学长学姐有木有计算机网络试卷，求助攻

试卷百度有的是啊。下面是我当年整理的知识点。没删除的习惯就留下来了。

◆分组交换的主要特点：采用存储转发技术。通常我们把要发送的整块数据称为一个报文。在发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段，在每一个数据段前面，加上些必要的控制信息组成的首部后，就构成了一个分组。

分组交换的优点：1高效，在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用；2灵活，为每一个分组独立地选择转发路由；3迅速，以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组；4可靠，保证可靠性的网络协议，分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性。

◆三种交换方式在数据传送阶段的主要特点：1电路交换，整个报文的比特流连续地从源点直达终点。好像在一个管道中传送；2报文交换，整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点；3分组交换，单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

若要连续传送大量数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。

◆时延：数据在网络中经历的总时延1发送时延=数据帧长度(b)/发送速率(b/s):是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。2传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s)：是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。3处理时延4排队时延

◆TCP/IP的四层协议：应用层、运输层、网际层、网络接口层。

◆五层协议的体系结构：应用层：是体系结构中的最高层。应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。这里的进程就是指主机中正在运行的程序。因特网中的应用层协议很多，如支持万维网应用的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议，支持文件传送的FTP协议。应用层交互的数据单元称为报文。

运输层：任务是负责向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层报文。运输层有复用和分用的功能。1传输控制协议TCP：提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。2用户数据报协议UDP：提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务，其数据传输的单位是用户数据报。

网络层：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文或用户数据封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫做IP数据报，或简称为数据报。

数据链路层：数据链路层常简称为链路层。在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息。

物理层：在物理层上所传数据的单位是比特。物理层要考虑用多大的电压代表1或0，以及接收方如何识别发送方所发送的比特。

物理层的主要任务：描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性。1机械特性，指明接口所用的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点评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。

◆频分复用FDM：用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带，所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。

时分复用TDM：是将时间划分为一段段等长的时分复用帧，每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。TDM信号也称为等时信号。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。这两种复用方法的优点是技术比较成熟，但缺点是不够灵活。时分复用更有利于数字信号的传输。

统计时分复用STDM：是一种改进的时分复用，它能明显的提高信道的利用率。集中器常使用这种统计时分复用。使用STDM帧来传送复用的数据，但每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中。对没有数据的缓存就跳过去。当一个帧的数据放满了，就发送出去。STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙。

◆数据链路层的三个基本问题：封装成帧、透明传输和差错检测。

封装成帧：是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流后，就能根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。(分组交换的一个重要概念：所有在因特网上传送的数据都是以分组为传送单位的。网络层的IP数据报传送到数据链路层就成为帧的数据部分。在帧的数据部分的前面和后面分别添加上首部和尾部，构成了一个完整的帧。)

透明传输：当传送的帧是用文本文件组成的帧时，其数据部分显然不会出现像SOH或EOT这样的帧定界控制字符。可见不管从键盘上输入什么字符都可以放在这样的帧中传输过去，因此这样的传输就是透明传输。

差错检测：现实的通信链路都不会是理想的。比特在传输过程中可能会产生差错。为了保证数据传输的可靠性，在计算机网络传输数据时，必须采用各种差错检测措施。目前在数据链路层广泛使用了循环冗余检验CRC。

◆PPP协议应满足的需求：简单(互操作性提高了)，封装成帧(PPP协议必须规定特殊的字符作为帧定界符)，透明性(PPP协议必须保证数据传输的透明性)，多种网络层协议(PPP协议必须能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议)，多种类型链路，差错检测，检测连接状态，最大传送单元，网络层地址协商，数据压缩协商。

PPP协议由三部分组成：1一个将IP数据报封装到串行链路的方法；2一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP；3一套网络控制协议NCP，其中的每一个协议支持不同的网络层协议。

PPP协议的帧格式：F(7E) A(FF) C(03) 协议 信息部分 FCS F(7E)

PPP协议的工作状态：1当用户PC通过调制解调器呼叫路由器时，路由器就能够检测到调制解调器发出的载波信号。在双方建立了物理层连接后，PPP就进入了链路建立状态，其目的是建立链路层的LCP连接。2这是LCP开始协商一些配置选项，即发送LCP的配置请求帧。这是个PPP帧，其协议字段置为LCP对应的代码，而信息字段包含特定的配置请求。

链路的另一端可以发送一下几种响应中的一种：(1配置确认帧，所有选项都接受2配置否认真，所有选项都理解但不能接受3配置拒绝帧，选项有的无法识别或不能就收，需要协商。

LCP配置选项包括链路上的最大帧长、所使用的鉴别协议的规约，以及不适用PPP帧中的地址和控制字段。)3协商结束后双方就建立了LCP链路，接着就进入 鉴别 状态。在这一状态，只允许传送LCP协议的分组。鉴别协议的分组以及检测链路质量的分组。若使用口令鉴别协议PAP则需要发起通信的一方发送身份识别符和口令。系统可允许用户充实若干次，如果需要更好的安全性，则可使用更加复杂的口令握手鉴别协议CHAP。若鉴别身份失败，则转到链路终止状态。若鉴别成功，则进入网络层协议状态。

字节填充：每个0x7E字节转变为2字节序列(0x7D,0x5E)若出现0x7D则转变为(0x7D,0x5D)。

★CSMA/CD协议的要点：1多点接入，说明这是总线型网络，许多计算机以多点接入的方式连接在一跟总线上。2载波监听，用电子技术检测总线上有没有其他计算机也在发送。不管在发送前还是发送中，每个站都必须不停地检测信道。3碰撞检测，边发送边监听，即适配器边发送数据边检测信道上的信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压变化幅度将会增大。当适配器检测到的信号电压变化幅度超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。碰撞检测也称为冲突检测。

◆截断二进制指数退避：以太网使用，来确定碰撞后重传的时机。1协议规定了基本退避时间为争用期2τ，具体为512μs；2从离散的整数集合中随机取出一个数记为r，重传应推后的时间是r倍的争用期；3当重传16次仍不成功时，则丢弃该帧并向高层报告。

◆透明网桥：网桥刚刚连接到以太网时转发表是空的。若网桥收到一个帧则自学习算法处理。

若某个站A发出的帧从接口X进入了某网桥，那么从这个接口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到A。所以网桥只要每收到一个帧，就记下其源地址和进入网桥的接口，作为转发表中的一个项目。(在建立转发表时是把帧首部中的源地址写在地址栏下面。在转发帧时是根据收到的帧首部中的目的地址在转发，就把地址栏下面已经记下的源地址当作目的地址，而把记下的进入接口当作转发接口。)

◆以太网采用的协议CSMA/CD：是具有冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD。要点是发送前先监听，边发送边监听，一旦发现总线上出现了碰撞，就立即停止发送。按退避算法等待一会儿再发送。以太网上各站点都平等地争用以太网信道。

◆使用网桥可以在数据链路层扩展以太网：网桥在转发帧时，不改变帧的源地址。网桥的优点是：对帧进行转发和过滤，增大吞吐量；扩大了网络物理范围；提高了可靠性；可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网。网桥的缺点是：增加了时延；可能会产生广播风暴。

◆IP地址的编址方法：1分类的IP地址2子网的划分3构成超网。

分类的IP地址：将IP地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中第一个字段是网络号，标志主机所连接到的网络；第二个字段是主机号，标志该主机或路由器。

分组转发算法：1从数据报的首部提取目的主机的IP地址D，得出目的网络地址为N。2先判断是否为直接交付，对路由器直接相连的网络逐个进行检查:个网络的的子网掩码和D逐位相与若，看结果是否和相应的网络地址匹配，若匹配则为直接交付，结束任务，否则间接交付，执行3。3若路由器中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表所指的下一跳路由器。否则执行4。4对路由表的每一行。用其中的子网掩码和D逐位相与，其结果为N，若N与该行的目的网络地址匹配，则传送到下一跳路由器，否则执行5。5若有默认路由器，则传给默认路由器。否则执行6。6报告转发分组出错。

划分子网：从两级IP地址到三级IP地址。IP地址空间的利用率有时很低，给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏，两级IP地址不够灵活。

◆无分类编址CIDR：最主要的特点1CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间；2CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个CIDR地址块。

◆网际控制报文协议ICMP：网际层使用，ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP是因特网的标准协议，但不是高层协议。分为ICMP差错报告报文(终点不可达、源点抑制、时间超过、参数问题、改变路由)和ICMP询问报文(回送请求和回答、时间戳请求和回答)。

◆距离向量算法：对每一个相邻路由器发送过来的RIP报文进行步骤：1对地址为X的相邻路由器发来的RIP报文，先修改所有项目，把下一跳字段中的地址都改为X，把所有的距离字段值加1,。每个项目都有三个关键数据，到目的网络N，距离d，下一跳路由器X。2对每一个项目，若原路由表中没有N，则添加到路由表中，否则，若下一跳路由器是X，则把收到的项目替换原路由表中的项目，否则，若收到的项目中距离d小于路由表中，则更新，否则什么也不做。3若3分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达的路由器，即把距离置为16。4返回。

◆开放最短路径优先OSPF协议的基本特点：并不表示其他的路由选择协议不是最短路径优先，所有的在自治系统内部使用的路由选择协议都是要寻找最短的路径。主要特征是使用分布式的链路状态协议。//和RIP协议相比：1向本自治系统中所有路由器发送信息。2发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。3只有当链路状态发生变化时，路由器才向所有路由器用洪泛法发送此信息。//OSPF不用UDP而是直接用IP数据报传送。其他特点：1OSPF对于不同类型的业务可计算出不同的路由。2如果到同一个目的网络有多条相同代价的路径，那么可以将通信量分配给这几条路径，叫做多路径间的负载平衡。3所有在OSPF路由器之间交换的分组都具有鉴别的功能，因而保证了仅在可信赖的路由器之间交换链路状态信息。4OSPF支持可变长度的子网划分和无分类的编址CIDR。

★TCP/IP运输层的两个主要协议：都是因特网的正式标准：用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP。

UDP和TCP的比较：同：都有复用和分用及检错的功能。不同：UDP：无连接、尽最大努力交付、面向报文、无拥塞控制、支持一对一一对多多对一和多对多的交互通信、首部开销小。TCP:面向连接、每一条TCP连接都只能是点对点、提供可交付的服务、提供全双工通信、面向字节流。

★TCP拥塞控制：慢开始：在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段MSS的数值。在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口增加至多一个MSS的数值。用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口cwnd，可以分组注入到网络的速率更加合理。

拥塞避免：当拥塞窗口值大于慢开始门限时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。拥塞避免算法使发送的拥塞窗口每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小。

快重传：发送端只要一连收到三个重复的ACK即可断定有分组丢失了，就应该立即重传丢手的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时。

快恢复：当发送端收到连续三个重复的ACK时，就重新设置慢开始门限 ssthresh

与慢开始不同之处是拥塞窗口 cwnd 不是设置为 1，而是设置为ssthresh若收到的重复的AVK为n个（n>3），则将cwnd设置为ssthresh若发送窗口值还容许发送报文段，就按拥塞避免算法继续发送报文段。若收到了确认新的报文段的ACK，就将cwnd缩小到ssthresh

乘法减小：是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要出现一次超时（即出现一次网络拥塞），就把慢开始门限值 ssthresh 设置为当前的拥塞窗口值乘以 05。当网络频繁出现拥塞时，ssthresh 值就下降得很快，以大大减少注入到网络中的分组数。

加法增大：是指执行拥塞避免算法后，在收到对所有报文段的确认后（即经过一个往返时间），就把拥塞窗口 cwnd增加一个 MSS 大小，使拥塞窗口缓慢增大，以防止网络过早出现拥塞。

◆万维网：是一个大规模的、联机式的信息储藏所。用链接的方法能非常方便地从因特网上的一个站点访问另一个站点，从而主动地按需获取丰富的信息。万维网使用统一资源定位符URL来标志万维网上的各种文档，并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符URL。万维网客户程序与万维网服务器程序之间的交互遵守严格的协议，这就是超文本传送协议HTTP。HTTP是一个应用层协议，它使用TCP连接进行可靠的传送。万维网使用超文本标记语言HTML，使得万维网页面的设计者可以很方便地用链接访问。

HTTP的操作过程：是面向事务的应用层协议，是万维网上能够可靠地交换文件的重要基础。每个网点都有一个服务器进程，它不断地监听TCP的端口80，以便发现是否有浏览器向它发出连接建立请求。一旦监听到并建立了TCP连接后，浏览器就向万维网服务器发出浏览某个页面的请求，服务器接着就返回所请求的页面作为响应。最后释放TCP连接。请求和响应的交互必须按照规定的格式和遵循一定的规则，就是超文本传送协议HTTP。HTTP是无状态的。

HTTP/10和HTTP/11的差别：HTTP/10协议是无状态的。缺点是每请求一个文档会有两倍的RTT开销。万维网服务器往往同时服务于大量客户，所以这种非持续连接会使万维网服务器负担很重。HTTP/11协议使用持续连接。万维网服务器在发送响应后仍然在一段时间内保持这条连接，使同一个客户（浏览器）和该服务器可以继续在这条连接上传送后续的 HTTP 请求报文和响应报文。HTTP/11的持续连接：非流水线方式和流水线方式。

HTTP的报文结构：HTTP是面向文本的，有请求报文和响应报文两类。都是由三个部分组成(开始行、首部行、实体主体)。请求报文的第一行请求行只有方法、请求资源的URL以及HTTP的版本三个内容。

复制的也不知道有没有字符丢失

路由器如果有自带诊断工具，就可以如tracert，如果没有，直接在本地也可以计算机，用tracert或者pathping。

网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址。 具有路由功能的设备包括路由器，启用了路由协议的服务器（基本上等同于路由器）和代理服务器（也等同于路由器）。

手动设置适用于计算机数量相对较少且TCP / IP参数基本不变的情况，例如，只有几到十几台计算机。 此方法在连接到网络的每台计算机上都需要一个“默认网关”。 一旦由于迁移等原因必须修改默认网关的IP地址，将给网络管理带来麻烦。

扩展资料：

在计算机网络中，路由表或称路由择域信息库（RIB）是一个存储在路由器或者联网计算机中的电子表格（文件）或类数据库。路由表存储着指向特定网络地址的路径（在有些情况下，还记录有路径的路由度量值）。路由表中含有网络周边的拓扑信息。路由表建立的主要目标是为了实现路由协议和静态路由选择。

-路由表

  协议就是计算机与计算机之间通过网络实现通信时事先达成的一种 “约定”。这种 “约定” 使那些由不同的厂商、不同的 CPU 以及不同的操作系统组成的计算机之间，只要遵循相同的协议就能够实现通信。

  TCP/IP、AppleTalk（仅限苹果计算机使用）、SNA（IBM）、DECnet（DEC）、IPX/SPX（Novell）

  分组交换是指将大数据分割为一个个叫做包的较小单位进行传输的方法。

   ISO （International Organization for Stardards，国际标准化组织）制定了国际标准 OSI （Open System Interconnection，开放系统互联参考模型），但是没有得到普及，反而是随 Apanet 而生的 TCP/IP 协议在大学研究机构和计算机行业的推动下成为实际的业界标准。

  每个分层都接收由它下一层所提供的特定服务，并且负责为自己的上一层提供特定服务。上下层之间进行交互所遵循的约定叫做 “接口” ，同一层之间交互所遵循的约定叫做 “协议” 。

  协议分层参考了计算机软件中的模块化开发。

  单播、广播、多播、任播。

  一个地址必须明确地表示一个主体对象，在同一个通信网络中不允许有两个相同地址的通信主体存在。

  有层次性的地址方便高效地找到通讯目标（eg: 快递地址国家、省市区）

  MAC地址有唯一性但没有层次性。

  以太网、无线、帧中继、ATM、FDDI、ISDN。

  NIC（Network Interface Card，网络接口卡），计算机必须有网卡才能接入网络。

  物理层面上延长网络的设备。将电缆传递过来的光电信号经过波形调整和放大之后传递给另一个电缆。

集线器 ：提供多个端口的中继器。

  数据链路层面连接两个网络的设备。 不同网络可能采用了不同的数据链路，数据传输的速率可能完全不一样 ，网桥会缓存一个网段传输到另一个网段的数据帧，再重新生成信号作为全新的帧转发给另一个网段（这里我理解不同数据链路帧的格式不一样，所以网桥需要缓存数据并转换位另一个数据链路中的帧格式）。

  网桥的其他作用：

① 根据数据帧中的 FCS 检查数据帧是否已损坏，是则不转发；

② 自学习MAC设备来自哪些网络，并记录在地址转发表中（地址转发表记录硬件地址与网络的映射关系）；

③ 过滤功能控制网络流量。

交换集线器 ：每个端口都相当于一个网桥。

  网络层面上连接两个网络、并对分组报文进行转发的设备。

应用场景：广域网加速器、特殊应用访问加速、防火墙。

  将传输层到应用层的数据进行转发和翻译的设备。

代理服务器 ：控制流量和出于安全考虑，客户端和服务端无需在网络上直接通信，而是从传输层到应用层对数据和访问进行各种控制和处理。

  研发基于分组交换技术的 ARPANET，取代容灾性差的中央集中式网络。

  单个网络无法解决所有通信问题，开始研究网络互连技术，出现了 TCP/IP，并首先被 BSD UNIX 采用，随之被广泛使用变得流程，所有使用 TCP/IP 协议的计算机都能利用互连网相互通信。

  围绕大型计算机中心建设计算机网络，即 NSFNET（国家科学基金网），它是一个三级网络，分为主干网、地区网和校园网。这种三级计算机网络覆盖了全美主要的大学和研究所，并成为互联网中的主要组成部分。

  NSFNET 逐渐被商用的互联网主干网替代，政府机构不再负责互联网的运营。用户接入互联网需要通过 ISP（Internet Service Provider：互联网服务提供商）。

   IXP（Internet eXchange Point）互联网交换点 的作用是允许两个网络直接相连并交换分组，而不需要再通过第三个网络（如上图中的主干 ISP）来转发分组。

  所有的互联网标准都是以 RFC 的形式在互联网上发表的，但并非所有的 RFC 文档都是互联网标准。

  制定互联网的正式标准要经过以下三个阶段

（1）互联网草案

（2）建议标准

（3）互联网标准

  由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的额，用来进行通信和资源共享。

  由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分视为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

① 电路交换的起源

② 电路交换的特点

  在使用信道时，信道两端的两个用户始终占用端到端的通信资源，线路上真正传送数据的时间比例很小，传输效率很低。

③ 电路交换的步骤

   建立连接 （占用通信资源）→ 通话 （一直占用通信资源）→ 释放连接 （归还通信资源）

  电报通信采用基于存储转发原理的报文交换，整个报文被发送到相邻结点，存储下来，再转发到下一个结点。

① 分组交换的特点

  把一个完整的报文划分为一个个分组，每个分组传送到相邻结点后，存在下来查找转发表，在转发到下一个结点。

② 分组交换的优缺点

优点：每个分组可以经过不同的路由，使得有更好的可靠性，也能充分利用网络性能。

缺点：分组控制信息有一定开销，路由器存储转发时需要排队导致产生时延，无法确保通信时端到端所需的宽带。

① 广域网 WAN（Wide Area Network） 广域网的作用范围通常为几十到几千公里，是互联网的核心，其任务是通过长距离运送主机锁发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信量。

② 城域网 MAN（Metropolotan Area Network） 城域网的作用范围一般是一个城市，作用距离约为 5 ~ 50 km。可以为一个或几个单位所用欧，也可以是一种公用设置，用来将多个局域网进行互联。目前很多城域网采用的是以太网技术。

③ 局域网 LAN（Local Area Network） 局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信链路相连（速率通常在 10 Mbit/s 以上），但地理上则局限在较小的范围（如 1 km 左右）。在局域网发展的初期，一个学校或工厂往往只拥有有个局域网，但现在局域网已非常广泛地使用，学校或企业大都拥有多个互连的局域网（这样的网络常称为 校园网 或 企业网 ）。

④ 个人局域网 PAN（Personal Area Network） 个人局域网就是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络，因此也常称为 无线个人局域网 WPAN（Wireless PAN） ，其范围很小，大约在 10 m 左右。

① 公用网（pulic network） 电信公司出资建造的大型网络。

② 专用网（private network） 某个部门为满足本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务，例如，军队、铁路、银行、电力等系统均有本系统的专用网。

   接入网（Access Network） ，又称为本地接入网或居民接入网。

  数据的传输速率，也称为数据率或比特率，单位为 bit/s（比特每秒）（或 b/s，有时也写为 bps，即 bit per second）。

  1 kbit/s = 1 × 10³ bit/s，1 Mbit/s = 1 × 10^6 bit/s，1 Gbit/s = 1 × 10^9 bit/s，1 Tbit/s = 1 × 10^12 bit/s

  吞吐量表示在单位时间内通过某个网络的实际的数据量，单位同速率带宽。

  时延是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间，网络时延由几个部分组成：

               网络总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延

[误区] 光纤的传播速率实际上比铜线要慢，但是光纤的带宽却比普通的双绞线要快，这是因为光信号的抗干扰性强，并且可以通过波分复用的信道复用技术，达到一路光纤传输多路信号的效果。

  时延带宽积表示信道中可以容纳多少比特。

  在计算机网络中，往返时间 RTT（Round-Trip Time）是一个重要的性能指标，因为在许多情况下，互联网上的信息不仅仅单方向传输而是双向交互的。

  使用卫星通信时，发送时延很短，主要消耗在来回传播时延上，即往返时间相对较长。

  利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率为零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

  D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延，U 表示利用率，则

  U = 1 - D0/D，变形一下，有

  信道利用率不是越高越好，因为信道利用率增大时，网络时延也会增加，因为排队时延增大。所以当 U 趋于 1 时，D 会趋于无限大，所以 信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延 。

  费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。

① 语法，即数据与控制信息的结构或格式；

② 语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；

③ 同步，即时间实现顺序的详细说明。

① 各层独立；

② 灵活性好；

③ 结构上可分割开；

④ 易于实现和维护；

⑤ 能促进标准化工作。

   计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构。

实体 ：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议 ：协议是水平的，控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

服务 ：服务是垂直的，下层通过接口向上层提供服务。

服务访问点 ：SAP（Service Access Point），同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方。

实现所有的请求通过一台机器转发：在服务器和客户端之间放置一个桥接防火墙。 Shorewall（IP表）可以将流量重定向到不同的端口和不同的机器。防火墙是一个桥梁，您不必更改网络设置，但必须为每个网络客户端和服务器分配一个网桥接口的IP地址。否则重定向将无法工作。

网络层的作用：实现主机到主机的通信服务，将分组从一台发送主机移动到一台接收主机。

1、转发涉及分组在单一的路由器中从一条入链路到一条出链路的传送。

2、路由选择涉及一个网络的所有路由器，它们经路由选择协议共同交互，以决定分组从源到目的地结点所采用的路径。计算这些路径的算法称为路由选择算法。

每台路由器都有一张转发表，路由器通过检查到达分组首部字段的值来转发分组，然后使用该值在该路由器的转发表中索引查找。路由选择算法决定了插入路由器转发表中的值。

路由选择算法可能是集中式的，或者是分布式的。但在这两种情况下，都是路由器接收路由选择协议报文，该信息被用于配置其转发表。

网络层也能在两台主机之间提供无连接服务或连接服务。同在运输层的面向连接服务和无连接服务类似，连接服务需要握手步骤，无连接服务不需要握手。但它们之间也有差异：

1、 在网络层中，这些服务是由网络层向运输层提供的主机到主机的服务。在运输层中，这些服务则是运输层向应用层提供的进程到进程的服务。

2、 在网络层提供无连接服务的计算机网络称为数据报网络；在网络层提供连接服务的计算机网络称为虚电路网络。

3、 在运输层实现面向连接的服务与在网络层实现连接服务是根本不同的。运输层面向连接服务是在位于网络边缘的端系统中实现的；网络层连接服务除了在端系统中，也在位于网络核心的路由器中实现。（原因很简单：端系统和路由器都有网络层）

虚电路网络和数据报网络是计算机网络的两种基本类型。在作出转发决定时，它们使用了非常不同的信息。

IP地址有32比特，如果路由器转发表采用“蛮力实现”将对每个可能的目的地址有一个表项。因为有超过40亿个可能的地址，这种选择完全不可能（即使用二分查找也十分慢）。

我们转发表的表项可以设计为几个表项，每个表项匹配一定范围的目的地址，比如有四个表项

（你可能也会考虑到，IP地址有32比特，如果每个路由器设计为只有2个表项，那么也只需要有32个路由器就可以唯一确定这40亿个地址中的一个。）

最长前缀匹配规则，是在转发表中寻找最长的匹配项，并向与最长前缀匹配相关联的链路接口转发分组。这种规则是为了与因特网的编址规则相适应。

1、输入端口

“使用转发表查找输出端口”是输入端口最重要的操作（当然还有其他一些操作）。输入端口执行完这些所需的操作后，就把该分组发送进入交换结构。如果来自其他输入端口的分组当前正在使用交换结构，一个分组可能会在进入交换结构时被暂时阻塞，在输入端口处排队，并等待稍后被及时调度以通过交换结构。

2、交换结构

交换结构的三种实现方式

3、输出端口

分组调度程序 处理在输出端口中排队的分组

4、路由选择处理器

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IP协议版本4，简称为IPv4；IP协议版本6，简称为IPv6。

如上图所示，网络层有三个主要的组件

1、IP协议

2、路由选择协议

3、ICMP协议 (Internet Control Message Protocol, 因特网控制报文协议)

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不是所有链路层协议都能承载相同长度的网络层分组。有的协议能承载大数据报，而有的协议只能承载小分组。例如，以太网帧能够承载不超过1500字节的数据，而某些广域网链路的帧可承载不超过576字节的数据。

一个链路层帧能承载的最大数据量叫做最大传送单元(Maximun Transmission Unit, MTU)

所以链路层协议的MTU严格限制着IP数据报的长度。这也还不是主要的问题，问题在于发送方与目的地路径上的每段链路可能使用不同的链路层协议，且每种协议可能具有不同的MTU。

举个例子：假定从某条链路收到一个IP数据报，通过检查转发表确定出链路，并且该出链路的MTU比该IP数据报的长度要小。那么如何将这个过大的IP分组压缩进链路层帧的有效载荷字段呢？

解决办法是，将IP数据报中的数据分片成两个或更多个较小的IP数据报，用单独的链路层帧封装这些较小的IP数据报；然后向输出链路上发送这些帧。每个这些较小的数据报都被称为片(fragment)。

路由器完成分片任务。同时，为了使得网络内核保持简单，IPv4设计者把数据报的重组工作放到端系统中，而非放到网络路由器中。

前提：一个4000字节的数据报(20字节IP首部加上3980字节IP有效载荷)到达一台路由器，且必须被转发到一条MTU为1500字节的链路上。假定初始数据报贴上的标识号为777。

这意味着初始数据报中3980字节数据必须被分配到3个独立的片(其中的每个片也是一个IP数据报)

IP分片：

IP地址有32比特，分为网络号和主机号。

IP地址的网络部分（即网络号）被限制为长度为8、16或24比特，这是一种称为分类编址的编址方案。具有8、16和24比特子网地址的子网分别被称为A、B和C类网络。

但是它在支持数量迅速增加的具有小规模或中等规模子网的组织方面出现了问题。一个C类(/24)子网仅能容纳多大2^8 - 2 = 254台主机(2^8 = 256, 其中的两个地址预留用于特殊用途)，这对许多组织来说太小了。然而一个B类(/16)子网可支持多达65534台主机，又太大了。这导致B类地址空间的迅速损耗以及所分配的地址空间的利用率低。

广播地址255255255255。当一台主机发出一个目的地址为255255255255的数据报时，该报文会交付给同一个网络中的所有主机。

某组织一旦获得了一块地址，它就可以为本组织内的主机与路由器接口逐个分配IP地址。既可手工配置IP地址，也可以使用动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)自动配置。DHCP还允许一台主机得知其他信息，如它的子网掩码、它的第一跳路由器地址(常称为默认网关)与它的本地DNS服务器的地址。

由于DHCP具有能将主机连接进一个网络相关方面的自动能力，它又被称为即插即用协议。

DHCP是客户-服务器协议。客户通常是新达到的主机，它要活的包括自身使用的IP地址在内的网络配置信息。在最简单的场合下，每个子网将具有一台DHCP服务器。如果在某子网中没有服务器，则需要一个DHCP中继代理(通常是一台路由器)，这个代理知道用于该网络的DHCP服务器的地址。

DHCP协议工作的4个步骤：

网络地址转换(Network Address Translation, NAT)

ICMP通常被认为是IP的一部分，但从体系结构上将它是位于IP之上的，因为ICMP报文是承载在IP分组中的。即ICMP报文是作为IP有效载荷承载的，就像TCP与UDP报文段作为IP有效载荷被承载那样。

众所周知的ping程序发送一个ICMP类型8编码0的报文到指定主机。看到该回显请求，目的主机发回一个类型0编码0的ICMP回显回答。大多数TCP/IP实现直接在操作系统中支持ping服务器，即该服务器不是一个进程。

新型IPv6系统可做成向后兼容，即能发送、路由和接收IPv4数据报，要使得已部署的IPv4系统能够处理IPv6数据报，最直接的方式是采用一种双栈方法。

1、链路状态(Link State, LS)算法：属于全局式路由选择算法，这种算法必须知道网络中每条链路的费用。费用可理解为链路的物理长度、链路速度，或与该链路相关的金融上的费用。链路状态算法采用的是Dijkstra算法。

2、距离向量(Distance-Vector, DV)算法：属于迭代的、异步的和分布式的路由选择算法。

“迭代的”，是因为此过程一直要持续到邻居之间无更多信息要交换为止。

“异步的”，是因为它不要求所有结点相互之间步伐一致地操作。

“分布式的”，是因为每个结点都要从一个或多个直接相连邻居接收某些信息，执行计算，然后将其计算结果分发给邻居。

DV算法的方程：

其中，dx(y)表示从结点x到结点y的最低费用路径的费用，c(x, v)是结点x到结点v的费用，结点v指的是所有x的相连结点，所以x的所有相连结点都会用minv方程计算。

（N是结点（路由器）的集合，E是边（链路）的集合）

为了减少公共因特网的路由选择计算的复杂性以及方便企业管理网络，我们将路由器组织进自治系统。

在相同AS中的路由器全都运行同样的路由选择算法，且拥有彼此的信息。在一个自治系统内运行的路由选择算法叫做自治系统内部路由选择协议。

当然，将AS彼此互联是必需的，因此在一个AS内的一台或多台路由器将有另外的任务，即负责向在本AS之外的目的地转发分组。这些路由器被称为网关路由器。

分为自治系统内部的路由选择和自治系统间的路由选择

1、因特网中自治系统内部的路由选择：路由选择信息协议(Routing Information Protocol, RIP)

2、因特网中自治系统内部的路由选择：开放最短路优先(Open Shortest Path First, OSPF)

3、自治系统间的路由选择：边界网关协议(Broder Gateway Protocol, BGP)

为什么要使用不同的AS间和AS内部路由选择协议？

实现广播的方法

1、无控制洪泛。该方法要求源结点向它的所有邻居发送分组的副本。当某结点接收了一个广播分组时，它复制该分组并向它的所有邻居（除了从其接收该分组的那个邻居）转发之。

致命缺点： 广播风暴 ，如果图具有圈，那么每个广播分组的一个或多个分组副本将无休止地循环。

2、受控洪泛。用于避免广播风暴，关键在于正确选择何时洪泛分组，何时不洪泛分组。受控洪泛有两种方法：序号控制洪泛、反向路径转发(Reverse Path Forwarding, RPF)

3、生成树广播。虽然序号控制洪泛和RPF能避免广播风暴，但是它们不能完全避免冗余广播分组的传输。

多播：将分组从一个或多个发送方交付到一组接收方

每台主机有一个唯一的IP单播地址，该单播地址完全独立于它所参与的多播组的地址。

因特网网络层多播由两个互补组件组成：因特网组管理协议(Internet Group Management Protocol, IGMP)和多播路由选择协议

IGMP只有三种报文类型：membership_query报文，membership_report报文，leave_group报文。

与ICMP类似，IGMP报文也是承载在一个IP数据报中。

因特网中使用的多播路由选择

1、距离向量多播路由选择协议

2、协议无关的多播路由选择协议