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1 OSI 参考模型

​ 开放式系统互连通信参考模型，7层

1-1 概念

​ 推荐所有公司使用这个规范来控制网络，这样所有公司可以通过相同的规范互联。

1-2 划分及功能

​ 1.应用层：为所有应用程序提供服务
​ 2.表示层：处理数据格式、数据加密等
​ 3.会话层：建立，管理，维护会话
​ 4.运输层：建立，管理，维护端到端的连接
​ 5.网络层：IP地址及路由选择（路由器）
​ 6.数据链路层：提供介质访问和链路管理（交换机）
​ 7.物理层：比特流传输

1-3 特点

​ 对等通信。在每一层通信过程中，使用本层自己协议进行通信。

2 TCP/IP 五层协议体系结构

​ 1.应用层：直接为用户提供应用进程
​ 2.运输层：负责两个主机进程的通信
​ 3.网络层：选择合适的路由、位不同主机提供通信服务
​ 4.数据链路层：无差错的传送帧为单位的数据
​ 5.物理层：透明地传送比特流，确定连接电缆插头的定义及连接法。

​ 解决问题：
​ 1.尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体
​ 2.解决物理连接的建立、维持和释放问题
​ 3.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路

​传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。
​服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方

3 网络体系结构采用分层次的原因

​ 1.各层之间是独立的
​ 2.灵活性好
​ 3.结构上可分开
​ 4.易于实现和维护
​ 5.能促进标准化工作

4 局域网拓扑结构

​ 1.星型：容易实现；节点扩展、移动方便；维护容易；采用广播信息传送方式；网络传输数据快
​ 2.环型：同轴电缆；实现简单、投资最小；传输速度较快；维护困难；扩展性能差
​ 3.总线型：组网费用低；用户扩展灵活；维护较容易；总线带宽，传输速度随用户增多而下降；一次仅能一个端用户发送数据
​ 4.混合型：综合星型、环型、总线型三种网络结构
​ 企业组建局域网：星型； 楼层之间局域网组建：混合型
​ 决定局域网特性的三个主要技术是拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法。其中最为重要介质访问控制方法，它对网络特性起着十分重要的作用。

5 计算机网络设备各属于哪一层次

​ 应用层：应用网关
​ 运输层：传输网关
​ 网络层：路由器、三层交换机
​ 数据链路层：网桥、（二层）交换机
​ 物理层：中继器、集线器、复用器、分用器、转发器

6 IP地址的构成

​ 32位，网络号+主机号

6-1 分类

​ A类：1-127
​ B类：128-191
​ C类：192-223
​ D类：224-239 组播地址
​ E类：240-

7 子网掩码相关知识

7-1 组成

​ 32位二进制，网络号（左，1）+主机号（右，0）

7-1 分类

​ A类：255.0.0.0
​ B类：255.255.0.0
​ C类：255.255.255.0

7-2 表示

​ 1.点分十进制：255.255.255.0
​ 2.CIDR斜线记法：/24 则子网掩码为255.255.255.0

8 划分子网

8-1 计算网络地址

​ IP地址和子网掩码进行二进制的相与运算
​ 网络目的地址包含：主机地址、子网地址、网络地址、默认路由
​ 注意：主机地址要看主机号数
​ 例如：与10.110.12.29mask255.255.255.224属于同一网段的主机地址是10.110.30

8-1-1 作用

​ 判断两主机是否为同一网段，即网络地址是否相同。如果相同，那么可以把数据包直接发送到目标主机，否则就需要路由网关将数据包转发送到目的地。

8-2 子网数

​ 子网号n位，则子网数有2^n-2（减去全0和全1）
​ n=1的个数

8-3 主机数

​ 主机号n位，则主机数有2^n-2（减去全0和全1）
​ n=0的个数

9 掩码

​ IP地址有多少个1，掩码就有多少个1
​ 子网掩码≠掩码
​ 如172.31.128.255，二进制位10101100.00011111.10000000.11111111，18个1，则：
​ 掩码为：11111111.11111111.11000000.00000000

10 可分配ip地址的范围

​ 以9 掩码为例，对其进行二进制相与运算

10-1 算网络号

​ 10101100.00011111.10000000.11111111
​ 11111111.11111111.11000000.00000000
​ 得10101100.00011111.10000000.00000000
​ 换十进制，即网络号172.31.128.0

10-2 算广播地址

​ 掩码中18个1，即网络号占据18个，所以主机号占据14位
​ 将网络号从右数起的14个0替换为1，即11111111.11111111.10111111.11111111
​ 换十进制，即172.31.191.255

10-3 算可用IP地址范围

​ IP地址的可用范围为网络号+1到广播地址-1，则本题的IP地址范围为
​ 172.31.128.1~172.31.191.254

11 非导引型的传输媒体

​ 自由空间

11-1 分类

​ 1.长波通信：需中继站
​ 2.中波通信：
​ 3.短波通信：用于高频通信，电离层的反射
​ 4.微波通信：不能被反射。
​ 分为地面微波通信：需要中继站，接力；卫星通信：传播时延大

12 香农公式

信噪比(dB)=10log10(S/N) (dB)
信道的极限传输速率C=Wlog2(1+S/N) (bit/s)
​ S/N=10时，信噪比为10dB；S/N=1000时，信噪比为30dB
​ W为信道的带宽；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内的高斯噪声功率

​ 问：对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，那么还有办法提高信息的传输速率吗？
​ 答：可用编码的方法，让每一个码元携带更多比特的信息量。

13 互联网的特点

​ 连通性、共享

13-1 互联网的组成

13-1-1 边缘部分

​ 主机，用户使用，进行通信和资源共享
​ 通信方式：
​ 1.客户-服务器方式（C/S方式）：客户是服务请求方，服务器是服务提供方
​ 2.对等方式（P2P方式）：每一台主机既是客户又是服务器

13-1-2 核心部分

​ 路由器，为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）
​ 路由器是实现分组交换的关键构建，任务是转发收到的分组

14 网络协议

​ 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成： 语法、语义、同步
​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：即事件实现顺序的详细说明。

​ 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。（下一层向上一层提供的是协议，上层向下层提供指令）

​ 协议和服务的概念的区分：
​ 1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。
​ 2、协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。

14-1 IP协议

​ IP协议是无连接的，其信息传输方式是数据报
​ 实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。

14-2 TCP协议

​ 1.通信前需建立连接，结束后，需释放连接（逻辑连接）
​ 2.一对一
​ 3.提供可靠交付数据流传输的服务：无差错、不丢失、不重复、按序到达
​ 4.全双工通信的数据流传输服务
​ 5.面向连接的数据流传输服务

14-3 UDP协议

​ 1.通信时无连接
​ 2.不保证可靠交付
​ 3.面向报文：一次一个完整报文，会降低IP层效率
​ 4.一对一、一对多、多对一的交互通信
​ 5.首部开销小，只有8字节。TCP首部20字节
​ 6.无拥塞控制：网络不会使源主机的发送速率降低

14-4 路由选择协议

​ 位于网络层

14-4-1 RIP协议：

​ 要求每一个路由器都要维护它到每一个目的网络的距离(跳数)
​ 最大跳15跳，即经过15个路由器
​ 直接使用UDP传输

14-4-2 OSPF协议：

​ 度量标准是带宽，延迟
​ 直接使用IP数据报传输

14-5 ARP协议

​ ARP请求帧 我的ip地址是硬件地址是 我想知道ip地址xx的硬件地址
​ ARP响应帧：我的ip地址是xx，我的硬件地址是xx
​ 然后互相都会把地址映射存进ARP缓存
​ 作用：寻找某个IP地址的mac(物理)地址

14-6 HTTP协议

​ 在Internet上浏览时，浏览器和WWW服务器之间传输网页使用的协议

15 网际控制报文协议 ICMP 的应用举例

​ 1.PING：测试两个主机之间的连通性
​ 应用层，没有通过运输层的TCP或UDP
​ 发出的是ICMP请求报文
​ 2.tracert：跟踪一个分组从源点到终点的路径
​ 以上2个应用常用来检查连通性和排除故障点

16 双向数据传送的通信方式

​ 全双工(半双工只能某一时刻仅仅单一方向通信)

17 计算机网络分类

​ 1.局域网（LAN）小
​ 2.域域网（MAN）中
​ 3.广域网（WAN）大
​ 4.个域网（PAN）

18 计算机网络的性能指标

18-1 性能

​ 1.速率：千=1000(bit/s)；注意数据中千为1024
​ 2.带宽：（1）频带宽度：频率范围，hz
​ （2）通道传送数据的能力，即最高数据率：bit/s
​ 3.吞吐量：单位时间内通过某网络（或信道、接口）的实际数据量，受带宽或网络额定速率限定
​ 4.时延：总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
​ （1）发送时延：数据帧长度/发送速率；与信道长度无关 （车过收费站耗时总长）
​ （2）传播时延：信道长度/信道传送速率；与信号发送速率无关（车过高速路段耗时总长）
​ （3）处理时延：（收费站缴费时长）
​ （4）排队时延：（收费站排队耗时）
​ 总时延受以上四种时延影响，故不能笼统的认为数据发送速率越高，总时延越小
​ 5.时延带宽积
​ 时延带宽积=传播时延 x 带宽
​ 6.往返时间RTT
​ A向主机B发送信息并收到主机B回复确认的信息的时间
​ 有效数据率=数据长度/(发送时间+RTT)
​ 7.利用率
​ 信道利用率、网络利用率
​ 信道利用率并非越高越好，当网络的利用率达到容量1/2，时延加倍，即​ 信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延

18-2 非性能

​ 费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和升级性、易于管理和维护
​ 非性能特征：宏观整体评价网络的外在表现。性能指标：具体定量描述网络的技术性能。

19 计算机网络常用的交换技术

​ 1.电路交换：建立连接-通话-释放连接
​ 2.报文交换：”存储-转发“
​ 3.分组交换：报文分组加首部；路由器存储转发；目的地合并
​ 4.信元交换

20 计算机网络的双工方式

​ 1.单工通信：单向通信，单向
​ 2.半双工通信：双向交替通信，双向，双方不能同时发送与接收
​ 3.全双工通信：双向同时通信，双向，双方能同时发送与接收

21 冲突域和广播域

​ 1.冲突域（物理分段）：连接在同一导线上的所有工作站的集合，或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网上竞争同一带宽的节点集合。
​ 2.广播域：接收同样广播消息的节点的集合。
参考链接
​ 问：如何辨别数清冲突域和广播域？
​ 答：1.第一层不能隔离冲突域和广播域。例如集线器或者直接连PC
​ 2.第二层可以隔离冲突域，但不能隔离广播域。例如，二层交换机
​ 3.第三层可以隔离广播域，默认隔离冲突域，例如，路由器
​ 4.若没有路由器时，不能隔离广播域，即1个广播域。交换机连接几个端口就有几个冲突域，注意集线器算一个冲突域，毕竟它与交换机只有一个接口相连。
​ 5.有路由器时，路由器上有几个向外连接的端口就有几个广播域。交换机连接几台pc和集线器，就有几个冲突域，另外路由器和交换机之间也是有冲突域的。
​ 6.网桥可以将一个冲突域分割为两个

22 IP地址的相关计算

​ 1.IP地址的构成点击跳往6 IP地址的构成
​ 2.计算网路地址、主机地址点击跳往8-1计算网络地址
​ 3.掩码点击跳往9 掩码
​ 4.主机数点击跳往8-3 主机数

23 IPv4 地址相关知识

​ IPV4地址已耗尽
​ IP数据报格式：基本首部+有效载荷（净负荷）

24 CRC循环冗余校验的相关计算

​ 根据多项式得出除数，例如以下式子得出除数110101，n=5
p ( X ) = x 5 + x 4 + x 2 + 1 p(X)=x^5+x^4+x^2+1 p(X)=x5+x4+x2+1
​ 所得余数为0，正；否则，误
​ 详见课本P75
​ 在数据通信中，当发送数据出现差错时，发送端无需进行数据重发的差错控制方法为FEC

25 RIP协议和OSPF协议的相关知识

​ 点击跳往14-4 路由选择协议

25-1 RIP协议如何更新路由表

参考链接
将收到的路由信息+1，并更换路由（收到哪个改哪个），与原路由信息比较，若比原路由小，更新；大，不变。（相等也更新）
RIP的目的是找出最短的路径。

26 路由器如何建立路由表

​ 路由表中含有网络周边的拓扑信息，其建立的主要目标是为了实现路由协议和静态路由选择
　路由表需要一个建立过程，即初始化路由表，不同的网络操作系统有不同的初始化方式

26-1 分类

​ 1.静态路由表：由系统管理员实现设置好的固定的路由表，不会随未来网络结构的改变而改变。
​ 2.动态路由表：由路由器根据网络系统的运行状况而自动调整的路由表。

26-2 组成

​ 1.网络地址、网络掩码：
​ 2.网关：即下一跳服务器
​ 3.接口
​ 4.跃点数

26-3 如何查找路由表及如何计算下一跳

​ 查看路由表：show ip route
​ 计算下一跳：
逐个将目的地址与子网掩码相与，比较目的网络，相同则下一跳；不同则进行下一组对比。若都不同不同则下一跳默认。
详见书本习题P197 4-20

27 CSMA/CD工作原理

​ 1.发送数据前：先侦听信道是否空闲。若空闲，则立即发送数据。若忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；
​ 2.若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试。
其原理简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。

28 TCP和UDP的主要特点

​ TCP和UDP在发送报文时所采用的方式完全不同。但都是运输层协议。
​ 详见14-2 TCP协议、14-3 UDP协议

29 数据通信系统的组成部分

​ 分为源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）、目的系统（接收端、接收方）
​ 1.源系统：源点（源站、信源）、发送器
​ 2.目的系统：接收器、终点（目的站、信宿）
​ 通信的目的是传送信息，数据是运送信息的实体，信号是数据的电气或电磁表现
​ 信号分类：模拟信号（连续）、数字信号（离散）

30 数据链路层的三个基本问题

​ 封装成帧、透明传输、差错检测
​ 1.封装成帧：加首尾，形成帧定界
​ 帧定界符：开始符SOH，结束符EOT
​ 链路层协议规定帧的数据部分长度上限——最大传送单元MTU
​ 2.透明传输：添加转义字符ESC，防止数据链路层错误的找到帧的边界
​ 3.差错检测：比特传输过程中可能会产生差错，即1->0，0->1
​ 误码率：传输错误的比特占所传输比特总数的比率

31 IP数据报的构成

​ 固定部分：版本(4)、首部长度(4)、区分服务(8)、总长度(16)、标识(16)、标志(3，仅2位有意义)、片偏移(13)、生存时间(8)、协议(8)、首部检验和(16)、源地址(32)、目的地址(32)

32 以太网交换机内部的帧交换表

​ 帧交换表通过自学习的方法建立（生成树协议逻辑切断环路）收到一个确定目的地址并核实了mac地址就保存在表中

32-1 以太网规定最短有效帧长

​ 512bit 即 64字节

33 MAC地址相关知识

​ 以太网的硬件地址又称为物理地址或MAC地址
​ 与IP地址的不同点：
​ 1.地址可变性：IC地址基于网络拓扑设计出的，可变；MAC则是生产厂商烧录好的，地址不可变
​ 2.长度不同：IP地址为32位，MAC地址为48位。
​ 3.分配依据不同：IP地址的分配是基于网络拓扑，MAC地址的分配是基于制造商。
​ 4.寻址协议层不同：IP地址应用于OSI第三层，即网络层，而MAC地址应用在OSI第二层，即数据链路层。

​ 问：在局域网中，MAC指的是什么？
​ 答：介质访问控制子层（MAC）。局域网参考模型把数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制（LLC）子层和介质访问控制（MAC）子层

34 动态路由协议

​ 所有的动态路由协议在TCP/IP协议栈中都属于应用层的协议。不同的路由协议使用的底层协议不同

​ 优点：1.可以自动适应网络状态的变化
​ 2.自动维护路由信息而不需要网络管理员的参与
​ 缺点：1.由于需要相互交换路由信息，因而占用网络带宽与系统资源。
​ 2.安全性不如静态路由。

35 常用应用程序的熟知端口号

协议 端口号 协议 描述
TCP 20 FTP Data 文件传输服务器(数据连接)
TCP 21 FTP Control 文件传输服务器（控制连接）
TCP 23 Telnet 远程终端服务器
TCP 25 SMTP 简单邮件传输协议
TCP 80 HTTP 超文本传输协议
UDP 53 DNS 域名系统
UDP 69 TFTP 简单文件传输协议

36 网络互联设备

​ 中间设备
​ （1）物理层：转发器、集线器、中继器
​ （2）数据链路层：网桥或桥接器、交换机、网卡（适配器）
​ （3）网络层：路由器、三层交换机、包过滤防火墙
​ （4）传输层：包过滤防火墙
​ （5）应用层：应用层网关防火墙

点击跳往5 计算机网络设备各属于哪一层次
​ 适配器（网卡）是来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件
​ 网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链路层和物理层）

标签：协议,复习,希仁,主机,网络,计算机网络,地址,时延,路由
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