第一章 计算机网络概论

• 任何一种新技术的出现都必须具备两个条件：一是强烈的社会需求，二是前期技术的成熟。
• 构成分组交换技术的三个重要概念是：分组、路由选择、存储转发。P4
• ARPANET对推动网络技术发展的贡献。P6
• 宽带城域网结构层次：核心交换、汇聚、接入 
• 支持一个现代化城市的宽带局域网结构一般可以分为核心交换、汇聚与接入三个层次。P10
•  “三网融合”实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
  从技术融合的角度看，电信通信网、电视传输网都统一到计算机网络的IP协议上来，网关实现电信通信网、电视传输网与计算机网络的互联。
• 物联网：在Internet基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术，自动获取物理世界的各种信息，构建人人、人物、物物智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
• 物联网基本概念需要注意的几个问题 P12
  物联网是Internet接入方式的延伸与功能的扩展；
  物联网实现物理世界与信息世界无缝连接；
  物联网预示着网络技术将会在更大范围、更深层次应用的发展趋势；
  物联网提出了很多新的研究课题。
• 物联网与Internet关系的两种基本思路 P12
  物联网应用系统直接接入当前Internet中；
  设计与TCP/IP不同的新通信模型。
• 计算机网络是以相互共享资源方式互联起来的自治计算机系统的集合。主要有以下几个特征：
  组建计算机网络的主要目的是实现计算机资源共享
  互联的计算机系统是自治系统
  联网计算机之间的通信必须遵守共同的网络协议
• 按覆盖的地理范围划分。计算机网络可以分为以下4类：个人局域网、局域网、城域网、广域网
• 基本的网络拓扑有5种：星状、环状、总线型、树状、网状
• 数据交换方式：线路交换、存储转发交换
• 存储转发交换方式两类：报文交换、分组交换（分组交换又分数据报交换、虚电路交换）P27图

• 报文与报文分组的比较P29
• 被传输单元（对应存储转发方式）：报文（报文交换）、报文分组（分组交换）
• 报文：不对数据块长度作限制，直接封装成包
• 报文交换：将报文作为一个数据传输单元

• 分组交换技术可以分为两类：数据报与虚电路
• 在计算机网络性能的讨论中，度量计算机网络性能的指标主要有：速率、误码率、吞吐率、延时、往返时间、利用率、服务质量
• 计算机网络的服务是指通信子网对通信主机之间数据传输的效率和可靠性所提供的保证机制。
• 通信服务可以分为两大类：面向连接服务和无连接服务。显然，电路交换属于面向连接服务，而分组交换属于无连接服务。

第二章 网络体系结构与网络协议

• 网络协议：为明确地规定结点之间交换数据的格式和时序而制定的规则、约定与标准称为网络协议。由三个要素组成：
  语义：语义是解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作与作出什么样的响应。
  语法：语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序。
  时序：时序是对事件实现顺序的详细说明。
• 理解网络体系结构的概念，需要注意以下几个问题：
  网络体系结构是网络层次结构模型与各层协议的集合
  网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行精确定义
  网络体系结构是抽象的，而实现网络协议的技术是具体的
• 网络体系结构采用层次结构方法，具有以下优点：
  各层之间相互独立
  灵活性好
  易于实现和标准化
• 采用不同网络体系结构与协议的网络称为异构网络

• OSI参考模型的基本概念 P48
  对“开放”含义的理解：遵循OSI标准，可与世界任一台遵循统一标准的计算机系统进行通信。
  参考模型的概念：定义开放系统的层次结构、层次之间的相互关系，及各层包括的可能的服务。
• 通信功能七层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层 P51图
• OSI参考模型将整个通信功能划分为7个层次，其层次划分的主要原则是：
  网中各主机都具有相同层次
  不同主机的同等层具有相同的功能
  同一主机内相邻层之间通过接口通信
  每层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务
  不同主机的同等层通过协议来实现同等层之间的通信

• TCP/IP：主机-网络层、互联网络层、传输层、应用层。它的特点是：
  开放的协议标准
  独立于特定的计算机硬件与操作系统
  独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网络
  统一的网络地址分配方案，所有网络设备在Internet中都有唯一的地址
  标准化的高层协议，可以提供多种拥有大量用户的网络服务
• TCP/IP参考模型与OSI参考模型层次对应关系 P53图

第三章 物理层

• 物理层服务功能，注意：物理层与数据链路层的关系、传输介质与信号编码的关系、设置物理层目的 P63
• 计算机使用的通信线路分为两类：点-点通信线路、广播通信线路
• 物理层协议分为两类：基于点-点通信线路的物理层协议、基于广播通信线路的物理层协议
• 多路复用技术可以分为4种基本形式：时分多路复用、频分多路复用、波分多路复用、码分多路复用与正交频分复用 P86
• 接入技术分类：从实现技术的角度来看，宽带接入技术主要有：数字用户线技术、光纤同轴电缆混合网技术、光纤接入技术、无线接入技术与局域网接入技术。无线接入又可以分为：无线局域网接入、无线城域网接入、无线自组网与移动通信网接入。P93图

第四章 数据链路层

• 设计数据链路层原因 P105
  物理线路由传输介质和通信设备组成，在物理线路上传输数据信号是存在差错的。
  在有差错的物理线路基础上，采取差错检测、差错控制和流量控制等方法，改进成无差错的数据链路。
  物理层以上各层都有改善数据传输质量的责任，数据链路层最重要的一层。
• 理解误码率的定义时，需注意以下几个问题：P107
  误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数
  对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求
  对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制数，需要折合成二进制数来计算
  差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时，只有被测量的传输二进制数越大，才会越接近真实的误码率值。
• 理解物理线路与数据链路的区别与联系，需要注意几个问题 P111
  物理链路是由传输介质与通信设备构成的。
  没有采取差错控制机制的物理线路传输比特流是会出错的。
  物理线路的比特流传输功能是由物理传输介质与通信设备实现的，而数据链路功能是通过数据链路的协议数据单元的帧头，按照数据链路层协议规定的协议动作来实现的。
• 数据链路层协议的分类 P112
  面向字符型
  面向比特型：HDLC协议、点-点协议PPP
• HDLC协议：非平衡配置方式、平衡配置方式 P113~114
• 数据链路层与物理层关系：数据链路连接建立在物理连接之上。在物理层完成物理连接向提供比特传输能力基础上，数据链路层使用物理层服务来传输数据链路层协议数据单元（帧）。数据链路层通过HDLC协议控制数据链路的建立、帧传输和释放过程，同时HDLC协议通过流量控制和差错控制功能，保证数据在数据链路上的正确传输，完成参考模型规定的数据链路层功能，为网络层提供主机与主机之间可靠的数据传输服务。
• 点对点协议PPP特点：简单、适用范围广，广泛应用于广域网环境中路由器-路由器连接，以及家庭用户接入Internet之中。

第五章 介质访问控制子层

• 交换机交换方式主要有三种类型：直接交换、改进直接交换、存储转发交换方式
• 交换机交换带宽（背板线速带宽）计算：端口数*相应端口速率（全双工模式再*2）P157
• 背板带宽：交换机接口处理器、接口卡和数据总线之间单位时间能够交换的最大数据量。
• 虚拟局域网：建立在局域网交换机之上，以软件方式来实现逻辑工作组的划分和管理。
• VLAN划分方法：基于交换机端口、基于节点MAC地址、基于网络层地址或协议
• VLAN技术优点
  可以通过软件设置的方法灵活地组织逻辑工作组，极大地方便局域网的管理。
  限制了局域网中的广播通信量，有效地提高了局域网系统的性能。
  网络管理员可以通过制定交换机转发规则，提高局域网系统的安全性。
• 交换式Ethernet正在逐步取代传统的共享式Ethernet。Ethernet交换机可以在多端口之间同时建立多个并发链接，以增加局域网的交换带宽，提高了系统性能。基于交换机的VLAN技术正在得到广泛的应用。
• 网桥是实现多个局域网互联的网络设备。网桥作为互联网设备，其结构、工作原理、自学习算法与生成树协议STP，对于研究网络技术有着重要的借鉴意义。

第六章 网络层

• IP协议的主要特点 P199
  IP协议是一种无连接、不可靠的分组传送服务的协议
  IP协议是点-点的网络层通信协议
  IP协议屏蔽了互联的网络在数据链路层、物理层协议与实现技术上的差异

• 网络地址转换NAT P217~219（下面是要点提炼）
• NAT技术出于两个目的
  IPv4到IPv6过渡进程缓慢，需要缓解IP地址短缺的方法，就是网络地址转换NAT技术。
  出于网络安全目的
• 从缓解IP地址短缺角度，NAT技术应用：ISP、ADSL、有线电视与无线移动接入的动态IP地址分配
• 网络地址转换NAT工作原理：P218图

• 分组交付：在Internet主机中主机、路由器转发IP分组的过程。分为直接交付和间接交付两类。
• 当分组的源主机和目的主机在同一个网络，或是当目的路由器向目的主机传送时，分组将直接交付。如果目的主机与源主机在不同一网络，分组就要间接交付。P220图

• 一个理想的路由选择算法的特点
  算法必须是正确、稳定和公平的
  算法应尽量简单
  算法必须能够适应网络拓扑和通信量的变化
  算法应该是最佳的
• 路由选择算法的主要参数：跳数、带宽、延时、负载、可靠性、开销 P221
• 路由选择算法的分类：从路由选择算法对网络拓扑和通信量变化的自适应能力的角度划分，可以分为静态路由选择算法与动态路由选择算法
  ①静态路由表：
  静态路由表算法也叫做“非自适应路由选择算法”，简单、开销小，但不能及时适应网络状态的变化；
  静态路由表由人工方式建立。
  ②动态路由表：自适应路由选择算法、大型网络采用
• 路由表的生成与使用 P222

• 路由表的建立、更新与路由选择协议 P225~P226
• 路由选择算法和路由选择协议的区别
  设计路由选择算法是为生成路由表，为转发IP分组找出适当的下一跳路由器；
  设计路由选择协议是为了实现路由表中路由信息动态更新
• Internet将路由选择协议分为两大类：内部网关协议IGP、外部网关协议EGP。目前内部网关协议主要有：路由信息协议（RIP）、开放最短路径优先（OSPF）协议
• 路由信息协议RIP：基于向量-距离（V-D）路由选择算法的内部路由协议。P227
• OSPF协议RIP相比有以下几点区别 P229
  OSPF使用的是链路状态协议，RIP使用的是向量-距离路由选择协议
  OSPF要求每个路由器周期性发送链路状态信息，以使区域内所有的路由器最终都能形成一个跟踪网络链路状态的链路状态数据库。
  OSPF要求路由器在链路状态发生变化时用洪泛法，向所有的路由器发送该信息，而RIP仅与自己相邻的路由器通报路由信息。
• 路由器主要功能：建立并维护路由表、提供网络间的分组转发功能
• 路由器是一种具有多个输入/输出端口，完成分组转发功能的专用计算机系统。
• 路由器从基于软件的单总线单CPU结构路由器，向基于硬件的高性能路由器方向发展。
• 第三次交换的概念：将第三层成熟的路由技术与第二层高性能的硬件交换技术相结合，达到快速转发、保证服务质量、提高路由器性能的目的。
• 从IPv4到IPv6过渡的基本方法：双IP层或双协议栈、隧道技术 P271~P274

第七章 传输层

• 传输层的主要功能是实现分布式进程通信。
• 理解传输层基本功能需要注意以下几个问题：P282
  网络层的IP地址标识了主机、路由器的位置信息
  Internet中的路由器与通信线路构成了传输网（承载网）
  传输层可以屏蔽传输网实现技术的差异性，弥补网络层所提供服务的不足

• 理解应用进程、传输层接口与套接字的关系，注意以下问题 P284
  应用程序、传输层软件与本地主机操作系统的关系
  进程通信、传输层端口号与网络层IP地址的关系
  套接字概念
• 实现网络环境中分布式进程通信首先要解决两个基本问题：进程通信与多重协议的识别
• 网络环境中一个进程的全网唯一的标识应该用三元组表示：协议、本地地址、本地端口号
• 网络环境中分布式进程通信要涉及两个不同主机的进程，因此一个完整的进程通信标识需要一个五元组表示（协议、本地地址、本地端口号、远程地址、远地端口号）。

• TCP、UDP与其它协议的层次关系 P288图
• UDP协议的主要特点： P289
  UDP协议是一种无连接的、不可靠的传输层协议
  UDP协议是一种面向报文的传输层协议
• UDP协议适用范围：视频播放应用、简短交互式应用、多播与广播应用
• TCP协议主要特点：1、支持面向连接的传输服务；2、支持字节流的传输；3、支持全双工通信；4、支持同时建立多个并发的TCP连接；5、支持可靠的传输服务。
• TCP窗口与流量控制：研究流量控制算法的目的是控制发送端发送速率，使之不超过接收端的接收速率，防止由于接收端来不及接收送达的字节流，而出现报文段丢失的现象。滑动窗口协议可以利用TCP报头中窗口字段，方便地实现流量控制。
• 拥塞控制的基本概念：拥塞控制用于防止由于过多的报文进入网络，而造成路由器与链路过载。
• 流量控制可以很好地解决发送端与接收端之间的端-端报文发送和处理速度的协调，但是无法控制进入网络的总体流量。
• TCP协议滑动窗口是实现拥塞控制最基本的手段
• 拥塞窗口是发送端根据网络拥塞情况确定的窗口值。
• UDP协议是一种无连接的、不可靠的传输层协议，它适用于系统对性能的要求高于对数据完整性的要求、需要“简短快捷”的数据交换、需要多播和广播的应用环境。
• TCP协议的特点是：面向连接、面向字节流、支持全双工、支持并发链接、提供确认/重传与拥塞控制。

第八章 应用层

• 从Internet应用系统的工作模式角度，网络应用分两类：客户/服务器（C/S）模式与对等（P2P）模式
• （C/S）与（P2P）工作模式区别：P321图
• 应用层协议可以分为三类：基础设施类、网络应用类、网络管理类。
• 域名系统基本概念：Internet使用的命名系统
• DNS与其他网络应用的关系 P325 P326图
• DNS的本质是一种分层次，基于域的命名方案，并且通过一个分布式数据库系统，以及维护与查询机制来实现域名服务功能。DNS需要实现以下三个主要的功能：
  域名空间：定义一个包括所有可能出现的主机名字的域名空间
  域名注册：保证每台主机域名的唯一性
  域名解析：提供一种有效的域名与IP地址转换机制
  因此，DNS包括三个组成部分：域名空间、域名服务器、域名解析程序
• Web服务的核心技术：超文本传送协议（HTTP）、超文本标记语言（HTML）、超链接、统一资源定位符（URL）
• 搜索引擎可以分为两类：目录导航式搜索引擎、网页搜索引擎
• 当前Internet 应用的主要特征是：在继续发展传统Internet 与 Web应用的基础上，出现了一批P2P网络应用；无线网络的应用进一步扩大了网络覆盖的范围；物联网技术扩大了网络技术的应用领域。Internet应用系统的工作模式可以分为：C-S模式与P2P模式。P2P网络是指在Internet中由对等节点组成的一种动态的逻辑覆盖网。

• 应用层协议定义了运行在不同端系统上应用程序进程交换的报文格式与交互过程。根据应用层协议在Internet中的作用和提供的服务功能，应用层协议可以分为三种基本类型：基础设施类、网络应用类、网络管理类。
• DNS的作用是将主机域名转换成IP地址，使用户能够方便地访问各种Internet资源与服务。
• Web服务的核心技术是：超文本传送协议HTTP、超文本标记语言HTML、超链接hyperlink。统一资源定位符URL定位了Internet资源的位置与访问方法。搜索引擎技术极大地提高了Web信息资源应用的深度与广度。
• 简单网络协议SNMP设计与应用的目的是：监控网络运行状态，提高网络资源的利用率，及时报告和处理网络故障，保证网络能够正常、高效地运行。