计算机网络知识点总结，计算机网络知识点总结csdn

目录

第一章概述

1.计算机网络的定义

2. 网络功能

3. 三个概念

4.互联网发展的三个阶段

5. 万维网和互联网的区别

6. 上网配置（重点）

7. 计算机网络类别

8.计算机网络性能

9.计算机网络体系结构

第2章物理层

1. 物理层特点

2. 物理层功能

3.数据通信基础知识

4. 两个公式

5、传输介质

6. 通道复用技术

第三章数据链路层

一、基本概念和基本问题

2. 两项协议

3. 二进制指数退避算法

4.以太网

5.MAC地址

6. 开关

第4 章网络层

1. 虚拟互联网：IP

2. 网络层协议

3.IP地址（32位）

4、协议栈中数据单元封装的特点

5.ARP协议

6.IP数据报

编辑

7. 路由表

8.ICMP协议

9. 静态路由

10.动态路由

内部网关协议

11.IPv6

12.VPN和NAT

第五章传输层

1.功能

2. 港口

3.UDP

4.TCP协议

5.流量控制——rwnd

6.拥塞控制——cwnd

第六章应用层

1.域名系统

2.FTP文件传输协议

3.TELNET远程终端协议

4.万维网WWW

5.邮件系统

6.动态主机配置协议

协议大集合

这些都是计算机网络应该掌握的基础知识，这里总结的计算机网络知识点只是摘录重要部分来详细讲解，并不充分。

第一章 概述

一.计算机网络的定义

(1) 有若干个节点和连接这些节点的链路，形成网络。

(2) 互连的自治计算机的集合；

(3)通用互连可编程硬件；

二. 网络的功能

连接和共享（信息、硬件、软件）

三. 三个概念

网络：具有多个节点以及连接这些节点形成网络的链路。

互联网：通过路由器连接的小型计算机网络

互联网：是指通过特定的通信协议将世界各地的计算机网络连接起来，形成一个庞大的全球网络系统。

四. 因特网发展的三个阶段

第一阶段：

1969年阿帕网在美国诞生

20世纪70年代中期互联网的诞生

1983年，TCP/IP协议成为阿帕网的标准协议，互联网诞生。

第二阶段：

构建三级互联网。自1985年以来，美国国家科学基金会（NSF）建立了一个名为国家科学基金会网络（NSFNET）的计算机网络，这是一个以六个大型计算机中心为中心的三级网络。

包括骨干网、区域网、园区网（或企业网）。

第三阶段：

互联网已逐渐形成多级ISP结构。

ISP：可以请求互联网监管机构阻止IP 地址的互联网服务提供商，并且还拥有通信线路、路由器和其他网络设备。

五. 万维网和因特网的区别

万维网是互联网上的一种服务（应用程序）。

六.因特网的组成（重点）

边缘部分（资源子网）C/S P2P

核心部分（通信子网） : 电路交换、消息交换、分组交换

{

线路切换：

工作原理：建立连接（数据传输）。

适用场景：大量数据实时传输

消息交换：消息通常比数据包多，消息交换延迟较长。

数据包交换：采用存储转发技术

优点：高效、灵活、快速、可靠

问题：延迟、开销

步骤： 1. 取出消息并将其分割成多个数据段。

2. 在数据段前添加控制信息头。

3. 将数据包逐一发送，到达某个节点后，存储并转发。

}

七、计算机网络类别

1、活动范围分类———— 广域网、城域网、局域网、个域网

2、用户分为————公网和私网

3、网络———— 用于连接用户接入互联网的接入网（本地接入网、小区接入网）

八. 计算机网络性能

1. 速率（数据速率）k、M、G bit/s

2.带宽Hz bit/s

3、吞吐量：额定速率为1Gbit/s，但由于流量分布不同，实际吞吐量（速率）仅为100Mbit/s。

4.延迟————

(1)传输损耗：主机或路由器发送一个数据帧所花费的时间=bit/(bit/s)

(2) 传播时延：电磁波在信道中传播一定距离所需的时间=信道长度/电磁波在信道中的传播速度

(3)处理延迟：接收到的数据包处理

(4)排队延迟：数据包进入路由器后，要经过许多路由器，在输入队列中排队等待处理。

5. 延迟x 带宽乘积=传播延迟* 带宽

6.往返时间RTT：双向接收信息时，有传输延迟+RTT。

有效数据速率=数据长度/传输延迟+RTT原始数据速率

7.利用率：利用率越高，延迟越大。 D（延迟）=D0（网络空闲延迟）/1-U（U 是利用率）

九. 计算机网络体系结构

1. 协议：这些为在网络内交换数据而建立的规则、标准或约定称为网络协议。

三要素：语法、语义、同步

2.层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层

优点：各层独立、灵活、结构可分离、易于实现和维护，有利于标准化工作。

功能：错误控制、流量控制、分段和重配置、复用和解复用、连接建立和释放

应用层：直接向用户提供服务（所需协议：HTTP、FTP、SMTP）

传输层：为两台主机上的进程之间的通信（端到端）提供服务。

TCP：提供面向连接的、可靠的数据传输服务。数据传输的单位是“段”。

UDP：提供无连接、不可靠的数据传输服务。数据传输的单位是“用户数据报”。

网络层：提供不同主机之间的通信服务（所需协议：ICMP、IGMP、IP、RAPP、ARP）（路由器）

数据传输的单位是“包”

数据链路层：在两个相邻节点之间发送数据（所需协议：PPP、GBN、CSMA/CD）

（网桥、交换机）将IP 数据报（数据包）组装成包含控制信息的帧

物理层：协调通过物理介质传输比特流所需的各种功能（设备：中继器、集线器）

对于OSI 7层网络层：在传输层和应用层之间添加会话层和表示层（从低到高书写）。

4层情况：应用层、传输层、互联网层、链路层

第二章物理层

一.物理层的特性

1.机械性能：接口、插件等实际物体的尺寸。

2.电气特性：接口电缆各线上出现的电压范围

3、功能特性：特定线路上特定电压等级的含义

4.进程特性：不同函数中可以发生的不同事件的发生顺序。

二.物理层的功能

1、为数据侧设备传输数据提供通道

2.发送数据（以比特流格式发送物理介质上的数据）

3. 完成物理层的一些管理任务（如监控和维护物理链路的状态，检测并纠正传输过程中的错误）

换句话说，物理层的作用是提供与数据链路层的物理连接，实现比特流的透明传输，并尽可能隔离特定传输介质和物理设备之间的差异。

三.数据通信的基础知识

相关术语

沟通的目的是传达信息。

数据—— 承载消息的实体。

信号—— 数据的电气或电磁表示。

模拟信号——表示消息中的参数值是连续的。

数字信号——表示消息中参数的值是离散的。

符号（代码）——代表用时域波形表示数字信号时各种离散值的基波波形。

调制：将数字信号转换为模拟信号（调幅、调频、调相）

编码：将数据信号转换为数字信号（曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码）

曼彻斯特编码：

差分曼彻斯特编码：

差分曼彻斯特编码比曼彻斯特编码更抗干扰。

关于渠道的一些基本概念

信道通常是指在一个方向上传输信息的介质。

因此，可以说，典型的通信线路通常包括用于发送信息的信道和用于接收信息的信道。

单向通信（单工通信） —— 只允许单向通信，不允许反向交互。

双向交替通信（半双工通信） —— 通信双方都可以发送信息，但不能同时发送（当然也不能同时接收）。

双向同时通信（全双工通信） —— 通信双方可以同时发送和接收信息。

四. 两个公式

Nys Criteria: 理想通道的最终符号传输率（波特率）

可以导出限制数据速率。 C=2W（带宽）

香农公式：噪声通道[信噪比S/N，单位dB]

C表示信道容量，B表示信道带宽，S/N表示信噪比。

示例：如果通信链路的数据传输速率为2400 bps，采用16 相调制，则该链路的波特率为( )

解决方案1：使用16相位调制，我们可以表示16种状态。使用二进制编码对16 个状态进行编码需要4 个二进制位。

即一个符号可以携带4位信息。

所以波特率=2400/4=600 波特

方案2：B=2 * W（波特率）

C=2*W*log是以2(T)为基础的—T表示相位调制，状态

2400=B * log2(16)

B=2400/4=600 波特率

五. 传输媒体

导轨类型：

双绞线屏蔽双绞线STP

非屏蔽双绞线UTP

同轴电缆

光纤

无导向型：

非引导传输介质是指自由空间，在其中进行电磁波传输的称为无线传输。

6. 通道复用技术

频分复用FDM：一旦为用户分配了特定的频段，用户在整个通信过程中就占用该频段。 频分复用的所有用户同时占用不同的带宽资源（注意这里的“带宽”是指频率带宽，而不是数据传输速率）。

时分复用TDM：时分复用将时间划分为等长度的时分复用帧（TDM帧）。每个时分复用用户在每个TDM 帧内占用固定数量的时隙。 每个用户占用的时隙周期性出现（周期为TDM帧长度对应的时间）。 TDM 信号也称为等时信号。 时分复用的所有用户在不同时间占用相同的频率带宽。

波分复用WDM：波分复用是光的频分复用。

码分复用CDM：归一化点积

第三章 数据链路层

一.基本概念与基本问题

封装成帧：标头/标尾，带分隔符

透传：转义字符

错误检测：无位错误检测（CRC 循环冗余校验）（FCS 帧校验序列）

二.两个协议

PPP协议（点对点）

帧格式

兼职人员配备：3项

7E –7D 5E

7D–7D 5D

零位填充：五个连续的1 后跟一个0

CSMA/CD 协议（在广播信道上）- 帧传输时间大于或等于两个最远站点之间信号的往返传播时间。

职业生涯监控

多点接入

冲击检查

竞争周期：2x 传播延迟

最小有效帧长度：竞争周期*传输速率

三.二进制指数退避算法

原理：第一次争用，退避时间为0——2^1 -1争用期

第二次争用，退避时间为0——2^2-1争用期

第三次争用，退避时间为0——2^3-1争用期

第4次争用，退避时间为0——2^4-1争用期

等等

四.以太网

拓扑结构：采用CSMA/CD协议的集线器连接的星形拓扑结构

特征：

1.简单易用

2、成本低

3. 广泛支持

4. 高带宽

五.MAC地址

MAC帧格式

MAC帧：封装（头+尾=18字节）

MTU 1500字节，最小有效帧长度为64字节，实际数据为46字节

MAC地址：48位标识符

六.交换机

自学、查表、调用

第四章 网路层

一.虚拟互联网：IP

二.网络层协议

IP协议

ARP协议

RARP协议

ICMP协议

IGMP协议

IGMP协议

三.IP地址（32位）

IP地址={网络号}

机密IP地址

确定IP 地址的类型（二进制/点分十进制）。

网络地址、广播地址

地址范围（以二进制开头）

0 网络ID 为8 位，主机ID 为24 位（0000 0000——0111 1111）

10 B 2^14

110C2^21

1110D组播

1111 E 保留

网络地址：网络ID被保留，下一个二进制数为0。

广播地址：网络ID保留，下一个二进制位为1

子网掩码：网络ID 在二进制中为1，在下一个二进制中为0。

子网划分：

讨论：对于组织内的内部事务，主机号用于标识子网。现有主机编号减少相应的位数。

子网掩码：32位二进制，一系列1和一系列0，网络位和子网位对应1，现有主机位对应0。

默认子网掩码

: 255.255.255.0

乙： 255.255.0.0

有等长子网划分和不等长子网划分。

未分类的IP地址

CIDR阶段

128.30.3.0/24 的网络掩码等效为255.255.255.0。

/26 的网络掩码相当于255.255.255.192。

对路由的影响

路由概述（路由聚合、超网构建）

示例：4 CIDR 地址块

100.100.0.0/24

100.100.1.0/24

100.100.2.0/24

100.100.3.0/24

可以聚合到100.100.0.0/22

4、协议栈中数据单元封装的特点

网络层：IP地址，目的地址告诉你要去哪里

数据链路层：硬件地址封装在帧中，目的地址指示下一步要去哪里。

五.ARP协议

从IP地址获取MAC地址

每台主机都有一个ARP缓存，其中包含局域网中每台主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。 当主机A 想要向局域网中的主机B 发送IP 数据报时，主机A 首先检查主机B 的IP 地址是否在其ARP 缓存中。此时，找到对应的硬件地址，将该硬件地址写入MAC帧中，并通过LAN将MAC帧发送到该硬件地址。

同一局域网、ARP缓存、ARP请求分组（广播）、ARP响应（单播）

六.IP数据报

IP数据包（IP数据报、数据包）

标头+数据

标头的默认值为20 字节，可选部分（最大）可以为60 字节。

报头长度：4位，1个单元代表4个字节。例如，对于1100，报头长度为14*4=56。

分片（重点）

片偏移（封装MTU数据帧时）以8字节为偏移单位

七.路由表

最长前缀匹配：

下一跳地址

特例

主机特定路由/32

提供用于通信应用程序进程的端到端逻辑通信。

八.ICMP协议

16位二进制

服务器端口

熟悉：端口

20端口：发送数据文件的通道

21端口：FTP服务器开放的端口

23端口：Telnet打开的端口

端口25：SMTP开放端口

80端口：HTTP服务端口

端口53：DNS端口

客户端端口

九.静态路由

UDP特性：

UDP 是无连接的。也就是说，发送数据之前不需要连接。

UDP使用尽力而为传输，不保证可靠传输并且不使用拥塞控制。

UDP是面向消息的。

UDP 没有拥塞控制，非常适合多媒体通信要求。

UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多交互通信。 UDP报头开销很小，只有8个字节。

UDP帧格式

伪标头特点：

在计算校验和时，“伪报头”和UDP用户数据报被临时连接起来。伪标头仅用于计算校验和。

TCP的特点：

TCP是面向连接的传输层协议。

每个TCP连接只能有两个端点，并且每个TCP连接只能是点对点（一对一）。

TCP 提供可靠交付的服务。

TCP 提供全双工通信。 它适用于字节流。

重要的两点：确认和超时重传

两个协议

停止等待协议(ARQ)：通道利用率低

连续ARQ：发送窗口，累积确认

发送窗口=Min[rwnd,cwnd] —(rwnd 接收窗口， cwnd 拥塞窗口)

TCP 连接：

传输连接分为三个阶段：连接建立、数据传输和连接释放。

TCP 连接是使用客户端/服务器方法建立的。

主动发起建立连接的应用进程称为客户端。

被动等待连接建立的应用程序进程称为服务器。

TCP段

从TCP报文头中可以得到很多信息，包括：

TCP 报文段的前20 个字节以十六进制表示如下：

EA 34 00 50 00 00 05 21 00 00 00 00 80 02 40 00 c0 29 00 00

我们可以了解到：

源端口号和目的端口号

对方收到此消息段后通知的确认号码

该段的总长度

该段是传输连接哪个阶段的哪个段？

什么应用层协议建立这个TCP连接？

（可以根据TCP头格式推导）

5.流量控制——rwnd

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流量控制(flow control)就是让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。 利用滑动窗口机制可以很方便地在 TCP 连接上实现流量控制

例题：甲的发送窗口是5000字节，TCP报文段封装1000字节数据，甲连续发送了两个报文段，乙发回对第一个报文段的接受确认，并且通知甲自己的窗口是3000字节，请问甲还能发送多少字节的数据？  答：2000字节

六.拥塞控制——cwnd

 慢开始：在慢开始门限之前，指数级增长
 拥塞避免：在慢开始门限之后，线性增长【拥塞时，调整慢开始门限，cwnd=1】

 快重传：当发送端收到连续三个重复的确认时
 快恢复：从新的慢开始门限执行拥塞避免【门限变为一半】

第六章  应用层

一.DNS

域名解析协议

将域名转换为IP地址
四类域名服务器
    根域名服务器
    顶级域名服务器
    权限域名服务器
    本地域名服务器

迭代查询IP地址 UDP+53

二.FTP文件传送协议

文件传送协议 FTP (File Transfer Protocol)使用 TCP 可靠的运输服务，提供交互式的访问。 FTP 使用客户服务器方式。一个 FTP 服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。FTP 的服务器进程由两大部分组成：一个主进程，负责接受新的请求；另外有若干个从属进程，负责处理单个请求。

TCP+20 数据传送

TCP+21 连接控制

三.TELNET远程终端协议  

TCP+23  NVT格式

NVT格式：网络虚拟终端格式。在计算机网络通信中，不同的计算机系统可能具有不同的终端特性。NVT格式定义了一种通用的字符编码和通信规则，使得各种终端系统能够以统一的方式进行数据交换和通信。

用户用 TELNET 就可在其所在地通过 TCP 连接登录到远地的另一个主机上。

TELNET 能将用户的击键传到远地主机，同时也能将远地主机的输出通过 TCP 连接返回到用户屏幕。

四.万维网WWW

万维网是一个信息储藏所——页面
    页面对应URL
    万维网访问页面详细过程：HTTP请求和响应报文（TCP+80)
请求一个万维网文档

代理服务器(proxy server)又称为万维网高速缓存(Web cache)，它代表浏览器发出 HTTP 请求。 万维网高速缓存把最近的一些请求和响应暂存在本地磁盘中。 当与暂时存放的请求相同的新请求到达时，万维网高速缓存就把暂存的响应发送出去，而不需要按 URL 的地址再去因特网访问该资源。

五.电子邮件系统

合法的邮箱名称    用户名@邮件服务器的域名

    使用用户代理的邮件系统
      发送邮件:SMTP（TCP+25）
      接收邮件：POP3（TCP+110） / IMAP 
    过程：

六.DHCP

UDP+67

UDP+68

动态主机配置

DHCP（动态主机配置协议）的工作过程主要分为四个阶段：
1. 发现阶段：客户端加入新网络后，会广播一个 DHCP DISCOVER 消息，告知网络中的 DHCP 服务器自己需要 IP 地址。由于客户端此时没有 IP 地址，该广播是向255.255.255.255发送的特定广播信息。网络上每一台安装了 TCP/IP 协议的主机都会接收这个广播信息，但只有 DHCP 服务器才会做出响应。
2. 提供阶段：网络中接收到DISCOVER 消息的 DHCP 服务器，会从尚未分配的 IP 地址池中挑选一个合适的 IP 地址，并通过 DHCP OFFER 消息将这个地址以及其他配置信息（如子网掩码、网关地址、域名服务器地址等）发送给客户端。
3. 选择阶段：如果有多台 DHCP 服务器向客户端回应 OFFER 报文，客户端通常只接受第一个收到的 OFFER 报文，然后以广播方式发送 DHCP REQUEST请求报文，客户端广播发送 Request 报文是为了通知所有的 DHCP 服务器，它将选择某个 DHCP 服务器提供的 IP 地址，其他 DHCP 服务器可以重新将曾经分配给该客户端的 IP 地址分配给其他客户端。
4. 确认阶段：DHCP 服务器收到客户端发送的 Request 报文后，会根据报文中携带的 MAC 地址来查找有没有相应的租约记录。如果有，则发送 DHCP ACK 报文作为应答，通知客户端可以使用分配的 IP 地址。

如果 DHCP 服务器收到 REQUEST 报文后，没有找到相应的租约记录，或者由于某些原因无法正常分配 IP 地址，则发送 DHCP NACK 报文作为应答，通知客户端无法分配合适 IP 地址。客户端需要重新发送 DHCP DISCOVER 报文来请求新的 IP 地址。
 
此外，DHCP 服务器提供的 IP 地址通常有租赁期限。客户端会在租约快到期时（租约期限到达 50%时）发送 DHCP REQUEST 消息来续约。如果没有收到服务器的确认，客户端可能会重新发起一个全新的 DHCP DISCOVER 流程。 

协议大合集

数据链路层协议：以太网协议，PPP协议，CSMA/CD协议，HDLC协议，ATM协议

网络层协议：IP协议，IGMP协议，ICMP协议，ARP协议，RARP协议

传输层协议：TCP协议，UDP协议

应用层协议：HTTP协议，HTTPS协议，FTP协议，SMTP协议，POP3协议，IMAP协议，TELNET协议，DNS协议

这些都是计算机网络应该掌握的基础知识，这编写的计算机网络知识点只选取重要的部分详细讲解，不是很充分，欢迎大家留言补充！

 
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