计算机网络知识串讲复习(超全)

本文总结了学习计算机网络所必需的知识，可用于巩固知识或期末复习~~~假如觉得博主爆肝总结不错，感谢点赞！

目录

1.计算机网络的几个发展阶段

2.计算机网络的组成

三、协议概念

4.实体、协议、服务和服务访问点

5.计算机网络的分类

6.物理层的四个特征

7.数据传输方式:通信双方的交互方式(通过传输方向划分)

8.数据传输方式:按传输对象分类

9.数据交换:

10、两种信号

11.数据传输方式:串行传输和并行传输(同时传输数量分)

12、串行传输中的同步传输和异步传输（数据传输通过数据报告的行为分数）

13.数据传输通过传输的信号划分

14.四种信道复用技术

15.数据链路层的基本概念

16.帧是什么？

17.数据链路层的三个基本问题

18.网络建设的目的

19、基带传输、宽带传输(载波)

20.局域网和广域网

局域网:

广域网:

21.广域网和局域网的区别

22冲突域和广播域

23.各层的互联设备及其功能

1.物理层设备(集线器和中继器)

集线器的特点：

2、数据链路层设备(网桥和交换机)

3、网络层设备(路由器)

路由器的作用

网桥和路由器的区别:

交换机和路由器的区别:交换机

路由器

网络层之上的设备：网关

24、以太网

25、PPP协议

26、HDLC协议

27、各层提供哪两种连接(服务)方式

28、常见的介质类型

29、各层的基本功能

30、TCP/IP四层(五层)模型各层主要协议详述

1、一张表理清 OSI七层和TCP/IP四层的关系

2、TCP/IP模型

3、具体协议与TCP、UDP的归属 

31、网卡实现的功能

31、数据链路层 :CSMA/CD 与 CSMA/CA

32、VLAN的作用

33、局域网协议结构（太网数据帧中的MAC和LLC）

34、网络层ARP协议

35、IP地址分类

36、IP地址二进制转十进制

37、 TCP、UDP协议的基本功能

1、UDP概念:

2.UDP首部格式:

 3.当传输层从IP层收到UDP数据报时:

4.UDP校验:

5.TCP概念: 

6.TCP报文段的首部格式:

38、 TCP建立连接和释放

1.TCP连接管理

（1）连接的建立 - - - 三次握手

（2）TCP连接释放----四次握手

39、 传输层之TCP流量控制

40、传输层之TCP拥塞控制

41、TCP判断拥塞控制的两个标准

42、OSI端到端的通信在哪一层

43、TCP/IP端到端的通信在哪一层

44、应用进程与传输层的交互接口是什么

45、寻址

46、DNS（域名解析协议）

47、端口范围

48、运输层中Socket是什么?

49、应用层中客户服务器(C/S)方式和对等(P2P)方式

博主爆肝总结！~~~

感谢观看!~~~~~

1、计算机网络的几个发展阶段

1、诞生阶段；以传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统。

2、形成阶段；以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体。

3、互联互通阶段。

4、高速网络技术阶段。

2、计算机网络的组成

1. 终端系统/资源子网：提供共享的软件资源和硬件资源
2. 通信子网：提供信息交换的网络结点和通信线路。

3、协议的概念

 网络协议是指为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

 网络协议也简称协议。

 网络协议主要有以下三个要素组成:

1. 语法：数据和控制信息的结构或格式
2. 语义：用于协调和进行差错处理的控制信息
3. 时序（同步）：是对事件实现顺序的详细说明

4、实体,协议,服务,和服务访问点

1.实体

• 当研究开放系统中的信息交换时，往往使用实体这一较为抽象的名词。
• 实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实体就是一个特定的软件模块。

2.协议

• 协议是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。
• 协议的语法方面规则定义了所交换的信息的格式。
• 协议的语义方面规则定义了发送者或接收者所要完成的操作，例如，在何种条件下数据必须重传或丢弃。
• 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。
• 协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的实体是透明的。
• 协议是水平的，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

3.服务

• 服务是垂直的，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
• 并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层实体“看得见”的功能才能称为服务。
• 上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。

4.服务访问点

• 在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方，通常称为服务访问点SAP。
• 服务访问点SAP是一个抽象的概念，它实际上就是一个逻辑接口，有点像邮政信箱(可以把邮件放入信箱和从信箱中取走邮件)，但这种层间接口和两个设备之间的硬件接口(并行的或串行的)并不一样。
• OSI把层与层之间交换的数据的单位称为服务数据单元SDU，它可以与PDU不一样，例如，可以是多个SDU合成为一个PDU(协议数据单元)，也可以是一个SDU划分为几个PDU。
• 协议数据单元PDU是指对等层次之间传递的数据单位。协议数据单元物理层的 PDU是数据位，数据链路层的 PDU是数据帧，网络层的PDU是数据包，传输层的 PDU是数据段，其他更高层次的PDU是数据。

5、计算机网络的分类

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1.公用网指的是电信公司构建的大型网络，面对公众开放，只要交钱既可使用，又叫公众网。

2.专用网指的是某个部门为本单位的特殊业务工作需要而建造的网络。例如铁路部门、电信部门专门为自己构建的，不对外开放的网络。

按照拓朴分类：星型结构 树形结构 总线型结构 环形结构 网状结构

按照范围分类：

1. 广域网WAN：覆盖面积通常为几十公里到几千公里，可以覆盖国家范围、洲际范围，有时也成为远程网。负责互连分布在不同区域的城域网和局域网，是最大范围的网络。
2. 城域网MAN：覆盖范围一般是一个城市。作用距离为5到50公里。通常作为城市骨干网，互连大量企业、机构、学校。
3. 局域网LAN:局域网一般是微信计算机或工作站通过告诉线路相连，范围一般是一个实验室、一栋楼或一个校园。通常由某个单位单独拥有、使用和维护。
4. 个域网PAN：个人区域网络。非用来连接普通计算机，耳式在个人工作的地方把个人使用的电子设备，鼠标、键盘、耳机等用无线的方式连接起来形成的个人网络系统。

按照传输方式分类：有线网络（IEEE802.3） 无线网络：（ IEEE802.11 WLAN无线局域网（wireless） WPAN无线个域网）

6、物理层的四个特性

概念:

• 物理层要解决的基本问题：如何在各种传输媒体上传输比特0和1的问题。进而给数据链路层提供透明传输比特流的服务。
• 物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。
• 用于物理层的协议也常称为物理层规程。

四个特性:

机器特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置。

电器特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

7、数据传输方式：通信双方的交互方式（通过传输方向分）

1.单工通信：简单的说就是一方只能发信息，另一方则只能收信息，通信是单向的。

2.半双工通信：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。比单工先进一点，就是双方都能发信息，但同一时间则只能一方发信息。

3.全双工通信：通信的双方可以同时发送和接收消息。显然，双向同时通信的效率是最高的

8、数据传输方式：按照传输对象分

• 单播： 1对1
• 多播：1对多
• 广播：1对all

9、数据交换：

• 电路交换：整个报文从源头到终点连续的传输
• 报文交换：整个报文先传达到相邻节点，全部存储下来查找转发表，再转发到下一个节点
• 分组交换：将一个报文分成多个分组，传送到相邻结点，在查找转发表，在转发到下一个结点

电路交换

优点：

1、通信时延小，适合传输大量数据

2、有序传输，只在一条固定线路传输，不会失序

3、没有冲突，只在一条线路传输，不会引发冲突

4、适用范围广，适合模拟信号和数字信号

5、实时性强

6、控制简单，结构简单，易于控制

缺点：

1、建立连接时间长

2、线路独占，使用效率低

3、灵活性差

4、难以规格化

报文交换：

优点: 1、无需建立连接，可以随时发送报文

2、动态分配线路

3、提高线路可靠性，若线路故障会选择正常线路

4、提高线路利用率

5、提供多目标服务，一个报文可以同时发送给多个地址

缺点：

1、引发了转发时延，在节点中转发储存时间花费多

2、需要较大储存缓存空间

3、需要传输额外的信息量，报文中有源地址点多余信息

分组交换：

优点：

1、无需建立连接

2、线路利用率高

3、简化了储存管理，分组长度固定，缓冲区固定，易于管理

4、加速传输，节点的转发和缓存同时进行，提高速度

5、减少出错概率和重发数据量

缺点：

1、引发了转发时延

2、需要传输额外的信息量，分组中有源地址等额外信息量

3、对于数据报服务，处在失序、丢失货重复分组的问题

4、对于虚电路服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程  

10、两种信号

• 模拟信号—特定频段的信号—有更加丰富的表现形式------抗干扰能力弱
• 数字信号—不是1就是0--------抗干扰能力强

11、数据传输方式：串行传输和并行传输(通过同时间传输数量分)

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串行传输是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送

数据通过一条线路传输，一个一个比特依次传送，因此只需要一条线路。

数据在进行远距离传输的时候用的是串行传输，不是并行传输。

​

数据通过多条线路传输。

并行传输的优点是速度为串行传输的n倍。

缺点是成本高。

计算机内部数据的传输一般使用并行传输。

12、串行传输中的同步传输和异步传输（数据传输方式通过数据报文的双方的行为分）

同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。

异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的

同步传输就是，数据没有被对方确认收到则调用传输的函数就不返回。　　 接收时，如果对方没有发送数据，则你的线程就一直等待，直到有数据了才返回，可以继续执行其他指令　　异步传输就是，你调用一个函数发送数据，马上返回，你可以继续处理其他事，　　接收时，对方的有数据来，你会接收到一个消息，或者你的相关接收函数会被调用。

形象解释:

异步传输: 你传输吧，我去做我的事了，传输完了告诉我一声　
同步传输: 你现在传输，我要亲眼看你传输完成，才去做别的事

同步与异步传输的区别

• 异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。
• 异步传输的单位是字符而同步传输的单位是桢。
• 异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会，而同步传输是以数据中抽取同步信息。
• 异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。
• 异步传输相对于同步传输效率较低。
• 同步传输的比特分组要大得多。他不会独立的发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把他们组合起来发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称帧
• 异步传输将比特分成小组进行传输，小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接受方从不知道它们会在什么时候到达。

13、数据传输方式通过传输的信号分

• 基带传输：传输数字信号叫做基带传输
• 频带传输：传输模拟信号叫做频带传输

14、四种信道复用技术

频分复用（FDM）：用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的用户在同样的时间内占用不同的带宽资源（这里的带宽是频率带宽）。该种复用方式是效率较高，实现简单，但是信道利用率不高

时分复用（TDM）：时分复用的用户是在不同的时间占用同样的频带宽度当某用户无数据发送时，该时分复用帧分配给该用户的时隙只能处于空闲状态，即使其他用户一直有数据发送，也不能使用这些空闲的时隙，导致复用后信道的利用率不高。所以又研究出了统计时分

统计时分复用（STDM）：统计时分复用是一种改进的时分复用，主要作用是提高信道的利用率。统计时分复用不是固定分配时隙，是按需动态分配时隙。集中器常使用这种统计时分复用。

波分复用（WDM）：其实就是光的频分复用，光纤传多种不同波长（频率）的光信号，波长不同，各路光信号互不干扰。

码分复用（CDM）/码分多址（CDMA）：将每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片

15、数据链路层的基本概念

概念:数据链路层是在物理层和网际层之间的协议，提供相邻结点的可靠数据传输

数据链路层的功能:实现数据在一个网络之间的传输

数据链路的组成:

1. 链路:从一个节点到一个相邻节点的一段物理线路，而中间没有任何其他交换节点。

2. 数据链路：数据链路的构成由把实现通信协议的硬件和软件加到链路上构成的。

16、什么是帧？

• 数据链路层的协议数据单元
• 组成：
  • 帧头：源MAC地址，目的MAC地址，类型（MAC地址用于在网络中唯一标示一个网卡，一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的MAC地址）
  • 数据
  • 帧尾：校验

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17、数据链路层的三个基本问题

封装成帧（PPP） 封装成帧是把网络层交付的协议数据单元，添加帧头和帧尾的操作，称为封装成帧，主要目的是为了在链路上以帧为单元传输数据，从而实现数据链路层本身的功能，根据首部和尾部的标记，从收到的比特流中识别帧的开始和结束。

封装后的帧的格式：

​透明传输 透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传输，指的是数据链路层对上层交付的传输数据没有任何限制，就好像数据链路层不存在一样。差错检测

在传输过程中可能会产生比特差错：1 可能会变成 0， 而 0 也可能变成 1。 因此收到正确的帧就要向发送端发送确认，发送算在一定的期限内若没有收到对方的确认，就认为出现了差错，因而就进行重传，直到收到对方的确认为止

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组帧的四种方法：

字符计数法、字符填充法、零比特填充法、违规编码法

（1）字符计数法

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（2）字符填充法

发送方在封装帧时，数据的可能有图中两种类型，传输数据时可能会出现图中所述的错误

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 解决方法:

• 我们可以在特殊字符（SOH、EOT、ESC）前面填充一个转义字符来区分
• 发送方在封装帧时，进行扫描，扫描到SOH、EOT、ESC（转义字符）时在其前面添加转义字符，以区分，告诉接受方这个和特殊字符相同的字符是数据，当然这些约定由双方之间的协议完成

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（3）零比特填充法

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（4）违规编码法

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目前比较常用的编码方式​

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检验和纠正差错的编码方法：

关于数据链路层和物理层的编码区别：

什么是冗余编码?

 

检错编码:

(1)奇偶校验

实现原理： 在原编码中加一个校验位，则原编码就变成了校验码，它的码距为2，可以检查出奇数位错误，但不能检查出偶数位错误，增加的冗余位为奇偶校验位，一般校验位设置在原编码的最左边或最右边。 奇校验码：整个校验码（信息位+校验位）中1的个数位奇数 偶校验码：整个校验码（信息位+校验位）中1的个数位偶数

在发送的数据中添加1个奇偶检验位，在接收方根据1的个数来判断是否出现错误。

例如传输过程中添加1个1后，整体的1的个数为奇数，在传输过去后根据1的个数判断是否出现传输错误，但是当传输错了偶数个1时不能判断出来。

因此这种判断存在很大的局限性。在数据链路层中不使用。

(2)循环冗余校验CRC

循环冗余检验是一种可靠性非常高的校验方法。

校验步骤:

1. 收发双方约定好一个生成多项式G(x)
2. 发送方基于待发送的数据和生成多项式计算出差错检测码（冗余码），将其添加到待传输数据的后方一起传输
3. 接收方通过生成多项式来计算收到的数据是否出现误码

   

在计算除数时，要进行异或运算，两数相同为0不同为1。

  

18、构建网络的目的

实现资源共享

19、基带传输，宽带传输(载波)

原理:

基带传输：信号源产生的原始电信号称为基带信号，将数字数据0、1直接用两种不同的电压表示，然后送到线路上去传输。

宽带传输：将基带信号进行调制后形成模拟信号，然后采用频分复用技术实现宽带传输。

宽带传输的距离比基带远，因为基带传输直接传送数字信号，虽然数字信号的传输速率高，但是传输的速率越高，能够传输的距离越短；而一个宽带信道能被划分为许多个逻辑信道（只是在宽带信道中划分，可控制的划分。

划分之后也不是变成多条线了，实际还是一条数据线），从而可以将各种声音、图像和数据信息传输综合在同一物理信道中进行。在多个逻辑通道中用不同的信号（模拟信号和数字信号）传输数据。

  基带信号：

信源（信息源，也称发终端）发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号（相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。）其由信源决定。说的通俗一点，基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号，比如我们说话的声波就是基带信号。（如果一个信号包含了频率达到无穷大的交流成份和可能的直流成份，则这个信号就是基带信号。） 

简单的说，基带信号就是低频信号，也就是需要被传输的信号，相当于货物。但是因为基带信号频率低，传输损耗大，所以需要将信号调制到高频上面。调制到高频（就是载频，相当于货车）以后传输损耗就可以接受了。

载波信号 ：

载波是指被调制以传输信号的波形。基带信号的频带很宽(理论上是无限宽)，但由于带通原因，几乎不存在无限带宽的传输媒体，所以基带信号无法在普通介质上进行远距离传输，否则码间干扰和衰减无法使信号得到恢复，所以用载波对基带信号进行调制，减小带宽，可以使信号可靠传输，减小衰减，接受端再进行解调还原原来的数字信号。载波频率较为单一，因此调制后的信号的带宽较小。 

宽带信号 ：

宽带信号是一个相对概念，它是指它的传输介质具有很宽的带通能力，这样的好处就是能够在一路传输介质上复用很多的信号，节省线路铺设的成本，在宽带介质上传输的信号就叫宽带信号了。目前带宽最宽的介质时单模光纤。

20、局域网和广域网

局域网:

• 局域网（ Local Area Network）：简称LAN，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组，使用广播信道
• 特点:

1. 覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内
2. 使用专门铺设的传输介质（双绞线、同轴电缆）进行联网，数据传输速率高（10Mb/s~10Gb/s）.
3. 通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高。
4. 各站为平等关系，共享传输信道。
5. 多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播

决定局域网的主要要素为：网络拓扑，输介质与介质访问控制方法

局域网拓扑结构:

局域网的传输介质:

局域网介质访问控制方法:

1. CSMA/CD 常用于总线型局域网，也用于树型网络
2. 令牌总线常用于总线型局域网，也用于树型网络 它是把总线型或树型网络中的各个工作站按一定顺序如按接口地址大小排列形成个逻辑环。只有令牌持有者才能控制总线，オ有发送信息的权力。
3. 令牌环用于环形局域网，如令牌环网

局域网的分类:

广域网:

21、广域网与局域网的区别

	广域网	局域网
覆盖范围	很广，通常跨区域	较小通常在一个区域内
连接方式	结点之间都是点对点的连接，但是为了提高网络的可靠性，一个结点交换机通常与多个结点交换机相连。	普遍采用多点接入技术
OSI层级	三层:物理层，数据链路层，网络层	两层:物理层，数据链路层
联系与相似点	1、广域网和局域网都是互联网的重要组成构建，从互联网角度看，二者平等(不是包含关系)	2、连接到一个广域网或一个局域网上的主机在该网内通信时，只需要使用其网络的物理地址
着重点	强调资源共享	强调数据传输

广域网和局域网的不同： 1、两者范围不一样。局域网就是在固定的一个地理区域内由2台以上的电脑用网线和其他网络设备搭建而成的一个封闭的计算机组，范围在几千米以内；广域网是一种地域跨度非常大的网络集合，范围在几十公里到几千公里。

2、两者的IP地址设置不一样。局域网里面，必须在网络上有一个唯一的IP地址，这个IP地址是唯一的，在另外一个局域网，这个IP地址仍然能够使用。广域网上的每一台电脑（或其他网络设备）都有一个或多个广域网IP地址，而且不能重复。 3、两者连接的方式不一样。局域网是靠交换机来进行连接的，而广域网则是靠路由器将多个局域网进行连接。  

22、冲突域和广播域

冲突域是一种物理分段，指连接到同一导线上所有工作站的集合、同一物理网段上所有节点的集合或是以太网上竞争同一带宽节点的集合。冲突域表示冲突发生并传播的区域，这个区域可以被认为是共享段。在OSI模型中，冲突域被看作是OSI第一层的概念，连接同一冲突域的设备有集线器、中继器或其它简单的对信号进行复制的设备。其中，使用第一层设备（如中继器、集线器）连接的所有节点可被认为是在同一个冲突域内，而第二层设备（如网桥、交换机）和第三层设备（如路由器）既可以划分冲突域，也可以连接不同的冲突域。

广播域是指可以接收到同样广播消息的节点的集合。简单地说，在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则其它所有能够接收到这个帧的节点都是该广播域的一部分。由于许多设备都极易产生广播，因此，如果不进行维护就会消耗大量的带宽，降低网络的效率。广播域被看作是OSI第二层的概念，因此由中继器、集线器、网桥、交换机等第一、二层设备连接的节点被认为是在同一个广播域中，而路由器、第三层交换机等第三层设备则可以划分广播域。

第一层设备（如中继器、集线器）不能划分冲突域和广播域；第二层设备（如网桥、交换机）能划分冲突域，但不能划分广播域；第三层设备（如路由器）既能划分冲突域，又能划分广播域。

注意:

网络互连设备可以将网络划分为不同的冲突域、广播域。然而，由于不同的网络互连设备可能工作在OSI模型的不同层次上，如中继器工作在物理层，网桥和交换机工作在数据链路层，路由器工作在网络层，而网关工作在OSI模型的上三层。因此，它们划分冲突域、广播域的效果也就各不相同。

23、各层的互联设备及其功能

OSI的7层模型：

OSI分层（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分层（4层）：网络接口层，网际层，运输层，应用层 五层协议（5层）：物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层

1、物理层设备(集线器和中继器)

中继器:

中继器作为一个实际产品出现主要有两个原因：第一，扩展网络距离，再生衰减信号；第二，实现粗同轴电缆以太网和细同轴电缆以太网的互连。

中继器虽然可以延长信号传输的距离、实现两个网段的互连，但它并没有增加网络的可用带宽。如图2所示，网段1和网段2经过中继器连接后构成了一个冲突域和广播域。

注：

1. 由于这是物理层设备，所以它的两端要求是同一个类型的网络，不能是子网而是网段，同时要求两端的网段的速率要相同，协议相同。
2. 同时物理层设备也不会向网络层和数据链路层设备那样高级，它只会无脑的传输数据，所以它并不会进行任何的检错纠错。
3. 两端可以是相同的媒体，也可以是不同的媒体。

集线器：(多端口的中继器)

集线器可以看作是多接口的中继器，若侦测到碰撞，它就会提交阻塞信号。集线器同样可以延长网络通信的距离，或是连接物理结构不同的网络，但集线器主要还是用作主机站点的汇聚点，将连接在集线器各个接口上的主机联系起来，使之可以互相通信。

功能描述:

• 它的功能也是对信号的再生和放大，与中继器的不同之处在于，它再生信号之后需要转发到其他所有除自己之外处于工作的端口。

集线器位于物理层，无法识别MAC地址和IP地址，因此会以广播的形式发送它接收到的数据包，它的所有端口为一个冲突域同时也为一个广播域。

如图3所示，所有主机都连接到中心节点的集线器上构成一个物理上的星型连接。但实际上，集线器内部的各个接口都是通过背板总线连接在一起的，在逻辑上仍构成一个共享的总线。因此，集线器及其接口所连接的所有主机共同构成了一个冲突域和广播域。

集线器最大的特点就是采用共享型模式。也就是说，当一个接口向另一个接口发送数据时，其他端口处于等待状态。为什么会等待呢？举个例子来说，其实在集线器所连接的网络中，若A向B发送数据包，实际上A是发送给B、C、D三个接口的（该现象即紧接下文介绍的IP广播），但只有B接收，其他的接口在第一时间判断不是自己需要的数据后将不会再去接收A发送来的数据，直到A再次发送IP广播。在A再次发送IP广播之前的单位时间内，C，D是闲置的，或者C、D之间可以传输数据。因此我们可以理解为集线器内部只有一条通道（即公共通道），然后在这条公共通道下方连接着所有接口。

集线器的特点：

1. 由功能描述可以知道，集线器不具备数据的定向传送能力，是一个共享式设备。
2. 它不能隔离冲突域，所以连在集线器上的设备是平分带宽的。
3. 集线器使用的一般是星型拓扑结构。

2、数据链路层设备(网桥和交换机)

网桥:（交换机的前身）

网桥又称为桥接器，与中继器类似，传统的网桥只有两个接口，用于连接不同的网段。与中继器不同的是，网桥具有一定的智能性，可以学习网络上主机的地址，同时具有信号过滤的功能。

网桥的功能：网桥工作在数据链路层的MAC子层，可以使以太网的各网段成为隔离开的冲突域。 注：当网桥收到一个帧的时候并不是向所有接口转发，而是检查此帧的目的MAC地址，决定发往哪一个端口，或者直接丢弃。所以它相对物理层设备具有过滤功能。

交换机：

交换机的出现是为了解决连接在集线器上的所有主机会共享可用带宽，使得冲突域过大，从而造成网络堵塞的问题。交换机是通过为需要通信的两台主机直接建立专用的通信信道来增加可用带宽的，从一定层面上交换机可看作是多接口的网桥。

交换机的特点：

1. 从本质上来说，交换机是一个多端口的网桥，可以工作在数据链路层。它可以分割小的冲突域。
2. 以太网交换机在使用时，每个用户在是独占带宽的。因此N个端口的交换机总容量是N×mbps。同时可以实现无碰撞的传输数据。
3. 每个端口都直接与主机相连，并且一般都采用全双工方式。

交换机的交换模式：

1. 直通式
2. 存储转发式

交换机的自学习能力： 考虑到交换机连接主机随时变化，这就需要更新交换表中的表项。为此，交换机的每个表项都设有一定的有效时间。过期的表项会自动删除，保证了交换表中的数据符合当前网络的状况。这种自学习能力保证了交换机可以即插即用，不需要人工配置。

3、网络层设备(路由器)

路由器：

路由器是一种具有多个输入／输出端口的专用计算机，其任务是连接不同的网络（连接异构网络）并完成路由转发。在多个逻辑网络（即多个广播域）互联时必须使用路由器。 

注:转发流程

当源主机要向目标主机发送数据报时，路由器先检查源主机与目标主机是否连接在同一个网络上。如果源主机和目标主机在同一个网络上，那么直接交付而无须通过路由器。如果源主机和目标主机不在同一个网络上，那么路由器按照转发表（路由表）指出的路由将数据报转发给下一个路由器，这称为间接交付。可见，在同一个网络中传递数据无须路由器的参与，而跨网络通信必须通过路由器进行转发。例如，路由器可以连接不同的LAN, 连接不同的VLAN, 连接不同的WAN, 或者把LAN 和WAN 互联起来。路由器隔离了广播域。

路由器的作用

1. 转发功能处理通过路由器的数据流，关键操作是转发表查询、转发及相关的队列管理和任务调度等。
2. 路由选择功能通过和其他路由器进行基于路由协议的交互，完成路由表的计算。

网桥和路由器的区别:

• 网桥只能连接两个逻辑相同的网络（它相当于一个二层交换机），而路由器可以连接不同网络；网桥就是把不同物理位置的机器组成一个大的局域网，连接的多个网络属于同一个局域网；网桥连接的两个网络在逻辑上属于同一个局域网，但可以是不同策略的网络，如以太网和令牌环网；路由器可以连接不同的网络，连接的网络之间可以说没什么关系，是独立的；
• 网桥基于 MAC 地址转发，路由器基于 IP 转发；
• 网桥不隔离广播，而路由器可以隔离广播；
• 网桥工作在链路层，路由器工作在网络层；

交换机和路由器的区别:交换机

• 用于同一网络内部数据的快速传输

• 转发决策通过查看二层头部完成

• 转发不需要修改数据帧

• 工作在 TCP/IP 协议的二层 —— 数据链路层

• 工作简单，直接使用硬件处理

路由器

• 用于不同网络间数据的跨网络传输
• 转发决策通过查看三层头部完成
• 转发需要修改 TTL ，IP 头部校验和需要重新计算，数据帧需要重新封装
• 工作在 TCP/IP 协议的三层 —— 网络层
• 工作复杂，使用软件处理

网络层之上的设备：网关

网关（Gateway） 就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。也就是网络关卡。

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。默认网关在网络层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。

24、以太网

 （1）概述

• 以太网应当按DIX Ethernet V2标准，但是它与IEEE 802.3只有一丢丢不同，因此通常将802.3局域网简称为以太网。

（2）以太网提供无连接、不可靠的服务 

 （3）传输介质及拓扑结构

注意:以太网CSMA/CD=IEEE802.3 

25、PPP协议

点到点协议（Point to Point Protocol，PPP）是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。 这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。（1）功能

（2）三个组成部分 

 (3）PPP帧协议的帧格式

26、HDLC协议

（1）简介及特点

（2）两种配置

HDLC适用于链路的两种基本配置:非平衡配置和平衡配置。 1)非平衡配置的特点是由一个主站控制整个链路的工作。 2)平衡配置的特点是链路两端的两个站都是复合站，每个复合站都可以平等地发起数据传 输，而不需要得到对方复合站的允许。

（3）三种站

（4）三种数据操作方式

• 1)正常响应方式。这是一-种非平衡结构操作方式，即主站向从站传输数据，从站响应传输， 但从站只有在收到主站的许可后，才可进行响应。

• 2)异步平衡方式。这是一-种平衡结构操作方式。在这种方式中，每个复合站都可以进行对 另一站的数据传输。

• 3)异步响应方式。这是一-种非平衡结构操作方式。在这种方式中，从站即使未受到主站的 允许，也可进行传输。

（5）HDLC的帧格式

HDLC与PPP的异同

27、各层提供哪两种连接(服务)方式

物理层:

1. 数据服务接入点
2. 管理服务接入点

数据链路层:

1. 无确认的无连接服务

2. 有确认的无连接服务

3. 有确认的面向连接服务  

网络层:

1. 面向连接--------虚电路服务

2. 无连接---------数据报服务

数据报的概念就是：在网络层上，数据包都是自己独立路由的，每个数据包都有目的端和源端的详细地址，这样就导致了最好到达目的端的数据包是无序的。

虚电路的概念就是：在网络层上，源端的网络实体和目的端的网络实体在数据包