计算机网络–知识点（上篇）

一、概述

“ 网络转发数据包”根据虚电路数字网络被称为

虚电路

。
数据链路层协议所交换的单位被称为

帧

。
FDM（频分多路复用）

和

TDM（时分复用）

属于”电路交换网络”。
存储转发传输

意味着交换必须接收整个包，才可以开始发送接收到的包到出站链接。
数据报网络

是

使用目的地址

，

虚电路网络

是

使用VC数字向目的地转发数据包

。
移动互联网的网络层负责将”网络层数据包”被称为

数据报

，从一个宿主传播到另一个。
各层的协议被称为

协议栈

。
“分组交换网络”的两种类型：

数据报

和

虚电路网络

；
互联网允许

P2P应用程序

运行在端系统互相交换数据。
互联网提供两种服务的“分布式应用程序”：

面向无连接不可靠服务

和

面向连接的可靠服务

。
协议

：定义了在两个或两个以上的通信实体之间交换信息的格式和顺序，以传输或接收消息或其它事件上的行动。
面向服务的连接

：应用程序可以依赖于连接以正确的顺序提供无错误的传送所有的数据。
流量控制

：确保连接了的任何一方都不能发送数据包太快太大。
拥塞控制

：有助于阻止互联网进入僵局状态，当一个包交换变得拥挤，它的缓冲区会产生溢出和包丢失。
TCP（传输控制协议）

：互联网面向连接的、可靠的、基于字节流的“传输层”通信协议的服务。
TCP

可以给应用程序提供“

可靠传输、流控制、拥塞控制

”的服务，不能提供“视频会议”的服务。
UDP（用户数据报协议）

：提供无连接的、不可靠的、快速传输数据包的功能。
“

SMTP(电子邮件传输协议)、FTP（文件传输协议）、HTTP（超文本传输协议）

”可以在

TCP

（传输控制协议）上运行，而“互联网电话”不使用TCP协议。
网络体系系统

采用了

层次结构划分

的

优势

：各层相对独立；灵活性好；结构上可分割开；易于实现和维护；能促进标准化工作。
分组交换的特点

：

传输高效

：在分组传输过程中，可以动态分配传输宽带；
传输质量高

；
网络可靠性高

：可以保证可靠的、完善的网络协议，采用分布式多路由的通信子网；
传输迅速

：可以不建立连接就能向其它主机发送数据；
处理灵活

：每个结点可以智能识别，根据具体情况来决定路由以及对相应数据进行处理；
缺点

：分组在各个结点“存储转发”时需要排队，有一定的时延，不适于实时数据业务的传输；分组携带的控制信息开销成本较高。

二、物理层

在中继系统中，中继器处于

物理层

。
各种网络在物理层互连时要求“

数据传输率和链路协议都相同

”。
集线器

的

特点

：对接收到的信号进行再生整形放大，可以延伸或扩大网络的传输距离；

缺点

：不能过滤网络流量。
在同一个信道上的同一时刻，能够进行“双向数据传送”的通道方式：

全双工通信

。
光缆

的光纤通常是“偶数”，一进一出。
FSK（频移键控）

：用数字信号去调制载波的

频率

，它是利用“基带数字信号”离散取值特点“去键控

载波

频率”以传递信息的一种数字调制技术,是信息传输中使用的比较早的一种调试方式。

FSK的优点

：实现起来较容易，抗噪声和抗衰减的性能较好，广泛应用于“中低速数据传输”。
PSK（相移键控）

：用数字信号去调制载波的

相位

，它是利用“基带数字信号”离散取值特点“去键控

相位

频率”以传递信息的一种数字调制技术。
ASK（幅移键控）

: 用数字信号去调制载波的幅度。
ATM（异步传输模式）

:建立在电路交换和分组交换的基础上的一种交换技术，可在LAN（局域网）或WAN（广域网）上传送数据的宽带技术，实时性好、灵活性强，但技术复杂且价格昂贵。
同轴电缆和双绞线相比，

同轴电缆

的抗干扰能力强

。
数据传输速率是描述数据传输系统的重要指标之一，

数据传输速率

在数值上等于

每秒钟传输构成数据代码的二进制“

比特数

”

。
时分多路复用（TDM）

：将一条物理信道按

时间

分成若干时间片轮换地给多个信号使用，每一个时间片由复用的一个信号占用，这样可以在一条物理信道上传输多个数字信号。
频分多路复用(FDM)

：指

载波

带宽被划分为多种

不同频带

的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术。
波分多路复用（WDM）

：在同一根光纤中同时传输两个或众多

不同波长光

载波信号的技术。
数字信号

：是电压脉冲序列。
通信系统

必须具备的三个

基本要素

是：

信源、通信媒体、信宿

。
UTP与计算机连接，最常用的连接器是：

RJ-45

。
连接器

：

RJ-45(通信引出端)

: 是

布线系统中信息插座

，连接器由“插头”和“插座”组成，用于网络连接。
NNI（网络结点接口）

：网络节点的互联的接口，包含了传输网络的两种基本设备，即“传输设备”和“网络节点设备”。
BNC-T(BNCT型接口)

: 用于连接细缆的BNC连接器和网卡。
AUI（AUI端口）

：用来与粗同轴电缆连接的接口，是一种D型15针接口，实现与10Base-T以太网的连接。

基带系统

是使用“

数字信号

”进行数据传输的。
调制解调器

的“信号转换”功能：将模拟信号转换为数字信号，将数字信号转换为模拟信号。

调制解调器主要的四个功能：

信号转换、同步传输、多路复用、直接连接

。
在OSI中，

物理层

存在

四个特性

：

机械特性

(通信媒体的参数和特性方面的内容，例如：接线器的形状、尺寸、引线数目和排列等等）;
电气特性

（在接口电缆的各条线上出现的电压范围）;
功能特性

（某条线上出现的某一电平的电压表示什么意义）;
规程特性

（对于不同功能的各种可能事件的出现顺序）。

用一条

交叉线

（双绞线）可以把

两台计算机

直接相连构成一个网络。
网络设备

中继器

处于OSI七层模型的

物理层

。
光纤

：不受电磁干扰或噪声影响的传输媒介。
物理层主要解决的问题

：

解决怎样才能

在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的

比特流

；
物理层要尽可能地

屏蔽掉物理设备、传输媒体、通信手段的不同

，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，进而专注于完成本层的协议和服务。

三、数据链路层

“

Ethernet以太网协议

”采用的是“

TCP/IP协议

”。
“PPP点到点协议”、“HDLC高级数据链路控制”、“IP协议”

采用的是

链路层协议

。
链路层协议的节点到节点的工作，是通过一个链接的路径移动网络层数据包，链路层协议提供的服务可能会有所不同。
当多个节点共享一个广播链接时，

ARP协议

用于协调许多节点的帧传输

。
四个协议的定义：

SRP(地址解析协议)

：是根据IP地址

获取物理地址

的一个TCP/IP协议。
MAC（介质访问控制）

：在WSNS（无线传感网络）中，它

决定了无线信道的使用方式

，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络系统的底层基础结构。
ICMP（Internet控制报文协议）

：是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于

在IP主机、路由器之间传递控制信息

。
DNS（地址解析协议）

：是一种可以将域名和IP地址相互映射的以层次结构分布的数据库系统，DNS数据包一般不会被拦截，因此，可以基于DNS协议建立隐藏信道，从而顺利穿过防火墙，在客户端和服务器之间传输数据。

MAC地址：

一个MAC地址是一个节点的适配器地址，

两个适配器不可能具有相同的MAC地址

，MAC地址是一个层次结构地址；
MAC地址固化到适配器的ROM；
MAC地址

是

链路层

的地址；
MAC的广播地址是

FF-FF-FF-FF-FF-FF

；
无论在哪里，便携式计算机的网卡总是具有相同的MAC地址。

ARP协议

可以将

IP地址

转化为

MAC地址

。
交换机：

交换机可以提供

“

过滤、自我学习、转发

”

的服务，不能提供“最优路由”的服务。
交换机是一种

作用于帧的

链路层

设备

。

“

转发

”：确定一个帧指向某一个并指导该帧到达这些接口的功能。
CSMA/CD

：节点传输之前监听信道，传输节点在传输数据的同时侦听传输信道，CSDM/CD可以完全避免碰撞。
“

过滤

”：确定一个帧应该转发给一些接口或者应该丢弃的能力。
即插即用设备

：

集线器、交换机、中继器

，但“路由器”不能即插即用。
集线器

具有同一冲突域。
交换机

可以为每个局域网段隔离冲突域。
ARP表：

ARP表自动创建，不需要系统管理员配置；
ARP映射表是动态的；
ARP表的IP地址映射到MAC地址。

网卡

工作在

链路层

。
DHCP（动态主机配置协议）

：是一个局域网的网络协议，由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码，

属于C/S构架

。
对于

点对点链路

，链路的一端只有一个发送者，链路的另一端只有一个接收者。
在“物理链路”的基础上，还需要

创建“数据链路”的原因：

物理层

要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及连接；
“

物理链路

”能够传送比特流，但在物理链路上的数据传输会受到各种不可靠因素的影响；
“

数据链路

”：

具有

检测、确认、重传

的功能

，在数据通信连接时，在连接两端需要

建立起数据收发关系

，从而建立通信联络和拆除通信联络这两个过程；
“数据链路”弥补了“物理链路”的不足，同时

为上层提供无差错的、可靠的数据传输

，可以对数据进行一个检错。

透明传输的实现方式：

转义字符填充法

；
零比特填充法

；
采用特殊的信号与编码法

；
确定长度法

。

以太网

采用了

TCP/IP协议

进行数据传输，以太网是总线型局域网，任何节点都没有可预约的发送时间，它们的发送是随机，网络中不存在集中控制节点，

特点：“先听后发、边听边发、冲突停止、延迟重发”。

四、网络层

VC网络（

虚电路网络

）提供网络层的

面向连接的、可靠的服务

。
在VC网络中，每个包携带

VC标识符

。
在“

数据报

”网络，一系列的包可能会遵循不同的路径和顺序到目的地（即“数据报”事先没有规定路径）。
互联网

是一个“

数据报

”网络。
IP地址

是用来标识“

主机

”的。
233.1.1.0/24，这里的“/24”符号被称为“

子网掩码（255.255.255.0）

”。
数据报网络

和

虚电路网络

都属于

分组交换网络

，而“数据报网络”使用“目的地址”判断下一跳怎么走，“虚电路网络”使用“VC标识号”向目的地址转发数据包。
互联网

网络层

负责将网络层数据包，称为“

数据报

”移动被从一个主机传播到另一台主机。
各层的协议被称为“

协议栈

”。
在Internet中，IP数据报从源结点到目的结点可能需要经过多个网络和路由器，在整个传输过程中，IP数据报头部中的

源IP地址和目的IP地址“不变”

，而数据链路层帧的封装，要经过不同的链路，链路的源主机MAC地址和链路接收的MAC地址会改变。（

即“

网络层

—-封装的是IP数据报（源主机的IP+目的主机的IP+运输层上的数据）

；

“

数据链路层

”—-封装的是链路的源MAC地址+链路的目的主机的MAC地址+IP数据报—-组成一个MAC帧

）。
“网络层”数据包的名称是：“

数据报/分组

”。（“数据段”是“传输层”的称呼，“数据帧”是“数据链路层”的称呼）
在数据报的网络中，两个最重要的

网络层功能

是：“

路由和转发

”。
“

转发

”：当一个数据包到达路由器的输入链路时，路由器必须将数据包移动到适当的输出链接。
“

路由

”：网络层必须确定数据包从发送者（原主机）到目的主机的一条路径。
路由器通过检查一个到达的分组的头部字段的值（

目的主机IP地址

）来转发分组，然后使用这个目的主机IP地址去更新路由器的转发表。
IP层

属于

网络层

。
“

网络层

”提供“

主机到主机的服务

”。
“

运输层

”

提供“端口到端口间的服务

”（传输层在两个进程之间提供服务）。
“

网络层

”提供一个叫

虚电路网络的连接服务

，也称为“

数据报网络面向无连接服务

”。
常见的地址位数：

”

IPv4

“有

32位

地址；

–

”

IPv6

“有

128位

地址；
数据链路层的

MAC地址

有

48位

。

每当一个数据报被路由器处理后，

TTL

的值会

减少

。
当A主机Ping B主机不通的话，使用

ICMP

来返回“

错误报告

”的。
IP寻址分配一个地址223.1.198.250/29，这个网络的网络地址是：223.10.198.248。
如果所有的从广域网到达路由器的数据报有相同的目的IP地址，路由器是

通过路由器中的路由表（表中包括端口号、IP地址）

将给定数据报转发给内部的主机。
从发送方到接收方，所有数据包将使用相同的路径，这表明我们在使用“

虚电路服务

”（“数据报”的路径取决于经过路由器之后才选择路径，所以路径不唯一）。
“

尽力而为的服务

”：互联网的

网络层

提供了一个

单一的服务

（即以太网—-提供数据报的服务，该服务是不可靠的，所以是“尽力而为的服务”）。
数据报网络

（以太网）提供网络层“

无连接的、不可靠的服务”

。
总结“网络层”向上提供的

两种服务的优缺点

：

1）

虚电路服务

：面向连接的、可靠的服务，适用于两端之间长时间的数据交换，适用于“交互式通信”；

优点

：提供可靠的服务质量保证，可以保持顺序到达；
缺点

：网络成本高，路由器复杂，如有故障，则经过故障点的数据全部丢失；

2）

数据报服务

：面向不连接的、不可靠的服务，在目的地需要重新组装报文，由于数据报方式报文传输延迟较大，适用于单向地传送短消息、突发性通信，不适用于长报文、会话式通信；
优点

：如有故障，可绕过故障点；
缺点

：不能提供可靠的服务质量保证，不能保证按顺序到达（可能出现乱序、重复、丢失的现象）；

IP协议的作用

：实现在相互连接的网络之间传递IP数据包，主要有“

寻找与路由

”、“

分段与重组

”两个功能。
ARP协议的作用

：根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议，是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。
无分类的IP地址的优势

：消除了传统的A类、B类、C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间，并且可以在新的IPv46使用之前容许因特网的规模继续增长，无分类编址CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“.CIDR地址块”。
RIP、OSPF、BGP协议的特点

：

RIP（路由信息协议）

：以“跳数”作为metric度量值的距离向量协议，仅和相邻路由器交换信息，交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，它按固定的时间间隔交换路由信息；
OPSF（内部网关协议）

：通过路由器之间的通告网络接口的状态，来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表，收敛速度快、开销小、严格划分路由级别、安全性良好，可适用各种规模的网络；
BGP（外部网关协议）

：交换路由信息的结点数量级是自治系统数的量级，数量少、复杂度小、支持CIDR协议，可节省网络带宽和减少路由器的处理开销。

VPN、NAT的特点：

VPN特点

:具有用户验证、地址管理、数据加密、密钥管理、多协议支持的基础要求，从而使网络的使用更加灵活、使网络服务更加有安全保障；
NAT特点

:将一个IP地址域转换到另一个IP地址域的技术，解决了IP地址日益短缺的问题，NAT还能使内外网络隔离，提供一定的网络安全保障。

IP多播技术的应用：

点对多点应用：指一个发送者，多个接收者的应用形式（eg: 媒体广播、媒体推送、信息缓存、事件通知、状态监视等）；
多点对点应用：指多个发送者，一个接收者的应用形式（eg: 资源查找、数据收集、信息询问、网络竞拍、Juke Box自动点唱机等）;
多点对多点应用：指多个发送者，多个接收者的应用形式（eg: 多点会议、资源同步、远程学习、并行处理、协同处理、讨论组、分布式交互模拟、多人游戏、Jam Session即兴演奏会等）。

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_46024145/article/details/106362138

一、概述

二、物理层

三、数据链路层

四、网络层

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