第一章 概述

1. 基本概念

链路，结点，协议和服务，实体和对等实体，各层 PDU

1. 链路：连接结点的称为链路，可以是铜缆，光纤，卫星等

2. 结点：可以是计算机，集线器，交换机或路由器等

3. 协议：两个对等实体之间的通信规则。协议规定了通信实体之间所交换的消息的格式、意义、顺序以及针对收到信息或发生的事件所采取的动作。协议有三要素：语法（数据与控制信息的结构或格式、信号电平）、语义（需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种响应、差错控制）、时序（事件顺序、速度匹配）

4. 服务：在协议的控制下，本层向上一层提供服务，本层使用下一层所提供的服务

5. 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程

6. 对等实体：位于同等层中相互通信的两个实体。对等实体之间处理相同的 PDU。

7. 各层 PDU：PDU: 对等层之间传送的数据单位

– C/S 模式，B/S 模式，P2P 模式

1. C/S 模式：也即客户 – 服务器方式。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。客户必须知道服务器的地址，反之不必

2. B/S 模式：也即浏览器 – 服务器方式。在服务器安装 SQLserver，MYSQL 等数据库，浏览器通过 web server 同数据库进行数据交换

3. P2P 模式：对等方式，通信在对等实体之间直接进行。每一个主机既是客户又是服务器，本质上仍是 C/S

LAN,WAN,MAN,PAN 的划分

LAN,WAN,MAN,PAN 的划分：按照网络的作用范围进行分类，分别为：广域网 WAN（几十到几千公里）、城域网 MAN（5~50KM）、局域网 LAN（1km 左右）、个人局域网 PAN（10 米左右）

网络性能参数：速率，带宽，吞吐量，时延，往返时间，[信道]利用率

1. 速率：数据的传送速率，单位是 Bit/s

2. 带宽: 在计算机网络中，网络带宽表示单位时间内网络中某信道所能通过的 “最高数据率”，单位为 bit/s

3. 吞吐量: 表示在发送端与接收端之间实际的传送数据速率（bit/s）

4. 时延: 指数据从网络的一端传送到另外一端所需的时间。

   1. 发送时延：是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。公式为：数据帧长度（bit）/ 发送速率（bit/s）

   2. 传播时延：是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。公式为：信道长度（m）/ 电磁波在信道上的传播速率（m/s）

   3. 处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理

   4. 排队时延：在分组进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理

5. 往返时间: 从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接受方的确认，总共经历的时间

6. 信道利用率: 指某信道有百分之几的时间是有数据通过的

   1. 信道利用率并非越高越好，因为当利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加

7. 互联网的组成（边缘部分与核心部分的作用）

边缘部分：各种端系统如主机，手机，大型或超级计算机组成。位于网络边缘；运行网络应用程序
核心部分：互联的路由器网络。关键功能：路由和转发，其中交换机是在同一个子网内部转发数据，路由器是在不同子网之间转发数据。以数据交换的方式实现数据从源主机通过网络核心到达目的主机。

1. 电路交换与[分组交换]，数据报交换和虚电路交换的特点

1. 电路交换：最经典的电路交换网络是电话网络。主要特点就是独占资源。电路交换的三个阶段：建立连接（呼叫）、通信、释放连接（挂机）。用多路复用技术解决一条链路被多路通信共享的问题

2. 分组交换：
   报文：源应用发送的信息整体
   分组：由报文拆分成较小的数据块

   1. 在发送端，先把较长的报文划分成较短的，固定长度的数据段

   2. 每一个数据段前面添加上首部构成分组。每一个分组的首部都含有地址等控制信息

   3. 依次把各分组发送到接收端。每个分组在互联网中独立地选择传输路径

   4. 接收端收到分组后剥去首部还原成报文

3. 数据报交换：将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

4. 虚电路交换：
   即先建一条逻辑通路，其通信过程类似电路交换。每个分组除了包含数据之外还包含一个虚电路标识号，而不是目的地址的信息；在预先建好的路径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里去，数据分组按已建立的路径顺序通过网络，不再需要路由选择判定。

第二章 [物理层]

1. 信号编码：不归零编码，曼切斯特编码

不归零编码：1 为高电平，0 为低电平
曼切斯特编码：1 开始为高电平中间转为低电平，0 开始为低电平中间转为高电平

1. 影响信号失真程度的因素

影响信号失真程度的因素：传输速率、传输距离、传输介质、噪声干扰
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则会出现码间串扰

1. 传输介质：双绞线，同轴电缆，光纤（单模和多模），无线介质

双绞线：

• 又 4 组绞合起来的线（共 8 根）组成

• 分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线，区别在于每组线上是否包有屏蔽材料。

• 如果两头都是 T568A 或 T568B 类型，则为直通双绞线，适用于不同设备；如果两端类型不同则为交叉双绞线，适用于连接相同设备

同轴电缆：

• 50Ω同轴电缆常用于 LAN / 数字传输

• 75Ω同轴电缆常用语有线电视 / 模拟传输

光纤（单模和多模）：

• 由低折射率的包层和高折射率的纤芯组成，光线在纤芯中通过全反射传输

• 多模光纤适用于近距离，可以存在多条不同角度入射的光线，允许更大的散射，会导致信号丢失，消耗较大，使用 LED 作为光源

• 单模光纤适用于远距离，光纤直径小，使光线一直向前传播，不产生反射，制作成本高，使用半导体激光器作为光源
  无线介质：

1. 几种复用技术的特点：频分复用，时分复用，统计时分复用，波分复用，码分复用

几种复用技术的特点：

1. 频分复用

   • 将整个宽带分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带

   • 所有用户在同样的时间占用不同的宽带资源

2. 时分复用

   • 将时间划分为等长时间复用帧

   • 所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度

   • 当某用户暂时无数据发送时，在时分复用帧中分配给该用户的时隙只能处于空闲状态

3. 统计时分复用
   STDM 帧不是固定分配时隙，而是按需动态分配时隙

4. 波分复用
   使用一根光纤来同时传输多个光载波信号，就是光的频分复用

5. 码分复用

   • 常用名称：码分多址 CDMA，广泛应用于 2G,3G 网络

   • 各用户使用经过特殊挑选的不同码型（必须各不相同，必须相互正交），彼此不会干扰

   • CDMA 信号有很强的抗干扰能力，保密性强

   • 不同用户在相同的时间占用同样的频带宽度

   • 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片

   • 每个站被指派一个唯一的 mbit 码片序列，如果发送 1 则发送自己的 mbit 码片序列，如果发送 0 则发送该码片序列的二进制反码

   • 两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和 T 的规格化内积等于 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，和 giant 码片反码的向量的规格化内积值是 – 1

6. 宽带接入技术：ADSL,HFC,FTTX

• ADSL

  • 使用现有的模拟电话用户线，采用频分复用技术

• HFC

  • 使用有线电视网 CATV，采用频分复用技术

  • 使用同轴电缆连接到机顶盒，机顶盒再连接到电视机

  • 使用电缆调制解调器连接到计算机

• FTTx

  • 光纤到户 FTTH：光纤一直铺设到用户家庭

  • 光纤到大楼 FTTB: 光纤进入大楼，用电缆或双绞线分配到各用户

  • 光纤到路边 FTTC：光纤铺到路边，从路边到各用户可使用星型结构双绞线作为传输媒体

第三章 数据链路层

1. 理解数据链路层的地位与作用，三个基本问题

1. 链路：从一个结点到相邻结点的一段物理线路（有线或无线），中间没有任何其他交换结点

2. 数据链路：物理链路 + 通信协议

3. 数据链路层的地位：局域网中的主机、交换机必须实现数据链路层；网络中的主机、路由器必须实现数据链路层。

4. 数据链路层的作用：网络中两个主机发送数据所经过的网络可以是多种不同类型的，不同类型网络的链路层可能采用不同的协议

5. 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，构成一个帧。帧定界符：SOH（帧开始符），EOT（帧结束符）

   • 透明传输：若帧出现定界符，在其前面用字符填充法

   • 差错检测：循环冗余检验的原理：在发送端，计算 CRC 冗余码（在待发送数据（k 位）后面再添加供差错检测用的 CRC 冗余码（n 位），实际发送 k+n 位）；在接收端：利用 n 位 CRC 冗余码对收到的数据进行检验

1. • 用除数 P 再除去收到的数，若余数 R=0，则证明这个帧无差错，接受

2. 使用点对点信道的链路层：信道特点，PPP 帧格式，零比特填充法和字节填充法，差错检测（CRC）

• 信道特点：点对点信道使用一对一的点对点通信方式。通常使用 PPP 协议，用户通过 PPP 协议接入 ISP，再接入互联网

• PPP 帧格式：

  图中 F 为标志字段表示开始和结束，是 PPP 帧的定界符；A 和 C 实际上并没有携带 PPP 帧的信息；协议字段中的不同数据表示该帧的数据部分的作用不同（背）

• 零比特填充法：同步传输（一连串比特连续传送）
  在原始数据中出现连续 5 个 1 时在其后面加一个 0，在接收端收到数据时将这个 0 删去

• 字节填充法：异步传输（逐个字符传送）
  在原始数据中若出现开始符 7E 修改为 7D5E; 出现 7D 修改为 7D5D; 出现 03 修改为 7D23;

• 差错检测（CRC） : 同上面的差错检验，用冗杂码进行加密检验

1. 使用广播信道的链路层: 信道特点，CSMA/CD 协议，MAC 帧格式，最小帧长和最大帧长

• 信道特点：

  • 局域网使用广播信道；

  • 多台主机共享局域网内软硬件资源；

  • 若多个设备在共享的广播信道上同时发送数据，则会彼此干扰，导致发送失败

• CSMA/CD 协议：载波监听多点接入 / 碰撞检测

  • “多点接入”：使用广播信道的总线型网络

  • “载波监听”：不停地检测信道（发送前、发送中）

  • “碰撞检测”：检测到碰撞→立即停止发送→等待随机事件后再发送

  • 争用期 = 以太网的端到端往返时间 2τ

  • 10Mbit/s 以太网的争用期 2τ=51.2μs。

  • 最先发送数据的站，在争用期内没有检测到碰撞，则这次发送肯定不会发生碰撞

  • 如果在争用期内发生发生碰撞，需要用截断二进制支书退避算法来计算等待时间。即退避时间 = r 倍的争用期 = r*2τ，r 为离散集合【0,1，…,2^k-1】中的一个随机数。k=Min[重传次数, 10]。当重传次数 = 16 次，仍不能成功时即丢弃该帧，并向高层报告

 MAC 帧格式：类型：0x0800（IP 数据报）、0x0806（ARP 报文）

• 最小帧长和最大帧长：最小：64，最大 1518 主要取决于数据部分的长度

1. 网卡的功能和 MAC 地址，帧的类型（单播帧，广播帧，多播帧）

网卡的功能：计算机通过网络适配器（网卡）和局域网进行通信

MAC 地址：MAC 地址固化在网卡的 ROM 中，全球唯一。由 6 个字节组成，前 3 个字节由 IEEE 注册管理机构 RA 分配，后 3 个字节由厂家自行指派。
注意：当主机或路由器安装有多个适配器，就有多个 “MAC 地址”
帧的类型（单播帧，广播帧，多播帧）：

• 一台主机发送单播帧，仅当帧的目的地址与本网卡地址相同时才接收

• 一台主机发送广播帧，其他主机都接收该帧

• 一台主机发送多播帧，即发送给本局域网上一部分站点

1. 比较集线器与交换机，交换机的自学习功能及转发帧的过程

比较集线器与交换机：

• 集线器：物理上星型，逻辑上总线型；每个主机到集线器的距离不超过 100m；可以使用光纤扩展主机和集线器之间的距离，使用集线器扩展以太网（前提是连接的多个以太网段的速率要相同）；采用 CSMA/CD，不具有交换机的自学习能力，发送数据采用广播的方式，整个集线器是个碰撞域，不可以缓存帧

• 交换机：以太网交换机工作在数据链路层，处理对象是帧；全双工，不使用 CSMA/CD；向某个接口转发帧；每一个接口是个碰撞域；可缓存帧，可自学习。

• 半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，但是同一时刻只允许一个方向；全双工也允许在两个方向传输，但同时刻可以同时接受和发送信息

交换机的自学习功能及转发帧的过程：

1. 开始时，交换表是空的

2. 收到第一个帧后，广播发到其他接口，非目标主机会把收到的帧丢弃，并记录这个接口对应的 MAC 地址

3. 当一个接口发送帧时，先从原接口进入，查找交换表是否有目的地址的记录，如果有就直接发送；如果没有就广播发帧。

4. 交换表上的记录会存在有效时间，过了有效时间会清除记录，以免接口更换主机或者主机更换网卡

5. 如果两个交换机有两个接口相互连接，会利用生成树协议，在逻辑上删除一个接口

6. 广播域和碰撞域，VLAN，生成树协议 STP

广播域：指网络中一个站点发出广播帧所影响的范围
碰撞域：指网络中一个站点发出的单播帧会与其他站点发出的单播帧产生碰撞的范围；任一个时刻在一个碰撞域中只能有一个主机发送数据
VLAN：即虚拟局域网，不改变网络的物理局域网，在逻辑上划分虚拟局域网。可以基于交换机端口，基于主机 MAC 地址，基于主机 IP 地址（交换机只在 802.1Q 标记相同的接口之间转发帧）划分 VLAN

原文地址：http://www.cnblogs.com/nianshu/p/16905159.html