《计算机网络》重要知识点总结
1.滑动窗口
① 发送端→发送窗口→对发送端进行流量控制→设定窗口大小，控制发送帧的数量
接收端→接收窗口→只有受到的数据帧落入接收窗口内才允许接收，否则一律丢弃
②滑动窗口是用来对链路的发送端进行流量控制。
③发送窗口大小 WT 代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可发送多少个数据帧。
④在连续 ARQ 协议中，接收窗口的大小 WR = 1时：
1> 只有当收到的帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧。否则，就丢弃它。
2> 每收到一个序号正确的帧，接收窗口就向前滑动一个帧的位置。同时发送对该帧的确认。
⑤滑动窗口的重要特性：
1>只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。
2>收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议又称为滑动窗口协议。
3> 当发送窗口和接收窗口的大小都等于 1时，就是停止等待协议。
⑥发送窗口的最大值：当用 n 个比特进行编号时，若接收窗口的大小为 1，则只有在发送窗口的大小 WT≤2n-1时，连续 ARQ 协议才能正确运行。
发送端：
接收端：
2.停止等待协议
①完全理想化的数据传输→具有最简单流量控制的数据链路层协议→实用的停止等待协议
②停止等待协议:发送端一次只发一个数据帧，接收端一次也只接收一个(接收后发送确认帧)
③超时计时器作用：
1>结点A每发送完一个数据帧时，就启动一个超时计时器。
2>若到了超时计时器所设置的重传时间tout而仍收不到结点 B 的任何确认帧，则结点 A 就重传前面所发送的这一数据帧。
3>一般可将重传时间选为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间”
④解决重复帧问题：
1>使每一个数据帧带上不同的发送序号。每发送一个新的数据帧就把它的发送序号加 1。
2>若结点 B 收到发送序号相同的数据帧，就表明出现了重复帧。这时应丢弃重复帧，因为已经收到过同样的数据帧并且也交给了主机 B
3>但此时结点 B 还必须向 A 发送确认帧 ACK，因为 B 已经知道 A 还没有收到上一次发过去的确认帧 ACK
⑤帧的编号问题：使用一个比特的0和1两种不同的序号来对每次发送的帧进行编号
⑥帧的发送序号：数据帧中的发送序号 N(S) 以 0 和 1 交替的方式出现在数据帧中；每发一个新的数据帧，发送序号就和上次发送的不一样。用这样的方法就可以使收方能够区分开新的数据帧和重传的数据帧了。
⑦循环冗余检验CRC：在待传送的数据后添加供差错检验用的nbit冗余码一起发送。添加到数据后面的冗余码称为帧检验序列FCS。仅用CRC只做到了无差错接收，要做到可靠传输，还得加上确认和重传机制。
⑧停止等待协议要点：
1>只有收到序号正确的确认帧 ACKn 后，才更新发送状态变量 V(S)一次，并发送新的数据帧。
2>接收端接收到数据帧时，就要将发送序号 N(S) 与本地的接收状态变量 V(R) 相比较。若二者相等就表明是新的数据帧，就收下，并发送确认; 否则为重复帧，就必须丢弃。但这时仍须向发送端发送确认帧 ACKn，而接收状态变量 V(R) 和确认序号 n 都不变.
3>连续出现相同发送序号的数据帧，表明发送端进行了超时重传。连续出现相同序号的确认帧，表明接收端收到了重复帧.
4>发送端对出错的数据帧进行重传是自动进行的，因而这种差错控制体制常简称为 ARQ,自动请求重传。
3.连续ARQ协议
①连续ARQ工作原理：在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧; 如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧.(减少了等待时间，提高了通信的吞吐量)
②需要注意：
1>接收端只按序接收数据帧。在还未接收到上一个数据帧的确认帧之前，已经接收到的后面的无差错帧都要被丢弃，同时请求发送已发送过的最后一个确认帧(防止确认帧丢失)。
2>结点在每发送完一个数据帧时都要设置该帧的超时计时器。如果在所设置的超时时间内收到确认帧，就立即将超时计时器清零。但若在所设置的超时时间到了而未收到确认帧，就要重传相应的数据帧（仍需重新设置超时计时器）
4.端口
①端口：就是运输层服务访问点 TSAP
②端口的作用：让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给运输层，以及让运输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程。(端口是用来标志应用层的进程)
③端口号只具有本地意义，它只是为了标志本计算机应用层中的各个进程在和运输层交互时的层间借口。
④两类端口号：
1>熟知端口：其数值一般为 0~1023。当一种新的应用程序出现时，必须为它指派一个熟知端口。
2>一般端口：用来随时分配给请求通信的客户进程。
5.TCP的编号、确认机制
①TCP 协议是面向字节的。TCP 将所要传送的报文看成是字节组成的数据流，并使每一个字节对应于一个序号。
②在连接建立时，双方要商定初始序号。TCP 每次发送的报文段的首部中的序号字段数值表示该报文段中的数
据部分的第一个字节的序号
③TCP 的确认是对接收到的数据的最高序号表示确认。接收端返回的确认号是已收到的数据的最高序号加 1。因此确认号表示接收端期望下次收到的数据中的第一个数据字节的序号
6.信道
①信道有三种通信方式：单工通信、半双工通信、全双工通信。
1>单工通信(单向通信)：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互
2>半双工通信(双向交替通信)：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)
3>全双工通信(双向同时通信)：通信的双方可以同时发送和接收信息。
②信道复用技术：频分复用、时分复用、统计时分复用
1>频分复用：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
2>时分复用TDM：所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
3>统计时分复用STDM：
a.波分复用WDM →光的频分复用
b.码分复用CDM →常用途：码分多址CDMA
CDMA：*各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。CDMA具有很强的抗干扰能力。
*每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片；每个站被指派一个惟一的 m bit 码片序列；每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交
*在实用的系统中是使用伪随机码序列
码片正交：*两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化内积，都是0
*任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1
*一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1
CDMA工作原理：
7.开放系统互连基本参考模型OSI
①OSI---七层协议体系结构： 物理层→数据链路层→网络层→运输层→会话层→表示层→应用层
②TCP/IP四层协议体系结构：网络接口层→ 网际层IP→运输层→ 应用层
③实用的五层协议体系结构： 物理层→数据链路层→网络层→运输层→ 应用层
8.TCP/IP协议
①TCP/IP运输层协议：用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP
TCP/IP网际层协议：IP协议
②TCP协议→提供可靠的、面向连接的运输服务。TCP 不提供广播或多播服务。增加了许多的开销。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。
TCP首部：
*源端口和目的端口字段—各占 2 字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。
*窗口—占2字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。
*检验和—占2字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。
1>TCP的数据编号与确认
2>TCP的流量控制与拥塞控制。利用可变窗口大小进行流量控制。
3>TCP的重传机制：TCP 每发送一个报文段，就对这个报文段设置一次计时器。只要计时器设置的重传时间到但还没有收到确认，就要重传这一报文段
4>TCP的运输连接管理：连接建立、数据传输、连接释放
③IP协议：与IP协议的配套协议：地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网控制报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP
1>IP地址的划分
2>IP数据报：
3>IP转发分组的流程
4>划分子网与子网掩码
*（IP地址） AND （子网掩码）=网络地址
* 直接交付→同一网络，直接交付目的主机
* 间接交付→不同网络，经路由器，间接交付目的主机
5>无分类编址CIDR – 无分类的两级编址
* 使用网络前缀代替分类地址的网络号与子网号
* 使用“斜线记法”，在IP地址后加一个斜线，然后写上网络前缀所占的比特数。
6>因特网控制报文协议ICMP –在IP层
*为了提高 IP 数据报交付成功的机会，允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告
*ICMP报文+首部→IP数据报→发送
7>因特网路由选择协议
a.内部网关协议IGP（协议类别）
* 路由信息协议RIP→分布式基于距离的路由选择协议，要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。仅和相邻的路由器交换信息，且交换的信息是路由表。使用运输层的用户数据报 UDP进行传送，在应用层。但转发 IP 数据报的过程是在网络层完成的
* OSPF→分布式的链路状态协议。最短路由
b.外部网关协议EGP（协议类别）
* BGP→不同自治系统的路由器间交换路由信息的协议
8>因特网组管理协议IGMP→多播环境下使用的协议，在网际层
9.IP地址类型判别
①IP地址是一种分等级的地址结构，在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号）
②IP地址为32bit地址，采用点分十进制每八位为一组进行标记记法。分类：
10.载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD协议
①“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上；“载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。
②“碰撞检测”检测到碰撞后，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来，每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，等待一段时间后再次发送。
③使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）
④每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性
⑤以太网的端到端往返时延称为争用期，或碰撞窗口，经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞
11.物理层
①物理层作用：确定与传输媒体的接口的一些特性
②数据通信系统：调制(数字信号→模拟信号)、解调(模拟信号→数字信号)
③通信信道方式：单工通信、半双工通信、全双工通信
④数据通信方式：
1>同步通信：要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致。发送端发送连续的比特流
2>异步通信：不要求接收端时钟和发送端时钟同步。发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节
⑤信道复用：频分复用、时分复用、统计时分复用（CDMA工作原理）
12.信号的传输速率与传播速率
①传输速率：即发送速率或带宽，指的是信号在单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的最高数据率。
②传播速率：与带宽无关，与传输介质有关
13.往返时延
从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后立即发送确认），总共经历的时延
14.广域网、局域网
①局域网通过路由器与广域网组成了范围更广的互联网
②局域网：将各主机通过集线器连接在同一个网络中
广域网：是单个的网络，实现了不同网络的互联，它使用结点交换机连接各主机而不是用路由器连接各网络。
15.帧的差错检验
①帧的差错检验方法：循环冗余检验CRC-在待传送的数据后添加供差错检验用的nbit冗余码一起发送。
②帧检验序列FCS—添加到待传数据后面的nbit冗余码。
③冗余码的计算
④仅用CRC只能做到数据的无差错接收，不能保证数据的可靠传输，还需要确认和重传机制。
16.发送/接受窗口
滑动窗口：发送窗口、接收窗口
17.同步/异步传输
①同步通信：要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致。发送端发送连续的比特流
②异步通信：不要求接收端时钟和发送端时钟同步。发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节
18.零比特填充法
①在面向比特的数据链路规程HDLC协议中，HDLC帧结构的两端都有一个标志字段F。
②标志字段为 6 个连续 1 加上两边各一个 0 共 8 bit.在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置。
③HDLC协议 采用零比特填充法使一帧中两个标志 F 字段之间不会出现 6 个连续 1。
④在发送端，当一串比特流数据中有 5 个连续 1 时，就立即填入一个 0。
⑤在接收帧时，先找到 F 字段以确定帧的边界。接着再对比特流进行扫描。每当发现 5 个连续 1 时，就将其后的一个 0 删除，以还原成原来的比特流
19.尽最大努力交付
①无连接的服务，通常被称为“尽最大努力交付”，是一种不可靠的服务。
②比如以太网提供的服务（数据报传送服务）、
20.以太网交换机与集线器区别
①集线器：
1>硬件的可靠性非常高.类似于多个转发器。工作在物理层。
2>集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行
3>使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是CSMA/CD 协议，并共享逻辑上的总线
4>集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测; 网桥(交换机)在转发帧之前必须进行碰撞检测。
②以太网交换机
1>以太网交换机又叫交换式集线器或第二层交换机。实质上是一个多端口的网桥。工作在数据链路层。
2>以太网交换机的每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式
3>交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据
4>以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率就较高
21.IP地址与子网掩码
IP地址与子网掩码的划分
22.域名DNS
①因特网采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用分布式的域名系统 DNS。
②名字到域名的解析是由若干个域名服务器程序完成的
③任何一个连接在因特网上的主机或路由器，都有一个惟一的层次结构的名字，即域名
域名： …三级域名.二级域名.顶级域名
通用顶级域名：
23.地址解析协议ARP
①每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存，里面有所在局域网上各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表
②高速缓存的作用：为了减少网络上的通信量，主机 A 在发送其 ARP 请求分组时，就将自己的 IP 地址到硬件地址的映射写入 ARP 请求分组；当主机 B 收到 A 的 ARP 请求分组时，就将主机 A 的这一地址映射写入主机 B 自己的 ARP 高速缓存中。这对主机 B 以后向 A 发送数据报时就更方便了
②当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址
③ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题
④如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个网络来做。
⑤从IP地址到硬件地址的解析是自动进行的
24.数字签名、RSA
①数字签名
1>数字签名必须保证能实现以下三点功能：
* 接收者能够核实发送者对报文的签名 *发送者事后不能抵赖对报文的签名 *接收者不能伪造对报文的签名
2>数字签名，采用公开密钥算法要比采用常规密钥算法更容易实现
3>数字签名的实现：B 用已知的 A 的公开加密密钥得出 EPKA(DSKA(X))=X。因为除 A 外没有别人能具有 A 的解密密钥 SKA，所以除 A 外没有别人能产生密文 DSKA(X)。这样，B 相信报文 X 是 A 签名发送的。
4>若 A 要抵赖曾发送报文给 B，B 可将 X 及DSKA(X)出示给第三者,第三者很容易用 PKA去证实 A 确实发送 X 给 B.反之，若 B 将 X 伪造成 X’，则 B 不能在第三者前出示DSKA(X’).这样就证明了B伪造了报文
5>具有保密性的数字签名：
②RSA公开密钥密码体质：
1>所根据的原理是：根据数论，寻求两个大素数比较简单，而将它们的乘积分解开则极其困难
2>每个用户有两个密钥：加密密钥 PK{e, n} 和解密密钥 SK{d, n};用户把加密密钥公开，使得系统中任何其他用户都可使用，而对解密密钥中的 d 则保密; N 为两个大素数p和q 之积（素数 p 和 q 一般为 100 位以上的十进数），e 和 d 满足一定的关系。当敌手已知e和n时并不能求出d
3>RSA密钥的产生：
25.网络管理功能
①网络管理：包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制
②网络管理的组成：管理站、管理者、被管对象、管理程序、网路管理员
③管理信息库MIB：被管对象必须维持可供管理程序读写的若干控制和状态信息，这些信息总称为管理信息库。管理程序使用 MIB 中这些信息的值对网络进行管理（如读取或重新设置这些值）
④简单网络管理协议SNMP：SNMP 的基本功能包括监视网络性能、检测分析网络差错和配置网络设备等
26.网络协议
①应用层协议：按远程终端协议TELNET、文件传输协议FTP、简单文件传输协议、简单邮件传输协议SMTP、邮件读取协议POP3和IMAP、引导程序协议BOOTP、动态主机配置协议DHCP、简单网络管理协议SNMP等。
②运输层协议：传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP
③网际层协议（IP层）：因特网控制报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP、地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、内部网关协议IGP（RIP、OSPF等）、外部网关协议EGP
27.用路由器进行网络互连
①若源主机与目的主机在同一网络→直接交付；
若源主机与目的主机不在同一网络→通过路由器转发→间接交付
②路由器内部结构：
28.UDP用户数据报、数据报格式
①UDP 只在 IP 的数据报服务之上增加端口功能和差错 检测的功能。不可靠的交付服务。
②UDP数据报首部格式：
29.物理层协议
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即物理层协议的特性：机械特性、电器特性、规程特性、功能特性。
30.面向连接与无连接区别
①面向连接：面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。
②无连接区别：两个实体之间的通信不需要先建立好连接。 是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为“尽最大努力交付”。