计算机网络知识点总结

第一章——概述

1. 计算机网络的两大基本功能：连通性、共享

• 因特网的概念、发展过程、结构和标准化

  • 边缘 + 核心，两大通信方式

    • 边缘部分由所有连接在互联网上的主机组成

    • 核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成

  • 核心的关键——路由器及分组交换技术（采用存储转发技术，路由器用来转发分组）

• 网络分类

  • 按照网络的作用范围

  • 按照网络的使用者

  • 用来把用户接入到互联网的网络

• 网络性能指标与非性能指标

  • 速率，bps/带宽，hz、bps/吞吐量，bps

    • 速率：数据的传送速率，也称为数据率

    • 带宽：在单位时间内网络中某信道所能通过的“最高数据率”

    • 吞吐量：在单位时间内通过某个网络的实际的数据量

  • 时延（总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延）

    • 注意区分发送时延和传播时延

  • 时延带宽积，bit

    • 传播时延 * 带宽

    • 表示这个管道的体积，表示链路可容纳多少个比特

  • 往返时间RTT

  • 信道/网络利用率（与时延的关系），D = D0 / （1 - U），D表示网络当前的时延，D0表示网络空闲的时延，U表示利用率

• 协议分层的重要性及其原则：OSI与TCP/IP

• 因特网的体系结构：TCP/IP五层结构

• 实体、协议与服务

第二章——物理层

1. 提供机械、电气、功能和规程的特性

• 几个术语

  • 消息

  • 数据

  • 信号（模拟、数字、码元）

  • 信道

    • 单向通信

    • 双向交替通信

    • 双向同时通信

    • 基带信号

    • 调制

      • 基带调制

      • 带通调制

        • 调幅

        • 调频

        • 调相

• 信号发送方式

  • 模拟信号发送

  • 数字信号发送

• 导向传输媒体

  • 双绞线

  • 同轴电缆

  • 光缆

• 非导向传输媒体

  • 无线传输

  • 短波通信

  • 微波通信

    • 地面微波接力通信

    • 卫星通信

• 信道复用

  • 频分复用

  • 时分复用

  • 统计时分复用

  • 波分复用

  • 码分复用

第三章——数据链路层

1. 数据链路层的简单模型（层次上看帧的传送）

• 数据链路层进行通信的主要步骤和协议的三大任务

  • 封装成帧——帧定界

  • 透明传输——字节填充

  • 差错控制

    • 比特差错及其特点

    • 处理差错的基本策略——检错码和纠错码

      • 码字、海明距离、奇偶校验码

      • 一位纠错码设计公式

      • 海明码的原理、计算方法、验证方法和举例

• 局域网——广播信道（静态/动态共享信道）

  • 以太网为首要代表（两个相似的协议）

  • 适配器

  • 实现协议的核心——CSMA/CD

    • 在广播的总线上实现一对一通信

    • 载波监听/冲突检测/碰撞产生的原因

    • 争用期的确定/最小帧的意义和计算方法

    • 冲突的解决——退避算法和jamming signal

• 广播信道的以太网

  • 100Base-T（集线器 + 双绞线）

  • 以太网信道利用率分析

  • MAC地址组成

  • 以太网MAC帧格式（V2)（判断无效帧）

• 扩展局域网

  • 用光纤扩展主机和集线器的距离

  • 用集线器扩展局域网的优缺点

  • 用网桥扩展局域网

    • 网桥组成、工作原理和优缺点

    • 网桥协议（透明网桥、生成树、......）

    • 源路由网桥的工作原理/基本实现/优缺点

• 802网桥技术比较

• 以太网交换机的原理和特点

  • 如何扩展局域网？

  • 如何实现虚拟局域网（帧格式的变动）？

第四章——网络层

1. 概述网络层学习要点

• 因特网的理念——简单灵活

  • 无连接的、尽最大努力的交付（可靠传输由上层负责）

  • 虚电路服务与数据报服务的对比

• 网际协议IP及其四个配套协议

• IP网络

  • 虚拟互联的意义和实现

  • 几种中间设备及其区别

• IP地址的编码发展的三阶段

  • 阶段一：分类的IP地址（五类地址的组成和记法）

  • 阶段二：划分子网

    • 路由表增加子网掩码

    • 使用子网掩码的分组转发过程

  • 阶段三：构造超网（CIDR）

    • CIDR的背景和核心思想

      • 组成与表示——地址快划分

      • 路由聚合

      • 分组转发——最长匹配原则 + 网络前缀匹配

• IP的特点及其硬件地址的关系：ARP和RARP

  • ARP的作用/工作流程/高速缓存/生存期

  • 使用ARP的四种典型情况

• IP数据报格式

  • 字段的含义/字段间的联系/长度的规定

  • 数据报分片 /首部检验位

• 区分：Routing、forwarding and switching

• IP分组转发的问题

  • IP分组的具体转发流程

  • 路由表的组成（基本要素、如何查找路由表）

  • 区分路由器和主机的分组转发流程

• ICMP——网络层的协议，IP包

  • 组成的基本格式

  • ICMP询问报文

  • ICMP差错报告报文

  • 数据内容，发送的类型和不发送的状况

  • ICMP的应用——PING、Traceroute

• 路由算法的特点、要求和基本原则

• 因特网使用动态路由、分层路由

• 两大类路由——域间（EGP）和域内（IGP）

  • IGP

    • DV算法

      • 算法设计——距离向量表的构成，如何生成路由表

      • 算法分析——无限计算问题（one-hop view）

      • 算法改进——path vector，split horizon

      • RIP距离向量算法：距离的度量/三个要点/路由表的建立

      • 路由器与邻居交换信息、RIP的报文格式

      • RIP的优缺点——源于DV

      • RIP：连接出错和恢复

    • LS算法

      • Dijkstra算法

      • LS statement交换

        • 洪泛链路状态包：控制洪泛的策略，分组结构和五种类型

        • 链路状态数据库

      • OSPF：度量、直接使用IP包发送；区域划分主干区域、主干/区域边界路由器

    • LS与DV比较

  • EGP

    • BGP

      • 重要性和作用；与域内协议的区别

      • 通过BGP发言人交换路由信息：path vector

      • BGP的四种报文及其组成（TCP包）

• 路由器

  • 路由选择，转发，分组处理和分组丢弃

  • 交换结构

• IP多播的意义和特点，多播使用的IP组地址

• 局域网/以太网多播

  • 多播路由选择协议的复杂性/要求

  • IGMP如何管理本地组成员

    • 两个阶段，如何减少控制信息开销

  • 多播路由选择

    • 反向路径广播RPB/Core Based Tree/隧道技术

• VPN

  • 本地地址 vs. 全球地址

  • 如何用隧道技术实现VPN

  • 远程接入VPN

• NAP和NAPT：操作过程/优缺点

第五章——运输层

• 运输层的重要性

  • 为应用进程提供了端对端的逻辑通信

  • 复用和分用的解决方案——协议端口

  • 端口的表示和分类

• 传输服务访问点TSAP

  • 如何寻找/获取TSAP？三种方式......

• 两大传输协议概述

  • UDP不需要连接，不可靠交付

  • TCP实现面向连接，可靠交付，控制开销大

• UDP提供面向报文的不可靠的服务

  • 主要功能和特点

  • UDP分组，首部结构

• TCP提供面向连接的字节流服务

  • 可靠传输，全双工，端对端（套接字）

• 可靠传输

  • 重要性——解决两大问题

  • 自动重传请求ARQ——停止等待协议（信道利用率低）

  • 引入流水线技术提高信道利用率

    • 流量控制的基础——滑动窗口协议

    • 连续ARQ

    • 累计确认，发送窗口，接受窗口，重传策略

• TCP报文段的首部格式

  • 各个字段的意义和作用

• TCP可靠通信的具体实现方式

• 传输的连接管理：客户服务器方式

  • TCP传输连接的建立

    • 三次握手的作用，期间的信息交换（如SN，MSS）

    • 二次握手的不足，SYN flooding attack

  • 传输连接的终止

    • 注意2MSL的作用

  • TCP的有限状态机

    • 状态变迁

• TCP的滑动窗口机制

  • 几个重要的指针，发送缓存与接收缓存

  • 发送窗口和接收窗口

  • 通告窗口和有效发送窗口

• ACK的策略

  • 累计型ACK

  • 延迟型ACK

  • 选择型ACK

• TCP的六个重要的定时器

• 超时重传的实现

  • RTO的意义和范围

  • RTT的采样，实时更新（Karn算法的补充）

• 用滑动窗口实现流量控制

  • 基于确认，发送窗口可变

  • 意外情况

    • 紧急数据

    • 零窗口问题

• 传输层的性能改进策略

  • 大报文传送

  • 延迟ACK

  • Nagle算法

  • 解决silly window syndrome问题

  • 临时性死锁讨论

• 拥塞控制：分组丢失是拥塞的标志/判断依据

  • 全局问题，与流量控制的关系

  • 作用与一般原理（开环/闭环控制）

  • 重要的方法和术语（cwnd，sshresh，MSS）

    • 慢启动和拥塞控制

    • 快重传和快恢复

  • 超时重传的处理

第六章——应用层

• 应用层协议的作用和原理（客户/服务器模型）

• 域名系统DNS

  • 产生的原因

  • 域名的组成和层次树状结构：TLD，二级域名，......

  • 四种类型的域名服务器，区和域的关系

  • 域名解析过程：递归/迭代查询

  • 高速缓存

  • 资源记录

• DNS攻击举例（补充）

• FTP原理和工作步骤

  • 主进程和从属进程，两个TCP连接

  • 与TFTP，NFS的区别

• 远程终端协议TELNET的功能和NVT格式

• 万维网WWW

  • URL标志分布在整个因特网上的万维网文档——格式

  • 超文本传送协议HTTP实现万维网上的链接

    • 工作过程和连接的类型

    • 代理服务器原理

    • 报文结构（方法，状态码等）

  • HTML为主的协议使万维网文档具有兼容性——超链接

    • 静态文档；动态文档（CGI）；活动文档（Java applet）

    • 浏览器和解释程序和缓存

  • 搜索引擎——全文/分类检索搜索引擎

• 电子邮件服务

  • 组成：发送方/接收方（用户代理）；发送方服务器/接收方服务器

  • 发送邮件重要步骤，电子邮件格式

  • SMTP（MIME）：具体过程

  • POP3和IMAP各自的特点和相互区别

• DHCP

  • 协议配置的项目和作用

  • 工作过程（几个关键报文），租用期的实现，中继代理

• SNMP

  • 一般模型，重要术语和三大组成

  • 基本管理功能，探询操作和Trap机制的结合

  • 使用UDP的特殊方式

• 套接字和系统调用