计算机网络原理知识点整理
1.计算机网络大发展 计算机网络从20世纪70年代开始发展，他的演变可以概括为 面向终端的计算机网络、计算机-计算机网络、开放式标准化网络以及因特网广泛应用和高速网络技术发展等四个阶段。
2.计算机—计算机网络 ARPA网 标志着目前所称的计算机网络的兴起。ARPANET是一个成功的系统，它是计算机网络技术发展中的一个里程碑。
IBM---SNA 和 DEC-- DNA
3.三大网络包括：电信网络、广播电视网络以及计算机网络
4.电话系统由三个主要的部件构成：（1）本地网络 ；（2）干线；（3）交换局。
5.未来网络发展趋势：有宽带网络、全光网络、多媒体网络、移动网络、下一代网络NGN
6.一个计算机网络是由资源子网和通信子网构成的,
资源子网负责信息处理,通信子网负责全网中的信息传递。
资源子网包括主机和终端，他们都是信息传递的源节点或宿节点，有时也统称为端节点。
通信子网主要由网络节点和通信链路组成。
7.计算机网络功能表现在硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换三个方面。
8.按拓扑结构类型分类的拓扑结构主要有：星型拓扑、总线拓扑、环形拓扑、树型拓扑、混合型拓扑及网形拓扑。
9.在选择网络拓扑结构时，考虑的主要因素：（1）可靠性（2）费用（3）灵活性（4）响应时间和吞吐量
10. 按交换方式来分类，计算机网络可以分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。
11.按网络传输技术分类：广播方式和点对点方式。
广播式网络中，发送的报文分组的目的地址可以有3类：单播地址、多播地址和广播地址
采用分组存储转发和路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一。
12.按所采用的传输介质分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网；
按信道的带宽分为窄宽带网和宽带网；按不同用途分为科研网、教育网、商业网、企业网等。
13.国际标准化组织（ISO）、国际电信联盟（ITU）、美国国家标准局（NBS）、美国国家标准学会（ANSI）、欧洲计算机制造商协会（ECMA）、因特网体系结构局IAB。
14.网络协议：计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
15.OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。
16.OSI七层模型从下到上分别为物理层PH、数据链路层DL、网络层N、传输层T、会话层S、表示层P和应用层A。
17.通信服务可以分为两大类：面向连接服务和无连接服务。
18.网络数据传输可靠性一般通过确认和重传机制保证。
19.TCP/IP参考模型分为4个层次，从上到下为：应用层、传输层、互连层、主机—网络层。
20.网络协议主要由三个要素组成。1）语义涉及用于协调与差错处理的控制信息。2）语法涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。3）定时涉及速度匹配和排序等。
21.层次结构的好处：1使每一层实现一种相对独立的功能；2每一层不必知道下一层是如何实现的，只要知道下一层通过层间接口提供的服务是什么及本层向上一层提供什么样的服务，就能独立地设计；3每一层次的功能相对简单且易于实现和维护；4若某一层需要作改动或被替代时，只要不去改变它和上、下层的接口服务关系，则其他层次不受其影响。
22.物理层（比特流）：机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。
23.数据链路层（帧）：主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说是无差错的数据链路。
24.网络层（组）：主要解决如何使数据分组跨越通信子网从源传送到目的地的问题，这就需要在通信子网中进行路由选择。
25.传输层：端到端，即主机—主机的层次。传输层要处理端到端的差错控制和流量控制问题。
26.会话层（进程、对话）：进程—进程的层次。负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。
27.表示层为上层用户提供共同的数据或信息语法表示变换。数据压缩/恢复和加密/解密也是表示层可提供的表示转换功能。
28.面向连接服务的特点。1）数据传输前建立连接、维护连接和释放连接；2）数据传输过程中，各分组不需要携带目的节点的地址；3）面向连接数据传输的收发数据顺序不变，因此传输的可靠性好，但需通信开始前的连接开销，协议复杂，通信效率不高。
29.无连接服务的特点。1）每个分组携带完整的目的节点的地址，各分组在通信子网中是独立传送的；2）无连接服务中的数据传输过程不需要经过建立连接、维护连接和释放连接的3个过程；3）无连接服务中可能出现乱序、重复与丢失的现象。
30. TCP/IP协议的特点。1）开放的协议标准。2）独立于特定的网络硬件。3）统一的网络地址分配方案。4）标准化的高层协议。
31.互连层的功能主要由IP来提供。
网络层提供了数据分块和重组功能。
在传输层中，TCP提供可靠的字节流信道，UDP提供不可靠的数据报传送信道。
在应用层中，SMTP为简单邮件传送协议、DNS为域名服务、FTP为文件传输协议、TELNET为远程终端访问协议。
32.OSI/RM与TCP/IP参考模型的比较。
两者都以协议栈的概念为基础，而且两个模型中都采用了层次结构的概念，各个层的功能也大体相似。
不同之处：首先，OSI模型有七层，而TCP/IP只有四层，他们都有网络层（或者称互连网层）、传输层和应用层，但其他的层并不相同。其次， OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层上只支持面向连接的通信。TCP/IP模型的网络层只有一种模式即无连接通信，但是在传输层上同时支持两种通信模式。
3 DTE（数据终端设备）是对属于用户所有的连网设备或工作站的统称，是通信的信源或信宿；DCE（数据电路终接设备或数据通信设备），是对为用户提供入网连接点的网络设备的统称。
4 DTE与DCE接口的各根导线的电气连接的三种平衡方式：非平衡方式、采用差动接受器的非平衡方式和平衡方式。
12 X.21和X.21 bis为三种类型的服务定义了物理电路，这三种服务是租用电路服务、直接呼叫服务、设备地址呼叫服务。
13 物理层的功能和提供的服务：
- 机械特性 物理层的机械特性对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔及其排列方式、锁定装置形式等作了详细的规定。
- 电气特性 电气特性规定了这组导线的电气连接及有关电路的特性，一般包括：接受器和发送器电路特性的说明，表示信号状态的电压/电流电平的识别、最大数据传输速率的说明，以及互连电缆相关的规则等。
- 信号的功能特性 它规定了接口信号的来源、作用以及与其它信号之间的关系。接口信号线按功能一般可分为数据信号线、控制信号线、定时信号线和接地线等四类。
- 规程特性 规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤。
3.2传输介质
1传输介质可分为有线和无线两大类。
2 三种有线传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤。
双绞线 分为无屏蔽的和屏蔽的。3类线能承受16MHz，5类线 能承载100MHz。
同轴电缆 分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。
光纤 电信号-光信号-电信号。光纤用于点到点的链路；光纤通信具有损耗低、频带宽、数据传输率高、抗电磁干扰强等优点。
3 无线传输介质：无线电通信、微波通信、红外通信以及激光通信的信息载体。
4 传输介质的选择取决于以下因素：网络拓扑的结构、实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围。
5传输介质的特性：物理特性、传输特性、连同性、地理范围、抗干扰性、相对价格。
7 多址接如的方法主要有三种：频分多址接入FDMA、时分多址接入TDMA、码分多址接入CDMA。
8 卫星通信具有通信距离费用与距离无关、覆盖面积大、不受地理条件的限制、通信信道带宽宽、可进行多址通信与移动通信的优点。
9 使用卫星通信时，需要注意到它的延时，传输延时的典型值为540毫秒。
3.3数据通信技术
1 数据传输速率：是指每秒能传输的而进制信息位数，单位为位/秒，记作bps或b/s，表达式为：(P42)
2 信号传输速率：也称码元速率、调制速率或波率，单位为波特（Baud),表示单位时间内通过信道传输的码元个数，也就是经调制后的传输速率。码元速率定义为：（P42）
4 信道容量与数据传输速率的区别在于，前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，后者表示实际的数据传输速率。
5 奈奎斯特公式，香农公式（P43）。
6 误码率：指衡量数据通信系统在正常工作的情况下的传输可靠性的指标，它定义为二进制数据位传输时出错的概率，公式（P44）。
7 通信有两种基本方式：串行方式和并行方式。并行方式用于近距离通信，串行方式用于陆离较远的通信。
8 串行数据通信的方向性结构有三种：单工、半双工、全双工
9 移动通信中按照通话状态和频率使用的方法也可分为三种方式：单工制、半双工制、双工制。
10基本术语：
- 数据：可定义为有意义的实体，分为模拟数据和数字数据两大类。模拟数据是在某个区间内连续变化的值，数字数据是离散的值。
- 信号：数据的电子或电磁编码。分为模拟信号和数字信号。
- 信息：数据的内容和解释。
- 信源：通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。
- 信宿：通信过程中接受和处理信息的设备和计算机。
- 信道：信源和信宿之间的通信线路。
11数字数据也可以用模拟信号来表示，此时要利用调制解调器MODEM。
模拟数据也可用数字信号来表示，完成信号转换功能设施的是编码解码器CODCE。
3.4数据编码
1 基带：表示二进制比特序列的矩形脉冲信号所占的固有频带，称为基本频带。
3同步方法：位同步和群同步两种。
- 位同步 分为外同步法和自同步法
- 群同步：字符间的异步定时和字符中比特之间的同步定时，是群同步即异步传输的特征。
5 信号数字化的转换过程可包括：采样、量化、编码三个步骤。
6 对于数字传输的数字电话、数字传真、数字电视等数字通信系统而言，他具有下列两个优点：抗干扰性强和保密性好。
3.5数据交换技术
1网络站：作为信源或信宿的一批设备，提供中间通信的设备称为节点。
2按所用的数据传送技术划分，交换网络分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。
3 当前因特网的主干线路采用的是同步光纤SONEF或是同步数字系列SDH，就其本质属于电路交换技术。
4 当今的因特网采用的是电路交换技术和分组交换技术结合。
5 目前光交换技术发展主要有：微电子机械系统的光交换机、无交换式光路由器、阵列波导光栅路由器。
6 三种交换技术的主要特点：(p68)
7电路交换：
- 电路交换网是使用电路交换技术的典型例子。电路建立、数据传输、电路拆除三个过程。
- 电路交换方式的优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列。缺点是某些情况下，电路空闲的信道容量被浪费。
8 报文交换：
- 报文交换方式的数据传输单位是报文，传送方式采用“存储-转发”方式。
- 报文交换的优点：
A 电路利用率高。
B 在报文交换网络上，通信量大时仍然可以接受报文，不过传送延迟会增加。
C 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。
D 报文交换网络可以进行速度和代码的转换。
缺点是：它不能满足实时或交互式的通信要求，报文经过网络的延迟时间长且不定。
9 分组交换
- 分组交换：将一个报文分成两若干个分组，没个分组的长度有一个上限；分组交换适用于交互式通信，分为数据报分组交换和虚电路分组交换。
- 虚电路：在虚电路方式中，为进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间先要建立一条逻辑通路。主要特点是：在数据传送之前先建立站与站之间的一条路径。
- 数据报方式（66）
- 广播地址：全“1”地址来表示包含所有站的地址，这种地址称为广播地址。全“0”地址为无站地址。
内容：
- 数据链路层的基本功能。向网络层提供透明的和可靠的数据传送服务。透明性是指该层上传输的数据的内容、格式及编码没有限制，也没有必要解释信息结构的意义；可靠的传输使用户免去对丢失信息，干扰信息及顺序不正确等的担心。
- 目前较普遍使用的帧同步法是比特填充法和违法编码法。
- 数据链路层通过使用计数器和序号来保证每帧最终都能被正确地递交给目标网络层一次。
- 许多高层协议中也提供流量控制功能，只不过流量控制的对象不同而已。对于数据链路层来说，控制的相邻两节点之间数据链路上的流量，而对于传输层来说，控制的则是从源到最终目的之间端对端的流量。
- 流量控制实际上是对发送方数据流量的控制，使其发送速率不致超过接收方所能承受的能力。
- 最常用的流量控制方案：停止等待方案和滑动窗口机制。
- 链路管理功能主要用于面向连接的服务。数据链路层连接的建立、维持和释放就称作链路管理。
- 差错检测应包含两个任务：即差错控制编码和差错校验。
- 差错控制编码方法基本上有两类：一类是自动请求重发ARQ，另一类是前向纠错FEC。
- 差错控制编码又可分为检错码和纠错码。检错码是指能自动发现差错的编码，纠错码是指不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码。
- 奇偶校验码、循环冗余码和海明码是几种最常用的差错控制编码方法。
- “+”指的是模二加，也即异或运算。（相同为0，不同为1）
- 垂直奇偶校验方法的编码效率为R=p/(p+1)。
- 水平奇偶校验的编码效率为R=q/(q+1).
- 水平垂直奇偶校验的编码效率为R=pq/[(p+1)(q+1)]
- 连续重发请求方案及时指顺序接收管道协议。
- 基于窗口机制的流量控制方法可限制发送方已发出而未被确认的帧数目。发送方的发送窗口指示已发送但尚未确认的帧序号。接收方类似地也有接收窗口，它指示允许接收的帧的序号。
- 基本数据链路协议有停等协议、顺序接收管道协议、选择重传协议。
- 数据链路控制协议也称链路通信规程，也就是OSI模型中的数据链路层协议。链路控制协议可分为异步协议和同步协议两大类。
- 同步协议采用帧作为传输单位，也便于实现差错控制、流量控制等功能。
- 同步协议可分为面向字符的同步协议、面向比特的同步协议及面向字节计数的同步协议三种类型。
- 面向字符的同步协议是最早提出的同步协议，其典型的代表是BSC协议。
- 监控报文一般由单个传输控制字符或由若干个其它字符引导的单个传输控制字符组成。引导字符统称为前缀。
- HDLC有信息帧（I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧）三种不同类型的帧。
- 在因特网有两个广泛使用的链路层协议：串行线路IP协议（SLIP）和点到点协议（PPP）。
- 数据链路层的作用。对物理层传输原始比特流的功能的加强，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无出错的数据链路，即使之对网络层表现为一条无差错的链路。
- 数据链路层的功能。帧同步功能、差错控制功能、流量控制功能、链路管理管理。
- 帧同步的方法：1）使用字符填充的首尾定界符法。用一些特定的字符来定界一帧的起始与终止。BSC规程是其典型例子；2）使用比特填充的首尾标志法。HDLC规程即采用该法；3）违法编码法。该法在物理层采用特定的比特编码方法时采用。例如曼彻斯特编码方法ÿ