计算机网络谢希仁版网络层知识点总结

第一篇：计算机网络谢希仁版网络层知识点总结

网络层

一、网络层提供的两种服务

虚电路服务可靠通信应当由网络来保证 数据报服务可靠通信应当由用户主机来保证

网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。

二、网际协议IP

1、与IP 协议配套使用的还有三个协议：

 地址解析协议ARP  网际控制报文协议ICMP  网际组管理协议IGMP

2、网络互相连接起来要使用一些中间设备

 中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。

 物理层中继系统：转发器(repeater)。

 数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。 网络层中继系统：路由器(router)。

 网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。

网络层以上的中继系统：网关(gateway)

3、互联网可以由许多异构网络互联组成

4、分类的IP 地址

IP 地址定义：就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。

5、IP 地址的编址方法

分类的 IP 地址，子网的划分，构成超网。

两级的 IP 地址：IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>} 分类的 IP 地址：A类，B类，C类地址都是单播地址 D类地址用于多播，E类地址保留

实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。Ip地址不仅可以指明一个主机，还指明了主机所连接到的网络 点分十进制记法：192.168.1.1 一些特殊的ip地址：保留地址0.0.0.0

本地软件环回测试地址127.0.0.1 不指派地址

128.0.0.0

192.0.0.0

6、ip地址与硬件地址的区别：IP地址放在IP数据报首部，硬件地址放在MAC帧首部，在网络层及网络层以上使用IP地址，在链路层及以下使用硬件地址

7、解析协议 ARP 每一个主机都设有一个ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP 地址到硬件地址的映射表，这个映射表还经常动态更新。

ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址和硬件地址的映射问题。

8、如何知道同一个局域网内其他主机的mac地址？ A在局域网内广播arp请求分组，其他主机接收分组，IP地址与报文中一致的主机收下分组，并在自己的arp缓存中写入主机A的IP地址到mac地址的映射，并发送arp响应报文，A收到响应报文后在自己的arp缓存中写入主机B的IP地址到mac地址的映射。

9、生存时间，一般为10-20分钟

10、若主机不在同一个局域网内，arp映射表怎样建立？交给连接不同网络的路由器

11、使用ARP 的四种典型情况 发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用ARP 找到目的主机的硬件地址。

发送方是主机，要把IP 数据报发送到另一个网络上的一个主机。这时用ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。

发送方是路由器，要把IP 数据报转发到本网络上的一个主机。这时用ARP 找到目的主机的硬件地址。

发送方是路由器，要把IP 数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用ARP 找到本网络上另一个路由器的硬件地址。剩下的工作由这个路由器来完成。12为什么不直接使用mac地址通信，要加上ip地址

为了完成异构网络之间的通讯，mac地址比较复杂，ip方便用户操作，提高CPU的效率，这样在网络传输中就可以由网卡来识别mac地址，不用再上传到CPU识别

13、IP数据包格式

 一个IP 数据报由首部和数据两部分组成。

 首部的前一部分是固定长度，共20 字节，是所有IP 数据报必须具有的。 在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。

14、首部长度——占4 位，可表示的最大数值是15 个单位(一个单位为4 字节)因此IP 的首部长度的最大值是60 字节。固定长度为20字节

15、总长度——占16 位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元MTU

16、标志(flag)：占3 位，目前只有前两位有意义。

标志字段的最低位是MF(More Fragment)。MF  1 表示后面“还有分片”。MF  0 表示最后一个分片。标志字段中间的一位是DF(Don't Fragment)。只有当DF  0 时才允许分片。

17、片偏移(13 位)指出：较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以8 个字节为偏移单位。

18、生存时间(8 位)记为TTL(Time To Live)数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。单位为跳数。数据报能在英特网中传输的最大跳数为255个路由器

19、协议(8 位)字段指出此数据报携带的数据使用何种协议，以便目的主机的IP 层将数据部分上交给哪个处理过程

20、首部检验和(16 位)字段只检验数据报的首部，不检验数据部分。采用累加法，以16位字为单位加

21、IP层分组转发的流程：分组转发算法

(1)从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址D, 得出目的网络地址为N。

(2)若网络N 与此路由器直接相连，则把数据报直接交付目的主机D；否则是间接交付，执行(3)。

(3)若路由表中有目的地址为D 的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。

(4)若路由表中有到达网络N 的路由，则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。

(5)若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。

(6)报告转发分组出错。

三、划分子网

1、三级IP：IP地址::= {<网络号>, <子网号>, <主机号>}

2、划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。

3、从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id，而主机号host-id 也就相应减少了若干个位。

4、子网掩码：使用子网掩码(subnet mask)可以找出IP 地址中的子网部分。

5、默认子网掩码：原来两级IP时A、B、C类地址使用的网络号

6、路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩码

7、不同的子网掩码得出相同的网络地址，但不同的掩码的效果是不同的

8、在划分子网的情况下路由器转发分组的算法(1)从收到的分组的首部提取目的IP 地址D。(2)先用各网络的子网掩码和D 逐位相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。否则就是间接交付，执行(3)。

(3)若路由表中有目的地址为D 的特定主机路由，则将分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。

(4)对路由表中的每一行的子网掩码和D 逐位相“与”，若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给该行指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。

(5)若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。

(6)报告转发分组出错。

9、无分类编址CIDR CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。

IP地址::= {<网络前缀>, <主机号>}

128.14.32.0/20

四、网际控制报文协议ICMP：为了提高IP 数据报交付成功的机会

1、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。

2、作用：用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息

3、ICMP 不是高层协议，而是IP 层的协议。

4、ICMP 报文作为IP 层数据报的数据，加上数据报的首部，组成IP 数据报发送出去。

5、ICMP 报文的格式：类型：1字节，代码：1字节，检验和：2字节；接下去四个字节与类型有关，数据部分（差错报文）：ip首部+ip数据报前8个字节

6、ICMP 报文的种类有两种，即ICMP 差错报告报文和ICMP 询问报文。

7、ICMP 差错报告报文共有5 种：终点不可达、源点抑制、时间超过、参数问题、改变路由（重定向）

8、不应发送ICMP 差错报告报文的几种情况

（1）对ICMP 差错报告报文不再发送ICMP 差错报告报文。

（2）对第一个分片的数据报片的所有后续数据报片都不发送ICMP 差错报告报文。（3）对具有多播地址的数据报都不发送ICMP 差错报告报文。

（4）对具有特殊地址（如127.0.0.0 或0.0.0.0）的数据报不发送ICMP 差错报告报文。

9、ICMP 询问报文有两种：回送请求和回答报文、时间戳请求和回答报文

10、ping报文就是icmp报文

五、因特网的路由选择协议

1、路由选择协议的核心就是理想的路由算法

2、从路由算法的自适应性分类 静态路由选择策略——即非自适应路由选择 动态路由选择策略——即自适应路由选择

3、因特网采用分层次的路由选择协议。

4、自治系统AS 的定义：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种AS 内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该AS 内的路由，同时还使用一种AS 之间的路由选择协议用以确定分组在AS之间的路由

5、因特网有两大类路由选择协议

内部网关协议 IGP(Interior Gateway Protocol)

即在一个自治系统内部使用的路由选择协议，常用的有RIP，OSPF 外部网关协议EGP(External Gateway Protocol)不在一个自治系统内部使用的路由选择协议，常用的有BGP

6、自治系统之间的路由选择也叫做，域间路由选择(interdomain routing)，在自治系统内部的路由选择叫做，域内路由选择(intradomain routing)

7、内部网关协议RIP（路由信息协议）：RIP 是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。基于UDP的应用层协议

 RIP 协议中的“距离”也称为“跳数”(hop count)，因为每经过一个路由器，跳数就加1。

 RIP 允许一条路径最多只能包含15 个路由器。

 “距离”的最大值为16 时即相当于不可达。可见RIP只适用于小型互联网。

 RIP 不能在两个网络之间同时使用多条路由。RIP 选择一个具有最少路由器的路由（即最短路由），哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。

8、RIP 协议的三个要点

 仅和相邻路由器交换信息。

 交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。 按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30 秒。

9、距离向量算法

收到相邻路由器（其地址为X）的一个RIP 报文：

(1)先修改此RIP 报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址都改为X，并把所有的“距离”字段的值加1。

(2)对修改后的RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤：若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。否则，若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则把收到的项目替换原路由表中的项目。否则，若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新，否则，什么也不做。

(3)若3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器，即将距离置为16（距离为16表示不可达）。(4)返回。

10、RIP2 的报文由首部和路由部分组成

路由部分：地址族标识符，路由标记，网络地址、该网络的子网掩码、下一跳路由器地址以及到此网络的距离组成

11、RIP 协议的特点：好消息传播的快，坏消息传播的慢 网络出故障的传播时间往往需要较长的时间(例如数分钟)

12、内部网关协议OSPF（开放最短路径优先）

（1）向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法。

（2）发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。“链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”(metric)。

（3）只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。

13、OSPF 的区域(area)：为了使OSPF 能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫作区域。

14、每一个区域的路由器数量不超过200个，分成两种区域，即主干区域和其他区域

15、划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信量。

在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。

OSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区域叫作主干区域(backbone area)。主干区域的标识符规定为0.0.0.0。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域。

16、OSPF 不用UDP 而是直接用IP数据报传送。OSPF 构成的数据报很短。这样做可减少路由信息的通信量，而

17、OSPF协议中如果到同一个目的网络有多条相同代价的路径，那么可以将通信量分配给这几条路径。这叫作多路径间的负载平衡。

18、OSPF 的五种分组类型：问候(Hello)分组。数据库描述分组。链路状态请求分组。链路状态更新分组，用洪泛法对全网更新链路状态。链路状态确认分组。

19、OSPF 还规定每隔一段时间，如30 分钟，要刷新一次数据库中的链路状态。当互联网规模很大时，OSPF 协议要比距离向量协议RIP 好得多

20、外部网关协议BGP：BGP 是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。

六、IP 多播：可明显地减少网络中资源的消耗

1、多播使用组地址—— IP 使用D 类地址支持多播。多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址

2、因此TCP/IP 协议使用的以太网多播地址块的范围是：从00-00-5E-00-00-00 到00-00-5E-FF-FF-FF

3、IP多播需要两种协议：网际组管理协议、IGMP多播路由选择协议。

4、多播数据包和一般数据报的区别是其使用D类IP地址作为目的地址

5、IP多播的分类：在本局域网内进行硬件多播（IP地址到mac地址的转换看待）和在因特网的范围进行多播

七、虚拟专用网VPN：利用公用的英特网作为本机构各专用网之间的通信载体。通过英特网传送的数据要加密。

1、本地地址——仅在机构内部使用的IP 地址，可以由本机构自行分配，而不需要向因特网的管理机构申请。

2、全球地址——全球唯一的IP地址，必须向因特网的管理机构申请。

专用地址：只能用于一个机构的内部通信，而不能用于和因特网上的主机通信，是本地地址

 10.0.0.0 到10.255.255.255  172.16.0.0 到172.31.255.255  192.168.0.0 到192.168.255.255

3、内联网和外联网：看结果是否属于同一个机构

八、网络地址转换NAT

1、需要在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT 软件。装有NAT 软件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球地址IPG。

2、在专用网络内使用专用IP地址，仅在连接到英特网上的路由器时使用全球IP地址。并且一定要使用全球IP才能和英特网连接

3、通过NAT地址转换表可以把IP数据报上的旧目的IP地址转换为新的目的IP地址

4、使用端口号的NAT也叫网络地址与端口号转换NAPT

九、本章中出现的几个表

1、ARP缓存的映射表：主要内容是同一局域网内的主机路由器的IP地址与MAC地址

2、路由表：主要内容是目的网络，距离，下一跳的路由器

3、NAT转换表：主要内容是内部专用IP地址与公网全球IP地址

整理者：福州大学张毅

第二篇：计算机网络谢希仁版运输层知识点总结

运输层

运输层之间的通信是进程与进程之间的，通过端口的

一、运输层协议概述

1、从通信和信息处理的角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。

2、当网络的边缘部分中的两个主机使用网络的核心部分的功能进行端到端的通信时，只有位于网络边缘部分的主机的协议栈才有运输层，而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能。

3、两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信。

4、运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。通过端口实现。

5、网络层为主机之间提供逻辑通信，运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信

6、当运输层采用面向连接的TCP 协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服务），但这种逻辑通信信道就相当于一条全双工的可靠信道。当运输层采用无连接的UDP协议时，这种逻辑通信信道是一条不可靠信道。

7、两个对等运输实体在通信时传送的数据单位叫作运输协议数据单元 TPDU

8、UDP 在传送数据之前不需要先建立连接。虽然UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下UDP 是一种最有效的工作方式；TCP 则提供面向连接的服务。

9、运输层的 UDP 用户数据报与网际层的IP数据报的区别：IP 数据报要经过互连网中许多路由器的存储转发，但 UDP 用户数据报是在运输层的端到端抽象的逻辑信道中传送的。

10、硬件端口与软件端口的区别：在协议栈层间的抽象的协议端口是软件端口。路由器或交换机上的端口是硬件端口。硬件端口是不同硬件设备进行交互的接口，而软件端口是应用层的各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址。

11、端口用一个16 位端口号进行标志。

12、端口号只具有本地意义，即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程。在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的。

13、端口的分类：熟知端口和登记端口号合称为服务器端使用的端口号

 熟知端口，数值一般为0~1023。

 登记端口号，数值为1024~49151，为没有熟知端口号的应用程序使用的。使用这个范围的端口号必须在IANA 登记，以防止重复。

 客户端口号或短暂端口号，数值为49152~65535，留给客户进程选择暂时使用。

二、用户数据报协议UDP

1、UDP只是在IP 的数据报服务之上增加了端口的功能和差错检测的功能。

2、UDP 的主要特点

 UDP 是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。

 UDP 使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时也不使用拥塞控制。 UDP 是面向报文的。

 UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。 UDP 的首部开销小，只有8 个字节。

 UDP没有拥塞控制，很适合多媒体通信的要求

3、发送方UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP 层。UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。

4、UDP 的首部格式（每个部分各两个字节）源端口（不需要回送时可填0），目的端口，长度（包括数据部分，最小为8字节），检验和（检查用户数据报是否有差错）

5、IP数据报首部检验和与UDP数据报检验和的区别：IP数据报只检验首部，UDP则把首部和数据报部分一起检验了。

6、伪首部与检验和：为了计算检验和在UDP首部之前再加入12字节的伪首部。伪首部不能向上递交也不用向下传送。接收方将UDP数据报与伪首部按二进制反码求和，正确的结果应为全0，否则丢弃这个数据报。

7、伪首部包括源IP，目的IP，一个全0字节，一个协议字段，2字节的UDP长度

三、传输控制协议TCP

1、TCP 最主要的特点

 TCP 是面向连接的运输层协议。

 每一条TCP 连接只能有两个端点，每一条TCP 连接只能是点对点的（一对一）。 TCP 提供可靠交付的服务。

TCP 提供全双工通信。 面向字节流。

2、TCP 连接是一条虚连接而不是一条真正的物理连接。

3、TCP 连接的端点：不是主机，不是主机的IP 地址，不是应用进程，也不是运输层的协议端口，而是套接字(socket)或插口，是端口号拼接到IP 地址后面构成的。套接字socket =(IP地址: 端口号)

192.168.1.1：80 TCP 连接::= {socket1, socket2}

= {(IP1: port1),(IP2: port2)}

4、同一个IP地址可以有多个不同的TCP连接，而同一个端口号也可以出现在多个不同的TCP连接中。

四、可靠传输的工作原理

1、理想传输条件的两个特点：传输信道不产生差错，无论发送发以多快的速度发送，接送方总来的及接受数据。在这种条件下不需要采取何种措施就可以实现可靠传输。

2、停止等待协议：每发送完一个分组就停止发送，等待对方确认。确认后再发下一个分组

3、为了在出现差错时能够继续通信：在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本；分组和确认分组都必须进行编号；超时重传，超时计时器的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。

4、确认丢失和确认迟到

5、使用确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。

6、可靠传输协议又称为自动重传请求ARQ

7、信道利用率：UTD

TD：分组发送时间；RTT：分组往返时间；TA：TDRTTTA发送确认分组所需的时间

8、停止等待协议的优点是简单，但缺点是信道利用率太低。

9、提高信道利用率的措施：采用流水线传输：发送方可连续发送多个分组，不必每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认

10、连续ARQ 协议：TCP 连接的每一端都必须设有两个窗口——一个发送窗口和一个接收窗口。发送窗口内的数据可以连续发送出去，不需要等待对方的确认，接收方采用累积确认，对按序到达的最后一个分组确认，表示：到这个分组为止的所有分组都已正确收到了。发送方每接收到一个确认，就把发送窗口向前滑动一个分组单位。

五、TCP 报文段的首部格式

1、源端口和目的端口字段——各占2 字节。端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。

2、序号字段——占4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。

3、确认号字段——占4 字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。

4、数据偏移（即首部长度）——占4 位，它指出TCP 报文段的数据起始处距离TCP 报文段的起始处有多远，以四个字节为单位，其实就是首部长度，最大60字节。

5、确认ACK —— 只有当ACK  1 时确认号字段才有效。

6、复位RST(ReSeT)—— 当RST  1 时，表明TCP 连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立运输连接。

7、同步SYN —— 同步SYN = 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文

8、终止FIN(FINis)—— 用来释放一个连接。FIN  1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。

9、窗口字段—— 占2 字节，用来让对方设置发送窗口的依据，单位为字节。

10、检验和—— 占2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。检验规则和UDP检验和一样。

11、紧急指针字段—— 占16 位，指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节

12、MSS是TCP 报文段中的数据字段的最大长度

13、选项字段—— 长度可变。包括：

 窗口扩大选项——占3 字节， 时间戳选项——占10 字节，其中最主要的字段时间戳值字段（4 字节）和时间戳回送回答字段（4 字节）。用来计算往返时间，处理TCP序号超过2的32次方的情况，防止序号绕回，时间戳可以做个标记  选择确认选项

14、填充字段，填0，这是为了使整个首部长度是4 字节的整数倍。

六、TCP 可靠传输的实现

1、TCP的滑动窗口以字节为单位

2、窗口越大，发送方就可以在收到确认之前发送更多的数据，传输效率高，但是接收方必须来的及接收。

3、窗口的分类：发送窗口，可用窗口，未确认窗口

4、A 的发送窗口并不总是和B 的接收窗口一样大（因为有一定的时间滞后）。

5、TCP 要求接收方必须有累积确认的功能，这样可以减小传输开销。

6、缓存和窗口的关系：缓存一般大于窗口

7、发送缓存与接收缓存的作用

发送缓存用来暂时存放：

发送应用程序传送给发送方TCP 准备发送的数据； TCP 已发送出但尚未收到确认的数据。

接收缓存用来暂时存放：

按序到达的、但尚未被接收应用程序读取的数据；

不按序到达的数据。

8、超时重传时间的选择： RTO  RTTS + 4  RTTD

平均往返时间

新的RTTS(1 )(旧的RTTS)(新的RTT 样本)0  1推荐=0.125 RTT 的偏差的加权平均值

新的RTTD =(1 )(旧的RTTD)+ RTTS新的RTT 样本 推荐=0.25

9、如何判定一个确认报文段是对原来的报文段1 的确认，还是对重传的报文段2 的确认？ 采用Karn算法:在计算平均往返时间RTT 时，只要报文段重传了，就不采用其往返时间样本。

修正的Karn算法:报文段每重传一次，就把RTO 增大一些：

10、选择确认sack是解决：接收方收到了和前面的字节流不连续的两个字节块，怎样让发送方只发送没有到达的数据段

11、使用SACK时要将TCP首部中的SACK位置1，然后再选项字段填入未接受到的断块的边界值，每个边界值占4个字节，确定一个断块要用两个边界值，所以选项字段最多只能指明4个字节块的信息。另外还要一个选项指明是SACK选项，一个指明SACK占用的字节数

七、TCP 的流量控制：利用滑动窗口实现流量控制

1、流量控制(flow control)就是让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。

2、丢失报文导致互等死锁的解决办法：持续计时器

 TCP 为每一个连接设有一个持续计时器。

 只要TCP 连接的一方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。

 若持续计时器设置的时间到期，就发送一个零窗口探测报文段（仅携带1 字节的数据），而对方就在确认这个探测报文段时给出了现在的窗口值。

 若窗口仍然是零，则收到这个报文段的一方就重新设置持续计时器。 若窗口不是零，则死锁的僵局就可以打破了。

3、发送方的发送窗口不能超过接收方给的接收窗口的数值，TCP窗口的单位是字节。

4、考虑到传输效率，要解决TCP 报文段的发送时机的选择:  长度限制：第一种机制是TCP 维持一个变量，它等于最大报文段长度MSS。只要缓存中存放的数据达到MSS 字节时，就组装成一个TCP 报文段发送出去。 自己要求：第二种机制是由发送方的应用进程指明要求发送报文段，即TCP 支持的推送(push)操作。

 时间限制：第三种机制是发送方的一个计时器期限到了，这时就把当前已有的缓存数据装入报文段（但长度不能超过MSS）发送出去。

八、TCP的拥塞控制

1、在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏——产生拥塞，即资源需求>可用资源

2、拥塞控制与流量控制的关系： 拥塞控制是一个全局性的过程，就是防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。

流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。

3、拥塞控制要解决好网络吞吐量与负载的关系

4、几种拥塞控制方法：慢开始和拥塞避免，快重传和快恢复

5、发送方维持一个叫做拥塞窗口cwnd的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。发送方让自己的发送窗口等于或小于拥塞窗口。

6、发送方控制拥塞窗口的原则是：只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口就再增大一些，发送更多的分组。但只要网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，以减少注入到网络中的分组数。

7、“拥塞避免”不能完全避免拥塞，只是说在拥塞避免阶段把拥塞窗口控制为较多按线性规律增长，使网络比较不容易出现拥塞。

8、快重传算法：快重传算法首先要求接收方每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认。这样做可以让发送方及早知道有报文段没有到达接收方。发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段。

9、快恢复算法：当发送端收到连续三个重复的确认时，就执行“乘法减小”算法，把慢开始门限ssthresh减半，然后执行加法增大。这是因为三个确认报文能够到达发送端，网络很可能没有拥塞

10、发送窗口的上限值 Min [rwnd, cwnd]

接收方窗口rwnd和拥塞窗口cwnd

九、TCP 的运输连接管理

1、运输连接就有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。

2、TCP 连接的建立都是采用客户服务器方式。主动发起连接建立的应用进程叫做客户(client)。被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)。

3、TCP用三次握手建立连接：A表示发送方，B表示接收方

（1）A 的TCP 向B 发出连接请求报文段，其首部中的同步位SYN = 1，并选择序号seq = x，表明传送数据时的第一个数据字节的序号是x。

（2）B 的TCP 收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认。

B 在确认报文段中应使SYN = 1，使ACK = 1，其确认号ack = x  1，自己选择的序号seq = y。

（3）A 收到此报文段后向B 给出确认，其ACK = 1，确认号ack = y  1。A 的TCP 通知上层应用进程，连接已经建立。

4、TCP的连接释放：四次握手释放连接。A表示发送方，B表示接收方（1）A 把连接释放报文段首部的FIN = 1，其序号seq = u，等待B 的确认。

（2）B 发出确认，确认号ack = u  1，而这个报文段自己的序号seq = v。TCP 服务器进程通知高层应用进程。从 A 到B 这个方向的连接就释放了，TCP 连接处于半关闭状态。B 若发送数据，A 仍要接收。

（3）若B 已经没有要向A 发送的数据，其应用进程就通知 TCP 释放连接。（4）A 收到连接释放报文段后，必须发出确认。

5、数据传输结束后，通信的双方都可释放连接。

6、发送方确认后必须等待2MSL 的时间后才能真正释放连接理由如下： 第一，为了保证A 发送的最后一个ACK 报文段能够到达B。

第二，防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。A 在发送完最后一个ACK 报文段后，再经过时间2MSL，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段，都从网络中消失。

整理者：福州大学张毅

第三篇：计算机网络第五版谢希仁 缩写总结

ADSL非对称数字用户线路Asymmetric Digital Subscriber Line

API应用程序编程接口 Application Programming Interface

ARP地址解析协议Address Resolution Protocol ATM异步传输模式Asynchronous Transfer Mode BGP边界网关协议Border Gateway Protocol CATV有线电视Community Antenna Television CDM码分复用Code Division Multiplexing CDMA码分多址Code Division Multiple Access）CIDR无类域内路由选择Classless Inter-Domain Routing）

CRC循环冗余码校验Cyclic Redundancy Check CSMA/CD载波监听多点接入/冲突检测 CSMA/CA载波监听多点接入/冲突避免 DES数据加密标准data encryption standard DHCP动态主机配置协议Dynamic host configuration protocol）

DNS域名服务器Domain Name Server DSSS直接序列扩频Direct Sequence Spread Spectrum

DWDM密集波分复用Dense Wavelength Division Multiplexing

EGP外部网关协议Exterior Gateway Protocol FDDI光纤分布式数据接口Fiber Distributed Data Interface）

FDM频分多路复用Frequency Division Multiplexing

FHSS跳频扩频技术Frequency Hopping Spread Sprectrum）

FIFO先入先出First In First Out FTP文件传输协议File Transfer Protocol HDSL高速数字用户线High Speed Digital Subscriber Line

HFC光纤同轴电缆混合网Hybrid Fiber Coaxial HTML超文本标记语言Hypertext Markup Language HTTP超文本传输协议Hyper Text Transport Protocol

ICMP网间控制报文协议Internet Control Messages Protocol

IEEE电气与电子工程师协会Institute of Electrical and Electronic Engineers）IGMP因特网组管理协议Internet Group Management Protocol

IMAP因特网报文存取协议(Internet Message Access Protocol)

IP互联网协议Internet Protocol

IPsec网际协议安全Internet Protocol Security ISO国际标准化组织International Standardization Organization LAN 局域网local area network

LCP链路控制协议link control protocol）MAC介质访问控制

MPLS多协定标签交换Multi Protocol Label Switch

NAT网络地址转换Network Address Translation)NCP网络控制协议Network Control Protocol）NVT网络虚拟终端Network Virtual Terminal)OSPF最短路径优先Open Shortest Path First P2P点对点技术peer-to-peer

PCM脉冲编码调制pulseto-Point Protocol PPPoE以太网点对点协议Point-to-Point Protocol over Ethernet）

RARP逆地址解析协议Reverse Address Resolution Protocol

RIP路由信息协议Routing Information Protocol RSVP资源预留协议Respondezsilvous plait RTSP实时流式协议Real Time Streaming Protocol SDH同步数据系列Synchronous Digital Hierarchy SET安全电子交易Secure Electronic Transaction SIP会话发起协议Session Initiation Protocol SMTP简单邮件传输协议Simple Message Transfer Protocol

SNMP简单网络管理协议Simple Network Management Protocol）

SONET同步光纤网Synchronous Optical Network SSID服务集标识符Service Set Identifier SSL安全插口层(Secure Sockets Layer STDM统计时分复用Synchronous Time-Division Multiplexing）

STP屏蔽双绞线Shielded Twisted Pair

TCP传输控制协议Transmission Control Protocol TDM时分复用Time Division Multiplex TELNET远程终端协议

TFTP简单文件传输协议Trivial File Transfer Protocol URL统一资源定位符Uniform Resource Locator VLAN虚拟局域网Virtual Local Area Network VPN虚拟专用网Virtual Private Network WAN广域网Wide Area Network

WDM波分复用Wavelength Division Multiplexing WLAN无限局域网Wireless Metropolitan Area Network

WMAN无限城域网Wireless Metropolitan Area Network

WPAN 无线个人区域网Wireless Personal Area Network

WWW 万维网World Wide Web 无新信息，不改变 相同下一跳，更新 新项目，添加进来

相同下一跳，距离变短，更新 不同下一跳，距离变短，更新 不同下一跳，距离一样，不改变 不同下一跳，距离变大，不改变

第四篇：计算机网络(谢希仁版)读书笔记

计算机网络(谢希仁版)读书笔记

杨林翰

第 1 章 概述

计算机网络在信息时代的作用：世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。

网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。

网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。

发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。

新型网络的基本特点：

网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。

网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。

所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。

计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。

网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。

电路交换的特点：

电路交换必定是面向连接的。

电路交换的三个阶段：建立连接、通信、释放连接

电路交换传送计算机数据效率低：计算机数据具有突发性，这导致通信线路的利用率很低。

分组交换的原理：

一、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。

二、每一个数据段前面添加上首部构成分组。

三、分组交换网以“分组”作为数据传输单元。

依次把各分组发送到接收端。

分组首部的重要性：

每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储转发方式，分组就能传送到最终目的地。

四、接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

五、最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。

这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。

结点交换机

在结点交换机中的输入和输出端口之间没有直接连线。

结点交换机处理分组的过程是：

把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；

查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；

把分组送到适当的端口转发出去。

主机和结点交换机的作用不同：

主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。

结点交换机对分组进行存储转发，最后把分组交付给目的主机。

分组交换的优点：

高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

灵活以分组为传送单位和查找路由。

迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。

可靠完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。

分组交换带来的问题：

分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。

分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。

因特网时代：

因特网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。

但这三个阶段在时间划分上并非截然分开而是有部分重叠的，这是因为网络的演进是逐渐的而不是突然的。因特网发展的第一阶段：

第一个分组交换网 ARPANET 最初只是一个单个的分组交换网。

ARPA 研究多种网络互连的技术。

1983 年 TCP/IP 协议成为标准协议。

同年，ARPANET分解成两个网络：

ARPANET——进行实验研究用的科研网

MILNET——军用计算机网络

1983~1984 年，形成了因特网 Internet。

1990 年 ARPANET 正式宣布关闭。

因特网发展的第二阶段：

1986 年，NSF 建立了国家科学基金网。NSFNET。它是一个三级计算机网络：

主干网

地区网

校园网

1991 年，美国政府决定将因特网的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入因特网的单位收费。

1993 年因特网主干网的速率提高到 45 Mb/s（T3 速率）。

因特网发展的第三阶段：

从1993年开始，由美国政府资助的 NSFNET逐渐被若干个商用的 ISP 网络所代替。

1994 年开始创建了 4 个网络接入点 NAP(Network Access Point)，分别由 4 个电信公司经营。

NAP 就是用来交换因特网上流量的结点。在NAP 中安装有性能很好的交换设施。到本世纪初，美国的 NAP 的数量已达到十几个。

从 1994 年到现在，因特网逐渐演变成多级结构网络。

计算机网络的不同定义

最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。

因特网(Internet)是“网络的网络”。

计算机网络的分类——几种不同的分类方法：

一、从网络的交换功能分类

电路交换

报文交换

分组交换

混合交换

二、从网络的作用范围进行分类

广域网 WAN(Wide Area Network)

局域网 LAN(Local Area Network)

城域网 MAN(Metropolitan Area Network)

接入网 AN(Access Network)

三、从网络的使用者进行分类

公用网(public network)

专用网(private network)

带宽

“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。

现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s(bit/s)。

更常用的带宽单位是

千比每秒，即 kb/s（103 b/s）

兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）

吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）

太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）

请注意：在计算机界，K = 210 = 1024

M = 220, G = 230, T = 240。

数字信号流随时间的变化

在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。

时延(delay 或 latency)

发送时延（传输时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

信道带宽数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。

发送时延=数据块长度（比特）/信道带宽（比特/秒）

传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。

传播时延=信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/秒）

处理时延交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。

处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

有时可用排队时延作为处理时延。

数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和：

总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延

容易产生的错误概念

对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。

提高链路带宽减小了数据的发送时延。

计算机网络体系结构的形成相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。

“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。关于开放系统互连参考模型 OSI/RM

只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。在市场化方面 OSI 却失败了。

OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力；

OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；

OSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场；

OSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。

两种国际标准

法律上的(be jure)国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。

是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。

TCP/IP 常被称为事实上的(be facto)国际标准。

划分层次的必要性

计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。

这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议(network protocol)，简称为协议。

b]网络协议的组成要素 ：

语法数据与控制信息的结构或格式。

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。

同步事件实现顺序的详细说明。

分层的好处 ：

各层之间是独立的。

灵活性好。

结构上可分割开。

易于实现和维护。

能促进标准化工作。

层数多少要适当

若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。

层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。

计算机网络的体系结构

计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。

体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。

实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。

体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。

具有层协议的体系结构

TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。

最下面的网络接口层并没有具体内容。

因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。

五层协议的体系结构：

应用层(application layer)

运输层(transport layer)

网络层(network layer)

数据链路层(data link layer)

物理层(physical layer)

实体、协议、服务 和服务访问点

实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。

要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。

本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。

下面的协议对上面的服务用户是透明的。

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP(Service Access Point)。

协议很复杂

协议必须将各种不利的条件事先都估计到，而不能假定一切情况都是很理想和很顺利的。

必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况。

应当注意：事实上难免有极个别的不利情况在设计协议时并没有预计到。在出现这种情况时，协议就会失败。因此实际上协议往往只能应付绝大多数的不利情况。

面向连接服务与 无连接服务

面向连接服务(connection-oriented)

面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。

无连接服务(connectionless)

两个实体之间的通信不需要先建立好连接。

是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为“尽最大努力交付”(best effort delivery)或“尽力而为”。

应用层的客户-服务器方式

在 TCP/IP 的应用层协议使用的是

客户-服务器方式

计算机的进程(process)就是运行着的计算机程序。

为解决具体应用问题而彼此通信的进程称为“应用进程”。

应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。

客户和服务器

客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。

客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

客户软件的特点：

在进行通信时临时成为客户，但它也可在本地进行其他的计算。

被用户调用并在用户计算机上运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信。

可与多个服务器进行通信。

不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

服务器软件的特点：

专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。

在共享计算机上运行。当系统启动时即自动调用并一直不断地运行着。

被动等待并接受来自多个客户的通信请求。

一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

第7章网络互连

一、TCP/IP体系中的运输层

UDP在传送数据之前不需要先建立连接。远地主机的运输层在收到UDP报文后，不需要给出任何确认。

TCP则提供面向连接的服务。在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。TCP不提供广播或多播服务。

强调两点：

(1)运输层的UDP用户数据报和网际层的IP数据报有很大的区别。IP数据报要经过互连网中许多路由器的存储转发，但UDP用户数据报是在运输层的端到端抽象的逻辑信道中传送的，但运输层的这个逻辑信道并不经过路由器(运输层看不见路由器)。IP数据报虽然经过路由器进行转发，但用户数据报只是IP数据报中的数据，因此路由器看不见有用户数据报经过它。

(2)TCP是运输层的连接，TCP报文段是在运输层抽象的的端到瑞逻辑信道中传送，这种信道是可靠的全双工信道。但这样的信道却不知道究竞经过了哪些路由器，而这些路山器也根本不知道上面的运输层是否建立了TCP连接。当IP数据报的传输路径中增加或减少了路由器时，上层的TCP连接都不会发生变化，出为上层的TCP根本不知道下层所发生的事情。

端口：

UDP和TCP都使用了与应用层接口处的端口(port)与上层的应用进程进行通信。端口的作用就是让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给运输层，以及让运输层知道应当将其报文段中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程。从这个意义上讲，端口是用来标志应用层的进程。

端口用一个16bit端口号进行标志。对于不同的计算机，端口的具体实现方法可能有很大的差别，因为这取决于计算机的操作系统。

端口号分为两类：一类熟知端口（well-known port），TCP/IP体系确定并公布的。一种新的应用程序出现时，必须为它指派一个熟知端口，否则其他的应用进程就无法和它进行交互。在应用层中的各种不同的服务器进程不断地检测分配给它们的熟知端口，以便发现是否有某个客户进程要和它通信。另一类则是一般端口，用来随时分配给请求通信的客户进程。

TCP连接的端点称为插口(socket)，或套接字、套接口。

关于socket的几个意思：

(1)允许应用程序访问连网协议的应用编程接口API，也就是在运输层和应用层之间的一种接口，称为socket API，并简称为socket。

(2)在socket API中使用的一个函数名也叫作socket。

(3)调用socket函数的端点称为socket，如“创建一个数据报socket”。

(4)调用socket函数时其返回值称为socket描述符，可简称为socket。

(5)在操作系统内核中连网协议的Berkely实现，称为socket实现。

上面的这些socket的意思都和TCP连接的端点(指IP地址和端口号的组合)不同。

二、用户数据报协议UDP

用户数据报协议由于没有拥塞控制，因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的。很多的实时应用(如IP电话、实时视频会议等)要求源主机以恒定的速率发送数据，并且允许在网络发生拥塞时丢失一些数据，但却不允许数据有太大的时延。

UDP与应用层之间的端口都是用报文队列来实现的。当出队列发生溢出时，操作系统就通知客户进程暂停发送；入队列发生溢出时，UDP就丢弃收到的报文，但不通知对方。在服务端，UDP用户数据报的首部格式：

用户数据报UDP有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段由4个字段组成，每个字段都是两个字节。各字段意义如下：

(1)源端口源端口号。

(2)目的端口目的端口号。

(3)长度UDP用户数据报的长度。

(4)检验和防止UDP用户数据报在传输中出错。

三、传输控制协议TCP

TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面有4N字节是根据需要而增加的选项(N必须是整数)。因此TCP首部的最小长度是20字节。

首部固定部分各字段的意义如下：

（1、2)源端口和目的端口各占2个字节。

(3)序号占4字节。TCP把在一个TCP连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号，整个数据的起始序号在连接建立时设置。首部中的序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。例如，—报文段的序号字段的值是301，而携带的数据共有100字节。这就表明：本报文段的数据的最后—个字节的序号应当是400。下一个报文段的数据序号应当从40l开姑，因而下一个报文段的序号字段值应为401。

(4)确认号占4字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。例如，A正确收到了B发送过来的一个报文段，其序号字段的值是50l，而数据长度是200字节，因此，A期望收到B的下一个报文段的首部中的序号字段值为701。

(5)数据偏移占4bit，它指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。这实际就是TCP报文段首部的长度。注意，“数据偏移”的单位不是字节而是32bit字(即以4字节长的字为计算单位)。由于4bit能够表示的最大十进制数字是15，因此数据偏移的最大值是60字节，这也是TCP首部的最大长度。

(6)保留占6bit。

(7)紧急比特URG当URG＝1时，表明紧急指针字段有效，相当于高优先级。例如，已经发送了很长的一个程序要在远地的主机上运行。但后来发现了问题要取消，因此用户发出中断命令。如果不使用紧急数据，那将浪费很多时间。

(8)确认比特ACK只有当ACK＝l时确认号字段才有效。当ACK＝0时，确认号无效。

(9)推送比特PSH(PUSH)相当于高优先级的一个玩意。

(10)复位比特RST

(11)同步比特SYN

(12)终止比特FIN

(13)窗口占2字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。即用接收端的接收能力的大小来控制发送端的数据发送量。

(14)检验和占2字节。

(15)选项长度可变。TCP只规定了一种选项，即最大报文段长度MSS。MSS告诉对方TCP：“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是MSS个字节”。当没有使用选项时，TCP首部长度是20字节。

TCP传输的可靠是由于使用了序号和确认。当TCP发送—报文段时，它同时也在自己的重传队列中存放一个副本。若收到确认，则删除此副本。若在计时器时间到之前没有收到确认，则重传此报文段的副本。TCP的确认并不保证数据己由应用层交付给了端用户，而只是表明在接收端的TCP收到了对方所发送的报文段。

TCP有三种基本机制来控制报文段的发送。第一种机制是TCP维持一个变量，它等于最大报文段长度MSS。只要发送缓存从发送进程得到的数据达到MSS字节时，就组装成一个TCP报文段。第二种机制是发送端的应用进程指明要求发送报文段，即TCP支持的推送(push)操作。第三种机制是发送端的一个计时器时间到了，这时就把当前已有的缓存数据装入报文段发送出去。

慢开始和拥塞避免

对于每一个TCP连接，需要有以下两个状态变量：

(1)接收端窗口rwnd这是接收端根据其目前的接收缓存大小所许诺的最新的窗口值，是来自接收端的流量控制。

(2)拥塞窗口cwnd这是发送端根据自己估计的网络拥塞程度而设置的窃口值，是来自发送端的流量控制。

慢开始算法的原理是这样的。当主机开始发送数据时，如果立即将较大的发送窗口中的全部数据字节都注入到网络，那么由于这时还不清楚网络的状况，因而就有可能引起网络拥塞。经验证明，较好的方法是试探一下，即由小到大逐渐增大发送端的拥塞窗口数值。通常在刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段MSS的数值。而在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口增加至多一个MSS的数值。用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理。

例如，在一开始．发送端先设置cwnd＝1，发送第一个报文段Mo，收到确认后将cwnd从1增大到2，于是发送端可以接着发送M1和M2两个报文段。再收到确认后cwnd又从2增大到4，并可发送M3到M6共4个报文段。为了防止拥塞窗口cwnd的增长引起网络拥塞，还需要另一个状态变量慢开始门限ssthresh。用法如下：

当cwnd

当cwnd>ssthresh时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。

当cwnd=ssthresh时，既可使用慢开始算法．也可使用拥塞避免算法。

具体的做法是：

拥塞避免算法使发送端的拥塞窗口cwnd每经过—个往返时延RTT就增加一个MSS的大小(而不管在时间RTT内收到了几个ACK)。这样，拥塞窗口cwnd按线性规律缓慢增长，比慢开始算法的拥塞窗口增长速率缓慢得多。

快重传和快恢复

快重传的工作原理：即使不能收到某个ACK，也先传后面的报文段，等到收到3个重复的ACK才认为分组丢失（不必等待超时）。

快恢复算法：当不使用快恢复算法时，发送端若发现网络拥塞就将拥塞窗口降低为1，然后执行慢开始算法。但这样做的缺点是网络不能很快地到正常工作状态。快恢复算法可以较好地解决这一问题，其具体步骤如下：

(1)当发送端收到连续三个重复的ACK时，就开始慢开始算法。

(2)与慢开始不向之处是拥塞窗口cwnd不是设置为l，而是设置为ssthresh+3*MSS。理由是：发送端收到三个重复的ACK表明有三个分组已经离开了网络，它们不会再消耗网络的资源。这三个分组是停留在接收端的缓存中的。可见现在网络中并不是堆积了分组而是减少了三个分组。因此，将拥塞窗口扩大些并不会加剧网络的拥塞。

(3)若收到的重复的ACK为n个(n>3)，则将cwnd设置为ssthresh+n*MSS。

(4)若发送窗口值还容许发送报文段．就按拥塞避免算法继续发送报文段。

(5)若收到了确认新的报文段的ACK，就将cwnd缩小到ssthresh。

在采用快恢复算法时，慢开始算法只是在TCP连接建立时才使用。

TCP的重传机制

将各个报文段的往返时延样本加权平均，就得出报文段的平均往返时延RTT。每测量到一个新的往返时延样本，就按下式重新计算一次RTT：

RTT＝a×(旧的RTT)＋(1－a)×(新的往返时延样本)(7—2)

0<=a<1，典型的a值为7／8。

显然，计时器设置的超时重传时间RTO应略大于RTT，即：RTO=p×RTT

这里p是个大于1的系数。实际上，系数p是很难确定的。例如：发送出一个TCP报文段l，设定的重传时间到了，还没有收到确认，于是重传此报文段，即报文段2，经过了一段时间后，收到了确认报文段ACK。问题是：无法判定此确认报文段是对原来的报文段1的确认，还是对重传的报文段2的确认。

根据以上所述，Karn提出了一个算法：在计算平均往返时延RTT时，只要报文段重传了，就不采用其往返时延样本。

这样得出的RTT就和重传时间就较准确。

但是，这又引起新的问题。设想出现这样的情况：报文段的时延突然增大了很多。因此在原来得出的重传时间内，不会收到确认报文段。于是就重传报文段。但根据Karn算法，不考虑重传的报文段的往返时延样本。这样，重传时间就无法更新。

对Karn算法进行修正：报文段每重传—次，就将重传时间增大一些：

新的重传时间=Y×(旧的重传时间)

系数Y的典型值是2。当不再发生报文段的重传时，才根据报文段的往返时延更新平均往返时延RTT和重传时间的数值。采用随机早期丢弃RED进行拥塞控制

上面的TCP拥塞控制并没有和网络层采取的策略联系起来。

路由器采取尾部丢弃策略丢弃队列尾部的数据报时，会导致上层的TCP进入拥塞控制的慢开始状态，使TCP连接的发送端突然将数据的发送速率降低到很小的数值。更为严重的是，在网络中通常有很多的TCP连接(它们有不同的源点和终点)，这些连接中的报文段通常是复用在网络层的IP数据报中传送。在这种情况下，就可能会同时影响到很多条TCP连接，结果使这许多TCP连接在同一时间突然都进入到慢开始状态。这在TCP的术语中称为全局同步。全局同步使得全网的通信量突然下降了很多，而在网络恢复正常后，其通信量又突然增大很多。

实现随机早期丢弃（RED）的要点如下：

使路由器的队列维持两个参数，即队列长度最小门限THmin和最大门限THmax。对每一个到达的数据报都先计算平均队列长度LAV。若LAVTHmax，则丢弃；若THmin < LAV< THmax，则按照某一概率P将新到达的数据报丢弃。

随机就是先以概率P丢弃个别的数据报，让拥塞控制只在个别的TCP连接上进行，因而避免发生全局性的拥塞控制。TCP的运输连接管理

运输连接的三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放。

在连接建立过程中要解决以下问题：

(1)要使每一方能够确知对方的存在。

(2)要允许双方协商一些参数(如最大报文段长度，最大窗口大小，服务质量等)。

(3)能够对运输实体资源(如缓存大小，连接表中的项目等)进行分配。

TCP的连接和建立都是采用客户服务器方式。主动发起连接建立的应用过程叫做客户(client)，而被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)。设主机B中运行一个服务器进程，它先发出—个被动打开（passive open）命令，告诉它的TCP要准备接受客户过程的连接请求。然后服务器进程就处于“听”(listen)的状态，不断检测是否有客户进程要发起连接请求。如有，即作出响应。设客户进程远行在主机A中。它先向其TCP发出主动打开(active open)命令，表明要向某个IP地址的某个端口建立运输连接。

连接建立采用三次握手：A发送一个报文给B，B发回确认，然后A再加以确认。

为什么要发送这第三个报文段呢?这主要是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了主机B，因而产生错误。所谓协议是指通信双方关于如何进行通信的一种约定。协议的三要素：语法，语义和时序（指数据应传诵或被接收机许找的时间，信息的排序，速率匹配等）。体系结构是指计算机通信网的分层，各层协议和层间接口的集合。OSI模型下三层为并联，上四曾为串联。传输数据的格式分别为：比特->帧->分组->TPDU->SPDU->PPDU->APDU。

面向连接的网络：1.X.25和帧中继：20世纪80年代，帧中继frame relay的本质是一个无错误控制的，无流控制的，面向连接的网络，因为是面向连接的，所以分组会按照发送的顺序被递交，非常类似于一个广域的LAN，最重要的应用是能将公司的多个办公区域的LAN互相连接起来。2.ATM（Asynchronous Transfer Mode异步传输模式）:ATM已在电话系统中被广泛使用，通常用于传输IP分组，现在主要被乘运商用于内部传输。

802.1 LAN的总体介绍和体系结构

802.2 逻辑链路控制

802.3 以太网

802.4 令牌总线（在制造业暂时用过一段时间）

802.5 令牌环（IBM进入LAN领域的一项技术）

802.6 双队列总线（早期的城域网）

802.7 关于宽带技术的技术咨询组

802.8 关于光纤技术的技术咨询组

802.9 同步LAN（针对实时应用）

802.10 虚拟LAN和安全性

802.12 需求的优先级（Hewlett-Packard的AnyLAN）

802.13 不吉利的数字，没人愿意使用。

802.14 有线调制器（已废除）

802.15 个人区域网络（蓝牙）

802.16 宽带无线

802.17 弹性的分组环

第五篇：河南科技大学计算机网络第六版(谢希仁)期末考试总结

网标准化的四个阶段？

1.因特因特网草案2.建议标准3.草案标准4.因特网标准。

按网络的作用范围进行分类？

广域网、城域网、局域网、个人区域网。

1.广域网的作用范围通常为几十到几千公里。是因特网的核心部分，任务是通过长距离运送主机所发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路一般是高速链路，具有较大通信容量。2.城域网的作用范围一般是一个城市，约5-50km。城域网可以是一个或几个单位所拥有,也可以是一种公用设施,用来将多个局域网进行互连。目前很多城域网采用以太网技术。

3.局域网作用范围较小1km左右。一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，学校或企业大都拥有许多互连的局域网，常称为校园网或企业网。

4.个人区域网就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络，常称为无线个人区域网。范围大约在10m左右。

计算机网络的性能指标? 速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间RTT、利用率。

网络协议三要素：

语法：数据与控制信息的结构或格式。

语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。同步：即事件实现顺序的详细说明。

实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议与服务有何区别？有何关系？

网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。由以下三个要素组成：（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式。

（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。（3）同步：即事件实现顺序的详细说明。

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供服务。协议和服务的概念的区分：

1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。

2、协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。

物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性？ 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸。

电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

一个数据通信系统可划分为三大部分：源系统、传输系统、目的系统。

通信的双方信息交互方式：

单向通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。（无线电广播、有线电广播、电视广播）。

双向交替通信：通信双方都可以发送信息，但不能双方同时发送和接收，只能一方发送另一方接收。

双向同时通信：通信双方可以同时发送和接收信息。

香农公式：信道的极限信息传输速率C=W㏒2（1+S/N）（b/s）W为信道带宽（Hz）s为平均功率

N为高斯噪声功率

公示表明：信道的带宽或信道中的噪音比越大，信息的极限传输速率就越高。信噪比（dB）=10㏒10（S/N）(dB)

非引导型传输媒体的特点？ 1.无线传输可使用的频段很广 2.短波通信，靠电商层的反射。

3.微波通信在数据通信中占有重要的地位。微波通信主要包括两种方式：地面微波接力通信（信道容量很大，传输质量高，投资少、见效快。）。卫星通信（通信距离远，通信容量大、干扰小、稳定，具有较大的传播时延，覆盖面广，造价较高）

例3-1：要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P（X）=X4+X+1。试求应添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？采用CRC检验后，数据链路层的传输是否就变成了可靠的传输？

答：作二进制除法，1101011011 0000

10011 得余数1110，添加的检验序列是1110.作二进制除法，两种错误均可发展

仅仅采用了CRC检验，缺重传机制，数据链路层的传输还不是可靠的传输。

例：要发送的数据为101110。采用CRCD 生成多项式是P（X）=X3+1。试求应添加在数据后面的余数。

答：作二进制除法，101110

000 10011 添加在数据后面的余数是011

PPP协议的主要特点是什么？

PPP协议就是用户计算机和JSP进行通信时所使用的数据链路层协议。PPP协议需要满足的需求：简单、封装成帧、透明性、多种网络层协议、多种类型链路、差错检测、检测连接状态、最大传输单元、网络层地址协商、数据压缩协商。

PPP协议的组成：1.一个将IP数据报封装到链路的方法。2.一个用来建立、配置和测试数据链路控制协议LCP。3.一套网络控制协议NCP，其中的每个协议支持不同的网络协议层。

局域网的拓扑有哪几种，特点是什么？ 星形网，环形网，总线网。1.星型拓扑结构

是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。这种结构适用于局域网，特别是近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。优点：结构简单、容易实现、便于管理，通常以集线器（Hub）作为中央节点，便于维护和管理。缺点：中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。

2.环形拓扑结构

各结点通过通信线路组成闭合回路，环中数据只能单向传输，信息在每台设备上的延时时间是固定的。特别适合实时控制的局域网系统。优点：结构简单，适合使用光纤，传输距离远，传输延迟确定。缺点：环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈，任意结点出现故障都会造成网络瘫痪，另外故障诊断也较困难。最著名的环形拓扑结构网络是令牌环网（Token Ring）3.总线拓扑结构

是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。拓扑结构

优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充，节点的故障不会殃及系统，是局域网常采用的拓扑结构。缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难。另外，由于信道共享，连接的节点不宜过多，总线自身的故障可以导致系统的崩溃。最著名的总线拓扑结构是以太网（Ethernet）。

计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器，适配器本来是在主机箱内插入的一块网络接口板，这种接口板简称为网卡。适配器的作用：连接计算机与外界局域网，进行数据串行传输并进行传输的转换。实现数据链路层物理层这两层的功能。

1990年IEEE制定出星形以太网10BASE-T的标准802.3i。“10”代表10Mb/s的数据率。BASE表示连接线上的信号是基带信号，T代表双绞线。

什么是无效的MAC帧？

帧的长度不是整数个字节，用收到的帧检验序列FCS查出有差错，收到的帧的MAC客户数据字段的长度不在46-1500字节之间。考虑到MAC帧首部和尾部的长度共有18个字节，可以得出有效的MAC帧长度为64-1518字节之间。

网桥的工作原理和特点是什么？网桥与转发器以及以太网交换机有何异同？

网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口转发器工作在物理层，它仅简单地转发信号，没有过滤能力。以太网交换机则为链路层设备，可视为多端口网桥

PING指令原理：ping指令通过发送ICMP包来验证与另一台TCP/IP计算机的IP级连接。应答消息的接收情况将和往返过程的次数一起显示出来。ping指令用于检测网络的连接性和可到达性。

端口的分类和作用是什么？

分类：运输层的端口号共分为两大类：服务器端使用的端口号（最重要的一类叫做熟知端口号或系统端口号，另一类叫做登记端口号）、客户端使用的端口号。

作用：端口的作用是对TCP/IP体系的应用进程进行统一的标志，使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信

TCP的主要特点？

TCP是面向连接的运输层协议、每一条TCP连接只能有两个端点、TCP提供可靠交付的服务、TCP提供全双工通信、面向字节流。

基于TCP的FTP和基于UDP的简单文件传输协议TFTP。