408计算机网络考纲知识点（更新中）

【考查目标】

1.掌握计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法。

2.掌握典型计算机网络的结构、协议、应用以及典型网络设备的工作原理。

3.能够运用计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法进行网络系统的分析、设计和应用。一

一、计算机网络体系结构

(一) 计算机网络概述

1. 计算机网络的概念、组成与功能

概念定义

计算机网络的精确定义 ：利用通信设备和线路，将地理位置分散、功能独立的多个计算机系统互连起来，通过功能完善的网络软件（网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）实现资源共享和信息传递的系统。

核心组成（硬件+软件）

硬件部分：
- 端系统（主机）：计算机、服务器、智能手机等
- 通信链路：双绞线、光纤、无线电波等
- 交换设备：路由器、交换机等
软件部分：
- 协议栈：TCP/IP协议族
- 网络操作系统：Windows Server、Linux网络功能
- 网络应用软件：浏览器、FTP客户端等

核心功能层次

连通性（基础）：使主机之间能够互相访问
资源共享（核心）：
- 硬件共享：打印机、存储设备
- 软件共享：应用软件、数据库
- 数据共享：文件、多媒体内容
信息服务：Web服务、电子邮件、即时通讯等

2. 计算机网络的分类

按覆盖范围分类（最重要）

个人区域网（PAN）：10米以内，如蓝牙连接
局域网（LAN）：
- 范围：几米到几公里
- 特点：高带宽、低延迟、所有权归组织
- 示例：以太网、Wi-Fi网络
城域网（MAN）：
- 范围：几十公里
- 特点：连接多个局域网
- 示例：城市范围内的光纤网络
广域网（WAN）：
- 范围：几百到几千公里
- 特点：使用运营商提供的链路
- 示例：Internet、跨省企业专网

按拓扑结构分类

拓扑结构

星型

总线型

环型

网状型

树型

按交换技术分类

电路交换网络：电话网
报文交换网络：电报网（已淘汰）
分组交换网络 ：Internet（现代主流）

按传播技术分类

广播式网络：共享信道，如传统以太网
点对点网络：专用链路，如帧中继

3. 计算机网络主要性能指标（408重点）

速率（带宽）

定义：数据在信道上的传输速率，单位：bps（比特/秒）
关键点：
- 带宽的两种含义：
  1. 信号具有的频带宽度（Hz）
  2. 网络中某通道传送数据的能力（bps）
- 单位换算：1Mbps = 1000kbps = 1,000,000bps（注意不是1024倍）

吞吐量

定义：单位时间内通过某个网络的实际数据量
特点：
- 受限于带宽、链路质量、网络拥塞等
- 吞吐量 ≤ 带宽

时延（延迟）

四个组成部分（必须掌握每个的计算方法）：
发送时延 = 数据帧长度(bit) / 发送速率(bps)
传播时延 = 信道长度(m) / 电磁波在信道上的传播速率(m/s)
处理时延：路由器/交换机存储转发所需时间
排队时延：分组在路由器中排队等待时间
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延

时延带宽积

定义：传播时延 × 带宽
物理意义 ：表示链路中能容纳的比特数
重要性：指导发送窗口大小的设置

往返时间RTT

定义：从发送方发送数据开始，到收到接收方确认的时间
包含：传播时延 × 2 + 处理时间（两端）+ 排队时延等
应用：TCP超时重传机制的基础

利用率

信道利用率：有数据通过的时间比例
网络利用率：全网络信道利用率的加权平均值
关键规律：根据排队论，当利用率接近1时，时延急剧增大

(二) 计算机网络体系结构

1. 计算机网络分层结构

分层的基本思想

核心原则：每个层次实现特定的功能集合
层间关系：下层为上层提供服务，上层使用下层服务
对等实体：不同主机上的同一层实体使用协议通信

分层的好处

模块化设计：各层独立开发、测试
灵活性：某层改变不影响其他层
标准化：定义清晰的接口
易于理解和教学

2. 计算机网络协议、接口、服务等概念

协议（Protocol）

定义：控制两个对等实体通信的规则集合
三要素（必须牢记）：
1. 语法：数据与控制信息的结构或格式
2. 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作
3. 时序：事件实现顺序的详细说明

接口（Interface）

定义：相邻两层之间交换信息的连接点
特点：
- 定义下层向上层提供的服务
- 定义了服务原语（如请求、指示、响应、确认）
- 服务访问点SAP：相邻层实体进行交互的逻辑接口

服务（Service）

定义：下层向上层提供的功能集合
服务原语类型：
- 请求：上层调用下层服务
- 指示：下层通知上层事件发生
- 响应：上层对指示的回应
- 确认：下层确认请求完成

服务与协议的关系

服务：垂直关系，定义层间交互
协议：水平关系，定义对等实体交互
服务通过协议实现，但服务用户不关心协议细节

服务类型

面向连接服务 vs. 无连接服务
可靠服务 vs. 不可靠服务
有应答服务 vs. 无应答服务

3. ISO/OSI参考模型和TCP/IP参考模型

ISO/OSI参考模型（七层）

复制代码

┌─────────────────┐
│  第7层 应用层    │ ← 用户接口
├─────────────────┤
│  第6层 表示层    │ ← 数据格式转换、加密
├─────────────────┤
│  第5层 会话层    │ ← 建立、管理、终止会话
├─────────────────┤
│  第4层 传输层    │ ← 端到端可靠传输
├─────────────────┤
│  第3层 网络层    │ ← 路由选择、分组转发
├─────────────────┤
│  第2层 数据链路层 │ ← 相邻节点可靠传输
├─────────────────┤
│  第1层 物理层    │ ← 比特传输
└─────────────────┘

各层详细功能：

物理层：传输原始比特流，定义机械、电气特性
数据链路层：
- 将物理层的比特流组织成帧
- 差错控制、流量控制
- 媒体访问控制（MAC）
网络层：
- 路由选择（全局视角）
- 分组转发（本地操作）
- 拥塞控制
传输层：
- 端到端的可靠传输
- 复用和分用
- 差错控制、流量控制、拥塞控制
会话层：建立、管理、终止会话，同步检查点
表示层：数据格式转换、加密解密、压缩解压
应用层：为用户提供网络服务接口

TCP/IP参考模型（四层）

复制代码

┌─────────────────┐
│    应用层       │ ← 对应OSI的5-7层
├─────────────────┤
│    传输层       │ ← TCP、UDP
├─────────────────┤
│    网际层       │ ← IP、ICMP、IGMP
├─────────────────┤
│  网络接口层     │ ← 对应OSI的1-2层
└─────────────────┘

OSI vs. TCP/IP 对比（408高频考点）

比较项目	OSI参考模型	TCP/IP参考模型
产生背景	国际标准化组织制定，理论标准	从实践中发展而来，事实标准
模型结构	7层，划分清晰	4层，简洁实用
标准化程度	严格分层，协议与服务分离	协议与层次结合紧密
设计理念	先有模型，后有协议	先有协议，后有模型
连接方式	网络层支持无连接和面向连接	网络层只支持无连接（IP）
可靠性	在网络层和传输层都提供	主要由传输层（TCP）保证
现状	理论指导意义大，实际应用少	Internet的基石，广泛应用

五层教学参考模型（折中方案）

复制代码

应用层（HTTP, FTP, SMTP）
传输层（TCP, UDP）
网络层（IP, ICMP）
数据链路层（Ethernet, PPP）
物理层（比特传输）

408考研真题重点与难点解析

高频考点总结

性能指标计算题
- 给定时延各分量，计算总时延
- RTT与发送窗口的关系
- 信道利用率计算（结合滑动窗口协议）
分层模型辨析
- 判断特定功能属于哪一层
- OSI与TCP/IP模型的异同
- 服务与协议的关系
基本概念理解
- 带宽的两种含义
- 时延各分量的物理意义
- 连接与无连接服务的区别

典型真题分析

【例题1】（性能指标综合计算）

在一条带宽为10Mbps的链路上，发送方以2Mbps的速率持续发送数据。链路的单向传播时延为20ms。求：

链路的时延带宽积

发送100KB数据需要的总时间

若采用滑动窗口协议，为使链路利用率达到100%，最小窗口大小应为多少？

【解题步骤】

时延带宽积 = 传播时延 × 带宽 = 0.02s × 10Mbps = 0.2Mb = 200kb
总时间 = 发送时延 + 传播时延
- 发送时延 = 100KB × 8 / 2Mbps = 800kb / 2Mbps = 0.4s
- 总时间 = 0.4s + 0.02s = 0.42s
最小窗口大小：发送时延内能发送的数据量 = 带宽 × 往返时延
- RTT = 2 × 20ms = 40ms
- 最小窗口大小 = 10Mbps × 0.04s = 0.4Mb = 400kb

【例题2】（分层模型判断）

以下功能分别属于OSI参考模型的哪一层？

A) 将比特流组织成帧

B) 决定传输路由

C) 提供端到端的可靠传输

D) 数据格式转换

【答案】 A-数据链路层，B-网络层，C-传输层，D-表示层

复习建议

建立清晰的层次概念
- 画层次结构图，明确每层的输入输出
- 理解数据封装和解封装的过程
掌握关键计算
- 时延计算公式必须熟练
- 理解各性能指标的内在联系
对比学习
- 将OSI与TCP/IP模型对比记忆
- 理解为什么TCP/IP能成为实际标准
联系实际
- 将理论概念与日常网络使用联系起来
- 如：浏览网页时各层的功能体现

这一章是计算机网络的基础，概念多且抽象，但又是后续学习的基础。建议通过画图、列表对比、做真题等方式加深理解。建立好分层的思维模型，后续章节的学习会事半功倍。

三、数据链路层

(一)数据链路层的功能

(二)组帧

(三)差错控制

1.检错编码

2.纠错编码

(四)流量控制与可靠传输机制

1.流量控制、可靠传输与滑动窗口机制

2.停止-等待协议

3.后退N帧协议(GBN)

4.选择重传协议(SR)

(五)介质访问控制

1.信道划分
频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多路复用的概念和基本原理。

2.随机访问
ALOHA协议，CSMA协议，CSMA/CD协议，CSMA/CA协议。

3.轮询访问

令牌传递协议

(六)局域网

1.局域网的基本概念与体系结构

2.以太网与IEEE802.3

3.IEEE802.11无线局域网

4.VLAN基本概念与基本原理

(七)广域网

1.广域网的基本概念

2.PPP协议

(八)数据链路层设备

以太网交换机及其工作原理

四、网络层

(一)网络层的功能

1.异构网络互连

2.路由与转发

3.SDN基本概念

4.拥塞控制

(二)路由算法

1.静态路由与动态路由

2.距离-向量路由算法

3.链路状态路由算法

4.层次路由

(三)IPv4

1.IPv4分组

2.IPv4地址与NAT

3.子网划分、路由聚集、子网掩码与CIDR

4.ARP协议、DHCP协议与ICMP协议

(四)IPv6

1.IPv6的主要特点

2.IPv6地址

(五)路由协议

1.自治系统

2.域内路由与域间路由

3.RIP路由协议

4.OSPF路由协议

5.BGP路由协议

(六)IP组播

1.组播的概念

2.IP组播地址

(七)移动IP

1.移动IP的概念

2.移动IP通信过程

(八)网络层设备

1.路由器的组成和功能

2.路由表与路由转发

五、传输层

(一)传输层提供的服务

1.传输层的功能

2.传输层寻址与端口

3.无连接服务与面向连接服务

(二)UDP协议

1.UDP数据报

2.UDP校验

(三)TCP协议

1.TCP段

2.TCP连接管理

3.TCP可靠传输

4.TCP流量控制

5.TCP拥塞控制

六、应用层

(一)网络应用模型

1.客户/服务器(C/S)模型

2.对等(P2P)模型

(二)DNS系统

1.层次域名空间

2.域名服务器

3.域名解析过程

(三)FTP

1.FTP协议的工作原理

2.控制连接与数据连接

(四)电子邮件

1.电子邮件系统的组成结构

2.电子邮件格式与MIME

3.SMTP协议与POP3协议

(五)WWW

1.WWW的概念与组成结构

2.HTTP协议