物理层这一章主要是为了奈氏准则和香农定理等等

计算机网络

• 计算机网络体系结构
  • 1.1 计算机网络概述 本节的内容是计算机网络最简单的部分了，而且往年也没有过真题考点，只是为了建立一个对于计网的基本印象，所以大家享受学习的过程，快乐开始计网的篇章就好！ 1.2 计算机网络体系结构与参考模型 这一节虽然历年小题考频为10道，但是难度都不高，主要掌握两种参考模型的构成、各层的功能、模型之间的差异，计网的第一道真题2分就可以轻松拿下了，是不是so easy~
  • 计网概述
    • 概念
      • 是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。 网络由多个结点和链路组成，互联网是网络的网络，因特网是最大的互联网 internet互联网 Internet因特网
    • 组成
      • 组成部分
        • 硬件
        • 软件
        • 协议
      • 工作方式
        • 边缘部分
          • 由所有连接到因特网上、供用户直接使用的主机组成，用来通信和资源共享
        • 核心部分
          • 由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供连通性和交换服务
      • 功能组成
        • 通信子网
          • 由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成，使网络具有数据传输、交换、控制和存储的能力
        • 资源子网
          • 是实现资源共享功能的设备及其软件的集合，向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务
    • 功能
      • 数据通信
        • 最基本和最重要的功能，用来实现联网计算机之间各种信息的传输
      • 资源共享
      • 分布式处理
      • 提高可靠性
        • 各台计算机可以通过网络互为替代机
      • 负载均衡
        • 将工作任务均衡的分配给计算机网络中的各台计算机
    • 分类
      • 分布范围
        • 广域网WAN
          • 交换技术，几十千米到几千千米，因特网核心部分
        • 城域网MAN
          • 5KM-50KM，多采用以太网技术
        • 局域网LAN
          • 广播技术，几十米到几千米
        • 个人区域网PAN
          • 10M
      • 传输技术
        • 广播式网络
          • 共享公共通信信道，局域网，广域网中的无线、卫星通信网络
        • 点对点网络
          • 使用分组存储转发和路由选择机制，广域网
      • 拓扑结构
        • 总线型
          • 优点：建网容易、增/减结点方便、节省线路
          • 缺点：重负载时通信效率不高、总线任意一处对故障敏感
        • 星型
          • 优点：便于网络集中控制和管理
          • 缺点：成本高、中央设备对故障敏感
        • 环形
          • 所有计算机接口设备连接成一个环，令牌环局域网，环中信号是单向传输
        • 网状
          • 多用于广域网中，有规则/非规则型
          • 优点：可靠性高
          • 缺点：控制复杂、线路成本高
      • 使用者
        • 公用网
        • 专用网
      • 交换技术
        • 电路交换
          • 建立连接、传输数据、断开连接
          • 优点：数据直接传送、延时小、按顺序、实时性强、控制简单、适合大量数据
          • 缺点：建立连接时间长、线路利用率低、灵活性差、不能充分利用线路容量
        • 报文交换/存储-转发
          • 整个报文先传送到相邻结点，全部存储后查找转发表，转发到下一结点
          • 优点：可以充分利用线路容量，实现不同链路之间不同数据传输速率的转换，可以实现格式转换，实现一对多、多对一的访问，可以实现差错控制、提高线路利用率和可靠性
          • 缺点：报文较大，各结点交换机需要较大缓冲空间，增大了资源开销，增加了缓冲时延
        • 分组交换
          • 将数据分成较短的固定长度的数据块，只是单个分组传送到相邻结点
          • 优点：缓冲易于管理，包的平均时延更小，网络占用的平均缓冲区更少，更易于标准化、减少出错概率和重发数据量
          • 缺点：引起转发时延、需要传输额外的信息量 对于数据报服务，存在失序、丢失或重复分组的问题；对于虚电路服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程
    • 标准化工作
      • 法定标准
        • OSI
      • 事实标准
        • TCP/IP
      • 因特网标准的形式：RFC
        • 因特网草案
        • 建议标准，开始成为RFC
        • 草案标准
        • 因特网标准
    • 性能指标
      • 带宽
        • 网络的通信线路所能传送数据的能力，b/s,kb/s,Mb/s
      • 时延
        • 数据（报文/分组/比特流）从网络的一端传送到另一端所需的时间
        • 发送/传输时延：从发送分组的第一个比特到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间=数据长度/信道带宽 传播时延：信道长度/电磁波（工人）在信道上传播速率 电磁波传播速率：自由空间3*108 m/s 铜线 2.3*108m/s 光纤 2.0*108m/s 排队时延：等待输出/入链路 处理时延：为存储转发而进行的必要的处理花费的时间，如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、差错检验
        • 高速链路只会减少发送时延而非传播时延
      • 时延带宽积
        • 传播时延*带宽，以比特为单位的链路长度，即某链路现在有多少比特
      • 往返时延RTT
        • 从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认公共经历的时延 RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多 包括两倍传播时延+末端处理时间
      • 吞吐量
        • 单位时间内通过某个网络的数据量，受网络带宽或网络额定速率的限制
      • 总结
      • 速率/比特率
        • 连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率 最高数据传输速率称为带宽
      • 利用率
        • 信道利用率：有数据通过时间/总时间,信道利用率增大则时延增加，故不是越高越好
        • 网络利用率：信道利用率加权平均值
  • 计网体系结构与参考模型
    • 计网分层结构
    • 计网实体、协议、接口、服务的概念
      • 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程，对等实体：收发双方相同层次的实体
      • 协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合，包括语法语义同步 语法：定义所交换信息的格式 语义：定义收发双方所要完成的操作 同步：定义收发双方的时序关系
      • 接口：同一结点内相邻两层间交换信息的连接点，是一个系统内部的规定
      • 服务：对等实体在协议的控制下，使得本层能为上一层提供服务，但实现本层协议还需使用下一层所提供的服务。包括请求、指示、响应、证实 面向连接服务：建立连接、数据传输、连接释放，TCP协议 无连接服务：通信前不需先建立连接，属于不可靠服务，IP、UDP协议
      • 协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据报称为该层的协议数据单元 控制信息部分：PCI PCI+SDU=PDU 服务数据单元SDU：层与层之间传送的数据包称为服务数据单元
    • ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
      • 物理层：透明地传输比特流,规定电路接口参数、通信链路上传输的信号意义和电气特征 接口标准：EIA-232C、EIA/TIA RS-449、CCITT的X.21 数据链路层：将网络层的IP数据报组装成帧，物理寻址、成帧、差错校验、流量控制、数据重发、传输管理等 协议：SDLC、HDLC、PPP、STP和帧中继 网络层：对分组进行路由选择、实现流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互联 协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF 传输层：报文段TCP、用户数据报UDP,负责主机之间两个进程的通信,提供端到端的通信,拥塞控制、应答、分组排序、流量控制 协议：TCP、UDP 会话层：管理进程间的会话，SYN建立同步 表示层：处理在通信系统中交换信息的表示方式，数据格式转换、压缩、加密和解密等 应用层：为特定类型的网络应用提供访问OSI参考模型环境的手段 协议：FTP（文件传送）、SMTP（电子邮件）、HTTP（万维网）
      • 网络接口层：从主机或结点接收IP分组，并把它们发送到指定的物理网络上 网际层：为分组选择合适路由，但不保证各个分组有序到达 协议：IPv4、IPv6 传输层：传输控制协议TCP：面向连接，报文段，提供可靠服务 用户数据报协议UDP：无连接，用户数据报，不保证可靠服务 差错控制、流量控制 应用层：超文本传输协议HTTP、电子邮件协议SMTP、域名解析服务DNS、文件传输协议FTP、虚拟终端协议Telnet
  • 题目
    • 时延
      • 发送的同时就在传播
• 物理层
  • 2.1 通信基础 本节的内容是物理层唯一难度集中的小节，主要包括一下三个方面的知识点： 1. 通信基础： 按照这个优先级顺序掌握以下概念： 波特，速率，带宽，码元 > 信号，信道，数据 > 信源，信宿 这些概念最重要的就是速度相关的前四个，一定要搞清楚码元和波特代表什么以及他们的区别，这几个概念在物理层这一章主要是为了奈氏准则和香农定理做计算，其他章节用不到码元和波特，所以在这一章把这块相关的题目多做几遍，掌握出题的那几种类型，就可以轻松拿下知识点。 2. 奈奎斯特定理（奈氏准则）与香农定理 这两个公式的使用场景很好区分——是否有噪声，但有的时候如果题目用两种方式都可以计算出结果，那就要都计算取最小值，因为即使在有噪声的情况下也应该满足理想低通（奈氏准则）的极限速率，总而言之就是多做这块的题目，做多了感觉自然就来了！ 3. 编码与调制 这小节难度主要在于编码和调制的方法太多了，所以容易记混，最好的办法就是结合视频中的一些口令或者自己自创一些便于更好记忆，调制容易和计算极限传输速率的公式结合考察，也要通过广泛大量的题目进行练习哦！ 4. 电路交换、报文交换与分组交换 这三者的区别其实非常容易，学完一遍大家就能熟练掌握，三者概念比较的题几乎不会出，以报文交换和分组交换的对比计算为主要考核重点及难点，把这个考察的真题反复做至少三遍，一遍更比一遍强！ 分组交换包含的数据报方式和虚电路方式要熟练掌握差异，尤其是虚电路，你得清楚他虚在哪里，即为什么带着电路两个字但又属于分组交换，掌握清楚了，这块的题目也so easy~ 2.2 传输介质 这一节唯一的历年真题考察点就在于接口的特性，也是比较好掌握的一个内容，对于传输介质要以无线和有线做区分去学习和记忆，可以学完这节之后，自己用思维导图画一下看是否能全部列举出这些传输介质并讲出他们各自的优劣。 2.3 物理层设备 目前还没有出现在408真题中，属于非常简单且不是很重要的考点，毕竟在交换机和路由器面前，中继器和集线器也还是个弟弟，不过虽然他是“小傻瓜”，但我们也不能落下，毕竟他们也承担起了全球非常广泛的信号中继和放大作用的天职！
  • 通信基础
    • 基本概念
      • 物理层解决如何在传输媒体上传输数据比特流
      • 数据
        • 传送信息的实体，比特是数据量的单位，1B=8b
      • 信号
        • 数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式 数字信号/离散信号：参数取值离散 模拟信号/连续信号：参数取值连续
      • 信源、信宿、信道
        • 信道：信号的传输媒介，表示向某一方向传送信息的介质，一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道 按传输信号分为模拟信道和数字信道 按传输介质分为无线信道和有线信道
      • 通信方式
        • 单工通信：一个方向的通信，一条信道。无线电广播、电视广播 半双工通信：通信双方都可以发送或接收信息，但任何一方不能同时发送和接收，两条信道。 全双工通信：双方可同时发送和接收信息，两条信道
      • 数据传输方式
        • 串行传输：将表示一个字符的8位二进制数通过一条信道顺序发送，速度慢，费用低，适合远距离 并行传输：将表示一个字符的8位二进制数同时通过8条信道发送，速度快，费用高，适合近距离
        • 同步传输：数据传送以一个数据区块为单位，先送出同步字符再送出数据 收发双方时钟同步的方法： 外同步：在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线 内同步：发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输（如曼彻斯特编码） 异步传输：将比特分成小组传输，加一个字符起始位和终止位，发送方可在任何时刻发送，接收方不知何时到达。字节之间异步，字节中的每个比特仍然要同步
      • 码元
        • 用一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位，该时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度，当码元的离散状态有M个时，称为M进制码元
      • 数据传输速率
        • 码元传输速率
          • 又名码元速率/调制速率/波形速率，表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数/脉冲个数，单位波特，码元速率与进制无关，只与码元长度有关
        • 信息传输速率
          • 比特率，单位时间内数字通信系统传输的二进制码元（比特）个数，b/s
      • 带宽
        • 数字设备中表示单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的最高数据率，表示网络的通信线路所能传输数据的能力，b/s
      • 失真
        • 影响因素：码元传输速率、信号传输距离、噪声干扰、传输媒体质量 码间串扰：接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象
      • 信道带宽
        • 信道能通过的最高频率和最低频率之差
    • 两个定理
      • 奈氏定理
        • 理想低通条件下，为避免码间串扰，极限码元传输速率为2W波特，W是信道带宽（单位Hz)
      • 香农定理
        • 选择小的那个
    • 编码与调制
      • 数字信号编码为数字信号
        • 归零编码RZ
          • 高1低0，每个时钟周期的中间均跳变到低电平，自同步信号 但是归零占据一定带宽，传输效率受影响
        • 非归零编码NRZ
          • 高电平1低电平0，无法传递时钟信号，双方难以同步，添加时钟线实现外同步
        • 反向非归零编码NRZI
          • 信号翻转表示0，信号保持不变代表1.既能传输时钟信号，又能尽量不损失系统带宽 USB2.0
        • 曼彻斯特编码
          • 将一个码元分为两个间隔，前一个间隔为高后一个间隔为低表示码元1，反之为码元0，既作为时钟信号又作为数据信号，但是所占频带宽度是原始基带宽度的两倍 以太网使用
        • 差分曼彻斯特编码
          • 码元为1则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同，码元为0则相反 跳变仅表示时钟，码元开始处电平变化与否表示数据 用于局域网传输
      • 数字信号调制为模拟信号
        • 幅移键控ASK
          • 改变振幅表示1和0，容易实现但抗干扰能力差
        • 频移键控FSK
          • 改变频率表示1和0，容易实现，抗干扰能力强，应用广泛
        • 相移键控PSK
          • 改变相位表示1和0，分为绝对调相和相对调相
        • 正交振幅QAM 混合调制
      • 模拟信号编码为数字信号
        • 对音频信号进行编码的脉码调制PCM，包括采样、量化和编码 采样定理：将模拟信号转化为数字信号时，设原始信号中的最大频率为f，则采样频率必须大于等于最大频率的两倍，才能保证采样后的数字信号完整保留原始模拟信号的信息 采样是指对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号 量化是把采样取得的电平幅值按照一定的分级表度转化为对应的数字值并取整数 编码是将量化的结果转换为与之对应的二进制编码
      • 模拟信号调制为模拟信号
        • 采用频分复用FDM技术，充分利用带宽资源。电话机和本地局交换机
    • 交换方式
      • 电路交换
        • 原理：在数据传输期间，源结点与目的结点之间有一条由中间结点构成的专用物理连接线路，在数据传输结束之前，这条线路一直保持 建立连接——通信——释放连接 特点：独占资源，用户始终占用端到端的固定传输带宽，适合大数据量或系统间要求实时性高的
      • 报文交换
        • 网络中交换与传输的数据单元，即站点一次性要发送的数据块，包含了即将要发送的完整的数据信息，长度不限且可变 存储转发
      • 分组交换
        • 把网络数据分割成小块，逐块发送 与报文交换的差别主要在于，分组交换网中要限制所传输的数据单位的长度128B，发送结点先对报文接收、存储，再将报文划分成分组
        • 数据报
          • 1.源主机将报文分成多个分组，依次发送到直接相连的结点 2.结点A收到分组后，对每个分组差错监测和路由选择，不同分组的下一跳结点可能不同 3.结点C收到分组P1后，对分组P1进行差错检测，若正确则向A发送确认信息，A收到C确认后则丢弃分组P1副本
        • 虚电路
          • 一条源主机到目的主机类似于电路的路径，路径上所有结点都要维持这条虚电路的建立，都维持一张虚电路表，每一项记录了一个打开的虚电路的信息
        • 数据报和虚电路的区别
      • 总结
        • 1.传送数据量大，且传送时间远大于呼叫时，选择电路交换，电路交换传输时延最小 2.当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适 3.从信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信
  • 传输介质
    • 概述
      • 传输媒体在物理层的下面，因为物理层是体系结构的第一层，因此有时称传输媒体为0层，在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信号代表什么意思，但物理层规定了电气特性，因此能够识别所传送的比特流 导向性：电磁波被导向沿着固体媒介（双绞线、同轴电缆、光纤）传播 非导向性：自由空间，介质可以是空气、真空、海水等
    • 双绞线
      • 由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成，可以减少对相邻导线的电磁干扰，抵御外界的电磁波干扰 屏蔽双绞线STP，非屏蔽双绞线UTP 距离太远时，对于模拟传输，要用放大器放大衰减的信号，对于数字传输，要用中继器将失真的信号整形 数字传输，用于局域网和传统电话网
    • 同轴电缆
      • 由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外壳构成，分为50欧姆和75欧姆，50用于传送基带数字信号，在局域网中应用，75用于传送宽带信号，模拟传输，用于有线电视系统 抗干扰特性比双绞线好，传输距离更远，但价格更贵
    • 光纤
      • 利用光导纤维传递光脉冲来进行通信，有光脉冲表示1，无光脉冲表示0，带宽远远大于其他传输媒体 光纤在发送端有光源，可以采用发光二极管或半导体激光器，它们在电脉冲作用下能产生出光脉冲，在接收端用光电二极管做成光检测器，在检测到光脉冲时可还原出电脉冲 由纤芯和包层构成，入射角足够大就会出现全反射
      • 传输容量大
    • 非导向性
      • 无线电波
        • 信号向所有方向传播 较强穿透能力，可传远距离，广泛用于通信领域
      • 微波
        • 信号固定方向传播 微波通信频率较高、频段范围宽，因此数据率很高 地面微波接力通信：
      • 红外线、激光
        • 信号固定方向传播，把要传输的信号分别转换为各自的信号格式，即红外光信号和激光信号
    • 物理层接口的特性
      • 机械特性：接口形状尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等
      • 电气特性：信号的电平范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制
      • 功能特性：引脚功能、信号线用途、电平意义
      • 过程特性/规程特性：各条物理线路的工作规程和时序
      • 接口标准：EIA RS232-C、ADSL、SONET/SDH
  • 物理层设备
    • 中继器
      • 再生数字信号，将衰减的信号整形再生 两端是网段不是子网，适用于完全相同的两类网络的互连 中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，它仅作用于信号的电气部分，不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。两端可连相同媒体/不同媒体 中继器不会存储转发，两端的网段一定要是同一个协议 5-4-3规则：互相串连的中继器个数不能超过4个，用4个中继器串联的5段通信介质中只有3段可以挂接计算机
    • 集线器
      • 放大模拟信号，将衰减的信号放大，不具备信号的定向传送能力，是一个共享设备 不能分割冲突域，连接在集线器上的工作主机平分带宽
• 数据链路层
  • 3.1 数据链路层的功能 本节内容难度较低，只需要初步建立起对于数据链路层的印象，每一个具体的功能到后面小节都会详细展开，可以后面全部学完再回顾看一遍第一小节加深印象。 3.2 组帧 这一节也是难度较低，且从未在真题中出现过，你懂得~ 唯一要强调的就是零比特填充的“五1一0”的方法。 3.3 差错控制 这一小节主要分为检错编码和纠错编码的学习，这节学习方法要侧重在题目上面，通过题目就可以很快速的检验吸收情况了，有的重点题目比如海明码，循环冗余码等可以多做几遍题目，熟能生巧~ 3.4 流量控制与可靠传输机制 这一节的关键就在于要区分开三个协议： 1. 停止等待协议 （非常简单，考了也不怕） 2. 后退N帧-GBN协议 （难度适中，常考） 3. 选择重传-SR协议 （难度适中，不如GBN常考） 重点在于区分三个协议的窗口大小，以及在发送过程中窗口的动态变化和可发送/可接收帧的长度，可以自己做一个表格归纳也可以复用课程中的总结加深记忆。 3.5 介质访问控制 这是链路层这章难度最大的小节，协议比较多且很多真题考点，学习的时候千万不要混淆，可以自己学完这小节用导图或者表格的形式归纳总结一下不同协议的特点、异同点、适用场景等，才能更好地记忆和区分。 对于信道划分介质访问控制，四种复用的方法以码分多路复用为重点进行复习； 对于随机访问介质访问控制，把重点放在CSMA/CD和CSMA/CA进行复习。 3.6 局域网 局域网这一节难度较大，包括有线局域网和无线局域网，对于第一次学习的同学要重点掌握两种网络下所对应的协议。同时这一节也包含了一个去年新增的新考点，VLAN基本概念及基本原理，这一节内容相对更加抽象，建议多看几遍视频及辅导书加深理解。 3.7 广域网 这一节相对来说比较简单，而且也不是重要的考点，对于HDLC协议是去年删除的考点，大家可以跳过不去学习，如果想了解也可以一起看一下两个协议的区别。 3.8 数据链路层设备 这一节已经删去网桥这个考点，重点学习交换机的原理和自学习功能，难度不大，要多结合题目熟练掌握哦。
  • 基本概念
    • 结点：主机、路由器
    • 链路：网络中两个节点之间的物理通道，链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波，分为有线链路和无线链路
    • 数据链路：网络中两个节点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路
    • 帧：链路层的协议数据单元，封装网络层数据报
  • 功能
    • 为网络层提供服务（无差错的链路），加强物理层传输原始比特流的功能 无确认无连接：实时通信或误码率较低的通信通道如以太网 有确认无连接：适用于误码率较高的通信通道，如无线通信 有确认面向连接：适用于可靠性和实时性要求高的场合 有连接必有确认
    • 链路管理
    • 封装成帧与透明传输
      • 组帧
        • 字符计数法：帧首部使用一个计数字段来标明帧内字符数 但若计数字段出错则后果严重
        • 字符填充法：SOH表开始，EOT表结束，ESC表转义字符意味着后面不是控制信息而是数据信息
        • 零比特填充法：以01111110表示开始/结束，在发送端扫描信息段时若有连续5个1则填入1个0，在接收端收到一个帧时，先确定边界，再扫描发现连续5个1时删除后面的0 保证了透明传输，可传送任意比特组合而不会引起对帧边界的判断错误
        • 违规编码法：用高高/低低等违规编码来界定帧的开始和终止，IEEE 802，只适合采用冗余编码的特殊编码环境
        • 由于字符计数法中count字段的脆弱性（其值若有差错将导致灾难性后果）及字符填充实现上的复杂性和不兼容性，目前较普遍使用的帧同步是比特填充和违规编码法
      • 封装成帧就是在一段数据的前后部分添加首部和尾部，构成一个帧，首部和尾部的标记可以用于帧定界 帧同步：接收方识别帧的开始和终止
      • 透明传输：不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能在链路上传送，故当所传数据中某个比特组合恰巧与某个控制信息一致时，需要有措施使接收方不会将该数据认为是控制信息
    • 可靠传输
      • 有线链路误码率低，未减小开销，并不要求数据链路层向上提供可靠传输服务 无线链路易受干扰，误码率高，要求数据链路层必须向上层提供可靠传输服务
    • 差错控制
      • 比特错误
        • 检错编码
          • 奇偶校验码
            • n-1位信息元，1位校验元 奇校验码：1的个数为奇 偶校验码：1的个数为偶 只能检测出奇数位的出错情况，检错能力50%
          • 循环冗余码CRC
            • 1.准备待传送有效数据 2.每个组都加上冗余码构成帧再发送
            • 可靠传输：数据链路层发送端发送什么，接收端就收到什么，CRC不是可靠传输
        • 纠错编码
          • 海明码
            • 海明距离：两个合法编码的对应比特取值不同的比特数称为这两个码字的海明距离 一个有效编码集中，任意两个合法编码的海明距离的最小值称为该编码集的海明距离 检查d位的错误需要d+1位码距，纠正d位错误需要2d+1位码距
    • 流量控制
      • 数据链路层的流量控制是点对点的，传输层的流量控制是端到端的 数据链路层流量控制手段：接收方收不下就不回复确认 传输层流量控制手段：接收端给发送端一个窗口公告
      • 停止-等待协议
        • 发送窗口=1，接受窗口=1 除了比特出差错，底层信道还会出现丢包（物理线路故障、设备故障、病毒攻击） 每个数据分组、确认分组要带序号，0和1编号即可
        • 弊端：必须增加序号范围、发送方需缓存多个分组、信道利用率低
      • 后退N帧协议GBN
        • 发送窗口>1,接受窗口=1
        • 缺点：累计确认，批量重传，降低传送效率
      • 选择重传协议SR
        • 发送窗口>1,接受窗口>1
    • 介质访问控制
      • 静态划分信道 信道划分介质访问控制
        • 频分多路复用FDM
          • 每个子信道分配到不同的带宽，充分利用了传输介质的带宽，系统效率较高，由于技术比较成熟，实现也比较容易
        • 时分多路复用TDM
          • 每个用户轮流占用信道，信道利用率低
          • 统计时分复用STDM，按需动态分配时隙
        • 波分多路复用WDM
          • 光的频分多路复用，在一根光纤中传输多种不同波长的光信号，由于波长不同，所以各路光信号互不干扰，最后用波长分解复用器将各路波长分解出来
        • 码分多路复用CDM
          • 在同样的时间使用同样的频带进行通信
      • 动态分配信道
        • 随机访问介质访问控制 争用型协议
          • ALOHA
            • 纯ALOHA协议：不监听信道，随机重发，吞吐量低，效率低
            • 时隙ALOHA协议：将时间划分为若干个等长间隙，时隙开始时才能发送一个帧
          • CSMA
            • 载波监听多路访问协议：发送帧之前监听信道
            • 1坚持CSMA：发送信息前监听信道，空闲则直接传输，忙则一直监听直到空闲立刻传输 优点：只要媒体空闲就立马发送，避免媒体利用率的损失。缺点：受传播延迟影响大
            • 非坚持CSMA：忙则等待随机事件后再监听，闲则立即传输 优点：减少冲突发生的可能，提高信道利用率 缺点：增加数据的延迟时间
            • p坚持CSMA：用于时分信道，忙则继续监听，闲则以概率p传输，概率1-p等到下一个时间槽 既能像非坚持减少冲突，又能像1坚持减少空闲时间发生冲突的可能
          • CSMA/CD 检测碰撞
            • 先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发，适合总线型网络或半双工网络环境
          • CSMA/CA 载波监听多址接入/避免碰撞
            • 无线局域网太大了，无法做到360度全面检测 发送数据前先检测信道，空闲则发送RTS，包括发射端的地址、接收端的地址、下一份数据将持续发送的时间等信息；忙则等待 接收端收到RTS后，响应CTS(clear to send) 发送端收到CTS后，开始发送数据帧 接收端收到数据帧后，用CRC来检验数据是否正确，正确则响应ACK帧 发送端收到ACK后可进行下一个数据帧的发送，若没有则一直重传到规定发送次数
            • 退避算法： 在执行退避算法时，站点为退避计时器设置一个随机的退避时间 当退避计时器的时间减小到零时，就开始发送数据；当退避计时器的时间还未减小到零时而信道又变为忙状态，冻结退避计时器的数值，重新等待信道变为空闲，等DIFS后再启动退避计时器 进行第i次退避时，退避时间在(0,1,……2(2+i)-1）中随机选择一个，然后乘基本退避时间可得到随机的退避时间。这样做是为了使不同站点选择相同退避时间的概率减少，当时隙编号达到255（第6次退避）则不再增加
        • 轮询访问介质访问控制
  • 应用
    • 两种链路
      • 广播式链路
        • 所有主机共享通信介质 应用：早期的总线以太网、无线局域网，常用于局域网 典型拓扑结构：总线型、星型（逻辑总线型）
        • 局域网LAN
          • 使用广播信道，覆盖的地理范围小 使用专门铺设的传输介质进行联网，数据传输速率高 通信延迟时间短，误码率低，可靠性高 各站为平等关系，共享传输信道 多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播 决定局域网的主要要素：网络拓扑、传输介质、介质访问控制方法
          • 拓扑结构
          • 介质访问控制方法
            • CSMA/CD：常用于总线型局域网及树型网络
            • 令牌总线：常用于总线型局域网，也用于树型网络
            • 令牌环：用于环形局域网
          • 分类
            • 以太网：应用最为广泛的局域网，逻辑拓扑总线型，物理拓扑星型/拓展星型，使用CSMA/CD，802.3
            • 令牌环网：逻辑环形拓扑结构，物理星型拓扑结构，802.5
            • FDDI：逻辑环形拓扑，物理双环拓扑，802.8
            • ATM网：新型的单元交换技术，使用53字节固定长度的单元进行交换
            • 无线局域网WLAN：采用IEEE 802.11标准
          • 802的子层
            • LLC子层：负责识别网络层协议，然后对它们进行封装，LLC报头告诉数据链路层一旦帧被接收到时，应当对数据包作何处理，为网络层提供服务：无确认无连接、面向连接、有确认无连接、高速传送
            • MAC子层：数据帧的封装/卸装，帧的寻址和识别，帧的接收与发送，链路的管理，帧的差错控制等，MAC子层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性
              • MAC地址是以太网的MAC子层所使用的地址（数据链路层） ARP协议属于TCP/IP体系结构的网际层，其作用是已知设备所分配到的IP地址，使用ARP协议可以通过该IP地址获取到设备的MAC地址 当多个主机连接在同一个广播信道上，想实现两个主机之间的通信则每个主机都必须有一个唯一的标识即数据链路层地址，每个主机发送的帧中必须携带标识发送主机和接受主机的地址，即MAC地址，也称为硬件地址
          • 以太网
            • 以太网提供无连接、不可靠服务，只能实现无差错接收不实现可靠传输
            • 10BASE-T：非屏蔽双绞线，曼彻斯特编码，物理星型拓扑，逻辑上总线型，最长100m，CSMA/CD
            • 计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器（网络接口卡NIC）的，每块网卡有一个MAC地址（48位二进制），用于控制主机在网络上的数据通信
            • MAC帧：以太网V2
            • 高速以太网
              • 速率>=100Mb/s的以太网称为高速以太网 100Base-T以太网：在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，使用802.3的CSMA/CD协议，支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突 吉比特以太网：IEEE802.3z（光纤）IEEE802.3ab(双绞线)，支持全双工和半双工，可在全双工方式下工作而无冲突 10吉比特：在光纤上传输10Gb/s信号，只支持全双工，无争用问题
          • 无线局域网
          • VLAN
            • 虚拟局域网，将局域网内的设备划分成与物理位置无关的逻辑组的技术，这些逻辑组有某些共同的需求，每个VLAN是一个单独的广播域
            • 当交换机收到普通的以太网帧时，会将其插入4字节的VLAN标记转变为802，1Q帧称为打标签，当交换机转发802.1Q帧时会删除其4字节的VLAN标记转变为普通以太网帧，称为去标签
            • 交换机的端口类型有以下三种：Acess、Trunk、Hybrid Acess端口一般用于连接用户计算机，只能属于一个VLAN，只接受未打标签的普通以太网MAC帧，根据接受帧的端口的PVID给帧打标签，插入4字节VLAN标记字段，字段中的VID取值与端口的PVID取值相等 若帧中的VID与端口的PVID相等，则去标签并转发该帧，否则不转发 Trunk端口一般用于交换机之间或交换机与路由器之间的互连，Trunk端口可以属于多个VLAN，用户可以设置Trunk端口的PVID值，默认为1. Trunk端口发送处理方法：对VID等于PVID的帧，去标签再转发，对VID不等于PVID的帧直接转发；接收未打标签的帧，根据接受帧的端口的PVID给帧打标签即插入4字节VLAN标记字段，字段中的VID取值与端口的PVID取值相等；接受已打标签的帧
      • 点对点链路
        • 两个相邻结点通过一个链路相连无第三者，应用：PPP协议，常用于广域网
        • 广域网
          • 基本概念
            • 覆盖范围很广的长距离网络，是因特网的核心，其任务是长距离运送主机发送的数据，连接广域网各结点交换机的链路都是高速链路。 广域网的通信子网主要使用分组交换技术，实现资源共享
          • PPT协议
            • 只支持点对点的链路通信，只支持全双工链路
            • 无需满足的要求：纠错、流量控制、序号、不支持多点线路
            • PPP协议的三个组成部分
            • PPP协议的帧格式
          • HDLC协议
            • 高级数据链路控制，是一个在同步网上传输数据、面向比特的数据链路层协议，可透明传输，用于实现透明传输的0比特插入法易于硬件实现，采用全双工通信 所有帧采用CRS检验，对信息帧进行顺序编号，可防止漏收或重份，传输可靠性高
            • HDLC的帧格式
          • 两个协议对比
    • 链路层设备
      • 网桥
        • 根据MAC帧的目的地址对帧进行转发和过滤，当网桥收到一个帧时，并不向所有接口转发该帧，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或是把它丢弃 网桥将多个以太网连接起来，每个以太网称为一个网段
        • 优点：过滤通信量，增大吞吐量；扩大了物理范围；提高了可靠性；互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网
        • 透明网桥：指以太网上的站点并不知道所发送的帧要经过哪几个网桥，即插即用设备——自学习
        • 源路由网桥：发送帧时，把详细的最佳路由信息放在帧的首部中 方法：源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧
      • 交换机
        • 以太网交换机是一个多端口网桥，工作在数据链路层，将网络分成小的冲突域，检测从以太端口来的数据帧的源和目的地MAC地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据帧的源MAC地址不在查找表中，则存入查找表并将数据帧发送给相应的目的端口 对工作站透明，管理开销低廉，简化了网络结点的增加、移动和网络变化的操作。
        • 特点：每个端口直接与主机相连，全双工方式；无碰撞传输数据；即插即用设备，自学习算法；交换速率高；独占传输媒体的宽度
        • 直通式交换机
          • 只检查目的地址，延迟小，可靠性低，无法支持具有不同速率的端口的交换
        • 存储转发交换机
          • 将帧放入高速缓存并检查是否正确，正确则转发，错误则丢弃 延迟大、可靠性高，可以支持具有不同速率的端口的交换
        • 生成树协议
      • 集线器和交换机的区别
        • 使用集线器的 以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享总线资源，使用的还是CSMA/CD协议 集线器只工作在物理层，它的每个接口仅简单转发比特，不进行碰撞检测 集线器一般有少量容错能力和网络管理功能，
        • 以太网交换机有多个接口，每个接口可直接与一台主机或另一个以太网交换机相连，一般工作在全双工方式 以太网交换机具有并行性，能同时连通多对接口，使多对主机能同时通信，无碰撞 以太网交换机一般具有多种速率的接口 以太网交换机工作在数据链路层，收到帧后在帧交换表中查找帧的目的MAC地址所对应的接口号 即插即用设备，内部的帧交换表是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的，帧的两种转发方式：存储转发和直通交换
• 网络层
  • 网络层功能
    • 把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务，传输单位是数据报 路由选择与分组转发、异构网络互联、拥塞控制
    • 路由选择与分组转发
      • 转发：达到路由器输入链路之一的数据报如何转发到该路由器的输出链路之一 路由选择：控制数据报沿着从源主机到目的主机的端到端路径中路由器之间的路由方式 数据平面：对于数据处理过程中各种具体处理转发过程，时间短硬件解决 控制平面：用于控制和管理网络协议的运行，OSPF协议、RIP协议、BGP协议，时间长软件解决
      • SDN
        • SDN方法：集中式的控制平面和分布式的数据平面
      • 路由算法
        • 静态路由算法（非自适应路由算法）：管理员手工配置路由信息，简便可靠，在负荷稳定、拓扑变化不大的网络中运行效果很好，广泛用于高度安全性的军事网络和较小的商业网络 路由更新慢，不适合大型网络
        • 动态路由算法（自适应路由算法）：路由器之间交换信息，按照路由算法优化出路由表项，路由更新快，使用大型网络，及时响应链路费用或网络拓扑变化 管理复杂增加网络负担
          • 全局性
            • 链路状态路由算法OSPF，所有路由器掌握完整的网络拓扑和链路费用信息
          • 分散性
            • 距离向量路由算法RIP，路由器只掌握物理相连的邻居及链路费用
        • 层次路由
          • 自治系统AS：在单一的技术管理下的一组路由器，这些路由器使用一种AS内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该AS内的路由，同时还使用一种AS之间的路由协议以确定在AS之间的路由 一个自治系统内的所有网络都由一个行政单位管辖，一个AS内的所有路由器在本AS内必须是连通的
          • 内部网关协议IGP
            • RIP
              • 路由信息协议，分布式的基于距离向量的路由选择协议，简单 距离：通常为跳数，即从源端口到目的端口所经过的路由器个数，距离为16表示网络不可达，只适用于小互联网 仅和相邻路由器交换信息，交换的信息是自己的路由表，每30秒交换一次路由信息，然后路由器根据新信息更新路由表，若超过180s没收到邻居路由器的通告则判定邻居没了并更新自己路由表。 经过若干次更新后，所有路由器最终都会知道到达本自治系统任何一个网络的最短距离和下一条路由器的地址，RIP最终是收敛的
              • 好消息快，坏消息慢：当网络出现故障时，要经过较长的时间才能传送给所有的路由器，慢收敛
            • OSPF
              • 开放最短路径优先协议，使用分布式的链路状态协议 1.使用洪泛法向自治系统内所有路由器发送信息，即路由器通过输出端口向所有相邻的路由器发送信息，而每一个相邻路由器又再次将此信息发往其所有的相邻路由器 2.发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态（本路由器和哪些路由器相邻以及该链路的度量/代价——费用、距离、时延、带宽等） 3.只有当链路状态发生变化时，路由器才向所有路由器洪泛发送此信息
              • 1.每个路由器发现它的邻居结点【HELLO问候分组】，并了解邻居结点的网络地址 2.设置到它的每个邻居的成本度量metric 3.构造【DD数据库描述分组】，向邻站给出自己的链路状态数据库中的所有链路状态项目的摘要信息 4.如果DD分组中的摘要自己都有，则邻站不做处理，如果有没有的或更新的，则发送【LSR链路状态请求分组】请求自己没有的和比自己更新的信息 5.收到邻站的LSR分组后，发送【LSU链路状态更新分组】进行更新 6.更新完毕后，邻站返回一个【LSAck链路状态确认分组】进行确认 7.使用Dijkstra根据自己的链路状态数据库构造到其他节点间的最短路径
              • 每隔30min,要刷新一次数据库的链路状态 由于一个路由器的链路状态只涉及到与相邻路由器的连通状态，因而与整个互联网的规模并无直接关系，所以互联网规模很大时，OSPF协议要比RIP好得多 OSPF不存在坏消息传得慢的问题，它的收敛速度很快
          • 外部网关协议EGP：BGP
            • BGP所交换的网络可达性的信息就是要到达某个网络所要经过的一系列AS，各BGP从收到的路由信息中找出到达各AS的较好路由
            • BGP报文格式
            • BGP-4的四种报文
          • 三种协议比较
    • 虚电路与数据报服务
      • 虚电路
        • 可靠通信由网络来保证，必须建立网络连接 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 属于同一条虚电路的分组均按
      • 数据报
        • 可靠通信由用户主机来保证，不需要建立网络层连接 每个分组可走不同的路径，每个分组的首部必须携带目的主机的完整地址 传送的分组可能误码、丢失、重复和失序 网络本身不提供端到端的可靠传输服务，使得网络的路由器可以做的比较简单 将复杂的网络处理功能置于因特网的边缘（用户主机和其内部的运输层）
  • IPv4
    • IPv4格式
      • 协议名称与字段值： ICMP：1 IGMP：2 TCP：6 UDP：17 IPv6:41 OSPF :89
      • 总长度单位1B，片偏移单位8B，首部长度单位4B 一种8片的首饰
    • 数据报分片
      • 标识：同一数据报的分片使用同一标识 标志：三比特，但只有两位有意义 DF位：DF=1禁止分片，DF=0允许分片 MF位：MF=1标识后面还有分片，MF=0表示是最后一个分片 片偏移：分片后某片在原分组中的相对位置，以8B为单位，除最后一个分片，都是8B的整数倍
    • IPv4地址
      • IPv4地址就是给因特网上的每一台主机的每一个接口分配一个在全世界范围内唯一的32比特的标识符 点分十进制表示方法
      • 分类IP地址
        • 只有A、B、C类地址可分配给网络中的主机或路由器的各接口
      • 特殊IP地址
      • 私有IP地址
        • 利用公用的因特网作为本机构各专用网之间的通信载体，这样的专用网又称为虚拟专用网，虚拟专用网中的各主机所分配的地址应该是本机构可自由分配的专用地址而不是需要申请的、在因特网上使用的公有地址 私有地址只能用于内部通信，不能用于和因特网上的主机通信
        • 因特网上的路由器对目的地址是私有IP地址的数据报一律不进行转发
      • 网络地址转换NAT
        • 绝大多数的网络应用都是使用运输层协议TCP或UDP来传送数据，所以可以利用运输层的端口号和IP地址一起进行转换，用一个全球IP地址就可以使多个拥有本地地址的主机同时和因特网上的主机进行通信，称为网络地址与端口号转换NAPT
    • 子网划分与子网掩码
      • 分类的IP地址的弱点：IP地址空间的利用率有时很低；两级IP地址不够灵活 默认的子网掩码是指在未划分子网的情况下使用的子网掩码 A类：255.0.0.0 B类：255.255.0.0 C类：255.255.255.0
    • CIDR
      • CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，可以更加有效地分配IPv4的地址空间，使用斜线记法，在斜线后面写上网络前缀所占的比特数量。 CIDR实际是将网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个CIDR地址块，只要知道CIDR地址快中的任何一个地址，就可以知道该地址块的全部细节 地址块的最小最大地址、地址数量、聚合某类地址的数量、地址掩码
    • ARP协议
      • 完成主机或路由器IP地址到MAC地址的映射，解决下一跳走哪的问题
    • DHCP协议
      • 动态主机配置协议DHCP是应用层协议，使用客户/服务器方式，客户端和服务端通过广播方式进行交互，基于UDP DHCP提供即插即用联网的机制，主机可以从服务器动态获取IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器名称与IP地址，允许地址重用，支持移动用户加入网络，支持在用地址续租
    • ICMP协议
      • 网际控制报文协议，包括差错报告报文和询问报文
      • 不应发送ICMP差错报文的情况
      • 询问报文
        • 1.回送请求和回答报文：主机或路由器向特定目的主机发出的询问，收到此报文的主机必须给源主机或路由器发送ICMP回送回答报文。测试目的站是否可达以及了解其相关状态 2.时间戳请求和回答报文：请某个主机或路由器回答当前的日期和时间，用来进行时钟同步和测量时间
      • 应用
        • PING：测试两个主机或路由器之间的连通性；应用层直接使用网际层的ICMP；使用了ICMP回送请求和回答报文
        • Traceroute:用来测试IP数据报从源主机到目的主机的路径 Windows版本：tracert命令；应用层直接使用网际层ICMP；使用ICMP回送请求和回答报文以及差错报告报文 Unix版本：traceroute命令；在运输层使用UDP协议；仅使用ICMP差错报告报文
  • IPv6
    • 特点
      • 更大的地址空间：128位地址，16B
      • 扩展的地址层次结构
      • 灵活的首部格式
      • 改进的选项
      • 允许协议继续扩充
      • 支持即插即用
      • 支持资源的预分配
    • 与IPv4相比的优点
      • 地址从32位扩大到128位，更大的地址空间
      • 将IPv4的检验和字段删除，减少每跳的处理时间
      • 将IPv4的可选字段移出首部，变为扩展首部，成为灵活的首部格式，大大提高了路由器的处理效率
      • 支持即插即用（自动配置），不需要DHCP协议
      • IPv6首部长度必须是8B的整数倍，而IPv4首部是4B的整数倍
      • IPv6只能在主机处分片，IPv4可以在路由器和主机处分片
      • 支持资源的预分配，支持实时视像等要求，保证一定的带宽和时延的应用
      • 取消协议字段，改成下一个首部字段
      • 取消总长度字段，改用有效载荷长度字段
      • 取消了服务类型字段
    • 表示形式
      • 一般形式：冒号16进制法A～F表示10到15 压缩形式：只能有一对冒号
    • 基本地址类型
      • 单播：一对一通信，可做源地址+目的地址 多播：一对多通信，可做目的地址 任播：一对多当中的一个通信（离他最近的一台），可做目的地址
    • 向IPv4过渡
      • 双栈协议
        • 在一台设备上同时启用IPv4协议栈和IPv6协议栈，若该设备为路由器，则分别配置IPv4地址和IPv6地址，若是计算机，则同时拥有IPv4地址和IPv6地址，并具备同时处理这两个协议地址的功能
      • 隧道协议
        • 将整个IPv6数据报封装到IPv4数据报的数据部分，使得IPv6数据报可以在IPv4网络的隧道中传输
  • 路由协议
    • 自治系统AS
    • 域内路由与域间路由
    • 路由信息协议
    • 开放最短路径优先协议
    • 边界网关协议
  • IP组播
    • IP数据报的传输方式
      • 单播
        • 发送数据报到单个目的地，点对点
      • 广播
        • 同一广播据报到
      • 组播
        • 组播数据发送者仅发送一次数据，借助组播路由协议为组播数据报建立组播分发树，被传递的数据到达距离用户端尽可能近的结点后才开始复制和分发，点对多点 组播地址范围是224.0.0～239.255.255.255（D类地址），一个D类地址表示一个组播组，只能用作分组的目的地址，源地址总是单播地址。
        • 组播数据报不提供可靠交付，应用于UDP，对组播数据报不产生ICMP差错报文
        • IGMP协议与组播路由选择协议
          • 组播路由选择协议
            • 基于链路状态的路由选择
            • 基于距离-向量的路由选择
            • 协议无关的组播（稀疏/密集）
  • 移动IP
  • 网络层设备
    • 路由器
      • 是一个具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组
      • 功能：路由选择和分组转发 路由选择：根据所选定的路由选择协议构造出路由表，同时经常或定期地和相邻路由器交换路由信息而不断地更新和维护路由表 分组转发： 交换结构：根据转发表对分组进行转发 若收到RIP/OSPF分组等，将分组送往路由选择处理机；若收到数据分组，则查找转发表并输出
    • 三层设备区别
      • 路由器：可以互联两个不同网络层协议的网段
      • 网桥：可以互联两个物理层和链路层不同的网段
      • 集线器：不能互联两个物理层不同的网段
• 传输层
  • 传输层提供的服务
    • 功能
      • 提供进程与进程之间的逻辑通信
      • 复用与分用
      • 对收到的报文进行差错检测
      • 提供两种不同的传输协议
        • TCP：提供面向连接的可靠服务，增加了确认、流量控制、计时器等开销，时延大适用于大文件
        • UDP：无连接和确认的不可靠协议，时延小适用于小文件
    • 寻址与端口
      • 端口是传输层的SAP，标识主机中的应用进程 只有本地意义，因特网中不同计算机的相同端口是没有联系的 服务端的端口号： 熟知端口号：给TCP/IP最重要的一些应用程序让所有用户都知道0～1023 登记端口号：为没有熟知端口号的应用程序使用的 1024～49151 客户端使用：仅在客户进程运行时才动态选择 49152～65535
      • 套接字socket=（IP地址：端口号）
  • UDP协议
    • 概述
      • 无连接、不可靠，面向报文（不合并不拆分），无拥塞控制适合很多实时应用（IP电话、实时视频会议、流媒体、远程调用），首部开销小只有8B
      • 首部：四个2B 源端口号： 目的端口号： 长度： 校验和：
    • 校验
      • 发送端： 添加12B伪首部，全0填充检验和字段，全0填充数据部分 伪首部+首部+数据部分采用二进制反码求和 把和求反码填入检验和字段 去掉伪首部，发送 接收端： 填上伪首部 伪首部+首部+数据部分采用二进制反码求和 全为1则无差错，否则丢弃数据报/交给应用层附上出差错的警告
  • TCP协议
    • 特点
      • 面向连接、点对点、可靠有序、不丢失无差错不重复、全双工通信（发送缓存、接收缓存）、面向字节流
    • 报文段
      • 首部
      • 数据
    • 连接管理
      • 连接建立
      • 连接释放
    • 可靠传输
      • 序号
        • 一个字节占一个序号，序号字段指的是一个报文段第一个字节的序号
      • 确认
        • 累计确认，确认号为期待收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号
      • 重传
        • TCP采用自适应算法，动态改变重传时间RTTs（加权平均往返时间)
        • 每当比期待序号大的失序报文段到达时，发送一个冗余ACK，指明下一个期待字节的序号，发送方收到3个冗余ACK时，认为期待的报文段已丢失，快速重传
    • 流量控制
      • TCP利用滑动窗口机制实现流量控制，接收方根据自己接收缓存的大小，动态地调整发送方的发送窗口大小，即接受窗口rwnd，发送方的发送窗口取接受窗口rwnd和拥塞窗口cwnd的最小值
    • 拥塞控制
      • 全局性的过程，涉及所有的主机、路由器 假定数据单方向传送而另一个方向只传送确认；接收方总是有足够大的缓存空间因而发送窗口大小取决于拥塞程度 接收窗口：接收方根据接受缓存设置的值，并告知给发送方，反映接收方容量 拥塞窗口：发送方根据自己估算的网络拥塞程度而设置的窗口值，反映网络当前容量
      • 慢开始
        • 先令拥塞窗口cwnd=1,每经过一个传输轮次RTT，cwnd就加倍，直到慢开始阈值ssthresh,开始拥塞避免算法
      • 拥塞避免
        • 每经过一个往返时延RTT，就把cwnd加1而不是加倍
      • 拥塞处理
        • 当发送方判断网络出现拥塞（未按时收到确认），将ssthresh设置为此刻cwnd的一半，将cwnd重新设为1，执行慢开始 迅速减少主机发送到网络中的分组数
      • 快重传
        • 当发送方连续收到三个重复的ACK报文时，直接重传对方尚未收到的报文段
      • 快恢复
        • 将cwnd值设为收到三个重复ACK报文时，改变后的ssthresh的数值（上一刻cwnd的一半），执行拥塞避免算法
      • TCP建立连接和网络出现超时时，采用慢开始和拥塞避免算法；当发送方收到冗余ACK时，采用快重传和快恢复算法
• 应用层
  • 基本概念
    • 网络应用模型
      • C/S（客户/服务器）模型
        • 服务器提供计算服务，永久提供服务，永久性访问地址/域名 主机请求计算服务，与服务器通信使用服务器的服务，间歇性接入网络，可能使用动态IP地址（客户程序必须知道服务器程序的地址，服务器程序不需要知道客户程序的地址，客户地址可变），不与其他客户及直接通信
        • 应用：Web、文件传输FTP、远程登录、电子邮件
      • P2P模型
        • 每个结点都同时具有下载上传功能，每个主机可以提供服务也可以请求服务 任意端系统/结点之间可以直接通讯 结点间歇性接入网络 结点可能改变IP地址 减轻了服务器的计算压力，消除了对某个服务器的完全依赖，可以将任务分配到各个节点上，提高了系统效率和资源利用率 多个客户机之间可直接共享文档 可扩展性好 网络健壮性强，单个结点的失效不会影响其他部分的结点
        • 缺点：占用较多内存，影响整机速度
  • 应用程序
    • 域名系统DNS
      • 层次域名空间
        • 根
        • 顶级域名
          • 国家顶级域名cn.us,uk
          • 通用顶级域名com,net,org,gov,int,travel
          • 基础结构域名/反向域名arpa
        • 二级域名
          • 类别域名ac,com,edu,gov,mail.org
          • 行政区域名bj,js
        • 三级域名
          • pku,thu
        • 四级域名
          • mail,www
      • 域名服务器
        • 根域名服务器
          • 知道所有顶级域名服务器的IP地址，最高层次的域名服务器，当本地域名服务器无法解析时，先求助根域名服务器
        • 顶级域名服务器
          • 管理在该顶级域名服务器下注册的所有二级域名
        • 权限/授权 域名服务器
          • 每台主机都要在授权域名服务器登记，它总能将其管辖的主机名转换为该主机的IP地址
          • 负责一个区的域名服务器
        • 本地域名服务器
          • 当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就发送给本地域名服务器
      • 域名解析过程
    • 文件传输协议FTP
      • 工作原理
        • FTP提供以下功能： 1.提供不同种类主机系统之间的文件传输能力 2.以用户权限管理的方式提供用户对远程FTP服务器上的文件管理器 3.以匿名FTP的方式提供公用文件共享的能力（anonymous）
        • 使用TCP实现可靠传输，一个FTP服务器可同时为多个客户进程提供服务 1个主进程，n个从属进程 工作步骤：打开熟知端口21（控制端口），使客户进程能够连接上 等待客户进程发连接请求 启动从属进程来处理客户进程发来的请求，主进程与从属进程并发执行，从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止 回到等待状态，继续接受其他客户进程的请求
      • 控制连接与数据连接
        • 控制连接：服务器监听21号端口，等待客户连接，控制连接用来传输控制信息（连接请求、传送请求），以7位ASCII格式传送，控制连接在整个会话期间一直保持打开状态
        • 数据连接： 主动模式PORT：客户端连接到服务器的21端口，登录成功后客户端随机开放一个端口并发送命令到服务器，服务器之后通过20端口和客户端开放的端口连接发送数据 被动模式PASV：客户端发送命令到服务器，服务器在本地随机开放一个端口并告知客户端，客户端再连接到服务器开放的端口进行数据传输
        • 使用了一个分离的控制连接，所以也称FTP的控制信息是带外传送
    • 电子邮件
      • 电子邮件系统
        • 用户代理UA：用户与电子邮件系统的接口，是运行在PC上的一个程序，具有撰写、显示和邮件处理的功能，比如Outlook、Foxmail
        • 邮件服务器:发送和接收邮件，向发信人报告邮件发送的情况，比如SMTP服务器
        • 协议
          • 发送协议SMTP（push）、读取协议POP3、IMAP（pull）
          • SMTP缺陷：不能传送可执行文件或其他二进制对象；仅限于传送7位ASCII码不能传送其他非英语国家的文字；会拒绝超过一定长度的邮件
          • IMAP因特网报文存取协议：为用户提供了创建文件夹、在不同文件夹之间移动邮件及在远程文件夹中查询邮件等联机命令，维护了会话用户的状态信息，且允许用户代理只获得报文的某些部分适用于低带宽的情况
        • 基于万维网的电子邮件
          • 用户浏览器与Hotmail或Gmail的邮件服务器之间的邮件发送与接收使用HTTP，在不同邮件服务器之间传送邮件时才使用SMTP
    • 万维网WWW
      • 概念与组成结构
        • 万维网是一个分布式、联机式的信息存储空间，任何有用的事物称为一样资源，由一个全域“统一资源定位符”URL标识，通过HTTP传送给使用者
        • URL：负责标识万维网上的各种文档并使每个文档在整个万维网的范围内具有唯一的标识符URL HTTP：应用层协议，使用TCP连接进行可靠的传输 HTML：文档结构的标记语言
      • HTTP
        • 面向事务的无状态无连接的应用层协议，使用TCP作为运输层协议
• 大题
  • 指南
  • 选择题