2023年高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程復(fù)習(xí)資料引言計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是高等院校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的核心課程之一，其知識(shí)點(diǎn)繁多，概念抽象，協(xié)議復(fù)雜。本復(fù)習(xí)資料旨在幫助同學(xué)們梳理課程的核心內(nèi)容，鞏固重點(diǎn)知識(shí)，提升對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理的理解與應(yīng)用能力。復(fù)習(xí)時(shí)，建議結(jié)合教材、課堂筆記及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，注重各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系與區(qū)別，做到融會(huì)貫通。一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將地理上分散的、具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過(guò)通信線路和通信設(shè)備連接起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其主要功能包括數(shù)據(jù)通信、資源共享、分布式處理、提高可靠性和負(fù)載均衡。1.2網(wǎng)絡(luò)分類可按覆蓋范圍分為廣域網(wǎng)（WAN）、城域網(wǎng)（MAN）、局域網(wǎng)（LAN）和個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PAN）。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為總線型、星型、環(huán)型、樹(shù)型和網(wǎng)狀拓?fù)涞取＠斫獠煌诸惖奶攸c(diǎn)及適用場(chǎng)景，有助于對(duì)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的整體認(rèn)知。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是為了完成計(jì)算機(jī)間的通信合作，把每個(gè)計(jì)算機(jī)互連的功能劃分成定義明確的層次，規(guī)定了同層次進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務(wù)。OSI七層模型和TCP/IP四層（或五層）模型是兩種重要的體系結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)理解協(xié)議的三要素：語(yǔ)法（數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式）、語(yǔ)義（需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)）、同步（事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明）。二、物理層2.1基本概念與功能物理層考慮的是怎樣在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，而不是指具體的傳輸媒體。其主要功能包括：機(jī)械特性（接口形狀、大小、引腳數(shù)）、電氣特性（信號(hào)電平、阻抗匹配）、功能特性（引腳功能定義）和過(guò)程特性（事件的先后順序）。2.2傳輸介質(zhì)與物理層接口特性傳輸介質(zhì)分為導(dǎo)向傳輸介質(zhì)（雙絞線、同軸電纜、光纖）和非導(dǎo)向傳輸介質(zhì)（無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光）。了解不同傳輸介質(zhì)的傳輸特性、帶寬、抗干擾能力及適用范圍。物理層接口特性定義了DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）和DCE（數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。2.3基帶傳輸與頻帶傳輸基帶傳輸是指數(shù)字信號(hào)直接在信道上傳輸，無(wú)需調(diào)制。頻帶傳輸是指將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)后再進(jìn)行傳輸，接收端再進(jìn)行解調(diào)。理解調(diào)制的基本概念（調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相）及編碼方式（如曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼）的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)。三、數(shù)據(jù)鏈路層3.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本功能數(shù)據(jù)鏈路層的主要任務(wù)是將網(wǎng)絡(luò)層傳來(lái)的IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成幀，在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間的鏈路上實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸。具體功能包括：封裝成幀、透明傳輸、差錯(cuò)控制、流量控制和鏈路管理。3.2差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制主要用于檢測(cè)和糾正數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。常用的檢錯(cuò)方法有奇偶校驗(yàn)碼和循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。理解CRC的計(jì)算過(guò)程及其強(qiáng)大的檢錯(cuò)能力。糾錯(cuò)碼雖然能直接糾正錯(cuò)誤，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，開(kāi)銷較大，在數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用較少。3.3流量控制與可靠傳輸機(jī)制流量控制是為了防止發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)快，導(dǎo)致接收方來(lái)不及處理而丟失數(shù)據(jù)。停-等協(xié)議、后退N幀協(xié)議（GBN）和選擇重傳協(xié)議（SR）是數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)流量控制和可靠傳輸?shù)慕?jīng)典機(jī)制。重點(diǎn)理解這三種協(xié)議的工作流程、發(fā)送窗口和接收窗口的大小及變化，以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)。3.4介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）協(xié)議MAC協(xié)議解決的是多個(gè)節(jié)點(diǎn)如何共享信道的問(wèn)題。隨機(jī)接入?yún)f(xié)議如ALOHA協(xié)議、CSMA協(xié)議、CSMA/CD協(xié)議（用于以太網(wǎng)）和CSMA/CA協(xié)議（用于無(wú)線局域網(wǎng)）是重點(diǎn)。理解CSMA/CD的“先聽(tīng)后發(fā)、邊聽(tīng)邊發(fā)、沖突檢測(cè)、延遲重發(fā)”機(jī)制。此外，還有受控接入?yún)f(xié)議（如令牌傳遞）和信道劃分協(xié)議（如FDMA、TDMA、CDMA、WDMA）。3.5局域網(wǎng)技術(shù)以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)。了解以太網(wǎng)的幀格式、MAC地址、集線器與交換機(jī)的區(qū)別（沖突域與廣播域）。虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)通過(guò)邏輯劃分而非物理連接將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備分組，提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和安全性。四、網(wǎng)絡(luò)層4.1網(wǎng)絡(luò)層的核心功能網(wǎng)絡(luò)層的核心功能是實(shí)現(xiàn)分組的端到端傳輸，主要涉及路由選擇與分組轉(zhuǎn)發(fā)。此外，還包括異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、擁塞控制等功能。4.2IP協(xié)議IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議。IPv4地址的分類（A、B、C、D、E類）、子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼、無(wú)分類編址（CIDR）與路由聚合是重點(diǎn)中的重點(diǎn)。理解IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式，特別是版本、首部長(zhǎng)度、總長(zhǎng)度、TTL、協(xié)議字段、首部校驗(yàn)和以及選項(xiàng)字段。掌握IP分片的原因、過(guò)程及相關(guān)字段（標(biāo)識(shí)、標(biāo)志、片偏移）。4.3路由算法與路由協(xié)議路由算法分為靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由。動(dòng)態(tài)路由算法主要有距離向量路由算法（如RIP）和鏈路狀態(tài)路由算法（如OSPF）。理解RIP協(xié)議的“跳數(shù)”度量、距離向量更新規(guī)則、無(wú)窮計(jì)數(shù)問(wèn)題及解決方法。理解OSPF協(xié)議的鏈路狀態(tài)公告（LSA）、鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、Dijkstra算法計(jì)算最短路徑樹(shù)的過(guò)程，以及OSPF的區(qū)域劃分和洪泛機(jī)制。邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP用于自治系統(tǒng)之間的路由選擇，了解其基本思想和路徑屬性。4.4ICMP協(xié)議與ARP協(xié)議Internet控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息，如差錯(cuò)報(bào)告（目的不可達(dá)、超時(shí)等）和詢問(wèn)報(bào)文（回顯請(qǐng)求與應(yīng)答，即ping命令）。地址解析協(xié)議（ARP）用于將IP地址映射為物理MAC地址，其工作過(guò)程（請(qǐng)求與應(yīng)答）及ARP緩存的作用需要掌握。逆地址解析協(xié)議（RARP）則相反，將MAC地址映射為IP地址。4.5IPv6協(xié)議了解IPv6產(chǎn)生的背景（IPv4地址耗盡）、IPv6地址的表示方法、主要特點(diǎn)（更大的地址空間、簡(jiǎn)化的首部、流標(biāo)簽、即插即用等）以及IPv4向IPv6過(guò)渡的技術(shù)（如雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)、NAT-PT）。五、運(yùn)輸層5.1運(yùn)輸層的功能與服務(wù)運(yùn)輸層為應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的邏輯通信服務(wù)，彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)層盡力而為服務(wù)的不足。主要功能包括：進(jìn)程尋址（端口號(hào)）、可靠數(shù)據(jù)傳輸、流量控制、擁塞控制。理解運(yùn)輸層與網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)的區(qū)別（端到端vs.主機(jī)到主機(jī)）。5.2UDP協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）是一種無(wú)連接、不可靠、面向數(shù)據(jù)報(bào)的運(yùn)輸層協(xié)議。其首部簡(jiǎn)單（8字節(jié)），開(kāi)銷小，傳輸效率高，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求高但可容忍少量差錯(cuò)的應(yīng)用（如視頻、語(yǔ)音、DNS）。掌握UDP數(shù)據(jù)報(bào)的格式。5.3TCP協(xié)議傳輸控制協(xié)議（TCP）是一種面向連接、可靠、面向字節(jié)流的運(yùn)輸層協(xié)議。TCP通過(guò)三次握手建立連接，四次揮手釋放連接。理解其詳細(xì)過(guò)程及各狀態(tài)的轉(zhuǎn)換（如LISTEN,SYN-SENT,SYN-RCVD,ESTABLISHED,FIN-WAIT-1,FIN-WAIT-2,TIME-WAIT等）。TCP的可靠傳輸機(jī)制通過(guò)序號(hào)、確認(rèn)號(hào)、超時(shí)重傳、流量控制（滑動(dòng)窗口機(jī)制）、擁塞控制（慢開(kāi)始、擁塞避免、快重傳、快恢復(fù)）等實(shí)現(xiàn)。深入理解滑動(dòng)窗口的工作原理，以及擁塞控制四個(gè)階段的具體操作和門(mén)限（ssthresh）的作用。TCP首部格式復(fù)雜，包含諸多控制位（如SYN,ACK,FIN,RST,PSH,URG）和窗口字段，需要熟悉。5.4端口與套接字端口號(hào)用于標(biāo)識(shí)主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程。熟知端口（____）、注冊(cè)端口（____）和動(dòng)態(tài)/私有端口（____）。套接字（Socket）由IP地址和端口號(hào)組成，唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程。六、應(yīng)用層6.1應(yīng)用層協(xié)議概述應(yīng)用層協(xié)議定義了應(yīng)用進(jìn)程間通信和交互的規(guī)則。常見(jiàn)的應(yīng)用層協(xié)議基于客戶-服務(wù)器（C/S）模式或?qū)Φ龋≒2P）模式。6.3FTP協(xié)議文件傳輸協(xié)議（FTP）用于在客戶機(jī)和服務(wù)器之間進(jìn)行文件傳輸，使用兩個(gè)TCP連接：控制連接（21號(hào)端口）和數(shù)據(jù)連接（20號(hào)端口，主動(dòng)模式）。理解FTP的工作流程和兩種數(shù)據(jù)連接模式（主動(dòng)模式與被動(dòng)模式）。6.4DNS協(xié)議域名系統(tǒng)（DNS）將域名解析為IP地址，是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施之一。理解DNS的分布式層次數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、域名服務(wù)器的類型（根域名服務(wù)器、頂級(jí)域名服務(wù)器、權(quán)威域名服務(wù)器、本地域名服務(wù)器）以及域名解析過(guò)程（遞歸查詢與迭代查詢）。6.5電子郵件協(xié)議電子郵件系統(tǒng)基于SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議，用于發(fā)送郵件，25號(hào)端口）、POP3（郵局協(xié)議版本3，用于接收郵件，110號(hào)端口）或IMAP（互聯(lián)網(wǎng)消息訪問(wèn)協(xié)議，用于接收郵件，143號(hào)端口）等協(xié)議。了解其基本工作原理。七、網(wǎng)絡(luò)安全（簡(jiǎn)述）網(wǎng)絡(luò)安全是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的重要組成部分。了解基本的安全威脅（如截獲、中斷、篡改、偽造）和基本的安全服務(wù)（如機(jī)密性、完整性、可用性、認(rèn)證、不可否認(rèn)性）。掌握對(duì)稱密鑰密碼體制（如DES、AES）和公鑰密碼體制（如RSA）的基本原理和特點(diǎn)。了解數(shù)字簽名、報(bào)文鑒別碼（MAC）、防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)等基本概念。八、復(fù)習(xí)建議1.構(gòu)建知識(shí)體系：以網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為框架，將各層的核心概念、協(xié)議、技術(shù)串聯(lián)起來(lái)，形成完整的知識(shí)圖譜。2.理解而非死記：注重理解協(xié)議的設(shè)計(jì)思想、解決的問(wèn)題以及為什么這樣設(shè)計(jì)，而不是僅僅記住協(xié)議的具