计算机网络知识点整理

《计算机网络》复习资料

Summarized by ZZZuo

题型

判断题15

选择题17

填空17

缩略词 4

英全+中文解释

计算题5个20分

多路复用技术 4

CDMA 见习题

验证码CRC 4

带宽计算 3

路由 4

子网划分 5

图表题

编码解调p41 4

数据链路层8

路由（转发表、RIP）7

综合题8

传输层8

一、计算机网络的性能指标 1.6.1

1.速率：数据量（信号量）的单位（比特）；

网络中的速率：数字信道上传送数据的速率，也称数据率或比特率。

额定速率或标称速率。

2.带宽：信号具有的频带宽度；单位Hz（频域称谓）

网络中的带宽：通信线路传送数据的能力；单位比特每秒b/s（时域称谓）

3.吞吐量：单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量；Mb/s

4.时延：数据从网络的一端到另一端所需的时间

发送时延：由主机或路由器发送数据帧所需的时间

发送时延= 数据帧长度(b) / 发送速率(b/s)

传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要的时间

传播时延= 信道长度(m) / 电磁波在信道上的传播速率(m/s)

光速= 3.0E5 km/s

处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间处理。

排队时间：分组在进过网络传输时，进过许多路由器，输入队列排队。

总时延= 以上加起来

5.延时带宽积= 传播时延x 带宽

6.往返时间RTT：从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认总经历的时间。

7.利用率：信道利用率、网络利用率

信道利用率：某信道百分之几的时间是有数据通过的

网络利用率：全网络信道利用率加权平均

D = D。/ (1-U) D。网络空闲的时延；D网络当期时延；U网络利用率

二、具有五层协议的体系结构 1.7.3

OSI的七层协议体结构TCP/IP的四层协议

7应用层；应用层

6表示层；TELNET,FTP,SWTP

5会话层；；

4运输层；运输层TCP/UDP;

3网络层；网际层IP；

2数据链路层；网络接口层

1物理层

三、物理层的基本概念 2.1

物理层的主要任务描述为与传输媒体的接口有关的一些特性：

1.机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列，固定和锁定装置。

2.电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围

3.功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义

4.过程特性：指明对于不同功能的各种可能时间的出现顺序

四、信道

1.常用编码方式

比特流 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1

不归零流高低低低高低低高高高

归零流凸凹凹凹凸凹凹凸凸凸

曼彻斯特Z S S S Z S S Z Z Z

差分曼斯特 Z Z Z Z S S S Z S Z

差分：边界有变化0；没变化1

2.基本的带通调制方法

基带信号0 1 0 0 1 1 1 0 0

调幅— 4 —— 4 4 4 ——

调频 2 4 2 2 4 4 4 2 2

调相sin -sin sin sin -sin -sin -sin sin sin

五、信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比S/N 分贝(dB)

dB= 10 log10(S/N)

信道的极限传输速率C=Wlog2(1+s/N) (b/s) W信道的带宽(Hz)

C=2Hlog2n

C=Blog2n B波特率；C比特率

六、导引型传输媒体

1.双绞线：两根绝缘的铜导线并列放在一起。

电话—交换机用户线/用户环路

衰减随频率的升高而增大

2.同轴电缆：内导体铜质芯线、绝缘层、外导体屏蔽层、塑料外层

抗干扰；传输较高速率1GHz

3.光缆：光导纤维（光纤）传递光脉冲

三个波段中心850nm；1310nm；1550nm

除了通信容量非常大之外的特点：

1.传输损耗小，中继距离长，远距离传输经济

2.抗雷电和电磁干扰性能好。在大电流脉冲干扰下很重要

3.无串音干扰，保密性好，不容易被窃听或截取数据

4.体积小，重量轻。

七、信道复用技术

FDM：Frequency Division Multiplexing，频分复用

TDM：Time Division Multiplexing，时分复用

WDM：Wavelength Division Multiplexing，波分复用

CDM：Code Division Multiplexing，码分复用

CDMA：Code Division Multiple Access，码分多址

看一下书p52

八、ADSL技术

非对称数字用户线ADSL技术是用数字技术队现有的模拟电话用户线进行改造，使他能够承载宽带数字业务

九、光纤同轴混合网（HFC网）

光纤从头端连接到光纤结点

光纤结点与头端的经典距离25km，从光纤结点到用户的距离不超过2-3km 上行信道下行信道（调频广播、模拟和数字电视、数据服务）

5 65 87 1000频率MHz

接收数字电视信号：机顶盒

调制解调器：电缆调制解调器

十、FTTx技术：多种宽带光纤接入方式，FTTx就是光电转化的地方，x就是H

光纤用户FTTH

价格贵；没有这么高的数据率要求

中间的转换配置：光配线网ODN

无源的光配线网：无源光网络PON

以太网无源网络EPON

吉比特无源光网络GPON

P62图

十一、差错检测

比特差错

传输错误的比特占传输比特总数的比率：误码率BER

用循环冗余检测CRC：添加n位冗余码

N位冗余码：

+n个0，除，得余R，作为FCS（帧检测序列）

检测方法：k+n（FCS）的数/P 看余数是否为0

P71有具体方法

海明码

进行奇偶校验的方法是先计算数据中1的个数，通过增加一个0或1(称为校验位)，使1的个数变为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。例如，数据1001总共是4个比特位，包括2个1，1的数目是偶数，因此，如果是偶校验，那么增加的校验位就是一个0，反之，增加一个1作为校验位。通过“异或”

运算来实现偶校验，“同或”运算来实现奇校验。单个比特位的错误可以通过计算1的数目是否正确来检测出来，如果1的数目错误，说明有一个比特位出错，这表示数据在传输过程中受到噪音影响而出错。

生成多项式P(x) = X^3+X^2+1 P=1101的时候

只能做到对帧的无差错接收，凡是接收端数据链路层接收的帧均无差错。

帧丢失；帧重复；帧失序；

不是可靠传输，增加了帧编号、确认、重传机制。

十二、PPP协议的帧格式

1.各字段的意义

|←可改变长度→|

先发送| 首部| IP数据报| 尾部|

F A C 协议信息部分FCS F

7E FF 03 7E

字节 1 1 1 2 不超过1500字节 2 1

F：标记字段0x7E(0111 1110)

A：地址字段0xFF(1111 1111)

C：控制字段0x03(0000 0011)

2.字节填充

1.把信息字段中出现的每一个0x7E字节换为2字节序列0x7D，0x5E

2.0x7D变为0x7D，0x5D

3.出现ASCII（小于0x20），加入0x7D，加上0x20

3.零比特填充

见到五个1，加0，完了之后删除0

十三、

LLC：Logical Link Control 逻辑链路控制

MAC：Medium Access Control 媒体接入控制

局域网对LLC子网是透明的

网络层局域网

逻辑链路控制LLC 局域网

媒体接入控制MAC 局域网

物理层局域网

十四、碰撞窗口、争用期

争用期：以太网的端到端往返时间2t；又称为碰撞窗口

经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞截断而禁止指数退避算法来确定碰撞后重传的实际。

1.规定了基本退避时间为争用期2t，51.2us。对于10Mb/s，争用期内

512bit，就是说64字节。

2.从离散的整数集合[0,1,....,(2^k-1)]中随机选出一个数r。重传推后r倍争

用期。K=Min[重传次数，10]

3.重传到达16仍不能成功，丢弃该帧，并向高层报告。

十五、MAC层的硬件地址

又称物理地址或者MAC地址，有6字节，48位。

十六、发往本站的帧

1.单播帧（一对一），收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同

2.广播帧（一对全体），发送给本局域网上所有站点的帧（全1地址）

3.多播帧（一对多），发送给本局域网上一部分站点的帧。

十七、MAC帧的格式

DIX Ethernet V2标准

IEEE的802.3标准

V2：

IP数据报IP层

↓

字节 6 6 2 46-1500 4

|目的地址|源地址|类型|数据|FCS | MAC层

↓

↓

插入8字节 | 以太网MAC帧| 物理层7字节1字节

10101010..1010 |10101011

↑前同步码帧开始定界符

发送在前

FCS：用CRC检验

IEEE 无效的MAC帧：

1.帧的长度不是整数个字节

2.收到的帧检验序列FCS查出有差错

3.收到的帧的MAC客户数据字段的长度不在46-1500字节之间

十八、

在数据链路层扩展以太网要使用网桥，网桥工作在数据链路层，他根据MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤

十九、透明网桥

把整个帧收下来再进行转发处理。

1.A向B发送帧

站点B和网桥1都能收到；网桥1先按源地址A查找转发表；目的地址B查找转发表；网桥2同理

2.F向C发送帧

网桥2从接口2收到帧；转发表写入地址F和接口2

3.B向A发送帧

网桥1从接口1收到帧；转发表写入地址B和接口1

网桥自学习：查找转发表和收到帧的源地址有无相匹配的项目，若没有添加，若有更新

转发帧：查找传发表与收到帧的目的地址有无相匹配的项目，若没有，通过其他接口转发，若有，转发。若传发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，丢弃。

二十、吉比特以太网

1996年；1Gb/s；（10Mb/s以太网；100Mb/s高速以太网）

特点：

1.允许在1Gb/s下全双工和半双工两种工作方式

2.使用IEEE 802.3协议规定的帧格式

3.半双工方式下使用CSMA/CD协议

4.与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容

第四章

一、因特网采用的设计思路

1.网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。

2.网络在发送分组时不需要先建立连接

二、网际协议IP及其配套协议

应用层|各种应用层协议（HTTP、FTP、SMTP等）

运输层|TCP、UDP

网络层（网际层）|（ICMP、IGMP）IP（ARP）

网络接口层|与各种网路接口

|物理硬件

三、将网络互相连接起来要使用一些中间设备

1.转发器（repeater）：物理层

2.网桥/桥接器（bridge）：数据链路层

3.路由器（router）：网络层

4.网关（gateway）：网络层以上。连接不兼容系统需再高层进行协议切换。

四、标准子网掩码

1.A类、B类、C类地址的网络号字段（图中灰色背景），分别为1、2、3字节长，

而网络号字段的最前面有1~3位的类别位，其数值分别规定为0，10，100。

2.A类、B类、C类地址的主机号字段分别为3个、2个、1个字节长。

3.D类地址（前4为是1110）用于多播（一对多通信）。

4.E类地址保留为以后用。

5.IP地址中的网络号字段和主机号字段

|←———————————32位——————————→|

A类地址

| 0 | 网络号| 主机号|

|←—8位—→|←———————24 位———————→|

B类地址

| 10 | 网络号| 主机号|

|←————16 位————→|←————16 位———→ |

C类地址

| 110 | 网络号| 主机号|

|←———————24位———————→|←—8 位—→|

D类地址

| 1110 | 多播地址|

E类地址

| 1111 | 保留为今后使用|

五、IP地址的指派范围

网络类别| A | B | C | 最大可指派的网络数|126(27-2) |16383(214-1) |2097151(221-1) |

第一个可指派的网络号|1 |128.1 |192.0.1 | 最后一个可指派网络号|126 |191.255 |223.255.255 |

每个网络中最大主机数|16777214 |65534 |254 |

六、IP地址与硬件地址的区别

| 首部| 应用层数据|

IP地址?|←——TCP报文——→| 网络层及以上

| 首部| | 使用IP地址硬件地址?|←————IP 数据报———→|———————————发送<= | 首部| | 尾部| 数据链路层|←————————MAC 帧———————→ | 使用硬件地址

七、ARP 地址解析协议Address Resolution Protocol

ARP cache ARP高速缓存

八、IP数据报的格式

位0 4 8 16 19 24 31 ——|版本|首部长度| 区分服务| 总长度|

| | | 标识|标志| 片偏移| 首←固定部分←|生存时间| 协议| 首部检验和|

部←（20字节）| | 源地址| | —| 目的地址|

—可变部分|| 可选字段（长度可变）| 填充||

| 数据部分|

| 首部| 数据部分| 发送在前?←————————IP数据报————————→|

九、IP层转发分组的流程

十、默认子网掩码

1.A类255.0.0.0 0xFF000000

2.B类255.255.0.0 0xFFFF0000

3.C类255.255.255.0 0xFFFFFF00

十一、在划分子网的情况下，分组转发的算法必须做相应的改动。

十二、P139 例4-4

十三、无分类编址CIDR（构成超网）

1.网络前缀

2.最长前缀匹配

3.使用二叉线索查找路由表

十四、ICMP报文的种类

1.ICMP差错报告报文

2.ICMP询问报文

十五、ICMP的应用举例

十六、路由选择协议

1.内部网关协议IGP Interior Gateway Protocol

2.外部网关协议EGP External Gateway Protocol

十七、内部网关协议RIP

1.工作原理

协议特点：

1)仅和相邻路由器交换信息

2)路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。

3)按固定的时间间隔交换路由信息。

2.距离向量算法

3.RIP协议的报文格式

RIP存在的一个问题是当网络出现故障时，要经过比较长的时间才能将此信息传

送到所有的路由器。

RIP缺点：RIP限制了网络的规模；坏消息传播的慢。

十八、OSPF分组用IP数据报传送位0 8 16 31

| 版本| 类型| 分组长度|

| 路由器标示符|

| 区域标示符|

| 检验和| 鉴别类型|

| 鉴别|

| 鉴别|

—\ /——————————————

|←—24字节—→|

| OSPF分组首部|类型1至类型5的OSPF分组|

| | <=|IP数据报首部|←————————OSPF分组———————→|

|←———————————IP数据报———————————→|

第五章

一、IPv6

（1）IPV6地址长度为128位，地址空间增大了2的96次方倍；

（2）灵活的IP报文头部格式。使用一系列固定格式的扩展头部取代了IPV4

中可变长度的选项字段。IPV6中选项部分的出现方式也有所变化，使路由器可

以简单路过选项而不做任何处理，加快了报文处理速度；

（3）IPV6简化了报文头部格式，字段只有8个，加快报文转发，提高了吞

吐量；

（4）提高安全性。身份认证和隐私权是IPV6的关键特性；

（5）支持更多的服务类型；

（6）允许协议继续演变，增加新的功能，使之适应未来技术的发展；

二、进程之间的通信

通信的真正端点并不是主机而是主机中的进程

复用：发送方不同的应用程序都可以使用同一个运输层协议传送数据

分用：接收方的运输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付目的应

用程序

三、运输层的两个主要协议

UDP：User Datagram Protocol 用户数据报协议

TCP：Transmission Control Protocol 传输控制协议

应用程序FTP TELNET SMTP DNS TFTP HTTP SNMP SNMP（trap）熟知端口号21 23 25 53 69 80 161 162

五、UDP是面向报文的

| 应用层报文| 应用层

↓

| UDP首部| DUP用户数据报的数据部分| 运输层

↓ ←| IP 首部 | IP 数据报的数据部分

| IP 层 六、UDP 用户数据报的首部和伪首部 字节 4 4 1 1 2 | 源IP 地址 | 目的IP 地址 | 0 | 17 | UDP 长度 | 字节

12 2 2 2 2 | 伪首部 | 源端口 | 目的端口 | 长度 | 检验和 | | UDP 首部 | DUP 用户数据报的数据部分 | 运输层 ↓ ←| IP 首部 | IP 数据报的数据部分 | IP 层 七、TCP 报文段的首部格式

↓ ↓

| IP 首部 | IP 数据报的数据部分 | IP 层

同步SYN ：在连接建立时用来同步序号。

1.当SYN=1而ACK=0，表示这是一个连接请求报文段

2.若对方同意建立连接，SYN=1，ACK=1

因此，SYN 为1；连接请求或连接接收报文

八、TCP 的流量控制

1.滑动窗口实现

流量控制：不要让发送方的发送速率不要太快，要让对方来得及接收

发送方的发送窗口不能超过接收方的就收放给出的接收窗口的数字

TCP 的窗口单位是字节，不是报文段

A B

Seq=1,DATA A 发送了序号1-100，还能发送300字节 Seq=101.DATA A 发送了序号101-200，还能发送200字节 Seq=201,DATA 丢失！

ACK=1,ack=201,rwnd=300 允许A 发送201-500，共300字节

Seq=301,DATA A发送了301-400，还能发送100

Seq=401,DATA A发送了401-500，不能发送了

Seq=201,DATA A超时重传旧数据，单不能发新数据

ACK=1,ack=501,rwnd=100 允许A发送需要501-600共100字节

Seq=501,DATA A发送了501-600。不能发送了

ACK=1,ack=601,rwnd=0 不允许A在发送

2.考虑传输速率

控制TCP报文段发送的时机

1.TCP维持一个变量，它等于最大报文段长度MSS

2.由发送方的应用程序指明要求发送报文段，TCP支持push

3.发送方的一个计时器期限到了，把当前已有的缓存市局装入报文段

糊涂窗口综合征：效率低

解决方法：让接收方等待一段时间；等到接收缓存已有一半的空闲空间

3.作用

控制了带宽，维持了秩序！！提供一定的QOS （网络服务质量）服务！

九、几种拥塞控制方法

1.慢开始

发送方维持拥塞窗口cwnd的状态，发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口

原则：只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口就再增大一点。

往返时间RTT：一个传输轮次所经历的时间

2.拥塞避免

让拥塞窗口cwnd缓慢的增大，每经过一个RTT就cwnd++，而不是加速

乘法减小：不论慢开始还是拥塞避免，只要超时，就把ssthresh减半，当频繁拥塞，ssthresh就下降的很快。

加法增大：拥塞避免后，cwnd缓慢增大

以上合称为AIMD

3.快重传

首先接收方每收到一个失序的报文段后立即发出重复确认。

发送方能尽早重传未被确认的报文段，吞吐量提高20%

4.快恢复

1.收到3个重复确认，执行AIMD，把慢开始门限ssthresh减半

为了预防网络发生拥塞

2.发送方认为没有发生拥塞（严重拥塞，不会有连续好几个报文段给接

收方，不会导致接收方连续发生重复确认），把cwnd设置为ssthresh减半后的数值，然后AIMD

十、TCP的连接建立

A主动打开连接，B被动打开连接

1.B首先创建传输控制块TCB，then LISTEN

2.A首先创建TCB，then 向B发送连接请求报文段

SYN=1，TCP规定当SYN为1不能携带数据，消耗1个序号；seq=x；

3.若B同意建立连接，向A发送确认。同样也要消耗一个序号

4.TCP收到B的确认后，向B发送确认。如果ACK不携带数据则不消耗序号

三次握手

十一、TCP的连接释放

1.A发送连接释放报文，停止再发送

报文首部控制位FIN=1

2.B确认，TCP服务器进程通知高层应用进程，TCP连接处半关闭

3.A收到B，wait

4.B没有必要再发送，通知TCP释放连接，FIN=1，重复上次发送过的确认号ack=u+1；B进入最后确认，等待A确认

5.A连接后确认，进入时间等待状态。经过时间等待计时器2MSL后，A 关闭。

四次握手