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。
- 数据通信
- 资源共享
- 分布式处理
- 提高可靠性
- 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 < WANPAN
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:
- 速率
- 带宽
- 吞吐量
- 时延
- 时延带宽积
- RTT
- 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
| OSI | TCP/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:32016 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。