計算機網(wǎng)絡(luò)原理復(fù)習資料

第一章計算機網(wǎng)絡(luò)概述

第一節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)基本概念

1、計算機網(wǎng)絡(luò)的定義：

（1）計算機網(wǎng)絡(luò)是互連的、自治的計算機的集合。

（2）目前最大的、應(yīng)用最廣泛的計算機網(wǎng)絡(luò)是Internet或稱因特網(wǎng)。

2、協(xié)議的定義：

（1）協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)通信實體之間在數(shù)據(jù)交換過程中需要遵循的規(guī)則或約定，是計算機網(wǎng)絡(luò)有

序運行的重要保證。

（2）計算機網(wǎng)絡(luò)中存在很多協(xié)議，例如：HTTP、TCP>IP、ARP等。

3.協(xié)議三要素：語法、語義和時序。

（1）語法：定義實體之間交換信息的格式與結(jié)構(gòu)，或者定義實體之間傳輸信號的電平等。

（2）語義：定義實體之間進行數(shù)據(jù)傳輸時，除了要發(fā)送的信息外，還要發(fā)送哪些控制信息,

以保證交換信息的正確性，

（3）時序：也稱為同步，定義實體之間交換信息的順序以及如何匹配或適應(yīng)彼此的速度。

4.計算機網(wǎng)絡(luò)的功能：

（1）在不同主機之間實現(xiàn)快速的信息交換。通過信息交換，計算機網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)其核心功能

一資源共享。

（2）資源共享包括：硬件資源共享、軟件資源共享和信息資源共享.

（3）SaaS（軟件即服務(wù)）是目前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下軟件共享的典型形式，也代表了軟件共享的

主流趨勢。

5.計算機網(wǎng)絡(luò)的分類：

（1）按覆蓋范圍分類（從小到大）：①個域網(wǎng)；②局域網(wǎng)；③城域網(wǎng)；④廣域網(wǎng)。

（2）按拓撲結(jié)構(gòu)分類：網(wǎng)絡(luò)拓撲是指網(wǎng)路中的主機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的物理連接關(guān)系與布局。

①星形拓撲結(jié)構(gòu)：該網(wǎng)絡(luò)包括一個中央結(jié)點，主機之間的通信都需要通過中央結(jié)點進行。

該結(jié)構(gòu)類型網(wǎng)絡(luò)多見于局域網(wǎng)、個域網(wǎng)中。

主要優(yōu)點：易于監(jiān)控與管理，故障診斷與隔離容易。

主要缺點：中央結(jié)點是網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，一旦故障，全網(wǎng)癱瘓，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限于中央結(jié)點的端

口數(shù)量。

②總線型拓撲結(jié)構(gòu)：

該結(jié)構(gòu)類型網(wǎng)絡(luò)常見于早期的局域網(wǎng)中。

主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，所需電纜數(shù)量少，易于擴展：

主要缺點：通信范圍受限，故障診斷與隔離較困難，易于產(chǎn)生沖突。

③環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)：

該結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)多見F早期的局域網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)和城域網(wǎng)中。

主要優(yōu)點：所需電纜短，可以使用光纖，易于避免沖突；

主要缺點：某結(jié)點的故障容易引起全網(wǎng)癱瘓，新結(jié)點的加入或撤出過程比較麻煩，存在等

待時間問題。

@網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)：

該結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)比較多見于廣域網(wǎng)、核心網(wǎng)絡(luò)等。

主要優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)可靠性高，一條或多條鏈路故障時，網(wǎng)絡(luò)仍然可聯(lián)通。

主要缺點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價成本高，選路協(xié)議復(fù)雜。

⑤樹形拓撲結(jié)構(gòu)：

目前很多局域網(wǎng)采用該結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

主要優(yōu)點：易于擴展，故障隔離容易。

主要缺點：對根結(jié)點的可靠性要求高，?一旦根結(jié)點故障，則可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)大范圍無法通

信。

⑥混合拓撲結(jié)構(gòu)：

絕大多數(shù)實際網(wǎng)絡(luò)的拓撲都屬于該結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

主要優(yōu)點：易于擴展，可以構(gòu)建不同規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，并可根據(jù)需要優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

主要缺點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管理與維護復(fù)雜。

（3）按交換方式分類：

按網(wǎng)絡(luò)所采用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，計算機網(wǎng)絡(luò)可以分為電路交換網(wǎng)絡(luò)、報文交換網(wǎng)絡(luò)和分組

交換網(wǎng)絡(luò)。

（4）按網(wǎng)絡(luò)用戶屬性分類：

①公用網(wǎng)；②私用網(wǎng)。

第二節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1、計算機規(guī)模不同，其構(gòu)造復(fù)雜程度也不同，大規(guī)模現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)絡(luò)邊

緣、接入網(wǎng)絡(luò)與核心網(wǎng)絡(luò)。

2、網(wǎng)絡(luò)邊緣：為用戶提供了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。

3、接入網(wǎng)絡(luò)：接入網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)核心連接與接入的網(wǎng)絡(luò)。

4、網(wǎng)絡(luò)核心：核心網(wǎng)絡(luò)是由通信鏈路互連的分組交換設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，作用是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)邊

緣中主機之間的數(shù)據(jù)中繼與轉(zhuǎn)發(fā)。比較經(jīng)典的分組交換設(shè)備是路由器和交換機等。

第三節(jié)數(shù)據(jù)交換技術(shù)

1、數(shù)據(jù)交換的概念：計算機網(wǎng)絡(luò)的根本H的是在網(wǎng)絡(luò)邊緣的主機之間實現(xiàn)相互的數(shù)據(jù)傳

輸、信息交換。

（1）常見的數(shù)據(jù)交換技術(shù)包括電路交換、報文交換和分組交換。

（2）基于不同交換技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)分別稱之為電路交換網(wǎng)絡(luò)、報文交換網(wǎng)絡(luò)和分組交換網(wǎng)

絡(luò).

2、電路交換：

（I）電路交換是最早出現(xiàn)的一種交換方式，電話網(wǎng)絡(luò)是最早、最大的電路交換網(wǎng)絡(luò)。

（2）利用電路交換進行通信包括建立電路、傳輸數(shù)據(jù)和拆除電路3個階段。

①建立電路：在電路交換網(wǎng)絡(luò)中，首先需要通過中間交換結(jié)點在兩臺主機之間建立一條專

用

的通信線路，稱為電路。

②傳輸數(shù)據(jù)：利用建立的電路進行數(shù)據(jù)的傳輸。

③拆除電路：數(shù)據(jù)傳輸完畢后，需要拆除該電路。

3、報文交換：

（1）發(fā)送方要把發(fā)送的信息附加上接受主機的地址等控制信息，構(gòu)成一個完整的報文。然

后以報文為單位在交換網(wǎng)絡(luò)的各結(jié)點之間以存儲-轉(zhuǎn)發(fā)的方式發(fā)送，直到發(fā)送給接受主機。

（2）交換網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點會先接受報文，若此時該節(jié)點沒有要發(fā)送的另一個報文，則直接向

下一個節(jié)點發(fā)送該報文；否則就先將該報文進行緩沖存儲，輪到該報文時在發(fā)送，即“排

隊”。交換節(jié)點的這種接受-暫存-轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式，就稱為“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”交換方式。

（3）當節(jié)點收到的報文過多而存儲空間不夠或者輸出鏈路被占用不能及時轉(zhuǎn)發(fā)時，就不得

不丟棄報文，這是報文交換的缺點?，F(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)沒有采用報文交換技術(shù)的。

（4）一個報文在每個節(jié)點的延遲時間，等于接收報文所需的時間加上向下一個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)所

需的排隊延遲時間之和。

4、分組交換：分組交換是目前計算機網(wǎng)絡(luò)廣泛采用的技術(shù)。分組交換是報文交換的改進版，

它與報文交換的最主要區(qū)別在于是否將報文拆分成更小的分組。

（1）分組交換的基本原理：將一個完整的報文拆分成若干小組，然后依次將這些小的分組

發(fā)送出去。每個小分組的長度有限，這使得每個節(jié)點所需的存儲能力降低。

（2）分組交換的優(yōu)點：

①交換設(shè)備存儲容量要求低；

②交換速度快；

③可靠傳輸效率高；

④更加公平。

第四節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)性能

I、速率與帶寬：

（1）速率是計算機網(wǎng)絡(luò)中最重要的性能指標之一，它是指網(wǎng)絡(luò)單位時間內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量，

用以描述網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的快慢，也稱為數(shù)據(jù)傳輸速率或數(shù)據(jù)速率.有時也會用“帶寬”這

一術(shù)語描述速率。

（2）計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是以“位”為信息單位的二進制數(shù)據(jù)，速率的基本單位是bit/s

（位/秒），有時也稱速率為比特率。

2、時延：時延是評價計算機網(wǎng)絡(luò)性能的另一個重要的性能指標，也稱為延遲。時延是指數(shù)

據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點到達另一個節(jié)點所需的時間.

（1）計算機網(wǎng)絡(luò)中，通常將連接兩個節(jié)點的直接鏈路稱為一個“跳步”，簡稱“跳”。

（2）分組的每跳傳輸過程中主要產(chǎn)生4類時間延遲：結(jié)點處理時延、排隊時延、傳輸時延

和傳播時延。

①節(jié)點處理時延：分組到達節(jié)點時，交換設(shè)備需要對分組進行相關(guān)的處理，比如檢查分組

是否出錯等，花費的這部分時間稱為節(jié)點處理時延，記為de。

②排隊時延：從分組被存儲開始，到輪到該分組被傳輸為止，這段時間稱為排隊時延，記

為dq。

排隊時延的大小取決于網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，網(wǎng)絡(luò)擁塞越嚴重,平均排隊時延就越長，反之越短。

③傳輸時延：當輪到分組被傳輸?shù)较乱粋€節(jié)點時，從傳輸該分組第一位開始，到傳輸完該

分組最后一位為止，這段傳輸數(shù)據(jù)所花費的時間稱為傳輸時延，記為dt。

假設(shè)分組長度為Lbit,鏈路帶寬為Rbit,則dt=L/R

④傳播時延：若兩節(jié)點之間的物理鏈路長度為Dm,信號傳輸速度為Vm/s,則傳播時延

dp=D/Vo

綜上，一個分組經(jīng)過一跳，所需時間為dh=dc+dq+dt+dp。

3、時延帶寬枳：傳播時延與帶寬的乘積。G=dpxR

時延帶寬積的單位是位，它表示一段傳輸鏈路可以容納的數(shù)據(jù)位數(shù)。

4、丟包率：當網(wǎng)絡(luò)擁塞特別嚴重時，新到達的分組無法再背交換節(jié)點存儲，此時交換節(jié)點

會丟棄分組，造成“丟包”現(xiàn)象。

5、吞吐量：表示在單位時間內(nèi)，源主機通過網(wǎng)絡(luò)向FI標主機發(fā)送數(shù)據(jù)的實際速率，單位為

bit/s,記為Thr。吞吐最受網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬、網(wǎng)絡(luò)連接復(fù)雜性、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)擁塞程度等因

素影響。Thr=min（Rl,R2-Rn）

第五節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1、計算機網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)：

（1）復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)需要很多協(xié)議的協(xié)助以實現(xiàn)計算機所有的復(fù)雜功能，在制定這些網(wǎng)

絡(luò)協(xié)議時的思路是將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信功能劃分為由若干協(xié)議分別去完成，然后將這些協(xié)議按

一定方式組織起來，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的所有功能。

（2）最典型的劃分方式就是采用分層的方式來組織協(xié)議，分層的核心思路是上一層的功能

建立在下一層功能的基礎(chǔ)上，并且在每一層內(nèi)均要遵守一定的通信規(guī)則，即協(xié)議。

（3）計算機網(wǎng)絡(luò)所劃分的層次以及各層協(xié)議的集合稱為計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。這種分層體

系結(jié)構(gòu)通常是按功能劃分的，并不是按實現(xiàn)方式劃分的。

（4）體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當具有足夠的信息，以便軟件設(shè)計人員為每層編寫實現(xiàn)該層協(xié)議的有關(guān)程

序，即協(xié)議軟件。

（5）典型的層次化體系結(jié)構(gòu)有OSI參考模型和TPC/1P參考模型兩種。

2、OSI參考模型：

（1）0S1參考模型采用分層機構(gòu)化技術(shù)，由底層到高層分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)

絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。每一層都有特定的功能，并且上一層利用下一

層的功能所提供的服務(wù)，完成本層功能。

（2）第N層接收到第N+1層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）后，按照第N層的協(xié)議對其進行

封裝，構(gòu)成第N層的PDU,再傳給下一層，以此類推，最后，數(shù)據(jù)鏈路層PDU（通常稱

為數(shù)據(jù)幀）傳遞給最底層的物理層。

（3）1?3層主要是完成數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸，稱為網(wǎng)絡(luò)底層；5?7層主要是完成信息處理

服務(wù)的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)高層：低層與高層之間由第4層傳輸層銜接。

①物理層：主要功能是在傳輸介質(zhì)上實現(xiàn)無結(jié)構(gòu)比特流輸出。該層協(xié)議規(guī)定了4個特性:

機械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。

②數(shù)據(jù)鏈路層：主要功能是實現(xiàn)在相鄰結(jié)點之間數(shù)據(jù)可靠而有效的傳輸。

③網(wǎng)絡(luò)層：主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與路由。

@傳輸層：主要功能包括復(fù)用/分解（區(qū)分發(fā)送和接收主機上的進程）、端到端的可靠數(shù)據(jù)

傳輸、連接控制、流量控制和擁塞控制機制等。

⑤會話層：指用戶與用戶之間的連接，通過兩臺計算機間建立、管理和終止通信來完成對

話。

⑥表示層：處理應(yīng)用實體之間交換數(shù)據(jù)的語法、解決格式和數(shù)據(jù)表示的差別。

⑦應(yīng)用層：該層提供的服務(wù)非常豐富，包括文件傳輸，電子郵件等。

3、OSI參考模型有關(guān)術(shù)語：

（1）數(shù)據(jù)單元：

①在層的實體之間傳送的比特組稱為數(shù)據(jù)單元。在對等之間傳輸數(shù)據(jù)單元是按照木層協(xié)議

進行的，這時的數(shù)據(jù)單元稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。

②PDU在不同層中往往有不同的叫法，在物理層稱為位流或比特流;在數(shù)據(jù)鏈路層稱為幀，

在網(wǎng)絡(luò)層稱為分組或包；在傳輸層稱為數(shù)據(jù)段或報文段；在應(yīng)用層稱為報文。

（2）面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)：在分層的體系結(jié)構(gòu)中，下層向上層提供服務(wù)通常有

兩種形式：面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。

①面向連接的服務(wù)以電話系統(tǒng)最為典型,要進行“建立鏈路、傳輸數(shù)據(jù)和拆除電路”三步；

②無連接的服務(wù)沒有建立鏈路和拆除鏈路的過程，又稱為數(shù)據(jù)報服務(wù)。

4、TCP/IP參考模型：

TCP/IP參考模型包指4層；應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層和網(wǎng)絡(luò)接口層。

（1）應(yīng)用層：TCP/IP參考模型將OSI參考模型中會話層和表示層的功能合并到了應(yīng)用層

來實現(xiàn)。每一個應(yīng)用層協(xié)議一般會使用兩個傳輸層協(xié)議之一進行數(shù)據(jù)傳輸：面向連接的傳輸

控制協(xié)議TCP和無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDPo

（2）傳輸層：主要包括面向連接、提供可靠數(shù)據(jù)流傳輸?shù)膫鬏斂刂茀f(xié)議TCP和無連接不

提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩魣髤f(xié)議UDPo

（3）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層是整個TCP/IP參考模型的核心，主要解決把數(shù)據(jù)分組發(fā)送

目的網(wǎng)絡(luò)或主機的問題。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層的核心協(xié)議是IP。

（4）網(wǎng)絡(luò)接口層：這一層未被定義，所以其具體的實現(xiàn)方法將隨著網(wǎng)絡(luò)類型的不同而不同。

這一層對應(yīng)OSI模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。

5、五層參考模型：對比TCP/IP參考模型與OSI參考模型，TCP/IP模型缺少OSI參考

模型中功能比較少的表示層與會話層，而TCP/IP參考模型的網(wǎng)絡(luò)接口層相當于合并了

OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。

第二章網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

第一節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)

1、計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用很多，從體系結(jié)構(gòu)角度可以分為：客戶/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)、純P2P結(jié)

構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)3種類型。

2、客戶/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：客戶/服務(wù)器（CS）結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是最典型、最

基

本的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，C/S網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最主要的特征是通信只在客戶與服務(wù)器之間進行。

3、純P2P結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：P2P應(yīng)用中的對等端是一個服務(wù)器與客戶的結(jié)合體。

4、混合結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：混合結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將C/S應(yīng)用于P2P應(yīng)用相結(jié)合，既有中心服務(wù)

器

的存在，又有對等端（客戶）間的直接通信。

第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用通信基本原理

1、應(yīng)用層協(xié)議定義了應(yīng)用進程間交換的報文類型、報文構(gòu)成部分具體含義以及交換時序等

內(nèi)容，即語法、語義和時序等協(xié)議三要素內(nèi)容。

2、（1）典型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程接口是套接字（Socket）,套接字是每個應(yīng)用進程與其他應(yīng)用

進

程進行網(wǎng)絡(luò)通信時，接收和發(fā)送報文的通道。

（2）每個套接字進行編號，用于標識該套接字，該編號稱為端口號。

（3）IP地址是Internet的網(wǎng)絡(luò)層地址，用于唯一標識一個主機或路由器接口。

3.Internet傳輸層能提供的服務(wù)只有兩類：面向連接的可靠字節(jié)流傳輸服務(wù)（TCP）和無連

接的不可靠的數(shù)據(jù)報傳輸服務(wù)（UDP）。當某個應(yīng)用程序調(diào)用TCP作為其傳輸協(xié)議時，該

應(yīng)

用程序就能獲得來自TCP的兩種服務(wù)：面向連接的服務(wù)和可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

4、面向連接的服務(wù)：

（1）在應(yīng)用層報文開始傳送之前，TCP客戶端和服務(wù)耀相互交換傳輸層控制信息，完成握

手。在客戶進程與服務(wù)器進程的套接字之間建立一條邏輯的TCP連接。

（2）這條連接是全雙工的，即連接雙發(fā)的進程都可以在此連接上同時進行報文收發(fā)。

（3）當應(yīng)用程序結(jié)束報文發(fā)送時，必須拆除該連接。

5、可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)：應(yīng)用進程能夠依靠TCP,實現(xiàn)端到端的無差錯?、按順序交付所有

發(fā)送數(shù)據(jù)的服務(wù)。當應(yīng)用程序的一端將字節(jié)流通過本地套接字傳送時，它能夠依靠TCP將

相

同的字節(jié)流交付給接收方的套接字，而沒有字節(jié)的丟失和冗余。

第三節(jié)域名系統(tǒng)（DNS）

1、實現(xiàn)將域名映射為IP地址的過程，稱為域名解析。域名服務(wù)器分布在整個互聯(lián)網(wǎng)上，

每

個域名服務(wù)器只存儲了部分域名信息。

2、層次化域名空間：

（1）國家頂級域名nTLD：如cn表示中國、us表示美國等。

（2）通用頂級域名gTLD：最早的頂級域名是com（公司和企業(yè)）、net（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機構(gòu)）

等。

（3）基礎(chǔ)機構(gòu)域名：這種頂級域名只有一個，即arpa,月于反向域名解析，又稱反向域名。

3、域名服務(wù)器：

（1）DNS服務(wù)器的管轄能圍不是以“域”為單位，而是以“區(qū)”為單位。域名服務(wù)器根

據(jù)

其主要保存的域名信息以及在域名解析過程中的作用等，可分為：根域名服務(wù)器、頂級域名

服務(wù)器、權(quán)威域名服務(wù)器、中間域名服務(wù)器。

（2）其中根域名服務(wù)器是最重要的域名服務(wù)器，在因特網(wǎng)上共有13個不同IP地址的根

域

名服務(wù)器。它們的名字是用一個英文字母命名，從a到mo任何一個擁有域名的主機，其

域

名與IP地址的映射關(guān)系等信息都存儲在所在網(wǎng)絡(luò)的權(quán)威域名服務(wù)器上。

4、域名解析過程：域名解析分為遞歸解析和迭代解析，通常本地域名服務(wù)器都提供遞歸查

詢服務(wù)。

（1）遞歸查詢服務(wù)：主機在進行域名解析查詢時，本地域名服務(wù)器如果沒有被查詢域名的

信息，則代理主機查詢根域名服務(wù)器或其他域名服務(wù)器。

（2）迭代查詢服務(wù)：本地域名服務(wù)器如果沒有被查域名的信息，則代理主機查詢根域名服

務(wù)器，若仍未查到域名信息，則根域名不會代理主機繼續(xù)查詢下去，而是將查詢?nèi)蝿?wù)交給本

地域名服務(wù)器。

第四節(jié)萬維網(wǎng)應(yīng)用

1、萬維網(wǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)：萬維網(wǎng)應(yīng)用也稱為Web應(yīng)用。

（1）Web應(yīng)用主要包括Web服務(wù)器、瀏覽器與超文本傳輸協(xié)議（HTTP）等部分，瀏覽

器是

Web應(yīng)用的客戶端軟件。

（2）在Web應(yīng)用中，通過一個URL地址來尋址一個Web頁或Web對象，每個URL

地址主

要由兩部分組成：存放對象的服務(wù)器主機域名（或IP地址）和對象的路徑名。

2、HTTP：

（1）HTTP概述：HTTP是Web應(yīng)用的應(yīng)用層協(xié)議，定義瀏覽器如何向Web服務(wù)器發(fā)

送請求

以及Web服務(wù)器如何向瀏覽器進行響應(yīng)。

（2）HTTP連接：

①HTTP基于傳輸層的TCP傳輸報文。瀏覽器在向瀏覽器發(fā)送請求之前，首先需要是立

TCP

連接，然后才能發(fā)送HTTP報文，并接受HTTP響應(yīng)報文。

②根據(jù)HTTP在使用TCP連接的策略不同，可以分為非持續(xù)連接的HTTP和持續(xù)的

HTTP.

（3）非持久連接的HTTP1.0：

①非持久連接的HTTP1.0中，客戶HTTP需先向Web服務(wù)器發(fā)送請求建立TCP連接的

請求報

文，等待Web服務(wù)器的響應(yīng)報文，這一來一回的一個往返時間為一個RTT：

②Web服務(wù)器響應(yīng)HTTP客戶后，HTTP客戶再請求Web頁面，Web服務(wù)器響應(yīng)后，

告知

HTTP客戶該網(wǎng)頁有多少個圖片應(yīng)用，并通知TCP斷開次TCP連接。

③隨后HTTP客戶再次請求TCP連接，Web響應(yīng)后，再請求第一個圖片的TCP連接，

等待響

應(yīng)，Web響應(yīng)后通知TCP連接斷開此TCP連接。

④以此類推，獲取含有3個圖片的完整Web網(wǎng)頁內(nèi)容需要花費8RTT。

（4）并行連接HTTP1.O：同上述的HTTP1.0的工作原理相同，不過在請求建立圖片的TCP

連

接時，可以建立多條TCP請求；配置了3條并行TCP連接后，請求含有3個圖片的完

整Web

網(wǎng)頁內(nèi)容只需花費4RTT,

(5)持續(xù)連接的HTTP1.1：

①非流水方式持久連接的HTTP1.1：在非流水方式持久連接的HTTP1.1中，只需建立一條

TCP

連接即可，全部的請求結(jié)束后再斷開TCP連接：請求含有3張圖片的完整Web內(nèi)容只

需花

費5RTTo

②流水方式持續(xù)連接HTTP1.1：同上述的HTTPI.I的二作原理相同，不過可以進行多個圖

片

請求；包含3個圖片的完整Web網(wǎng)頁內(nèi)容只需3R1T,

(6)HTTP報文：

①HTTP報文由四部分組成：起始行、首部行、空白行和實體主體。

②HTTP報文可以分為兩類：請求報文和響應(yīng)報文，請求報文由瀏覽器發(fā)送給Web服務(wù)

器，

響應(yīng)報文由Web服務(wù)器發(fā)送給瀏覽器。

③請求報文與響應(yīng)報文最主要區(qū)別是起始行不同，請求報文的起始行是：

〈方法><URL><協(xié)議版本〉

響應(yīng)報文的起始行足：

〈協(xié)議版本><狀態(tài)碼><短語,

URL定位所請求的資源；狀態(tài)碼用于通告客戶端對請求的響應(yīng)情況。

(7)HTTP典型的請求方法有GET、HEAD、POST、OPTION、PUT等。

①GET：請求讀取由URL所標識的信息，是最常見的方法。

②HEAD：請求讀取由URL所標識的信息的首部，即無需在響應(yīng)報文中包含對象。

③POST：給服務(wù)器添加信息。

④OPTION：請求一些選型的信息。

⑤PUT：在指明的URL下存儲一個文檔。

3、Cookie：Cookie中文名稱為小型文小文件，是由Web服務(wù)^端生成，發(fā)送給瀏覽器，

并

存儲在用戶本地終端上的數(shù)據(jù)。

(1)Web應(yīng)用引入Cookie機制，用于跟蹤用戶。

(2)最常見的用途包括以下幾點：

①網(wǎng)站可以利用Cookie的ID來準確統(tǒng)計網(wǎng)站的實際訪問人數(shù)等數(shù)據(jù)。

②網(wǎng)站可以利用Cookie限制某些特定用戶的訪問。

③網(wǎng)站可以存儲用戶訪問過程中的操作習慣和偏好，有針對性的為用戶提供服務(wù)，提升用戶

體驗感。

④記錄用戶登錄網(wǎng)站使用的用戶名、密碼等信息，當用戶多次登陸時，無需每次都從鍵盤輸

入這些繁瑣的字符和數(shù)字，

⑤電子商務(wù)網(wǎng)站利用Cookie可以實現(xiàn)“購物車”功能。

第五節(jié)Internet電子郵件

1、電子郵件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：主要包括郵件服務(wù)器、簡單郵件傳輸協(xié)議(SMTP)、用戶代理和

郵

件讀取協(xié)議等。

（1）郵件服務(wù)器：功能是發(fā)送和接收郵件，是電子郵件體系結(jié)構(gòu)的核心。

（2）SMTP：是實現(xiàn)郵件服務(wù)器間發(fā)送郵件的應(yīng)用層協(xié)議。

（3）用戶代理：為用戶提供使用電子郵件的接口，典型的電子郵件用戶代理有微軟的

Outlook、

AppleMail和FoxMail等。

（4）郵件讀取協(xié)議：支持接收郵件的用戶主動連接服務(wù)器，對其郵箱中的郵件進行操作或

申請向本地傳輸?shù)膽?yīng)用層協(xié)議。典型的郵件讀取協(xié)議有POP、IMAP等。

2、SMTP：是Internet電子郵件中核心應(yīng)用層協(xié)議，實現(xiàn)郵件服務(wù)器之間或用戶代理到郵

件

服務(wù)器之間的郵件傳輸。

（1）SMTP使用傳輸層TCP實現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送郵件時，SMTP客戶端首先請求與

服務(wù)

器端的25號端口建立TCP連接。

（2）SMTP只能傳輸7位ASCII碼文本內(nèi)容。

3、電子郵件格式與MIME：MIME定義了將非7位ASCII碼內(nèi)容轉(zhuǎn)換為7位ASCII碼

的編碼

規(guī)則。

4、郵件讀取協(xié)議：SMTP足“推動”協(xié)議，不能使用戶從自己郵箱中讀取郵件，而POP3

和

IMAP可作為郵件讀取協(xié)議。在Web郵件系統(tǒng)中，HTTP是郵件讀取協(xié)議。

第六節(jié)FTP

I、文本傳輸協(xié)議（FTP）是在互聯(lián)網(wǎng)的兩個主機之間實現(xiàn)文件互傳的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，其應(yīng)用層

協(xié)

議也稱為FTP。

2、FTP使用兩個“并行”的TCP連接：控制連接和數(shù)據(jù)連接。

3、FTP客戶發(fā)出的傳送請求通過控制連接發(fā)送給服務(wù)器端的控制進程的熟知端口（21）,

但

控制連接不用來傳輸文件，用于傳輸文件的是數(shù)據(jù)連接，其對應(yīng)FTP服務(wù)器熟知端口

（20）。

第三章傳輸層

第一節(jié)傳輸層的基本服務(wù)

1、傳輸層功能：傳輸層尋址；時應(yīng)用層報文進行分段和重組；對報文進行差錯檢測；實現(xiàn)

進程間的端到端可靠數(shù)據(jù)傳輸控制；面向應(yīng)用層實現(xiàn)復(fù)月與分解；實現(xiàn)端到端的流量控制；

擁塞控制等。

2、無連接服務(wù)與面向連接服務(wù)：傳輸層提供的服務(wù)可分為無連接服務(wù)和面向連接服務(wù)兩大

類。

（1）面向連接服務(wù)：發(fā)送方和接收方在進行信息傳輸時，需要先建立傳輸鏈路，然后才能

進行信息傳輸，信息傳輸完畢后再拆除該傳輸鏈路。

（2）無連接服務(wù)：不經(jīng)過面向連接服務(wù)的“建立傳輸鏈路”、“拆除傳輸鏈路”，直接進

行數(shù)

據(jù)傳輸。

第二節(jié)傳輸層的復(fù)用和傳輸

1、無連接的多路復(fù)用與多路分解：

（1）Interne【傳輸層提供無連接服務(wù)的傳輸層協(xié)議是UDP。UDP利用一個二元組〈目的IP

地

址，目的端口號〉唯一標識一個UDP套接字，從而可以實現(xiàn)精確分解。

（2）為UDP套接字分配端口號的兩種方法：

①創(chuàng)建一個UDP套接字時，傳輸層自動的為該套接字分配一個端口號，該端II號當前未被

該主機中任何其他UDP套接字使用。

②在創(chuàng)建一個UDP套接字后，通過調(diào)用bind（）函數(shù)為該套接字綁定一個特定的端口號。

2、面向連接的多路復(fù)用與多路分解：

（1）Internet傳輸層提供面向連接服務(wù)的是TCP。TCP利用一個四元組〈源IP地址、源

端口

號、目的IP地址、目的端口號,唯一標識一個TCP套接字，從而實現(xiàn)精確分解。

（2）四元組中的源端口號和目的端口號是TCP報文段首部字段，而源地址和目的地址則

是

封裝TCP報文段的IP數(shù)據(jù)段的首部字段。

第三節(jié)停等協(xié)議與滑動窗口協(xié)議

1、可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹恚?/p>

（1）差錯檢測：利用差錯編碼實現(xiàn)數(shù)據(jù)報傳輸過程中的比特差錯檢測。

（2）確認：接收方向發(fā)送方反饋數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。

（3）重傳：發(fā)送方重新發(fā)送接收方?jīng)]有正確接收的數(shù)據(jù)。

（4）序號：對數(shù)據(jù)包進行編號，確保數(shù)據(jù)按序提交。

（5）定時器：解決數(shù)據(jù)丟失問題，若在?定時間內(nèi)發(fā)送發(fā)未收到接受方的反饋，則重新發(fā)

送數(shù)據(jù)。

2、停-等協(xié)議：

（1）當發(fā)送方向接收方發(fā)送一個報文段時后，就停下來等待接收方的確認；

（2）若收到接收方的報文段已正確接收的確認信息ACK,則繼續(xù)發(fā)送下一個報文段；若

收

到接收方的報文段錯誤接收的否定信息NAK,則重新發(fā)送該報文段。

（3）若在一定時間內(nèi)沒有收到ACK或NAK,則重新發(fā)送該報文段。

（4）這種重傳機制的可靠數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議稱為自動重傳請求（ARQ）協(xié)議，最簡單的ARQ協(xié)

議就是停-等協(xié)議。

3、滑動窗口協(xié)議：

（1）滑動窗口協(xié)議的發(fā)送方和接收方各維護一個窗口，分別稱為發(fā)送窗口Ws和接收窗口

Wro發(fā)送窗口的大小表示了發(fā)送方可以一次性發(fā)送的未被確認分組的最大數(shù)量，接收窗口

的大小則表示了接收窗口可以接收并緩存的正確到達的分組的最大數(shù)量。顯然，在停-等協(xié)

議中，Ws=Wr=lo

（2）若發(fā)送窗口接到接收窗口關(guān)于基序號“5”的確認接收ACK,則發(fā)送窗口向右滑動一

位。

（3）兩種最具代表性的滑動窗口協(xié)議是：回退N步（GBN）協(xié)議和選擇重傳（SR）協(xié)議。

4、GBN協(xié)議：GBN協(xié)議的發(fā)送窗口Ws21,接收窗=1Wr=l0

（1）對于發(fā)送方，

①在發(fā)送數(shù)據(jù)前檢查發(fā)送窗口是否已滿，若未滿則用“下一個可用序號”對要發(fā)送的數(shù)據(jù)

進

行編號，送入發(fā)送窗口中等待發(fā)送。

?GBN協(xié)議發(fā)送只是用一個計時器，且只對發(fā)送窗n中的基序號分組進行計時，若在計時

結(jié)

束前收到基序號分組的ACK,則發(fā)送窗口右移一位，井對下一個基序號分組重新計時；

③若超時，則重新發(fā)送所有發(fā)送窗口中已發(fā)送但未收到ACK的分組（由此特性，在發(fā)送

方未

收到基序號的ACK時，及時發(fā)送方收到基序號后面分組的ACK,這些分組仍是不碓定接

受

的，仍需要重發(fā)）：這也是GBN協(xié)議稱為“回退N步”協(xié)議的原因。

（2）對于接收方,

①當正確接收到序號為n的分組時，想發(fā)送方發(fā)送一個ACKn,并將該分組提交給上層，

這

時接收窗口滑動到序號n+1位置，準備接收序號為n+l的分組；（分組的序號在傳輸過

程中

可能會出錯，比如丟失或亂序）

②若這時接收的分組序號不是n+1,接收方丟棄該分組并向發(fā)送方發(fā)送ACKn,這會使發(fā)

送

方再次受到ACKn,這時發(fā)送發(fā)可以不予理會。

5、SR協(xié)議：SR協(xié)議的發(fā)送窗口Ws^l,接收窗口Wr21。

在GBN協(xié)議中由于只有一個定時器，所以發(fā)送方無法全部確定接收力已經(jīng)正確接收的分

組

序號，故不等不重新發(fā)送接收方已經(jīng)正確接收的分組，而SR協(xié)議就是GBN協(xié)議的優(yōu)化

改進

版。

（1）對于發(fā)送方，SR協(xié)議與GBN協(xié)議最大的不同是在發(fā)送窗口中采用多個計時器，如

此一

來，發(fā)送方就可以實現(xiàn)對多個分組是否已被接收方正確接收的確認。

（2）對于接收方，

①在正確收到序號為n的分組后，接收窗口滑動到序號n+1位置，準備接收序號為n+1

的

分組；

②若此時接收到的分組序號不是n+1,則先將該分組緩存，此時接收窗口不滑動，繼續(xù)準

備

接收序號為n+1的分組；若此時接收的分組序號為n+l,則將該分組與之前緩存的分組一

起

按序號提交給上層。

第四節(jié)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）

1、UDP是Internet傳輸層協(xié)議，提供無連接、不可靠、數(shù)據(jù)包盡力傳輸服務(wù)。UDP提供

種不可靠數(shù)據(jù)傳輸，不保證將報文送達目的地，即使送到了也可能是亂序的。

2、UDP傳輸協(xié)議的優(yōu)點：雖然UDP提供不可靠傳輸服務(wù)，但通過一定措施，使用UDP仍

可

以實現(xiàn)可靠傳輸。UDP的優(yōu)點如下：

（1）應(yīng)用進程更容易控制發(fā)送什么數(shù)據(jù)以及何時發(fā)送，實時性高：

（2）無需建立連接，傳輸數(shù)據(jù)前不必建立連接，節(jié)省時間；

（3）無連接狀態(tài)，因不必建立連接，所以不必維護該連接鏈路，故開銷??；

（4）首部開銷小，相比首部開銷至少有20字節(jié)的TCP報文段，UDP僅有8字節(jié)。

3、UDP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)：每個UDP數(shù)據(jù)報首部只有4個字段，每個字段由2個字節(jié)組成，

每個

字節(jié)中有8位，也就是32位。

第五節(jié)傳輸控制協(xié)議（TCP）

1、①TCP是Internet的一個重要傳輸層協(xié)議，提供面向連接、可靠、有序、字節(jié)流服務(wù)。

②TCP是面向連接的傳輸層協(xié)議，并且提供全雙工通信服務(wù)，即允許通信雙方的應(yīng)用進程

在

任何時候都能發(fā)送利接收數(shù)據(jù)。

2.TCP報文段結(jié)構(gòu):TCP報文段由首部字段和一個數(shù)據(jù)字段組成，在TCP首部中有20個

字

節(jié)的固定首部，也就是說TCP首部至少含有20個字號。

3、TCP可靠數(shù)據(jù)傳輸：TCP的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)保證了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流是無差錯、無缺失、

無

冗余以及無亂碼的字節(jié)流，可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)機制包括：差錯編碼、確認、序號、重傳、

計時器等。

4、TCP流量控制：流量控制的目的是協(xié)調(diào)發(fā)送方與接收方間的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收速度，避免

發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速度太快，超出接收方的數(shù)據(jù)接收和處理能力，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失等問趣。

5、TCP擁塞控制：

①擁塞控制就是通過合理調(diào)度、規(guī)范、調(diào)整向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的主機數(shù)最、發(fā)送速率或數(shù)據(jù)

量，以避免擁塞或盡快消除已發(fā)生的擁塞。

②TCP的擁塞控制算法包括了慢啟動、擁塞避免、快速重傳和快速恢復(fù)四部分。

6、TCP擁塞控制的圖表解讀：

（1）RTT：圖標中的橫軸RTT表示時間，發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)并接收到接收方對這個數(shù)據(jù)的

ACK

確認信息，這段時間稱為一個RTTo

（2）擁塞窗口：滑動窗口的大小，它的具體數(shù)值稱為閾值，單位為MSS；

（3）慢啟動階段：通常擁塞窗口的初值為1,在慢啟動階段，每收到一個確認ACK閾值

增

加IMSS,所以沒經(jīng)過一個RTT閾值就增加為2倍;

（4）擁塞避免:通常閾值的初值為16,當閾值增長到16MSS時進入第一個擁塞避免階段：

在擁塞避免階段，沒經(jīng)過一個RTT,閾值才增加一個MSS：

（5）快速恢復(fù)：在擁塞避免階段，若發(fā)送方收到3次重復(fù)ACK,則說明網(wǎng)絡(luò)擁塞，將閾

值

縮減到一半，然后繼續(xù)進入擁塞避免階段；

（6）計時器超時：在擁塞避免階段，若發(fā)送方出現(xiàn)計時器超時現(xiàn)象，則說明網(wǎng)絡(luò)嚴重抵塞，

直接將閾值縮減到1MSS,然后經(jīng)過慢啟動階段到達縮減前的一半的閾值時，進入擁塞避免

階段。

第四章網(wǎng)絡(luò)層

第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)

1、網(wǎng)絡(luò)層需要實現(xiàn)兩項重要功能：轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇。

（1）、轉(zhuǎn)發(fā)：當通過一條鏈路接收到分組時，交換設(shè)備比如路由器，需要決策該通過哪條

輸

出鏈路將分組發(fā)出。

（2）路由選擇：將分組從源主機發(fā)送給目的主機時，必須通過某種方式?jīng)Q定分組要經(jīng)過的

路徑，計算分組所要經(jīng)過的路徑的算法被稱為路由算法。

第二節(jié)數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)與虛電路網(wǎng)絡(luò)

1、數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)：按照目的主機地址進行路由選擇的網(wǎng)絡(luò)稱為數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)，提供無連接服

務(wù)。

2、虛電路網(wǎng)絡(luò)：虛電路網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)層提供面向連接的分組交換服務(wù)。

一條虛電路（VC）由3個要素構(gòu)成：

（1）從源主機到目的主.機之間的一條路徑。

（2）該路徑上的每條鏈路各有一個虛電路標識（VCID）：

（3）該路徑上每臺分組交換機的轉(zhuǎn)發(fā)表中記錄虛電路表示的接續(xù)關(guān)系。

3、虛電路分組交換的類型：有永久型和交換型兩種。

（1）永久型虛電路（PVC）：是一種提前建立，長期使用的虛電路，虛電路的建立時間開

銷基本上可以忽略。

（2）交換型虛電路（SVC）：是根據(jù)通信需要而臨時建立的虛電路，通信結(jié)束后立即拆除，

虛電路的建立和拆除時間開銷有時相對影響較大。

4、虛電路交換與數(shù)據(jù)包交換的主要差別表現(xiàn)為：是將順序控制、差錯控制和流量控制等功

能交由網(wǎng)絡(luò)來完成，還是由端系統(tǒng)來完成。

（1）虛電路網(wǎng)絡(luò)通常由網(wǎng)絡(luò)完成這些功能，想端系統(tǒng)提供無差錯數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，而端系統(tǒng)

則可以很簡單；

（2）數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的功能很簡單，如基本的路由與轉(zhuǎn)發(fā)、順序控制、差錯控制和流量控

制等功能由端系統(tǒng)來完成3

第三節(jié)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備

1、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)主要是指兩個網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)和運行協(xié)議不同，實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

互聯(lián)的基本策略主要包括協(xié)議轉(zhuǎn)換和構(gòu)建虛擬互聯(lián)網(wǎng)絡(luò).而實現(xiàn)同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連的典型技術(shù)

則是隧道技術(shù)。

2、路由器：路由器是最典型的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，從功能體系結(jié)構(gòu)的角度，可將路由器分為輸入

端口、交換結(jié)構(gòu)、輸出端口與路由處理器。

（I）輸入端口：負責從物理接II接收信號；還原數(shù)據(jù)鏈層幀；提取IP數(shù)據(jù)報，根據(jù)1P

數(shù)據(jù)報的目的IP地址檢索路由表；決策需要將該IP數(shù)據(jù)報交換到哪個輸出端口。

（2）交換結(jié)構(gòu)：實現(xiàn)將輸入端口的IP數(shù)據(jù)報交換到指定的輸出端口，主要基于三種交換

結(jié)構(gòu)：基于內(nèi)存交換（性能最低也最便宜）、基于總線交換和基于網(wǎng)絡(luò)交換（性能最好也最

貴）。

（3）輸出端口：提供緩存排隊功能，對將要發(fā)送的數(shù)據(jù)分進行相應(yīng)的封裝，并通過物理接

口發(fā)送出去。

（4）路由處理器：即路由器的CPU,負責執(zhí)行路由器的各種指令，包括路由協(xié)議的運行、

路由計算、路由表的更新維護等。

第四節(jié)網(wǎng)絡(luò)層擁塞控制

1、網(wǎng)絡(luò)擁塞：用戶對網(wǎng)絡(luò)資源（包括鏈路帶寬、存儲空間、處理器處理能力）的總需求超過

了網(wǎng)絡(luò)固有的容量

發(fā)生擁塞的原因主要有以下.4種：

（1）緩沖區(qū)容量有限；

（2）傳輸路線的帶寬有限；

（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的處理能力有限；

（4）網(wǎng)絡(luò)中某聯(lián)部分發(fā)生了故障。

擁塞控制：就是端系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)點，通過采取某種措施來避免擁塞的發(fā)生，或

者對已發(fā)生的擁塞作出反應(yīng)，以便盡快消除擁塞。

流量感知路由：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負載動態(tài)調(diào)整，將網(wǎng)絡(luò)流量引導(dǎo)到不同的鏈路上，均衡網(wǎng)絡(luò)負

載，從而延緩或避免擁塞發(fā)生

解決網(wǎng)絡(luò)負載的震蕩現(xiàn)象：

（1）多路徑路由

（2）緩慢轉(zhuǎn)移流展至另一鏈路

2、準入控制：是一種廣泛應(yīng)用于虛電路網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制技術(shù)。對新建虛電路進行審核，若

新建立的虛電路會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)變的擁塞，則網(wǎng)絡(luò)會拒絕建立該虛電路。

擁塞狀態(tài)的量化：基于平均流量和瞬時流量

流量調(diào)節(jié)：①感知用塞、②處理擁塞

處理方法：

（1）抑制分組：給擁塞數(shù)據(jù)報的源主機返回一個抑制分組

（2）背壓：讓抑制分組在從擁塞結(jié)點到源結(jié)點的路徑上的每一跳.都發(fā)揮抑制作用

3、負載脫落：是消除擁塞的另一個方法，即通過有選擇的主動丟棄一些數(shù)據(jù)報，來減輕網(wǎng)

絡(luò)負載，從而緩解或消除擁塞。當路由器中的數(shù)據(jù)報得不到及時處理，可能面臨被丟棄的

危險時，路由器就主動將該數(shù)據(jù)丟棄掉。

如何選擇要丟棄的數(shù)據(jù)報：

（1）丟棄新分組：如GBN

（2）丟棄老分組：如實時視頻流

第五節(jié)Internet網(wǎng)絡(luò)層

Internet是目前世界上最大、最重要的計算機網(wǎng)絡(luò)，Internet網(wǎng)絡(luò)層主要包括網(wǎng)際協(xié)議

（IP）、路由協(xié)議以及互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議（ICMP）o

2、IP協(xié)議：IP目前有兩個版本：IPV4和IPV6,目fitInternet以IPv4為主。IP是

Internet網(wǎng)絡(luò)層最核心的協(xié)議。

3、IPv4協(xié)議中，IP首部固定部分20字節(jié)

4、1P數(shù)據(jù)報格式：

（1）數(shù)據(jù)報中的標識位字段占16位：判斷這些分片是否屬于同一個1P數(shù)據(jù)報

（2）數(shù)據(jù)報中的標志位字段占3位：判斷是否為最后一個分片

a、其中最高位保留，而當DF=0則表示允許路由器將該IP數(shù)據(jù)報分片；當DF=1則

表示禁止路由器將該IP數(shù)據(jù)報分片，此時若IP數(shù)據(jù)報的總長度超過路由器的最大傳輸

單元，則路由器會丟棄該數(shù)據(jù)報。

b、而當MF=1則表示這是IP數(shù)據(jù)報的一個分片且不是最后一個分片；當MF=0則

表示IP數(shù)據(jù)報未被分片或是最后一個分片。

（3）數(shù)據(jù)報中的片偏移字段占13位：判斷個分片的先后順序

4.IPv4編址：IPv4地址長度為32位，常用3種常用的標記法：二進制標記法、點分

十進制標記法、十六進制標記法。

5、分類地址：

類前綴長度前級首字節(jié)

A8位Oxxxxxxx(ri27

B16位lOxxxxxxxxxxxxxx128~191

C24位llOxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx192~223

6^子網(wǎng)劃分：

現(xiàn)實中，IP地址不夠用，所以為了提高IP地址空間利用率，采用兩種策略:

子網(wǎng)劃分：

超網(wǎng)：

子網(wǎng)掩碼：用來定義一個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)前綴長度

例邈：

ip350000111

子網(wǎng)掩珥2SS.2SS.25S.19211111111.11111111.11111111.11000000

求：

區(qū)絡(luò)前綴3*S+2=26

子網(wǎng)蚣址（與運算）000000028/26

亙接廣播地址011111128~~51

IP地址總數(shù)64

可分配IP數(shù)（除子際地址和廣播地址）64-2=62

可分配IP港址范國203.123.1.129—90

7、路由聚合：

（1）路由聚合:

①在路由器轉(zhuǎn)發(fā)模塊中，將接收到的目的IP地址與路由表中的每個子網(wǎng)掩碼進行運

算，求出對應(yīng)的子網(wǎng)地址；

②若該子網(wǎng)地址與路由表中的某個網(wǎng)絡(luò)地址對應(yīng)，則將該目的1P地址從該網(wǎng)絡(luò)地址

對應(yīng)的接口發(fā)送出去。

③若目的IP地址經(jīng)運算后能對應(yīng)多個網(wǎng)絡(luò)地址，則與前綴最長的網(wǎng)絡(luò)地址相匹配；

如果不對應(yīng)任何一個網(wǎng)絡(luò)地址，則從默認接口發(fā)出該目的IP地址。

(2)一個路由表中的網(wǎng)絡(luò)地址是可以進行合并的，但是它們所對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼和接口必須

相同。

8-NAT網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換

9、ICMP：互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議(ICMP)的主要功能是進行主機和路由器間的網(wǎng)絡(luò)層差錯

信息報告與網(wǎng)絡(luò)探測，ICMP發(fā)送的報文可分為差錯報告報文和查詢報文。

10、IPv6地址：IPv6地址長度為128位,采用8組16位冒號分隔的十六進制地址形式

表示，例如：5000:0000:()DAl:0123:4500:0000:59E6:ABCD；

IPv6地址中可能包含連續(xù)多組“0000”，例如：

8000:0000:0000:0000:4558:254A:4587:ABCD,

可以用兩個連續(xù)的“:”代替連續(xù)多個“0000”，即可壓縮表示為

8000::4558:254A:4587:ABCD,需要注意的是IPv6地址中最多只能使用一個，而不

能出現(xiàn)第二個“::"。

IPv6地址包括單播地址、組播地址和任播地址三種類型。

(1)單播地址：可作為IPv6數(shù)據(jù)報的源地址和目的地址；

(2)組播地址：只能用作IPv6數(shù)據(jù)報的目的地址。

(3)任播地址：也只能用作IPv6數(shù)據(jù)報的目的地址。

第六節(jié)路由算法與路由協(xié)議

1、路由選擇：可將路由選擇算法分為全局式路由選擇算法和分布式路由選擇算法。

(1)全局式路由選擇算法:最具有代表性的全局式路由選擇算法是鏈路狀態(tài)路由選擇算法，

簡稱LS算法。

(2)分布式路由選擇算法：最具有代表性的分布式路由選擇算法的是距離向量路由選擇算

法，簡稱DV算法。

(3)靜態(tài)路由選擇算法，通常是指由人T.進行網(wǎng)絡(luò)配置：上述的全局式路由選擇算法和分

布式路由選擇算法都是動態(tài)路由選擇算法。

2、鏈路狀態(tài)路由選擇算法：全局式路由選擇算法。每個路由器通過從其他路由器獲得的跳

路狀態(tài)信息構(gòu)建出整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲圖。--Dijkstra算法計算出最短路徑的算法，這里的

“最短”是指“費用”最少。

3、距離向量路由選擇算法：每個結(jié)點基『其與鄰居結(jié)點間的直接鏈路距離，以及鄰居結(jié)點

交換過來的距離向量，計算并更新其到達每個目的結(jié)點的最短距國，然后將新的距離向量再

通告給其所有鄰居，直到更離向量不再改變

4、層次化路由選擇：實現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)路由選擇最有效、可行的解決方案。

5、劃分自制系統(tǒng)：①網(wǎng)關(guān)路由器：②自治系統(tǒng)間路由協(xié)議

6.Internet路由選擇協(xié)議：典型的路由選擇協(xié)議(IGP)有RIP、OSPF和BGP。

(1)RIP(內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議)：是最早的自治系統(tǒng)內(nèi)路由選攔協(xié)議之一，目前仍然廣泛使序。該

協(xié)議基于距離向量路由選擇算法，使用DV算法時，度量路徑時采用的是“跳”數(shù)，每跳

的費用都為1，最大距離不超過15跳。使用RIP協(xié)議的路由器可以利用從鄰近路由收到

的反饋（路由表）來更新自己的路由表。

（2）OSPF（內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）：基于鏈路狀態(tài)路由選擇算法，使用Dijkstra算法。

（3）BGP（外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）

（4）RIP報文封裝到UDP報文段中傳輸；OSPF報文段封裝到IP數(shù)據(jù)報中傳輸；BGP報

文段封裝到TCP報文段中傳輸。

第五章數(shù)據(jù)鏈路層與局域網(wǎng)

第一節(jié)數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)

1、鏈路：通信鏈路連接的相鄰節(jié)點的通信通道。鏈路層數(shù)據(jù)單元：幀

2、數(shù)據(jù)鏈路層通常提供以下幾點服務(wù)：

（1）組幀：數(shù)據(jù)鏈路層在傳輸數(shù)據(jù)前需要先將數(shù)據(jù)封裝成幀，這個過程稱為組幀或成幀。

幀頭含有發(fā)送結(jié)點和接收結(jié)點的地址信息等，幀尾含有用于差錯檢測的控制編碼。

（2）鏈路接入：物理鏈路可分為點對點鏈路和廣播鏈路兩大類,其中廣播鏈路需借助MAC

協(xié)議的幫助才能實現(xiàn)幀的成功傳輸。

（3）可靠交付：數(shù)據(jù)鏈路層也可實現(xiàn)可靠交付的服務(wù)。

（4）差錯控制：幀在傳輸過程中，其中的數(shù)據(jù)信息可能會出錯，數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議可采取不

同的差錯控制措施，比如通過確認重傳糾正差錯、直接丟棄差錯幀等。

第二節(jié)差錯控制

1、概念：差錯控制就是通過差錯編碼技術(shù)，實現(xiàn)對信息傳輸差錯的檢測，并給予某種機制

進行差錯糾正和處理。是計算機網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)可靠傳輸?shù)闹匾侄危⒃谠S多數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

中應(yīng)用。

2、噪聲的影響：信號在傳輸過程中，會受到各種噪聲的干擾，從而導(dǎo)致傳輸差錯。

（1）噪聲可分為兩大類：隨機噪聲、沖擊噪聲。

（2）隨機差錯：隨機噪聲引起的傳輸差錯稱為隨機差錯或獨立差錯。

（3）突發(fā)差錯：沖擊噪聲引起的差錯稱為突發(fā)差錯，突發(fā)差錯通常會造成連續(xù)或成片的信

息差錯，所以突發(fā)差錯比隨機差錯造成的影響更為嚴重。

（4）突發(fā)長度：突發(fā)錯誤發(fā)生的第一位錯誤和最后一位錯誤之間的長度稱為突發(fā)長度。

3、差錯控制的基本方式：典型的差錯控制方式包括差錯重發(fā)、前向糾錯、反饋校驗和差錯

丟棄。

（I）差錯重發(fā)：發(fā)送端對待發(fā)的數(shù)據(jù)進行差錯編碼，然后發(fā)給接收端，接收端利用差錯編

碼對數(shù)據(jù)進行檢測，若發(fā)現(xiàn)有錯誤則反饋給發(fā)送端，請求再次發(fā)送數(shù)據(jù)，直到接收端收到正

確無誤的數(shù)據(jù)。；

（2）前向糾錯：該機制需要利用糾錯編碼，接收端不僅能利用糾錯編碼檢測出數(shù)據(jù)是否出

錯，還能糾正錯誤。前向糾錯機制比較適用于單工鏈路或者對實時性要求比較高的應(yīng)用。

（3）反饋校驗：接收端會將收到的數(shù)據(jù)發(fā)回接收端，接收端將反饋的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)進

行對比，若無誤則認為接攻端正確接受了數(shù)據(jù)，否則就重新發(fā)送數(shù)據(jù)。反饋校驗不需要差錯

編碼，但是傳輸效率低、實時性差：

(4)檢錯丟棄：在該機制中，不會對出錯的數(shù)據(jù)進行糾正，而是直接丟棄。

第三節(jié)典型的差錯編碼

1、漢明距離：兩個等長碼字間，對應(yīng)位不同的位數(shù)。

2、編碼集的漢明距離：該編碼集中任意兩個碼字之間漢明距離的最小值，

2、典型的差錯編碼：奇偶校驗碼、漢明碼和循環(huán)冗余他(CRC)o

(1)這三種差錯編碼中需要運用模2算術(shù)操作，算術(shù)符號表示為“e”，在該種算法中乘

除無變化，但是加法中沒有進位，減法中沒有借位，若參與運算的兩個位值相同，則結(jié)果為

0,若不同，則結(jié)果為lo

(2)即0十0=0,0十1=1/十0=1,1十1=0。

2、奇偶校驗碼：在該類編碼中，添加的冗余位的值為“0”或“I”。

(1)奇校驗編碼：該編碼的原則是在數(shù)據(jù)后添加一位冗余位，使編碼后的數(shù)據(jù)中，所含1

的個數(shù)為奇數(shù)；

例如,對數(shù)據(jù)101101■進行奇校驗編碼,則為lOllOlillo

(2)偶校驗編碼：該編碼的原則是在數(shù)據(jù)后添加一位冗余位，使編碼后的數(shù)據(jù)中，所含1

的個數(shù)為偶數(shù)；

例如，對數(shù)據(jù)10110111進行奇校驗編碼,則為lOHOlllOo使用奇偶檢驗編碼時，若在傳

輸中數(shù)據(jù)出現(xiàn)奇數(shù)位的錯誤，則可以被檢測出來，若出現(xiàn)偶數(shù)位錯誤，則無法被檢測出來，

也就是該類型編碼能實現(xiàn)50%的檢錯率。

3、漢明碼：若一個數(shù)據(jù)有n位，如anan-l…a2a1,對該數(shù)據(jù)進行偶校驗編碼，從而

構(gòu)成一個n+1位的數(shù)據(jù),即anan-l???a2a1a0。檢錯原理是,令S=anSan-1十…

十a(chǎn)26al?a(),接收方接收數(shù)據(jù)后進行計算，若S=0則數(shù)據(jù)沒有出錯，若S=1則

數(shù)據(jù)出錯。

4、循環(huán)冗余碼：目前廣泛使用的差錯編碼時循環(huán)冗檢測編碼(CRC),簡稱循環(huán)冗余碼，

或CRC碼。

重點：需要看書P183

例題：

假設(shè)CRC編碼采用的生成多項式為G(x)=x-4+x+1,

清為位生10111001進行CRC編碼a

答案：CRC^fi碼后的結(jié)果為101110011001

艇：(l*xA4)+(0*xA3)+(0*xA2)+(l*x*l)+(l*xA0)

即：多項式的比特審為10011

在待乘工位生10111001后追加0000［注：多項式最尋為4位］,

得到101110010000,按如下計算過程求余數(shù)R=1001

101001II

G-*IOOIIJ101110010000

1001I

-Foooo

10011

H100

10011

I1I10

1001I

I1010

10011

1OOI-*R

5、差錯編碼檢錯原則：接收方收到CRC編碼后，將收到的CRC編碼除以G（x）所對應(yīng)

的位串，若鎖的余數(shù)為o,則數(shù)據(jù)傳輸無誤；若余數(shù)不為o,則數(shù)據(jù)傳輸出錯。

第四節(jié)多路訪問控制協(xié)議

1、數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有兩種類型：點對點信道和廣播信道。

（1）在本章第一節(jié)的“數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)”中提到，廣播鏈路需借助MAC協(xié)議的幫助才

能實現(xiàn)幀的成功傳輸，這里的MAC協(xié)議就是多路訪問控制。主要可分為3類MAC協(xié)

議：信道劃分MAC協(xié)議、隨機訪問MAC協(xié)議和受控接入MAC協(xié)議。

（2）MAC協(xié)議的根本任務(wù)是解決信道（數(shù)據(jù)傳輸鏈路）的共享問題。

2、信道劃分MAC協(xié)議：多路復(fù)用技術(shù)是實現(xiàn)物理信道共享的經(jīng)典技術(shù)，多路復(fù)用主要包

括：頻分多路復(fù)用、時分多路復(fù)用、波分多路復(fù)用和碼分多路復(fù)用。

（1）頻分多路復(fù)用（FDM）：在頻域內(nèi)將信道帶寬劃分為多個子信道.利用載波調(diào)試技術(shù)

將信號調(diào)制到對應(yīng)的某個子信道，實現(xiàn)同時傳輸多路信號并且彼此間不影響：

（2）時分多路復(fù)用（TDM）：在時域內(nèi)將信道劃分為多個時隙，按時間一次將時隙分配給

信道中的傳輸信號：

（3）波分多路復(fù)用（WDM）：廣泛用于光纖通信中，實質(zhì)是一種應(yīng)用于光纖通信中的頻

分多路復(fù)用，傳輸多路不同波長的光信號；

（4）碼分多路復(fù)用（CDM）：從編碼域進行劃分，通過對各路信號進行編碼，然后混合傳

輸。

3、隨機訪問MAC協(xié)議：典型的隨機訪問協(xié)議有：ALOHA協(xié)議、載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議

和帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多訪問協(xié)議。

（1）ALOHA協(xié)議：可分為純ALOHA協(xié)議、時隙ALOHA協(xié)議。

（2）載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)議（CSMA）：發(fā)送前監(jiān)聽信道是否空閑。

①非堅持CSMA：若通信站有數(shù)據(jù)發(fā)送，先偵聽信道；若發(fā)現(xiàn)信道空閑，則立即發(fā)送

數(shù)據(jù)；

若發(fā)現(xiàn)信道忙，則等待一個隨機時間，然后重新開始偵聽信道，嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)；若發(fā)送

時產(chǎn)

生沖突，則等待一個隨機事件，然后重新開始偵聽，嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)；

②1-堅持CSMA：若通信站有數(shù)據(jù)發(fā)送，先偵聽信道；若信道空閑，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)；

若信道忙，則繼續(xù)偵聽信道，直到發(fā)現(xiàn)信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)。

③P-堅持CSMA：若通信站有數(shù)據(jù)發(fā)送，先偵聽信道；若信道空閑，則有概率P的

可能在最近間隙開始時刻發(fā)送數(shù)據(jù)，有概率1-P的可能延遲到下一個時隙發(fā)送；若下一個

時隙空閑，則重復(fù)該過程，

（3）帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多訪問協(xié)議（CSMA/CD）：該協(xié)議的工作原理為當某通信站在

發(fā)送數(shù)據(jù)時，如果檢測到?jīng)_突，則立即終止數(shù)據(jù)發(fā)送，并發(fā)出一個沖突強化信號，用于告知

其他通信站此時信道忙碌；

CSMA/CD的工作狀態(tài)分為以下3種狀態(tài)：

①傳愉狀態(tài)：當有一個通信站使用信道時，其他站禁止使用；

②競爭狀態(tài)：所有通信站都有權(quán)嘗試對?信道的使用權(quán)；

③空閑狀態(tài)：沒有通信站使用信道。

在CSMA/CD協(xié)議中，數(shù)據(jù)幀長度L,信息傳輸速率R、兩