计算机网络1

第一章

一.概念，定义：

(1）计算机网络：计算机网络是“以相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。 (2）计算机网络拓扑：计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体之间的结构关系。

二、原理：

1）了解数据报与虚电路的工作原理 P31

三、应用：

(1）了解ARPANET的形成与发展 P2 (2）了解TCP/IP的发展历程 P7 (3）了解三网融合技术的发展 P11

(4）掌握计算机网络、internet、Internet、和Intranet的区别和联系: P15

1）计算机网络表示的是用通信技术将大量独立计算机系统互联起来的集合。计算机有各种类型，如广域网、城域网、局域网或个人区域网。

2）网络互联是表述将多个计算机网络互联成大型网络系统的技术术语。

3）Internet或因特网、互联网是专用名词，专指目前广泛应用、覆盖了全世界的大型网络系统。因此Internet不是一个单一的广域网、城域网或局域网，而是由很多种网络互联起来的网际网。

4）随着Internet的广泛应用，一些大型企业、管理机构也采用了Internet的组网方法，采用TCP/IP与Web的系统设计方法，将分布在不同地理位置的部门局域网互联成企业内部的专用网络系统，供内部员工办公使用，不连接或不直接连接到Internet,这种内部的专用网络系统叫做Intranet。

(5）掌握计算机网络的分类方法： P16

按覆盖的地理范围划分，计算机网络可以分为以下四类：广域网、城域网、局域网与个人区域网； 按照覆盖距离从小到大排列：连接用户计算机身边10m之内计算机、打印机、PDA与智能手机等数字终端设备的网络称为个人局域网（PAN）;覆盖10m~10km的网络称为局域网（LAN）;覆盖10~100km的网络称为城域网（MAN）；覆盖100~1000km,甚至更大范围的网络称为广域网（WAN）

(6）掌握计算机网络拓扑结构的分类与特点： P26

基本的网络拓扑有5种：星状、环状、总线型、树状与网状。 1）星状拓扑结构的特点

1.节点通过点—点通信线路与中心节点连接。

2.中心节点控制全网的通信，任何两节点之间的通信都要通过中心节点。 3.星状拓扑结构简单，易于实现，便于管理。

4.网络的中心节点是全网性能与可靠性的瓶颈，中心节点的故障可能造成全网瘫痪。 2）环状拓扑结构特点:

1. 节点通过点—点通信线路连接成闭合环路。 2.环中数据将沿一个方向逐站传送。 3.环状拓扑结构简单，传输延时确定。

4.环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈。环中任何一个节点或线路出现故障，都有可能造成网络瘫痪。

5.为了方便节点的加入和撤出环，控制节点的数据传输顺序，保证环的正常工作，需要设计复杂的环维护协议。 3）总线型拓扑结构的特点：

1.所有节点连接到一条作为公共传输介质的总线，以广播方式发送和接收数据。 2.当一个节点利用总线发送数据时，其他节点只能接收数据。

3.如果有两个或两个以上的节点同时发送数据时，就会出现冲突，造成传输失败。 4.总线型拓扑结构的优点是简单，缺点是必须解决多节点访问总线的介质访问控制问题。 4）树状拓扑结构特点：

1.节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行，相邻及同层节点之间通常不进行数据交换，或数据交换量比较小。

2.树状拓扑可以看成是星状拓扑的一种扩展，树状拓扑网络适用于汇集信息。 5）网状拓扑结构特点：

1.节点之间的链接是任意的，没有规律。网状拓扑的优点是系统可靠性高。

2.网状拓扑结构复杂，必须采用路由选择算法、流量控制与拥塞控制方法。

四 其他：

(1)掌握计算机网络发展的四个阶段： P1 第一阶段：计算机网络技术与理论准备阶段 第二阶段：计算机网络的形成 第三阶段：网络体系结构的研究

第四阶段：Internet应用、无线网络与网络安全技术研究的发展 (2)掌握计算机网络技术发展的三条主线： P13

第一条主线：从ARPANET到Internet

第二条主线：从无线分组网到无线自组网、无线传感器网络 第三条主线：网络安全技术 (3)了解数据交换方式的分类： P27

第二章

一.概念、定义：

（1） 网络协议：为网络数据交换制定的通信规则、约定与标志被称为“网络协议”。

（2） 协议：一种通信规则，要保证邮政通信系统正常和有序地运行，就必须制订和执行各种通信规则。

（3） 层次：处理计算机网络问题最基本的方法。

（4） 接口：是同一主机内相邻层之间交换信息的连接点。

（5） 网络体系结构：网络层次结构模型与各层协议的集合。协议体系是为了保证计算机网络

中大量计算机之间有条不絮地交换数据。层次结构模型是对于结构复杂的网络协议体系来说，最好的组织方式。

（6） OSI参考模型：定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系，以及各层所包括的

可能的服务。

二.原理：

（1）掌握OSI参考模型中各层的主要功能，相邻层之间的关系及各层中数据单 在书第49——50页

（2）掌握TCP/IP参考模型中各层的主要功能，相邻层之间的关系及各层中数据单元形式。 在书第54页

三.应用：

掌握OSI参考模型和TCP/IP参考模型在层次和协议内容方面的区别。 在书第55页

四 其他：了解TCP和IP的特点：

a. 开放的协议标准

b. 独立于特定的计算机硬件与操作系统。

c. 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网、更适用于互联网。 d. 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IP地址。 e. 标准化的应用层协议，可以提供多种拥有大量用户的网络服务。

第三章

一、概念、定义

（1）信息：组建计算机网络的目的是实现信息共享。信息的载体可以是文字、语音、图形、图像、或视

频。传统的信息主要是指文本或数字类信息。随着网络电话、网络电视、网络视频技术的发展，计算机网络传送的信息从最初的文本或数字类信息，逐步发展到包含语音、图形、图像与视频等多种类型的多媒体信息。

（2）数据：计算机为了存储、处理和传输信息，首先要将表达信息的字符、数字、语音、图形、图像或视频用二进制数据表示。计算机存储与处理的是二进制代码。

(3)信号：在通信系统中，二进制代码0、1比特序列必须变换成用不同的电平或频率变化的信号之后，才能够通过传输介质进行传输。

（4）同步：同步是数字通信中必须解决的一个重要问题。同步是要求通信双方在时间基准上保持一致的过程。 数据通信的同步包括以下两种类型：位同步，字符同步。

二、原理

（1）掌握传输介质与信号编码的关系

连接物理层的传输介质可以有不同类型，如电话线、同轴电缆、光纤与无线通信线路。不同类型的传输介质对于被传输的信号要求也不同。例如，电话线路只能用于传输模拟语音信号，不能直接传输计算机产生的二进制数字信号。如果要求通过电话线路传输数字信号，那么在发送端就要将数字信号变换成模拟信息，再通过电话线路传输；在接收端将接收到的模拟信号还原成数字信号。如果希望通过光纤来传输数字信号，那么发送端也需要将电信号变换为光信号；接收端再将光信号还原成电信号。物理层的一个重要功能是：根据所使用传输介质的不同，制定相应的物理层协议，规定数据信号编码方式、传输速率，以及相关的通信参数。

三、应用

（1）掌握数据传输的两种类型

在传输介质上传输的信号类型有两种：模拟信号与数字信号。

电平幅度连续变化的电信号称为模拟信号。人的语音信号属于模拟信号。

传统的电话线路是用来传输模拟信号的计算机产生的电信号是用两种不同的电平表示0、1比特序列电压跳变的脉冲信号，这种脉冲信号称为数字信号。

（2）掌握数据通信的三种方式

a.串行通信与并行通信

按照数据通信使用的信道数，它可以分为两种类型：串行通信与并行通信。 b.单工、半双工与全双工通信

按照信号传送方向与时间的关系，数据通信可以分为三种类型：单工通信、半双工通信与全双工通信。

c.同步技术

数据通信的同步包括以下两种类型：位同步，字符同步。 实现位同步的方法主要有以下两种：外同步法与内同步法。

外同步法是在发送端发送一路数据信号的同时，另外发送一路同步时钟信号。 内同步法则是从自含时钟编码的发送信号中提取同步时钟的方法。 实现字符同步的方法主要有以下两种：同步传输，异步传输。 采用同步方式进行数据传输称为同步传输。 采用异步方式进行数据传输称为异步传输。

（3）掌握常用的传输介质及其特点（P71）

网络中常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤、无线与卫星通信信道。 特点在书上71至77页

（4）掌握物理层的作用与主要功能（P63） {1}物理层的数据链路层的关系 {2}传输介质与信号编码的关系 {3}设置物理层的目的

四、其他

（1）了解光缆的结构（P73）

（2）了解无线与卫星通信技术（P74--77） (3)了解移动通信接入技术（P98—100）

第四章

一 、 定义

（1） 误码率（P107）：二进制比特在数据传输系统中被传错的概率。 （2） 检错码（P107）

（3） 纠错码（P107）:能够自动纠正传输差错的编码

（4） 透明传输：数据链层保证帧中的二进制比特的组合不受任何限制的能力

二、 原理

（1）掌握CRC检验的基本工作原理（P107~P109）

（2）掌握差错控制原理

（3）掌握HDLC的帧结构，名字段的意义及工作原理 114 117 P 118

结构：标志字段F （8位） 地址字符A （8位） 控制字符C （8位） 信息字段I （长度不变） 帧校验字段FCS （16位） 标志字段F（8位） 1）标志字段F：用标志字段F作为帧开始与结束的标记

2）地址字段A：最多可以标识256个站地址，当使用非平衡方式传送数据时，地址字段总是填入从站地址；当使用平衡方式传送数据时 ，地址字段填入应答站地址。地址字段为全1时，表示为广播地址则要求网中所有站都要接收该帧。

3）控制字段C：是HDLC中最复杂的字段，很多重要的功能靠控制字段来实现 结构： 信息帧I 监控帧S 无编号帧U：

4）信息字段I：允许任意的二进制比特序列的组合。仅出现在信息帧与无编号帧中是网络层的分组数据

5）帧校验字段FCS：HDLC采用CRC校验方式生成多项式采用CRC---CCITT CRC校验的范围是A ,C,I字段，长度为16位 工作原理（P118）

三、应用

（1）掌握物理层的作用

（2）了解CRC检验检错能力

（1） 能够检查出全部离散的1位错（2）能够检查出全部离散的2位错（3）能够检查出奇数

位错（4）能够检查出长度小于或等于K位的突发错（5）能以 的概率检

（3）掌握数据链路层的作用与主要功能

功能：1链路管理2帧同步3.流量控制4.差错控制5.透明传输6.寻址作用（目的）将有差错的物理线路变成对网络层无差错的数据链路 （4）掌握滑动窗口协议的分类及各协议的的优缺点

单帧停止 等待协议

滑动窗口协议 后退N帧协议（GBN） 多帧连续发送协议

选择重传协议（SR）

（5）单帧停止等待协议 优点：

缺点:

（6）多帧连续发送协议 优点： 缺点:

四、其他

（1）常用的检错码主要有哪两种

（2）具备分析相应模式下的HDLC工作流程的能力（P118） （3）掌握传输效率（信道利用率）的计算机方法（P120）

第五章

一、 概念

（1）共享介质：在局域网结构中，连接多台计算机的同轴电缆被称为“共享”的“总线传输介质”，简称为“共享介质”。 P136

（2）多路访问（多路存取）：多个主机需要通过一条“共享介质”发送和接受数据被称为“多路访问”或“多路存取”。 P136

（3）.数据冲突（数据碰撞）：如果有两个或两个以上的主机同时在一条“共享介质”发送数据，那么多路的信号就会出现相互干扰，造成接收主机无法正确接收任何一台主机发送的数据。 P136

（4）冲突窗口：指连接在一个缆段上所有节点都能够检测到冲突发生的最短时间。 P146 （5）延时宽带积：传输介质上可以连续发送的比特数。 （6）物理地址：

（7）交换机：可以在多个端口之间同时建立多个并发连接的局域网设备。 （8）结构化布线:指一座办公大楼或楼群安装的传输线路。 （9）网桥：在MAC层互连两个或两个以上局域网设备。

二、原理

（1）掌握Ethernet的基本工作原理

（2）掌握Ethernet的帧结构：P149（图5--15）

（3）掌握Ethernet接收流程的分析方法：P151（图5-16） （4）掌握局域网交换机的工作原理：P156（图5--20） （5）了解虚拟局域网技术的研究背景：P158

三、应用

（1） 掌握介质访问控制分为哪三种？各有什么特点？分别适用于哪些场合?

介质访问控制分CSMA/CD、Token Bus与Token Ring三种。 CSMA/CD方法的主要特点：

CSMA/CD介质访问控制方法算法简单，易于实现。 CSMA/CD是一种随机访问控制方法。

CSMA/CD在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性。但是，当网络通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降，传输延迟增加。 Token Bus、Token Ring的主要特点：

Token Bus或Token Ring网中主机适用于对数据传输实时性要求较高的应用环境。

Token Bus与Token Ring在网络通信负荷较重时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟。

Token Bus与Token Ring不足之处是环的维护过程复杂，实现起来比较困难。 适用场合：

CSMA/CD适用于对传输实时性要求不高的办公环境。

Token Bus或Token Ring网中主机适用于对数据传输实时性要求较高的应用环境。适用于通信负荷较重的应用环境

（2） 掌握为什么要把共享介质方式改为交换方式？

在传统的共享介质局域网中，所有节点共享一条共用传输介质，因此不可避免会发生冲突。随着局域网规模的扩大，网中节点数量不断增加，网络通信负荷加重时，网络效率就会急剧下降。为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾，人们提出将共享介质方式改为交换方式。

（3） 掌握局域网参考模型与协议标准

P143—P144重点弄懂图5-9与图5-10 局域网协议研究的范围：面对OSI参考模型中的数据链路层与物理层、网络层及以上高层不属于局域网协议研究的范围

逻辑链路控制（LLC）子层与介质访问控制（MAC）子层划分：

将数据链路层划分为LLC，MAC。不同的局域网在MAC子层和物理层可以采用不同的协议，而在LLC子层必须采用相同的协议。

协议层次的变化：很多硬件和软件厂商已经不使用KKC协议，而直接将数据封装在

Ethernet的MAC帐结构中

IEEE802分类：（1）定义了局域网体系结构，网络互联以及网络管理与性能测试的

IEEE802.1标准

（2）定义了逻辑链路控制LLC子层功能与服务的IEEE802.2标准 （3）定义了不同介质访问控制技术的相关标准

4个主要介质访问控制协议标准：

（1）IEEE802.3标准：定义CSMA/CD总线介质访问控制子层与物理层的标准

（2）IEEE802.11标准：定义了无线局域网访问控制子层与物理层的标准

（3）IEEE802.15标准：定义了近距离个人区域无线网络访问控制子层与物理层的标准 （4）IEEE802.16标准：定义了宽带无线城域网访问控制子层与物理层的标准

（4） 掌握Ethernet物理层标准命名方法

标准的Ethernet的物理层命名方法是：IEEE 802.3 X Type-Y Name。其中，X表示数据传输速率，单位为Mbps；Y表示网段的最大长度，单位为100m；Type表示传输方式

是基带his频带（Base表示是采用基带传输）；Name表示局域网的名称

（5） 掌握交换机带宽的计算方法P157 （6）掌握交换机的“地址学习”流程

（7）掌握交换机的三种交换方式（具体P157）

交换机的交换方式主要有三种类型：直接交换、改进直接交换与存储转发交换方式。 直接交换：交换机只要接收并检测到目的地址字段，立即将该帧转发出去，而不进行差

错校验，帧出错检测任务完成

优点：交换延迟时间短 缺点：缺乏差错检测能力

改进直接交换方式：再接收到Ethernet帧的前64字节后，判断帧头字段是否正确。

如果正确就转发出去。对于短的Ethernet帧来说，交换延迟时间与直接交换方式比较接近，对于长的Ethernet帧来说，由于只对帧的地址字段与控制字段进行差错检测，因此改进直接交换方式的交换延迟时间将会减少。

储存转发交换方式：交换机首先要完整地接收帧并进行差错检测如果接收帧正确则根

据帧目的，地址选择对应的输端口号，然后转发出去

优点：具有帧差错检测能力，并不支持不同输入速率端口之间的帧转发 缺点：交换延迟时间将会增长

掌握交换机带宽的计算方法P157

交换机交换带宽的计算方法是：端口数X相应端口速率（全双工模式再乘以2）。 （具体P157）

（8）掌握VLAN的划分方法

VLAN可以根据交换机的端口（具体P159图5-23）、MAC地址（具体P160图5-24）、IP地址与网络层协议（具体P160图5-25）等方式进行划分。 基于交换机端口是静态VLAN划分最常用的方法。

（9） 掌握中继器的工作原理及特点

中继器的工作原理见P169图5-29 中继器的特点：

1中继器工作在物理层，只能起到对传输介质上信号波形的接收、放大、整形与转发的○

作用，不属于网络互联设备。

2中继器的工作不涉及帧的结构，不对帧的内容做任何处理。○中继器只能起到增加同轴电缆长度的作用。

3中继器连接的几个缆段仍然属于一个局域网。连接在不同缆段上的所有节点，○只要有一个节点发送数据，其他的节点都可以接收到，这些节点共享了一个冲突域。 4考虑到传输介质的长度与信号的衰减、传输延迟的相关性，○因此在一个局域网中使用中继器的数量是有限的。

（10） 掌握集线器的工作原理及组网结构

集线器的工作原理见P170图5-30（a）组网结构见图5-30（b）

（11）了解局域网结构化布线的应用结构P172

（12） 掌握网桥的基本工作原理及主要功能

网桥的基本工作原理见P174图5-34 主要功能：

1端口号与对应的MAC地址表的转发表生成与维护 ○

2帧接收、过滤与转发。 ○（13） 掌握中继器、集线器、网桥、交换机、路由器的区别 P181表5-2中继器、集线器、网桥与交换机的比较 （14） 掌握介质访问控制子层作用、功能

4.其他

最短帧长度为L,主机发送速率为S。发送短帧所需要的时间为L/S,冲突窗口值为2D/V. 要发送一个最短帧的时间要超过冲突窗口时间，即 L/S>=2D/V P146

四、其他

（1）了解解决冲突的两种方法P147：比较法，编码，编码为例判决法 （2）了解传统局域网和VLAN的区别：P158 （3）了解高速Ethernet的发展历程P140

（4）掌握冲突窗口的计算方法及其在数据传输过程中相关计算

最短帧长度为Lmin 发送端真所需要的时间 = 主机发送速率S

冲突窗口为2D/V

要求发送一个最短帧的时间都要超过冲突窗口的时间 Lmin/S > = 2D/V 总线长度与最小帧长度，发送速率之间的关系为D<= Lmin/2S

第六章

一、定义：

（1）片偏移字段（P204）片偏移字段值表示分布在整个分组中相对位置，它的长度为13位。

为什么要进行分组进行分偏： （2）了解严格源路由：（P205）由规定分组要经过的路径上每个路由器，相邻路由器之间不能插入其他路由器，并且经过的路由器顺序不能改变 （3）了接松散源路由P205

由规定分组一定要经过的路由器，但不是一条完整的传输路径，中途可以经过其他路由器 （4）了解路由器P235

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 （5）全局IP地址（公网IP地址）：学校从电信扯的网线用于Internet的网线 （6）直接广播地址P211：可以将分组以广播方式发给特定网络所有主机地址

（7）受限广播地址P211：路由器不向外转发，而是将该分组在网络内部以广播方式发送给全部主机的地址

（8）该网络上的特定网络地址P211：路由器接到分组不向外转发该分组，而是直接交付给本网络中指定主机的地址

（9）回送地址P211：用于本机，看看网络好不好用。127.0.0.0 （10）子网掩码

二、原理

（1）掌握IPV4分组阶段中各个字段的意义：P200 P201 P202

1)版本：长度为4位，他表示所使用的网络层IP的版本号 2)协议字段：只使用IP的高层协议类型，长度为8位

分组头长度：长度为4，除IP选项字段与填充字段之外，其他各项事定

长的，分组头的固定长度部分为20个字节，分组长度字段最小值为

3)长度： S. 总长度字段：长度为16位，表示的IP分组最长长度为 字节

P203 标志

4)服务类型字段：长度为18位

参数：延迟（delay），可靠性（reliability），吞吐量（throughput），成本（cost） 优先级：4个参数不可能同时最优

5)生存时间段：用来设定分组再Internet中的“寿命”，它通常是用转发分组最多的路由器跳数来度量。生存时间的初始值由源主机设置，经过一个路由器转发之后，TTL 值减1，

当TTL的值为0时，丢弃分组并发送ICMP报文通知源主机

6)头校验和：字段长度为8位，设置其是为了保证分组头部的数据完整性 7)地址字段：分组中最简单的部分是地址字段，包括源地址与目的地址 （2）掌握IP分组分片的基本方法P203

当IP分组长度大于数据链路层MTU时，就必须对IP分组进行分片

IP分组分片首先需要确定片长度，然后将原始IP分组包括分组头分布成第1个片，如果剩下的数据仍然超过片长度，则需要进行第二次分片，第2个分片数据加上原来的分组头，构成第2个片，这样一直分割到剩下的数据小于数据链路层MTU值为止。

3 熟练掌握使用三级层次（网络号+子网掩码号+主机号）的IP地址结构划分的原理与方法 练习题1）网络地址 2）受限广播地址 3）直接广播地址 4）主机地机地址

5）网络前缀 6）广播地址7）可分配的IP地址范围8）主机的回送地址

三、应用

（1） 了解IP协议的特点P199

1一种无连接，不可靠的分组传送服务的协议 2是点—点的网络层通信协议

3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

（2） 了解IP协议的作用和功能

（3）了解IP分组头校验和的计算方法：P205 P206

1)将IP分组头看成16位字组成的二进制比特序列，计算之前将校验和字段置0 2)对16位字进行求和运算，如最高位出现进位 则将仅为加到结果的最低位 3)将最终求和结果取反，得校验和 （4 ）掌握IP地址的主要作用：

（5）掌握IP地址的分配方法P209 1)为每一个网络接口分配一个IP地址

2)为多归属主机的每一个网络接口分配相应的IP地址

3)可以为一个网络接口分配多个IP地址 （6）掌握IP地址与网络接口P209

1)连接到Internet的每一个主机，至少有一个IP地址 2)IP地址是分配给网络接口的 3)多归属主机可以有多个IP地址

4）一个网络接口也可以分配多个IP地址

5）网桥，Ethemet交换机，属于数据链路层设备，使用MAC地址，不属于网络层设备不分配IP地址

(7)掌握标准IP地址的分类，特殊IP地址，专用IP地址，全局IP地址 1直接广播地址 2受限广播地址 特殊IP地址（P211）

3这个网络上的特定主机地址 4回送地址

专用IP地址（P211）：

全局IP地址：

(8)掌握子网聚合（及子网划分的逆过程）的计算方法（书后习题2--12）

四 、其他

(1)了解IP地址技术发展4个阶段P206 P207 1）标准分类的IP地址 2)划分子网的三级地址结构

3）构成超网的无类别域间路由CIDR技术 4）网络地址转换NAT技术

熟记A, B, C，D三类常用的IP地址范围，可分配IP地址范围，标准的子网，网络好计算方法，主机号计算方法

A类：1.0.0.0~127.255.255.255 B类：128.0.0.0~191.255.255.255 C类：192.0.0.0~233.255.255.255

A类：1.0.0.1~126.255.255.254

可分配 B类：128.0.0.1~191.255.255.254

C类：192.168.0.1~223.168.255.254

熟练掌握A,B,C三类IP地址进行子网划分方法（本次考试中子网全为’0’或全为’1’）,视为有效子网

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