计算机网络知识总结

 

 

1. 计算机概述

2. 物理层

3. 数据链路层

4. 网络层

5. 运输层

6. 应用层

计算机概述

1.基本术语

结点（node）：网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。

链路（link）：从一个结点到另一个结点的一段物理线路。之间没有任何其他交点。

主机（host）：连接在因特网上的计算机

ISP（Internet Service Provider）：因特网服务提供者（提供商）

IXP（Internet eXchange Pint）：互联网交换点IXP的主要作用就是允许两个网络相连并交换分组，而不需要再通过第三个网络来转发分组

RFC（Request For Comments）：意思是请求评论，包含了关于Internet几乎所有的重要的文字资料

广域网WAN（Wide Area NetWork）：任务是通过长距离运送主机发送的数据

城域网MAN（Metropolitan Area Network）：用来讲多个局域网进行互连

局域网LAN（Local Area Network）：学校或企业大多拥有多个互连的局域网

个人区域网（Personal Area Network）：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

端系统（end system）：处在因特网边缘的部分即连接在因特网上的所有主机

分组（packet）：因特网中的传送的数据单元。由首部header和数据段组成。分组又称为包，首部可称为包头

存储转发（store and forward）：路由器收到一个分组，先存储下来，再检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去

带宽（bandwidth）：在计算机网络中，表示在单位时间内从网络中的某一结点到另一结点所能通过的“最高数据率”。常用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力。单位是“比特每秒”，记为b/s

吞吐量（throughput）：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中地网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制

（2）重要知识点总结

• 计算机网络（简称网络）把许多计算机连接在一起，而互联网把许多网络连接在一起，是网络的网络。
• 小写字母i开头的internet（互联网）是通用名词，它泛指多个计算机网络相互连接而成的网络。再这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的
• 大写字母I开头的Internet（互联网）是专用名词，它指全球最大的，开放的，由众多网络相互连接而成的特定的互联网，并采用TCP/IP协议作为通信规则，其前身为ARPANET。Internet的推荐译名为因特网，现在一般流行称为互联网。
• 路由器是实现交换分组的关键构件，其任务是转发受到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。分组交换采用存储转发技术，表示把一个报文（要发送的整块数据）分为几个分组后再进行传送。在发送报文之前，先把较长的报文划分成一个个更小的等长数据段。在每个数据段的前面加上一些由必要的控制信息组成的首部后，就会构成一个分组。
• 分组又称为包，分组实在互联网中传送的数据单元，正式由于分组的头部包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息，每一个分组才能在互联网中独立的选择传输路径，并正确地交付到分组传输地终点
• 互联网按工作方式可划分为边缘部分和核心部分。主机在网络的边缘部分，其作用是进行信息处理。由大量网络和连接这些网络的路由西组成边缘部分，其作用是提供连通性和交换。
• 计算机通信是计算机中进程（即运行着的程序）之间的通信。计算机网络采用的通信方式是客户-服务器方式（C/S方式）和对等连接方式（P2P方式）。
• 客户和服务器都是指通信中所涉及的应用进程。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
• 按照作用范围的不同，计算机网络分为广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN
• 计算机网络最常用的性能指标是：速率、带宽、吞吐量、时延（发送时延、处理时延、排队时延），时延带宽积、往返时间和信道利用率
• 网络协议即协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则。计算机网络的各层以及其协议集合，称为网络的体系结构
• 五层体系结构由应用层、运输层、网络层（网际层）、数据链路层、物理层组成。运输层最主要的协议TCP协议，网络层最重要的协议是IP协议

二）物理层

1.基本术语

• 数据（data）：运送消息的实体
• 信号（signal）：数据的电气的或电磁的表现。或者说信号是适合在传输介质上传输的对象
• 码元（code）：在使用时间域（或简称时域）的波形来表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形
• 单工（simplex）：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互
• 半双工（half duplex）：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）
• 全双工（full duplex）：通信的双方可以同时发送和接收信息
• 奈式准则：在任何信道中，码元的传输的效率有上限的，传输效率超过此上限就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决即识别不可能
• 基带信号（baseband signal）：来自信源的信号。指没有经过调制的数字信号或模拟信号
• 带通（频带信号）（bandpass signal）：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输
• 调制（modulation）：对信号源的信息进行处理后加到载波信号上，使得其变为适合在信道传输的形式的过程

• 信噪比（signal-to-noise ratio ）：指信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为S/N。信噪比（dB）=10*log10（S/N）

• 信道复用（channel multiplexing）：指多个用户共享一个信道（不一定同时）
• 比特率（bit rate）：单位时间内传送的比特数
• 波特率（baud rate）：单位时间载波调制状态改变的次数。针对数据信号对载波的调制速率
• 复用（multiplexing）：共享信道的方法
• ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）：非对称数字用户线
• 光纤同轴混合网（HFC网）：在目前覆盖范围很广的有线电视网的基础上开打的一种居民宽带接入网

（2）重要知识点

• 物理层的主要任务就是确定与传输媒体接口有关的一些特性。电气特性、功能特性、过程特性
• 一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统，传输系统，目的系统。源系统包括源点（或源站，信源）和发送器，目的系统包括接收器和终点。
• 通信的目的是传送消息。如话音，文字，图像等都是消息，数据是运送消息的实体。信号则是数据的电器或电磁的表现。
• 根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为模拟信号（或连续信号）和数字信号（或离散信号）。在使用时间域（简称时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形称为码元。
• 根据双方信息交互的方式，通信可划分为单向通信（或单工通信），双向交替通信（或半双工通信），双向同时通信（全双工通信）。
• 来自信源的信号称为基带信号。信号要在信道上传输就要经过调制。调制有基带调制和带通调制之分。最基本的带通调制方法有调幅，调频和调相。还有更复杂的调制方法，如正交振幅调制。
• 要提高数据在信道上的传递速率，可以使用更好的传输媒体，或使用先进的调制技术。但数据传输速率不可能任意被提高。
• 传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体（双绞线，同轴电缆，光纤）和非导引型传输媒体（无线，红外，大气激光）。
• 为了有效利用光纤资源，在光纤干线和用户之间广泛使用无源光网络PON。无源光网络无需配备电源，其长期运营成本和管理成本都很低。最流行的无源光网络是以太网无源光网络EPON和吉比特无源光网络GPON。

（3）最重要的知识点

 ①，物理层的任务

透明地传送比特流。也可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：机械特性（接口所用接线器的一些物理属性如形状尺寸），电气特性（接口电缆的各条线上出现的电压的范围），功能特性（某条线上出现的某一电平的电压的意义），过程特性（对于不同功能能的各种可能事件的出现顺序）。

 
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。现有的计算机网络中的硬件设备和传输媒体的种类非常繁多，而且通信手段也有许多不同的方式。物理层的作用正是尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可以使数据链路层只考虑完成本层的协议和服务，而不必考虑网络的具体传输媒体和通信手段是什么。

 

③，几种常用的宽带接入技术，主要是ADSL和FTTx

用户到互联网的宽带接入方法有非对称数字用户线ADSL（用数字技术对现有的模拟电话线进行改造，而不需要重新布线。ASDL的快速版本是甚高速数字用户线VDSL。），光纤同轴混合网HFC（是在目前覆盖范围很广的有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网）和FTTx（即光纤到······）。

（三）数据链路层

 1）基本术语

链路：一个结点到相邻结点的一段物理链路

数据链路：把实现控制数据运输的协议的硬件和软件加到链路上就构成了数据链路

循环冗余检验CRC（Cyclic Redundancy Check）：为了保证数据传输的可靠性，CRC是数据链路层广泛使用的一种验错技术

帧（frame）：一个数据链路层的传输单元，由一个数据链路层首部和其携带的封包所组成协议数据单元

MTU（Maximum Transfer Unit）：最大传送单元。帧的数据部分的长度上限

 误码率BER（Bit Error Rate）：

在一段时间内，参数错误的比特所占传输比特总数的比率

P2P（Point-to-Point protocol）：

点对点协议。即用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议，以下P23p示意图：

 MAC地址（Media Access Control）：

意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设置的位置

在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。地址是识别某个系统的重要标志。

名字指出我们要寻找的资源、地址指出资源所在的地方、路由告诉我们如何到达该处！

 网桥（bridge）：一种用于数据链路层实现中继，连接两个或多个局域网的网络互连设备

交换机（switch）：广义来说，交换机是指一种通信系统中完成信息交换的设备。这里工作在数据链路层的交换机是指交换式集线器，其实是一个多接口的网桥

（2）重要知识点总结

• 链路是从一个结点到相邻结点的一段物理链路，数据链路则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件（如网络适配器）和软件（协议）的实现
• 数据链路层使用的主要是点对点信道和广播信道两种
• 数据链路层传输的协议数据单元是帧。数据链路层的三个基本问题是：封装成帧、透明传输和差错检验
• 循环冗余校验CRC是一种验错方法，而帧检验序列FCS是添加在数据后面的冗余码
• 点对点协议p2p是数据链路层使用最多的一种协议，特点是：简单、只检验差错而不去纠正差错、不使用序号、也不进行流量控制、可同时支持多种网络层协议
• P2PoE是为宽带上网的主机使用的链路层协议
• 局域网的优点是：具有广播功能，从一站点可以方便访问全网；便于系统的拓展和逐渐演变；提高了系统的可靠性、可用性和生存性
• 共向媒体通信资源的方法有二：一是静态划分信道（各种复用技术）；二是动态媒体接入控制，又称为多点接入
• 计算机与外接局域网通信需要通过通信适配器（或网络适配器），它又称为网络接口卡or网卡。计算机的硬件地址就在适配器的ROM中
• 以太网采用的无连接的工作方式，对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。目的站收到有差错帧就把它丢掉，其他什么也不做