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《计算机网络原理》学习笔记——适用于自学考试的纯干货

计算机网络原理

第一章：计算机网络概述

一、计算机网络的基本概念

起源：从技术范畴来看，计算机网络是计算机技术与通信技术相互融合的产物

定义：计算机网络是互连的，自治的计算机的集合

互连：是指利用通信链路连接相互独立的计算机系统

自治：是指互连的计算机系统批次独立，不存在主从或者相互控制的关系

互联网internet：计算机互连形成网络，网络互连形成互联网

因特网：Internet：最大的互联网，应用最广泛的计算机网络

因特网服务提供商：Internet Service Provider，ISP

协议：通信实体在数据交换过程中需要共同遵守的规则或约定

协议的三要素：

语法：定义交换信息的格式和结构

语义：定义交换信息的控制信息

时序：定义交换信息的顺序和速度匹配

计算机网路的功能：资源共享

1、硬件资源共享：计算资源、存储资源、打印机或扫描仪共享

2、软件资源共享：数据库系统等，SssS（软件即服务）是目前互联网环境下软件共享的典型形式

3、信息资源的共享：浏览网页等

计算机网络的分类：

1、按覆盖范围分类：个域网（PAN），局域网（LAN），城域网（MAN），广域网（WAN）

2、按拓扑结构分类

1）星型网络：包括一个中央结点，网络中的主机通过点对点通信链路与中央结点连接

优点：易于监控管理、易于故障诊断、易于故障隔离

缺点：中央结点压力大，一旦故障，全网瘫痪，网络规模受限于中央结点的端口数量

2）总线型网络：网络采用一条广播信道作为公共传输介质，称为总线。所有结点都和总线连接，结点间的通信均

通过共享的总线进行

优点：结构简单，电缆数量少，易于扩展

2023/11/2 16:54

《计算机网络原理》学习笔记——适用于自学考试的纯干货

缺点：容易产生冲突，故障诊断和隔离困难，通信范围受限

3）环形链路：利用通信链路将所有结点连接成为一个闭环。

优点：易于避免冲突，电缆长度短，可使用光纤

缺点：某结点故障全网瘫痪，增加（撤出）结点麻烦

4）网状网络：网络中的所有结点都通过多条链路与不同的结点直接连接

优点：网络可靠性高，一条或多条链路故障，网络仍然可以连通

缺点：结构复杂，造价高

5）树形网络：可以看作是总线型网络和星型网络的结合

优点：易于扩展，故障隔离容易

缺点：根结点要求高

6）混合网络：由两种或以上简单拓扑结构混合连接而成的网络

优点；易于扩展，可以根据需要构建不同规模的网络

缺点：结构复杂，管理与维护相对困难

3、按照交换方式分类

1）电路交换网络：电话

2）报文交换网络：电报，存储转发的方式

3）分组交换网络：计算机网络

4、按用户属性分类

1）公用网：面向公众开放的网络

2）私有网：某个组织内部使用

二、计算机网络的结构

计算机网络结构

1、网络边缘：计算机、手机等端系统

2、接入网络：

1）电话拨号接入：利用电话网络接入

2）ADSL接入：非对称式数字用户线路，利用电话网络接入，基于频分多路复用（FDMA），非对称、独享式接

入

3）混合光纤同轴电缆HFC接入：利用有线电视网络接入，基于频分多路复用（FDMA），非对称，共享式接入

4）局域网接入：典型的局域网技术是以太网技术和WIFI等

5）移动网络接入：利用3G/4G/5G网络接入

3、网络核心：由通信链路互连的分组交换设备组成的网络，作用是实现网络边缘端系统主机之间的中继与转发

数据交换技术：具有多通信端口，可以同时连接多个通信结点

常见的数据交换技术

1、电路交换：最早的电路交换电话网络，过程是：建立电路，传输数据、拆除电路，在通路释放之前只能由双方

独占使用。

优点：实时性高，时延短

缺点：信道利用率低，不适合猝发式通信

2、报文交换：把数据附上一个首部（通常是原地址和目的地址），发送给交换设备，交换设备存储转发到目的主

机

优点：信道利用率高

缺点：不能满足实时通信的要求，数据有可能丢失

3、分组交换：把大的数据块分割成小的数据块，然后通过交换设备分组转发到目的地址，分组的首部要附上原地

址、目的地址、序号等

优点：交换设备存储容量要求低；交换速度快；可靠传输效率高；更加公平

缺点：有效传输速率降低

第一个分组交换网络ARPAnet

计算机网络性能

1、速率和带宽（bit/s，Kbit/s，Mbit/s，Gbit/s，进制为1000）

1）速率：单位bit/s，每秒传输的bit量，描述数据传输的快慢

2）带宽：单位bit/s，每秒最大能传输的bit量，用于描述一条信道或链路传输数据的能力（也可以用最高频率和

最低频率之差来表示）

3）吞吐量：单位bit/s，每秒实际从原主机到目的主机送达的bit量，用于描述网络实际数据传送能力

2、时延：数据从网络中的一个结点到达另一个结点需要的时间。通常将连接两个结点的直接链路称为一个“跳

步”，简称”跳“Hop

1）结点处理时延：交换设备收到一个分组之后对数据进行分析的时延

2）排队时延：在交换设备内排队等待发送的时延

2023/11/2 16:54

《计算机网络原理》学习笔记——适用于自学考试的纯干货

3）传输时延：一个分组发送时，从发送第一位开始到发送完最后一位为止，需用的时间

5）传播时延：信号从发送端发出，经过一定的物理链路到达接收端所需要的时延，实际是电磁波的速度，没有给

定的情况下取2*10的8次方

3、时延带宽积：一段物理链路上传播时延和链路带宽的乘积，记为G

时延：s

带宽：bit/s

时延带宽积：bit

如果将物理链路看作一段传输数据的管道的话，时延带宽积表示一段链路可以容纳的数据位数，也称为以位为单

位的链路长度

4、丢包率：丢失分组的总数/发送分组的总数

用于评价和衡量网络性能，在很大程度上反映网络拥塞程度

三、计算机网络体系结构

计算机网络所划分的层次以及各层协议的集合就称为计算机网路体系结构

OSI参考模型：国际标准化组织ISO，提出开放系统互连参考模型OSI（open system interconnection），简

称OSI

助记：物联网输会示用

对等层之间的通信称为虚拟通信

结点到结点层：中间系统只实现物理层、数据链路层、网络层功能，因此物理层、数据链路层、网络层为结点到

结点层

端到端层：传输层、会话层、表示层、应用层为端到端层

相关概念

1、协议数据单元（PDU）

物理层：比特流

数据链路层：帧

网络层：分组或包

传输层：数据段或报文段

应用层：报文

2、服务访问点：相邻层之间的服务是通过其接口面上的服务访问点（Service Access Point，SAP）来实现的，

N层的SAP就是（N+1）层访问N层的地方，每个SAP都有一个唯一的地址号码

3、服务原语：第N层向（N+1）层提供服务，或第（N+1）层请求第N层提供服务，都是用一组原语描述的：请

求、指示、响应、证实

TCP/IP参考模型：

应用层：报文

传输层：报文段，TCP、UDP协议

网络互联层：数据报，该层是核心，IP协议

网络接口层：帧

五层参考模型

应用层：报文

传输层：段

网络层：数据报

链路层：帧

物理层：比特流

四、计算机网络与因特网发展简史

ARPAnet是第一个分组交换网络，也是当今因特网的祖先

第二章：网络应用

计算机网络应用体系结构

2023/11/2 16:54

《计算机网络原理》学习笔记——适用于自学考试的纯干货

客户/服务器（C/S）结构：是最典型、最基本的网络应用，WWW、电子邮件、FTP等

特点：

1、网络通信双方分为客户程序和服务器程序，用户与用户之间不能直接通信

2、服务器程序需要先运行起来，做好接受通信的准备

3、客户程序后运行，主动与服务器进行通信

纯P2P结构：通信双方既是客户也是服务器

混合结构网络应用：结合了C/S和P2P

网络应用通信基本原理

基本过程：就是运行在不同主机上应用进程间以C/S方式进行通信

典型的网络应用编程接口：套接字Socket，是通往不同服务的门

对于一个传输层协议，需要为其接口的每个套接字分配特定的编号，该编号称为端口号

域名系统（DNS）

域名系统可以将域名转换为IP地址，实现转换的过程称为域名解析

为了实现域名解析，域名系统建立分布式数据库，存储域名和IP地址的对应关系

域名的命名方式：层次树状结构的命名方式，依次为：三级域名、二级域名、顶级域名，各个层级之间用.分割，

例如：www.baidu.com

顶级域名的分类：

1、国家顶级域名，如：cn us uk等

2、通用顶级域名，如：com org gov 等

3、基础结构域名：只有一个ARPA，用于反向解析（从IP地址转换为域名）

域名服务器的分类：

1、根域名服务器：是最重要的域名服务器，全球只有13个，保存所有顶级域名服务器的域名和IP地址，分别用a-

m来表示

2、顶级域名服务器：负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名

3、权威域名服务器：负责一个区的域名服务器，保存该区中所有主机域名和IP地址

4、中间域名服务器：不是以上三种的域名服务器

域名解析过程：

1、递归解析，代替查询主机或其它域名服务器，进行进一步的域名查询，并将最终解析结果发送给查询主机或服

务器

2、迭代解析，不会代替主机或其它域名服务器，进行进一步的查询，只是将下一步要查询的服务器告知该主机或

域名服务器

万维网应用（WWW）

万维网应用结构：

1、web服务器，存储并管理供用户请求浏览的Web页面（Web文档）

2、浏览器，客户端软件，即Web应用的客户代理

3、超文本传输协议（HTTP），客户和服务器进行交互的应用层协议

浏览器通过URL访问服务器资源

URL：统一资源定位符，URL主要由两个部分组成：存放对象的主机域名（IP地址）和对戏那个的路径

URL确保万维网的每一个对象或页面具有唯一性

HTTP（Hyper Text Transfer Protocal）是Web应用的应用层协议，定义浏览器如何向Web服务器发送请求

以及Web服务器如何向浏览器进行响应

HTTP协议主要由HTTP1.0/HTTP1.1，目前最主流是的HTTP1.1

HTTP连接过程：浏览器在向服务器发送请求前，首先需要传输层建立TCP连接，然后才能发送HTTP报文，并接

受HTTP响应报文。根据HTTP在使用TCP连接的策略不同，可以分为非持久连接和持久连接的HTTP

非持久连接的HTTP：在服务器返回确认信息后即断开连接，再请求时再连接

2023/11/2 16:54

《计算机网络原理》学习笔记——适用于自学考试的纯干货

并行连接：通过建立多条并行TCP连接，并行发送HTTP请求和并行接受HTTP响应

持久连接的HTTP：和服务器建立连接后，请求得到确认不断开连接

非流水方式持久连接：也称为非管道式持久连接，客户端在通过持久连接收到前一个响应报文之后，才能发出对

下一个对象的请求报文

流水式持久连接：也称为管道方式持久连接，客户端在通过持久连接收到前一个对象的请求报文前，连续依次发

送对后续对象的请求报文，然后再通过该连接依次接受服务器发回的响应报文

HTTP/1.0默认的是非持久连接

HTTP/1.1默认是流水方式的持久连接

HTTP/1.1不应该与HTTP/1.0客户端建立持久连接

HTTP报文：请求报文和响应报文

HTTP报文由4个部分组成：

起始行（Star line）

首部行（header line）

空白行（blank line）

实体主体（entity body）

请求报文响应报文

起始行 <方法><资源路径><HTTP版本><CRLF> <HTTP版本><状态码><原因短语>

首部行携带附加信息同请求报文

空白行 CRLF 同请求报文

实体主体实际要传输的内容同请求报文

方法：get header put post

状态码：

1XX：提示信息

2XX：请求成功

3XX：重定向

4XX：客户端错误，请求包含错误或无法完成请求

5XX：服务器错误

报文主体：

使用get方法时，报文主体为空

使用post方法时：报文主体为表单信息

http是无状态协议，引入：cookie

Cookie（小型文本文件）：某些网站为了跟踪辨别用户身份，追踪用户信息，由服务器建立并保存在客户端的文

本文件。

Cookie技术主要内容：

1、HTTP响应报文中的Cookie头行：Set-Cookie

2、用户浏览器在本地维护和管理的Cookie文件

3、HTTP请求报文中的Cooke头行：Cookie

4、网站后台数据库中存储、维护的Cookie信息，包括已分配给用户的ID和每个ID用户在本网站的访问特征等

Internet电子邮件

电子邮件系统结构

1、邮件服务器

2、用户代理

3、简单邮件传输协议（SMTP）

4、邮件读取协议（POP3）

SMTP：是Internet电子邮件的核心应用层协议，实现邮件服务器之间，用户代理和邮件服务器之间的邮件传输

SMTP通过以下三个阶段的应用层交互，完成电子邮件的传输：

1、握手阶段

2、邮件传输阶段

3、关闭阶段

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