计算机网络复试速成

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第一章计算机网络体现结构

1.1 计算机网络的概念

一、定义

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；

简短：一些互联的、自治的计算机系统的集合。

互联：通过通信链路互联互通；
自治：无主从关系。

二、功能

数据通信；

资源共享；

三、组成

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1.2 参考模型

一、OSI 七层模型

OSI 七层模型	功能	协议
应用层	文件传输、电子邮件、万维网	FTP、SMTP、HTTP
表示层	处理在两个通信系统交换信息的表示方法（数据格式变化、加密解密、压缩等）	ASCII
会话层	向表示层、用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据	ADSP、ASP
传输层	负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信 (不)可靠传输、差错控制、流量控制、复用分用	TCP、UDP
网络层	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服务路由选择、差错控制、流量控制、拥塞控制	IP、ARP
数据链路层	把网络层传下来的数据报组装成帧差错控制、流量控制、访问控制
物理层	在物理媒介上实现比特流的透明传输定义接口特性、传输模式、传输速率、比特速率、比特编码

二、TCP/IP 四层参考模型

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1.3 常见问题

一、端到端通信和点到点通信有什么区别？

从本质上说，由物理层、数据链路层和网络层组成的通信子网为网络环境中的主机提供 点到点的服务 ，而传输层为网络中的主机提供 端到端的通信 。

直接相连的结点之间的通信称为点到点通信，它只提供一台机器到另一台机器之间的通信，不涉及程序或进程的概念。

同时，点到点通信并不能保证数据传输的可靠性，也不能说明源主机与目的主机之间是哪两个进程在通信，这些工作都是由传输层来完成的。

端到端通信建立在点到点通信的基础上，它是由一段段的点到点通信信道构成的，是比点到点通信更高一级的通信方式，以完成应用程序(进程)之间的通信。“端”是指用户程序的端口，端口号标识了应用层中不同的进程。

第二章物理层

2.1 基本概念

一、三种通信方式

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二、失真

信道所能通过的频率范围是有限的；

信号中很多高频分量往往无法通过信道，否则会在传输中衰减，导致接收端无法正确地识别码元，这种现象称为码间串扰；

影响因素：

码元传输速率
信号传输距离
噪声干扰

三、同步通信与异步通信

同步：

同步通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停的发送和接收连续的同步比特流。

异步：

发送字符之间的时间间隔可以是任意的，但接收端必须时刻做好接收的准备。

2.2 数据交换方式

一、电路交换

整个报文段的比特流从源点连续的直达终点，专用物理连接线路，直到传输结束。

包含建立连接、通信、释放连接三个阶段。

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二、报文交换

将整个数据报发到相邻节点，全部存储下来，查找转发表，转发到下一个节点。

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三、分组交换

把报文分组转发到相邻节点，查找转发表，转发到下一个节点。

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① 数据报方式

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② 虚电路方式

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③ 对比

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四、数据交换方式的选择

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2.3 奈氏准则和香农定理

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第三章数据链路层

3.1 封装成帧与透明传输

一、封装成帧

数据帧是数据链路层的基本传输单位，帧 = 帧首部 + IP数据报 + 帧尾部；

数据链路层把帧 (比特组) 做为传输单位，在出错时只需重发出错的帧，而不必重发全部数据；

组帧要解决的问题：

帧定界；
帧同步；
透明传输；

组帧的方法：

字符计数法
字符填充法（字节填充解决歧义）
零比特填充法
违规编码法

二、透明传输

透明传输：透明是看不见的意思；

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3.2 差错控制

传输中的差错一般都是由于噪声引起的；

差错类型：

位错：比特位出错；
帧错：帧丢失（重传）、帧重复和帧失序（帧序号）；

检错编码：

奇偶校验码
循环冗余码 CRC

纠错编码：

海明码

3.3 流量控制与可靠传输机制

3.3.1 概念

一、流量控制

发送较快、接收较慢，造成传输错误；

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二、可靠传输、滑动窗口、流量控制三者关系

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3.3.2 流量控制方法

一、停止-等待协议

发送方每发一个帧就会停止发送，等待对方的确认信号，然后再发送下一个帧。

特点：

简单
信道利用率低

二、后退N帧协议

发送方一次性发送N帧，接收方按序接收、累积确认，接收方发生超时，会重发出所有已发送但未被确认的帧。

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三、选择重传协议

发送方一次发送N帧，可以不按序接收，重传没有确认的帧即可

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3.4 介质访问控制

介质访问控制：采用一些措施，使得两对结点之间的通信不会互相干扰；

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3.4.1 信道划分介质访问控制

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一、频分多路复用 FDM

每个用户占用一个频段，相互之间不打架；

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二、时分多路复用 TDM

同一频率，分时占用 TDM帧；

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三、波分多路复用 WDM

不同波长（频率）的光信号；（光的频分多路复用技术）

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四、码分多路复用 CDM

可以实现多个用户同时使用同样频率进行通信，通过各用户的码序列进行区分

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3.4.2 随机访问介质访问控制

一、CSMA 协议

先听再发

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二、CSMA / CD 协议

先听再说，边听边说

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三、 CSMA / CA 协议

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3.5 局域网

LAN：指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道；

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3.6 广域网

交换机只能单个网络内交换分组；

路由器可以多个网络之间交换分组；

局域网强调数据传输，广域网强调数据共享；

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第四章网络层

4.1 NAT

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，也就是无法与外界网络通信；

此时就需要使用网络地址转换NAT 进行网络通信；

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4.2 ARP、DHCP与ICMP

	ARP	DHCP	ICMP
提供服务的协议		UDP	IP
属于哪一层		应用层

一、ARP

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二、DHCP

主机如何获得IP地址？

静态配置：管理员给机房静态地、按序地分配IP地址（IP地址、子网掩码、默认网关）；

默认网关：一个局域网，与外界进行交流的网络关口；

动态配置：主机从DHCP服务器动态获取 IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器名称；

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三、ICMP

ICMP协议负责实现差错报告 / 网络探询，针对出错的分组，除了丢弃之外，还需要发送特定的 ICMP报文；

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4.3 路由算法和路由协议

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第五章传输层

5.1 传输层的寻址与端口

一、复用与分用

复用：对于应用层，让其应用进程能够通过端口把数据向下交付给传输层；
分用：对于传输层，让其将报文段的数据通过端口向上交付给应用层的对应进程；

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二、传输层的寻址与端口

IP地址来区分主机，端口号来区分进程。

将 IP地址 + 端口号 就构成套接字，用来唯一地标识网络中的一台主机及其上的一个应用进程；

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5.2 UDP

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5.3 TCP

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5.4 TCP 连接管理

一、建立连接的三次握手

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二、释放连接的四次握手

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5.4 可靠传输

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1.校验

参考UDP小节内容；

2. 序号机制

要传输的文件会被排序编号，一个字节占一个序号；

TCP在传输时以报文段为单位，报文段占几个字节不一；

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3. 确认机制

TCP发送的报文段也许会丢失，所以发送方的TCP缓存还会留有已发送的报文段数据，直到收到接收方的确认报文段；

接收方采用累积确认/捎带确认的方式发出确认信息；

发送方收到确认信息，会将已经确认的报文段删除；

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4. 重传机制

确认机制和重传机制是密切相关的，规定时间未确认就需要重传；

TCP采用自适应算法，动态改变重传时间RTTs；

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冗余 ACK

多次收到同一个确认号的报文段；

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5.5 TCP 流量控制

在OSI参考模型中，数据链路层、网络层、传输层都具有流量控制功能，

数据链路层是相邻结点之间的流量控制，
网络层是整个网络中的流量控制，
传输层是端到端的流量控制。

流量控制：采用滑动窗口来控制发送方的传输速度；

两个重要窗口：接收窗口rwnd 和拥塞窗口cwnd ；

发送窗口 = Min {接收窗口 rwnd，拥塞窗口 cwnd}；

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举例说明 TCP 流量控制过程

发送窗口只有收到确认才能删除旧数据，添加新数据发送；

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5.6 TCP 拥塞控制

1. 拥塞控制的概念

拥塞就是马桶堵了，需求太多，资源不足；

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2. 拥塞控制四种算法

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慢开始组合拥塞避免

cwnd默认为1

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快重传组合快恢复

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第六章应用层

应用层的重要协议	传输层	端口	网络应用模型
DNS	UDP	53	C/S
FTP	TCP	控制连接21，数据连接20	C/S
SMTP	TCP	25	C/S
POP3	TCP	110	C/S
HTTP (无连接)	TCP	80	C/S

6.1 网络应用模型

一、客户 / 服务器模型

概念：

客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方；

特点：

① 网络中各计算机地位不平等（服务器通过对用户权限的限制来管理客户机）；
② 客户机之间不能直接通信；
③ 可扩展性不佳（受服务器硬件和网络带宽限制，服务器支持的客户机有限）；

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二、P2P 模型

概念：

不区分客户机、服务器；
每个主机即提供服务，也可以请求服务。

P2P 模型的优点：

① 服务器压力较小（任务可以分配给各个结点）；
② 客户机之间可以直接通信；
③ 可扩展性好；

P2P 模型的缺点：

获得别人服务的同时，也向别人提供服务；

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6.2 NDS

一、DNS 的概念

DNS 系统采用 C/S 模型，使用 UDP 协议，占用 53号端口；

DNS可分为3部分：层次域名空间、域名服务器和解析器；

DNS服务的作用：将域名解析成为IP地址 (域名解析)；

二、DNS 工作过程

递归查询 (靠别人)：主机访问本地域名服务器，若缓存没有 IP，则本地域名服务器进一步向更高层域名服务器查询；
迭代查询 (靠自己)：主机分别向多个服务器发送查询请求。

6.3 文件传输协议 FTP

一、FTP 的概念

文件传输协议 FTP 采用 C/S 模型，使用 TCP 协议，占用 20、21号端口；

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二、工作原理

在进行文件传输时，FTP 的客户端与服务器之间要建立两个并行的TCP连接。

① 控制连接，占用端口 21号

控制连接，在整个会话期间一直保持，FTP 客户端通过控制连接给服务器端发送传送请求；

② 数据连接，占用端口 20号

数据连接，用于传输文件。

服务器端的控制进程收到传送请求，就会创建数据连接，在传输完毕之后关闭连接。

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6.4 电子邮件 SMTP

一、SMTP的概念

简单邮件传送协议 SMTP ，采用 C/S 模型，使用 TCP 协议，占用 25号端口；

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二、SMTP 通信的三个阶段

① 连接建立

发信人先将发送的邮件送到邮件缓存，SMTP 客户端每隔一定时间对其扫描一次；
发现邮件，就同接收方SMTP服务器建立 TCP 连接；
连接建立后，接收方SMTP服务器发出服务就绪，然后 SMTP客户端向 SMTP服务器发送 HELLO命令 + 发送方主机名；
若有能力接收，就发送 OK命令，否则回答服务不可用。

② 邮件发送

邮件发送从 Mail 命令开始；
SMTP服务器准备好了，就发送 RCPT 命令，并返回相应信息，然后开始传输数据；

③ 连接释放

邮件发送完毕之后，SMTP 客户发送 QUIT 命令，STMP 服务器返回信息，表示同意释放TCP连接。

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6.5 万维网和 HTTP

6.5.1 万维网 WWW

【问】互联网、因特网和万维网的区别

互联网（internet）泛指由多个计算机网络按照一定的通信协议相互连接而成的一个大型计算机网络。

因特网（Internet）是指在ARPA网基础上发展而来的世界上最大的全球性互联网络。

因特网和其他类似的由计算机相互连接而成的大型网络系统，都可算是 “互联网”，因特网只是互联网中最大的一个。

万维网是无数个网络站点和网页的集合，它们一起构成了因特网最主要的部分。

简介一句话：互联网 > 因特网 > 万维网

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