《计算机网络》知识点整理01

计算机网络概述

网络基本概念

网络：把许多计算机连接在一起。
互联网：通过路由器把多个网络连接在一起。
主机：与网络相连的计算机。
internet - 通用名词：由多个计算机网络互连而成，网络之间的通信协议是任意的。
Internet - 专用名词：由多个计算机网络互连而成，网络之间的通信协议是TCP/IP协议族。（前身ARPANET）
三级计算机网络： 主干网、地区网、校园网
因特网边缘部分：与因特网连接的主机组成。
- 通信方式：C\S、P2P
因特网核心部分：集线器、路由器、交换机
交换：按照特定方式动态地分配传输线路地资源。
- 电路交换（面向连接）：传输效率低，成本高。
- 报文交换：时延长
- 分组交换（存储转法技术）：时延短、灵活性高
报文：要发送的整块数据。
分组（包）：首部（控制信息） + 报文所划分成的数据段
分组是互联网中传送的数据单元。

计算机网络分类

按网络的传输技术：【点到点网络】和【广播式网络】
按网络的覆盖范围：【个人区域网(PAN)】【局域网(LAN)】【城域网(MAN)】【广域网(WAN)】
按网络的使用者：【公用网】【专用网】【私用网】
按网络拓扑结构：【星形网】【环形网】【总线形网】【树形】【网状】
按信息交换方式：【电路交换网】【报文交换网】【分组交换网】

计算机网络的性能指标

速率： b/s、Kb/s、Mb/s、Gb/s
主机在数字信道上传送数据的速率：数据率/比特率
带宽：数字信道所能传送的“最高数据率”
吞吐量：在单位时间内通过某个网络(信道、接口）的数据量
时延：一个数据单位(报文或分组或bit)从网络的一段传送到另一端所需要的时间。
时延种类：发送时延、传播时延、处理时延和排队时延
- 发送时延：发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间
- 传播时延：电磁波在信道中传播一定距离所花费的时间
- 处理时延：交换结点为存储转法而进行必要的处理所花费的时间
- 排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的时延
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
计算机网络体系结构： 计算机网络各层及其协议的集合
协议：通信双方进行数据交换而建立的规则、标准或约定。
协议三要素：
- 语法（交换信息的格式与结构 eg: 二进制 100011010）
- 语义（交换信息的控制信息 eg: 将二进制分割传输)
- 时序（交换信息的顺序或同步)
协议体系结构
- 应用层：应用进程之间交互完成特定网络应用（eg: SMTP、HTTP、FTP、DNS）
- 传输层：为两个主机中进程之间的通信提供数据传输服务(eg: TCP、UDP)
- 网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
- 数据链路层：加上链路层首部和尾部形成数据链路层帧。
- 物理层：把比特流传递给物理实体。
网络实体：任何发或收信息的软硬件进程。

物理层

三种通信方式：
- 单工通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互(eg: 无线电广播、有线电视、电视广播）
- 半双工通信：通信的双发都可以发送/接收信息但是无法同时发送/接收
- 全双工通信：通信的双发可以同时发送/接收信息
基本带通调制方法：
- 调频(FM - frequency modulation): 载波的频率随基带数字信号而变化。
- 调幅(AM - amplitude modulation): 载波的振幅随基带数字信号而变化。
- 调相(PM - phase modulation): 载波的初始相位随基带数字信号而变化。
有线传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤
无限传输介质：红外线、大气激光、电磁波
信道复用技术：
- 频分多路复用(FDM - frequency-division multiplexing): 整个传输频带被划分为若干个频率通道，每个用户占用一个频段
- 时分多路复用(TDM - time-division multiplexing): 将物理信道按时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干时隙，每个用户占用一个时隙传输数据
- 波分多路复用(WDM - wavelength division multiplexing): 将光的频分复用
- 码分多路复用(CDM - code division multiplexing): 各用户使用经过特殊挑选的不同码型

网络层

网际协议IP(Internet Protocol)是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。
- 与IP配套使用的三个协议： ARP(地址解析协议)、ICMP(网际控制报文协议)、IGMP(网际组管理协议)
TCP/IP中网络层向上提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据包服务。
各层设备：
- 应用层：网关(gateway)
- 网络层: 路由器(router)
- 数据链路层：网桥(network bridge)或交换机(switch)
- 物理层: 中继器(repeater)、集线器(concentrator)
虚拟互连网络 IP = 网络号 + 主机号
IP地址是一种分登记的地址结构
- 互联网服务提供商（Internet Service Provider）在分配IP地址时只分配【网络号】，剩下的主机号有该网络号单位自行分配。
- 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号）
IP地址是标志一个主机(或路由器）和一条链路的接口
- 多归属主机：一个主机同时连接到两个网络上时，该主机必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号net-id必须不同。
- 一个路由器至少应当连接两个网络，才能将IP数据包从一个网络转发到另一个网络，路由器至少有两个不同的IP地址。
IP地址和物理地址
- IP地址：网络层和以上各层使用的地址。 IP地址在IP数据报首部。
- 物理地址(MAC): 数据链路层和物理层使用的物理地址。硬件地址在MAC帧的首部。