初級JAVA程序員應該掌握的計算機網絡知識

計算機網絡學習的重要性

計算機網絡知識真的很重要。它是計算機專業的一個很重要的基礎知識,也是考研408之一,更是面試題的重點,來,讓我們一起學習一下。

計算機網絡需要掌握哪些知識?

其實要掌握的東西很簡單,就是研究生考綱。本篇博客會從考綱中選取重要的知識點作爲講解。來,我們過一下計算機網絡
  [考查目標]
  1。掌握計算機網絡的基本概念、基本原理和基本方法。
  2。掌握計算機網絡的體系結構和典型網絡協議,瞭解典型網絡的組成和特點,理解典型網絡設備的工作原理。
  3。能夠運用計算機網絡的基本概念、基本原理和基本方法進行網絡系統的分析、設計和應用。
  一、計算機網絡體系結構
  (一)計算機網絡概述
  1。計算機網絡的概念、組成與功能
  2。計算機網絡的分類
  3。計算機網絡的標準化工作及相關組織
  (二)計算機網絡體系結構與參考模型
  1。計算機網絡分層結構
  2。計算機網絡協議、接口、服務等概念
  3.ISO/OSI參考模型和TCP/IP模型
  二、物理層
  (一)通信基礎
  1。信道、信號、寬帶、碼元、波特、速率、信源與信宿等基本概念
  2。奈奎斯特定理與香農定理
  3。編碼與調製
  4。電路交換、報文交換與分組交換
  5。數據報與虛電路
  (二)傳輸介質
  1。雙絞線、同軸電纜、光纖與無線傳輸介質
  2。物理層接口的特性
  (三)物理層設備
  1。中繼器
  2。集線器
  三、數據鏈路層
  (一)數據鏈路層的功能
  (二)組幀
  (三)差錯控制
  1。檢錯編碼
  2。糾錯編碼
  (四)流量控制與可靠傳輸機制
  1。流量控制、可靠傳輸與滑動窗口機制
  2。停止-等待協議
  3。後退N幀協議(GBN)
  4。選擇重傳協議(SR)
  (五)介質訪問控制
  1。信道劃分
  頻分多路複用、時分多路複用、波分多路複用、碼分多路複用的概念和基本原理。
  2。隨機訪問
  ALOHA協議,CSMA協議,CSMA/CD協議,CSMA/CA協議。
  3。輪詢訪問
  令牌傳遞協議
  (六)局域網
  1。局域網的基本概念與體系結構
  2。以太網與IEEE802.3
  3.IEEE802.11
  4。令牌環網的基本原理
  (七)廣域網
  1。廣域網的基本概念
  2.PPP協議
  3.HDLC協議
  (八)數據鏈路層設備
  1。網橋的概念及其基本原理
  2。局域網交換機及其工作原理。
  四、網絡層
  (一)網絡層的功能
  1。異構網絡互連
  2。路由與轉發
  3。擁塞控制
  (二)路由算法
  1。靜態路由與動態路由
  2。距離-向量路由算法
  3。鏈路狀態路由算法
  4。層次路由
  (三)IPv4
  1.IPv4分組
  2.IPv4地址與NAT
  3。子網劃分、路由聚集、子網掩碼與CIDR
  4.ARP協議、DHCP協議與ICMP協議
  (四)IPv6
  1.IPv6的主要特點
  2.IPv6地址
  (五)路由協議
  1。自治系統
  2。域內路由與域間路由
  3.RIP路由協議
  4.OSPF路由協議
  5.BGP路由協議
  (六)IP組播
  1。組播的概念
  2.IP組播地址
  (七)移動IP
  1。移動IP的概念
  2。移動IP通信過程
  (八)網絡層設備
  1。路由器的組成和功能
  2。路由表與路由轉發
  五、傳輸層
  (一)傳輸層提供的服務
  1。傳輸層的功能
  2。傳輸層尋址與端口
  3。無連接服務與面向連接服務
  (二)UDP協議
  1.UDP數據報
  2.UDP校驗
  (三)TCP協議
  1.TCP段
  2.TCP連接管理
  3.TCP可靠傳輸
  4.TCP流量控制與擁塞控制
  六、應用層
  (一)網絡應用模型
  1。客戶/服務器模型
  2.P2P模型
  (二)DNS系統
  1。層次域名空間
  2。域名服務器
  3。域名解析過程
  (三)FTP
  1.FTP協議的工作原理
  2。控制連接與數據連接
  (四)電子郵件
  1。電子郵件系統的組成結構
  2。電子郵件格式與MIME
  3.SMTP協議與POP3協議
  (五)WWW
  1.WWW的概念與組成結構
  2.HTTP協議

第一章 計算機網絡體系結構

計算機網絡爲什麼要分層?

因爲網絡太複雜了。
分層使靈活性更強。
分層使各層都是獨立的。
分層使各層結構上可以分開。
分層可以促進標準化工作。

協議和服務的區別?

協議是水平方向的,服務是垂直方向的。

第二章 物理層

物理層是做什麼用的?

物理層是所有網絡的基礎,物理層要儘可能屏蔽掉物理設備、傳輸媒體和通信手段的不同,使數據鏈路層感覺不到這些差異的存在從而專注於本層的服務。物理層主要包括網絡連接器,傳輸介質和數字比特。物理層中使用數字調製解調技術具有將模擬信號(電信號)轉化成數字比特以及將數字比特轉化成模擬信號(電信號)的作用。物理層就是通過網絡連接器發送數字比特經過傳輸介質,再經過網絡連接器發送數字比特經過傳輸介質,再經過網絡連接器發送數字比特經過傳輸介質的一層。(下圖來源於網絡)
在這裏插入圖片描述

第三章 數據鏈路層

鏈路層是做什麼用的?

物理層剛剛說過了,主要用來傳輸數字比特。好,我們假設沒有鏈路層,那這些數字比特給網絡層,網絡層知道做什麼嗎?很好,網絡層不知道,那怎麼辦呢,由此引出計算機領域至理名言:“計算機科學領域的任何問題都可以通過增加一個間接的中間層來解決”!很好,鏈路層就是用來解決物理層和網絡層之間的矛盾的。鏈路層將物理層的原始比特轉換成網絡層使用的幀流,爲幀流提供不同程度的可靠性,範圍從無連接無確認的服務到可靠的面向連接服務不等。

幀的構造方法有哪幾種?

字符計數法/字符填充的首尾定界符方法/比特填充的首尾標誌法/違法編碼法

第四章 網絡層

網絡層的主要作用是什麼?

網絡層通過網絡層和傳輸層的接口,向傳輸層傳輸數據。網絡層關注的是如何將源端數據包一路發送到接收方,網絡層是處理端到端數據傳輸的最底層,爲了將數據包傳送到接收方,沿途需要經過很多跳中間路由器。網絡層的主要目的是將數據包從源機器路由到目標機器。

講講路由算法?

路由算法負責確定一個入境數據應該被髮送到哪一條輸出線路去。路由算法分爲靜態路由算法和自適應算法。靜態路由算法是預先算好的,缺點是無法相應故障。自適應算法顧名思義,就可以更加聰明的改變路由決策來反映出拓撲變化,動態的計算路由。

第五章 傳輸層

傳輸層的目標是什麼?

傳輸層的最終目標是向它的用戶提供可靠的,成本有效的數據傳輸服務,傳輸層需要充分利用網絡層提供給它的服務。傳輸層和網絡層類似,服務類型分爲面向連接和無連接的網絡服務。傳輸層使傳輸服務變得更爲可靠。

三次握手

請先看下書裏的正確解釋,然後再來看我講的這個三次揮手的通俗解釋。
假設你想要通過微信詢問你的同學一件事,通常你們的狀態都是待連接狀態,因爲誰也不會天天看微信不是嗎。你在微信上說:在嗎?這是第一次握手。他如果不回就代表連接未建立。他回了一句:在。這是第二次握手。但是可能這個時候你沒看到這個時候連接也沒建立,然後假設你看到了你就生怕他把手機塞回去,趕緊回了一句:“嗯吶”!這是第三次握手。這個時候連接就建立了,你跟你同學暫時誰也不會把手機放褲兜裏了,就開始聊天了。

四次揮手

聊完天,你覺得是時候把手機放褲兜裏了。你回了一句“我得去打王者了”,這是一次揮手。而此時你的同學話閘子剛打開,於是很不情願的回了你一句“好吧”。這是第二次揮手。思考了一會兒,他決定把想說的話長話短說“xj#eh%…dy&en,知道了嗎?”。這是第三次揮手你淡淡的回了一句“嗯。”這是第四次揮手。於是聊天結束啦。

第六章 應用層

DNS是做什麼的?

DNS的作用就是解析域名(人類可讀的類似人名的東西)爲機器的IP地址。它是一個龐大而複雜的分佈式系統,由數百萬計的域名服務器組成,它利用了複製和緩存的機制,具有魯棒性。域名服務器在查詢時有遞歸查詢和迭代查詢兩種機制,一次域名解析可以涉及這兩種機制,但通常使用迭代查詢,因爲遞歸查詢會使域名服務器無法承受查詢的壓力。

HTTP 1.0 和HTTP 1.1的區別是?

HTTP 1.0:非持久的TCP連接,每個對象要單獨建立TCP連接。
HTTP 1.1:持久的TCP連接,全部對象只需要建立一個TCP連接。

經典面試題

當你在百度瀏覽器輸入www.google.cn並按回車的時候發生了什麼?

選取這個題作爲講解的原因一個是經典,一個是它把上面的知識串起來了。
1.按回車的時候,鍵盤把物理信號轉化成電信號,觸發之後的流程。
2.百度瀏覽器通過DNS查找www.google.cn的ip地址是203.208.43.119
3.DNS查詢時會利用緩存信息,優先級是瀏覽器>操作系統> 路由器>本地域名服務器>根域名服務器
4.百度瀏覽器使用HTTP/HTTPS協議將請求打包,通過socket傳給傳輸層
5.傳輸層將包做進一步的封裝,交給操作系統的網絡層
6.網絡層使用ip協議,ip頭包含你的ip(客戶端)和203.208.43.119這個ip(目標ip)
7.如果203.208.43.119這個ip不是本機ip,操作系統會找網關(ip是192.168.1.1)解析這個ip的Mac地址
8.操作系統是如何找網關的呢,找網關過程使用ARP協議,廣播給局域網內所有主機,會返回網關的MAC地址
9.找到網關後,操作系統就將IP包交給MAC層,MAC層經過層層網關最終獲得目標ip對應的MAC地址
10.這時候,你的主機就可以通過這個MAC地址就能找到目標服務器。
11.目標服務器收到這個請求後,會解析包裏的內容,解析包裏的MAC地址給到網絡層,IP地址給傳輸層。
12.此時就會進行著名的三次握手了,此時你的主機和服務器端的TCP連接就建立起來了。

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