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计算机网络考试高效复习笔记
适用目标：零基础快速应付考试 复习重点：第一章、第二章2.6/2.7、第三章、第五章、第六章 第四章不考，可以跳过
大题专项：见 计网大题专项突破（覆盖 2.6/2.7 调制编码、CRC、CSMA-CD、子网划分、TCP 拥塞控制 5 大题型，含真题+变式+速记）
第一章 网络体系结构
1. 计算机网络的定义
计算机网络是指：
将地理位置不同、具有独立功能的多台计算机，通过通信线路和网络设备连接起来，实现数据通信和资源共享的系统。
简单理解：
多台电脑、手机、服务器连接起来，可以互相传数据、访问资源，这就是计算机网络。
2. 计算机网络的组成
计算机网络从功能上可以分为：
通信子网
资源子网
2.1 通信子网
通信子网负责数据传输、交换和转发。
主要包括：
通信线路
交换机
路由器
中继器
记忆：
通信子网负责“传数据”。
2.2 资源子网
资源子网负责数据处理和资源共享。
主要包括：
主机
服务器
数据库
应用程序
记忆：
资源子网负责“提供资源”。
3. 计算机网络的主要功能
3.1 数据通信
实现计算机之间的数据交换。
例如：
发消息
传文件
浏览网页
3.2 资源共享
多个用户共同使用网络中的资源。
例如：
- 共享打印机
- 共享文件
- 共享数据库
3.3 分布式处理
多个计算机共同完成一个任务。
3.4 负载均衡
把任务分配给多台服务器处理，避免一台服务器压力过大。
4. 网络拓扑结构
网络拓扑结构是指：
网络中设备和线路的连接方式。
4.1 总线型拓扑
所有设备连接在一条主干线上。
特点：
- 结构简单
- 成本低
- 主干线故障会导致全网瘫痪
4.2 星型拓扑
所有设备都连接到中心设备。
特点：
- 易管理
- 易维护
- 中心节点故障会导致全网瘫痪
考试常考：
中心节点故障导致全网瘫痪的是星型拓扑。
4.3 环型拓扑
设备首尾相连，形成一个环。
特点：
- 数据沿环传输
- 一个节点故障可能影响全网
4.4 树型拓扑
树型拓扑是星型拓扑的扩展。
特点：
- 分层结构
- 易扩展
- 适合较大型网络
4.5 网状拓扑
节点之间存在多条连接路径。
特点：
- 可靠性高
- 成本高
- 广域网常用
5. OSI七层参考模型
OSI参考模型把网络通信过程分为7层。
| 层次 | 名称 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 第7层 | 应用层 | 为用户提供网络服务 |
| 第6层 | 表示层 | 数据格式转换、加密、压缩 |
| 第5层 | 会话层 | 建立、管理、释放会话 |
| 第4层 | 传输层 | 端到端通信 |
| 第3层 | 网络层 | 路由选择、IP寻址 |
| 第2层 | 数据链路层 | 成帧、MAC地址、差错检测 |
| 第1层 | 物理层 | 比特流传输 |
6. TCP/IP参考模型
TCP/IP模型分为4层。
| TCP/IP层次 | 对应OSI层次 |
|---|---|
| 应用层 | 应用层、表示层、会话层 |
| 传输层 | 传输层 |
| 网络层 | 网络层 |
| 网络接口层 | 数据链路层、物理层 |
7. 常见协议和设备对应层次
| 内容 | 所属层次 |
|---|---|
| HTTP、FTP、DNS | 应用层 |
| TCP、UDP | 传输层 |
| IP | 网络层 |
| 路由器 | 网络层 |
| MAC地址 | 数据链路层 |
| 交换机 | 数据链路层 |
| 中继器 | 物理层 |
第二章 2.6 数据编码技术
1. 为什么需要数据编码？
计算机内部的数据是0和1，但在网络中传输时必须变成信号。
所以需要进行数据编码。
定义：
数据编码是把数据转换成适合在通信线路上传输的信号的过程。
2. 数据和信号
2.1 数据
数据是要传输的信息。
例如：
- 文字
- 图片
- 声音
- 视频
2.2 信号
信号是数据在传输介质中的表现形式。
例如：
- 电信号
- 光信号
- 无线电波
3. 数字数据和模拟数据
3.1 数字数据
数字数据是离散的，通常用0和1表示。
例如：
- 计算机文件
- 二进制数据
3.2 模拟数据
模拟数据是连续变化的。
例如：
- 人的声音
- 温度变化
4. 数字信号和模拟信号
4.1 数字信号
数字信号是离散变化的信号。
特点：
- 通常只有有限几个状态
- 例如高电平和低电平
4.2 模拟信号
模拟信号是连续变化的信号。
例如：
- 正弦波
5. 四种转换关系
| 数据类型 | 信号类型 | 使用技术 |
|---|---|---|
| 数字数据 | 数字信号 | 编码 |
| 数字数据 | 模拟信号 | 数字调制 |
| 模拟数据 | 数字信号 | PCM |
| 模拟数据 | 模拟信号 | 模拟调制 |
6. 常见数字编码方式
6.1 NRZ 不归零编码
定义：
用一种电平表示1，另一种电平表示0，并且信号在每一位结束后不回到零电平。
特点：
- 实现简单
- 带宽利用率高
- 连续出现0或1时没有电平变化
- 容易失去同步
考试记忆：
NRZ简单，但容易不同步。
6.2 曼彻斯特编码
定义：
每一位中间都发生一次电平跳变，这个跳变既表示数据，也提供同步信息。
特点：
- 每个位中间必有跳变
- 可以自同步
- 抗干扰能力较强
- 带宽开销较大
考试重点：
曼彻斯特编码属于自同步编码。
记忆：
曼彻斯特：中间必跳变。
6.3 差分曼彻斯特编码
定义：
每一位中间一定跳变，用来同步；每一位开始处是否跳变，用来表示数据。
特点：
- 中间跳变用于同步
- 起始跳变用于表示数据
- 属于自同步编码
- 抗极性反转能力强
记忆：
差分曼彻斯特：中间同步，起始表示数据。
7. 调制技术
调制是指：
把数据加载到模拟载波上的过程。
载波有三个基本参数：
- 幅度
- 频率
- 相位
7.1 AM 调幅
改变载波的幅度。
记忆：
AM改幅。
7.2 FM 调频
改变载波的频率。
记忆：
FM改频。
7.3 PM 调相
改变载波的相位。
记忆：
PM改相。
8. 数字调制
| 技术 | 中文名称 | 改变内容 |
|---|---|---|
| ASK | 幅移键控 | 幅度 |
| FSK | 频移键控 | 频率 |
| PSK | 相移键控 | 相位 |
| QAM | 正交振幅调制 | 幅度和相位 |
9. PCM脉冲编码调制
定义：
PCM是把模拟信号转换成数字信号的技术。
基本步骤：
- 采样
- 量化
- 编码
考试记忆：
PCM = 采样 + 量化 + 编码。
第二章 2.7 差错控制技术
1. 什么是差错？
数据在传输过程中受到噪声、干扰等影响，导致0变成1或1变成0，这就是差错。
2. 差错产生的原因
主要原因：
- 噪声
- 电磁干扰
- 信号衰减
- 传输介质质量问题
3. 误码率
定义：
误码率是传输中出错码元数占传输总码元数的比例。
公式：
text
误码率 = 错误码元数 / 传输总码元数记忆：
误码率越小，通信质量越好。
4. 差错控制
定义：
差错控制是发现并处理数据传输错误的技术。
差错控制分为：
- 检错
- 纠错
5. 检错
检错是指：
只能发现错误，不能自动改正错误。
常见方法：
- 奇偶校验
- CRC循环冗余校验
6. 纠错
纠错是指：
不仅能发现错误，还能自动改正错误。
常见方法：
- 海明码
7. 奇偶校验
定义：
在数据后增加一个校验位，使1的个数满足奇数或偶数。
7.1 奇校验
让数据中1的总个数为奇数。
7.2 偶校验
让数据中1的总个数为偶数。
7.3 奇偶校验缺点
如果有偶数个位同时出错，可能检测不出来。
8. CRC循环冗余校验
定义：
CRC是一种常用的差错检测方法，通过模2除法生成校验码。
注意：
CRC只能检错，不能纠错。
9. CRC计算步骤
第一步：生成多项式转二进制
例如：
text
G(x)=x³+1对应二进制：
text
1001第二步：信息码后补0
补0个数 = 生成多项式最高次数
例如：
text
G(x)=x³+1最高次数为3，所以补3个0。
第三步：模2除法
模2除法本质是异或运算。
异或规则：
text
0⊕0=0
0⊕1=1
1⊕0=1
1⊕1=0第四步：得到余数
模2除法得到的余数就是CRC校验码。
第五步：拼接
text
CRC编码 = 原信息码 + 余数10. CRC考试模板
题目：
text
信息码：11001011
生成多项式：G(x)=x³+1答题步骤：
text
1. G(x)=x³+1，对应二进制为1001。
2. 生成多项式最高次数为3，所以在信息码后补3个0。
3. 得到被除数：11001011000。
4. 用1001进行模2除法。
5. 得到余数。
6. CRC编码 = 原信息码 + 余数。第二章必背
曼彻斯特编码：中间必跳变，自同步
差分曼彻斯特：中间同步，起始表示数据
AM改幅，FM改频，PM改相
ASK改幅，FSK改频，PSK改相
PCM = 采样 + 量化 + 编码
CRC只能检错，不能纠错
海明码可以纠错
CRC补零个数 = 生成多项式最高次数
CRC本质是模2除法，也就是异或运算
第三章 局域网
1. 局域网的定义
局域网是指：
在较小地理范围内，将计算机和网络设备连接起来形成的网络。
例如：
- 宿舍网
- 教室网
- 办公网
- 校园网
2. 局域网的特点
- 覆盖范围小
- 传输速率高
- 误码率低
- 延迟小
- 通常由一个单位管理
3. 以太网
定义：
以太网是目前最常见的局域网技术。
特点：
- 使用MAC地址
- 数据单位是帧
- 传统以太网使用CSMA/CD
- 交换式以太网使用交换机转发
4. CSMA/CD
全称：
载波监听多路访问/冲突检测
英文：
text
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection含义：
多台主机共享同一条信道，发送前先监听信道是否空闲；如果空闲就发送；发送过程中继续检测是否发生冲突；如果冲突就停止发送并随机等待后重发。
5. CSMA/CD工作过程
先监听信道
信道空闲就发送数据
边发送边检测冲突
检测到冲突立即停止发送
发送阻塞信号
随机退避一段时间
重新发送
口诀：
text
先听后发，边发边听，冲突停发，随机重发。6. 交换机
定义：
交换机是一种根据MAC地址转发数据帧的网络设备。
工作层次：
数据链路层。
7. 交换机工作原理
交换机内部维护一张MAC地址表。
7.1 学习
交换机收到数据帧后，会记录源MAC地址和进入端口。
7.2 查表
交换机查看目的MAC地址对应哪个端口。
7.3 转发
如果知道目的端口，就只转发到对应端口。
7.4 泛洪
如果不知道目的MAC地址，就向除接收端口外的所有端口转发。
8. 交换机考试重点
交换机：
工作在数据链路层
根据MAC地址转发
可以隔离冲突域
不能隔离广播域
9. VLAN
定义：
VLAN是虚拟局域网，是把一个物理局域网逻辑划分成多个广播域的技术。
简单理解：
物理上大家连在同一台交换机上，但逻辑上可以分成不同的小组。
10. VLAN的作用
隔离广播域
减少广播流量
提高安全性
方便网络管理
11. VLAN通信规则
同一个VLAN
可以直接通信。
不同VLAN
不能直接通信。
如果不同VLAN之间要通信，需要：
路由器
三层交换机
12. Access口
定义：
Access口通常连接终端设备，只属于一个VLAN。
例如：
- 电脑连接交换机的端口
记忆：
Access接电脑。
13. Trunk口
定义：
Trunk口通常用于交换机之间连接，可以传输多个VLAN的数据。
例如：
- 交换机和交换机之间的端口
记忆：
Trunk接交换机。
14. 802.1Q标签
定义：
802.1Q是在以太网帧中加入VLAN标签，用来标识该帧属于哪个VLAN。
特点：
标签长度为4字节
用于跨交换机传输VLAN数据
可以标识VLAN ID
考试重点：
跨交换机传输同一VLAN的数据时，需要使用802.1Q标签。
第三章必背
局域网范围小、速率高、误码率低
以太网是最常见的局域网技术
CSMA/CD：先听后发，边发边听，冲突停发，随机重发
交换机根据MAC地址转发
交换机隔离冲突域，不隔离广播域
VLAN用于划分广播域
同VLAN可直接通信，不同VLAN需路由器或三层交换机
Access接终端，Trunk接交换机
802.1Q标签长度为4字节
第五章 网络互联与IP
1. 网络互联的定义
网络互联是指：
将多个不同的网络连接起来，使它们能够相互通信。
典型设备：
路由器。
2. 常见网络互联设备
| 设备 | 工作层次 | 作用 |
|---|---|---|
| 中继器 | 物理层 | 放大信号，延长距离 |
| 网桥 | 数据链路层 | 连接局域网，根据MAC转发 |
| 交换机 | 数据链路层 | 多端口网桥 |
| 路由器 | 网络层 | 连接不同网络，根据IP转发 |
3. IP地址
定义：
IP地址是网络层用来唯一标识一台主机或一个网络接口的地址。
IPv4地址长度：
text
32位常用表示方法：
text
点分十进制例如：
text
192.168.1.14. 分类IP地址
IPv4地址分为A、B、C、D、E类。
考试主要考：
- A类
- B类
- C类
4.1 A类地址
范围：
text
1.0.0.0 ~ 126.255.255.255默认子网掩码：
text
255.0.0.0适合大型网络。
4.2 B类地址
范围：
text
128.0.0.0 ~ 191.255.255.255默认子网掩码：
text
255.255.0.0适合中型网络。
4.3 C类地址
范围：
text
192.0.0.0 ~ 223.255.255.255默认子网掩码：
text
255.255.255.0适合小型网络。
4.4 特殊地址
127开头的地址是本地回环地址。
例如：
text
127.0.0.1表示本机。
5. 子网掩码
定义：
子网掩码用来区分IP地址中的网络位和主机位。
例如：
text
192.168.1.1/24表示：
前24位是网络位
后8位是主机位
对应子网掩码：
text
255.255.255.06. 子网划分
定义：
子网划分是从主机位中借出若干位作为子网位，把一个大网络划分成多个小网络。
7. 为什么要划分子网？
提高IP地址利用率
减少广播范围
方便网络管理
提高网络安全性
8. 子网划分核心公式
8.1 子网数
如果借n位：
text
子网数 = 2^n8.2 主机数
如果剩h位主机位：
text
每个子网可用主机数 = 2^h - 2为什么减2？
因为：
网络地址不能分配给主机
广播地址不能分配给主机
9. 子网划分解题步骤
题目例子：
text
将192.168.1.0/24划分为4个子网。第一步：判断原网络
text
192.168.1.0/24说明前24位是网络位，后8位是主机位。
第二步：根据子网数求借位
要求划分4个子网：
text
2^2 = 4所以需要借2位。
第三步：求新前缀
原来是：
text
/24借2位后：
text
/26第四步：求新子网掩码
text
/26 = 255.255.255.192第五步：求块大小
text
块大小 = 256 - 192 = 64第六步：列出子网网络地址
text
192.168.1.0
192.168.1.64
192.168.1.128
192.168.1.192第七步：写主机范围和广播地址
第一个子网
text
网络地址：192.168.1.0
可用主机：192.168.1.1 ~ 192.168.1.62
广播地址：192.168.1.63第二个子网
text
网络地址：192.168.1.64
可用主机：192.168.1.65 ~ 192.168.1.126
广播地址：192.168.1.127第三个子网
text
网络地址：192.168.1.128
可用主机：192.168.1.129 ~ 192.168.1.190
广播地址：192.168.1.191第四个子网
text
网络地址：192.168.1.192
可用主机：192.168.1.193 ~ 192.168.1.254
广播地址：192.168.1.25510. 超网
定义：
超网是把多个连续的小网络合并成一个更大的网络。
作用：
减少路由表项
提高路由效率
本质：
路由聚合。
11. 路由器
定义：
路由器是连接不同网络，并根据IP地址选择转发路径的设备。
工作层次：
网络层。
主要作用：
连接不同网络
路由选择
分组转发
隔离广播域
12. 路由协议
12.1 RIP
定义：
RIP是一种距离向量路由协议。
特点：
根据跳数选择路径
最大跳数为15
16跳表示不可达
记忆：
RIP看跳数。
12.2 OSPF
定义：
OSPF是一种链路状态路由协议。
特点：
根据代价Cost选择路径
适合大型网络
收敛速度比RIP快
记忆：
OSPF看代价。
第五章必背
IP地址用于唯一标识主机或接口
IPv4地址长度为32位
A类：1~126，默认掩码255.0.0.0
B类：128~191，默认掩码255.255.0.0
C类：192~223，默认掩码255.255.255.0
127开头是回环地址
子网掩码用于区分网络位和主机位
子网数 = 2^n
可用主机数 = 2^h - 2
路由器工作在网络层
RIP看跳数，OSPF看代价
超网用于路由聚合
第六章 传输层协议
1. 传输层的定义
传输层负责：
主机中进程与进程之间的端到端通信。
注意区分：
text
网络层：主机到主机
传输层：进程到进程2. 端口号
定义：
端口号用于标识一台主机上的具体应用进程。
常见端口号：
| 应用 | 端口号 |
|---|---|
| HTTP | 80 |
| HTTPS | 443 |
| FTP | 21 |
| DNS | 53 |
| SMTP | 25 |
3. UDP
定义：
UDP是一种无连接、不可靠、开销小、速度快的传输层协议。
特点：
不建立连接
不保证可靠传输
不确认
不重传
首部开销小
速度快
适合场景：
语音
视频
直播
DNS
4. TCP
定义：
TCP是一种面向连接、可靠的传输层协议。
特点：
面向连接
可靠传输
有确认机制
有重传机制
有流量控制
有拥塞控制
适合场景：
网页浏览
文件传输
邮件
登录系统
5. TCP和UDP区别
| 对比项 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 是否连接 | 面向连接 | 无连接 |
| 是否可靠 | 可靠 | 不可靠 |
| 是否确认 | 有确认 | 无确认 |
| 是否重传 | 有重传 | 无重传 |
| 速度 | 较慢 | 较快 |
| 开销 | 较大 | 较小 |
| 适用场景 | 文件、网页、邮件 | 视频、语音、DNS |
6. TCP三次握手
作用：
建立TCP连接。
过程：
第一次握手
客户端发送SYN，请求建立连接。
第二次握手
服务器发送SYN+ACK，表示同意连接。
第三次握手
客户端发送ACK，连接建立。
记忆：
text
客户端：我想连接你。
服务器：可以，我也准备好了。
客户端：收到，开始连接。7. TCP四次挥手
作用：
释放TCP连接。
过程：
第一次挥手
客户端发送FIN，表示自己不再发送数据。
第二次挥手
服务器发送ACK，表示收到关闭请求。
第三次挥手
服务器发送FIN，表示自己也不再发送数据。
第四次挥手
客户端发送ACK，连接关闭。
8. TCP流量控制
定义：
流量控制是为了防止发送方发送太快，导致接收方来不及接收。
解决的问题：
text
发送方太快，接收方太慢核心机制：
滑动窗口。
工作方式：
接收方告诉发送方自己还能接收多少数据，发送方根据窗口大小控制发送速度。
考试重点：
流量控制解决的是发送方和接收方速度不匹配的问题。
9. TCP拥塞控制
定义：
拥塞控制是为了防止网络中数据过多，导致路由器或链路发生拥堵。
解决的问题：
text
网络太拥堵注意区别：
| 类型 | 解决问题 |
|---|---|
| 流量控制 | 接收方来不及接收 |
| 拥塞控制 | 网络发生拥堵 |
10. 拥塞控制四个阶段
10.1 慢开始
刚开始发送少量数据，然后逐渐增加。
特点：
text
拥塞窗口指数增长例如：
text
1 → 2 → 4 → 8 → 1610.2 拥塞避免
当拥塞窗口达到慢开始门限后，增长速度变慢。
特点：
text
拥塞窗口线性增长例如：
text
16 → 17 → 18 → 1910.3 快重传
如果发送方连续收到3个重复ACK，说明某个报文段可能丢失。
此时发送方立即重传丢失的数据。
10.4 快恢复
快重传之后，不把拥塞窗口降到1，而是降低到一定程度，然后继续拥塞避免。
11. TCP拥塞控制考试表达
可以直接背：
TCP拥塞控制包括慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复。开始时采用慢开始算法，拥塞窗口指数增长；达到慢开始门限后进入拥塞避免阶段，拥塞窗口线性增长；如果发生超时，则将拥塞窗口降为1并重新慢开始；如果收到三个重复ACK，则执行快重传和快恢复。
第六章必背
传输层负责进程到进程的通信
端口号用于标识应用进程
TCP面向连接、可靠
UDP无连接、不可靠、速度快
TCP三次握手用于建立连接
TCP四次挥手用于释放连接
流量控制防止接收方来不及接收
拥塞控制防止网络拥堵
流量控制靠滑动窗口
拥塞控制包括慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复
考前优先级复习顺序
第一优先级：一定要会
子网划分
CRC计算
TCP拥塞控制
VLAN原理
CSMA/CD过程
第二优先级：选择题高频
OSI七层模型
TCP/IP四层模型
TCP和UDP区别
交换机和路由器区别
IP地址分类
第三优先级：背结论
拓扑结构
编码和调制
RIP和OSPF
超网
端口号
最后速记版
text
计算机网络 = 通信子网 + 资源子网
OSI七层：
应用、表示、会话、传输、网络、数据链路、物理
TCP/IP四层：
应用层、传输层、网络层、网络接口层
路由器：网络层
交换机：数据链路层
中继器：物理层
曼彻斯特：中间必跳变，自同步
差分曼彻斯特：中间同步，起始表示数据
AM改幅，FM改频，PM改相
ASK改幅，FSK改频，PSK改相
PCM = 采样 + 量化 + 编码
CRC只能检错，不能纠错
海明码可以纠错
CRC补零数 = 生成多项式最高次数
CSMA/CD：
先听后发，边发边听，冲突停发，随机重发
交换机：
根据MAC地址转发
隔离冲突域，不隔离广播域
VLAN：
划分广播域
同VLAN可通信
不同VLAN需路由器或三层交换机
Access接终端
Trunk接交换机
802.1Q标签为4字节
IP地址：
A类：1~126，255.0.0.0
B类：128~191，255.255.0.0
C类：192~223，255.255.255.0
127为回环地址
子网划分：
子网数 = 2^n
可用主机数 = 2^h - 2
块大小 = 256 - 掩码关键位
RIP看跳数，最大15跳
OSPF看代价Cost
TCP：
面向连接，可靠传输
UDP：
无连接，不可靠，速度快
流量控制：
防止接收方来不及接收，使用滑动窗口
拥塞控制：
防止网络拥堵
慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复