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首页哈尔滨工业大学-计算机网络期末考试知识点与习题总结(复习资料)
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计算机网络复习大纲
ZB 尝试总结知识点复习法
第 0 周 计算机网络概述
1. 网络的基本概念
计算机网络是通信技术与计算机技术紧密结合的产物,是一种通信网络。
定义:计算机网络就是互连的、自治的计算机集合。
自治-无主从关系
互连-互联互通
2.网络的组成
由交换网络(交换节点:路由器或交换机;通信链路:光纤,铜缆,无线电,卫星等)互连主
机(主机 hosts=端系统 end systems)。
3.网络协议
定义:网络协议(network protocol)是为进行网络中的数据交换而建立的规则。
内容:协议规定了通信实体之间所交换消息的格式、 意义以及针对收到信息或发生的事件所
应采取的动作、顺序。
三要素:语义(通信双方应当做什么;需要发出何种信息以及做出何种回应,差错控制),语
法(数据与控制信息格式或结构,信号电平)和时序(事件发生顺序,速度匹配)。语义规定
了通信,语法表示具体实现方式,时序表示通信。
4.Internet 结构
全球最大的互联网络,由 ISP(Internet Service Provider 互连而成的“网络之网络”。
Internet 协议标准:RFC。
多层次的 ISP(互联网服务提供商)将全球的边缘网络
组织起来;顶层 ISP 不唯一;各个 ISP 通过 ixp internet
exchange point 作为交换节点,以对等链路(peering link)
图中为红线相连接;除了各个主机,还有 regional net
区域网络也是接入者之一;除了 ISP 提供主机交互外,
内容提供商网络(content provider networks,如:
Google,Microsoft 等) 可能运行其自己的网络,并就近为
端用户提供服务、内容。
5. 交换技术
数据交换类型:电路交换(直接在两点之间建立物理线路来完成交换),报文交换和分组交换。
①电路交换:建立连接-通信-释放连接;独占资源。电话网络。如何共享链路?多路复用。
典型多路复用方法:
频分多路复用( frequency division multiplexing - FDM )
时分多路复用( time division multiplexing - TDM )
波分多路复用(Wavelength division multiplexing - WDM)
码分多路复用( Code division multiplexing - CDM)
②报文交换:指把信息打包,一次性发送。打包的信息叫做报文
③分组交换:详见 7.
6. 接入网络
将网络边缘接入核心网的中介网络。
接入网络方式:住宅(家庭)接入网络;机构接入网络 (学校,企业等);移动接入网络。

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接入网络类型:
①数字用户线路 DSL:利用已有的电话线连接中心局的 DSLAM;非对称接入网络,上行速度慢
于下行;FDM。
②电缆网络:FDM,非对称。HFC(混合光纤同轴电缆)常用
③无线接入网络:通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器。无线局域网(LAN),广域
无线接入。
网络核心:①定义:互联的路由器或交换机构成的网络。②关键功能:路由(routing,确定分
组从源到目的的传输路径)+转发(forwarding,确定路径后的发送动作)。③解决问题:数据
交换(从源通过网络核心到目的主机)
7. 分组交换网络及其性能
报文交换的改进版,报文拆成较小的数据包,分开传送,再重新组装。并行发送。
和报文交换区别:
①需要拆分重组
②数据包要额外包头
③可并行传送
计算题:
报文长度: M bits
链路带宽: R bps
分组长度(大小): L bits
跳步数: h
路由器数: n=h-1
传输延迟(时延):delay=L/R
分组交换:T=M/R+(h-1)L/R=M/R+nL/R
报文交换:T=hM/R
8. OSI 参考模型
支持异构网络系统的互联互通,7 层。
自顶向下分别为:7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层(如下
图所示)
协议控制层次之间数据的逻
辑传输,使用虚线表示;实
际信息传输是通过传输介质
实现的,传输使用实线表示。
中间系统只需要网络层,
数据链路层和物理层。
OSI 参考模型数据封装与
通信过程:发送方各层次
依据协议附加头部信息,
逐层向下递增;接收方个
层次按协议拆解、解析头部,逐层向上递减;物理层不会再对数据加工。
数据封装:增加控制信息(构造协议数据单元 PDU);控制信息包括地址(标识发送端/接收
端),差错检测编码和协议控制。
9. TCP/IP 参考模型
4 层。自顶向下分别是:4 应用层 3 运输层 2 网络层 1 网络接口层
IP 可用于任何网络接口层,这也是 TCP/IP 得以快速发展的原因。

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综合 OSI 和 TCP/IP 的优点产生 5 层参考模型:5 应用层(支持各种网络应用:FTP、SMTP、HTTP)
4 传输层(进程-进程的数据传输:TCP,UDP)3 网络层(源主机到目的主机的数据分组路由与
转发:IP 协议,路由协议)2 数据链路层(相邻网络元素的数据分组路由与转发)1 物理层(比
特传输)
10.网络速率,带宽,吞吐率
①网络速率:速率即数据率(data rate)或称数据传输速率或比特率(bit rate),单位时间(秒)传
输信息(比特)量。
单位: b/s(或 bps)、kb/s、Mb/s、Gb/s;k=10^3、M=10^6、G=10^9
②带宽:通常是数字信道所能传送的“最高数据率”,单位:b/s (bps)
四种延迟:dproc:结点处理延迟;dqueue:排队延迟;
dtrans 传输延迟:L(分组长度)/R(链路带宽)
dprop 传播延迟(时延):d(物理链路长度)/s(信号传播速度)
时延带宽积=传播时延 x 带宽= dprop x R(bits)
分组丢失(丢包率):丢包率=丢包数/已发分组总数
③吞吐量/率:表示在发送端与接收端之间传送数据速率 (b/s),吞吐量是发送端与接收端链路
上各段链路的带宽最小值(min(Rc,Rs,R/n),其中 n 表示共 n 条连接共享)。

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第 1-2 周 网络应用(应用层)
1. 计算机网络体系结构
①C/S(客户机/服务器结构)
服务器:a.持续提供服务(7*24 小时提供服务)
b.永久性访问地址
c.利用大量服务器实现可扩展性
客户机:a.与服务器通信,使用服务器提供服务
b.间歇性接入网络
c.可能使用动态 IP 地址
d.客户机之间无通信能力
②P2P(点对点结构):优点高度可伸缩,缺点难于管理
a.没有永远在线的服务器
b.任意节点/端系统之间可以直接通讯
c.节点间歇性接入网络
d.节点可能改变 IP 地址
③混合结构
以 Napster(中心化拓扑 P2P)为例:
a.文件传输使用 P2P 结构
b.文件的搜索采用 C/S 结构——集中式
每个节点向中央服务器登记自己的内容
每个节点向中央服务器提交查询请求,查找感兴趣的内容
各个体系结构优劣对比:
a.可扩充性:P2P>C/S
b.可延续性:P2P>C/S
c.安全性:C/S>P2P
d.资源可为维护性:C/S>P2P
e.网络通信能力:P2P>C/S
2. 网络应用进程通信
进程通信是网络应用的基础。进程:主机上运行的程序。客户机进程(发起通信的进程)服务
器进程(等待通信请求的进程)。
同一主机上运行的进程通过进程间通信机制和操作系统提供来通信;不同主机上运行的进程通
过消息交换来通信。P2P 架构的应用也有客户机进程与服务器进程之分,只是角色转换非常自
由。
①套接字 Socket:进程间通信利用 Socket 接收/发送消息。Socket(套接字、插座)并不是一
种协议,而是一种抽象 API,将传输层 TCP/UDP 协议封装,作为一种门面模式提供应用层抽象
的连接服务。Socket 实质上提供了进程通信的端点。
Socket=(所用协议,本地 IP 地址,本地进程端口号)唯一,由本地操作系统分配
Socket 面向 C/S 设计。
C/S 连接建立过程
服务器监听:是服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实
时监控网络状态。
客户端请求:是指由客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,
客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口
号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。
连接确认:是指当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求,它就响应客
户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确

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认了此描述,连接就建立好了。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套
接字的连接请求。
②寻址:不同主机上的进程间通信,那么每个进程必须拥有标识符。
如何寻址主机?——IP 地址
Q: 主机有了 IP 地址后,是否足以定位进程?
A: 否。IP 地址只能定位主机,同一主机上可能同时有多个进程需要通信。
端口号/Port number:为主机上每个需要通信的进程分配一个端口号
HTTP Server:80 Mail Server:25
进程的标识符:IP 地址+端口号
3. 应用层协议
网络应用需遵循应用层协议,但是不仅只有应用层协议。
公开协议(由 RFC 定义):DNS,FTP,SMTP,HTTP,Telnet.
私有协议:多数 P2P 文件共享应用.
应用层数据传输依赖传输层协议:TCP,UDP
应用层协议内容:信息类型、信息语法、信息语义、信息规则
a.消息类型:请求消息,响应消息
b.消息的语法/格式:消息中有哪些字段,每个字段如何描述
c.字段的语义:字段中信息的含义
d.规则:进程何时/如何 发送/响应消息
4. 网络应用需求与传输层服务
Internet 提供的传输层服务:
5. 举例 Web 应用
web 万维网是基于 HTTP 的 Inernet 因特网网络服务。web 的功能是为用户提供资源索引展示服
务。web 将资源以 URL 定位,使用超文本(包含超链接的文本)和超链接将资源连接起来,是
一个由许多互相链接的超文本组成的系统。
网页:超文本(如 html)经浏览器解析渲染展现为网页。网页(Web Page)包含多个对象(objects)。
①基本 HTML 文件:包含对其他对象引用的链接②对象:HTML 文件、JPEG 图片、视频文件、
动态脚本等。
对象的寻址(addressing):URL(Uniform Resoure Locator):统一资源定位器 RFC1738
Web 应用举例:常见的计数器、留言版、聊天室和论坛 BBS 等,都是 Web 应用程序,不过这
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