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1、 【整理时间】 20140109 【作者】 未来 【说明】 大家可以任意编辑再修改，这是计算机网络简明教程第二版谢希仁课后重要概念，另有高级版。 第一章 概述【1】计算机网络（可简称网络）把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络连接在一起。因特网是世界上最大的互联网。【2】以小写字母i开始的internet（互联网或互连网）是通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的【3】以大写字母I开始的Internet(因特网)是专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络互相连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信规则，且
2、其前身是美国的ARPANET【4】因特网现在采用存储转发的分组交换技术,以及三层ISP结构。【5】因特网按工作方式可划分为边缘部分与核心部分。主机在网络的边缘部分，作用是进行信息处理。路由器在网络的核心部分，作用是按存储转发方式进行分组交换。【6】计算机通信是计算机中的进程(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-服务器方式和对等连接方式(P2P方式)。【7】客户和服务器都是指进程中所涉及到的两个应用进程。客户是服务请求方，服务器是客户提供方。【8】按作用范围不同，计算机网络分为广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN和个人区域网PAN。【9】计算机网络最常用的性能指标是：
3、速率、带宽、吞吐量、时延（发送时延、传播时延、处理时延、排队时延）和信道(或网络)利用率。【10】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，计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。【11】五层协议体系结构由应用层、运输层、网络层（或网际层）、数据链路层和物理层组成。运输层最重要的协议是TCP和UDP协议，而网络层最重要的协议是IP协议。 第二章 物理层【1】物理层的主要任务就是确定和传输媒体的接口有关的一些特性，如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。【2】一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统、传输系统和目的系统。源系统包括源点（或源站、信源）和发送器，目的系统
4、包括接收器和终点（或目的站、信宿）。【3】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，信号则是数据的电气的或电磁的表现。【4】根据信号中代表消息的参数的方式不同，信号可分为模拟信号（或连续信号）和数字信号（或离散信号）。代表数字信号不同离散数值的基本波形称为码元。【5】从通信双方信息交互的方式可以划分为单向通信（或单工通信），双向交替通信（或半双工通信）和双向同时通信（或全双工通信）。【6】来自信源的信号叫做基带信号。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。还有跟复杂的调制方法，如正交振幅调制。【7】要
5、提高数据在信道上的传输速率，可以使用更好的传输媒体，或使用先进的调制技术，但数据传输速率总不可能被任意提高。【8】传输媒体可分为两大类，即导向传输媒体（双绞线、同轴电缆或光纤）和非导向传输媒体（无线或红外或大气激光）。【9】常用的信道复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用和波分复用（光的频分复用）。【10】最初在数字传输系统中使用的传输标准是脉冲编码调制PCM.。现在高速的数字传输系统使用同步光线网SONET（美国标准）或同步数字系列SDH（国际标准）。【11】用户到因特网的宽带接入方法有非对称数字用户线xDSL（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造），光纤同轴混合网HFC（
6、在有线电视网的基础上开发的）和FTTx（即光纤到.）。其中使用最多的是ADSL。 第三章 数据链路层【1】链路是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，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（如协议的实现）。【2】数据链路层使用的信道主要有点对点信道和广播信道两种。【3】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则是：封装成帧、透明传输和差错检测。【4】循环冗余检验CRC是一种检错方法，而帧检验序列FCS是添加在数据后面的冗余码。【5】点对点协议PPP是数据链路层使用得最多的一钟协议，它的特点是：简单；只检测差错，而不是纠正差错；不使用序号，也不进行流
7、量控制；可支持多种网络层协议。【6】PPPoE是为宽带上网的主机使用的链路层协议。【7】局域网的优点：具有广播功能，从一个站点可很方便的访问全网；便于系统的扩展和逐渐地演变；提高了系统的可靠性、可用性和生存性。【8】共享通信媒体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，又称多点接入（随机接入或受控接入）。【9】IEEE 802 委员会曾把局域网的数据连接层拆成两个子层，即逻辑链路控制（LLC）子层（与传输媒体无关）和媒体接入控制（MAC）子层（与传输媒体有关）。但现在LLC子层已成为历史。【10】计算机与外界局域网的通信要通过通信适配器，它又称为网络接口卡或网卡。
8、计算机的硬件地址就在适配器中的ROM中。【11】以太网采用无连接的工作方式，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弃，其他什么也不做。【12】以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD。协议的要点是：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。然后按照退避算法等待一段随机时间后再次发送。因此，每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网上个站点都平等地争用以太网信道。【13】目前的以太网基本上都是使用集线器的双绞线以太网。这种以太网在物理上是星形网，但在逻辑上则是总线形网。集线器工作在
9、物理层，它的每个接口仅仅简单地转发比特，不进行碰撞检测。【14】以太网的硬件地址，即MAC地址实际上就是适配器地址或适配器标识符，与主机所在的地点无关。源地址和目的地址都是48位长。【15】以太网的适配器有过滤功能，它只接受单播帧，或广播帧，或多播帧。【16】使用集线器可以在物理层扩展以太网（扩展后的以太网仍然是一个网络）。【17】使用网桥可以在数据链路层扩展以太网（扩展后的以太网仍然是一个网络）。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
10、生广播风暴。【18】交换式集线器常称为以太网交换机或第二层交换机（工作在数据链路层）。它就是一个多接口网桥，而每个接口都直接与某台单主机或另一个集线器相连，且工作在全双工方式。以太网交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，无碰撞地传输数据。【19】高速以太网有100Mb/s的快速以太网，1Gb/s的吉比特以太网和10Gb/s的10吉比特以太网。最近还发展到100吉比特以太网。在宽带接入技术中，用高速以太网进行接入也是一种可供选择的方法。 第四章 网络层【1】TCP/IP体系中的网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。网络层不提供服务
11、质量的承若，不保证分组交付的时限，所传送的分组可能出错、丢失、重复、和失序。进程之间的通信的可靠性由运输层负责。【2】IP网是虚拟的，因为从网络层上看，IP网好像是一个统一的、抽象的网络（实际上是异构的）。IP层抽象的互联网屏蔽了下层网络很复杂的细节，使我们能够使用统一的、抽象的IP地址处理主机之间的通信问题。【3】在互联网上的交付有两种：在本网络上的直接交付（不经过路由器）和到其他网络的间接交付（至少经过一个路由器，但最后一次一定是直接交付）。【4】一个IP地址在整个因特网范围内是唯一的。分类的IP地址包括A类、B类和C类地址（单播地址），以及D类地址（多播地址）。E类地址未使用。【5】分类
12、的IP地址有网络号字段（指明网络）和主机号字段（指明主机）组成。网络号字段最前面的类别位指明IP地址的类别。【6】IP地址是一种分等级的地址结构。IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组。【7】IP地址标志一台主机（或路由器）和一条链路的接口。多归属主机同时连接到两个或更多的网络上。这样的主机同时具有两个或更多的IP地址，其网络号必须是不同的。由于一个路由器至少应当连接到两个网络，因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地.【8】按照因特网的观点，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络。所有
13、分配到网络号的网络（不管是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网）都是平等的。【9】物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址（用软件实现的），在数据链路层看不见数据报的IP地址。【10】IP数据报分为首部和尾部两部分。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的（源地址、目的地址、总长度等重要字段都在固定首部中）。一些长度可变的可选字段放在固定首部的后面。【11】IP首部中的生存时间字段给出了IP数据报在因特网中所能经过的最大路由器数，可防止IP数据报在互联网中无限制的兜圈子。【12】地址解析协议ARP把IP
14、地址解析为硬件地址，它解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。ARP的高速缓存可以大大减少网络上的通信量。 【13】在因特网中，我们无法仅根据硬件地址寻找到在某一个网络上的某台主机。因此，从IP地址找到硬件地址的解析是非常必要的。【14】无分类域间路由选择CIDR是解决目前IP地址紧缺的一个好方法。CIDR记法把IP地址后面加上“/”，然后写上前缀所占的位数。前缀（网络前缀）用来指明网络，前缀后面的部分是后缀，用来指明主机。CIDR把前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。IP地址的分配都以CIDR地址块为单位。【15】CIDR的32位地址掩码（或子网掩码
15、）由一串1或一串0组成，而1的个数就是前缀的长度。只要把IP地址和地址掩码逐位进行“逻辑与（AND）”运算，就很容易得出网络地址。A类地址的默认地址掩码是255.0.0.0。B类地址的默认地址掩码是255.255.0.0。C类地址的默认地址掩码是255.255.255.0。【16】路由聚合（把许多前缀相同的地址用一个来代替）有利于减少路由表中的项目，减少路由器之间的路由选择信息的交换，从而提高整个因特网的性能。【17】“转发”和“路由选择”有区别。“转发”是单个路由器的动作。“路由选择”是许多路由器共同协作的过程，这些路由器相互交换信息，目的是生成路由表，在从路由表到处转发表。若采用自适应路由
16、选择算法，则当网络拓扑变化时，路由表和转发表能够自动更新。在许多情况下，可以不考虑转发表和路由表的区别，而都使用路由表这一名词。【18】自治系统（AS）就是在单一的技术管理下的一组路由器。一个AS对其他AS的表现出的是一个单一的和一致的路由选择策略。【19】路由选择协议有两大类：内部网关协议（或自治系统内部的路由选择协议），如RIP和OSPF；外部网关协议（或自治系统之间的路由选择协议），如BGP-4。【20】RIP是分布式的基于距离向量的路由选择协议,只适用于小型互联网。RIP按固定的时间间隔和相邻路由器交换信息。交换的信息是自己当前的路由表，即到到本自治系统中所有网络的（最短）距离，以及到
17、每个网络应经过的下一跳路由器。【21】OSPF是分布式的链路状态协议，适用于大型互联网。OSPF只在链路状态发生变化时，才用向本自治系统中的所有路由器，用洪泛法发送与本路由器相邻的所有路由器的链路状态信息。“链路状态”指明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”。“度量”可表示费用、距离、时延、带宽等，可统称为“代价”。所有的路由器最终都能建立一个全网的拓扑结构图。【22】BGP-4是不同于AS的路由器之间交换路由信息的协议，是一种路径向量路由选择协议，BGP力求寻找一条能够到达目的网络（可达）且比较好的路由（不兜圈子了），而并非要寻找一条最佳路由。【23】网际控制报文协议ICMP是I
18、P层的协议。ICMP报文作为IP数据报的数据，加上首部后组成IP数据报发送出去。使用ICCMP并不是实现可靠传输。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报文的种类有两种，即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。【24】ICMP的一个重要的运用就是分组网间探测PING，用来测试两台主机之间的连通性。PING使用了ICMP回送请求与回送回答报文。 第五章 运输层 【1】运输层提供应用进程间的逻辑通信，也就是说，运输层之间的通信并不是真正的两个运输层之间直接传送数据。运输层向应用层屏蔽了下面的网络的细节（如网络拓扑、所采用的路由选择协议等），它使应用进程看见的就是好
19、像在两个运输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道。【2】网络层为主机之间提供逻辑通信，而运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。【3】运输层有两个主要协议：TCP和UDP。他们都有复用和分用，以及检错的功能。当运输层采用面向连接的TCP协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服务），但这种逻辑通信信道就相当于一条全双工通道的可靠信道。当运输层采用无连接的UDP协议时，这种逻辑通信信道仍然是一条不可靠信道。【4】运输层用一个16位端口号来标志一个端口，端口号只具有本地意义，它只是为了标志本计算机应用层中的各个进程在和运输层交互时的层间接口。在因特网的不同计算机中，相同的端口号是没有关
20、联的。【5】两台计算机中的进程要互相通信，不仅要知道对方的IP地址（为了找到对方的计算机），而且还要知道对方的端口号（为了找到计算机中的应用进程）。【6】运输层的端口号分为服务器端使用的端口号(0-1023指派给熟知端口，1024-49151是登记端口号)和客户端暂时使用的端口号（49152-65535）。【7】UDP的主要特点是：1无连接；2尽最大努力交付；3面向报文；4无拥塞控制；5支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信；6首部开销小（只有四个字段：源端口、目的端口、长度、检验和）。【8】TCP的主要特点是：1面向连接；2每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）；3提供可靠交付服务；
21、4提供全双工通信；5面向字节流。【9】TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点。这样的端点就叫做套接字(socket)或插口。套接字用IP地址：端口来表示。【10】停止等待协议能够在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。每发送完一个分组就停止发送，等待对方确认。在收到确认后再发送下一个分组。分组需要进行编号。【11】超时重传是指只要超过了一段时间仍然没有收到确认，就重传前面发送过的分组（认为刚才发送的分组丢失了）。因此每发送完一个分组需要设置一个超时计时器，其重传时间应比数据在分组传输的平均往返时间更长一些，这种自动重传方式常称为自动重传请求ARQ。【12】在停止等待协议中，若
22、接收方收到重复分组，就丢弃该分组，但同时还要发送确认。【13】 连续ARQ协议可提高信道利用率，发送方维持一个发送窗口，凡位于发送窗口内的分组都可连续发送出去，而不需要等待对方的确认，接收方一般采用累积确认，对按序到达的最后一个分组发送确认，表明到这个分组为止的所有分组都已正确收到了。【14】TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面有4N字节是根据需要而增加的选项（N是整数）。在一个TCP连接中传送的字节流中的每一个字节都按顺序编号。首部中的序号字段值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号【15】TCP首部中的确认号是期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号，若确认号为N，则
23、表明：到序号N-1为止的所有数据都已正确收到。【16】TCP首部中的窗口字段指出了现在允许对方发送的数据量，窗口值是经常在动态变化着的。【17】TCP使用滑动窗口机制，发送窗口里面的序号允许发送的序号，发送窗口后沿的后面部分表示已发送且收到了确认，而发送窗口的前沿的前面部分表示不允许发送的。发送窗口后沿的变化情况有两种可能，既不动（没有收到新的确认）和前移（收到了新的确认），发送窗口前沿通常是不断向前移动的。【18】流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。【19】在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源的所能提供的可用部分，网络的性能就变坏。这种情况就叫拥塞，拥塞
24、控制就是防止过多的数据注入网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。【20】流量控制是一个端到端的问题。是接收端抑制发送端的发送数据的速率，以便使接收端来得及接收，拥塞控制是一个全局性的过程，涉及所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。【21】为了进行拥塞控制，TCP的发送方要维持一个拥塞窗口cwnd的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化，发送方让自己的发送窗口取为拥塞窗口和接收方的接收窗口中较小的一个。【22】运输连接有三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放。【23】主动发起TCP连接建立的应用进程叫做客户，而被动等待连接的应用进程叫做
25、服务器，TCP的连接建立采用三向握手机制。服务器要确认客户的连接请求，然后客户要对服务器的确认进行确认。【24】TCP的连接释放采用四向握手机制，任何一方都可以在数据传送结束后发出释放的通知，待对方确认后就进行半关闭状态， 当另一方也没有数据再发送时，则发送连接释放通知，对方确认后就完全关闭了TCP连接。 第六章 应用层【1】应用层协议是为了解决某一类应用问题，而问题的解决又是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的。应用程规定了应用进程在通信时所遵循的协议。【2】应用层的许多协议都是基于客户服务器方式的，客户是服务请求方，服务器是服务提供方。【3】域名系统DNS是因特网使
26、用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址。DNS是一个联机分布式数据库系统，并采用客户服务器方式。【4】域名到IP地址的解析式由分布在因特网上的许多域名服务器程序（即域名服务器）共同完成的。【5】因特网采用层次树状结构的命名方法，任何一台连接在因特网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名。每一个域名都由标号序列组成，而各标号之间用点隔开。域名分为顶级域名，二级域名，三级域名、.，最高级别的域名在最右边。【6】域名只是个逻辑概念，并不代表计算机所在的物理地点。变长的域名和有助于记忆的字符串便于人的使用。域名中的点和点分十进制IP地址中的点没有关系。【7】域名服务器
27、分为根域名服务器，顶级域名服务器，权限域名服务器和本地域名服务器。【8】域名服务器中广泛地使用了高速缓存（即高速缓存域名服务器）。高速缓存用来存放最近查询过的域名，以及从何处获得域名映射信息的记录。由于使用了高速缓存，大多数名字都可在本地进行解析，仅少量解析需要在因特网上通信。【9】文件传送协议FTP之提供文件传送的一些基本的服务，它使用TCP可靠的运输服务。FTP的主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。【10】FTP使用客户服务器方式。一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。FTP的服务器进程由两大部分组成：一个主进程，负责接受新的请求；另外有若干个从属进程，负责
28、处理单个请求。【11】在进行文件传输时，FTP的客户和服务器之间要建立两个并行的TCP连接：控制连接和数据连接。FTP客户所发出的传送请求，通过控制连接发送给服务器端的控制进程，但控制连接并不用来传送文件。实际用于传输文件的是数据连接。【12】万维网WWW并非某种特殊的计算机网络。万维网是一个大规模的，联机式的信息储藏所，它用链接的方法能非常方便地从因特网上的一个站点链接到另一个站点，从而主动地按需获取丰富的信息。【13】万维网是一个分布式的超媒体系统，它是超文本系统的扩充。所谓超文本是指包含指向其他文档的链接的文本。超文本文档仅包含文本信息，而超媒体文档还包含其他表示方式的信息，如图形、声音
29、、图像、动画，甚至活动视频图像。【14】万维网的客户程序向因特网中的服务器程序发出请求，服务器程序向客户程序送回客户所要的万维网文档，在客户程序主窗口上显示出的万维网文档称为页面。【15】万维网使用统一资源定位符URL来标识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。URL的一般形式由以下四个部分组成： :/:/【16】万维网客户程序与服务器程序之间进行交互所使用的协议时超文本传送协议HTTP。HTTP是一个应用层协议，使用TCP连接进行可靠的传送。但HTTP协议本身是无连接、无状态的。HTTP/1.1协议使用了持续连接（分为非流水线方式和流水线方式）。【17
30、】万维网使用超文本标记语言HTML来显示各种万维网页面。【18】万维网静态文档是指在文档创作完毕后就存放在万维网服务器中，在被用户浏览的过程中，内容不会改变。动态文档是指文档的内容是在浏览器访问万维网服务器时才由应用程序动态创建的。通用网关接口CGI定义了动态文档应如何创建，输入数据应如何提供给应用程序，以及输出结果应如何使用。【19】活动文档技术可以使浏览器屏幕连续更新。当浏览器请求一个活动文档时，服务器就返回一段活动文档程序副本在浏览器端运行。活动文档程序可与用户直接交互，并可连续地改变屏幕的显示。【20】一个浏览器包括一组客户程序、一组解释程序、以及一个控制程序。在浏览器中还设有一个缓存
31、。【21】在万维网中用来进行搜索的工具叫做搜索引擎。搜索引擎大体上可划分为全文检索搜索引擎和分类目录搜索引擎两大类。现在最出名的全文搜索引擎就是Google（谷歌）网站。在分类目录搜索引擎中最著名的就是雅虎（），国内著名的分类所搜引擎有雅虎中国()、新浪（）、搜狐（）、网易（）等。目前出现的垂直搜索引擎可针对某一特定领域，特定人群或某一特定需求提供搜索服务。【22】电子邮件时因特网上使用最多的和最受用户欢迎的一种应用。电子邮件把邮件发送到收件人使用的邮件服务器，并放在其中的收件人邮箱中，收件人可随时上网到自己使用的邮件服务器进行读取，相当于“电子信箱”。【23】一个电子邮件系统有三个主要组成构
32、件，即：用户代理，邮件服务器，以及邮件协议（包括邮件发送协议，如SMTP；邮件读取协议，如POP3）。用户代理和邮件服务器都要运行这两种协议。【24】电子邮件的用户代理就是用户与电子邮件系统的接口，它向用户提供一个很友好的视窗界面来发送和接收邮件。【25】从用户代理把邮件传送到邮件服务器，以及在邮件服务器之间的传送，都要使用SMTP协议。但用户代理从邮件服务器读取邮件时，则要使用POP3（或IMAP）协议。【26】基于万维网的电子邮件使用户不管在什么地方，只要能够上网打开万维网浏览器后，就可以收发电子邮件。用户浏览器和邮件服务器之间的邮件传送使用HTTP协议，而在邮件服务器之间邮件的传送仍然使用SMTP协议。
