威海自考考试大纲04741计算机网络原理

第一章    计算机网络概述

计算机网络是互连的、自治的计算机的集合。

计算机网络中的实体在进行数据交换的过程中也必须遵循一些规则或约定，这些规则或约定就是网   络协议。

协议三要素：（1）语法；（2）语义；（3）时序

计算机网络的功能：硬件资源共享、软件资源共享和信息资源共享。

软件即服务（SaaS）是目前互联网环境下软件共享的典型形式，也代表了软件共享的主流趋势。

计算机网络按拓扑结构分类：星形拓扑结构、总线型拓扑结构、环形拓扑结构、网状拓扑结构、树   形拓扑结构、混合拓扑结构。

时延：4 类时间延迟：结点处理时延 d_c、排队时延 d_q、传输时延 d_t 和传播时延 d_p。传输时延 d_t=L/R.、传播时延 d_p=D/V

时延带宽积：G=d_p×R

OSI 模型:7 层，物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

TCP/IP 参考模型：4 层，网络接口层、网络互连层（核心）传输层、应用层。

第二章    网络应用

计算机网络应用体系结构：可以分为：客户/服务器（C/S）结构、纯 P2P 结构和混合结构 3 种类型。

通过进程运行的主机 IP 地址以及其套接字所绑定的端口号可以标识应用进程。

实现将域名映射为 IP 地址的过程，称为域名解析。

域名服务器：可以分为根域名服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器、中间域名服务器 4 类。权威域名服务器负责一个区的域名服务器，保存该区中的所有主机的域名到 IP 地址的映射。

域名解析分为递归解析和迭代解析。

HTTP：可以分为非持久连接的 HTTP 和持久连接的 HTTP。请求报文与响应报文最主要的区别是起始行不同。

Cookie：Cookie 中文名称为小型文本文件，储存在用户本地终端。

SMTP：邮件发送协议，默认端口号 25 号

邮件读取协议：POP3：默认端口号 110；IMAP 及 HTTP：Web 应用的应用层协议。

第三章    传输层

传输层功能：传输层的核心任务是为应用进程之间提供端到端的逻辑通信服务。

传输层寻址与端口：在全网范围内利用“IP 地址+端口号”唯一标识一个通信端点。

传输层提供的服务可以分为无连接服务和面向连接服务两大类。

Internet 网络提供无连接服务的传输层协议是 UDP,提供面向连接服务的传输层协议是 TCP。

可靠数据传输基本原理：差错检测、确认、重传、序号、计时器

基于重传机制的可靠数据传输协议称为自动重传请求（ARQ）协议。最简单的 ARQ 协议就是停- 等协议。

滑动窗口协议

GBN 协议：发送窗口≥1，接收窗口=1

SR 协议：发送窗口>1，接收窗口>1

TCP 连接管理：包括连接建立与连接拆除。建立通过“三次握手”过程；拆除通过“四次挥手”。

TCP 流量控制：目的是协调协议发送方与接收方的数据发送与接收速度，避免因发送方发送数据太快，超出接收方的数据接收和处理能力，导致接收方被数据“淹没”。

拥塞是指太多主机以太快的速度向网络中发送太多的数据，超出了网络处理能力，导致大量数据分   组“拥挤”在网络中间设备（如路由器）队列中等待转发，网络性能显著下降的现象。

发送端推断网络发生拥塞的依据是发生计时器超时或对某个报文段的 3 次重复确认。

TCP 的拥塞控制包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复 4 部分。

第四章    网络层

网络层服务：需要实现两项重要功能：转发和路由选择。

虚电路交换与数据报交换的差别：

表 4-1   虚电路交换与数据报交换的差别

项目	虚电路交换	数据报交换
端到端连接	需要先建立连接	不需要建立连接
地址	每个分组含有一个短的虚电路号	每个分组包含源地址和目的端地址
分组顺序	按序发送，按序接收	按序发送，不一定按序接收
路由选择	建立 VC 时需要路由选择，之后所有分组都沿此路由转发	对每个分组独立选择

网络拥塞：在分组交换网中，由于众多的用户随机地将信息送入网络，使网络中需要传输的信息总   量经常大于其传输能力，以至于某些网络结点（如路由器）因缓冲区已满，无法接收新到达的分组，此时   就发生了所谓的拥塞现象。

拥塞控制：就是端系统或网络结点，通过采取某些措施来避免拥塞的发生，或者对已发生的拥塞做   出反应，以便尽快消除拥塞。

流量控制：是发送数据一方根据接收数据一方的接收数据的能力，包括接收缓存、处理速度等，调整数据发送速率和数据量，以避免接收方被数据淹没；拥塞控制则是根据网络的通过能力或网络拥挤程度，   来调整数据发送速率和数据量。

拥塞的解决方法：拥塞预防与拥塞消除。

假设原 IP 数据报总长度为 L 字节，待转发链路的 MTU 为 M 字节。若 L>M，且 DF=0，则该 IP 数据报可以且需要分片。分片时每个分片的标识（ID）字段复制原 IP 数据报的标识字段；MF 标志位，除了最后一个分片为 0 外，其他分片全部为 1。

IPv4 分类地址：A 类（首位 0），B 类（首位 10），C 类（首位 110），D 类（首位 1110），E 类

通过将 IP 地址与子网掩码做按位与运算，就可以得到该子网的子网地址。

IPv6 地址：IPv6 地址长度为 128 位，包括单播地址、组播地址和任播地址 3 种类型。

路由算法选择协议分类：全局式路由选择算法和分布式路由选择算法。

第五章    数据链路层与局域网

数据链路层服务：数据链路层传输的数据单元称为帧。

差错控制是通过差错编码技术，实现对信息传输差错的检测，并基于某种机制进行差错纠正和处理。

差错控制的基本方式：检错重发、前向纠错、反馈校验和检错丢弃 4 种基本方式。

典型的差错编码

奇偶检验码：利用 1 位冗余信息实现差错检测。

循环冗余码：循环冗余检测(CRC)编码，简称循环冗余码，或称 CRC 码。

CRC 编码过程：模 2 除法运算，求余数异或运算（相同得 0，不同得 1） 5.随机访问 MAC 协议

典型的随机访问协议有 ALOHA 协议、载波监听多路访问协议以及带冲突检测的载波监听多路访问协议等。

ALOHA 协议：分为纯 ALOHA 和时隙 ALOHA   两种。

载波监听多路访问协议：又称 CSMA 的工作方式为“先听后说”。

根据监听策略的不同，CSMA 又可以细分为 3 种不同类型的 CSMA 协议。

①非坚持 CSMA

非坚持 CSMA 的基本原理：若通信站有数据发送，先侦听信道；若发现信道空闲，则立即发送数据； 若发现信道忙，则等待一个随机时间，然后重新开始侦听信道，尝试发送数据；若发送数据时产生冲突， 则等待一个随机时间，然后重新开始侦听信道，尝试发送数据。

②1-坚持 CSMA

1-坚持 CSMA 的基本原理：若通信站有数据发送，先侦听信道；若发现信道空闲，则立即发送数据； 若发现信道忙，则继续侦听信道直至发现信道空闲，然后立即发送数据。

③P-坚持 CSMA

P-坚持 CSMA 适用于时隙信道（即同步划分时隙）。P-坚持 CSMA 的基本原理：若通信站有数据发送，先侦听信道；若发现信道空闲，则以概率 P 在最近时隙开始时刻发送数据，以概率 Q=l-P 延迟至下一个时隙发送。若下一个时隙仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时隙被其他通信站占用；若信道忙，则等待下一个时隙，重新开始发送过程；若发送数据时发生冲突，则等待一个随机时间，然后重新开始发送过程。

④带冲突检测的载波监听多路访问协议

CD 表示冲突检测。CSMA/CD 可以理解为“先听后说，边听边说”。令牌丢失和数据帧无法撤销，是环网上最严重的两种错误。

地址解析协议：用于根据本网内目的主机或默认网关的 IP 地址获取其 MAC 地址。

划分虚拟局域网方法：基于交换机端口划分、基于 MAC 地址划分、基于上层协议类型或地址划分

HDLC 协议：HDLC 协议是面向位的协议。

HDLC 有 3 种类型的帧：信息帧（I 格式）、管理帧（S 格式）和无序号帧（U 格式）。“0 比特填充”：连续 5 个 1，后面添加一个 0.

第六章    物理层

信道容量是指信道无差错传输信息的最大平均信息速率。

理想无噪声信道的信道容量为 C=2Blog₂M

香农公式：C=Blog₂(1+S/N)

基带信号码型：单级不归零码（NRZ）、双极不归零码、单级归零码（RZ）、双极归零码、差分码   差分码又称为相对码（与之对应的 NRZ、RZ 等称为绝对码），差分码不是利用脉冲幅值的绝对电平

来表示二进制数字符号 0 和 1，而是利用电平的变化与否来表示信息。3.基带传输码型：

双相码：又称为曼彻斯特（Manchester）码。

双相码利用了两个脉冲编码信息码中的一位，相当于双极码中的两位，即利用 2 位编码信息码中的 1

位。相当于信息码中的 1 编码为双极非归零码的 10，信息码中的 0 编码为双极非归零码的 01。

双相码的另一种码型是差分双相码，也称为差分曼彻斯特码。差分双相码的每位周期的中间时刻也要   进行电平跳变，但该跳变仅用于同步，而利用每位开始处是否存在电平跳变编码信息。其中，开始处有跳   变表示 1，无跳变表示 0。

频带传输分为：幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

数据传输速率 R_b（bit/s）与码元传输速率 R_B（Baud）以及进制数 M 之间的关系为 R_b=R logM

物理层接口概述

物理层接口的四大特性，分别为机械特性（也叫物理特性）、电气特性、功能特性以及规程特性。

第七章    无线与移动网络

IEEE802.11 标准小结

表 7-1 IEEE802.11 标准小结

标准	频率范围/GHz	数据率	物理层
IEEE 802.11b	2.4	最高为 11Mbit/s	扩频
IEEE 802.11a	5	最高为 54Mbit/s	OFDM
IEEE 802.11g IEEE 802.11n	2.4 2.4/5	最高为 54Mbit/s 最高为 600Mbit/s	OFDM MIMO/OFDM

这 4 个 IEEE 802.11 标准具有许多共同特征：

都使用相同的介质访问控制协议 CSMA/CA；

链路层帧使用相同的帧格式；

都具有降低传输速率以传输更远距离的能力；

都支持“基础设施模式”和“自组织模式”两种模式。

IEEE 802.11 帧共有 3 种类型：控制帧、数据帧和管理帧。

IEEE 802.11 数据帧最特殊的地方就是有 4 个地址字段。

表 7-3    数据报在路由器 R 和主机 C 之间的传输

第八章    网络安全基础

1.密码学（Cryptography）包括密码编码学和密码分析学两部分。   2.传统加密方式

替代密码

恺撒密码是移位密码的一个典型应用。通过将字母按顺序推后 3 位起到加密作用。改进版的恺撒密码可以将一个字母利用字母表中该字母后面的第 k 个字母替代，k 有 25 种可能的密钥。

换位密码：改变了明文的结构，不改变明文的内容。

对称密钥加密实例：DES 加密算法、三重 DES、AES 加密算法、IDEA 加密算法。

非对称密钥密码，或称公开密钥密码（简称公钥密码），便于解决密钥分发问题。   比较典型的公开密钥加密算法有 Diffie-Hellman 算法和 RSA 算法。

报文/消息完整性，也称为报文/消息认证（或报文鉴别），其主要目标是：证明报文确实来自声称的发送方；验证报文在传输过程中没有被篡改；预防报文的时间、顺序被篡改；预防报文持有期被篡改；   预防抵赖（如发送方否认已发送的消息或接收方否认己接收的消息）。

消息完整性检测方法：典型散列函数有 MD5 和 SHA-1。

消息完整性检测的一个重要目的就是要完成报文认证的任务。对报文 m 应用散列函数 H，得到一个固定长度的散列码，称为报文摘要，记为 H（m）。报文摘要可以作为报文 m 的数字指纹。

数字签名

在报文完整性认证的过程中，待解决的问题有：发送方不承认自己发送过某一报文。接收方自己伪造一份报文，并声称来自发送方。某个用户冒充另一个用户接收和发送报文。接收方对收到的信息进行篡改。   解决这些问题的有效技术手段是数字签名。

防火墙分类：无状态分组过滤器、有状态分组过滤器和应用网关。

VPN

VPN 的实现需要涉及的技术有很多，关键技术有隧道技术、数据加密、身份认证、密钥管理、访问控制和网络管理等，其中相对核心的是隧道技术。

IPSec 体系简介

IPSec 有两种典型的传输模式：传输模式和隧道模式。

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