计算机网络期末复习提纲全知识点总结
- 第一章 概述
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- 1.基本概念
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- – 链路，结点，协议和服务，实体和对等实体，各层PDU
- – C/S模式，B/S模式，P2P模式
- – LAN,WAN,MAN,PAN的划分
- – 网络性能参数：速率，带宽，吞吐量，时延，往返时间，信道利用率
- 2.互联网的组成（边缘部分与核心部分的作用）
- 3.电路交换与分组交换，数据报交换和虚电路交换的特点
- 4.TCP/IP体系结构，数据的封装与解封装
- 第二章 物理层
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- 1.信号编码：不归零编码，曼切斯特编码
- 2.影响信号失真程度的因素
- 3.传输介质：双绞线，同轴电缆，光纤（单模和多模），无线介质
- 4.几种复用技术的特点：频分复用，时分复用，统计时分复用，波分复用，码分复用
- 5.宽带接入技术：ADSL,HFC,FTTX
- 第三章 数据链路层
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- 1.理解数据链路层的地位与作用，三个基本问题
- 2.使用点对点信道的链路层：信道特点，PPP帧格式，零比特填充法和字节填充法，差错检测（CRC）
- 3.使用广播信道的链路层:信道特点，CSMA/CD协议，MAC帧格式，最小帧长和最大帧长
- 4.网卡的功能和MAC地址，帧的类型（单播帧，广播帧，多播帧）
- 5.比较集线器与交换机，交换机的自学习功能及转发帧的过程
- 6.广播域和碰撞域，VLAN，生成树协议STP
- 第四章 网络层
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- 1.网络连接设备：中继器，集线器，交换机，路由器的工作层次
- 2.IP地址：分类IP地址；互联网中的IP地址，特殊IP地址（网络地址，广播地址）
- 3.IP地址与硬件地址的关系，ARP协议（ARP原理，ARP缓存，同一局域网使用ARP，跨网使用ARP）
- 4.IP数据报格式：首部长度和总长度，IP分片与重组（标识，标志，片偏移），生存时间TTL，协议，首部检验和
- 5.划分子网：子网划分，子网掩码，根据IP地址和子网掩码计算该IP地址所在网络的网络地址，广播地址，子网数和子网中的主机数
- 6.CIDR（给定一个CIDR地址快，计算最小IP地址，最大IP地址，掩码和地址总数）和路由聚合（给定几个IP地址，计算聚合后的地址）
- 7.ICMP协议：ICMP协议的作用，ICMP差错报文何时产生，由谁产生.PING命令和Tracert命令的工作原理
- 8.路由器：给定拓扑写出路由器（直连路由，静态路由和动态路由，默认路由），路由器根据路由器转发IP数据报的过程
- 9.RIP：距离，距离向量算法，工作过程，特点
- 10.OSPF：链路状态，OSPF的工作过程，OSPF区域
- 11.外部网关协议BGP：寻找可达性的路由，策略路由
- 12.IPv6：ipv6数据报格式，IPv6相比IPv4的变化，IPv6地址的表示，从IPv4相比IPv6的过渡技术
- 13.IP多播：比较（单播，广播，多播，任播），IP多播数据报的封装，多播IP地址与多播MAC地址，IGMP协议的作用
- 14.VPN：私有IP，VPN路由器封装IP数据报的过程，三种VPN类型的判断，NAT路由器封装IP数据报的过程
- 15.MPLS：与传输路由技术的比较，负载均衡与FEC
- 第五章 运输层
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- 1.运输层的作用
- 2.UDP和TCP的特点，及使用它们的应用程序，熟知端口号
- 3.UDP：首部格式，检验和
- 4.TCP的首部格式（端口号，序号，确认号，窗口，首部长度，检验和，6个标志位）
- 5.TCP的可靠传输：超时重传机制，TCP流量控制（序号，确认号，确认标志位，窗口，死锁问题与持续计时器），发送缓存和接受缓存的作用，捎带确认与累积确认
- 6.TCP的拥塞控制：网络拥塞的判断，传输轮次与拥塞窗口大小的关系（慢开始与拥塞避免，门限ssthresh，重传计时器超时与三个重复ACK）
- 7.TCP连接：TCP的套接字，三次握手建立TCP连接，四次握手释放TCP连接
- 第六章 应用层
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- 1.域名系统DNS
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- 1）IP与域名的关系，DNS的作用，域名的结构
- 2）四类域名服务器（根域名服务器，顶级域名服务器，权限域名服务器和本地域名服务器）
- 3）迭代与递归解析域名的方式，DNS缓存
- 2.文件传输协议FTP:FTP协议的作用，控制连接与21号端口，数据连接与20号端口，匿名FTP的三种使用方式
- 3.WWW服务：HTTP协议的作用，URL，在浏览器的地址栏中输入一个URL后发生的报文交互情况，流水线持久连接，HTTP报文，Cookie的作用，三类web文档，搜索引擎
- 4.电子邮件系统：电子邮件系统的组成，E-mail格式，SMTP，MIME，POP3和IMAP的区别，基于万维网的电子邮件
- 5.动态主机配置协议DHCP：DHCP的作用（IP地址，子网掩码，默认网关IP地址，默认DNS服务器IP地址），DHCP的工作过程，IP租约期，DHCP服务器的位置及DHCP中继
- 6. P2P应用：文件分发
- 第七章 网络安全
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- 网络攻击的常见方式，对称密码体制和公钥密码体制，数字签名与保密通信，秘钥分配（KDC,CA）
- 第九章 无线局域网
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- 两类WLAN,AdHoc，无线传感器网络，CSMA/CA,802.11帧（四个地址）
- 其他
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- 1.归纳比较：
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- 地址长度（MAC地址，IPv4地址，IPv6地址，端口号）
- 首部长度（帧首部，IPv4首部，IPv6首部）
- 差错检验（帧校验CRC，IPv4，TCP和UDP的校验检验和）
- 路由技术（RIP,OSPF,BGP,MPLS）
- 数据交换（电路交换，报文交换，分组交换）
- TCP与UDP
- IPv4与IPv6
- P2P与C/S
- 搜索引擎（全文检索与分类目录）
- CSMA/CD与CSMA/CA
- 网络攻击方式（蠕虫，木马，逻辑炸弹，后门入侵，流氓软件，窃听，拒绝服务攻击）
- 2.主要命令
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- Ipconfig命令（/all,/displaydns,/flushdns,/release,/renew）
- ping命令（-n,-l,-t等参数）
- Traceroute命令
- arp命令（-a，-d，-s参数）
- 3.术语：ISP,IXP,Hub,LAN,MAN,WAN,WLAN,VLAN,P2P,C/S,CSMA/CD,CSMA/CA,LiFi,Wifi,ADSL,HFC,FTTH,URL,VPN,IPSec,NAT,ICMP,IGMP,MSS,BGP,自治系统AS,HTTPS,MPLS,AP,SSID,AdHoc,区块链
注：粗体为次重点，粗斜体为重点
第一章 概述
1.基本概念
– 链路，结点，协议和服务，实体和对等实体，各层PDU
- 链路：连接结点的称为链路，可以是铜缆，光纤，卫星等
- 结点：可以是计算机，集线器，交换机或路由器等
- 协议： 两个对等实体之间的通信规则。协议规定了通信实体之间所交换的消息的格式、意义、顺序以及针对收到信息或发生的事件所采取的动作。协议有三要素：语法（数据与控制信息的结构或格式、信号电平）、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、差错控制）、时序（事件顺序、速度匹配）
- 服务：在协议的控制下，本层向上一层提供服务，本层使用下一层所提供的服务
- 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
- 对等实体：位于同等层中相互通信的两个实体。对等实体之间处理相同的PDU。
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各层PDU：PDU:对等层之间传送的数据单位
数据的封装与解封装
第二章 物理层
1.信号编码：不归零编码，曼切斯特编码
不归零编码：1为高电平，0为低电平
曼切斯特编码：1开始为高电平中间转为低电平，0开始为低电平中间转为高电平
- 频分复用
- 将整个宽带分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带
- 所有用户在同样的时间占用不同的宽带资源
- 时分复用
- 将时间划分为等长时间复用帧
- 所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度
- 当某用户暂时无数据发送时，在时分复用帧中分配给该用户的时隙只能处于空闲状态
- 统计时分复用
STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态分配时隙 - 波分复用
使用一根光纤来同时传输多个光载波信号，就是光的频分复用 -
码分复用
- 常用名称：码分多址CDMA，广泛应用于2G,3G网络
- 各用户使用经过特殊挑选的不同码型（必须各不相同，必须相互正交），彼此不会干扰
- CDMA信号有很强的抗干扰能力，保密性强
- 不同用户在相同的时间占用同样的频带宽度
- 每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片
- 每个站被指派一个唯一的mbit码片序列，如果发送1则发送自己的mbit码片序列，如果发送0则发送该码片序列的二进制反码
- 两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积等于0
- 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1，和giant码片反码的向量的规格化内积值是-1
4.几种复用技术的特点：频分复用，时分复用，统计时分复用，波分复用，码分复用
几种复用技术的特点：
5.宽带接入技术：ADSL,HFC,FTTX
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ADSL
- 使用现有的模拟电话用户线，采用频分复用技术
- 使用现有的模拟电话用户线，采用频分复用技术
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FTTx
- 光纤到户FTTH：光纤一直铺设到用户家庭
- 光纤到大楼FTTB:光纤进入大楼，用电缆或双绞线分配到各用户
- 光纤到路边FTTC：光纤铺到路边，从路边到各用户可使用星型结构双绞线作为传输媒体
第三章 数据链路层
1.理解数据链路层的地位与作用，三个基本问题
- 链路：从一个结点到相邻结点的一段物理线路（有线或无线），中间没有任何其他交换结点
- 数据链路：物理链路+通信协议
- 数据链路层的地位：局域网中的主机、交换机必须实现数据链路层；网络中的主机、路由器必须实现数据链路层。
- 数据链路层的作用：网络中两个主机发送数据所经过的网络可以是多种不同类型的，不同类型网络的链路层可能采用不同的协议
- 三个基本问题：
- 封装成帧：在一段数据的前后分别添加首部和尾部，构成一个帧。帧定界符：SOH（帧开始符），EOT（帧结束符）
- 透明传输：若帧出现定界符，在其前面用字符填充法
- 差错检测：循环冗余检验的原理：在发送端，计算CRC冗余码（在待发送数据（k位）后面再添加供差错检测用的CRC冗余码（n位），实际发送k+n位）；在接收端：利用n位CRC冗余码对收到的数据进行检验
图中F为标志字段表示开始和结束，是PPP帧的定界符；A和C实际上并没有携带PPP帧的信息；协议字段中的不同数据表示该帧的数据部分的作用不同（背） -
零比特填充法：同步传输（一连串比特连续传送）
在原始数据中出现连续5个1时在其后面加一个0，在接收端收到数据时将这个0删去 -
字节填充法：异步传输（逐个字符传送）
在原始数据中若出现开始符7E修改为7D5E;出现7D修改为7D5D;出现03修改为7D23;
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最小帧长和最大帧长：最小：64，最大1518主要取决于数据部分的长度
4.网卡的功能和MAC地址，帧的类型（单播帧，广播帧，多播帧）
网卡的功能：计算机通过网络适配器（网卡）和局域网进行通信
生成树协议STP：不改变网络的物理拓扑，但在逻辑上切断某些链路，消除回路
第四章 网络层
1.网络连接设备：中继器，集线器，交换机，路由器的工作层次
中继器：物理层使用设备
集线器：物理层使用设备
交换机：数据链路层使用设备
路由器：网络层使用设备2.IP地址：分类IP地址；互联网中的IP地址，特殊IP地址（网络地址，广播地址）
分类IP地址：
- A类地址：0.0.0.0~127.255.255.255
- B类地址：128.0.0.0~191.255.255.255
- C类地址：192.0.0.0~223.255.255.255
- D类地址：224.0.0.0~239.255.255.255
- E类地址：240.0.0.0~255.255.255.255
互联网中的IP地址：有两个字段组成，第一个字段是网络号，标志着主机（或路由器）要连接到的网络；第二个字段是主机号，标志着一台主机号在他前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的
特殊IP地址（网络地址，广播地址等） ：- 网络号特定值；主机号全是0：网络地址，表示一个网络，如：10.0.0.0
- 网络号特定值，主机号全是1：直接广播地址，指特定网络中的所有主机，如：10.255.255.255
- 网络号主机号都为1，有限广播地址，指本网络中的所有主机：255.255.255.255
- 网络号主机号都为0，未获取UO地址的主机或路由表中的默认路由
- 网络号127，主机号全0或全1除外的任何数，环回地址，用于本主机软件环回测试
- 网络号169.254，主机号全0或全1除外的任何数，当不能通过DHCP正常得到IP地址时，由Windows系统自动为主机分配的IP地址
3.IP地址与硬件地址的关系，ARP协议（ARP原理，ARP缓存，同一局域网使用ARP，跨网使用ARP）
IP地址与硬件地址的关系：在网络中传输数据时，目的IP地址不变，但目的MAC地址会随着传输到不同设备改变
ARP协议（ARP原理，ARP缓存，同一局域网使用ARP，跨网使用ARP）- ARP的作用：已知主机或路由器接口的IP地址，找出其MAC地址
- ARP缓存：每个主机都有一个ARP高速缓存，保存本局域网中IP地址到MAC地址的映射表
- 同一局域网使用ARP：当主机A向本局域网中主机B发送数据时，先查ARP高速缓存，若没有，则运行ARP，查找B的MAC地址
- ARP原理：主机A广播发送ARP请求分组，目标主机B收到请求后，向A发送ARP相应分组
- 跨网使用ARP：判断目标IP和源IP不是同一网段后，主机就要通过网关来传递信息了。信息先发送到网关机上，再由网关机转发。在查找目标不在同一网段后，目标IP改为网关机的IP，MAC地址为广播地址，发送信息时加上目标IP和MAC地址发送到网关中。
4.IP数据报格式：首部长度和总长度，IP分片与重组（标识，标志，片偏移），生存时间TTL，协议，首部检验和
首部长度：4位，首部长度=固定部分（20字节）+可选字段（0~40字节），取值范围5到15，单位为4字节
总长度：16位，单位为1字节，最大值为65535，但总长度必须不超过MTU
IP分片与重组（标识，标志，片偏移） ：- 网络链路存在MTU：链路层帧可封装数据的上限；不同链路的MTU不同
- 大IP分组向较小MTU链路转发时，可以被“分片”
- IP分片到达目的主机后进行“重组”
- 标识（16位）：标识一个IP数据报，IP数据报分片时，所有分片具有相同的标识
- 标志(3位)：MF=1，还有分片；MF=0，最后一个分片；DF=1，禁止分片；DF=0，允许分片
- 片偏移（13位）：某分片在原IP数据报中的相对位置。单位为8个字节
生存时间TTL：8位，指数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。IP数据报每经过一个路由器，TTL减1。当减到0时，这个数据报就会被丢失
协议：8位，指数据部分是何种协议- =6，TCP
- =17,UDP
- =1,ICMP
- =41,IPv6
首部检验和：只检验首部，不检验数据部分。，设首部检验和为0，将首部每2个字节当做一个数，将所有数相加求和，进位累加，对求和结果求反得到
5.划分子网：子网划分，子网掩码，根据IP地址和子网掩码计算该IP地址所在网络的网络地址，广播地址，子网数和子网中的主机数
子网划分：
根据IP地址和子网掩码计算该IP地址所在网络的网络地址、广播地址、子网数和子网中的主机数：
7.ICMP协议：ICMP协议的作用，ICMP差错报文何时产生，由谁产生.PING命令和Tracert命令的工作原理
ICMP协议的作用：支持主机或路由器进行差错报告和网络探询。向源主机报告IP数据报的差错信息；只是报告差错，不能纠正差错。ICMP报文有两种，即ICMP差错报告报文（单向，向源主机报告差错）和ICMP询问报文（双向，向源主机请求，向目的主机应答）
ICMP差错报文何时产生，由谁产生：- 终点不可达：当路由器或主机不能交付数据报时向源点发送终点不可达报文
- 时间超过： 当路由器收到生存时间为零的数据报，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。
- 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就丢弃该数据报，并向源点发送参数问题报文
- 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给另外的路由器
PING命令和Tracert命令的工作原理： 分组网间探测PING用来测试两台主机之间的连通性，使用了ICMP回送请求与回送回答报文；tracert命令用来跟踪一个分组从源点到终点的路径
8.路由器：给定拓扑写出路由器（直连路由，静态路由和动态路由，默认路由），路由器根据路由器转发IP数据报的过程
给定拓扑写出路由器（直连路由，静态路由和动态路由，默认路由） ：
- 静态路由：管理员手工配置的路由；需要人工维护，适合拓扑简单、稳定的网络，路由器开销小
- 动态路由：管理员在路由器上配置动态路由协议，使路由器与其他路由器进行通信来维护路由表；无需人工维护，适合拓扑复杂、变化的网络；路由器开销大
- 默认路由：是对IP数据报中的目的地址找不到存在的其他路由时，路由器所选择的路由。目的地不在路由表里的所有数据包都会使用默认路由。这条路由一般会连去另一个路由器，而这个路由器也同样处理数据包；如果知道应该怎么路由这个数据抱，则数据包被转发到已知的路由；否则，数据包会被转发到默认路由，从而到达另一个路由器。每次转发，路由都增加了一跳的距离。
- 直连路由：路由器接口所连接的子网的路由方式称为直连路由。直连路由是由链路层协议发现的，一般指去往路由器的接口地址所在网段的路径，该路径不需要网络管理员维护，也不需要路由器通过某种算法进行计算获得，只要该接口处于活动状态，路由器就会把通向该网段的路由学习天写到路由表中去，直连路由无法使路由器获取与其不直接相连的路由信息。
路由器根据路由器转发IP数据报的过程：
- 路由选择：根据IP数据报的目的地址查询路由表，确定下一跳地址。经过网络中的所有节点共同协调工作后，选择一条最佳路由
9.RIP：距离，距离向量算法，工作过程，特点
- 自治系统AS：属于一个组织机构的内部网络
- 内部网关协议：运行与AS内部路由器上的动态路由协议，如：RIP、OSPF
- 外部网关协议：用于在AS与AS之间建立动态路由的协议，如：BGP-4
距离：
- 从一个路由器到直接连接的网络的距离定义为1
- 从一个路由器到非直接连接的网络的距离定义为所经过的路由器数加1
- RIP协议中的“距离”也称为“跳数”，实际上指的是“最短距离”
- RIP认为一个好的路由就是他通过的路由器的数目少，即“距离短”
- RIP允许一条路径最多只能包含15个路由器
- “距离”的最大值为16时即相当于不可达。可见RIP只适用于小型互联网
- RIP不能再两个网路之间同时适用多条路由
距离向量算法：路由器R收到邻居路由器X的路由表后：
- 将收到的路由表（即邻居的路由表）中所有的项目的“下一跳”改为X，所有“距离”值加1
- 对修改的每个项目（N，d，X）：
- 若N不在R的路由表中，则添加该项目
- 若N在R的路由表中，且“下一跳”也是X，则更新该项目
- 若N在R的路由表中，但“下一跳”不是X，如果距离d值较小，则用该项目替换原项目
R8根据链路状态数据库调用Dijkstra算法获得以R8为根的最短路径树
OSPF区域：为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域。
划分区域的好处就是把利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信量
12.IPv6：ipv6数据报格式，IPv6相比IPv4的变化，IPv6地址的表示，从IPv4相比IPv6的过渡技术
ipv6数据报格式：IPv6数据报=基本首部+有效载荷；有效载荷=扩展首部+数据部分
- 冒号十六进制记法：各段之间用冒号分隔：68E6:8C64:FFFF:FFFF:0000:1180:960A:FFFF
- 零压缩表示法：连续的零可用双冒号代替（只能使用一次）：0:0:0:2AA:23:0:0:0→::2AA:23:0:0:0
- CIDR表示法：21DA::D3:0:0/48
- URLs：http://[3FFE::1:800:200C:417A]:8000
- 使用双协议栈
路由器B和E同时具有两种IP地址：一个IPv6地址和一个IPv4地址 - 使用隧道技术
路由器B把IPv6数据报封装在IPv4数据报中发送给路由器E
IPv6地址的表示：
从IPv4相比IPv6的过渡技术：
13.IP多播：比较（单播，广播，多播，任播），IP多播数据报的封装，多播IP地址与多播MAC地址，IGMP协议的作用
比较（单播，广播，多播，任播）：
- 单播：单个源节点向单个目的结点发送分组
- 广播：单个源节点向同网络中的所有结点发送分组
- 多播：单个源节点向多个目的结点发送分组
- 任播：单个源节点向多个目的结点中距离最近的单个结点发送分组
IP多播数据报的封装：IP首部加上IGMP报文，其中首部的协议字段等于2，目的地址为D类IP地址（224.0.0.0~239.255.255.255）
多播IP地址与多播MAC地址：
- 多播IP地址即D类IP地址：224.0.0.0~239.255.255.255
- 多播MAC地址的最低23位来自D类IP地址，即01-
来源：mcyuuji
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