计算机网络基础

1.计算机网络技术的发展阶段：面向终端的计算机通信网以共享资源为目标网络体系结构与网络协议的标准化高速发展阶段2.计算机网络的定义：具有独立功能的计算机或其它设备，用一定通信设备和介质互相连接起来，按照网络协议进行数据通信，能够实现信息传递和资源共享的系统。

3.按拓扑结构分：总线网、环型网、星型网和网状型（或分布型）网。

按网络协议分：如以太网、令牌环网、FDDI网、ATM网、Novell网、TCP/IP网等。

按传输介质分：如同轴电缆网、双绞线网、光纤网、无线网等。

按交换方式分：电路交换网、报文交换网、分组交换网和混合交换网。

按使用者分:公用网和专用网。

按通信技术分：广播式网络和点到点网络。

按分布距离分：局域网、广域网和城域网。

4.分组交换：在传输数据之前，将要传的数据划分成一个个小的数据段，并在每一个数据段前加上必要的控制信息，如目的地址、源地址、差错校验信息等，与数据段一起构成一个分组（packet），然后再将分组独立地发送到网络上。

由于分组中含有地址信息，当源站点和目的站点之间有多条路径时，每一个分组可以独立地选路。

5.广播式网络工作原理：A发送信息；所有计算机都能收到信息；所有收到信息的计算机检查目的地址信息和自己是否相符；相符，则接收；不相符，则丢掉。

6.点到点网络工作原理：在点到点式网络中，每条物理线路连接一对计算机。

假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间节点的接收、存储、转发。

特点：广播式网络：多个节点共享一个通信信道，一个节点广播信息，其它节点都能接收到信息。

点到点式网络：一条通信线路只能连接一对节点。

如果2个节点间没有直接连接的线路，则需要中间节点转接。

7.局域网：分布范围：几公里以内。

传输速率高：10Mbps-1000Mbps。

延迟小。

各站点能对等参与对整个网络的使用与监控。

网络技术：广播式通信技术。

典型的局域网技术有：以太网、令牌环网、令牌总线网和光纤分布式数据接口（FDDI）等。

广域网：分布范围：跨城市、地区、国家。

传输速率：根据使用技术的不同差别较大。

包含分组交换设备的网状结构。

网络技术：点到点通信技术。

典型的广域网技术有：X.25和帧中继。

城域网：分布范围：一个城区内。

传输速率高。

网络技术：主要用局域网技术。

专用的城域网技术：弹性分组环。

8.拓扑结构：网络系统中的节点和通信链路构成的几何形状。

9.总线作为公共传输信道，所有节点均平等，使用广播式通信技术，共享式网络。

优点：连接简单、易于维护、成本费用低。

缺点：网络整体性能随着网络上连接节点数量的增加而急剧的下降。

网络上任何一个节点或者链路出现故障都会导致整个网络的瘫痪，且故障检测比较困难。

（同轴电缆以太网）星型：以一台设备为中心节点，其它外围节点都单独连接在中心节点上。

任两个结点通信必须通过中心节点。

缺点：中心结点失效，整个网络就会瘫痪。

（双绞线以太网）环型：共享环型信道。

信息单向流动。

缺点：环的节点故障会引起全网故障。

（令牌环网和光纤分布式数据接口网）网状型：结点之间的连接是任意的，没有规律。

系统可靠性高。

缺点：结构复杂，必须采用路由选择算法与流量控制方法。

（广域网）10.计算机网络的基本功能：资源共享通信功能提高计算机的可靠性和可用性分布式处理11.计算机网络的组成：由计算机设备、传输介质、网络协议实体组成。

12.计算机网络协议：计算机之间通信需要遵守的、具有特定语义的一组规则。

13.计算机体系结构：计算机网络的层次结构及其各层协议的集合。

14.三个体系模型：ISO/OSI参考模型。

IEEE 802系列标准。

TCP/IP协议族。

15.OSI：应用层：提供应用程序间通信表示层：处理数据格式、数据加密等会话层：建立、维护和管理会话传输层：建立主机端到端连接网络层：路径选择及逻辑寻址数据链路层：帧和介质访问控制物理层：比特流传输16.TCP/IP:网络接口层：负责通过网络发送和接收IP数据报，并且指出通信主机必须采用某种协议连接到网络上，并且能够传输网络数据分组。

互联网层：是TCP/IP模型的关键部分。

功能是使主机可以把分组（packet）发往任何网络，并使各分组独立地传向目的地。

分组路由和差错控制也是互联网层的主要设计问题。

传输层：它负责在应用进程之间的端－端通信;主要目的是：在互联网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端－端连接。

它与OSI参考模型的传输层功能类似，也对高层屏蔽了底层网络的实现细节。

应用层：它的功能是解决用户的各种具体应用。

应用层包括了所有的高层协议，并且总有新的协议加入。

（两者的对比：OSI的上面三层对应着应用层。

传输层不变，网络层为互联网层。

数据链路层和物理层为TCP的物理层。

）17.传输控制协议（TCP）它是一种可靠的、面向连接的协议，用于包交换的计算机通信网络，互联系统及类似的网络上，保证通信主机之间有可靠的字节流传输，完成流量控制功能，协调收发双方的发送与接收速度，达到正确传输的目的。

用户数据报协议(UDP）它主要用于不要求分组顺序到达的传输中，分组传输顺序检查与排序由应用层完成。

UDP是一种不可靠、无连接协议。

TCP/IP网络高层使用TCP/IP协议族。

低层广泛使用其它局域网或广域网协议18.按最大传输速率划分：10M以太网(传统以太网）（10Mbps）快速以太网（100Mbps,标准代号：IEEE 802.3u；三种传输介质：100Base-T4：4对3类非屏蔽双绞线（UTP）100Base-TX：2对5类UTP或2对1类STP。

100Base-FX：2芯多模光纤；组网：有共享式（集线器）和交换式（交换机）两种，物理拓扑均为星型结构。

）千兆位以太网（1000Mbps 或1Gbps，两个标准：IEEE 802.3z 和IEEE 802.3ab；四种传输介质：1000Base-SX：只支持多模光纤。

1000Base-LX：支持多模光纤和单模光纤。

1000Base-CX：使用2对屏蔽双绞线。

1000Base-T：使用4对超5类非屏蔽双绞线。

组网：不再使用共享式集线器。

）万兆位以太网（10000Mbps或10Gbps；标准代号：IEEE 802.3ae；传输介质：只使用光纤；工作方式：只工作在全双工方式，不再需要运行CSMA/CD协议。

）根据传输技术划分：共享式以太网和交换式以太网19. 在局域网上广泛使用的协议标准就是IEEE802系列标准。

20.载波侦听多路访问（CSMA）：当某一个结点要发送数据时，它首先要侦听信道有无其它结点正在发送数据，若没有则立即抢占信道发送数据；如果侦听到信道正忙，则需要等待一段时间，直至信道空闲再发数据。

实现方法：通过硬件测试信道上信号的有无。

当结点检测到信道忙时，通常有2种处理办法：坚持型-- 继续侦听，一直到发现信道空闲立即发送。

非坚持型-- 延迟一个随机时间再检测，并不断重复此过程，直到发现信道空闲，发送数据。

冲突检测（CD）：在发送数据的同时，进行冲突检测，一旦发现冲突则立刻停止发送，并等待冲突平息以后，再执行CSMA/CD 协议，直至将数据成功地发送出去为止。

产生冲突的两种原因：侦听到信道某一瞬时处于空闲状态时，两个以上的结点同时向信道发送数据。

结点A侦听到信道是空闲的，但是这种空闲状态可能是结点B已经发送了数据。

消除冲突——冲突检测器。

检测到冲突后停止发送数据；延迟一段随机时间再去抢占信道。

21.主要的局域网技术：以太网令牌环网光纤分布式数据接口（FDDI）异步传输模式（ATM）无线局域网22.共享式网络技术：网中所有结点共享一条公共传输信道——共享信道带宽典型：传统以太网、令牌网、FDDI 交换式网络技术独占端口带宽典型：ATM、交换式以太网23.集线器的工作过程：首先是节点发信号到线路，集线器接收该信号，因信号在电缆传输中有衰减，集线器接收信号后将衰减的信号整形放大，最后集线器将放大的信号广播转发给其他所有端口。

集线器的不足之处：（1）用户带宽共享，带宽受限（2）广播方式，易造成网络风暴（3）非双工传输，网络通信效率低。

交换机工作原理：交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。

交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。

控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址对照表以确定目的MAC的NIC挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。

优点：独占端口带宽，网络总带宽随端口数的增加而增加。

全双工时不再需要执行CSMA/CD协议。

可灵活配置接口速率。

可扩充性和网络延展性好。

易于管理，便于调整网络负载分布，有效利用带宽。

可以和相同协议的共享式网络兼容。

内部工作原理的区别：集线器只能在一对端口之间建立连接。

交换机可以同时在多个端口之间建立多个并发连接。

24.MAC帧的目的地址：用于MAC层寻址。

通常称为“MAC地址”或“2层地址”。

由于标识一个网络接口的MAC地址是固化在以太网接口硬件（如网卡）上的，因此也称为硬件地址或物理地址。

源地址：单播地址广播地址组播地址。

25.传统以太网规定：一个以太网帧的最短有效长度为64字节（CSMA/CD协议能够检测到可能最晚来到的冲突信号的时间段---以太网的两倍端到端往返时延。

在802.3标准中，这段时间取为51.2us。

10Mbps速率下，这段时间可以发送512bits，正好是64字节。

在接收端，长度不够64字节的帧都被认为是无效帧而丢弃。

）26.集线器：集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线工作的一种设备。

将所有站点都通过双绞线连接到一个可靠性非常高的中心集线器（HUB）上，形成星型物理拓扑结构。

优点：布线、增加和减少站点都很方便单个站点或线缆故障不会影响网上的其它站点。

缺点：一个站点发送的信号，可以被网上的其它所有站点收到，信息易被窃听。

10BASE-T以太网：物理结构：星型。

逻辑结构：总线型。

交换机是一种用于网络连接的主要设备,能完成数据包的转发和封装功能。

27.虚拟局域网：建立在交换式局域网技术的基础之上、采用软件方式构建的可跨越不同物理网段的一种逻辑网络。

是局域网为用户提供的一种服务。

是对交换式局域网技术的一种功能扩展。

使用软件方式划分和管理，不受物理位置的限制。

逻辑工作组：根据部门、功能以及应用等因素将网络上的结点划分为若干相对独立的部分。

28.VLAN技术功能特点：可以有效地隔离广播（将广播数据报限制在同一个VLAN内，从而提高了网络整体的有效带宽。

）具有逻辑独立性，提高网络安全性（可按实际情况分别对各VLAN定义不同级别的安全策略，以提高网络的安全性。

）29.IEEE 802.11（无线局域网）系列标准-特点：IEEE 802.11b——工作于2.4GHz频段最大数据传输速率为11Mbps、室外的最大通信距离为300m，室内为100m。