域名解析的协议_计算机网络谢希仁第七版知识点总结

第一章概述

1.计算机网络的定义

计算机网络主要由一些通用的、可编程的硬件互连，这些硬件并不是为了实现特定目的（例如传输数据或视频信号）而设计的。这些可编程硬件可用于传输不同类型的数据并支持广泛且不断增长的应用。

2.消息交换、分组交换和电路交换的区别

如果要连续传输大量数据，且传输时间远长于连接建立时间，则电路交换的传输速率更快。消息交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传输突发数据时可以提高整个网络的信道利用率。由于分组的长度往往小于整个消息的长度，因此分组交换比消息交换具有更小的延迟，并且具有更好的灵活性。

3、传输时延=数据帧长度÷传输速度

传播时延=信道长度÷电磁波在信道上的传播速度

处理延迟、排队延迟

4、端系统间的两种通信方式

客户端/服务器方式：客户端A向服务器B发送请求，服务器B向客户端A提供服务。

P2P方式：是指两台主机通信时，不区分哪一台是服务器提供者，哪一台是服务请求者。

5、OSI体系结构 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层

（用于物流网络传输表）

TCP/IP 体系结构 网络接口层 互联网层 传输层 应用层

第2章

1.通道的几个基本概念

基带调制：仅变换基带信号的波形。从而适应渠道特点。转换后的信号仍然是基带信号。

带通调制：利用载波调试，将基带信号的频率范围移至更高的频带并转换为模拟信号。

常用的编码方式：

不归零编码：高电平为1，低电平为0

下面三个中锋位置绝对会跳！ ！ ！

回零编码：正脉冲为1，负脉冲为0

曼彻斯特编码：中心位跳转前，高电平代表1，低电平代表0

差分曼彻斯特编码：开始部分有转变为0，没有转变为1。中心位不断跳动。

2、影响信道极限容量的因素

通道可以通过的频率范围和信噪比

准则指出了码元传输速率的上限，以避免在假设的理想条件下符号间串扰。

香农定理指出，信息传输速率的上限和信道的带宽或信道中的信噪比越大，最终的信息传输速率就越高。

香农公式：C=W*Log2(1+S/N) 其中S/N是信噪比，W是信道带宽，C是信道的极限传输速率。

3. 通道复用技术

信道复用技术是将一个物理信道划分为多个逻辑信道的技术，包括频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用、波分复用等。

码分复用CDM：每个用户可以同时使用相同的频段进行通信。由于每个用户使用不同的专门选择的码型，因此用户之间不存在干扰。

一个码片是一个位时间，分为m个短间隔。

4.传输介质的类别

分为引导式传输介质和非引导式传输介质。引导传输介质包括双绞线、同轴电缆、光缆等。

非制导传输介质包括短波通信和微波通信。

第三章

1. 三个基本问题：封装成帧、透传、检错

！ ！ ！计算题循环冗余校验CRC检错方法、FCS帧校验序列（冗余码）

n位冗余码、n+1位除数模2运算、无进位加法、无借位减法

在数据链路层使用循环冗余校验CRC检错计数只能实现帧的无差错接收。但可靠的传输是不可能的。采用循环冗余校验CRC检错计数可以避免比特错误，但无法避免帧丢失、帧重复、帧乱序等传输错误。应添加帧编号、确认和重传机制。

2. CSMA/CD工作原理及流程

多点访问：计算机以多点访问的形式连接到总线上。

载波侦听：利用电子技术来检测总线上的其他计算机是否也在传输。

冲突检测：边发送边监听，适配器在发送数据的同时检测通道上信号电压的变化，并在发送数据的同时判断其他站是否也在发送数据。

流程如下：

(1)准备发送：适配器从网络层获取数据包，添加以太网头和尾形成以太网帧，放入适配器的缓冲区中，但在发送之前，必须检测通道。

(2) 检测通道：如果检测到通道繁忙，则应不断检测并等待通道变为空闲。如果检测通道空闲并且通道在96位内保持空闲（保持帧之间的最小间隔）

(3)发送过程中仍然不断检测通道，网络适配器必须一边监听一边发送。这里只有两种可能：

发送成功：在竞争期间没有检测到冲突，该帧肯定可以发送成功。发送完毕后，无需做任何其他事情，返回(1)

发送失败：在争用期间检测到轨道冲突。这时，它立即停止发送数据，并按要求发送人工干扰信号。然后适配器执行指数退避算法。等待r×512比特后，返回步骤(2)继续检测信道。如果16次仍然检测不到频道，就停止上传并向上报错

3. 无效的MAC帧

① 帧长度不是整数字节

②利用接收到的帧校验序列FCS来检测错误

③ 接收到的帧的MAC客户端数据长度不在46到1500之间。考虑到帧头和尾部的长度合计为18字节，可以得出有效MAC帧的长度为64 到 1518 字节之间。

第4章

1、IP地址的划分

① 分类IP地址

A类地址网络前缀固定为8位，第一位为0

网络号2^7-2全0表示该网络全1用于软件环回测试。主机号 2^24-2 全 0 表示该 IP 地址是该主机所连接的单个网络地址。全1表示该网络。在所有主机上。

B类地址网络前缀16位固定一到两位数字10

由于未分配 128.0.0.0，因此网络数量为 2^14-1。主机数量2^16-2

C类地址网络前缀24位固定一、二、三110

由于未分配192.0.0，因此网络号为2^21-1。主机数量2^8-2

A、B、C类地址均为单播地址，一对一通信

D类地址，前四位固定为1110，后面是组播地址

E类地址，前四位固定1111，保留供将来使用

② 子网划分

划分子网的方法是从网络的主机号中借用一些数字作为子网号。当然，主机号也会相应减少相同的位数。

子网掩码：子网掩码中的1对应IP地址中原来的辅助地址中的网络号加上新的子网号，子网掩码中的0对应当前的主机号。

无论网络是否划分子网，只要将子网掩码和IP地址逐位与运算，就立即得到网络地址。

不能在 IP 地址中混合十进制和二进制

③ 形成超级网

使用非分类域间路由选择CIDR，使用非分类二次编码，也使用斜杠表示法。在IP地址后面添加/写入网络前缀所占用的位数，也是地址掩码中1的个数。数字

CIDR 将具有相同网络前缀的连续 IP 地址组合成 CIDR 地址块。知道地址块中的某个IP地址就可以计算出该地址块的最大和最小地址，但全0和全1的地址一般不使用。

如果查找路由表时获得多个匹配项，则应从匹配结果中选择网络前缀最长的路由。

2.ARP协议

要点：

① 每台主机都有一个ARP缓存，里面包含一张从局域网中每台主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表，并且这个映射表经常动态更新。

②当主机A要向局域网中的某台主机B发送IP数据报时，它首先检查其ARP缓存中是否有主机B的IP地址。如果有，则在ARP缓存中找到其对应的硬件地址，将该硬件地址写入MAC帧中，然后通过LAN将该帧发送到该硬件地址。

③ 如果没有找到主机B的IP地址，则ARP进程在局域网中广播ARP请求报文。

④ 该局域网内所有主机上运行的 ARP 进程都会收到该 ARP 请求报文。

⑤ 如果主机B的IP地址与ARP请求报文中要查询的IP地址一致，则接受ARP请求报文，并向主机A发送ARP响应报文。

使用ARP时的四种典型情况

① 发送者是主机H1，想要将IP数据报发送到同一网络上的另一台主机。此时，H1发送ARP请求报文，并在网络1上广播，以查找目的主机H2的硬件地址。

② 发送方是主机 H1，想要将 IP 数据报发送到另一个网络上的主机，例如 H4 或 H3。此时，H1发送ARP请求包，并在网络1上广播，以查找网络1上的路由器R1的硬件地址。剩下的工作由R1完成，R1完成步骤3或4。

③ 发送方是路由器，例如 R1，它希望将 IP 数据报转发到与 R1 连接到同一网络 2 的主机 H3。此时，R1发送ARP请求包，并在网络2​​上广播，查找目的主机H3的硬件地址。

④ 发送方是路由器（例如 R1），它希望将 IP 数据报转发到网络 3 上的主机（例如 H4）。 H4 和 R1 未连接到同一网络。此时，R1 发送 ARP 请求包，并在网络 2 上广播，以查找与网络 2 连接的路由器 R2 的硬件地址。剩下的工作由路由器 R2 完成。

3. IP数据报头字段和分片

IP数据报由两部分组成：报头和数据。标头的第一部分的固定长度为 20 字节。总长度单位为字节，字段为16位，IP数据报的最大长度为2^16-1=65535字节。数据帧的长度不能超过最大传输单元MTU的值。标志在表头中占据三位数字，最低位记为MF。 MF=1表示后面还有分片，MF=0表示这是几个数据报中的最后一个。标志字段的中间位记为DF，表示不能分片。只有当DF=0时才可以分片。切片偏移量以8字节为单位，每个切片的长度必须是8字节的整数倍。

4、划分子网时路由器报文转发的算法

子网划分后，路由表中必须包含以下三项：目的网络地址、子网掩码、下一跳地址。路由器转发报文的算法如下：

(1) 从接收到的数据报报头中提取出目的IP地址D

(2)首先判断是否是直接发货。逐一检查与路由器直连的网络：用每个网络的子网掩码与D逐位进行AND运算，看结果是否与对应的网络地址匹配。如果匹配，则直接投递报文，转发任务结束。否则为间接交付，执行（3）

(3) 如果路由表中存在到目的地址D的特定主机的路由，则将数据报发送到路由表中指定的下一跳路由器，否则执行(4)

(4) 对于路由表中的每一行，使用子网掩码和 D 进行逐位与运算。如果结果与该行的目标网络地址匹配，则数据报将被发送到该行中指定的下一跳。路由器，否则执行(5)

(5) 如果路由器中存在默认路由，则将数据报传送到路由表中指定的默认路由器，否则，执行(6)

(6)报告转发包错误

5.互联网路由协议、距离向量算法

RIP 是一种基于分布式距离矢量的路由协议。路由器到直连网络的距离定义为1，路由器到间接连接网络的距离定义为经过的路由器数量加1。

距离向量算法：

1. 对于地址为 X 的相邻路由器发送的 RIP 报文，首先修改报文中的所有项，将下一跳字段中的目的地址更改为 X，并将所有距离字段值添加为 1。

2. 对修改后的RIP报文中的每一项进行如下操作：

(1) 如果下一跳路由器地址为X，则将收到的条目替换为路由表中的条目

(2) 如果到达目的网络N，但下一跳路由器不是X，则接收项中的距离d小于路由表中的距离并更新，否则不执行任何操作。

RIP协议的主要优点是实现简单、开销低。但其缺点是当网络出现故障时，故障的传播时间往往需要较长的时间。好消息传得快，坏消息传得慢。

6. IPv4到IPv6过渡的两种策略

双协议栈：双协议栈是指在完全过渡到IPv6之前，某些主机或路由器配备了双协议栈：一个IPv4和一个IPv6。然而，当IPv6数据报通过IPv4网络时，头字段中的某些字段将被损坏且无法恢复。

隧道：当IPv6数据报进入IPv4网络时，IPv6数据报被封装成IPv6数据报。当IPv4数据报离开IPv4网络中的隧道时，数据部分被移交给主机的IPv6协议栈。

7. ICMP 互联网控制消息协议。为了更有效地转发IP数据报并提高成功传递的机会，在互联网层使用ICMP。 ICMP 允许主机或路由器报告错误情况并改进异常情况的报告。 ICMP报文被安装在IP数据报中，作为数据部分，加上数据报的报头，形成IP数据报并发送出去。 ICMP报文分为错误报文和查询报文。错误消息有四种类型：目的地不可达、超时、参数问题和路由更改（重定向）。

8、网络地址转换NAT：装有NAT软件的路由器称为NAT路由器，它至少有一个有效的外部全局IP地址。这样，所有使用本地地址的主机与外界通信时，都必须在NAT路由器上将其本地地址转换为全局IP地址，然后才能连接到。

第5章

1、传输层的两个主要协议

用户数据报协议 TCP：提供面向连接的服务

TCP头格式：前20个字节固定（最小头长度20个字节）

确认号=N，表示序列号N-1之前的所有数据均已正确接收。

窗口指的是接收窗口，它清楚地表明了允许对方发送的数据量，并且是动态变化的。

MISS最大报文段长度是每个TCP报文段中数据字段的最大长度。默认值为 536 字节。那么上所有主机都能接受的报文段长度为536+20=556字节长

传输控制协议UDP：传输数据前无需建立连接

UDP头格式：由4个字段组成，每个字段2个字节。源端口、目的端口、长度、校验和

2. 三种端口

传输层端口分为两类：

服务器使用的端口号：已知端口号和注册端口号

客户端使用的端口号：临时端口号

3. TCP的主要特点

TCP是面向连接的传输层协议

TCP协议只能是点对点

TCP 提供可靠交付的服务

TCP提供全双工通信

TCP是面向字节流的

4、停等协议信道利用率的计算方法

假设A发送一个数据包所需的时间为T1。 (T1=数据包长度÷数据速率)

假设B发送确认包所需时间为T2

假设A和B处理数据包的时间可以忽略不计，RTT是往返时间。

那么信道利用率为：T1/(T1+RTT+T2)

5. 滑动窗口协议

以字节为单位，A的发送窗口不能超过B的接收窗口

假设数据传输仅发生在一个方向，A发送数据，B接收数据并发送确认消息段

在没有收到B的确认的情况下，发送者A可以连续发送窗口内的所有数据。所有已发送的数据必须暂时保留，直到收到确认以用于超时重传。

发送窗口中的序号表示允许发送的序号。

发送窗口前沿的前部表示不允许发送

发送窗口后沿后面的部分表示已发送且已收到确认。

发送窗口边界通常会连续向前移动，但也可能不会移动。

不动有两种情况：没有收到新的确认，对方通知的窗口大小没有变化。又收到了新的确认，但对方通知的窗口却被缩小了，导致前线就是纹丝不动。

接收窗口内：允许接收、已接收但按顺序到达

接收方已发送确认：数据已提交给主机，不再保留。仅确认按顺序到达的数据的最高序列号。

接收方具有累积确认的功能，对按顺序到达的最后一个数据包发送确认。

只有当确认号字段有意义时，TCP流控制ACK字段=1才有意义。 ack表示当前起始序列号，rwnd表示接收窗口，seq表示数据报文段的起始序列号。

TCP有一个连续的定时器。只要TCP连接的一方收到另一方的零窗口通知，就会启动连续定时器。如果连续定时器设定的时间到期，则发送零窗口检测报文段，并由对方确认。该检测段给出当前窗口值。如果窗口仍然为零，则接收该段的一方重置持续时间计时器。如果不为0，则死锁被打破。

6. TCP拥塞控制

TCP拥塞控制有四种算法：慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复。

慢启动算法：传输窗口从小到大逐渐增加。每轮传输后，拥塞窗口 cwnd 加倍。

拥塞避免算法：让拥塞窗口缓慢增加。每轮传输后，拥塞窗口cwnd将+1

当拥塞窗口cwnd增长到慢启动阈值时，转而执行拥塞避免算法。

当网络超时时，调整阈值=1/2cwnd，然后设置cwnd=1，进入慢启动阶段！ ！ ！

当发送方连续收到同一消息段的三个重复确认时，可以使用快速重传算法尽早知道单个消息段已发生丢失。快速重传算法要求立即发送确认，即使接收到无序消息也是如此。段还需要重复确认收到的消息段。

发送方知道各个报文段已经丢失，执行快速恢复算法，调整=cwnd/2，cwnd=，开始执行拥塞避免算法！ ！ ！

7. TCP传输连接管理

TCP连接建立（三消息握手）

1、A的TCP向B发送连接请求报文，报文头中同步位SYN=1，选择序列号seq=x，表示传输数据时第一个数据字节的序列号为x。

2、B的TCP收到连接请求报文段后，如果同意，就会发回确认。 B在确认段中应设置SYN=1、ACK=1，其确认号ack=x+1，自行选择。序列号seq=y

3、A收到该报文段后，向B给出确认，其ACK=1，确认号ack=y+1。

4、A的TCP通知上层应用进程连接已经建立

TCP释放连接（四次握手）

数据传输完成后，通信双方即可释放连接。现在A的应用进程首先向自己的TCP发送连接释放报文段，停止发送数据，并主动关闭TCP连接。

1、A在连接段头部设置FIN=1，seq=u，等待B的确认。

2、B发送确认ACK=1，确认号ack=u+1，该报文段的序号为seq=v

3、TCP服务器进程通知高层应用进程A到B的连接被释放，但此时TCP连接处于半关闭状态。如果B没有数据要发送给A，则其应用进程通知TCP释放连接。此时B发送的连接释放报文报文头必须有FIN=1、ACK=1。如果假设此时B的序号为w，则令seq=w。 B也必须重复上次发送的确认号ack=u+1

4. A收到连接释放报文段后，必须发送确认消息。确认消息段中，ACK=1，确认号ack=1，自身序列号seq=u+1

在等待定时器设定的2MSL时间过后，A必须进入关闭状态。

设置2MSL的作用是保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B，防止产生过期的连接请求报文段。

第6章

1、域名解析的流程

主机对本地域名服务器的查询一般采用递归查询。递归查询是指：如果主机查询的本地域名服务器不知道所查询域名的IP地址，则本地域名服务器作为DNS客户端，向其他根域名服务器发送查询请求消息而不是让主持人自己进行下一步的询问。

从本地域名服务器到根域名服务器的查询通常是迭代查询。迭代查询是指：当根域名服务器收到本地域名服务器发来的迭代查询请求消息时，它要么给出要查询的IP地址，要么告诉本地域名服务器：“您要查询哪个域名服务器”去下一个吗？”查询。”然后让本地域名服务器进行后续查询。