[网络协议]计算机网络 （第8版）谢希仁 知识点总结 考试 复习 （持续跟新...）

计算级网络

第一章 概述

1. 互联网概述

1. 对于仅在局部范围互连起来的计算机网络，只能称之为互连网。

2. 目前形成了全球范围的多层次给ISP结构的互联网，ISP（Internet Service Provider）互联网服务提供者（如中国电信等）。

3. 互联网的两个重要基本的特点：连通性和共享。

4. 计算机网络（简称为网络）由若干节点和连接这些节点的链路**组成，网络中的节点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。

5. 习惯上，与网络相连接的计算机常称为主机（host），路由器是一种特殊的计算机（有中央处理器、存储器、操作系统等），但不能称为主机。

6. 路由器：是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组。分组存储在路由器的内存中，保证了较高的交换速率。

7. 分组： 通常把要发送的整块数据称为一个报文（message）,在发送报文之前，先把较长的报文划分为一个个更小的等长数据段，在每一个数据段前面加上一些必要的信息组成首部（包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息）后，就构成了一个分组（packet）。分组又称为包，而分组的首部也可以称为包头。分组是在互连网中传送的数据单元。

8. 分组交换：是采用存储转发技术，路由器收到一个分组，先暂时存储一下，检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。

9. 分组交换的优点

   1. 高效：在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路逐段占用。
   2. 灵活：为每一个分组独立地选择最合适地转发路由。
   3. 迅速：以分组作为传输单位，不先建立连接就能向其他主机发送分组
   4. 可靠：保证可靠的网络协议，分布式多路由地分组交换网，使网络有很好的生存性。

2. 互联网的组成

1. 边缘部分：由所有连接在互连网上的主机（这些主机又称为端系统）组成。这部分式用户直接使用的，用来进行通信。

2. 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

3. 端系统之间的通信可分为两大类

   1. 客户-服务器方式：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。服务器程序可同时处理多个远地或本地客户的请求。
   2. 对等连接方式（P2P）：两台主机通信时并不区分哪一个是服务器请求方和哪一个是服务器提供方，本质上还是客户-服务器方式。

3. 计算机网络的类别

1. 广域网 WAN（Wide Area Network）：是互联网的核心部分，其任务是长距离（可以跨越不同国家）运送主机所发送的数据。
2. 城域网 MAN（Metropolitan Area Network）：作用范围一般是一个城市，目前很多城域网采用以太网技术，因此也常并入局域网的范围进行讨论。
3. 局域网 LAN（Local Area Network）：局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，一个学校或者一个工厂往往有一个局域网。
4. 个人区域网 PAN（Personal Area Network）：将个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络，因此也称为无线个人区域网 WPAN（Wireless PAN）。

4. 计算机网络的性能

计算机网络的性能指标

1. 速率：指数据的传输速率，也称为数据率（data rate）或者比特率（bit rate），单位是b/s，或者bps。
2. 带宽：表示网络中某通道传送数据的能力，网络带宽表示在单位时间内网络中某信道所能通过的最高数据率。单位就是数据率的单位，即b/s。
3. 吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。
4. 时延：指数据从网络的一端传送到另一端所需要的的时间，分为发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。
5. 时延带宽积：又称作以比特为单位的链路长度，时延带宽积 = 传播时延 * 带宽。
6. 往返时间RTT（Round-Trip Time）：双向交互一次所需要的时间。
7. 利用率：分为信道利用率和网络利用率两种。利用率过高会产生非常大的延迟。

计算机网络的非性能特征：费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。

5. 计算机网络体系结构

在计算机网络中为数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议，由语法、语义、同步三个要素构成。

对于非常复杂的计算机网络协议，其结构应该是层次式的，分层的好处有：

1. 各层之间都是独立的
2. 灵活性好
3. 结构上可分割开：各层都可以采用最合适的技术来实现。
4. 易于实现和维护
5. 能促进标准化工作

计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构，即计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成功能的精确定义。

具有五层协议的体系结构

1. 应用层（application layer）：体系结构中的最高层，任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用，应用层交互的数据单元称为报文。

2. 运输层（transport layer）：任务是负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。由于一台主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务，分用和复用相反，是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。

   运输层主要使用以下两种协议：

   • 传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）：提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。
   • 用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）：提供无连接的尽最大努力的数据传输服务，其数据传输的单位是用户数据报。

3. 网络层（network layer）：负责为分组交换网上的