第一章 概述
1.互聯網的組成
邊緣部分：由主機組成，用戶使用，用於通信和資源共享
核心部分：由網絡和連接網絡的路由器組成，提供連通性和交換。
教育網：cernet
2.網絡的概念：計算機網絡主要是由一些通用的，可編輯的硬件互連而成，而這些硬件並非專門用來實現某一特定目的（如傳送數據或視頻信號）。這些可編程的硬件能夠用來傳送多種不同類型的數據，並能支持廣泛的和日益增長的應用。
3.計算機的分類：按照網絡的作用范圍分類：廣域網WAN（幾十~幾千公里），城域網MAN（5~50公里），局域網LAN（1公里左右，采用高速通信線路），個人區域網PAN（10米）。
4.網絡綜合性能指標：速率，帶寬，吞吐量，時延，時延帶寬積，往返時間，利用率。
5.時延（計算）：千=k=210=1024 兆=M=220=1024k 吉=G=230=1024M 1字節=1byte=8比特=8bit
發送時延=數據幀長度（bit）/發送速率（bit/s）
傳播時延=信道長度（米）/信號在信道上的傳播速率（米/秒）
總時延=發送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延
時延帶寬積=傳播時延*帶寬
往返時間 RTT = 結點 A 到 B 的傳播時延 tP
+ 結點 B 處理和排隊時延 tPQB
+ 結點 B 發送時延 tTB
+ 結點 B 到 A 的傳播時延 tP
= 2 x 傳播時延 tP
+ 結點 B 處理和排隊時延 tPQB
+ 結點 B 發送時延 tTB
D=D0/（1-U）
D0：網絡空閑時的時延
D+網絡當前的時延
U：網絡當前的利用率，0~1
6.體系結構
國際標准（七層協議）：開放系統互連參考模型OSI/RM：物理層，數據鏈路層，網絡層，運輸層，會話層，表示層，應用層。
TCP/IP（五層協議）：物理層，數據鏈路層，網絡層，運輸層，應用層
7.實體：表示任何可發送或接收信息的硬件或軟件進程。
協議：控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。
協議控制下，兩個對等實體的通信使得本層能夠向上一層提供服務。
要實現本層協議，還需要使用下層所提供的服務。
第二章 物理層
- 基本概念
信道：向某一個方向傳送信息的媒體。
單工通信：只能有一個方向的通信
半雙工通信：雙方都可發送信息但不能同時發送
全雙工通信：通信雙方可以同時發送和接收信息
2.信道的極限流量（計算）
曼徹斯特：1下0上
差分曼徹斯特：相加變化時向上向下變化，不變時保持
奈氏准則：碼元傳輸的最高速率=2w（碼元/秒）
信噪比（dB）=10lg（S/N）（dB）
香農公式：信道的極限信息傳輸速率C=Wlog2（1+S/N）（bit/s）
結論：信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信息極限傳輸速率越高。
3.傳輸媒體：雙絞線（無屏蔽雙絞線UTP，屏蔽雙絞線STP），抗干擾F/FTP最好
同軸電纜，光纖（多模光纖（近距離），單模光纖（貴）），光纜。
4.信道復用技術
頻分復用：分帶寬，一個用戶一個頻帶。
時分復用：分時隙，周期性。
波分復用： 使用一根光纖來同時傳輸多個光載波信號。
碼分復用（計算）：用戶同時同頻不同碼。
碼分多址CDMA：碼片：每比特時間划分為m個短的時間，每個站一個唯一的m bit碼片序列。比特1：發送m bit碼片序列。比特0：發送二進制反碼。
例：S站8 bit碼片序列：0001 1011
1->0001 1011
0->1110 0100
碼片序列：（-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1）
5.ADSL技術（非對稱數字用戶線）
HFC（光纖同軸混合網）
FTTx技術（多種寬帶光纖接入方式）
6.運輸層及以上：網關；網絡層：路由器；數據鏈路層：網橋或橋接器，交換機；物理層：轉發器。
第三章 數據鏈路層
- 數據鏈路層作用范圍：網絡中的主機，路由器。功能：
- 三個基本問題：封裝成幀，透明傳輸，差錯檢測（計算）
封裝成幀：SOH幀開始符；EOT幀結束符
透明傳輸：數據可按原樣無差錯地通過數據鏈路層（字節填充/字符填充ESC）
差錯檢測：誤碼率BER：傳輸錯誤的比特占所傳輸比特總數的比率。
循環冗余檢驗CRC原理：
發送端：把數據划分為組，每組k個比特。在每組M后再加n位冗余碼，構成一個（k+n）位的幀。
待傳送：數據M=101001，k=6
n：用2進制的模2運算進行2^n*M運算。（在M后加n個0）
得到的（k+n）位數除以事先選定好的長度為（n+1）位的除數P。得出商Q，余數R。余數R比除數P少1位，即R是n位。
例：k=6，M=101001，除數（已知）P= 1101（4位，n+1=4）
發送：n=3，2^n*M=101001000（后面加n個0）；101001000/1101，余數=1
接收：101001001/1101，余數R=0則無錯，接受。若R！=0，則有錯，丟棄。
進階：P（x）=x^4+x+1 -> p=10011,5位，n+1=5，n=4
3.點對點協議PPP：
特點：對於點對點鏈路，使用最廣泛的數據鏈路層協議。面向字節。
幀格式：
標志字段 F： 0x7E 。連續兩幀之間只需要用一個標志字段。
地址字段 A：只置為 0xFF。實際上不起作用。
控制字段 C：通常置為 0x03。
協議字段：若為 0x0021，則信息字段就是 IP 數據報。
若為 0x8021，則信息字段是網絡控制數據。
若為 0xC021，則信息字段是 PPP 鏈路控制數據。
若為 0xC023，則信息字段是鑒別數據。
4.廣播信道CSMA/CD協議（載波監聽多點接入/碰撞檢測）：
工作原理：將接收站的硬件地址寫入幀首部的目的地址字段，當數據幀的目的地址與適配器硬件地址一致時接收這個數據幀，實現一對一通信。
爭用期：以太網的端到端往返時延2t。10 Mbit/s 以太網爭用期的長度= 51.2 μs，對於 10 Mbit/s 以太網，在爭用期內可發送 512 bit，即 64 字節（最短有效幀長）。
MTU1500：網絡上傳送的最大數據包大小是1500字節。
5.物理地址：
長度：48位
組成：3字節（24位）組織唯一標識符+3字節（24位）擴展唯一標識符
6.MAC幀格式：以太網V2的格式。（64~1518字節）
7.擴展的以太網
集線器：范圍大，不同碰撞域可通信；易碰撞，不能同時發送信息。
交換機（全雙工）：並行性，傳輸信道獨享，無沖突。
虛擬局域網：限制接收廣播信息的工作站數，使得網絡不會因傳播過多的廣播信息而引起性能惡化。
8.高速以太網：全雙工
第四章 網絡層
- IP協議：
Ip地址：32位二進制代碼，8位為一組，點分十進制記法。網絡號+主機號。
分類的IP地址：A類：0，1~126；B類：10，128.1~191.255；C類：110，192.0.1~223.255.255
2.IP地址和MAC地址的區別：
所處位置不同。IP：IP地址報首部。MAC：數據幀首部。
IP：邏輯地址。MAC：物理地址。
IP：網絡層及以上。MAC：數據鏈路層。
路由器只根據目的站的IP地址的網絡號進行路由選擇，在具體的物理網絡的鏈路層，只能看見MAC幀而看不到IP數據報。
3.地址解析協議ARP：
工作原理：每一個主機都有一個ARP高速緩存，是所在局域網上各主機和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。
4.IP數據報的格式：首部固定部分：20字節
版本：4位，IPv4；首部長度：4位，最大60字節；總長度：16位，最大為65535字節；標識：16位，產生IP數據報的標識；標志：3位，MF（MF=1還有分片，MF=0最后一個分片），DF（DF=0才允許分片）；片偏移：13位；生存時間：8位，TTL，數據報在網絡中可通過的路由器數的最大值；協議：8位；首部檢驗和：16位；源地址，目的地址：32位。
5.分組轉發的流程
H1 首先檢查 128.1.2.132 是否連接在本網絡上。
如果是，則直接交付；否則，就送交路由器 R1。
路由器 R1 收到分組后查找轉發表。先檢查第 1 行。接着檢查第 2 行。
匹配!進行分組的直接交付。
6.構造超網
無分類編址CIDR：網絡前綴+主機號，32位。
斜線記法（CIDR記法）：220.78.168.0/24（24：掩碼中1的個數）
超網：子網合並技術與子網分割技術
7.網際控制報文協議ICMP：
功能：允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關異常情況的報告。
命令：PING：測試連通性。Traceroute：跟蹤一個分組從源點到終點的路徑。
8.路由選擇協議：
內部網關協議RIP：（基於UDP協議傳輸）分布式的，基於距離向量的路由選擇協議。距離=經過路由器個數+1，最多只能包含15個路由器。
算法：
內部網關協議OSPF：采用分布式的鏈路狀態協議。
外部網關協議BGP：不同自治系統的路由器之間交換路由信息的協議。
9.路由器構成：路由選擇部分（控制部分），分組轉發部分（交換結構-轉發表，輸入端口，輸出端口-硬件接口）。
10.IPv6：
長度：128位
形式：基本首部（40字節，8字段）+有效載荷（<65535字節）
IPv4->IPv6：逐步演進，向后兼容。雙協議棧，隧道技術。
11.虛擬專用網VPN：隧道技術
網絡地址轉換NAT：虛在路由器上安裝NAT軟件。
轉換過程：離開專用網時：替換源地址，將內部地址替換為全球地址。進入專用網時：替換目的地址，將全球地址替換為內部地址。
當 NAT 路由器具有 n 個全球 IP 地址時，專用網內最多可以同時有 n 台主機接入到互聯網。