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《计算机网络》复习指导之一
第一章、计算机网络概述
一、概念
1、计算机网络是计算机技术与通信技术的结合产物。
2、INTERNET的前身是ARPA网（ARPAnet）。
3、INTERNET的标准协议是TCP/IP，该协议的核心内容是包交换。
4、计算机网络建设的目的是应用，而应用主要指的是共享资源，这里的资源包括硬件、软件和信息资源。
5、交换指的是根据需要把多方面来的信息通过一台交换设备把某一方向线路传来的信息切换到另一方向去的过程。数据交换常用的方式有电路交换、报文交换和包交换。计算机网络采用包交换方式，而包交换又分为虚电路和数据报两种方式。虚电路交换是面向连接的，而数据报则是面向无连接的。IP协议采用数据报方式，TCP协议采用虚电路方式。
6、在典型的计算机网络中，信息以包为单位进行传送。其主要结构由包头、包尾和数据构成。
7、计算机网络由通信子网、资源子网组成。其中，通信子网由物理层、链路层和网络层组成，资源子网由传输层、会话层、表示层和应用层组成。这两个子网的分界线是传输层。
8、计算机网络常用的分类方法是按网络覆盖的地理距离来分，共分成局域网、城域网和广域网三种类型。
9、国际标准化组织规定的计算机网络标准为ISO/OSI，局域网的标准协议为IEEE802.X，INTERNET的标准为TCP/IP。
10、计算机网络的概念。
二、网络拓朴相关知识点
1、定义：计算机网络中结点和链路的几何位置。这里的节点指的是连网的计算机，链路或线指的是连接计算机的通信线路。
2、常用的网络拓朴有星形、环形、树形、总线形、网状形。它们各自的优缺点如下：
（1）星形：结构简单、建网容易，但可靠性差、中心节点故障则全网瘫痪。
（2）环形：结构简单、易实现、无路径选择、建网投资少，但可靠性差、任一点故障则全网瘫痪。
（3）树形：成本低、易于推广，但结构复杂，除叶节点外，任一点故障均影响整个网络。
（4）总线形：结构简单、扩展容易、可靠性高，但连接距离短、对总线故障敏感。
三、掌握网络“组成结构”的相关知识点
从计算机网络的最基本的组成结构说来，可以把一个网络大致分成三个部分。它们分别是通信子网、网络高层和网上应用。
（1）通信子网由物理信道、信道链路的通信控制软件组成，是用来保证整个计算机网络通信的基本传输的部分。它担负着向网络的高层提供一定质量的通信传输服务。
（2）网络高层实现网络节点到对方的网络节点之间的端到端的完整通信服务。
（3）网上应用为网络用户提供各种各样的网上应用服务。大致来说，典型计算机网络的应用的支撑环境由下面这几个方面所组成：网络目录服务、网络域名服务、网络数据库服务等。
第二章、计算机网络的层次化结构
一、概念
1、开放式系统指的是凡是通过计算机网络可互相访问的计算机系统。
2、计算机网络体系结构有关概念（实体、协议、接口、网络体系结构）。
3、比特率是信道每秒可以传输的比特数量。
4、带宽指的是一个物理信道内可以传输频率的范围。单位是Hz。
5、我们把数据信号变换成模拟信号的过程称为调制，而把模拟信号变换成数字信号的过程称为解调，实现这种功能的设备是调制解调器。常用的调制方法有调频、调幅和调相三种方式，其中，抗干扰性最强的是调相方式，抗干扰性最差的是调幅方式。计算机网络采用调相方式。
6、物理层标准接口是RS-232C，该接口采用25针插头，是串行异步通信的标准，是以每个字节为单位的信息传送协议。
7、链路层包括通信的链路和控制通信的协议。链路层的标准协议是OSI规定的HDLC（高级数据链路控制规程），而INTERNET的链路层则采用PPP协议。链路层的协议分为面向比特型和面向字符型两类。
8、帧分为信息帧、监控帧和无编号帧三类。
9、计算机网络为保证通信正确，实行了一定的差错控制机制，其原理是自动请求重发（ARQ），当接收端发现数据错误时会自动请求发送端重新发送一遍，常用的纠错技术是CRC（循环冗余校验）。
10、为防止数据发送过快，堵塞通信链路，计算机网络总是采用流量控制，常用的控制方法有停止等待协议和滑动窗口协议，后者中的窗口指的是每批可以发送的帧的数目。
11、数据通信的五个阶段是：请求建立链路、建立链路、使用链路、请求拆除链路和拆除链路。
12、ARP协议完成机器IP地址到物理地址的转换，而RARP协议则完成物理地址到IP地址的转换，域名和IP地址的转换则称为域名解析，实现该功能的是名字服务器。
13、TCP在每次建立和拆除连接时，都要在收发双方交换三个报文，称为三方握手。TCP具体传输数据的过程包括：建立TCP连接、传送数据和结束TCP连接。
二、掌握“网络层次化结构”的相关知识点
1、为什么要分层？
采用层次化模型来描述复杂的计算机网络可便于将复杂的网络问题分解成许多较小的、界线比较清晰而又简单的部分来处理，避免了眉毛胡子一把抓的缺点，它在实际工作中对于指导和帮助理解计算机网络的工作原理很有作用。
2、如何分层？
一般地，往往把一组相近的功能放在一起，形成网络的一个结构层次。
3、服务与协议的概念
（1）服务指网络的低层模块向高层提供功能性的支持。
（2）协议是网络中控制通信的标准、规则或约定。一个网络协议由语义、语法和时序三部分组成。
（3）协议是同等层之间互相对话时遵循的规则。
（4）二者的联系：对等层实体通过协议进行通信，完成一定的功能，从而为上层实体提供相应的服务。
三、掌握TCP/IP协议的五层模型
层次名称
功能
数据格式
主要解决的问题
协议
物理层
承担各计算机之间的信息的实际传递
0、1二进制位
各种物理设备的接口特性，包括机械特性、功能特性、电气特性和规程特性
RS232-C
链路层
现与相邻节点的无差错通信
帧
差错控制、流控制和成帧
PPP
网络层
在端节点和端节点之间实现正确无误的信息传送
包或分组
路由选择、流控制、拥塞控制、死锁等
IP、ARP、RARP、ICMP
运输层
完成从终端端点到另一终端端点的可靠传输服务
报文
传输连接的建立、拆除和管理，流控制、拥塞控制
TCP、UDP
应用层
向网络的使用者提供一个方便、有效的网络应用环境
报文
各种高层服务和与之相应的应用软件
FTP、SMTP、POP、HTTP、TELNET、SNMP
四、掌握“物理传输媒体”的相关知识点
名称
分类
有效距离
优点
缺点
光纤
单模光纤和多模光纤

通信容量大、传输速率高、抗干扰性强
价格高、安装困难
双绞线
屏蔽双绞线STP和非屏蔽双绞UTP
100m
简单、经济、安装方便、可靠性好
抗干扰能力差、容易窃听、连接距离短
同轴电缆
50欧细缆和粗缆、75欧电视电缆
细缆：185m，粗缆：500m
通信容量大、适应范围广
安装复杂、布线接口和连接不方便
1、局域网最常用的传输媒体是双绞线。
2、无线接入方式主要有光波和微波两种方式。
五、掌握“帧”的相关知识点
帧是链路层的信息格式，由帧头、帧尾和数据三部分组成。PPP协议帧的格式如下表：
标记
01111110
地址
1字节
控制
1字节
协议
1或2字节
数据
可变长
校验码
2或4字节
标记
01111110
例：已知某网络的采用PPP协议传输帧，已知某帧长为44字节，试问该帧最多可传输多少国标（采用ASCII码）汉字？
答：在PPP帧中，数据最多可占用的字节数=44-（1+1+1+1+2+1）=37；又因为一个国标汉字的编码长度为两个字节，所以该帧最多可传输的汉字数为：37÷2=18
六、掌握“IP地址”的相关知识点
1、IPV4规定的IP地址为32位二进制，为方便人们记忆采用了点分十进制方式表示，具体格式为：xxx.xxx.xxx.xxx，其中xxx的取值介于0-255之间。
2、IPV6规定的IP地址为128位，它具有高效IP头、增强了安全性、采用主机地址自动配置等特点。
3、由于现在IP地址紧张，常采用子网掩码的方法把一个物理网再分成几个更小的子网来使用，提供更小的网络分割方式。
4十进制IP地址为128.41.16.21，试转换成二进制形式，并说明是哪一类IP地址，该类地址最大网络数和每个网络中最大主机数。
答：将该IP转换成二进制形式是：10000000001010010001000000010101；该地址是B类地址，其最大网络数为：16384，每个网络中最大主机数是65536。
5、已知某IP地址为CFF20188（16进制），试转换成点分十进制表示。并说明是哪一类IP地址，该类地址最大网络数和每个网络中最大主机数。
答：将CFF20188转换成二进制表示为：110011111111001000000001000100；再转换成点分十进制表示为：207.232.1.68；该地址是C类地址，其最大网络数为：2097152，每个网络中最大主机数是254。
第三章、计算机网络的通信子网
一、概念
1、通信子网由用作信息交换的节点计算机NC和通信线路组成的独立的通信系统，它承担全网的数据传输、转接、加工和交换等通信处理工作。
2、在TCP/IP协议中，IP协议用来给各种不同的通信子网层或局域网提供一个统一的互连平台，TCP协议则用来为应用程序提供端到端的通信和控制功能。
3、信道上的噪声主要有热噪声及冲击噪声，前者产生了随机错误，后者产生了突发错误，在网络中，破坏性最大的是突发错误。
4、计算机网络中信道连接的方式有点到点连接、广播共享信道和信道复用，其中，信道复用常用的技术有频分复用、波分复用和时分复用。
5、计算机网络中常用的编码方式有ASCII码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
6、局域网常用的媒体介质访问控制方法有CSMA/CD、令牌环和令牌总线。
7、IEEE802系列把局域网分成物理层、介质访问控制子层、逻辑链路控制子层三层，其中，介质访问控制子层和逻辑链路控制子层相当于OSI模型的数据链路层。
8、以太网使用CSMA/CD作为介质访问控制方法，其协议为IEEE802.3，令牌环网使用令牌环作为介质访问控制方法，其协议为IEEE802.5，令牌总线网使用令牌总线作为介质访问控制方法，其协议为IEEE802.4。
9、FDDI是一种令牌环网，每秒可传输100Mbps数据，采用双环拓朴，以光纤作为传输媒体。
10、 城域网的标准是IEEE802.6，称为DQDB，分布式队列双总线，广播式连接，采用于50字节的信元作为信息传输的单位，每个信元带有44字节的有效载荷，介质访问控制方法为FIFO先进先出。
11、ISDN称为综合业务数字网，它为用户提供了两种速率的接口：基本速率接口和一次群速率接口。能提供的基本速率为144Kbps。ISDN具有三个特征：端到端的连接、综合的业务和标准的入网接口。
12、路由指信息传送的外出路线，路由有静态的路由和动态的路由两大类。路由选择算法应该具有正确性、简单性、强健性、稳定性、公平性和最优性。因特网常用的路由选择协议为RIP，它采用固定查表计算路由。
13、x.25定义了最低三层的协议：物理层、数据链路层和网络层。属于一种确认型的网络。
14、两个计算机利用电话线路传输数据信号时，必备的设备是调制解调器。
15、字符间的同步定时是指字符间间隔固定。
16、计算机网络通信的一个显著特点是间歇性和突发性。
二、掌握“数据通信”的相关知识点
1、速率的问题
（1）数据传输速率：又称比特率，用来衡量数字信号在信道中传输的速率，单位为bps。
（2）波特率：又称调制速率或码元速率，用来衡量模拟信号在信道中传输的速率，单位为Baud。
（3）二者关系：比特率=波特率×㏒2K，K为调制解调器的多相调制系数。
例1：设码元速率为1600波特，系统中的调制解调器采用3DPSK方式调制，试求该系统的数据传输速率。
答：比特率=波特率×㏒2K=1600×㏒223=4800bps
例2：已知某系统的数据速率为14.4Kbps，调制解调器的多相调制系数为8，试求该系统的波特率。
答：波特率=比特率÷㏒2K=14.4÷㏒28=14.4÷3=4.8K Baud
2、信道容量的计算
（1）有噪声信道--香农定理：C=W㏒2（1+S/N），其中，C为信道容量，W为带宽，S为信号功率，N为噪声功率，信噪比=10㏒10（S/N）（单位为分贝db）
（2）无噪声信道--奈奎斯特定理：D=2W㏒2K，其中，D为信道容量，W为带宽，K为系统所使用的逻辑值数。
例1：设电话线带宽为3kHz，信噪比为30db，信号功率100mW，求：最大数据传输速度和噪声功率。
答：（1）最大数据传输速率=Wlog2(1+S/N)
=3000log2(1+1000)=3000log2210=30000b/s
（2）信噪比10log10(S/N)=30
即：log10(S/N)=3,S/N=1000
所以，噪声功率N=S/1000=100/1000=0.1Mw
例2：电视系统的带宽为6MHz，无噪声，若数字信号采取4种值，可得到的最大数据传输速率为多少？
答：D=2W㏒2K=2×6×㏒24=2×6×2=24Mbps
3、曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码波形的画法
（1）曼彻斯特编码中的1信号比特的前一个间隔为低电平，后一个间隔为高电平；0信号比特的前一个间隔为高电平，后一个间隔为低电平。
（2）差分曼彻斯特编码中的1信号比特的前半个电平与后半个电平相同；0信号比特的前半个电平与后半个电平相反。
例：画出11001000的曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
三、掌握“载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD”的相关知识点
1、工作原理：当某工作站检测到信道被占用，继续侦听，直到空闲后立即发送；开始发送后继续检测是否有冲突，如有冲突要撤回发送，随机等待一段时间后继续发送。
2、优点：原理简单，易实现，工作站平等
3、缺点：无优先级，不能满足确定延时要求，负载时效率下降
4、随机等待时间的确定：采用二进制指数退避算法
例：一个CSMA/CD总线网长度为500米，传播信号速率为200米/微秒，假如位于总线两端的两个站点在传送数据时发生了冲突，试问两站点间信号传播延迟时间是多少？最多要经过多长时间才能检测到冲突？
答：延迟时间=500/200=2.5微秒；检测到冲突的时间=2×延迟时间=2×2.5=5微秒
四、掌握“虚拟局域网”的相关知识点
1、原理：虚拟局域网实际上是与位置无关的局域网。从原理上讲，虚拟局域网与传统的由集成器和路由器所构成的局域网并没有本质的差异。对于虚拟局域网，由一个站点发送的广播信息帧只能发送到具有相同虚拟网号的其它站点，而其它虚拟局域网的站点则接收不到该广播信息帧。因此，在一虚拟局域网内，用户能方便、高效地进行通信。
2、与普通局域网的差异：
（1）虚拟局域网的覆盖范围不受距离限制（2）虚拟局域网建立在交换网络的基础之上，交换设备包括以太网交换机、ATM交换机、宽带路由器等
（3）虚拟局域网属于OSI参考模型中的第2层-数据链路层技术，能充分发挥网络的优势，体现交换网络高速、灵活、易管理等特性，是交换网络的灵魂（4）虚拟局域网较普通局域网有更好的网络安全性
五、掌握ATM的相关知识点
1、原理：ATM，异步传输模式，其基本思路就是把数据分割成固定长度的信元来传输。每个信元有5字节的信头和48个字节的净荷。信元的长度固定，信头又简单，这些使得ATM网络可以用硬件来实现信元的快速转发。
2、ATM采用星形拓朴，每一个ATM终端通过专用的线路连接到ATM交换机。速率可达到155Mbps。
3、ATM技术的特点：
（1）面向连接（2）固定信元长度（3）统计复用（4）提供多种服务类型
4、ATM网络为什么要采用长度为53字节的信元？
（1）短小的信元在交换机内可实现快速交换（2）短小定长的信元的交换完全可以由全硬件实现
5、ATM网络提供面向连接的服务。在发送数据之前，进行通信的端站点之间必须存在连接。该连接可以是永久性的，也可以是动态建立的。在一条物理链路上可以存在多条虚连接，这些连接共享网络链接的带宽，根据各自的需要发送信息。这种虚线路复用模式，提高了链路的总的利用率。
6、局域网仿真：就是要在ATM网上模拟局域网的一些特性，在ATM上构造新的局域网，让ATM网络上的设备和传统局域网上的设备能够进行透明的通信。
7、普通局域网与ATM网的主要区别为：
（1）局域网是无连接的，而ATM提供有连接服务（2）局域网采用广播媒体，而ATM本质上是一种点到点服务（3）局域网的MAC地址与网络拓朴无关，而ATM地址由网络分配确定
六、掌握“网络互连”的相关知识点
互连层次
互连设备
功能
分类
物理层
中继器、集线器
中继器是一种简单的增加局域网传输距离的设备，它作为信号放大器，可使实际的网络跨越更大的距离；集线器用于简单的网络扩展，是接收单个信号再其广播到多个端口的电子设备
集线器按工作方式可分为被动式集线器、主动式集线器、智能式集线器和交换式集线器
链路层
网桥、交换机
网桥是一种将两个局域网连接起来并按MAC介质访问控制地址转发帧的设备。
交换机使单个设备拥有其固有的、直接连接至高速交换机的专用网络分段，然后再实现分段间通信，与其它设备比较起来，交换具备以下特点：整体速度快、发送方法或电子逻辑更智能、更多的端口数
网桥按实现方式可分为内桥和外桥；按连接距离可分为本地网桥和远程网桥；按连接的网络类型可分为源路由网桥（互连令牌环）和透明网桥（互连以太网）
网络层
路由器
路由器是将多个网络互连起来的设备，主要用来实现路由选择和包转发。

网络高层
网关
网关将协议进行转换，将数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。
协议网关、应用网关和安全网关
例：设有一对网桥，各连接一对总线型局域网。第一个网桥必须每秒转发1000个分组，分组长度为1024字节，第二个网桥必须每秒转发1200个分组，分组长度为512字节，计算每个网桥的转发速度KB/S，说明哪个网桥需要较快的CPU？
答：第一个网桥的转发速度=1000×1024÷1024=1000KB/S
第二个网桥的转发速度=1200×512÷1024=600KB/S，第一个网桥需要较快的CPU。
第四章、计算机网络中的高层应用
一、概念
1、域名的格式为：主机+域，DNS是域名系统，域名解析采用了客户/服务器结构。
2、客户/服务器结构中，服务器指的是在网络上可提供服务在任何程序，客户指的是向服务器发起请求并等待响应的程序。
3、构筑一个典型的网络应用服务平台，一般需要以下几个组件：计算机网络设施、支持TCP/IP协议的网络操作系统、提供服务的服务器程序、运行服务器程序的计算机。
4、网络操作系统安装在运行服务器程序的计算机上，控制网络上的通信和网络用户的访问，目前遵循TCP/IP协议的网络操作系统主要有NOVELL公司的NETWARE、MS的WINDOWS NT和WINDOWS 2000 SERVER、UNIX及LINUX的各类变种版本。其中，NETWARE又支持IPX/SPX协议，WINDOWS NT又支持NETBOEUI（NETBIOS）协议。
5、电子邮件的发送协议为SMTP，接收协议为POP。电子邮件地址的格式为：用户名@电子邮件服务器域名。常用的电子邮件客户端软件有OUTLOOK EXPRESS。
6、WEB的标准为HTTP，超文本指的是具有链接的文本，制作网页文件的标准是HTML。HTML网页文件的扩展名为HTM或HTML，而VRML网页文件的扩展名为WRL。WWW采用了B/S（浏览器/服务器）的工作模式，其客户端为浏览器软件，服务器端为WEB服务器，常用的浏览器软件主要有MS公司的IE和NETSCAPE公司的COMMUNICATOR。
7、匿名FTP的用户名一般为ANONYMOUS，口令一般为用户的电子邮件地址，FTP提供了文本和二进制两种传输文件的方式，一般地，我们使用二进制传送模式来传送文件。常用的FTP命令中，GET是上传文件，PUT是下载文件，DIR或LS是列远程机文件目录，CD是更改在远程机工作的目录，QUIT是退出FTP。FTP客户与服务器要建立两个连接，一个是控制连接，一个是数据连接。
二、掌握域名的相关知识点
1、注意教材P153表4-1和表4-2
2、域名解析的过程：域名解析采用C/S计算模型，由客户端向服务器发出解析请求，服务器完成解析后将结果返回客户端，具体过程是：首先客户端形成域名查询，查询报文中包括待解析的名字和解析方式等信息，将该报文发送给名字服务器，名字服务器收到查询时，检查该名字是否属于它所授权管理的子域内，若是，则根据服务器中的名字数据库将名字解析成地址，将结果返还给客户端，若否，服务器就与能解析该名字的服务器联系，以上述相同方法进行解析后，将结果返还给客户端。
三、注意两个“过程”
1、TELNET远程登录的过程
（1）本地用户在本地终端上对远程系统进行登录（2）将本地终端上的键盘输入逐键传到远端（3）将远端的输出送回本地终端
2、FTP过程
（1）启动FTP（2）登录（3）确定目录位置（4）定义文件传输模式（5）开始数据传输（6）结束数据传输（7）关闭连接（8）退出FTP
第五章、计算机网络应用开发与相关技术
一、概念
1、网络管理的协议中，基于OSI网络体系的是CMIP，而因特网则采用SNMP。
2、网络管理相应的管理模型包括功能模型、体系结构模型、信息模型、组织模型。其中，功能模型和体系结构模型是网络管理的关键。
3、计算机安全是指为了保护数据处理系统而采取的技术的和管理的安全措施，保护计算机硬件、软件和数据不会因偶尔或故意的原因而遭到破坏、更改和泄密。美国国防部规定的计算机安全等级中，B3和A1级具有最高安全等级，D级是不具有最低限度安全的等级，C1和C2是具有中等安全保护能力的等级。网络安全包括保密性、完整性、可靠性、实用性、可用性和占有性。
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