第一章 概述
基本概念
鏈路，結點，協議和服務，實體和對等實體，各層 PDU
鏈路：連接結點的稱為鏈路，可以是銅纜，光纖，衛星等
結點：可以是計算機，集線器，交換機或路由器等
協議：兩個對等實體之間的通信規則。協議規定了通信實體之間所交換的消息的格式、意義、順序以及針對收到信息或發生的事件所采取的動作。協議有三要素：語法（數據與控制信息的結構或格式、信號電平）、語義（需要發出何種控制信息、完成何種動作以及做出何種響應、差錯控制）、時序（事件順序、速度匹配）
服務：在協議的控制下，本層向上一層提供服務，本層使用下一層所提供的服務
實體：任何可發送或接收信息的硬件或軟件進程
對等實體：位于同等層中相互通信的兩個實體。對等實體之間處理相同的 PDU。
各層 PDU：PDU: 對等層之間傳送的數據單位
- C/S 模式，B/S 模式，P2P 模式
C/S 模式：也即客戶 - 服務器方式。客戶是服務請求方，服務器是服務提供方。客戶必須知道服務器的地址，反之不必
B/S 模式：也即瀏覽器 - 服務器方式。在服務器安裝 ，MYSQL 等數據庫，瀏覽器通過 web server 同數據庫進行數據交換
P2P 模式：對等方式，通信在對等實體之間直接進行。每一個主機既是客戶又是服務器，本質上仍是 C/S
LAN,WAN,MAN,PAN 的劃分
LAN,WAN,MAN,PAN 的劃分：按照網絡的作用范圍進行分類，分別為：廣域網 WAN（幾十到幾千公里）、城域網 MAN（5~50KM）、局域網 LAN（1km 左右）、個人局域網 PAN（10 米左右）
網絡性能參數：速率，帶寬，吞吐量，時延，往返時間，[信道]利用率
速率：數據的傳送速率，單位是 Bit/s
帶寬: 在計算機網絡中，網絡帶寬表示單位時間內網絡中某信道所能通過的 “最高數據率”，單位為 bit/s
吞吐量: 表示在發送端與接收端之間實際的傳送數據速率（bit/s）
時延: 指數據從網絡的一端傳送到另外一端所需的時間。
發送時延：是主機或路由器發送數據幀所需要的時間。公式為：數據幀長度（bit）/ 發送速率（bit/s）
傳播時延：是電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間。公式為：信道長度（m）/ 電磁波在信道上的傳播速率（m/s）
處理時延：主機或路由器在收到分組時要花費一定的時間進行處理
排隊時延：在分組進入路由器后要先在輸入隊列中排隊等待處理
往返時間: 從發送方發送數據開始，到發送方收到來自接受方的確認，總共經歷的時間
信道利用率: 指某信道有百分之幾的時間是有數據通過的
信道利用率并非越高越好，因為當利用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加
2、互聯網的組成（邊緣部分與核心部分的作用）
邊緣部分：各種端系統如主機，手機，大型或超級計算機組成。位于網絡邊緣；運行網絡應用程序
核心部分：互聯的路由器網絡。關鍵功能：路由和轉發，其中交換機是在同一個子網內部轉發數據，路由器是在不同子網之間轉發數據。以數據交換的方式實現數據從源主機通過網絡核心到達目的主機。
電路交換與[分組交換]，數據報交換和虛電路交換的特點
電路交換：最經典的電路交換網絡是電話網絡。主要特點就是獨占資源。電路交換的三個階段：建立連接（呼叫）、通信、釋放連接（掛機）。用多路復用技術解決一條鏈路被多路通信共享的問題
分組交換：
報文：源應用發送的信息整體
分組：由報文拆分成較小的數據塊
在發送端，先把較長的報文劃分成較短的，固定長度的數據段
每一個數據段前面添加上首部構成分組。每一個分組的首部都含有地址等控制信息
依次把各分組發送到接收端。每個分組在互聯網中獨立地選擇傳輸路徑
接收端收到分組后剝去首部還原成報文
數據報交換：將整個報文先傳送到相鄰結點，全部存儲下來后查找轉發表，轉發到下一個結點
虛電路交換：
即先建一條邏輯通路，其通信過程類似電路交換。每個分組除了包含數據之外還包含一個虛電路標識號，而不是目的地址的信息；在預先建好的路徑上的每個節點都知道把這些分組引導到哪里去，數據分組按已建立的路徑順序通過網絡，不再需要路由選擇判定。
4.TCP/IP [體系結構]，數據的封裝與解封裝
TCP/IP 體系結構
數據的封裝與解封裝
第二章 [物理層]
信號編碼：不歸零編碼，曼切斯特編碼
不歸零編碼：1 為高電平，0 為低電平
曼切斯特編碼：1 開始為高電平中間轉為低電平，0 開始為低電平中間轉為高電平
影響信號失真程度的因素
影響信號失真程度的因素：傳輸速率、傳輸距離、傳輸介質、噪聲干擾
在任何信道中，碼元傳輸的速率是有上限的，否則會出現碼間串擾
傳輸介質：雙絞線，同軸電纜，光纖（單模和多模），無線介質
雙絞線：
同軸電纜：
光纖（單模和多模）：
幾種復用技術的特點：頻分復用，時分復用，統計時分復用，波分復用，碼分復用
幾種復用技術的特點：
頻分復用
時分復用
統計時分復用
STDM 幀不是固定分配時隙，而是按需動態分配時隙
波分復用
使用一根光纖來同時傳輸多個光載波信號，就是光的頻分復用
碼分復用
寬帶接入技術：ADSL,HFC,FTTX
第三章 數據鏈路層
理解數據鏈路層的地位與作用，三個基本問題
鏈路：從一個結點到相鄰結點的一段物理線路（有線或無線），中間沒有任何其他交換結點
數據鏈路：物理鏈路 + 通信協議
數據鏈路層的地位：局域網中的主機、交換機必須實現數據鏈路層；網絡中的主機、路由器必須實現數據鏈路層。
數據鏈路層的作用：網絡中兩個主機發送數據所經過的網絡可以是多種不同類型的，不同類型網絡的鏈路層可能采用不同的協議
三個基本問題：
2、使用點對點信道的鏈路層：信道特點，PPP 幀格式，零比特填充法和字節填充法，差錯檢測（CRC）
圖中 F 為標志字段表示開始和結束，是 PPP 幀的定界符；A 和 C 實際上并沒有攜帶 PPP 幀的信息；協議字段中的不同數據表示該幀的數據部分的作用不同（背）
使用廣播信道的鏈路層: 信道特點，CSMA/CD 協議，MAC 幀格式，最小幀長和最大幀長
CSMA/CD 協議：載波監聽多點接入 / 碰撞檢測
網卡的功能和 MAC 地址，幀的類型（單播幀，廣播幀，多播幀）
網卡的功能：計算機通過網絡適配器（網卡）和局域網進行通信
MAC 地址：MAC 地址固化在網卡的 ROM 中，全球唯一。由 6 個字節組成，前 3 個字節由 IEEE 注冊管理機構 RA 分配，后 3 個字節由廠家自行指派。
注意：當主機或路由器安裝有多個適配器，就有多個 “MAC 地址”
幀的類型（單播幀，廣播幀，多播幀）：
比較集線器與交換機，交換機的自學習功能及轉發幀的過程
比較集線器與交換機：
交換機的自學習功能及轉發幀的過程：
開始時，交換表是空的
收到第一個幀后，廣播發到其他接口，非目標主機會把收到的幀丟棄，并記錄這個接口對應的 MAC 地址
當一個接口發送幀時，先從原接口進入，查找交換表是否有目的地址的記錄，如果有就直接發送；如果沒有就廣播發幀。
交換表上的記錄會存在有效時間，過了有效時間會清除記錄，以免接口更換主機或者主機更換網卡
如果兩個交換機有兩個接口相互連接，會利用生成樹協議，在邏輯上刪除一個接口
廣播域和碰撞域，VLAN，生成樹協議 STP
廣播域：指網絡中一個站點發出廣播幀所影響的范圍
碰撞域：指網絡中一個站點發出的單播幀會與其他站點發出的單播幀產生碰撞的范圍；任一個時刻在一個碰撞域中只能有一個主機發送數據
VLAN：即虛擬局域網，不改變網絡的物理局域網，在邏輯上劃分虛擬局域網。可以基于交換機端口，基于主機 MAC 地址，基于主機 IP 地址（交換機只在 802.1Q 標記相同的接口之間轉發幀）劃分 VLAN
生成樹協議 STP：不改變網絡的物理拓撲，但在邏輯上切斷某些鏈路，消除回路
第四章 網絡層
網絡連接設備：中繼器，集線器，交換機，路由器的工作層次
中繼器：物理層使用設備
集線器：物理層使用設備
交換機：數據鏈路層使用設備
路由器：網絡層使用設備
2.IP 地址：分類 IP 地址；互聯網中的 IP 地址，特殊 IP 地址（網絡地址，廣播地址）
分類 IP 地址：
互聯網中的 IP 地址：有兩個字段組成，第一個字段是網絡號，標志著主機（或路由器）要連接到的網絡；第二個字段是主機號，標志著一臺主機號在他前面的網絡號所指明的網絡范圍內必須是唯一的
特殊 IP 地址（網絡地址，廣播地址等）：
3.IP 地址與硬件地址的關系，ARP 協議（ARP 原理，ARP 緩存，同一局域網使用 ARP，跨網使用 ARP）
IP 地址與硬件地址的關系：在網絡中傳輸數據時，目的 IP 地址不變，但目的 MAC 地址會隨著傳輸到不同設備改變
ARP 協議（ARP 原理，ARP 緩存，同一局域網使用 ARP，跨網使用 ARP）
4.IP 數據報格式：首部長度和總長度，IP 分片與重組（標識，標志，片偏移），生存時間 TTL，協議，首部檢驗和
首部長度：4 位，首部長度 = 固定部分（20 字節）+ 可選字段（0~40 字節），取值范圍 5 到 15，單位為 4 字節
總長度：16 位，單位為 1 字節，最大值為 65535，但總長度必須不超過 MTU
IP 分片與重組（標識，標志，片偏移）：
生存時間 TTL：8 位，指數據報在網絡中可通過的路由器數的最大值。IP 數據報每經過一個路由器，TTL 減 1。當減到 0 時，這個數據報就會被丟失
協議：8 位，指數據部分是何種協議
劃分子網：子網劃分，子網掩碼，根據 IP 地址和子網掩碼計算該 IP 地址所在網絡的網絡地址，廣播地址，子網數和子網中的主機數
子網劃分：
子網掩碼：形如 IP 地址，網絡號和子網號全取 1，主機號全取 0
根據 IP 地址和子網掩碼計算該 IP 地址所在網絡的網絡地址、廣播地址、子網數和子網中的主機數：
路由優先級：直連路由》特定主機路由》靜態路由》動態路由》默認路由
6.CIDR（給定一個 CIDR 地址快，計算最小 IP 地址，最大 IP 地址，掩碼和地址總數）和路由聚合（給定幾個 IP 地址，計算聚合后的地址）
CIDR（給定一個 CIDR 地址快，計算最小 IP 地址，最大 IP 地址，掩碼和地址總數）：
7.ICMP 協議：ICMP 協議的作用，ICMP 差錯報文何時產生，由誰產生. PING 命令和 Tracert 命令的工作原理
ICMP 協議的作用：支持主機或路由器進行差錯報告和網絡探詢。向源主機報告 IP 數據報的差錯信息；只是報告差錯，不能糾正差錯。ICMP 報文有兩種，即 ICMP 差錯報告報文（單向，向源主機報告差錯）和 ICMP 詢問報文（雙向，向源主機請求，向目的主機應答）
ICMP 差錯報文何時產生，由誰產生：
終點不可達：當路由器或主機不能交付數據報時向源點發送終點不可達報文
時間超過：當路由器收到生存時間為零的數據報，除丟棄該數據報外，還要向源點發送時間超過報文。當終點在預先規定的時間內不能收到一個數據報的全部數據報片時，就把已收到的數據報片都丟棄，并向源點發送時間超過報文。
參數問題：當路由器或目的主機收到的數據報的首部中有的字段的值不正確就丟棄該數據報，并向源點發送參數問題報文
改變路由（重定向）：路由器把改變路由報文發送給主機，讓主機知道下次應將數據報發給另外的路由器
PING 命令和 Tracert 命令的工作原理：分組網間探測 PING 用來測試兩臺主機之間的連通性，使用了 ICMP 回送請求與回送回答報文；tracert 命令用來跟蹤一個分組從源點到終點的路徑
8、路由器：給定拓撲寫出路由器（直連路由，靜態路由和動態路由，默認路由），路由器根據路由器轉發 IP 數據報的過程
給定拓撲寫出路由器（直連路由，靜態路由和動態路由，默認路由）：
路由器根據路由器轉發 IP 數據報的過程：
9.RIP：距離，距離向量算法，工作過程，特點
距離：
距離向量算法：路由器 R 收到鄰居路由器 X 的路由表后：
將收到的路由表（即鄰居的路由表）中所有的項目的 “下一跳” 改為 X，所有 “距離” 值加 1
對修改的每個項目（N，d，X）：
工作過程：
特點：
僅和相鄰路由器交換信息
交換的信息是當前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表
按固定的時間間隔交換路由信息，例如每隔 30 秒。當網絡拓撲發生變化時，路由器也及時向相鄰路由器通告拓撲變化后的路由信息
網絡規模較小
以跳表示鏈路開銷
占用寬帶較多
收斂慢：當網絡出現故障時，RIP 需較長時間才能讓所有路由器知曉
10.OSPF：鏈路狀態，OSPF 的工作過程，OSPF 區域
鏈路狀態：
OSPF 的工作過程：
每個路由器根據鏈路狀態數據庫，利用 算法，求出到達每個網絡的最短路徑，一次構造路由表
R8 根據鏈路狀態數據庫調用 算法獲得以 R8 為根的最短路徑樹
根據最短路徑樹生成路由表
OSPF 區域：為了使 OSPF 能夠用于規模很大的網絡，OSPF 將一個自治系統再劃分為若干個更小的范圍，叫做區域。
劃分區域的好處就是把利用洪泛法交換鏈路狀態信息的范圍局限于每一個區域而不是整個的自治系統，這就減少了整個網絡上的通信量
粉色區域為主干區域，里面的路由器叫主干路由器（包括邊緣的）
主干邊緣和其他區域交接的路由器又叫區域邊界路由器
R6 這種位置的叫自治系統邊界路由器
外部網關協議 BGP：尋找可達性的路由，策略路由
尋找可達性的路由：用于在不同自治系統的邊界路由器之間交換路由信息，尋找一條可以到達目的網絡的較好路徑
策略路由：
12.IPv6：ipv6 數據報格式，IPv6 相比 IPv4 的變化，IPv6 地址的表示，從 IPv4 相比 IPv6 的過渡技術
ipv6 數據報格式：IPv6 數據報 = 基本首部 + 有效載荷；有效載荷 = 擴展首部 + 數據部分
IPv6 地址的表示：
冒號十六進制記法：各段之間用冒號分隔：68E6:8C64:FFFF:FFFF:0000:1180:960A:FFFF
零壓縮表示法：連續的零可用雙冒號代替（只能使用一次）：0:0:0:2AA:23:0:0:0→::2AA:23:0:0:0
CIDR 表示法：21DA::D3:0:0/48
URLs：[3FFE::1:800:200C:417A]:8000
從 IPv4 相比 IPv6 的過渡技術：
使用雙協議棧
路由器 B 和 E 同時具有兩種 IP 地址：一個 IPv6 地址和一個 IPv4 地址
使用隧道技術
路由器 B 把 IPv6 數據報封裝在 IPv4 數據報中發送給路由器 E
13.IP 多播：比較（單播，廣播，多播，任播），IP 多播數據報的封裝，多播 IP 地址與多播 MAC 地址，IGMP 協議的作用
比較（單播，廣播，多播，任播）：
IP 多播數據報的封裝：IP 首部加上 IGMP 報文，其中首部的協議字段等于 2，目的地址為 D 類 IP 地址（224.0.0.0~239.255.255.255）
多播 IP 地址與多播 MAC 地址：
IGMP 協議的作用：是讓連接在本地局域網上的多播路由器知道本局域網上是否有主機參加或退出了某個多播組
14.VPN：私有 IP，VPN 路由器封裝 IP 數據報的過程，三種 VPN 類型的判斷，NAT 路由器封裝 IP 數據報的過程
私有 IP：僅在機構內部使用，不需要向因特網管理機構申請
A 類：10.0.0.0 到 10.255.255.255
B 類：172.16.0.0 到 172.31.255.255
C 類：192.168.0.0 到 192.168.255.255
VPN 路由器封裝 IP 數據報的過程：用隧道技術實現 VPN。將原本的 IP 數據報作為數據部分加密到新的 IP 數據報中，并為她添加新的數據報首部，源地址是發送的路由器地址，目的地址是收到的路由器地址
三種 VPN 類型的判斷：
15.MPLS：與傳輸路由技術的比較，負載均衡與 FEC
MPLS：多協議標記交換，在 MPLS 域的入口處給每個 IP 數據報打標機，使用硬件轉發
與傳輸路由技術的比較：
負載均衡與 FEC：
第五章 運輸層
運輸層的作用
運輸層向它上面的應用層提供通信服務（提供端到端，進程到進程的可靠通信），為運行在不同 host 上的進程提供邏輯通信，向高層用戶屏蔽通信子網的細節
2.UDP 和 TCP 的特點，及使用它們的應用程序，熟知端口號
UDP 和 TCP 的特點：
TCP
及使用它們的應用程序：
熟知端口號：
3.UDP：首部格式，檢驗和
首部格式：
檢驗和：
發送端：
先設置檢驗和字段為 0
每兩個字節為一組，進位累加求和，多出的加到最后一位
把求和結果求反，求反即轉換成 2 進制后，0 變 1,1 變 0
把計算結果放入檢驗和字段
接收端
把每 2 個字節為一組，進位累加求和
把求和結果求反：為 0 即未檢驗出差錯（不排除沒檢測出來的錯誤）
4.TCP 的首部格式（端口號，序號，確認號，窗口，首部長度，檢驗和，6 個標志位）
端口號：各占 2 個字節
當訪問百度時，源端口使用客戶端系統隨機分配的端口號，目的端口是使用熟知端口號 80
序號：占 4 個字節。序號范圍是【0~2^32-1】，循環使用
確認號：占 4 個字節，是期望收到對方下一個報文段的第一個數據字節的序號。若確認號為 N，則代表：序號 N-1 為止的所有數據都已正確收到
窗口：占 2 個字節。窗口值是【0~2^16-1】之間的整數。窗口指的是發送本報文段的一方的接收窗口。窗口值告訴對方：從本報文段首部中的確認號算起，接收方目前允許對方發送的數據量。窗口值作為接收方讓發送方設置其發送窗口的依據。
窗口字段明確指出了現在允許對方發送的數據量。窗口值經常在動態變化著
首部長度：占 4 位，也叫數據偏移，最小 20，最大 60
檢驗和：占 2 位，檢驗和字段檢驗的范圍包括首部和數據兩部分
6 個標志位：
5.TCP 的可靠傳輸：超時重傳機制，TCP 流量控制（序號，確認號，確認標志位，窗口，死鎖問題與持續計時器），發送緩存和接受緩存的作用，捎帶確認與累積確認
超時重傳機制：
超時計時器時間 RTO:RTO=RTTs+4*RTTD
測量多個 求平均值，形成 RTT 的估計值 RTTs：
RTTs=(1-α) * RTTS+α * 典型值α=1/8
測量 RTT 的變化值：RTTs 與 的差值：
RTTd=（1-β） * RTTD+β * |RTTs-| 典型值：β=1/4
TCP 流量控制（序號，確認號，確認標志位，窗口，死鎖問題與持續計時器）：
6.TCP 的擁塞控制：網絡擁塞的判斷，傳輸輪次與擁塞窗口大小的關系（慢開始與擁塞避免，門限 ，重傳計時器超時與三個重復 ACK）
網絡擁塞的判斷：重傳定時器超時
*** 傳輸輪次與擁塞窗口大小的關系（慢開始與擁塞避免，門限 ，重傳計時器超時與三個重復 ACK）***：
7.TCP 連接：TCP 的套接字，三次握手建立 TCP 連接，四次握手釋放 TCP 連接
TCP 的套接字：就是對網絡中不同主機上的應用進程之間進行雙向通信的端點的抽象。一個套接字就是網絡上進程通信的一端，提供了應用層進程利用網絡協議交換數據的機制
三次握手建立 TCP 連接：
四次握手釋放 TCP 連接：
第六章 應用層
域名系統 DNS
1）IP 與域名的關系，DNS 的作用，域名的結構
IP 與域名的關系：一個域名只有一個 IP 地址，但是一共 IP 地址卻是可以對應多個域名的。所以，IP 地址與域名是一對多的關系。
DNS 的作用：查詢域名與 IP 地址的映射；主機別名；負載均衡（web 服務器）； 核心功能；多層命名服務器構成的分布式數據庫
域名的結構：域名的結構由標號序列組成，各標號之間用點隔開
2）四類域名服務器（根域名服務器，頂級域名服務器，權限域名服務器和本地域名服務器）
四類域名服務器（根域名服務器，頂級域名服務器，權限域名服務器和本地域名服務器）
根域名服務器：知道所有頂級域名的映射
頂級域名服務器：負責 com，org,ney,cn,uk 等頂級域名
權威域名服務器：屬于組織的，負責組織內部服務器的解析
本地域名服務器：
3）迭代與遞歸解析域名的方式，DNS 緩存
迭代與遞歸解析域名的方式：
DNS 緩存：每個域名服務器和主機都維護一個 DNS 高速緩存。
查看主機 DNS 緩存命令： /
清空主機 DNS 緩存命令： /
文件傳輸協議 FTP:FTP 協議的作用，控制連接與 21 號端口，數據連接與 20 號端口，匿名 FTP 的三種使用方式
FTP 協議的作用：是互聯網上使用最廣泛的文件傳送協議。FTP 提供交互式的訪問，允許客戶指明文件的類型和格式，并允許文件具有存取的權限。基于 TCP，使用 C/S 方式
控制連接與 21 號端口：FTP 客戶使用臨時端口號，用來傳輸控制信息，使用 21 號端口，發送你用戶名、密碼、讀取文件等命令
數據連接與 20 號端口：FTP 服務器從控制連接上收到一個讀取文件命令后，使用 20 號端口與客戶端臨時端口號建立一個數據連接；通過數據連接傳輸文件；文件傳輸完畢后關閉數據連接
匿名 FTP 的三種使用方法：