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微型计算机互联网,Computer网络常考知识点总计

这篇文章主要是自己对计算机网络相关知识点的查缺补漏,权当笔记,逻辑比较混乱。参考自计算机网络一书。

计算机网络

计算机网络常考知识点总结

总览

应用层

1 电路交换与分组交换的区别是什么?优劣对比?

答:先介绍基本概念:

  • 电路交换
    • 概念:必须经过建立连接(占用通信资源)--->通话(一直占用通信资源)--->释放连接三个步骤的交换方式称为电路交换。
    • 优点:
      • 通信质量有保证。
    • 缺点:
      • 线路传输效率比较低。
    • 特点:
      • 在通话的全部时间内,通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
  • 分组交换(也称包交换)
    • 报文:我们把要发送的整块数据称为一个报文。
    • 分组又称包。分组的首部也可以称为“包头”。
    • 概念:通信双方以分组为单位、使用存储--转发机制实现数据交互的通信方式,被称为分组交换。
    • 优点:
      • 高效
      • 灵活
      • 迅速
      • 可靠
    • 缺点:
      • 分组在路由器存储转发需要时延。
      • 携带首部控制信息造成一定开销。

图片 1

应用层是体系结构中的最高层,应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需求

2 电路交换、报文交换和分组交换

  • 电路交换:整个报文的比特流连续地从原点直达终点,好像在一个管道中传送。
  • 报文交换:整个报文先传送到相邻结点,全部存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。
  • 分组交换:单个分组(只是报文的一部分)传送到相邻结点,存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。

上图是关于计算机网络的分层,由最初的OSI七层模型简化到现在的TCP/IP四层结构。

这里的进程就是指正在运行的程序,应用层不仅要提供应用进程所需的信息交换和

3 计算机网络的定义

  • 概念:是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和 信息传递的计算机系统。

应用层

远地操作,而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理,来完成一些为进行语义上

4 相关概念

  • 带宽:用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力。
  • 吞吐量:单位时间内通过某个网络的数据量。
  • 时延(也叫延迟或迟延):指数据从网络的一端传送到另一个端所需的时间。
  • 发送时延:主机或路由器发送数据帧所需要的时间。
  • 网络协议(简称协议):为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
  • 体系结构:计算机网络的各层以及协议的集合称为网络的体系结构
  • 网关:网络层使用的路由器

应用层主要负责应用进程间通信和交互,常见的应用层协议例如域名系统DNS,HTTP协议,电子邮件协议SMTP,动态主机配置协议DHCP(自动对IP地址等项目进行配置)等,应用层更靠近于用户。

有意义的信息交换所必须的功能,应用层直接为用户的应用进程提供服务

5 网络各分层的功能

  • 差错控制:使的和网络对等端的相应层次的通信更加可靠
  • 流量控制:是的发送端发送速率不要太快,要使接收端来得及接收。
  • 分段和重装:发送端将要发送的数据块划分为更小的单位,在接收端将其复原。
  • 复用和分用:发送端几个高层会话复用一条低层的连接,在接收端再进行分用。
  • 连接建立和释放:交换数据前先建立一条逻辑连接。数据传送结束后释放连接。

运输层

表示层  完成被传输数据的抽象表示和解释--数据加密、格式转换、压缩

6 体系结构

  • OSI的七层协议体系结构
7、应用层
6、表示层
5、会话层
4、传输层
3、网络层
2、数据链路层
1、物理层

从上而下提供端到端的服务。
巧记:应示、会传、网数理

  • TCP/IP的体系结构
应用层(各种应用层协议如TELNET/FTP/SMTP等)
传输层(TCP或UDP)
网际层IP
网络接口层
  • 五层协议的体系结构
5、应用层(HTTP/FTP/SMTP)
4、运输层(TCP/UDP)
3、网络层(ICMP/IGMP/IP/RARP/ARP)
2、数据链路层
1、物理层

巧记:应运而生网络、数据 物理。

运输层用来向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。我们最熟知的TCP与UDP就是运输层协议。关于TCP与UDP可以看这篇文章关于TCP协议的总结。

会话层  协调应用程序之间连接的建立和终结,为数据交换提供同步机制确保数据交换在会话关闭前完成

7 各层次简介

  • 应用层
    应用层直接为用户的应用进程提供服务。这里的进程就是正在运行的程序。应用层的协议很多:HTTP、SMTP、FTP等等。
  • 运输层
    运输层的任务就是负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。由于一个主机可同时运行多个进程,因此运输层有复用和分用的功能。
    复用:就是多个应用层进程可以同时使用下面运输层的服务。
    分用:运输层把收到的信息又分别交付给上面应用层中相应的进程。
    运输层有以下两种协议:
    • 传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
      面向连接的,数据传输的单位是报文段,能够提供可靠的交付。
    • 用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)
      无连接的,数据传输单位是用户数据报,不保证可靠的交付,只能提供“最大努力的交付”。
  • 网络层
    网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时,网络层把运输层产生的报文段或者用户数据包封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中,由于网络层使用IP协议,因此分组也叫做IP数据报,简称数据报。
    网络的另一个任务就是选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分组,能够通过网络中的路由器找到目的主机。
  • 数据链路层
    简称链路层,两个相邻结点之间传送数据都是直接传送的。这就需要使用专门的链路层协议 。
    在相邻结点传输时,数据链路层把网络层交下来的IP数据报组装成帧。用帧进行传输。
  • 物理层
    在物理层上所传数据的单位是比特。
    物理层的任务就是透明地传送比特流。

网络层

传输层

8 数据链路层

  • 使用的信道类型有:
    • 点对点信道
    • 广播信道
  • 三个基本问题:
    • 封装成帧:在一端数据的前后分别添加首部和尾部,构成了一个帧。
    • 透明传输:
    • 差错检测:检测方法:CRC(循环冗余校验码)

网络层为分组交换网上的不同主机提供通信服务,网络层使用IP协议。

传输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信,因特网的传输层可使用两种不同协议:

9 MAC地址的概念以及作用

  • 概念:MAC是硬件地址,用于定义网络设备的位置。也叫物理地址。它就像我们身份证上的身份证号码,具有全球唯一性。
  • 一个主机会有一个MAC地址,而每个网络地址会有一个专属于它的IP地址。
  • 作用
    专注于数据链路层,将一个数据帧从一个节点传送到相同链路的另一个结点。

IP地址:互联网上每台计算机的唯一标识符,每个IP地址都由网络号和主机号两部分组成,理由器仅根据网络号来转发分组,主机号由得到网络号的单位自行分配。使用交换机或网桥连起来的若干局域网仍属于一个网络,因为这些网络具有相同的网络号。同一局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须相同。当一台主机同时连接到连个网络时,就必须同时具有两个相应的IP地址,所以路由器最少要具有两个IP地址。MAC地址是数据链路层和物理层使用的地址,IP地址是网络层及上层使用的地址,数据报一旦到达数据链路层,就被封装成MAC帧了,MAC帧在传输时使用的源地址与目的地址都是硬件地址。地址协议ARP能够将IP地址转换为MAC地址。

即面向连接的传输控制协议TCP,和无连接的用户数据报协议UDP.面向连接的服务能够提供可靠

10 MAC地址和IP地址的区别

  • 对于网络上的某一设备,IP地址是基于网络 拓扑设计出的,可以改动。而MAC地址则是生产厂商烧录好的,不能改动。
  • 长度不同。IP是32位,MAC地址是48位。
  • 分配依据不同。IP是基于网络拓扑、MAC是基于制造商
  • 寻址协议层不同。IP应用于网络层,MAC应用于数据链路层。

    #### 11 MAC帧格式

    图片 2
    其中类型表示的是上一层使用的是什么协议,以便把收到的Mac帧交给上一层的这个协议。

关于子网:

的交付,但无连接服务则不保证提供可靠的交付,它只是"尽最大努力交付"这两种服务方式都很

12 网际协议IP

  • 地址解析协议ARP(Address resolution protocol)
  • 逆地址解析协议RARP(Reverse Address Resolutaion Protocol)
  • 网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)
  • 网际管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol)

图片 3

有用,各有其优缺点,在分组交换网内的各个交换节点机都没有传输层

13 IP

  • IP地址的定义:网络号 主机号
  • IP数据报的格式
    图片 4

从IP数据报的首部无法看出主机所连接的网络是否进行了子网划分,使用子网掩码和IP地址进行与运算就可以得到网络地址。所有的网络都必须使用子网掩码,若不划分子网,则会使用默认的子网掩码。

网络层

14 ARP协议的用途、算法,在哪一层会使用arp?

  • 用途:把IP地址解析为物理地址。
  • 在网络层会用到ARP

数据链路层

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信,在发送数据时,网络层将运输层产生的报文

15 如何实现透明传输?

  • 概念:不管从键盘上输入什么字符都可以放在这样的帧中传输过去,这样的传输就是透明传输。也就是说用户不受协议中任何限制,可随机的传输任意比特编码的信息。
    *实现方法:
    • 转义字符填充法
    • 零比特填充法
    • 采用特殊的信号与编码法
    • 确定长度法

数据链路层的定义是将IP协议封装的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上传送帧。数据链路层使用的信道在进行通信时主要步骤如下:节点A的数据链路层将网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧,将帧发送到节点B的数据链路层,若节点B的数据链路层收到的帧无差错,则从收到的帧中提取出IP数据报交给网络层,否则丢弃这个帧。

段或用户书籍报封装成分组或包进行传送,在TCO/IP体系中,分组也叫做IP数据报,网络层的

16 路由表的内容是什么?

  • 目的网路地址
  • 距离
  • 下一跳路由器地址

数据链路层有三个基本问题:封装成帧(在一段数据的前后分别添加首部和尾部)、透明传输(无论什么样的比特数据都能按照原样没有差错的通过数据链路层)、差错检测(传输过程中可能出现差错,主要采用循环冗余检验CRC进行差错检验,原理是在数据后面增加冗余码)。MAC地址:标识计算机唯一性的地址,实际上就是计算机适配器的地址。扩展以太网的俩个方式:使用网桥,网桥对收到的帧根据其MAC帧的目的地址进行转发和过滤;使用交换机。

另一个任务就是要选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机

17 UDP的首部格式

图片 5

物理层

数据链路层

18 TCP首部格式

图片 6

物理层不想多说,对于程序员来说简单了解即可,这层关心的是信息在物理实体之间的传输,相关的内容涉及传输介质比如双绞线、光缆,传输方式电磁波、光,传输技术波分复用、码分复用等。这部分更偏重于通信原理,感兴趣的同学可以找通信原理的书籍来看下,这里不多说。

当发送数据时,数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻

19 三次握手 四次断开

图片 7

图片 8

  • 建立连接时,客户端向服务器端发送一个SYN包,进入SYN_SEND状态,在该状态下,客户端等待服务器的确认包。
  • 服务器端收到客户端的SYN包后,首先向客户端确认自己已收到的客户端的SYN包,同时也要发送自己的SYN包,即要向发送方发送ACK包 SYN包,然后进入SYN—RECEIVE状态。
  • 客户端收到服务器端的ACK包 SYN包,向服务器端发送ACK包确认。然后完成三次握手,建立连接。 其中:
    • SYN:在连接建立时用来同步序号。
      • SYN=1而ACK=0表示这是一个请求报文段。对方若同意建立连接,则应在响应报文段中使SYN=1和ACK=1。因此SYN置1就表示这是一个连接请求或连接接收的报文。
    • ACK:TCP数据包首部中的确认标志,对已接收的TCP报文进行确认。0时确认号无效。TCP规定:在建立连接以后所有传送的报文段都必须把ACK置1。

中间设备

结点间的链路上传送以帧为单位的数据,每一帧包括数据和不要的控制信息(如同步信息,

20 FTP和TFTP的区别:

  • FTP 是完整、面向会话、常规用途文件传输协议;而 TFTP 用作 bones bare - 特殊目的文件传输协议。
  • 因为 TFTP 不支持验证, 所以Windows NT FTP服务器不支持 TFTP
  • 可以以交互方式使用 FTP; TFTP 允许文件只能单向的传送。
  • FTP 提供用户身份验证; TFTP 却不。
  • FTP 依赖于 TCP 是面向连接并提供可靠的控件; TFTP 依赖 UDP,需要减少开销, 几乎不提供控件。
  • FTP 使用周知 TCP 端口号: 数据和连接对话框的 21 20; TFTP 使用它的文件传输活动 UDP 端口号 69。
  • FTP使用的是TCP21端口,而TFTP使用的是UDP69端口; 一般防火墙都会封TCP端口而不会封UDP的,所以TFTP有时比FTP好用,不过TFTP传输的文件一般较小,你要传大文件就要用FTP了

路由器:网络层设备,一种专用计算机,实现分组交换的关键构件,其任务是转发收到的分组,路由器收到一个分组,暂时存储一下,检查其首部,查找转发表,按照首部中的目的地址,找到合适的接口转发出去,把分组交给下一个路由器直至交付给最终的目的主机。分组在格路由器转发时需要排队,可能会造成一定的时延。分组交换采用存储转发技术

地址信息,差错控制,以及流量控制信息等)

21 TCP和UDP的对比

图片 9

图片 10

使接收端能够知道一帧从哪个比特开始和到按个比特结束.控制信息还使接收端

分组交换不需要预先分配带宽,一个分组的长度也远小于整个报文长度,因此时延较小也具有更好灵活性。

能够检测到所收到的帧中有无差错.

计算机性能的几个指标:速率:数据的传输速度,单位是bit/s。带宽:表示网络中某通道传送数据的能力。吞吐量:单位时间内通过某个网络的实际数据量;时延:分为发送时延(主机或路由器发送数据帧所用时间),传播时延,处理时延(主机或路由器处理分组),排队时延(分组在路由器中的排队时长)。时延带宽积:传播时延和带宽相乘;往返时间RTT(双向交互一次所需的时间);信道利用率:信道有百分之几的时间是有数据通过的,并非越高越好,类似高速公路,利用率增大有可能发生阻塞,引起的时延就可能增大

物理层

网桥或交换机:属于数据链路层设备

物理层的任务就是透明地传送比特流,在物理层上锁传数据的单位是比特传递

关于加密

信息所利用的一些物理媒体,如双绞线,同轴电缆,光缆,并不在物理层之内而是在

对称加密:加密秘钥与解密秘钥使用相同的密码体制

物理层下面,因此也有人把物理层媒体当做第0层

公钥密码体制:使用不同的加密秘钥与解密秘钥,公钥秘钥是公开的,解密秘钥是保密的。

TCP/IP模型

CA证书:假如A想欺骗B,A可以向B发送一份伪造是C发送的报文,A用自己的私钥进行数字签名并附上A自己的公钥,谎称公钥是C的,B如何知道这个公钥不是C的?CA就是将公钥与对应的实体进行绑定的机构

应用层(应用 表示 会话)

运输层

网络层

物理网络层(数据链路 物理)

应用层--接收并响应用户的各种请求,为用户提供各种服务(邮件,远程登录,文件传输...

运输层--提供端对端的可靠通信,具有差错控制数据包的分段与重用,数据包的顺序控制等工能

网络层--主要通过网络互连协议(IP协议)将不同的物理网络连接起来,以实现数据通信和资源共享

物理网络层--功能是负责从网络层接收IP报文并通过物理网络进行传输,或者提取IP报文并提交到网络层

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分组交换:

在发送端把要发送的报文分隔成较短的数据块

每个数据块增加带有控制信息的首部构成分组(包

依次把各个分组发送到接收端

接收端剥去首部,抽出数据部分,还原成报文

IP网络的特点

每一个分组独立选择路由器

发往同一个目的地的分组,后发送的可能先收到(即可能不按顺序接受

当网络中的通信息量过大时,路由器就来不及处理分组,于是要丢弃一些分组

因此IP网络不保证分组的可靠地交付

IP网络提供的服务被称为:尽最大努力服务

最重要的两个协议:TCP/IP

TCP协议保证了应用程序之间的可靠通信,IP协议控制分组在因特网的传输,但因特网不保证可靠交付

在TCP/IP的应用层协议使用的是客户/服务器方式

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