第一章
1、计算机网络功能（连通性、共享性）
2、网络把许多计算机连接在一起，因特网则把许多网络连接在一起。
3、internet互联网：多个计算机网络互连而成的网络。
当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络
4、因特网的组成
(1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信或（传送数据、音频视频）和资源共享。
(2) 核心部分 由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
5、数据交换
电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。（大量数据，传送时间远大于连接建立时间）
报文交换：整个报文先传达到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。（不需要预先分配传输宽带，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率）
分组交换：单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一节点。（同上，时延更小，更灵活）
6、计算机网络的分类
按距离分：局域网（LAN），城域网（MAN）和广域网（WAN）；个人区域网（PAN)
按系统的拥有者分：公用网和专用网。
接入网（AN）宽带接入技术:由 ISP 提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用
7/计算机网络的性能
(1)速率：b/s
(2)带宽：数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是b/s
(3)吞吐量：在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
(4)时延(delay 或 latency)：
发送时延：发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。
传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+处理时延
(5)时延带宽积 = 传播时延*带宽
(6)往返时延RTT：从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认 40ms
(7)利用率（D=D0/1-U）（信道火苗网络的利用率过高会产生非常大的时延）
信道利用率：某信道有百分之几的时间是被利用的。完全空闲的信道利用率是零。
网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。
8、计算机网络的体系结构
(1)划分层次的必要性：各层之间是独立的，灵活性好，结构上可以分开，易于实现和维护，促进标准化工作
(2)网络协议：是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或约定。
A语义：确定协议元素的类型，规定通信双方要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答。
B语法：确定协议元素的格式，规定数据与控制信息的结构和格式。
C同步：规定事件实现顺序的详细说明，确定通信状态的变化和过程，如通信双方的应答关系。
(3)计算机网络体系结构：计算机网络的分层结构、各层协议、功能和层间接口的集合。
(4)五层协议的体系结构
应用层：最高层，通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用。
运输层：向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。
网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
数据链路层：在两个相邻的结点之间传送数据时，将网络层交下来的IP数据组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息（同步信息、地址信息、差别控制等）
物理层：传送数据单位比特。负责将比特流在结点间传输，即负责物理传输。该层的协议既与链路有关也与传输介质有关。
(5)实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议：控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。
服务访问点：同一系统相邻两层的实体进行交互的地方
第二章 物理层
1、物理层
功能：完成相邻节点之间透明的原始比特流的传输
机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2、数据通信基础知识
(1)数据和信号
信号的类型：模拟信号、数字信号
模拟传输、数字传输
(2)信道特性
传输数率（数据信号速率、码元速率）
信道极限（理想的、带噪的）（奈奎斯特、香农）
C = W log2(1+S/N) b/s
用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量
数据通信方式：单工通信、半双工通信、全双工通信
(3)信道的极限容量
A信道能够通过的频率范围（奈氏准则：在任何信道中，源码传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决成为不可能）
B信噪比（香农公式表明，信道的带宽或者信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率越高）
(4)调制方法
幅移键控(ASK)法
频移键控(FSK)法
相移键控(PSK)法
3、传输媒体 （传输介质）（特点）
有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤
无线介质：无线电、微波（大地微波、卫星微波）
4、多路复用技术
频分复用 FDM、时分复用TDM、波分复用（WDM）、码分复用（CDM）
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源
时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
第三章 数据链路层
1、使用点到点信道的数据链路层
(1)循环冗余检验CR
A在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。
B在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。
C假设待传送的一组数据 M = 101001（现在 k = 6）。我们在 M 的后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码一起发送。
(2)零比特插入（填充）
A、PPP 协议用在 SONET/SDH 链路时，是使用同步传输（一连串的比特连续传送）。这时 PPP 协议采用零比特填充方法来实现透明传输。
B、在发送端，只要发现有 5 个连续 1，则立即填入一个 0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现 5 个连续1时，就把这 5 个连续 1 后的一个 0 删除，
2、使用广播信道的数据链路层
(1)局域网LAN特点：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
(2)LAN的拓扑结构：星形网、总线网、环形网
(3)LAN的体系结构（在IEEE802标准中，逻辑链路子层LLC、介质访问控制子层MAC）
(4)CSMA/CD协议：载波监听多点接入/碰撞检测
载波监听：实质，用电子技术检测总线上又没有其他计算机也在发送。
多点接入：说明这是总线网络
碰撞检测：边发送边监听
(5)以太网的MAC层（地址长度、帧格式、最短最长帧长）
(6)扩展LAN（透明网桥、交换机、VLAN）
第四章 网络层
1、网络层提供的两种服务(面向连接的虚电路和无连接的数据报)
2、网络互连使用一些中间设备(中间系统、中断系统)
物理层：转发器（集线器）
数据链路层：网桥（桥接器）
网络层：路由器
网络层以上：网关
3、分类的IP地址：IP地址由因特网名字和数字分配机构ICANN进行分配
(1)重要特点
A分等级的地址结构
B由于一个路由器至少应连接到两个网络，因此一个路由器至少要两个IP地址
C用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络
D IP地址中所有分配到网络号的网络都是平等的
(2)IP地址：网络层和以上层使用，逻辑地址
A硬件地址：数据链路层和物理层使用
B地址解析协议ARP(划归网络层)
a ARP 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。
b 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。
c 从IP地址到硬件地址的解析是自动进行的，主机的用户对这种地址解析过程是不知道的。
d只要主机或路由器要和本网络上的另一个已知 IP 地址的主机或路由器进行通信，ARP 协议就会自动地将该 IP 地址解析为链路层所需要的硬件地址。
C IP数据报的格式
a版本：占4位，IP协议的版本。
b一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。
首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。
在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。
c标志：占 3 位，目前只有前两位有意义。
标志字段的最低位是MF。
MF=1表示后面“还有分片”。MF=0表示最后一个分片。
标志字段中间的一位是 DF。
只有当DF=0时才允许分片。
D IP层转发分组的流程
有四个 A 类网络通过三个路由器连接在一起。每一个网络上都可能有成千上万个主机。
可以想像，若按目的主机号来制作路由表，则所得出的路由表就会过于庞大。但若按主机所在的网络地址来制作路由表，那么每一个路由器中的路由表就只包含 4 个项目。这样就可使路由表大大简化。
4、划分子网和构造超网
A(三级)IP地址::= {<网络号>, <子网号>, <主机号>}
B子网掩码：从一个 IP 数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。使用子网掩码可以找出 IP 地址中的子网部分。子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。
C使用子网掩码的分组转发过程(在划分子网的情况下路由器转发分组的算法)
(1) 从收到的分组的首部提取目的 IP 地址 D。
(2) 先用各网络的子网掩码和 D 逐位相“与”，看是否和
相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。
否则就是间接交付，执行(3)。
(3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则将
分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。
(4) 对路由表中的每一行的子网掩码和 D 逐位相“与”，
若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送
给该行指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。
(5) 若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表
中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。
(6) 报告转发分组出错。
D无分类编址CIDR(构成超网)
a CIDR消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念
IP地址 ::= {<网络前缀>, <主机号>}
b CIDR 把网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成“CIDR 地址块”。
c路由聚合(构成超网)：一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合。它使得路由表中的一个项目可以表示很多个原来传统分类地址的路由。
d最长前缀匹配(最长匹配或最佳匹配)：应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由，网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体。
5、网际控制报文协议
五种差错报文：终点不可达、源点抑制、时间超过、参数问题、改变路由（重定向）
6、以太网的路由选择协议
(1)分层次的路由选择协议
AS：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种 AS内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。
重要的是一个 AS 对其他 AS 表现出的是一个单一的和一致的路由选择策略。
(2)内部网关协议IGP：即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目前这类路由选择协议使用得最多，如RIP 和OSPF协议。
外部网关协议EGP：若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议EGP。在外部网关协议中目前使用最多的是BGP-4。
内部网关协议RIP：分布式的基于距离向量的路由选择协议。
A特点：仅和相邻路由器交换信息。
路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。
按固定的时间间隔交换路由信息。
B距离向量算法：收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文：
a先修改此 RIP 报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址都改为 X，并把所有的“距离”字段的值加 1。
b对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤：
若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。
否则()若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则把收到的项 目 替换原路由表中的项目。
否则()若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新，
否则，什么也不做。
c若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器，即将距离置为16（距离为16表示不可达）。
d返回。
C优缺点（好消息传得快、坏消息传的慢）
第五章 运输层
1、功能
(1)应用进程之间的通信又称为端到端的通信
(2)复用(在发送方不同的应用进程都可以使用同一个运输层协议传送数据)
分用(接收方的运输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付目的应用进程)
(3)为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。
运输层还要对收到的报文进行差错检测。
运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP。
2、运输层的两个主要协议
(1)用户数据报协议UDP，数据单位：UDP报文或用户数据报
(2)传输控制协议TCP，数据单位：TCP报文段
3、端口
(1)TCP/IP的运输层端口用一个16位端口号来标识一个端口，只具有本地意义。
(2)熟知端口，数值一般为 0~1023。
登记端口号，数值为1024~49151，为没有熟知端口号的应用程序使用的。使用这个范围的端口号必须在 IANA 登记，以防止重复。
客户端口号(短暂端口号)，数值为49152~65535，留给客户进程选择暂时使用。当服务器进程收到客户进程的报文时，就知道了客户进程所使用的动态端口号。通信结束后，这个端口号可供其他客户进程以后使用。
4、UDP协议
(1)主要特点
是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制。
是面向报文的。UDP 没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求。
支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
的首部开销小，只有 8 个字节。
(2)首部格式
用户数据报 UDP 有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段有 8 个字节，由 4 个字段组成，每个字段都是两个字节。
源端口：源端口号，在需要对方回信时选用，否则0
目的端口：目的端口号，在终点交付报文时必用。
长度：UDP用户数据报的长度，最小值8(仅有首部)
检验和：检测UDP用户数据报在传输中是否有错，错就丢弃。
5、传输控制协议TCP
(1)主要特点
TCP 是面向连接的运输层协议。
每一条 TCP 连接只能有两个端点，每一条 TCP 连接只能是点对点的（一对一）。
TCP 提供可靠交付的服务。
TCP 提供全双工通信。
面向字节流。
(2)TCP的连接
TCP 连接的端点叫做套接字或插口
套接字 socket = (IP地址: 端口号)
每一条 TCP 连接唯一地被通信两端的两个端点所确定
TCP 连接 ::= {socket1, socket2}
= {(IP1: port1), (IP2: port2)}
6、TCP首部的格式
(1)源端口和目的端口：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。
(2)序号字段：占4字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
(3)确认号：占4字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。
(5)数据偏移（首部长度）：占4位，它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是32位字。
(6)保留：占6位，保留为今后使用，但目前应置为 0。
(8)确认：只有当ACK=1时确认号字段才有效。当ACK=0时，确认号无效。
(11)同步：同步SYN =1表示这是一个连接请求或连接接受报文。
(12)终止FIN：用来释放一个连接。FIN=1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。
(13)窗口字段：占2字节，用来让对方设置发送窗口的依据，单位为字节。
7、TCP可靠传输的实现：以字节为单位的滑动窗口
8、TCP的流量控制
流量控制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。利用滑动窗口机制实现。
9、拥塞控制
(1)拥塞：在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。
(2)慢开始和拥塞避免
发送方维持一个叫做拥塞窗口的状态变量。
发送方控制拥塞窗口的原则是：只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口就再增大一些，以便把更多的分组发送出去。但只要网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，以减少注入到网络中的分组数。
慢开始算法：在主机刚刚开始发送报文段时可先设置拥塞窗口cwnd=1，即设置为一个最大报文段 MSS 的数值。每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口加 1，即增加一个 MSS 的数值。
10、TCP的运输连接管理(三个阶段：连接建立、数据传送、连接释放)
(1)建立
三次握手：为了防止已失效的连接请求报文段突然又传到了B，产生错误。
A要使每一方能够确知对方的存在。
B要允许双方协商一些参数（如最大报文段长度，最大窗口大小，服务质量等）。
C能够对运输实体资源（如缓存大小，连接表中的项目等）进行分配。
(2)释放 四次握手
第六章 应用层
1、域名系统DNS
(1)因特网采用了层次树状结构的命名方法
域名的结构由标号序列组成： … . 三级域名 . 二级域名 . 顶级域名
(2)顶级域名
国家顶级域名
通用顶级域名
基础结构域名
(3)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
(4)域名的解析过程
A主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的 IP 地址，那么本地域名服务器就以 DNS 客户的身份，向其他根域名服务器继续发出查询请求报文。
B本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询。当根域名服务器收到本地域名服务器的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的 IP 地址，要么告诉本地域名服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地域名服务器进行后续的查询。
2、万维网WWW
是分布式超媒体系统，它是超文本系统的扩充
(1)万维网必须解决的问题
A怎样标志分布在整个因特网上的万维网文档？
使用统一资源定位符URL来标志万维网上的各种文档
URL的一般形式是：<协议>://<主机>:<端口>/<路径>
B用何协议实现万维网上各种超链的链接？
在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所使用的协议，是超文本传送协议HTTP
C怎样使各种万维网文档都能在因特网上的各种计算机上显示出来，同时使用户清楚地知道在什么地方存在着超链？
超文本标记语言HTML
D怎样使用户能够很方便地找到所需的信息？
为了在万维网上方便地查找信息，用户可使用各种的搜索工具（即搜索引擎）。
(2)超文本传送协议HTTP
HTTP 的操作过程
(1) 浏览器分析超链指向页面的 URL。
(2) 浏览器向DNS请求解析www.tsinghua.edu.cn的IP 地址。
(3) 域名系统 DNS 解析出清华大学服务器的 IP 地址。
(4) 浏览器与服务器建立 TCP 连接
(5) 浏览器发出取文件命令：GET /chn/yxsz/index.htm。
(6) 服务器给出响应，把文件 index.htm 发给浏览器。
(7) TCP 连接释放。
(8) 浏览器显示“清华大学院系设置”文件 index.htm 中的所有文本。
3、电子邮件
一、电子邮件的一些标准
发送邮件的协议：SMTP、MIME （可在邮件中同时传送多种类型的数据。）
读取邮件的协议：POP3 和 IMAP
二、电子邮件的组成
用户代理 UA、邮件服务器、协议
三、发送和接收电子邮件的几个重要步骤
? (1)发件人调用 PC 中的用户代理撰写和编辑要发送的邮件。
? (2)发件人的用户代理把邮件用 SMTP 协议发给发送方邮件服务器，
? (3)SMTP 服务器把邮件临时存放在邮件缓存队列中，等待发送。
? (4)发送方邮件服务器的 SMTP 客户与接收方邮件服务器的 SMTP 服务器建立 TCP 连接，然后就把邮件缓存队列中的邮件依次发送出去。
(5)运行在接收方邮件服务器中的SMTP服务器进 程收到邮件后，把邮件放入收件人的用户邮箱中，等待收件人进行读取。
? (6)收件人在打算收信时，就运行 PC 机中的用户代理，使用 POP3（或 IMAP）协议读取发送给自己的邮件。