绪论
- 计算机网络：计算机网络是互联的自治的计算机集合。
- 计算机网络体系结构：OSI七层体系结构、TCP/IP四层体系结构、五层体系结构（综合OSI和TCP/IP优点）
- OSI：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
- TCP/IP:网络接口层、网际层、传输层、应用层
- 五层体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层
- 计算机网络功能：数据通信、资源共享
- 功能划分网络：通信子网、资源子网
- 工作方式划分网络：核心部分、边缘部分
- 分布范围划分网络：广域网、城域网、局域网、个人区域网
- 拓扑结构划分网络：总线型、星型、环型、网状型
- 传播技术划分网络：广播式、点对点
- 按使用者划分网络：公用网、专用网
- 交换技术：电路交换、报文交换、分组交换（虚电路方式、数据报方式）
- 计算机网络组成：硬件、软件、协议
- ISO国际标准化组织
- IEEE国际电气电子工程师学会
- ISP网络服务提供商
- C/S和P2P区别：C/S客户端是服务请求方，服务器是服务提供方；P2P没有服务端和请求方，每个主机都可以服务和请求。
- 计算机网络常用性能指标：带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时延RTT、利用率
- 网络协议三要素：语法、语义、同步
- 带宽：最高比特率
- 吞吐量：比特率相加
- 时延：发送时延、传输时延、等待时延、处理时延
- 时延带宽积：传播时延*带宽，即链路容量
- 往返时延RTT:从发送方发送数据到发送方收到接收方确认总共经过的时间。
- 利用率：信道利用率、网络利用率，网络利用率是信道利用率的加权平均值。
- 分层结构：协议、接口、服务
物理层
- 定义标准：机械特性、电气特性、功能特性、规程特性
- 数据、信号、信源、信宿、信道：数据以信号的形式从信源经过信道到达信宿。
- 传输方式：串行、并行
- 三种通信方式：单工、双工、半双工
- 通信系统三部分源系统、传输系统、目的系统
- 影响失真因素：传输速率、传输介质、传输距离、噪音
- 信道带宽：信道最高和最低频率之差
- 码元传输速率：1s传输多少码元
- 信息传输速率：1s传输多少比特，也叫比特率。
- 码间串扰：一种失真现象，通过奈氏准则、香农定理解决。
- 奈氏准则：理想低通，限制码元传输速率。
- 香农定理：有噪音低通，限制信息传输速率。
- 基带信号：来自信源的信号，可以是数字信号也可以模拟信号，计算机网络中指数字信号。在数字信道上传输叫基带传输。
- 宽带信号：指模拟信号，在模拟信道传输叫宽带传输。
- 调制：调幅、调频、调相，数字调制为模拟信号
- 编码：数据编码为数字信号
- 数字数据编码为数字信号：归零编码、非归零编码、反向不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、4B/5B编码
- 模拟数据编码为数字信号：抽样、量化、编码
- 导向型传输介质：光纤、同轴电缆、双绞线
- 非导向型传输介质：无线电波、微波、激光、红外线
- 物理层设备：
中继器：再生数字信号
放大器：再生模拟信号
集线器：多端口中继器，平分带宽 - 物理层功能：透明传输、定义标准
数据链路层
- 组帧四种方法：字符计数法、字符填充发、零比特填充发、违规编码法
- 差错控制：
位错：检错：奇偶效验码、循环冗余码CRC，纠错：海明码
贞错：丢失、重复、失序 - 链路层为网络层提供服务：
无确认无连接
有确认无连接
有确认面向连接 - 流量控制：停止等待协议、滑动窗口协议（后退N帧协议GBN、选择重传协议SR)
- 流量控制方法区别：
停止等待协议：发送窗口大小1,接受窗口大小1
后退N帧协议GBN：发送窗口大小大于1，接受等于1
选择重传协议SR发送和接收窗口都大于1 - 介质访问控制：
静态划分信道：信道划分介质访问控制（时/波/码/频分多路复用）
动态划分信道：轮询访问介质访问控制（令牌传递协议）、随机访问介质访问控制（AlOHA、时隙ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA)
纯ALOHA协议想发就发，时隙ALOHA通过时间片限制想发就发的随意性。
CSMA:限制ALOHA想发就发，需要先监听信道，分为1坚持CSMA、非坚持CSMA、p坚持CSMA
CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测协议
CSMA/CA载波侦听多路访问/冲突避免协议
令牌传递协议
*数据链路层设备：网桥、交换机（多端口网桥）
*数据链路层功能：
- 为网络层提供服务
- 组装成帧
- 流量控制
- 差错控制
- 介质访问控制
- 链路管理
- 透明传输
网络层
- 数据交换方式：
电路交换、报文交换、分组交换即分组的报文交换（虚电路方式、数据报方式）
虚电路方式于数据报方式不同：
虚电路方式需要建立连接，可靠传输、按序到达、如果故障全部丢失，适合交互式通性
数据报方式无连接、不按序到达，遇到故障可绕开，丢失不能立即知悉，适合单向通信 - 面向连接和无连接工作方式区别：
面向连接的工作方式：可靠传输、按需到达，遇到故障信息全部丢失即连接中断，需要重新建立连接，对网络故障敏感，适合交互式通信。
无连接工作方式：不按序到达，目的主机需要重新排序，遇到故障可绕开，对故障不敏感，适合单向通信 - 路由器功能：路由选择、分组转发
- NAT网络地址转换、NAT转换表
- ARP完成ip地址到mac地址的映射，解决下一跳走哪的问题
- CIDR消除了传统划分子网的概念
- DHCP主机从DHCP服务器动态获取ip地址、子网掩码、默认网关
- CIDR和NAT延缓了ip地址消耗殆尽，治标不治本
- ICMP差错报文、询问报文：差错报告、网络探寻
- IGMP网际组管理协议让路由器直到是否有主机参加或退出组播组
- ipv4为32位ipv6128位，ipv6即插即用、不需要CIDR
- ipv4和ipv6的兼容：双栈协议、隧道技术
- 简述路由选择协议：
内部网关协议IGP:RIP、OSPF AS内使用
外部网关协议EGP：BGP AS之间使用
RIP:最多不超过15个路由器，适用于小型网络，每隔一段时间交换，交换信息为路由表知道的全部信息，只和相邻路由器交换 - mac地址和ip地址关系：
ip地址便于在网络中确认子网、mac地址便于在子网中确认主机
ip地址工作与网络层之上，是逻辑地址；mac地址工作于数据链路层和物理层，是物理地址，由于在链路层把ip数据报组转成帧，ip数据报就成了帧的数据部分，数据链路层和网络层就看不到ip地址了。 - ip地址、mac地址、端口号：ip地址用于确认网络中子网，基于逻辑；mac地址用于确认子网中主机，基于物理、端口号用于确认主机中进程。
- 套接字socket:ip+端口号=进程
- 网络层设备：路由器
- ARP工作原理：检查ARP高速缓存、如果有则将mac地址写入，如果没有就将广播一个ARP请求分组、目的主机收到后单播ARP响应分组、源主机收到后将mac地址写入ARP高速缓存。
- 网络层设备：路由器
- 网络层功能：路由选择、分组转发
传输层
- 简述UDP和TCP的协议的主要特点和它们的主要差别：
TCP：面向连接、提供可靠传输（校验、序号、重传、确认）、流量控制(滑动窗口机制）、拥塞控制（慢开始、拥塞避免、快重、快恢复）、拥塞控制、一对一的关系、面向字节流
UDP:无连接、不可靠、一对一、无拥塞控制、一对多、多对多、面向报文 - TCP三次握手
round1:客户端发送连接请求报文段，SYN=1
round2:服务器返回确认连接请求报文段，并为TCP连接分配内存和变量，SYN=1,ACK=1
round3:客户端返回确认的确认，并为TCP连接分配内存和变量，SYN=0，ACK=1
洪范攻击：客户端发送SYN,服务端返回SYN的ACK，客户端不对ACK确认，服务端就一直发送ACK,TCP连接处于挂起状态，解决办法设置SYN cookie - TCP四次握手
round1:客户端发送连接释放报文段
round2:服务端返回确认连接释放半文端，连接处于半关闭状态
round3:服务端发送完数据后，发送连接释放报文段
round4:客户端返回确认释放报文段 - 拥塞控制和流量控制的区别和联系是什么
拥塞控制与网络吞吐量和通信子网负荷有关
流量控制是端到端发送速率和接收速率的问题
使用多级多种流量控制可解决拥塞问题 - 基于TCP、UDP分别有哪些协议？
TCP：http、https、ftp、telnet、SMTP、IMAP、POP3
UDP：DHCP、DNS、IGMP、TFTP
应用层
- FTP：文件传输协议，用于上传下载
- DNS域名解析系统，递归查询靠别人、迭代查询靠自己、迭代查询
- 电子邮件
组成：用户代理、邮件服务器、协议
协议：SMTP(发送邮件）、POP3（接收邮件）、IMAP（接收指定内容）、MIME(多样化数据类型传输、功能扩展） - HTTP：超文本传输协议HTTP，定义了浏览器如何向万维网服务器请求万维网文档以及定义了服务器如何把文档传给浏览器。http请求报文、http响应报文。
- 状态码：
1xx通知信息
2xx成功
3xx重定向
4xx客户端错误
5xx服务端错误
总结
- 发送数据过程：应用层发送报文，传输层对报文分段形成报文段，网络层对报文段加上ip地址形成ip数据报或分组，数据链路层对ip数据报加mac地址组装成帧，物理成以数字信号或模拟信号的形式在信道透明传输。
- 各层协议：
应用层：HTTP、HTTPS、FTP、DNS、SMTP、POP3、IMAP、MIME
传输层：TCP、UDP
网络层：IP、ARP、IGMP、ICMP、NAT、CIDR、DHCP、RIP、OSPF、BGP
数据链路层：ALOHA、CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA、PPP、ATM
物理层：IEEE802.3 - 各层功能：
应用层：产生网络流量的程序/用户接口、应用程序
表示层：数据格式变换、加密解密、压缩还原
会话层：建立、维护、终止会话
传输层：端到端通信，可靠传输、不可靠传输、流量控制、差错控制、复用分用，TCP、UDP
网络层：路由选择、差错控制、流量控制、拥塞控制
数据链路层：封装成帧、差错控制、流量控制、访问控制
物理层：透明传输，定义标准
