目录
一.计算机网络体系结构
1.计算机网络的组成
1.1.通信子网（数据通信）
1.2.资源子网（数据处理）
2.计算机网络的功能
3.计算机网络的性能指标
4.计算机网络体系结构与参考模型
4.1.计算机网络的分层结构
4.2.ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
二.物理层
1.通信基础
1.3.速率（数据率）：单位时间内传输的数据量
1.4.奈奎斯特定理：理想低通信道下的极限数据传输速率=2Wlog2V（单位为b/s）
1.5.香农定理（带宽受限且有噪声干扰）：信道的极限数据传输速率=Wlog2(1+S/N) 单位为b/s
1.6.数据编码
1.7.数据交换方式
2.数据：传送信息的实体
3.传输介质
3.1.导向传输介质
3.2.非导向传输介质
4.物理层设备
三.数据链路层
1.数据链路层的功能
1.1为网络层提供服务
1.2.链路管理
1.3.帧定界、帧同步和透明传输
1.4.流量控制（点到点）：限制发送方的数据流量，使其发送速率不超过接收方的接收能力
1.5.差错控制
2.组帧
3.差错控制
3.1.检错编码
3.2.纠错编码
4.流量控制与可靠传输机制
4.1.流量控制（停止-等待协议和滑动窗口协议）
4.2.可靠传输机制
5.介质访问控制
5.1.信道划分介质访问控制
5.2.随机访问介质访问控制
5.3.轮询访问介质访问控制
6.局域网（LAN）
6.1.局域网特性
6.2.以太网
6.3.无线局域网
6.4.虚拟局域网（VLAN，IEEE802.ac）
7.广域网（WAN）
7.1.PPP协议（面向字节）
7.2.HDLC协议：采用比特填充 的首尾标志法
8.数据链路层设备
四.网络层
1.网络层的功能
2.路由算法
2.1.静态路由算法2.2.动态路由算法
2.3.层次路由
3.IPv4
3.1IPv4分组
3.2.IPv4地址与NAT
3.3.子网划分与子网掩码、CIDR
3.4.ARP、DHCP与ICMP
4.IPv6（128位）
5.路由协议
6.IP组播：仅应用于UDP，主机使用IGMP（因特网组管理协议）加入协议组播组。
7.网络层设备
五.传输层
1.传输层提供的服务
1.1.传输层的功能
1.2.传输层的寻址与端口
2.UDP协议
3.TCP协议
3.1.TCP的连接管理
3.2.TCP的可靠传输
3.3.TCP流量控制
3.4.TCP拥塞控制
六.应用层
1.网络应用模型
2.域名系统（DNS）
3.文件传输协议（FTP）
4.电子邮件
5.万维网（WWW）
一.计算机网络体系结构
1.计算机网络的组成
1.1.通信子网（数据通信）
- 物理层
- 数据链路层
- 网络层
1.2.资源子网（数据处理）
- 会话层
- 表示层
- 应用层
2.计算机网络的功能
- 数据通信
- 资源共享
- 分布式处理
- 提高可靠性
- 负载均衡
3.计算机网络的性能指标
（1）带宽：表示网络的通信线路所能传送数据的能力
（2）时延
- 发送时延：=分组长度/信道宽度（发送速率）
- 传播时延：=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
- 处理时延
- 排队时延
（3）时延带宽积：=传播时延*信道带宽
（4）往返时延
（5）吞吐量：单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
（6）速率：数据传输速率
（7）信道利用率：=有数据通过的时间/（有+无）数据通过的时间
4.计算机网络体系结构与参考模型
4.1.计算机网络的分层结构
- 协议：规则的集合，是水平的。
- 接口：同一结点内相邻两层间交换信息的连接点。
- 服务：指下层为紧邻的上层提供的功能调用，是垂直的。
4.2.ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
（1）OSI参考模型
- 物理层：传输单位是比特
- 数据链路层：传输单位是帧
- 网络层：传输单位是数据报
- 传输层：传输单位是报文段（TCP）、用户数据报（UDP）
- 会话层：各进程之间进行会话
- 表示层：处理两个通信系统中交换信息的表示方式
- 应用层：是用户与网络的界面
（2）TCP/IP模型
- 网络接口层
- 网际层
- 传输层
- 应用层
二.物理层
1.通信基础
1.1码元：数据通信中数字信号的计量单位
1.2.数据通信系统
- 信源：产生和发送数据的源头
- 信宿：接收数据的终点
- 信道：信号的传输媒介
传送模拟信号的模拟信道（宽带传输）
传送数字信号的数字信道（基带传输）
（1）按传输信号形式
- 无线信道
- 有线信道
（2） 按传输介质
（3）从通信双方的交互方式
- 单向通信（只有一方通信，仅需一条信道）
- 半双工通信（任何一方都不能同时发送和接收消息）
- 全双工通信（通信双方可同时发送和接收消息）
1.3.速率（数据率）：单位时间内传输的数据量
- 码元传输速率：单位时间内所传输的码元个数（单位为波特）
- 信息传输速率：单位时间内传输的二进制码元个数（单位为比特/秒）
1.4.奈奎斯特定理：理想低通信道下的极限数据传输速率=2Wlog2V（单位为b/s）
1.5.香农定理（带宽受限且有噪声干扰）：信道的极限数据传输速率=Wlog2(1+S/N) 单位为b/s
1.6.数据编码
- 归零编码
- 非归零编码
- 反向非归零编码
- 曼切斯特编码（以太网的编码方式）
- 差分曼切斯特编码
- 4B/5B编码
1.7.数据交换方式
- 电路交换：连接建立、数据传输、连接释放
- 报文交换：存储转发（单位为报文）
- 分组交换：存储转发
- 数据报方式（提供无连接服务）
- 虚电路方式（提供可靠的连接）
2.数据：传送信息的实体
- 串行传输
- 并行传输
3.传输介质
3.1.导向传输介质
（1）双绞线
- 屏蔽双绞线（STP）
- 非屏蔽双绞线（UTP）
（2）同轴电缆
（3）光纤
- 多模光纤（发光二极管）
- 单模光纤（半导体激光器）
3.2.非导向传输介质
（1）无线电波
（2）微波
- 地面微波接力通信
- 卫星通信
（3）红外线、激光
4.物理层设备
- 中继器：对信号进行再生和还原（有两个端口）
- 集线器（Hub）：是一个多端口的中继器，对信号进行再生放大，是一个共享式设备
三.数据链路层
1.数据链路层的功能
1.1为网络层提供服务
- 无确认的无连接服务
- 有确认的无连接服务
- 有确认的面向连接服务
1.2.链路管理
1.3.帧定界、帧同步和透明传输
1.4.流量控制（点到点）：限制发送方的数据流量，使其发送速率不超过接收方的接收能力
1.5.差错控制
2.组帧
- 字符计数法
- 字符填充的首尾定界符法
- 零比特填充的首尾标志法
3.差错控制
3.1.检错编码
- 奇偶校验码：只能检测奇位数的出错情况
- 循环冗余码（CRC）
3.2.纠错编码
- 海明码：可以纠正一位差错的编码
4.流量控制与可靠传输机制
4.1.流量控制（停止-等待协议和滑动窗口协议）
- 单帧滑动窗口与停止-等待协议
- 多帧滑动窗口与后退N帧协议（GBN）
- 多帧滑动窗口与选择重传协议（SR）
4.2.可靠传输机制
- 确认
- 超时重传
5.介质访问控制
5.1.信道划分介质访问控制
- 频分多路复用（FDM）
- 时分多路复用（TDM）
- 波分多路复用（WDM）
- 码分多路复用（CDM）
5.2.随机访问介质访问控制
- ALOHA协议（想发就发）
- CSMA协议（载波帧听多路访问）
- CSMA/CD协议（载波帧听多路访问/碰撞检测）：只能进行半双工通信，先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发。
- CSMA/CA协议（载波帧听多路访问/碰撞避免）
5.3.轮询访问介质访问控制
- 令牌传递协议（令牌环网）
6.局域网（LAN）
6.1.局域网特性
（1）拓扑结构
- 以太网（IEEE802.3）：逻辑拓扑是总线形结构
- 令牌环网（IEEE802.5）
- FDDI（光纤分布数字接口，IEEE802.8）
- 无线局域网（IEEE802.11）
- ATM网
（2）传输介质
（3）介质访问控制方式
6.2.以太网
6.3.无线局域网
6.4.虚拟局域网（VLAN，IEEE802.ac）
7.广域网（WAN）
7.1.PPP协议（面向字节）
- 链路控制协议（LCP）
- 网络控制协议（NCP）
- 一个将IP数据报封装到串行链路的方法
7.2.HDLC协议：采用比特填充 的首尾标志法
- 信息帧（I）
- 监督帧（S）
- 无编号帧（U）
8.数据链路层设备
- 网桥
- 交换机（可以隔离冲突域）
四.网络层
1.网络层的功能
- 异构网络互联：在网络层采用标准化协议，但相互连接的网络可以是异构的
- 路由与转发
- 软件定义网络（SDN）
- 拥塞控制
2.路由算法
2.1.静态路由算法 2.2.动态路由算法
- 距离—向量路由算法
- 链路状态路由算法
2.3.层次路由
- 内部网关协议（IGP）
- 外部网关协议（BGP）
3.IPv4
3.1IPv4分组
IP数据报的格式
- 首部长度：占4位，以32位为单位（4B）
- 总长度：占16位，指首部和数据之和的长度，单位为字节（1B）
- 片偏移：占13位，以8个字节为偏移单位（每个分片的长度一定是8B的整数倍）
- IP数据报分片：一个链路层数据报能承载的最大数据量称为最大传送单元（MTU）
- 以太网的MTU为1500B
- 许多广域网的MTU不超过576B
3.2.IPv4地址与NAT
IPv4地址：一个32比特的全球唯一标识符
早期分类的IP地址
- 主机号全为0：表示网络本身
- 主机号全为1：表示本网络的广播地址
- 127.x.x.x：环回自检地址
- 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组
3.3.子网划分与子网掩码、CIDR
- 子网划分：从主机号借用若干比特作为子网号
- 子网掩码：1对应IP地址中的网路号及子网号，而0对应于主机号
- 路由表中的每个条目中，包含目的网络地址、目的网络子网掩码和下一跳的地址
- 无分类编址：IP::=｛<网络前缀>,<主机号>｝（最长前缀匹配）
3.4.ARP、DHCP与ICMP
- 地址解析协议（ARP）
- 动态主机配置协议（DHCP）：应用层协议，基于UDP
- 网际控制报文协议（ICMP）：IP层协议
- ICMP差错报文
- ICMP询问报文
- 分组网间探测PING：使用了ICMP回送请求和回答报文
- Traceroute(Tracert)：使用了ICMP时间超过报文
4.IPv6（128位）
IPv6主要特点
5.路由协议
- 自治系统
- 域内路由和域间路由
- 路由信息协议（RIP）：应用层协议，在传输层使用UDP。
- 开放最短路径优先协议（OSPF）：网络层协议，直接使用IP数据报传送。
- 边界网关协议（BGP）：应用层协议，基于TCP。
6.IP组播：仅应用于UDP，主机使用IGMP（因特网组管理协议）加入协议组播组。
7.网络层设备
路由器（可以隔绝冲突域和广播域）：实现了网络模型的下三层
- 路由选择
- 分组转发
五.传输层
1.传输层提供的服务
1.1.传输层的功能
（1）传输层提供进程与进程之间的逻辑通信
（2）复用和分用
（3）传输层对收到的报文进行差错检测
（4）传输层的两种协议
- 面向连接的TCP
- 无连接的UDP
1.2.传输层的寻址与端口
- 数据链路层的的SAP是MAC地址
- 网络层的SAP是IP地址
- 传输层的SAP是端口
2.UDP协议
UDP的首部格式
UDP校验
3.TCP协议
TCP协议的特点
TCP报文段
3.1.TCP的连接管理
- TCP连接的建立：三次握手
- TCP连接的释放：四次握手
3.2.TCP的可靠传输
3.3.TCP流量控制
3.4.TCP拥塞控制
- 慢开始
- 拥塞避免
- 快重传
- 快恢复
六.应用层
1.网络应用模型
- 客户/服务器模型
- P2P模型
2.域名系统（DNS）
（1）层次域名空间
（2）域名服务器
- 根域名服务器
- 顶级域名服务器
- 授权域名服务器（权限域名服务器）
- 本地域名服务器
（3）解析器
3.文件传输协议（FTP）
- 控制连接（端口号为21）
- 数据连接（端口号为20）
4.电子邮件
- 用户代理（UA）
- 邮件服务器
- 电子邮件使用的协议：如SMTP、POP3（或IMAP）等。
5.万维网（WWW）
- 统一资源定位符（URL）
- 超文本传输协议（HTTP）：面向事务对的应用层协议。
- 超文本标记语言（HTML）
