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第 1 章 计算机网络体系结构

408 计算机网络第 1 章 计算机网络体系结构复习讲义,涵盖核心概念、重点考点与典型题型。

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一、先建立整章知识地图

第 1 章实际上只有两大块:

第1章 计算机网络体系结构
│
├─ 1.1 计算机网络概述
│   ├─ 网络的概念
│   ├─ 网络的组成
│   ├─ 网络的功能
│   ├─ ★ 电路交换、报文交换、分组交换
│   ├─ 网络分类
│   └─ ★ 性能指标
│
└─ 1.2 计算机网络体系结构与参考模型
    ├─ ★ 分层结构
    ├─ ★ 协议、接口、服务
    └─ ★ OSI 与 TCP/IP 模型

按 408 复习优先级,建议:

内容重要程度掌握要求
三种交换方式★★★★★会比较、会画过程、会算时延
发送/传播时延★★★★★必须熟练计算
分组流水线时延★★★★★高频计算
OSI/TCP-IP★★★★★层次、功能、设备、PDU 都要会
协议/服务/接口★★★★☆概念题高频
封装与解封装★★★★☆理解全过程
吞吐量/带宽/RTT★★★★☆概念与计算
网络分类★★☆☆☆选择题记忆
网络功能、组成★★☆☆☆理解为主

二、1.1 计算机网络概述

1. 计算机网络到底是什么?

资料中的定义是:

将众多分散、自治的计算机系统,通过通信设备与线路连接起来,并依靠软件实现资源共享和信息传递。

这个定义真正要理解三个词。

(1)分散

机器可能分布在不同地方。

比如:

北京服务器
    │
互联网
    │
上海PC
    │
广州手机

(2)自治

每台计算机自己都可以独立运行。

网络中的计算机不是传统大型机下面完全依赖主机的“哑终端”。

(3)通信 + 资源共享

网络最核心解决两件事情:

我怎么找到你?
       ↓
我怎么把数据送给你?

然后才能进一步实现网页、邮件、文件传输、视频等应用。

三、internet 和 Internet

这是很典型的小选择题考点。

internet

普通名词。

意思是:

多个网络互相连接形成的网络。

不要求必须采用 TCP/IP。

Internet

专有名词。

特指我们今天使用的全球互联网,并采用 TCP/IP 协议族。

所以可以记:

internet 是一种结构,Internet 是那个具体的全球网络。

四、计算机网络的组成

资料给了三种观察方式。

1. 从组成部分看

计算机网络
├─ 硬件
├─ 软件
└─ 协议

硬件:

  • 主机
  • 路由器
  • 交换机
  • 双绞线
  • 光纤
  • 网卡等

软件:

  • 浏览器
  • 邮件程序
  • FTP 程序等

协议:

网络中的“交通规则”。

没有协议,即使两个设备物理上接在一起,也未必能正确通信。

五、边缘部分和核心部分

这个概念非常重要,因为后面的网络知识基本都建立在这张图上。

主机A                           主机B
 │                              │
 │          网络核心             │
 └──路由器──路由器──路由器──────┘
 ↑                              ↑
边缘                            边缘

边缘部分

主要是:

  • 主机
  • 手机
  • PC
  • 服务器

也就是用户直接使用的设备。

核心部分

主要是:

  • 路由器
  • 网络
  • 高速链路

核心部分的主要任务不是“运行你的应用程序”,而是:

把分组从一个地方转发到另一个地方。

六、通信子网与资源子网

又是一组容易混淆的概念。

通信子网

负责:

怎么把数据送过去。

包括:

  • 传输介质
  • 通信设备
  • 通信协议

资源子网

负责:

有什么东西可以给用户使用。

比如:

  • 文件
  • 服务器
  • 数据库
  • 打印机
  • 软件资源

所以记成:

通信子网 → 运输系统
资源子网 → 被运输/被访问的资源

七、计算机网络的主要功能

资料总结为五类。

  1. 数据通信
  2. 资源共享
  3. 分布式处理
  4. 提高可靠性
  5. 负载均衡

其中最根本的是:

数据通信。

没有通信,后面的共享、分布式处理都无法实现。

八、★★★★★ 三种交换方式

这是第 1 章第一个真正意义上的大重点。

三种方式:

电路交换
报文交换
分组交换

先抓住本质:

方式本质
电路交换先给出独占一条路
报文交换整封“大信件”逐站转发
分组交换拆成“小包裹”逐站流水转发

资料中特别标注了:电路交换时延在 2025 考查,报文交换时延在 2013、2025 考查,分组交换时延在 2010、2013、2023、2025 多次出现。

九、电路交换

传统电话网络是典型例子。

过程必须经历:

建立连接
   ↓
数据传输
   ↓
释放连接

假设 A 和 B 通信:

A ── R1 ── R2 ── B

开始前,先把:

A → R1 → R2 → B

整条通路建立好。

建立后,这条资源基本由 A 和 B 独占。

电路交换的最大特点

建立好以后,中间节点不再进行完整报文的存储转发。

所以:

优点

  • 数据传输时延低
  • 顺序一定正确
  • 实时性很好
  • 通信过程中一般没有线路争用

缺点

最大问题:

线路利用率低。

假设你打电话 10 分钟,但真正讲话只有 3 分钟。

其他 7 分钟你不说话,线路资源仍然给你留着。

计算机通信通常又非常突发:

发送一小段
停
发送一小段
停

因此特别不适合长期独占线路。

十、报文交换

假设 A 要给 B 发一个很大的报文。

报文交换采用:

存储—转发。

过程:

A
│ 发送整个报文
↓
R1
│ 必须完整收完
│ 存起来
│ 查下一跳
↓
R2
│ 再完整收完
│ 再存起来
↓
B

核心:

路由器收到整个报文以后才能往下一跳发送。

为什么报文交换慢?

假设报文长度为 L,链路速率为 R。

一条链路把整个报文发送出去需要:

假设经过 k 条等速链路,而且忽略传播、处理、排队时延。

那么总发送时间约为:

因为:

链路1:完整发一次
链路2:完整发一次
链路3:完整发一次
...

不能有效流水。

十一、★★★★★ 分组交换

Internet 最重要的基本机制。

假设原始报文:

████████████████████████████

先分成:

██████  ██████  ██████  ██████

然后每段加上首部:

[首部|数据]
[首部|数据]
[首部|数据]
[首部|数据]

最终形成若干个 Packet(分组)。

十二、分组交换为什么比报文交换快?

关键词:

流水线。

假设两个分组 P1、P2:

         R1              R2
A ────────────────┬────────────── B

时间过程:

时间1:
A → P1 → R1

时间2:
A → P2 → R1
          R1 → P1 → R2

时间3:
          R1 → P2 → R2
                     R2 → P1 → B

可以发现:

P1 往第二段走的时候,P2 已经可以在第一段上传输了。

所以多个分组发生流水。

这正是分组交换最关键的思想。

十三、★★★★★ 分组交换总时延公式

这是本章必须熟练的公式。

假设:

  • 报文一共 X bit
  • 分组长度 P bit
  • 一共有 k 条链路
  • 每条链路速率 R
  • 每条链路传播时延 d
  • 暂时忽略首部、排队、处理时延

分组数量:

第一步:源主机发完所有分组

需要:

第二步:最后一个分组继续通过后面 k−1 条链路

每多经过一段链路,需要:

因此额外:

第三步:传播时延

k 条链路:

所以:

也可以写成:

这两个式子本质完全一样。

资料中的王道题和模拟题正是反复考这个模型。

十四、电路交换与分组交换比较题

假设:

  • 电路建立时间为 C
  • 总数据量 X
  • k 段链路
  • 分组 P
  • 速率 R
  • 每段传播时延 d

电路交换:

分组交换:

要求分组交换更快:

代入:

两边约掉共同项:

这正是资料配套题中的典型考法。

注意这里传播时延为什么消失?

因为:

两种方式都经过相同的 k 条链路,因此传播时延一样,比较时抵消。

十五、分组是不是越小越好?

不是。

这是很重要的理解题。

分组越小:

好处

流水线效果更明显。

坏处

每个分组都要有首部。

比如:

10000B数据

如果每组只有 10B 数据:

会产生1000个分组

如果每个首部 20B,那么首部甚至比数据更多。

所以存在折中:

分组太大 → 流水效果差。

分组太小 → 首部开销过大。

资料甚至给出了这类优化型选择题:当报文长度为 M、首部长度为 h、两段链路时,可以通过最优化得到近似最优载荷长度。

在两段链路模型下:

展开后,只考虑与 x 有关的部分:

令其最小,可得到:

这类题不用死背结论,掌握“分组数量 × 每分组长度 + 流水尾巴”这个建模思想更重要。

十六、三种交换方式最终比较

特征电路交换报文交换分组交换
建立连接要不要通常不要
线路独占是否否
存储转发否是是
存储单位—整个报文分组
缓存要求低最大较小
流水线—差★好
线路利用率低高很高
实时性好差较好
首部开销少有更多
出错重传代价—大小
典型应用电话历史系统Internet

一句话:

连续、长期、大量数据 → 电路交换有优势。

突发式计算机通信 → 分组交换最合适。

十七、网络分类

这一部分以选择题为主。

按范围

PAN < LAN < MAN < WAN

PAN

个人区域网。

例如:

  • 蓝牙耳机
  • 手机与手表

LAN

局域网。

比如:

  • 实验室
  • 办公室
  • 校园局部网络

MAN

城域网。

城市级别。

WAN

广域网。

跨城市、跨省、跨国家。

十八、按传输方式分类

广播式网络

一个节点发出的数据,多个节点可能都能收到。

比如经典共享式局域网。

核心:

大家共享信道。

点对点网络

一条链路连接一对节点。

数据往往要经过:

A → R1 → R2 → R3 → B

逐跳传输。

十九、拓扑结构

主要四种:

总线
星形
环形
网状

总线型

大家连一条公共总线。

优点:

  • 便宜
  • 简单

缺点:

  • 总线故障影响大
  • 负载高时效率低

星形

    A
    |
B--交换机--C
    |
    D

优点:

  • 易管理
  • 单个边缘线路坏了影响有限

缺点:

中央设备很重要。

环形

节点形成环。

网状

节点间存在多条路径。

广域网常见。

优点:

  • 可靠
  • 容错好

缺点:

  • 成本高
  • 路由复杂

二十、★★★★★ 性能指标

这一部分也是本章核心。

主要有:

  1. 速率
  2. 带宽
  3. 吞吐量
  4. 时延
  5. 时延带宽积
  6. RTT
  7. 信道利用率

资料明确将速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、RTT 和信道利用率列为重点,其中时延计算尤其高频。

二十一、速率

也叫:

  • 数据率
  • 比特率
  • 数据传输速率

单位:

bit/s
b/s
bps

注意:

这是超级常见失分点。

比如一个 1000 B 分组:

二十二、单位换算是一个巨大坑

网络速率一般:

而存储容量常见:

考题如果写 KB,有时要结合题意判断采用哪套约定。

所以做题时第一件事情:

检查 B/b,检查 1000/1024。

二十三、带宽

这个词有两个含义。

通信原理里

表示频率范围:

单位 Hz。

计算机网络里

通常指:

单位时间内链路理论上能够传送的最大比特数。

单位:

bit/s

例如:

100 Mb/s 链路

意味着理论最高发送能力约为每秒 100 Mbit。

二十四、吞吐量

吞吐量是:

实际单位时间通过的数据量。

所以:

带宽:理论上限
吞吐量:实际成绩

例如:

链路带宽:1 Gb/s
实际吞吐量:700 Mb/s

完全正常。

二十五、瓶颈链路

假设:

主机
 ↓
1Gb/s
 ↓
100Mb/s
 ↓
500Mb/s
 ↓
主机

最大的端到端吞吐量不会是:

1Gb/s

而是受最慢的一段限制:

这里:

就是所谓:

瓶颈链路。

二十六、★★★★★ 时延的四个组成部分

总时延:

408 中最重要的是前两个。

二十七、★★★★★ 发送时延

发送时延的意思:

把一个分组所有 bit 全部“推入链路”需要多久。

公式:

L 是分组长度。

R 是发送速率。

例如:

分组 1000B
链路 100Mb/s

先转 bit:

于是:

二十八、★★★★★ 传播时延

传播时延:

一个 bit 在物理介质中从这一端跑到另一端需要多久。

公式:

D 是距离。

V 是信号传播速度。

二十九、发送时延和传播时延必须彻底分开

这是第一章最大的概念坑之一。

发送时延

由:

数据长度
链路速率

决定。

与物理距离无关。

传播时延

由:

物理距离
信号传播速度

决定。

与数据大小基本无关。

所以:

文件变大 → 发送时延变大。

北京到纽约距离变大 → 传播时延变大。

不要反过来。

三十、处理时延

路由器收到数据以后:

检查首部
检错
查路由表
决定输出端口

这些都需要时间。

三十一、排队时延

比如:

        ┌P1
输入 → 路由器 ├P2
        ├P3
        └P4

输出链路正在忙。

P2、P3、P4 就必须等。

这个等待就是:

排队时延。

它最难预测,因为取决于网络拥塞程度。

所以多数基础计算题如果没有特别说明:

通常忽略处理时延和排队时延。

资料也是这样提示的。

三十二、★★★★★ 时延带宽积

公式:

单位:

bit

它表示:

此时能够“在链路上飞着”的比特数量。

可以把链路理解为管道:

        链路带宽
        ↓
     ┌───────────┐
发送 → ●●●●●●●●● → 接收
     └───────────┘
        ←传播时延→

带宽决定:

管子有多“粗”。

传播时延决定:

管子有多“长”。

因此:

时延带宽积 = 管子能装多少 bit。

三十三、RTT

RTT:

Round Trip Time,往返时延。

表示:

A → B → A

一个很短的探测信息来回一趟所经历的时间。

理想情况下:

实际还可能包含:

  • 路由器处理时延
  • 排队时延
  • 接收方处理时延

资料特别提醒:RTT 本身的概念重点是往返过程,不应简单把一个大数据分组完整发送时间机械当作 RTT。

三十四、信道利用率

定义:

注意:

利用率不是越接近 100% 越好。

如果一条路始终满载:

█████████████████████

后续数据只能:

排队
排队
排队

于是排队时延急剧增大。

所以网络设计通常不是简单追求“100% 占满”。

三十五、★★★★★ 体系结构为什么一定要分层?

现在进入第二大部分。

假如没有分层,我们要一次性解决:

信号怎么传
帧怎么组织
MAC怎么找
IP怎么路由
端口怎么找到进程
数据是否可靠
格式怎么转换
应用如何使用

一个系统会复杂得无法维护。

所以采用:

分层

核心思想:

把复杂问题拆成多个相对独立的小问题。

资料中将网络体系结构定义为各层及其协议的集合,并特别强调:

体系结构描述“做什么”,而不规定具体“怎么实现”。

这一点是 2010 真题考过的。

三十六、体系结构 ≠ 实现

非常重要。

比如:

网络层必须完成路由选择。

这是:

体系结构

但是:

路由表具体用什么数据结构?

软件用 C 还是 Rust?

路由算法代码怎么写?

属于:

实现

因此:

体系结构关心功能和协议,不关心具体代码实现。

三十七、实体、对等实体

实体

某一层真正工作的软件或硬件对象。

对等实体

不同机器的同一层实体。

例如:

主机A                     主机B

应用层 ←────逻辑通信────→ 应用层
传输层 ←────逻辑通信────→ 传输层
网络层 ←────逻辑通信────→ 网络层
链路层 ←────逻辑通信────→ 链路层
物理层 ─────真实介质───── 物理层

A 的传输层和 B 的传输层:

对等实体。

A 的传输层和 B 的网络层:

不是对等实体。

三十八、★★★★★ 协议、服务、接口

这三个概念必须完全区分。

资料特别强调:协议是水平的,服务是垂直的。

1. 协议

协议:

对等实体之间通信的规则。

所以:

A传输层 ←────协议────→ B传输层

是横向关系。

三十九、协议的三要素

这是 408 直接考点,资料标注“同步”在 2020 年考查。

协议三要素:

语法
语义
同步

语法

数据长什么样?

比如:

前16bit是什么
后32bit是什么
字段怎么排列

语义

每一部分是什么意思、收到之后做什么?

例如:

SYN=1

到底代表什么?

收到后应该怎么处理?

这是语义。

同步 / 时序

谁先发?什么时候发?按什么顺序发生?

比如:

A → SYN
B → SYN+ACK
A → ACK

这种先后顺序属于:

同步。

最简单的记忆:

语法:长什么样
语义:什么意思
同步:什么时候、什么顺序

四十、接口

接口发生在:

同一机器,相邻两层之间。

应用层
   ↑
  接口
   ↓
传输层

具体通过服务访问点:

SAP

访问。

所以:

协议:不同机器、同一层
接口:同一机器、相邻层

四十一、服务

服务:

下一层给上一层提供的能力。

例如:

应用层
   ↑
传输层给应用层提供服务
   ↑
网络层给传输层提供服务
   ↑
数据链路层给网络层提供服务

因此:

服务是纵向的。

四十二、协议和服务之间的关系

这是很容易绕的地方。

第 n 层:

一方面:
使用第 n-1 层的服务

另一方面:
与对方第 n 层按照第 n 层协议通信

最终:
向第 n+1 层提供服务

所以:

                第n+1层
                   ↑
                 服务
                   ↑
主机A 第n层 ←协议→ 主机B 第n层
                   ↑
                 服务
                   ↑
                第n-1层

一句话:

靠下层服务,实现本层协议,再给上层提供服务。

四十三、服务类型

资料总结了三个分类角度。

面向连接 / 无连接

面向连接

建立连接
↓
通信
↓
释放连接

典型类比:

打电话。

无连接

直接发送:

数据1 → 地址B
数据2 → 地址B
数据3 → 地址B

类似:

寄信。

四十四、可靠 / 不可靠

这和“是否面向连接”不是一个维度。

可靠服务

系统保证:

  • 正确
  • 完整
  • 有序

通常依靠:

  • 检错
  • ACK
  • 超时
  • 重传
  • 序号等

不可靠服务

所谓不可靠,不是:

“一定会丢。”

而是:

协议不承诺一定正确交付。

例如 IP:

尽最大努力交付。

四十五、一个特别重要的结论

下层不可靠,不意味着上层也不能可靠。

例如:

IP
无连接、不可靠
       ↓
TCP
面向连接、可靠

为什么?

因为 TCP 可以自己加入:

  • 序号
  • 确认
  • 超时
  • 重传
  • 流量控制

因此:

上层完全可以利用不可靠的下层,构造可靠服务。

配套题也专门考过这个思想。

四十六、★★★★★ OSI 七层模型

从下往上:

7 应用层
6 表示层
5 会话层
4 传输层
3 网络层
2 数据链路层
1 物理层

建议一定按照:

物、链、网、传、会、表、应

记。

四十七、物理层

核心问题:

0 和 1 到底怎么在物理介质上传?

主要规定:

  • 电压
  • 信号
  • 接口
  • 引脚
  • 机械特性
  • 电气特性
  • 传输比特流

PDU 可以理解成:

bit

典型设备:

集线器 Hub。

因此资料真题中的经典设备层次:

Hub → 1层
Switch → 2层
Router → 3层

2016 真题就直接考过。

四十八、数据链路层

关键词:

相邻节点。

它解决:

A ───── B

这一段链路上的数据传输问题。

典型功能:

  • 组帧
  • 差错检测
  • 流量控制
  • 介质访问控制

数据单位:

帧 Frame。

典型设备:

二层交换机。

四十九、网络层

关键词:

路由选择。

比如:

A
│
R1 ─ R2
│     │
R3 ─ R4
      │
      B

到底:

A → R1 → R2 → R4 → B

还是:

A → R1 → R3 → R4 → B

这是网络层。

典型功能:

  • 路由选择
  • 分组转发
  • 网际互联
  • 拥塞相关控制

典型协议:

IP。

典型设备:

Router。

五十、传输层

这是整个 OSI 中一个非常重要的层。

资料中的经典真题:

OSI 中,自下而上第一个提供端到端服务的是哪一层?

答案:

传输层。

为什么不是网络层?

网络层主要负责:

主机 → 主机

传输层进一步负责:

进程 → 进程

例如同一台电脑同时运行:

Chrome
微信
QQ
Steam

数据到了电脑以后:

到底交给哪个程序?

这是传输层要解决的问题。

因此传输层常和:

端口号

联系在一起。

五十一、会话层

关键词:

会话管理。

包括:

  • 建立会话
  • 维护会话
  • 释放会话
  • 同步
  • 检查点
  • 恢复

例如一个很长的数据交换:

─────────检查点─────────检查点─────────

中间发生故障,不一定从头开始。

五十二、表示层

关键词:

数据表示。

解决:

  • 编码转换
  • 格式转换
  • 加密
  • 解密
  • 压缩
  • 解压缩

比如:

主机A采用一种字符编码
主机B采用另一种表示方式

表示层负责解决“怎么解释这些数据”。

资料中 2013、2019 等题都考到这一层与会话层的功能边界。

五十三、应用层

最靠近用户。

负责:

为具体网络应用提供服务。

例如:

  • Web
  • 邮件
  • 文件传输
  • 域名解析

后面会学习:

  • HTTP
  • FTP
  • SMTP
  • DNS

这些都是应用层协议。

五十四、七层功能最好这样记

层核心问题
应用层用户要用什么网络服务
表示层数据用什么格式表达
会话层对话怎么组织
传输层数据交给哪个进程
网络层数据走哪条路到主机
数据链路层相邻节点怎么可靠传帧
物理层bit 怎么变成信号传输

资料对七层的归纳与此一致。

五十五、★★★★★ TCP/IP 四层模型

实际 Internet 使用的体系更接近:

应用层
传输层
网际层
网络接口层

与 OSI 对应:

OSI                    TCP/IP

应用层 ┐
表示层 ├────────────→ 应用层
会话层 ┘

传输层 ────────────→ 传输层

网络层 ────────────→ 网际层

数据链路层 ┐
           ├────────→ 网络接口层
物理层     ┘

资料将这一对应关系作为明确复习重点。

五十六、OSI 和 TCP/IP 最重要的区别

OSITCP/IP
7 层4 层
理论模型更严谨实际 Internet 广泛使用
先有模型再设计协议先有 TCP/IP 协议再总结模型
严格区分服务、接口、协议区分没有 OSI 严格
网络层可支持连接/无连接IP 网际层无连接
传输层强调面向连接TCP/IP 有 TCP 和 UDP

资料中的模拟题也明确考过:

  • OSI 网络层可提供面向连接与无连接服务;
  • TCP/IP 网际层主要是无连接的 IP 数据报;
  • TCP/IP 传输层同时有 TCP 和 UDP。

五十七、五层模型为什么经常出现?

教材讲课时经常用:

应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

它本质上是:

OSI 和 TCP/IP 的折中教学模型。

它:

  • 把 OSI 上面三层合成应用层
  • 保留链路层和物理层分离

这样更适合学习。

五十八、★★★★★ 封装与解封装

这是理解整个计算机网络最关键的过程之一,资料标注 2021 年考过应用层数据逐层封装。

假设:

浏览器产生一段数据。

发送方:

应用层
数据
 ↓
传输层
[传输层首部 | 数据]
 ↓
网络层
[IP首部 | 传输层首部 | 数据]
 ↓
数据链路层
[帧首部 | IP首部 | 传输层首部 | 数据 | 帧尾]
 ↓
物理层
010101010101010...

通过链路发送。

五十九、接收端做什么?

完全反过来:

bit流
 ↓
数据链路层
去掉帧头/帧尾
 ↓
网络层
去掉网络层首部
 ↓
传输层
去掉传输层首部
 ↓
应用层
得到原始数据

所以:

发送端:封装。

接收端:解封装。

六十、PDU、SDU、PCI

这三个缩写第一次看很抽象,其实非常简单。

SDU

Service Data Unit。

上层交给本层的数据。

PCI

Protocol Control Information。

本层为了实现协议添加的控制信息。

例如:

首部
尾部

PDU

Protocol Data Unit。

本层最终形成的数据单元。

关系:

例如传输层:

上层数据
   ↓
    SDU

传输层首部 + 上层数据
      ↓
     PDU

六十一、常见 PDU 名称

五层模型中建议这样记:

应用层      Message / Data
传输层      Segment(TCP)/ Datagram(UDP)
网络层      Packet / IP Datagram
数据链路层  Frame
物理层      Bit

最稳的核心记忆:

数据 → 段 → 分组 → 帧 → bit

六十二、设备工作层次

非常爱出选择题。

Hub       → 物理层
Switch    → 数据链路层
Router    → 网络层

即:

集线器:1
交换机:2
路由器:3

2016 真题就是直接这样考。

六十三、一个完整的通信过程

最后把全章串起来。

假设:

你的电脑访问某服务器。

第一步:应用程序产生数据

浏览器
↓
HTTP数据

第二步:传输层处理

添加传输层控制信息:

[TCP首部 | HTTP数据]

解决:

数据属于哪个进程、是否需要可靠传输等。

第三步:网络层处理

加 IP 首部:

[IP首部 | TCP首部 | HTTP数据]

核心:

目的主机在哪里?

第四步:数据链路层

形成帧:

[帧头 | IP数据报 | 帧尾]

解决:

当前这一跳怎么传。

第五步:物理层

变成:

010101101010...

通过:

  • 电信号
  • 光信号
  • 无线电波

传输。

六十四、经过路由器时发生什么?

这是后面章节最重要的基础。

例如:

主机A → R1 → R2 → 主机B

路由器不会像终点主机一样一路解到应用层。

典型过程:

物理层收到bit
 ↓
链路层得到帧
 ↓
取出IP数据报
 ↓
网络层检查目的IP并查路由表
 ↓
交给新的链路层
 ↓
重新封装成新的帧
 ↓
从下一条链路发送

所以可以提前形成一个非常重要的认识:

IP 数据报负责端到端跨网络前进,而链路层帧主要负责一跳一跳传输。

后面讲 MAC 地址、ARP、IP 地址变化问题时,这个思路会非常关键。

六十五、历年真题告诉我们应该重点练什么

从你资料里的 408 真题整理可以明显看出,第一章长期反复考:

  • 2009:第一个端到端层 → 传输层
  • 2010:网络体系结构不描述具体实现
  • 2011:TCP/IP 网络层提供无连接、不可靠数据报服务
  • 2013:OSI 相邻层功能
  • 2014:层间服务关系
  • 2016:Router / Switch / Hub 层次
  • 2017:逐层封装造成的有效数据传输效率
  • 2019:会话层功能
  • 2020:协议三要素中的同步
  • 2021:TCP/IP 层次、逐层封装
  • 2023/2025 等:交换和网络时延相关分析

资料中的真题列表与“考点追踪”共同说明:第一章最值得投入时间的不是 LAN/WAN 这种简单记忆,而是 时延计算 + 分层职责 + 封装过程。

六十六、第一章最容易错的 12 个点

建议最后把下面这些直接记牢。

易错说法正确理解
带宽就是吞吐量×,带宽偏理论能力,吞吐量是实际值
传播时延由带宽决定×,主要由距离和传播速度决定
发送时延由距离决定×,由数据长度和发送速率决定
分组越小越好×,首部开销会增加
报文交换不存储×,整个报文存储转发
分组交换不存储×,每个分组存储转发
电路交换也逐跳存储转发×
协议是相邻层之间×,协议在对等层之间
服务是对等层之间×,服务由下层向紧邻上层提供
网络体系结构规定代码实现×,体系结构描述功能和协议
网络层是第一个端到端层×,OSI 中是传输层
IP 是可靠连接服务×,IP 是无连接、尽最大努力交付

六十七、最后压缩成一张“考前背诵图”

【交换】
电路交换:
建立 → 传输 → 释放
独占线路、实时好、利用率低

报文交换:
整个报文存储转发
缓存大、时延大

分组交换:
分组 + 存储转发 + 流水线
Internet核心方式

【时延】
总时延
= 发送 + 传播 + 处理 + 排队

发送时延
= 数据长度 / 发送速率

传播时延
= 距离 / 传播速度

时延带宽积
= 传播时延 × 带宽

【分层】
协议:水平、对等实体之间
服务:垂直、下层 → 上层
接口:同一机器相邻层之间

协议三要素:
语法 + 语义 + 同步

【OSI】
7 应用
6 表示
5 会话
4 传输
3 网络
2 数据链路
1 物理

口诀:
物 链 网 传 会 表 应

【设备】
Hub → 1
Switch → 2
Router → 3

【五层PDU】
应用数据
 ↓
传输层段
 ↓
网络层分组
 ↓
链路层帧
 ↓
物理层bit

【通信范围】
链路层:相邻节点
网络层:主机到主机
传输层:进程到进程

【TCP/IP】
应用层
传输层:TCP / UDP
网际层:IP,无连接、尽最大努力
网络接口层

如果以 408 做题能力为标准,本章最需要做到的是:看到一条多跳链路时,能够立即画出时间线并判断哪里发生发送时延、传播时延和存储转发;看到某个功能时,能立即判断属于哪一层;看到“协议/服务/接口”时,能立刻判断横向还是纵向。把这三件事掌握,本章大多数题基本就稳了。

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一、先建立整章知识地图二、1.1 计算机网络概述1. 计算机网络到底是什么?(1)分散(2)自治(3)通信 + 资源共享三、internet 和 InternetinternetInternet四、计算机网络的组成1. 从组成部分看五、边缘部分和核心部分边缘部分核心部分六、通信子网与资源子网通信子网资源子网七、计算机网络的主要功能八、★★★★★ 三种交换方式九、电路交换电路交换的最大特点优点缺点十、报文交换为什么报文交换慢?十一、★★★★★ 分组交换十二、分组交换为什么比报文交换快?十三、★★★★★ 分组交换总时延公式第一步:源主机发完所有分组第二步:最后一个分组继续通过后面 k−1 条链路第三步:传播时延十四、电路交换与分组交换比较题十五、分组是不是越小越好?好处坏处十六、三种交换方式最终比较十七、网络分类按范围PANLANMANWAN十八、按传输方式分类广播式网络点对点网络十九、拓扑结构总线型星形环形网状二十、★★★★★ 性能指标二十一、速率二十二、单位换算是一个巨大坑二十三、带宽通信原理里计算机网络里二十四、吞吐量二十五、瓶颈链路二十六、★★★★★ 时延的四个组成部分二十七、★★★★★ 发送时延二十八、★★★★★ 传播时延二十九、发送时延和传播时延必须彻底分开发送时延传播时延三十、处理时延三十一、排队时延三十二、★★★★★ 时延带宽积三十三、RTT三十四、信道利用率三十五、★★★★★ 体系结构为什么一定要分层?三十六、体系结构 ≠ 实现三十七、实体、对等实体实体对等实体三十八、★★★★★ 协议、服务、接口1. 协议三十九、协议的三要素语法语义同步 / 时序四十、接口四十一、服务四十二、协议和服务之间的关系四十三、服务类型面向连接 / 无连接面向连接无连接四十四、可靠 / 不可靠可靠服务不可靠服务四十五、一个特别重要的结论四十六、★★★★★ OSI 七层模型四十七、物理层四十八、数据链路层四十九、网络层五十、传输层为什么不是网络层?五十一、会话层五十二、表示层五十三、应用层五十四、七层功能最好这样记五十五、★★★★★ TCP/IP 四层模型五十六、OSI 和 TCP/IP 最重要的区别五十七、五层模型为什么经常出现?五十八、★★★★★ 封装与解封装五十九、接收端做什么?六十、PDU、SDU、PCISDUPCIPDU六十一、常见 PDU 名称六十二、设备工作层次六十三、一个完整的通信过程第一步:应用程序产生数据第二步:传输层处理第三步:网络层处理第四步:数据链路层第五步:物理层六十四、经过路由器时发生什么?六十五、历年真题告诉我们应该重点练什么六十六、第一章最容易错的 12 个点六十七、最后压缩成一张“考前背诵图”