计算机网络基础概念

计算机网络概述
1.计算机网络（可简称为网络）把许多计算机连接在一起，而互联网把许多网络连接在一起，是网络的网络
2.以小写字母i开始的internet（互联网是通用名词它泛指由多个计算机网路互联而成的网络）。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的
3.以大写字母I开始的Internet（互联网）是专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，并采用TCP/IP协议簇作为通信规则
4.互联网现在采用存储转发的分组交换技术以及三层的ISP结构
5.互联网按工作方式可划分为边缘部分与核心部分。主机在网络的边缘部分，其作用是进行信息处理，路由器在网络的核心部分，其作用是按存储转发方式进行分组交换
6.计算机通信是计算机中的进程之间的通。计算机网络采用的通信方式是客户-服务器方式和对等连接的方式（P2P方式）
7.客户和服务器都是指通信中所设计的应用进程的通信。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
8.按作用范围不同，计算机网络分为广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、和个人区域网
9.计算机网络最常用的性能指标是：速率的、带宽、吞吐量、时延（发送时延、传播时延、处理时延、排队时延）、时延带宽面积、往返时间和信道（或网络）利用率
10.网络协议即协议，是为计算机网络中数据交换而建立的规则。计算机网络的各层及其各协议的集合，成为网络的体系结构
11.五层协议的体系结构由应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层组成，运输层最重要的协议是TCP和UDP协议，而网络层最重要的协议是IP协议
物理层
1.物理层的主要任务就是确定与传输媒体接口有关的一些特性，如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性
2.一个输一局通信系统可划分为三大部分，即源系统、传输系统、和目的系统。源系统包括源点（或源站，信源）和发送器，目的系统包括接收器和终点（或目的站、信宿）
3.通信的目的是传输消息。语音、文字、图像视频等都是消息。数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现。
4.根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可以分为模拟信号（或连续信号）和数字信号（或离散信号）。代表数字信号不同离散数字的基本波形被称之为码元。
5.根据双方信息交互的方式，通信可以划分为单项通信（或单工通信）、双向交替通信（或半双工通信）和双向同时通信（或全双工通信）
6.来自信源的信号叫做基带信号。信号要在信道上传输就要经过调制。调制有基带调制和带通调制之分。最基本的带通调制方法有调幅、调频和调相。还有更复杂的调制方法，如正交振幅调制。
7.要提高数据在信道上的传输速率，可以使用更好的传输媒体，或使用先进的调制技术。但数据的传输速率不能被任意地提高。
8.传输速率分为两大类，即导引型传输媒体（双绞线、同轴电联或光纤）和非导引型传输媒体（无线、红外或大气激光）
9.常用的信道复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用和波分复用（光的频分复用）
10.最初在数字传输系统中使用的传输标准是脉冲编码调制PCM，现在高速的数字传输协同使用同步光纤网SONET（美国标准）或同步数字系列SDH（国际标准）
11.用户到互联网的快带接入方法有非对称数字用户线ADSL（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造）、光纤同轴混合网HFC（在现有的电视网的基础上开发的）和FTTTx（即光纤到...）
12.为了有效地利用光线资源，在光纤干线和用户之间广泛使用无源光网络PON。无源网络必须配备电源，其长期运营和管理成本都很低。最流行的无源光网络是以太网无源光网络EPON和吉比特无源光网络GPON
数据链路层
1.链路是从一个节点到相邻节点的一段物理线路，数据链路则是在链路的基础上增加了一些必要的硬件（如网络适配器）和软件（如协议的实现）
2.数据链路层使用的信道主要有点对点信道和广播信道两种
3.数据链路层传送的协议数据单元是帧。数据链路层的三个基本问题是：封装成帧、透明传输和差错检测
4.循环冗余CRC是一种检错方法，而帧检验序列FCS是添加在数据后面的冗余码
5.点对点协议PPP是数据链路层使用的最多的一种协议，它的特点是：简单；只检测差错，而不纠正差错；不使用差序号，也不进行流量控制；可同时支持多种网络层协议
6.PPPoE是为宽带上网的主机使用的链路层协议
7.局域网的优点是：具有广播功能，从一个站点可很方便的访问全网；便于系统的扩展和逐渐演变；提高了系统的可靠性、可用性和生存姓
8.共享通信媒体资源的方法有二：一是划分信道（各种复用技术），二是动态媒体接入控制，又称为多点接入（随机接入或者受控接入）
9.IEEE802委员会曾把局域网的数据链路层拆分成两个子层，即逻辑链路控制（LLC）子层（与传输媒体无关）和媒体接入控制（MAC）子层（与传输媒体有关）。
10.计算机与外界局域网的通信要通过网络适配器，它又称为网络接口卡或网卡。计算机的硬件地址就在适配器 的ROM中
11.以太网采用无连接的工作方式，对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。目的站收到有差错帧就把它丢弃，其他什么也不做
12.以太网采用的协议是具有冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD。协议的要点是发前先听、边发边听、发生碰撞停止发送、再次发送
13.传统的总线以太网基本上都是使用集线器的双绞线以太网。这种以太网在物理上是星形网，但在逻辑上则是总线网。集线器工作在物理层，它的每个端口仅能转发比特，不进行碰撞检测
14.以太网的硬件地址即MAC地址实际上就是适配器地址或者适配器的标识符，与主机所在的地点无关。源地址和目的地址都是48位长
15.以太网的适配器有过滤功能，它只接收单播帧、广播帧、或者多播帧
16.使用集线器可以在物理层扩展以太网（扩展的以太网仍然是一个网络）
17.交换式集线器成成为以太网交换机或者二层交换机（工作在数据链路层）。它就是一个多端口的网桥，而每个端口都直接与某台单主机或另一个集线器相连，且工作在全双工方式。以太网交换机能同时联通许多端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，无碰撞地传输数据
网络层
1.TCP/IP体系中的网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努交付的数据报服务。网络层不提供服务质量的承诺，不保证分组交付的实现，所传送的分组可能处于错、丢失、重复和失序。进程之间通信的可靠性由运输层负责
2.IP网是虚构的，因为从网络从上看，IP网就是一个统一的，抽象的网络（实际上是异构的）。IP层抽象的互联网屏蔽了下层网络的复杂细节，使我们能够使用统一的、抽象的IP地址处理主机之间的通信问题
3.互联网上交付主机的方式由两种：在本网络上的直接交付（不经过路由器）和到其他网络的间接交付（至少经过一个路由器，但最后一次一定是直接交付）
4.一个IP地址在整个互联网范围内是唯一的。早期使用的是分类的IP地址，包括A、B、C（单播地址）、D（多播地址）、E（未使用）
5.分类的IP地址由网络号字段（指明网络）和主机号字段（指明主机）组成。网络号号字段最前面的类别指明IP地址的类别
6.目前已广泛使用无分类域间路由选择CIRD记法把IP地址后面加上斜线“/”，斜线后是前缀的位数。前缀（或网络前缀）指明网络，后缀指明主机。前缀相同的连续的IP地址构成“CIRD地址块”
7.CIRD的32位地址掩码（或子网掩码）由一串1和一串0组成，其中1的个数是前缀的长度，只要把IP地址和地址掩码按位进行AND运算，即可得出网络地址。
8.IP地址是一种分等级的地址结构，IP地址管理季候在分配IP地址时只分配网络前缀（网络号），而主机号则由得到该网络前缀的的单位自行分配。路由器仅根据目的主机所连接的网络前缀（网络号）来转发分组
9.IP地址标志一台主机（或路由器）和一条链路的接口。多归属主机同时连接到两个或更多的网络上。这样的主机同时具有两个或更多的IP，其网络前缀必须是不同的，由于一个路由器至少连接到一个或两个网络，因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址
10.按照互联网的观点，用转发器或网桥连接起来的若干局域网仍魏一个网络。所有分配到网络前缀的网络（不管范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网）都是平等的
11.MAC地址（即硬件地址或物理地址）是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址（用软件实现的），在数据链路层看不见数据报的IP地址
12.IP地址分为首部和数据两部分。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报中必须有的（源地址、目的地址、总长度等重要字段都固定在首部中）。一些长度可变的可选字段放在固定首部的后面。
13.IP首部中的生存时间字段给出了IP数据报在互联网中所能经过的最大路由器数，可防止IP数据报在互联网中无限的兜圈子。
14.地址解析协议ARP把IP地址解析为MAC地址，它解决同一个局域网上的主机或路由器IP地址和MAC地址映射的问题。ARP的高速缓存可大大减少网络上的通信数量
15.在互联网中，我们无法仅根据MAC地址寻找到在某个网络上的某台主机。因此从IP地址到MAC地址的解析是非常必要的
16.链路聚合（把许多前缀相同的地址用同一个来进行代替）有利于减少路由表中的项目，减少路由器之间的路由选择交换，从而提高了整个互联网的性能
17.“转发”和路由选择是不同的概念。“转发是当个路由的动作”。“路由选择是许多路由器共同协作的过程”，这些路由器相互交换信息，目的是生成路由表，再由路由表导出转发，若采用自适应路由选择算法，则当网络脱坡变化时，路由表和转发表都能自动更新。在许多情况下，可以不可靠了转发表和路由表的区别，而且都使用路由表这一名词。
18.自治系统（AS）就是在单一技术管理下的一组路由器。一个自治系统对其他自治系统表现出的是一个单一的和一致的路由对外策略
19.路由选择协议由两大类型：内部网关协议（或自治系统内部的路由选择协议），如RIP和OSPF；外部网关协议（或自治系统之间的路由选择协议），如BGP-4
20.RIP是分布式的基于距离向量的路由选择协议，只适用于小型互联网。RIP按固定的时间间隔与相邻的的路由器交换信息。交换的信息是自己当前的路由表，即到达本自治系统中所有网络的最短距离，以及到每个网络应经过的下一跳路由器
21.OSPF是分布式的链路状态协议，适用于大型互联网，OSPF只在链路状态发生变化时，才向本自治系统中所有路由器，用洪泛法发送与本路由器相邻的所有路由器相邻的的链路状态信息
22.协议BGP-4简称为BGP，是一种路径向量路由选择协议，用于在不同自治系统AS之间的路由选择，BGP力求在AS之间，找出一条能够达到目的的网络前缀且较好的路由（不是最佳路由，但不能兜圈子）。各种BGP保温是在AS之间的BGP连接（即eBGP）和AS内部的BGP连接（即iBGP）上传输的。BGP路由指出，从哪个路由器，经过哪些AS就可以到达哪个网络前缀
23.网际控制报文协议ICMP是IP层的的协议，ICMP报文作为IP数据报的数据，加上首部后组成IP数据报发送出去。使用ICMP并非为了实现可靠传输。ICMP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报文的类型有两种即ICMP差错报告报文和ICMP询问报文
24.ICMP的一个重要应用就是分组网间探测PING，用来测试两台主机之间的连通性。PING使用了ICMP回送请求与会送回答报文
25.要解决IP地址耗尽得到问题，最根本的办法就是采用具有更大地址空间的新版本的协议IP，即IPv6
26.IPv6所带来的主要变化是：(1)更大的地址空间（采用128位得到地址），(2)灵活的首部格式，(3)改进的选项，(4)支持即插即用，（5）支持资源的预分配，（6）IPv6首部改为8字节对齐
27.IPv6数据报在基本首部后面允许有0个或多个扩展首部，再后面是数据，所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷或净负荷
28.IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型的地址之一:单播、广播和任播
29.IPv6使用冒号十六进制记法
30.向IPv6过渡只能采用逐步推进的方法，必须能使新安装的IPv6系统能够向后兼容，向IPv6过渡都可以使用双协议栈或使用隧道技术
31.与单播相比，在一对多通信中，IP多播可大大节约网络资源。IP多播使用D类IP地址。IP多播需使用网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议
32.虚拟专用网VPN利用公网的互联网作为本机构各专网之间的通信载体。VPN内部使用互联网的专用地址。一个VPN至少要有一个路由器具有合法的全球IP地址。这样才能和本系统的另一个VPN通过互联网进行通信。所有通过互联网传输的数据都必须加密
33.使用网络地址转NAT技术，可以在专用网络内部使用专用IP地址，而仅在连接到互联网的路由器使用全球IP地址。这样就大大节约了宝贵的IP地址
34.MPLS的特点：（1）支持面啊想连接的服务质量，（2）支持流量工程，均衡网络负载，（3）有效的支持虚拟专用网VPN
35.MPLS在入口节点给每一个IP数据报打上固定长度的“标签”，然后根据标签在第二层（链路层）用硬件进行转发（在表情交换路由器中进行标签兑换），因而转发速率大大加快
36.软件定义网络SDN并不是要改变网络的功能，而是一种新的体系结构，其要点是（1）基于流量的转发（2）数据层面与控制层面分离（3）控制层面用软甲实现，并且是逻辑上的集中控制（4）可编程的网络
37.SDN控制器有以下三个层次：（1）通信层，大多采用协议OpenFlow，与数据层面的接口叫做南翔接口（2）状态管理层（3）到网络控制应用层的接口（北向接口）