计网期末复习重点

计网复习重点（考试用）

1. OSI七层模型

   1. 应用层：应用层(Application)直接为用户应用进程访问OSI环境提供一种手段，处理应用进程之间发送和接收的信息内容，如远程登录、电子邮件等。

   2. 表示层：表示层(Presentation)用来定义信息表示方法，提供语法转换、数据结构的识别、解释等控制管理。此外，数据的加密/解密、压缩解压缩等功能也属于表示层。

   3. 会话层：会话层(Session)的主要功能是：负责在两个进程之间建立，组织和同步会话，解决进程之间会话的具体问题，进行会话管理。如会话连接的建立、释放、中断和恢复、数据交换的同步控制和控制选择、同步点插入等。

   4. 传输层：传输层(Transport)在上下三层之间起承上启下的作用，是体系结构中关键的一层。功能概述为：向用户提供端到端服务，包括传输层连接的建立释放、报文编号、传输层的流量控制等。

   5. 网络层：在网络层(Network layer)中，数据的传输单位是分组或包，为端到端传输数据提供面向连接的或无连接的服务。主要功能有：路由选择、中继、网络连接、差错控制和拥塞控制、网络层管理等。

   6. 数据链路层：数据链路层(Data Link)是在物理层提供服务的基础上，面向网络层在相邻的结点间提供可靠的、无差错传输链路。主要功能有：传输以帧为单位的数据包，屏蔽物理介质，提供流量控制和差错控制，克服数据丢失、重复或错误。另外，数据链路层也负责建立、维持和释放数据链路的连接。

   7. 物理层：物理层提供通信媒体的物理连接。主要功能体现在：利用传输物理介质进行比特流的透明传输。

2. 根据数据画模拟和数字信号图（数字信号抗干扰能力比模拟信号强）

   1. 模拟信号的数字化一般需要三个步骤：采样、量化和编码。

      采样：按时间间隔进行采样。如每 1s 进行一次采样（采样的频率被称为采样率）。

      量化：因为模拟信号本质上是一连串连续的值，我们可以对这些值进行等级划分（量化的等级），这样步骤一的采集到的样品就可以被划分到不同的等级。

      编码：步骤二中的不同等级可以表示不同的编码。则连续的模拟信号最终可以转化为数字信号。

   2. 绝对码至相对码的变换规律：“1”变“0"不变，即绝对码的T码时相对码发生变化，绝对码的“0"码时相对码不发生变化。

      例：绝对码： 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 相对码：1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1

   3. 2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180°。码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。

   4. 标准曼彻斯特编码波形图1代表从高到低，0代表从低到高。

   5. 差分曼彻斯特编码波形图1代表没有跳变（也就是说上一个波形图在高现在继续在高开始，上一波形图在低继续在低开始）开始画0代表有跳变（也就是说上一个波形图在高位现在必须改在低开始，上一波形图在高位必须改在从低开始）第一个是0的从低到高，第一个是1的从高到低，后面的就看有没有跳变来决定。

3. 重点：TCP和UDP提供的服务（传输层）

   1. TCP（Transmission Control Protocol） ：传输控制协议。

      UDP（User Datagram Protocol） ：用户数据报协议。

   2. UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。

   3. UDP 在传送数据之前不需要先建立连接，远程主机在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认。虽然 UDP 不提供可靠交付，但在大多情况下 UDP 更有效。

   4. TCP 提供面向连接的服务。在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。TCP 不提供广播或多播服务。由于 TCP 要提供可靠的，面向连接的传输服务，难以避免地增加了许多开销，如流量控制，连接管理等。这不仅使数据单元的首部增大很多，还要占用许多处理机资源。

   5. UDP 的主要特点是 ① 无连接 ② 尽最大努力交付 ③ 面向报文 ④ 无拥塞控制 ⑤ 支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信 ⑥ 首部开销小传输效率较高（只有四个字段：源端口，目的端口，长度和检验和）

   6. TCP 的主要特点是 ① 面向连接 ② 每一条 TCP 连接只能是一对一的 ③ 提供可靠交付 ④ 提供全双工通信 ⑤ 面向字节流

4. 掌握TCP连接建立和释放的完整过程

   1. 一个TCP连接过程分三个阶段，即连接建立、数据传输、连接释放。

   2. TCP的三次握手和四次挥手

      建立一个 TCP 连接需要“三次握手”，缺一不可 ：

      • 一次握手:客户端发送带有 SYN（SEQ=x） 标志的数据包 -> 服务端，然后客户端进入 SYN_SEND 状态，等待服务器的确认；

      • 二次握手:服务端发送带有 SYN+ACK(SEQ=y,ACK=x+1) 标志的数据包 –> 客户端,然后服务端进入 SYN_RECV 状态

      • 三次握手:客户端发送带有带有 ACK(ACK=y+1) 标志的数据包 –> 服务端，然后客户端和服务器端都进入ESTABLISHED 状态，完成TCP三次握手。

      当建立了 3 次握手之后，客户端和服务端就可以传输数据了。

      三次握手的目的是为了防止已经失效的连接请求报文突然又传送到了服务端，因而产生错误

      断开一个 TCP 连接则需要“四次挥手”，缺一不可 ：

      1. 第一次挥手 ：客户端发送一个 FIN（SEQ=X） 标志的数据包->服务端，用来关闭客户端到服务器的数据传送。然后，客户端进入 FIN-WAIT-1 状态。
      2. 第二次挥手 ：服务器收到这个 FIN（SEQ=X） 标志的数据包，它发送一个 ACK （SEQ=X+1）标志的数据包->客户端 。然后，此时服务端进入CLOSE-WAIT状态，客户端进入FIN-WAIT-2状态。
      3. 第三次挥手 ：服务端关闭与客户端的连接并发送一个 FIN (SEQ=y)标志的数据包->客户端请求关闭连接，然后，服务端进入LAST-ACK状态。
      4. 第四次挥手 ：客户端发送 ACK (SEQ=y+1)标志的数据包->服务端并且进入TIME-WAIT状态，服务端在收到 ACK (SEQ=y+1)标志的数据包后进入 CLOSE 状态。此时，如果客户端等待 2MSL 后依然没有收到回复，就证明服务端已正常关闭，随后，客户端也可以关闭连接了。

      只要四次挥手没有结束，客户端和服务端就可以继续传输数据！

5. 掌握滑动窗口的概念

   ​ TCP 使用滑动窗口机制。发送窗口里面的序号表示允许发送的序号。发送窗口后沿的后面部分表示已发送且已收到确认，而发送窗口前沿的前面部分表示不允许发送。发送窗口后沿的变化情况有两种可能，即不动（没有收到新的确认）和前移（收到了新的确认）。发送窗口的前沿通常是不断向前移动的。一般来说，我们总是希望数据传输更快一些，但如果发送方把数据发送的过快，接收方就可能来不及接收，这就会造成数据的丢失。

   ​ 滑动窗口通俗来讲就是一种流量控制技术。它本质上是描述接收方的TCP数据报缓冲区大小的数据，发送方根据这个数据来计算自己最多能发送多长的数据，如果发送方收到接收方的窗口大小为0的TCP数据报，那么发送方将停止发送数据，等到接收方发送窗口大小不为0的数据报的到来。

6. 了解端到端的含义

   1. 传输层为网络中的主机提供端到端的通信。无论TCP还是UDP协议，都要负责把数据从发送端传输到接收端，不论其中间跨越多少节点。所以称之为端到端，也就是从发送端到接收端。
   2. 端到端通信建立在点到点通信的基础之上，它是由一段段的点到点通信信道构成的，完成应用程序(进程)之间的通信。
   3. 端到端是一个网络连接，在数据传输之前，它会在发送端与接收端之间为数据的传输建立一条链路，链路建立以后，发送端就可以发送数据，直到数据发送完毕，接收端确认接收成功。
   4. 端到端传输的优点是链路建立后，发送端知道接收设备一定能收到，而且经过中间交换设备时不需要进行存储转发，因此传输延迟小；缺点是直到接收端收到数据为止，发送端的设备一直要参与传输。如果整个传输的延迟很长，那么对发送端的设备造成很大的浪费。此外如果接收设备关机或故障，那么端到端传输不可能实现。

7. 了解ARP、ICMP、CIDR等协议的作用，并明白ARP缓存的作用

   CIDR：无分类域间路由选择

   CIDR 的作用是解决目前 IP 地址紧缺，特点是消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，并使用各种长度的网络前缀来代替分类地址中的网络号和子网号，可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间。

   CIDR 记法在 IP 地址后面加上斜线“/”，然后写上前缀所占的位数。前缀用来指明网络，后缀用来指明主机。CIDR将网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR”地址块，路由表就利用CIDR地址块来查找目的网络，这种地址的聚合常称为 路由聚合 ，也称为构成超网。

   ARP（Address Resolution Protocol）: 地址解析协议。ARP 把 IP 地址解析为硬件地址（MAC 地址），提供从IP地址到物理地址的映射服务，解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题。

   ARP缓存的作用：

   ARP 的高速缓存可以大大减少网络上的通信量。因为这样可以使主机下次再与同样地址的主机通信时，可以直接从高速缓存中找到所需要的硬件地址而不需要再去以广播方式发送 ARP 请求分组。当主机 A 在发送其 ARP 请求分组时，就将自己的 IP 地址到硬件地址的映射写入 ARP 请求分组。当主机 B 收到 A 的 ARP 请求分组时，就将主机 A 的这一地址映射写入主机 B 自己的 ARP 高速缓存中。这对主机 B 以后向 A 发送数据报时就更方便了。

   ICMP（Internet Control Message Protocol ）：网际控制报文协议

   作用：主要用于网络设备和结点之间的控制和差错报告报文的传输，ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。

   ICMP 是 IP 层的协议，ICMP 报文作为 IP 数据报的数据，加上首部后组成 IP 数据报发送出去。使用 ICMP 数据报并不是为了实现可靠传输，为了提高 IP 数据报交付成功的机会，在网际层使用了因特网控制报文协议 ICMP 。

8. RIP（Routing Information Protocol）和OSPF两种协议的作用和区别

   动态路由的作用：通过动态路由协议来实现不同网段的路由互通。 主要负责维护路由信息、建立路由表、决定最佳路由。

   OSPF（Open Shortest Path First 开放式最短路径优先）特点：

   （1）向本自治系统中所有路由器发送信息。

   （2）发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态。

   （3）只有当链路状态发生变化时，路由器才用扩散法向所有路由器发送此信息。

   区别：

   1. RIP是基于矢量的协议，使用距离向量路由算法，具有无穷计数问题；OSPF是基于链路状态（使用Dijkstra算法），“链路状态”就是指本路由器和哪些路由器相邻以及该链路的“度量”

   2. RIP 允许一条路径最多只能包含 15 个路由器，RIP的优点是简单，无需配置，适用于中小型网络拓扑，OSPF适用于较大规模的网络，当互联网规模很大时，OSPF 协议要比距离向量协议 RIP 好得多

   3. OSPF支持可变长度子网掩码（VLSM），RIP不支持

   4. OSPF的收敛速度比RIP快

   5. OSPF 直接用 IP 数据报传送

   6. OSPF由于路由器之间频繁交换链路状态信息，最终所有的路由器都能建立一个链路状态数据库（即全网的拓扑结构图），每个路由器利用此图按最短路径算法构造自己的路由表。

   7. RIP协议中的路由器知道到所有的网络的距离以及下一跳路由器，但不知道全网的拓扑结构（只有到了下一跳路由器，才能知道再下一跳怎么走）。

9. 应用层掌握电子邮件发送的协议和完整过程

   简单邮件传输协议(SMTP)（端口号25） : SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）即简单邮件传输协议,它是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则，由它来控制信件的中转方式。 SMTP 协议属于 TCP/IP 协议，它帮助每台计算机在发送或中转信件时找到下一个目的地。 SMTP协议只负责邮件的发送。

   POP3（端口号110）负责邮件接收的协议**

   完整过程：

   1. 发信人调用用户代理来编辑要发送的邮件。用户代理用 SMTP 把邮件传送给发送端邮件服务器。
   2. 发送端邮件服务器将邮件放入邮件缓存队列中，等待发送。
   3. 运行在发送端邮件服务器的 SMTP 客户进程，发现在邮件缓存中有待发送的邮件，就向运行在接收端邮件服务器的 SMTP 服务器进程发起 TCP 连接的建立。
   4. TCP 连接建立后，SMTP 客户进程开始向远程的 SMTP 服务器进程发送邮件。当所有的待发送邮件发完了，SMTP 就关闭所建立的 TCP 连接。
   5. 运行在接收端邮件服务器中的 SMTP 服务器进程收到邮件后，将邮件放入收信人的用户邮箱中，等待收信人在方便时进行读取。
   6. 收信人在打算收信时，调用用户代理，使用 POP3（或 IMAP）协议将自己的邮件从接收端邮件服务器的用户邮箱中的取回。

   SMTP 通信的三个阶段

   1.连接建立：连接是在发送主机的 SMTP 客户和接收主机的 SMTP 服务器之间建立的。SMTP不使用中间的邮件服务器。

   2.邮件传送

   3.连接释放：邮件发送完毕后，SMTP 应释放 TCP 连接。

   一个电子邮件系统有三个重要组成构件：用户代理、邮件服务器、邮件协议（SMTP、POP3 、 IMAP）。

10. 了解万维网是什么

    万维网（WWW） ：万维网并非某种特殊的计算机网络，它是一个大规模的、联机式的信息储藏所，分为 Web 客户端和 Web 服务器程序。万维网可以让 Web 客户端（浏览器）访问浏览 Web 服务器上的页面。万维网是分布式超媒体系统，它是超文本系统的扩充。在这个系统中，每个有用的事物，称为一样“资源”，并且由一个全局“统一资源标识符”（URI）标识，这些资源通过超文本传输协议传送给用户，而后者通过点击链接来获得资源，用链接的方法能非常方便地从因特网上的一个站点访问另一个站点，从而主动地按需获取丰富的信息。万维网以客户机/服务器方式工作，它是互联网所提供的服务其中之一，是靠着互联网运行的一项服务。

    万维网的大致工作工程：

11. 掌握浏览器输入域名后打开网页的完整过程以及这个过程里用到了哪些层的那些协议

    例：

    1、客户端浏览器通过DNS解析到https://www.fgba.net/，IP地址是202.108.22.5，通过这个IP地址找到客户端到服务器的路径。客户端浏览器发起一个HTTP会话到202.108.22.5，然后通过TCP进行封装数据包，输入到网络层。

    2、在客户端的传输层，把HTTP会话请求分成报文段，添加源和目的端口，如服务器使用80端口监听客户端的请求，客户端由系统随机选择一个端口如5000，与服务器进行交换，服务器把相应的请求返回给客户端的5000端口。然后使用IP层的IP地址查找目的端。 3、客户端的网络层不用关心应用层或者传输层的东西，主要做的是通过查找路由表确定如何到达服务器，期间可能经过多个路由器，这些都是由路由器来完成的工作，无非就是通过查找路由表决定通过那个路径到达服务器。

    4、客户端的链路层，包通过链路层发送到路由器，通过邻居协议查找给定IP地址的MAC地址，然后发送ARP请求查找目的地址，如果得到回应后就可以使用ARP的请求应答交换的IP数据包现在就可以传输了，然后发送IP数据包到达服务器的地址。

    事件顺序：

    (1) 浏览器获取输入的www.fgba.net

    (2) 浏览器向DNS请求解析www.fgba.net的IP地址

    (3) 域名系统DNS解析出百度服务器的IP地址 （详细介绍DNS）-通过网关出去

    (4) 浏览器与该服务器建立TCP连接(默认端口号80)

    (5) 浏览器发出HTTP请求，请求百度首页

    (6) 服务器通过HTTP响应把首页文件发送给浏览器

    (7) TCP连接释放

    (8) 浏览器将首页文件进行解析，并将Web页显示给用户。

    总体分为以下几个过程：

    • DNS解析——解析域名，获取对应的ip地址
    • TCP连接——TCP三次握手
    • 浏览器发送http请求
    • 服务器处理请求并返回http报文
    • 浏览器解析返回的数据并渲染页面
    • 断开连接：TCP四次挥手

    涉及到的协议:

    1. 应用层：HTTP(WWW访问协议)，DNS(域名解析服务) ，DNS解析域名为目的IP，通过IP找到服务器路径，客户端向服务器发起HTTP会话，然后通过运输层TCP协议封装数据包，在TCP协议基础上进行传输。
    2. 传输层：TCP(为HTTP提供可靠的数据传输)，UDP(DNS使用UDP传输)，HTTP会话会被分成报文段，添加源、目的端口，TCP协议进行主要工作。
    3. 网络层：IP(IP数据数据包传输和路由选择)，ICMP(提供网络传输过程中的差错检测)，ARP(将本机的默认网关IP地址映射成物理MAC地址)，为数据包选择路由，IP协议进行主要工作，相邻结点的可靠传输，ARP协议将IP地址转成MAC地址。

12. 学会CRC校验的计算（OK）

13. 会把某个网络划分成若干个子网并知道哪些IP地址是属于哪个子网（子网划分）（OK）

其它知识点：

1. 信息速率，也称信息传输速率（或称比特率），用R_b来标记，它表示单位时间内通过信道的信息量，单位是比特/秒（b/s或bps）
2. 计算机网络的功能：数据传输、资源共享、提高系统的可靠性、均衡负荷、易于进行分布式处理
3. 计算机网络从逻辑功能上可以分成两级子网结构：资源子网和通信子网
4. 数据链路层的三个基本问题：封装成帧，透明传输，差错检测
5. 星型拓扑、总线型拓扑、环型拓扑、树型拓扑、网状拓扑
6. 局域网体系结构中数据链路层被划分成MAC和LLC两个子层
7. CSMA/CD：广播型信道中的一个放冲突的技术：先听再发、边听边发、冲突停止、延迟后发
8. 在OSI参考模型的物理层、数据链路层、网络层传送的数据单位分别为比特、帧、分组
9. 在TCP/IP协议族的层次中，解决计算机之间通信问题是在网际层
10. 将一个局域网连入Internet，首选的设备是路由器
11. 计算机网络按作用范围可分为 广域网 、局域网 、 城域网
12. 数据交换有 线路交换 、 报文交换 、 分组交换 三种主要交换技术
13. 计算机网络最主要的两个性能指标是 带宽 和 时延
14. 网络协议的三要素是 语法 、 语义 、 时序
15. 数据传输系统分为 模拟传输 系统和 数字传输 系统
16. 数据通信可分为 同步通信和 异步通信 两大类
17. TCP提供运输层服务，而IP提供网络层服务。Internet的核心协议TCP/IP
18. TCP/IP 网络中，物理地址与数据链路层有关，逻辑地址与网络层有关，端口地址和传输层有关。
19. 运输层为 应用进程 之间提供逻辑通信，网络层为 主机 之间提供逻辑通信
20. 信道复用有 时分复用、频分复用、 码分复用、波分复用
21. 将主机名转换成 IP地址，要使用 DNS 协议
22. 域名系统DNS(Domain Name System)就是完成域名地址和IP地址之间相互转换的分布式系统。它使得各种互联网应用成为可能，因此它是互联网所有应用层协议的基础。
23. 域名解析方法：递归、迭代
24. DHCP：动态主机设置协议（Dynamic Host Configuration Protocol）是一个局域网的网络协议，主要用于给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址和给用户或内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。
25. 文件传输协议（FTP） ：FTP 是 File Transfer Protocol（文件传输协议）的英文简称。用于 Internet 上的控制文件的双向传输。同时，它也是一个应用程序（Application）。基于不同的操作系统有不同的 FTP 应用程序，而所有这些应用程序都遵守同一种协议以传输文件。

参考文献：

https://javaguide.cn/cs-basics/network/computer-network-xiexiren-summary.html

https://dreamchaser.blog.csdn.net/article/details/118108697

https://blog.csdn.net/hushhw/article/details/78985307