终极考前冲刺笔记

Ⅰ. 考前必背核心重点 (大概率的简答题)

（这部分内容必须一字不差地背诵，是简答题的满分答案！）

1. 交换机 vs. 路由器

总结与应用场景：

• 交换机主要用于组建局域网 (LAN)，连接同一网络内的计算机、服务器等设备，实现高速的内部通信。
• 路由器主要用于连接不同的网络（如连接局域网与互联网），是实现网络互连、在广域网上进行路径选择的核心设备。

2. IP地址与MAC地址的转换协议 (ARP)

• 协议名称： 地址解析协议 (ARP - Address Resolution Protocol)

• 核心功能： 在同一个局域网内，根据一个已知的IP地址，解析出其对应的物理地址 (MAC地址)。

• 工作流程：

  1. 检查ARP缓存： 主机A要向同一局域网内的主机B发送数据。首先，A会检查自己的ARP缓存表，看是否已经存储了B的IP地址到MAC地址的映射。
  2. 广播ARP请求： 如果缓存中没有找到，主机A会在局域网内广播一个ARP请求分组。该请求的内容是：“我的IP地址是IP_A，MAC地址是MAC_A。请问IP地址为IP_B的主机，你的MAC地址是什么？”
  3. 目标响应： 局域网内所有主机都会收到这个广播请求。但只有IP地址与IP_B匹配的主机B会处理它。其他主机则丢弃该请求。
  4. 单播ARP响应： 主机B向主机A发送一个单播的ARP响应分组。该响应的内容是：“我的IP地址是IP_B，我的MAC地址是MAC_B。” 同时，主机B也可以将主机A的IP与MAC地址映射关系存入自己的ARP缓存中。
  5. 更新ARP缓存并发送数据： 主机A收到ARP响应后，将主机B的IP与MAC地址的映射关系存入自己的ARP缓存表中，然后就可以封装数据帧（使用MAC_B作为目的MAC地址）并发送给主机B了。

  **2.1 反向地址解析协议 RARP **

  • 协议名称： 反向地址解析协议 (RARP - Reverse Address Resolution Protocol)

  • 核心功能： 与ARP功能相反，它允许一个只知道自己物理地址 (MAC地址) 的主机，通过网络请求来获取自己的IP地址。

  • 应用场景： 主要用于早期的无盘工作站或新设备启动时，自动获取IP地址。

  • 工作流程：

    1. 广播RARP请求： 主机启动时，在局域网内广播一个RARP请求分组，其中包含自己的MAC地址。请求内容是：“我的MAC地址是MAC_X，请问我的IP地址应该是什么？”
    2. RARP服务器响应： 局域网中的RARP服务器监听到该请求后，会查询自己预先配置好的MAC-IP地址映射表。
    3. 单播RARP响应： 如果找到对应的条目，RARP服务器会向该主机单播一个RARP响应分组，告知其应使用的IP地址。

  • 现状与缺点：

    • 已被淘汰： RARP协议现已基本被 BOOTP 和 DHCP 协议取代。
    • 功能局限：
      • RARP请求是链路层广播，无法跨越路由器，因此每个物理网段都必须有一台RARP服务器。
      • 它只能提供IP地址，无法提供子网掩码、默认网关等更复杂的网络配置信息。

3. 电路交换 vs. 分组交换

4. TCP/IP四层架构概述

5. 网络各层次的地址

Ⅱ. 核心知识体系梳理 (按重要性排序)

A. 运输层 (重点中的重点)

1. TCP vs. UDP 对比

2. TCP协议精讲

   • 可靠传输机制:

     • 序号: 对字节流中的每个字节进行编号，确保有序性。
     • 确认(ACK): 接收方发送ACK报文，告知发送方已收到数据。采用累积确认。
     • 超时重传: 发送方发送数据后启动计时器，若超时未收到确认，则重传数据。
     • 滑动窗口: 实现流量控制，并提高传输效率。

   • 连接管理：三次握手与四次挥手

     • 建立连接 - 三次握手 (Three-Way Handshake):
       1. 客户端 -> 服务器: 发送连接请求报文 (SYN=1, seq=x)。
       2. 服务器 -> 客户端: 发送确认及连接请求报文 (SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1)。
       3. 客户端 -> 服务器: 发送确认报文 (ACK=1, seq=x+1, ack=y+1)。连接建立。
     • 释放连接 - 四次挥手 (Four-Way Handshake):
       1. 客户端 -> 服务器: 发送连接释放请求 (FIN=1, seq=u)。
       2. 服务器 -> 客户端: 发送确认 (ACK=1, ack=u+1)。此时为半关闭。
       3. 服务器 -> 客户端: 服务器数据发送完毕，发送连接释放请求 (FIN=1, ACK=1, seq=w, ack=u+1)。
       4. 客户端 -> 服务器: 发送最终确认 (ACK=1, ack=w+1)。客户端等待2MSL后关闭。

   • 拥塞控制:

     • 慢启动: 初始拥塞窗口(cwnd)指数增长。
     • 拥塞避免: cwnd达到门限后，线性增长。
     • 快重传: 收到3个重复ACK时，不等超时立即重传。
     • 快恢复: 执行快重传后，cwnd减半，进入拥塞避免阶段。

B. 网络层 (重点中的重点)

1. 核心功能

   • 分组转发 (Forwarding): 路由器根据转发表将分组从输入链路转移到正确的输出链路（数据平面）。
   • 路由选择 (Routing): 通过路由选择协议计算并生成路由表（控制平面）。

2. IP协议

   • CIDR与子网掩码:
     • CIDR (无分类编址): 使用IP地址/网络前缀位数来表示IP地址块，消除了A/B/C类地址概念。
     • 子网掩码: 一个32位的数值，与IP地址进行按位与运算，可以得到该IP地址所在的网络地址。
   • IP数据报关键首部字段:
     • TTL (生存时间): 每经过一个路由器减1。减为0时，分组被丢弃，防止无限循环。
     • 协议字段: 指明IP数据报的数据部分封装的是何种协议的报文段（TCP=6, UDP=17, ICMP=1）。
     • 分片字段 (标识, 标志, 片偏移): 当IP数据报长度超过链路的MTU时，用于将数据报分片和重组。

3. 路由协议对比

4. ICMP协议
   • 功能: 用于在IP主机、路由器之间传递控制消息，报告差错或异常情况。
   • 应用实例: ping (测试连通性，使用回送请求/应答报文)、traceroute (探测路径，利用TTL超时报文)。

C. 数据链路层 (次重点)

1. 核心功能

   • 封装成帧: 在IP数据报前后添加首部和尾部，构成帧。
   • 透明传输: 确保数据部分出现的任何比特组合都不会被误判为帧定界符。常用方法有字节填充和零比特填充。
   • 差错检测 (CRC): 使用循环冗余检验 (CRC) 来检测帧在传输中是否产生比特差错。

2. CSMA/CD协议 (共享式以太网)

   • 工作原理 (先听后发，边发边听，冲突停发，随机重发):
     1. 载波监听: 发送前，先监听信道是否空闲。
     2. 发送: 若信道空闲，则发送数据帧。
     3. 冲突检测: 在发送过程中，持续检测信道。若检测到冲突，立即停止发送数据，并发送一个干扰信号。
     4. 随机退避: 发生冲突后，等待一个随机时间（由二进制指数退避算法决定），然后返回第1步。

D. 物理层与网络体系结构 (基础)

1. 模型层次

   • OSI七层模型: 应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。
   • 五层原理模型: 应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。

2. 数据封装过程 (PDU变化)

   • 应用层: 报文 (Message)
   • 运输层: 报文段 (Segment) / 用户数据报 (User Datagram)
   • 网络层: 分组 (Packet) / IP数据报 (IP Datagram)
   • 数据链路层: 帧 (Frame)
   • 物理层: 比特流 (Bit Stream)

3. 关键指标

   • 奈氏准则: 在无噪声信道中，极限码元传输速率为 2W 波特 (W是带宽)。
   • 香农公式: 在有噪声信道中，极限信息传输速率为 C = W * log₂(1 + S/N) (S/N是信噪比)。

来自Gemini的建议：

• 反复默背第一部分（必考重点），这是你得分的基本盘。
• 用逻辑关系串记第二部分，特别是TCP/IP各层的核心功能和协议。
• 对于流程（三次握手、ARP、CSMA/CD），在脑海中模拟一遍，理解比死记更牢固。

祝你明天考试顺利！