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1、目录第一章 计算机网络概述1第二章 网络应用2第三章 传输层3第四章 网络层4第五章 数据链路层与局域网6第六章 物理层7第七章 无线与移动网络7第八章 网络安全基础8第一章 计算机网络概述知识点名称知识点内容计算机网络的定义一个计算机网络是由资源子网和通信子网构成的。资源子网负责信息处理，通信 子网负责全网中的信息传递。协议的定义1、定义：协议是网络通信实体之间在数据交换过程中需要遵循的规则或约定，是 计算机网络有序运行的重要保证。2、3 个基本要素：语法：定义实体之间交换信息的格式与结构。语义：定义实体之间交换的信息中需要发送哪些控制信息，这些信息的具体含义， 以及针对不同含义的控制信息，
2、接收信息端应如何响应。时序（同步）：，定义实体之间交换信息的顺序以及如何匹配或适应彼此的速度。计算机网络 的功能1、核心功能是：实现资源共享2、包括：硬件资源共享：如云计算、云存储。软件资源共享：如软件即服务（SaaS）。信息资源共享：如信息交换。按拓扑结构 分类星形拓扑结构比较多见于局域网、个域网中。优点：1)易于监控与管理；2)故障诊断与隔离容易。缺点： 中央结点是网络的瓶颈，一旦故障，全网瘫痪， 网络 规模受限于中央结点的端 口数量。总线型拓扑结构在早期的局域网中比较多见。环形拓扑结构多见于早期的局域网、 园区网和城域网中。优点：1)所需电缆长度短；2)可使用光纤；3)避免冲突 ；4)
3、网络性能稳定（闭合回路）缺点：故障检测麻烦（任意结点出现故障都会造成网络瘫痪）网状拓扑结构比较多见于广域网、核心网络等。树形拓扑结构目前，很多局域网采用这种拓扑结构。混合拓扑结构绝 大 多数 实 际 网 络 的 拓 扑都属 于 混合 拓 扑 结构 ， 比如 Internet。计算机网络 结构大规模现代计算机网络结构包括的部分：（1）网络边缘（2）接入网络（3） 网络 核心。比较典型的分组交换设备是路由器和交换机等。数据交换技 术电路交换：最早出现的一种交换方式。报文交换：现在计算机网络没有采用。不适用于实时通信，不得不丢弃报文。分组交换： 目前计算机网络广泛采用的技术。优点：（1）交换设备存储
4、容量要求 低（2）交换速度快（3）可靠传输效率高（4）更加公平。时延通常将连接两个结点的直接链路称为一个“跳步 ”，简称“跳 ”。传输时延： 当一个分组在输出链路发送时，从发送第一位开始，到发送完最后一 位为止，所用的时间，称为传输时延，也称为发送时延，记为 dt。设分组长度 Lbit， 链路带宽（即速率）Rbit/s，则 dt=L/R。传播时延：信号从发送端发送出来，经过一定距离的物理链路到达接收端所需要 的时间，称为传播时延。设物理链路长度 Dm，信号传播速度 Vm/s，则 dp=D/V。时延带宽积：一段物理链路的传播时延 dp 与链路带宽 R 的乘积，记为 G，G=dp*R， G 的单位
5、是位（bit）。物理意义在于：如果将物理链路看作一个传输数据的管道 的话，时延带宽积表示一段链路可以容纳的数据位数，也称为以位为单位的链路 长度。吞吐量对于分组交换网络，源主机到目的主机的吞吐量在理想情况下约等于瓶颈链路的 带宽，即等于链路的带宽中的最小值。计算机网络 体系结构的 含义计算机网络所划分的层次以及各层协议的集合。OSI 参考模 型将整个计算机网络的通信功能分为 7 层，由低层至高层分别是：物理层、数据链 路层、 网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。3 种参考模 型和 OSI 参 考模型有关 术语各层对应的 PDU 名称：应用层：报文传输层：段(数据段或报文段)网络层：分组或包
6、数据链路层：帧物理层：位流或比特流TCP/IP 参考 模型由低层至高层分别是：网络接 口层、网络互联层（IP 协议核心）、传输层（TCP 协议与 UDP 协议）、应用层。计算机网络 与因特网发 展简史ARPAnet 是第一个分组交换计算机网络，也是当今因特网的祖先。第二章 网络应用知识点名称知识点内容计算机网络应用体系结构包括：客户/服务器（C/S）结构网络应用（最典型、最基本。如 www 应用、文件 传输 FTP、电子邮件）、纯 P2P 结构网络应用、混合结构网络应用。网络应用通 信基本原理典型的网络应用编程接口是套接字，标识套接字的编号叫端口号， IP 地址用于唯 一标识一个主机或路由器接
7、 口。TCP面向连接、提供可靠数据流传输的传输控制协议。UDP无连接不提供可靠数据传输的用户数据报协议。域名服务器根域名服 务器最重要的域名服务器，共 13 个，从 a 一直到 m。若本地域名服务器 没有被查询域名信息，都需要从根域名服务器查询。顶级域名 服务器国家顶级域名cn(中国)，us(美国)，uk(英国)。通用顶级域名com(公司和企业)，net(网络服务机构)，org (非 盈利性组织)，edu(教育机构)，gov(政府部门)， mil(军事部门)， int(国际组织)基础结构域名arpa(用于反向域名解析)权威域名 服务器负责一个区的域名服务器，保存该区中的所有主机的域名到 IP
8、地址 的映射。【区：一个服务器负责管辖的范围】中间域名 服务器既不是根域名服务器，也不是顶级域名服务器和权威域名服务器的 域名服务器。万维网应用 结构浏览器Web 应用的客户端软件Web 服务器Web 应用的服务器软件HTTP客户与服务器之间的交互基于应用层协议。每个 Web 页面的寻址：URL 地址=主机域名（或 IP 地址）+ 对象的路径名。HTTP 报文组成起始行、首部行、空白行、实体主体分类请求报文起始行HTTP 典型的请求方法有：GET（最常见）、HEAD、POST、OPTION、PUT 。响应报文起始行状 码：服务器向客户端通告响应情况，3 位十进制数构成： 100 199：信息提
9、示；200299：成功；300399：重定向；400499 客户端错误；500 599：服务器错误。CookieCookie 中文名称为小型文本文件，Cookie 是由服务器端生成。Cookie 是实现服 务器对客户状态的跟踪的典型技术。电子邮件系 统邮件服务器功能是发送和接收邮件，向发信人报告邮件传送情况，是电子邮 件体系结构的核心。简单邮件传输 协议（SMTP）特点：（1）只能传送 7 位 ASC码文本内容。（2）传送的邮件 内容中不能包含“CRLF.CRLF ”。（3）SMTP 是“推动 ”协议。（4） SMTP 使用 TCP 连接是持久的。发送过程：握手阶段、邮件传输阶段、关闭阶段多用
10、途互联网邮件扩展（MIME）：定义了将非 7 位 ASCII 码内容 转换为 7 位 ASCII 码的编码规则。用户代理电子邮件应用的客户端软件，为用户提供使用电子邮件的接 口。 典型的电子邮件用户代理有：微软的 Outlook，Apple Mail 和 Fox Mail 等。邮件读取协议POP3、 IMAP、HTTPSocket 编程 基础分类数据报类型套接字 SOCK_DGRAM（面向 UDP）流式套接字 SOCK_STREAM（面向 TCP）原始套接字 SOCK_RAM常用API 函 数功能socket()创建套接字close()关闭一个套接字bind()绑定套接字的本地端点地址conn
11、ect()将客户套接字与服务器连接listen()置服务器端的流(TCP)为监听状态accept()从监听状态的流套接字的客户连接请求队列中，取 出排在最前的一个客户请求，并且创建一个新的套 接字来与客户套接字建立 TCP 连接。send()发送数据sendto()recv()接收数据recvfrom()setsockopt()设置套接字选项getsockopt()读取套接字选项第三章 传输层知识点名称知识点内容传输层功能 构传输层的核心任务是为应用进程之间提供端到端的逻辑通信服务。即其下层的网 络层、数据链路层、物理层的设备中都无需实现传输层协议。传输层寻址与端 口“ IP 地址+端口号 ”
12、可以唯一标识一个通信端点。其中， IP 地址唯一标识进程运行在哪个主机上，同一主机上传输层协议端 口号则 可以唯一对应一个应用进程。端 口号的分 类服务端使用的端口号熟知端口号01023登记端口号102449151客户端使用的端口号客户端口号或暂时端口号4915265535常用协议与端 口号的对应关系（全书关于端口号的总 结）HTTP 超文本传输协议（Web 服务器的默认端口号）80SMTP 简单邮件传输协议25POP3 邮局协议版本 3110FTP 文件传送协议21 控制连接（默认）20 数据连接DNS 域服务器所开放的端口53DHCP 动态主机配置协议DHCP 客户端 68DHCP 服务器
13、端 67RIP 信息协议520SNMP 简单网络管理协议get UDP 161（默认）trap UDP 162传输层的复 用与分解关键：IP 地 址和端 口号 能够唯一标 识一个套接 字无 连 接提供协议UDP唯一标识面 向 连接提供协议TCP唯一标识停-等协议最简单的自动重传请求（ARQ）协议。滑动窗 口协 议选择重传（SR）协议发送窗口 Ws1接收窗口 Wr1回退 N 步（GBN）协议发送窗口 Ws=1接收窗口 Wr=1信道利用率与发送窗 口的大小有关， 当 Ws 足够大时，信道利用率为 100%。UDP 数据报 结构UDP 首部为 4 个字段，每个字段由 2 个字节组成TCP 报文段 结
14、构接收窗口字段用于实现 TCP 的流量控制。TCP 连接的建立采用“三次握手 ”，释放采用“四次挥手 ”过程。TCP 可靠数 据传输实现机制包括差错编码、确认、序号、重传、计时器等。第四章 网络层知识点名称 知识点内容网络层服务网络层的功能：转发、路由选择、连接建立虛电路网络是一种分组交换网络。（在网络的源节点和目的节点之间先建立逻辑通路的数据交换方式）数据报网络与虚电路网络的比较项目虚电路交换数据报交换端到端连接需要先建立连接不需要建立连接地址每个分组含有一个短的虚电路 号每个分组包含源和目的端 地址分组顺序按序发送，按序接收按序发送，不一定按序接收路由选择建立 VC 时需要路由选择，之后
15、所有分组都沿此路由转发对每个分组独立选择转发结点失 效的影响所有经过失效结点的 VC 终止除了崩溃时丢失分组外，无 其他影响差错控制由通信网络负责由端系统负责流量控制由通信网络负责由端系统负责拥塞控制若有足够的缓冲区分配给已经 建立的 VC，则容易控制由端系统负责状态信息建立的每条虚电路都要求占用 经过的每个结点的表空间网络不存储状态信息通信类型传输质量要求高的通信数据通信，非实时通信典型网络X.25、帧中继、ATM因特网异构网络互 连1、同构网络互连：如两个异地以太网的互连，实现这类同构网络互连的典型技术 是隧道技术。2、各层设备：网络层：路由器。数据链路层：交换机和网桥（交换机就是多端口的
16、网桥，是目前应用最广泛的数 据链路层设备。）物理层：集线器和中继器。)好最能性(换交络网于基、换交线总于基、换交存内于基括(：)包构 结 换 交拥塞控制措 施流量感知路由准入控制流量调节负载脱落将网络流量引导到不同的链路上，均衡网络负载，从而避免拥塞 发生。是一种广泛应用于虚电路网络的拥塞预防技术。审核新建虚电路，如果新虚电路会导致网络拥塞，那么网络拒绝 建立该新虚电路。在网络发生拥塞时，可以通过调整发送方向网络发送数据的速率 来消除拥塞。抑制分组、背压通过有选择地主动丢弃一些数据报，来减轻网络负载，从而缓解 或消除拥塞。IP 数据报格 式DF 标志位MF 标志位DF=0允许路由器将该 IP
17、数据分片DF=1禁止路由器将该 IP 数据分片MF=0该数据报未被分片或是分片的最后一片MF=1该数据报一定是一个分片，且不是最后一个IP 数据报分 片一个数据链路层协议帧所能承载的最大数据量称为该链路的最大传输单元（MTU）。n= ；每个 IP 分片的片偏移字段取值为 Fi= （i-1），1 i n；每个 IPd + 20 ， 1 i nL - d n - 1 ，i = n最大分片可封装的数据长度（字节） 为 d= M-20 8 ； 需要的 IP 分片总数为分 片 的 总 长 度 字 段 为 Li= 每个 IP 分 片 的 MF 字 段 为MFi=0 ，i = n1 ，1 i n分类地址类前
18、缀长度前缀首字节A8 位0xxxxxxx0127B16 位10xxxxxx xxxxxxxx128191C24 位110xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx192223D不可用1110xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx224239E不可用1111xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx240255ICMP 功能：差错报告和网络探测。IPv6 数据报格式地址长度为 128 位。 IPv4 地址：地址长度为 32 位。通常采用 8 组冒号分隔的十六进制数地址形式表示。对于连续的多组 “0000 ”， 可以利用连续的两个“ : ”（即“ :
19、 ”）代替，但在一个 IPv6 地址中只能用一次 “ : ”。IPv6 地址单播地址唯一标识网络中的一个主机或路由器网络接口。可以作为 IPv6 数据报的源地址和目的地址。组播地址标识网络中的一组主机。只能用作 IPv6 数据报的目的地址。（向一个组播地址发送 IP 数据报，该 组播地址标识的多播组每个成员都会收到一个该 IP 数据报的一个副本）任播地址标识网络中的一组主机。只能用作 IPv6 数据报的目的地址。（但当向一个任播地址发送 IP 数据报 时，只有该任播地址标识的任播组的某个成员收到该 IP 数据报。）路由算法与路由协议全局式路由选择算法：链路状态路由选择算法（LS 算法）利用 D
20、ijkstra 算 法求最短路径的分布式路由选择算法：距离向量路由选择算法（DV 算法）距离向量路由选择 算法的基础是 Bellman-Ford 方程（简称 B-F 方程）Internet 路由选择协议自治系统内路由选择： 内部网关协议（IGP）【路由信息协议（RIP）、开放最短 路径优先协议（OSPF）】自治系统间路由选择：外部网关协议（EGP）【边界网关协议（BGP）】第五章 数据链路层与局域网知识点名称知识点内容差错控制噪声分类：随机噪声（引起随机差错或独立差错）和冲击噪声（引起的差错称为 突发差错）。突发错误发生的第一位错误与最后一位错误之间的长度称为突发长度。差错控制的 基本方式检错
21、重发：是一种典型的差错控制方式，在计算机网络中应用广泛。 前向纠错：适用于单工链路或者对实时性要求比较高的应用。反馈校验：优点：原理简单，易于实现，无须差错编码。 检错丢弃：只适用于实时性要求较高的系统。循环冗余码CRC 编码的基本思想是：将二进制位串看成是系数为 0 或 1 的多项式的系数。一 个 k 位二进制数据可以看作是一个 k-1 次多项式的系数列表，该多项式共有 k 项， 从 x(k-1)到 x0。这样的多项式被认为是 k-1 阶多项式。故多项式 G(X)=X4+X2+X+1 对应的比特串为 10111，其阶为 4。信道划分MAC 协议频分多路复用（FDM）频域划分制，优点分路方便，
22、缺点串扰。时分多路复用（TDM）同步时分多路复用（STDM） ：按照固定顺序把时隙分配给 各路信号。易造成信道资源浪费。异步时分多路复用（ATDM） ：也叫作统计时分多路复用（STDM），用户的数据并不是按照固定的时间间隔发送的。波分多路复用（WDM）广泛应用于光纤通信中。码分多路复用（CDM）基于扩频技术，利用更长的相互正交的码组随机访问 MAC 协议使用 CSMA/CD 协议实现多路访问控制时，通过共享信道通信的两个通信站之间相 距的最远距离、信号传播速度、数据帧长度以及信道信 息传输速率之间要满足下 列约束关系： ，式中 Lmin 为数据帧最小长度；R 信息传输速率；Dmax 为两通信站
23、之间的最远距离；v 为信号传播速度。分散式控制环网上最严重的两种错误：令牌丢失和数据帧无法撤销。局域网OSI/RM 中数据链路层功能在 IEEE802 参考模型中被分成介质访问控制 MAC 和逻 辑链路控制两个子层。MAC 地址MAC 地址长度为 6 字节，即 48 位。采用十六进制表示法（用 AF 表示 1015）： 每个字节表示一个十六进制数，“- ”或“ : ”连接起来。地址解析协 议地址解析协议（ARP）：用于根据本网内目的主机或默认网关的 IP 地址获取其 MAC 地址。以太网帧结 构以太网的最短帧长为 64 字节，即以太网帧中的数据字段最少要 46 字节（如果不 足 46 字节，则
24、需要填充）。虚拟局域网划分虚拟局域网的方法：基于交换机端口划分、基于 MAC 地址划分、基于上层协 议类型或地址划分。点对点链路 协议PPP字节填充技术（遇到 01111110 填充控制转义字节：01111101）HDLC位填充技术（零比特填充）。过程：发送端扫描整个数据字段，只要发现 5 个连续的 1，就立即插入 一个 0，经过此过程处理后，数据字段不会出现连续的 6 个 1。3 种类型的帧：信息帧、管理帧、无序号帧。第六章 物理层知识点名称知识点内容连续信道容 量（1）奈奎斯特公式，给出了理想无噪声信道的信道容量：C = 2B1og2M，式中，C 为信道容量，单位为 bit/s 或 bps
25、；B 为信道带宽，单位为 Hz；M 为进制数，即信号状态数。（2）香农公式给出连续信道的信道容量为：C=Blog2（1+）；数字基带传 输编码差分码：差分码又称为相对码，差分码利用电平的变化与否来表示信息。AMI 码：信息码中的 0 为 AMI 传输码中的 0；信号码中的 1 交替编码为 AMI 传输码 中的+1 和-1。双相码：双相码又称曼彻斯特码。正（高） 电平跳到负（低）电平表示 1， 负电 平跳到正电平表示 0。相当于信息码中 1 为双极非归零码的 10,信息码中 0 为双极 非归零码的 01。差分双相码，也称为差分曼彻斯特码。利用每位开始处是否存在电平跳变编码信 息。其中，开始处有跳
26、变表示 1，无跳变表示 0。多进制数字 调制数据传输速率（bit/s)与码元传输速率（Baud） 以及进制数 M（通常为 2 的幂次）之间的关系为：物理层接口特性机械特性也叫物理特性，指明通信实体间硬件连接接口的机械特点。电气特性规定了在物理连接上，导线的电气连接及有关电路的特性功能特性指明物理接口各条信号线的用途，包括接口信号线功能的规定方法以 及接 口信号线的功能分类规程特性即通信协议，指明利用接口传输比特流的全过程，以及各项用于传输 的事件发生的合法顺序，包括事件的执行顺序和数据传输方式，即在 物理连接建立、维持和交换信息时， DTE、DCE 双方在各自电路上的 动作序列等。第七章 无线
27、与移动网络知识点名称 知识点内容无线链路与无线网络特性有线网络与无线网络的重要区别主要在：数据链路层和物理层。无线链路有别于有线链路的主要表现：信号强度的衰减、干扰、多径传播。IEEE802.11 标准小结标准数据率频率范围 GHz物理层IEEE 802.11b2.4最高为 11 Mbit/s扩频IEEE 802.11a5最高为 54 Mbit/sOFDMIEEE 802.11g2.4最高为 54 Mbit/sOFDMIEEE 802.11n2.4/5最高为 600 MbitsM IMO/OFDMIEEE 802.11 3 种类型：控制帧、数据帧和管理帧。IEEE 802.11 的 MAC 协
28、议采用 CSMA/CA 协议。帧4 个地址 字段去往 AP来自 AP地址 1地址 2地址 3地址 401目的地址AP 地址源地址10AP 地址源地址目的地址其他典型无 线网络简介WiMax全球微波互联接入 (WiMax)称为 IEEE 802.16 标准， 目的是在更大范围 内为用户提供可以媲美有线网络的无线通信解决方案。蓝牙IEEE 802.15.1。 网络以小范围、低功率和低成本运行。ZigBeeIEEE 第二个个人区域网络标准是 IEEE 802.15.4，称为 ZigBee。ZigBee 主要以低功率、低数据速率、低工作周期应用为目标。第八章 网络安全基础知识点名称知识点内容数据加密密
29、码学包括：（1）密码编码学：指将密码变化的客观规律应用于编制密码来保守通信秘密。（2）密码分析学：研究密码变化客观规律中的固有缺陷，并应用于破译密码以获 取通信情报。传统加密方式替代密码（恺撒密码） ：将明文字母表 M 中的每个字母用密文字 母表 C 中的相应字母来代替，常见的加密模型有移位密码、乘数 密码、仿射密码等。换位密码：又称置换密码，是根据一定的规则重新排列明文， 以 便打破明文的结构特性。可分为列置换密码和周期置换密码。对称秘钥加密DES 加密算法、三重 DES、AES 加密、 IDEA非对称/公开 秘钥加密公(典)开(型)密(：)钥(Di)密(ff)码(ie)的(-H)一el个重
30、(lman)要(算)特(法)性：(和) RK(SA)m)= m = KB(+)(KB(-)(m)解决了对称加密算法秘钥分发问题。典型的散列 函数MD5MD5 对报文散列后，得到 128 位的散列值。SHA-1SHA-1 可产生一个 160 位的散列值。SHA-1 是典型的用于创建数字签名的 单向散列算法。密匙分发中心与证书认证机构秘 钥 分 发 中 心 （KDC）对称密钥分发的典型解决方案是，通信各方建立一个大家都 信赖的 KDC，并且每一方和 KDC 之间都保持一个长期的共享 密钥。证书认证机构（CA）将公钥与特定实体绑定。防火墙分类无状态分组过滤器（典型的部署在内部网络和网络边缘路由器上的
31、防火墙。）、 有状态分组过滤器和应用网关。入侵检测系 统 IDS是当观察到潜在的恶意流量时， 能够产生警告的设备或系统， IDS 不仅仅针对 TCP/IP 首部进行操作，而且会进行深度包检测， 并检测多数据之间的相关性。SSL 协议栈SSL 更改密码规格协议、SSL 警告协议、SSL 握手协议、SSL 记录协议安全电子邮 件标准安全电子邮件标准PGPIPSec 体系 简介封装安全载荷协议（ESP）AH 和 ESP 是核心。与两种模式(传输模式、隧道模式) 结合起来共有 4 种组合：传输模式 AH、隧道模式 AH、 传输模式 ESP、隧道模式 ESP。认证头（AH）协议安全关联（SA）在发送数据之前，需要在发送实体和接收实体之间进 行安全关联 SA。密钥交换与管理（IKE）是 IPsec 唯一的密钥管理协议。