计算机网络基础大一期末考试_计算机网络教程第六版

二进制语言（机器语言）自然语言—-编码编码—-二进制介质访问控制层：控制硬件；将二进制转换为电流，并控制物理层输出电流。计算—CPU

对等网 :对等网采用分散管理的方式，网络中的每台计算机既作为客户机又可作为服务器来工作，每个用户都管理自己机器上的资源。

。对等网的主要优点：网络成本低、网络配置和维护简单。

。对等网的主要缺点：网络性能较低、数据保密性差、文件管理分散、计算机资源占用大

中继器

增加节点

网络拓扑结构：网络拓扑结构就是指用传输媒体把计算机等各种设备互相连接起来的物理布局，是指互连过程中构成的几何形状，它能表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。网络拓扑结构可按形状分类，分别有：星型、环型、总线型、树型、总线/星型和网状型拓扑结构。

总线型：由一条多芯网线向四周延展，连接各个节点。

。优点：信道利用率高，结构简单，成本低

。缺点：同一时刻，仅允许两个节点进行通讯

环型：由节点与节点连接的线路组成闭合环。

。优点：增加和删除设备简单

。缺点：当某一节点故障时，会影响全网，导致整张网络瘫痪。

星型：由中央节点和通过链路连接到中央节点的节点组成。

。优点：结构简单，扩展性强，连接方便

。缺点：信道利用率低，对中心节点要求高

网状：实际上是由星型拓扑扩展而来，使用全连接的方式，网状中任意一个节点都属于中心节点

。优点：稳定，从节点到节点有多条路径可选——运营商网络

。缺点：结构复杂，成本高

集线器—-HUB（纯硬件网络2层）

纯物理层设备 优点：

. 连接性-集线器的主要函数是允许客户端连接到网络，以便他们共享并进行对话。为此，集线器使用网 络协议分析器。

. 设备支持

集线器可以通过中央集线器一次连接不同类型的媒体。尽管媒体希望以不同的速度运转，但他们将不会支持它们。

·区域覆盖–

网络的区域覆盖范围限制为一定距离。集线器扩展了网络的空间，使通信变得容易。

缺点： 1. 安全问题 2. 延时问题—-产生大量的垃圾信息 3. 地址问题—–MAC地址—48位二进制—十二位十六进制表示（全球唯一） 4. 冲突问题—–载波侦听多路访问/冲突检测机制——CSMA/CD（先听后发、边听边发、冲突停 发、随机延迟后重发）—–仅仅减少了冲突，并没有完全解决冲突 冲突域：连接在同一根导线上的所有工作站的集合 网络无限传输距离 完全没有冲突 存在单播传输数据 出现了一台设备，网桥（二层设备—处理二进制信号）—-交换机

交换机

功能：物理编址、网络拓扑结构、错误检验、帧序列和流控。还有对VLAN（虚拟局域网）的支持、具备防火墙等新功能。 .识别MAC地址—-MAC地址自学习 .MAC地址自学习功能：交换机在接收到一个数据报文后，根据数据报文中的源MAC地址，与 接收该报文的接口形成对应关系，并记录在MAC地址表中。 然后，交换机根据数据报文的目的MAC地址，查询MAC地址表项，若有匹配项，则根据匹配 项的指示直接进行单播转发。 若无匹配项，则进行洪泛操作（除了数据的进入接口外，均发送一份数据） .MAC地址表不是永久记录的，而是存在老化时间—-5分钟。 .交换网络—仅仅由交换机连接各个节点形成的网络-—仅具备几十个节点，最多不超过200个节点。 .广播域（网络中所有可以接收到相同报文的设备的总和）—洪泛的范围

路由器（Router）：是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备

隔离广播域

路由器的一个接口就是一个独立的广播域。转发数据

转发数据 依靠路由表进行数据转发 依靠交换机进行数据转发—–同广播域 借助路由器进行数据转发—–跨广播域

IP地址：

IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

lPv4: 32位二进制构成，42亿; 点分十进制

lPv6: 128位二进制

IP地址分为两部分:

网络位:表示该IP所在的网络

主机位:表示主机号

掩码:

掩码是32位二进制组成，用以判断IP地址的网络位位数。

连续的1+连续的0组成。

掩码中的数字1所代表的含义为IP地址的比特位为网络位。

IP： 11110000.00001111.10101010.00000001
掩码：11111111111100000000000

网关 （网间连接器） 被称为一个广播域的门户，也就是路由器与该广播域所连接的接口，这个接口的IP地址称之为网关IP。 1. 判断是否为同一广播域 2. 若为同广播域，则将数据发送给交换机，由交换机进行洪泛或单播形式转发数据 3. 若为不同广播域，则将数据发送给路由器，即网关IP所在设备，再由路由器进行数据转发 4. 目的主机接收到该数据后，重复前三步操作进行数据发送

图中路由器的2个接口就是2个网关，右上角ARP请求协议中的源IP地址应该是192.168.2.254

ARP协议

原理：根据已知的地址来获取与其对应的另一种位置地址

ARP工作过程:

·发送者PC1：

PC1发送一个广播帧，源IP和源MAC是PC1的，目的IP是网关，目的MAC是FFFF:FFFF:FFFF。

该数据包会被通广播域内所有主机接收，并且该报文内容是(ARP请求报文)

谁是某某某IP，请回复我

·非目的主机PC2:

由于该广播帧是网络中所有主机均可接受的报文，故PC2会接收这个数据帧，提取IP地址，发现并不是找自己的，所以会丢弃该数据包

·目的主机(网关)∶

网关接收到该报文后，会发现目的IP地址是本接口IP，故会查看报文内容，并打包一个数据报文进行回复，其中，包含了本接口的MAC地址。

实际上，设备在进行ARP请求之前，会先查找本地的ARP缓存表，若本地存在对应关系，则直接按照本地ARP缓存表中描述的MAC地址进行数据封装。若没有对应关系，则会发送ARP请求报文，接收方会回复ARP应答报文，当发送方接收到ARP应答报文后，会将该报文的内容填充到ARP缓存表中。

ARP缓存表的老化时间—-180S

ARP的分类：

正向ARP—-通过IP获取MAC(网络中最常见的)

反向ARP—-通过MAC获取IP

免费ARP—-无故ARP—–用于自我介绍和冲突检测。

代理ARP—-由网关设备代替主机查询MAC地址

TCP/IP

OSI参考模型 开放式系统互联模型——国际化标准组织ISO提出—-协议组（协议模型） 。应用层：接收用户数据，人机交互的接口 。表示层：将编码转换为二进制（加密、解密）—统一格式 。会话层：针对传输的每一种数据建立一条连接（防止不同数据之间相互干扰） 。控制层面：上三层 。数据层面：下四层 。传输层：区分流量、定义数据传输方式；TCP、UDP 。网络层：通过IP地址进行逻辑寻址 。数据链路层：通过MAC地址进行物理寻址 LLC—-逻辑链路控制层 MAC—-介质访问控制层 物理层：定义协议物理特性（电压、电气、接口规范）；传输比特流

报文的封装和解封装

PDU 协议数据单元—–数据在不同层面的表现形式 上三层—-数据 传输层—-数据段 网络层—-数据包 数据链路层-数据帧 物理层—-比特流 TCP/IP—互联网使用

物理层

规定了一些物理特性（数据传输速率、传输模式、电气电压）

代表设备：中继器、集线器

介质

。同轴电缆—-淘汰10BASE5—-粗同轴电缆—-500m10BASE2—-细同轴电缆—-185m速率极低

。双绞线

.分为屏蔽双绞线（STP），非屏蔽双绞线（UTP）

类型：1、2、3、4、5、超5、6、超6、7、8

.光纤

双工模式 全双工：通讯双方都能同时发送和接收数据 半双工：通信双方都能发送和接收数据，但是不能同时进行 同一条物理线路上的设备双工模式必须相同。 线序 568A 568B 橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 直连线、交叉线

数据链路层

链路：就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他交换节点。

数据链路：指把实现通信协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。

.代表设备—–网桥、交换机

.链路类型

。局域网—-以太网（MAC地址）特有的

。广域网

.MAC地址—物理地址—二层地址

。前24位—厂商ID（申请获得）

。后24位—产品ID（厂家自己设定）

.数据帧（帧头、数据部分、帧尾）

。以太网-2格式、IEEE 802.3格式

。

DMAC SMAC Type DATA FCS

0800H——–IP协议

0806H——–ARP协议

.帧发送方式

。单播（一对一）、广播（目的MAC=FFFF:FFFF:FFFF该广播域内的所有主机位都可以接收）、组播（一对一组）

网络层

.IP地址—逻辑寻址—全网唯一

.IP地址的有类分址—–根据IP的地址前八位二进制的数字特征分类

。A：0XXX XXXX—–0.0.0.0-126.255.255.255—–-掩码为8127是特殊网址（下面有提到）

。B：10XX XXXX—-128.0.0.0-191.255.255.255—–掩码为16

。C：110X XXXX—-192.0.0.0-223.255.255.255—--掩码为24

。D：1110 XXXX—-224.0.0.0-239.255.255.255

。E：1111 XXXX—–240.0.0.0-255.255.255.255

A/B/C----->单播地址-----可以做源地址，也可以做目的地址
D----->组播地址---只能当作目的地址使用
E----->保留地址（科研地址）

.特殊IP地址—-不能手工配置在电脑上

。0.0.0.0—-网络地址即主机本身（代表所有地址，或代表没有地址）

。255.255.255.255—-受限广播地址（有限广播地址）可以对所有主机进行广播而不用管他的网络号（路由器不传送该广播）

。192.168.1.0/24——主机位全0—–代表该广播域（网段）

。192.168.1.255/24—-主机位全1—-定向广播地址

。127.X.X.X—-本地测试地址

。169.254.0.0/16—-本地链路地址

.私有地址—-可重复

。A类： 10.0.0.0-10.255.255.255—–一个地址段

。B类：172.16.0.0-172.31.255.255—-16个地址段

。C类：192.168.0.0-192.168.255.255—-256个地址段

.共有地址

。除了上述私有地址和特殊地址外的所有单播地址

IP报文头部

.header length=长度：计算IP报头的总长度

。0101=5x4=20B——>IP报头的最小值**

*。1111=15×4=60B——->IP报头的最大值

.TTL(time to live)—-存活时间–一个8bit最多经过255台路由器转播

头部大小20-60字节

.IP分片—-MTU（最大传输单元）—以太网中MTU=1500字节

。标识位（Identification）——给每一个分片的数据报文分配一个序列号，从小到大，一次加一，用于让接收方重组数据占16bit

。标志位（Flags）—-3bit

.第一位—-无意义，用0填充

.第二位—–DF位—-若该位置为1，则代表未分片；若为0，则代表分片。

.第三位—-M位—–表示该报文是否是最后一片。若为1，则代表后续还有报文。

。片偏移—指较长的分组在分片后，该分片在原分组中的相对位置。

功能：用于区分一个大数据包中被分片时，所在位置

片偏移以8字节为单位

源地址：占4字节

目的地址：4字节

IP options———可有可无，但是数据帧的总长度不超过1500

传输层

.该层独立于网络设备，可以提供标准的传输服务接口

.端口号—表示进程—-16位二进制

。0-65535

.1-1023—-著名端口（静态端口）

.1024–49151—-注册端口

.1024-65535—动态端口(—某些协议自动随机生成的

。常见端口号

.DNS—-53

.Reserved—0,IP地址为0.0.0.0

.http—80

.FTP—-21

.https—443

.telnet—-23—–远程登陆，通过UNIX服务

.传输地址=网络号+主机号+端口号

.在IP网络中，传输地址=IP地址+端口号

TCP协议—-传输控制协议

.是一种面向连接的可靠性协议

1、可靠性：。放丢失：确认与重传机制

。防重复：报文段序号（排序顺序）

2、传输效率、流量控制（流程机制）：滑动窗口机制，窗口大小（无需等待确认就可以连续发送的最大量数据）

3、建立连接：三次握手协议

4、关闭连接：三握手

TCP分段

。TCP协议封装的数据不允许在IP层进行分片操作（既无访问权限）

MSS（最大传输段）=MTU-IP头部-TCP头部

PMTU—-路径MTU发现协议