计算机网络技术与应用：第 1—2 章详细复习笔记

整理依据：本目录《计算机网络技术与应用01-清华2版.pdf》（29 页）与《计算机网络技术与应用02-清华2版.pdf》（53 页）。目录中目前只有这两章课件，因此本文覆盖第 1、2 章，不预设后续章节内容。

使用方式：先通读概念与原理，再做计算和转发推演，最后用“速记清单”和“自测题”检查掌握情况。文中的“课件页码”均指 PDF 阅读器从 1 开始计数的页码。

标注约定：【课件】为课件直接给出的内容；【理解补充】为帮助理解的解释、例题或必要的前置知识；【辨析/校正】为课件简化表述、笔误与严格技术含义的区别。未逐条标注的主体按课件内容展开；练习中的新数值均为自拟。

一、第 1 章：计算机网络的概念

1.1 什么是计算机网络

课件定位：第 1 章，第 2—4 页。

定义：利用通信线路，将具有独立功能的计算机连接起来，使它们能够传递信息、共享软件、硬件和数据等资源的计算机集合。

理解时抓住三个条件：

多个独立的计算机系统。联网的计算机本身具有处理能力，不是只会显示字符的无处理能力终端。
通过通信线路相互连接。连接可以使用铜缆、光纤，也可以使用无线信道。
遵守共同的通信规则。仅有物理连线还不够，设备还必须按照协议解释和处理信息。

网络的两个直接目的：

资源共享：共享文件、数据库、打印机、存储和计算资源等。
在线通信：在不同主机或应用进程之间交换信息，例如邮件、网页访问、即时通信。

理解：通信网络提供信息传送的基础，计算机网络在此基础上连接计算机系统，提供资源共享和网络应用。

1.2 计算机网络的三个组成部分

课件定位：第 1 章，第 4—7 页。

组成部分	核心作用	典型例子	复习时要回答的问题
主机	保存信息资源、运行应用、提供或使用服务	PC、服务器、平板、智能手机、大型机	谁产生和使用数据？
通信设备	接收、处理、转发数据	集线器、交换机、路由器	数据怎样到达下一站？
传输介质	在设备之间传送信号	双绞线、同轴电缆、光纤、无线信道	数据依靠什么物理途径传播？

1.2.1 主机与两种应用组织模式

主机：信息资源和网络服务的载体，是终端处理设备的统称。主机不等于“体积很大的计算机”，手机也可以是网络主机。

客户—服务器模式（Client/Server，C/S）：

服务器：网络服务与资源的提供者。
客户机：网络服务与资源的使用者。
例子：浏览器请求网页，Web 服务器返回网页。
“客户”和“服务器”主要描述通信中的角色，并不是固定的硬件类别。

对等计算模式（Peer-to-Peer，P2P）：

主机之间地位平等。
一台主机既可以提供资源，也可以使用其他主机提供的资源。
例子：课件后面列出的 BitTorrent，可用来理解对等共享。

【辨析/校正】第 5 页“既是网络资源的提供者又是网络资源的提供者”有重复，第二处应理解为“使用者”。不要把这个笔误背进答案。

1.2.2 通信设备

通信设备位于网络路径的连接处，接收源主机或其他设备传来的数据，根据自身能力进行处理，再转发到其他设备或目的主机。

课件列举的功能包括差错校验、路由选择、数据投递。这些是通信设备的总体功能举例，不是每一种设备都具备全部功能。例如：

集线器主要处理物理信号，不查 MAC 地址，不做网络层路由选择。
普通二层交换机根据目的 MAC 地址转发帧。
路由器根据目的 IP 地址及路由表转发 IP 数据报。

1.2.3 传输介质与链路

传输介质：连接设备并传送信号的物理载体。
链路：介质在两个设备之间形成的数据传输信道。
介质不同，传输距离、速率、抗干扰能力、安装和维护成本也不同。

课件中的分类：

类型	具体例子
有线介质	非屏蔽双绞线 UTP、屏蔽双绞线 STP、同轴电缆、光纤
无线介质/信道	短波、微波、红外、卫星信道

易混点：“链路”强调设备之间的连接关系和传输信道；“介质”强调承载信号的材料或传播环境。

1.3 物理网络与网络分类

课件定位：第 1 章，第 8—9 页。

1.3.1 课件中的“物理网络”

课件把具有共同网络规则的一类网络称为物理网络：其中主机与通信设备通常采用共同的地址形式、数据格式和相关处理规则。

理解重点是：网络之间可能使用不同技术，需要通过互联机制协同工作。这里不要把“物理网络”简单理解为“所有插了网线的设备”。

1.3.2 按地理覆盖范围分类

类别	英文及缩写	课件中的覆盖范围	典型特点与课件举例
广域网	Wide Area Network，WAN	几十公里到几千公里	常利用公用通信网络组建；课件举例 ATM、帧中继、DDN
城域网	Metropolitan Area Network，MAN	几十公里，通常覆盖城市范围	课件举例 FDDI、交换式以太网
局域网	Local Area Network，LAN	有限的地理范围	常由一个单位或组织建设和管理；课件举例以太网、令牌环网、令牌总线网

局域网在课件中的要求：

传输速率高：课件给出 10 Mbps～10 Gbps。
误码率低：课件给出低于 10^-8。
管理维护较容易。

【辨析】这些速率、范围、误码率是课件的教学描述，不能当成所有网络必须满足的精确边界。ATM、DDN、令牌环等按课件中的技术例子记忆即可；网络分类并不只由某一种传输技术决定。

1.4 互联网络、internet 与 Internet

课件定位：第 1 章，第 10—11 页。

名称	含义	记忆重点
互联网络 / internetwork / internet	多个物理网络相互连接而成的网络	泛指“网络的网络”
Internet / 因特网 / 国际互联网	采用 TCP/IP 体系的全球性互联网络	一个具体的全球网络

互联的作用：屏蔽底层网络技术差异，为上层提供统一、通用的通信服务。例如，一端使用以太网、另一端使用无线局域网，也可以通过互联网络通信。

易混点：“以太网”是一类局域网技术；“Internet”是全球互联网络。接入以太网不自动等于已经接入 Internet。

课件中的全球计算机数量、用户数量是历史性描述，本笔记不把这些过时数字列为需要背诵的知识点。

1.5 线路交换、存储转发与分组交换

课件定位：第 1 章，第 12—15 页。

1.5.1 线路交换（电路交换）

基本过程：

在正式传输数据前，通过控制信息建立通信通道。
通信期间为本次通信保留相应资源。
通信结束后释放通道资源。

课件用“建立实际物理信道并独占”来描述。理解关键是通信期间预留资源；不必把它理解为全程只能使用一根独立铜线。

优点：建立后传输时延比较稳定，实时性较好。

缺点：一方暂时无数据发送时，预留资源也不能充分供其他用户使用，带宽利用率较低，成本较高；建立连接本身也需要时间。

1.5.2 存储转发

中间结点先完整接收一个待转发的数据单元，短暂保存，随后选择合适出口，转发给下一结点。

1	源主机 → 结点 1 [接收、存储、选择出口] → 结点 2 → 目的主机

因为中间结点需要判断数据应去哪里，所以待传输的数据中需要包含相应地址和控制信息。

概念关系：存储转发描述一种转发方式。整份报文可以存储转发，一个个分组也可以存储转发；“存储转发”和“分组交换”并不是完全互斥的两类概念。

1.5.3 分组交换（包交换）

把大块用户数据划分为多个较小的数据块，每块加上地址等控制信息形成分组，再逐个进行存储转发。

1
2
3

原始数据：        [                一大块数据                ]
划分与加控制信息：[头|数据1] [头|数据2] [头|数据3] [头|数据4]
逐段转发：       每个分组独立进入中间结点的缓存和输出队列

课件强调的四个优点：

并发性高：前一个分组向下一跳发送时，后一个分组可以进入前面的链路，形成流水线。
出错后重传量小：如果上层或相应协议提供重传，可以重传受影响的小分组，不必重发整份大数据。
缓存要求较低：中间结点按分组接收和调度，不必每次等待整份大报文。
传输延迟较小：在相同多跳链路、忽略排队等条件下，流水线可减少整份数据到达目的端的时间。

【理解补充】分组交换也有控制头开销、排队时延、丢包和可能乱序等问题。“延迟小”是相对适当比较条件的结论，不是任何情况下都比线路交换低。

1.5.4 三者的比较

比较点	线路交换	整份报文存储转发	分组存储转发
是否先建立专用/预留通道	需要	一般不需要	一般不需要预留专用通道
中间结点等待什么	建立后沿通道传输	完整大报文	一个完整分组
资源占用	通信期间预留	按实际传输占用	按实际传输占用，可多流共享
大数据的缓存要求	通常不需逐结点缓存整份报文	高	单个调度单元较小
典型特点	时延稳定、空闲时资源可能浪费	简单但大报文等待长	适合突发数据、便于流水线

术语：帧（frame）、IP 数据报（IP packet/datagram）、TCP 报文段（TCP segment）、UDP 数据报（UDP datagram）分别对应不同层次；不能把这些名称无条件互换。

1.6 协议及其三个组成要素

课件定位：第 1 章，第 16 页。

协议（protocol）：通信双方为了实现通信而作出的约定，规定如何组织、解释和交换信息。

要素	核心问题	课件举例与理解
语义	做什么、表示什么	各字段的含义；某标志表示请求还是响应
语法	按什么格式组织	分组长度、字段数量、字段顺序和编码方式
定时关系	何时做、先后顺序怎样	何时发送哪种数据；何时等待、响应或重传

记忆例子：某协议规定“第 1 字节为类型，第 2—3 字节为长度”属于语法；“类型 1 表示请求”属于语义；“收到请求后应返回响应，超时后可重发”属于定时关系。

网络需要多个协议，是因为一次完整通信涉及多种不同问题：物理传输、局部交付、跨网转发、进程之间的通信、具体应用等。各协议分工协作，必要时共享数据和状态。

1.7 为什么采用分层结构

课件定位：第 1 章，第 17—19 页。

目的：把庞大复杂的网络通信问题，分解为若干较小、相对独立的问题。

划分原则：层内功能内聚，层间耦合松散。

层内功能内聚：把密切相关的功能放在同一层。
层间耦合松散：不同层通过清晰接口协作，尽量不依赖彼此内部实现。

课件列出的优点及含义：

相互独立：高层只需使用低层服务，不必知道低层内部细节。
灵活性好：不同层可以选择适合自己的技术。
便于采用新技术：接口及服务保持一致时，可替换某层实现。
易实现和维护：便于分工开发与按层排查问题。
有利于标准化：不同厂商依照同一层协议实现后可互通。

【理解补充】协议、服务与接口：

协议：逻辑上同一层的对等实体之间遵守的规则，强调“横向”。
服务：某层向上层提供的能力，强调“纵向”。
接口：相邻层使用服务的交互边界。

例子：传输层可以使用网络层的数据报投递服务；不同主机的 TCP 实体按照 TCP 协议通信。

1.8 ISO/OSI 七层参考模型

课件定位：第 1 章，第 18—20 页。

OSI 是国际标准化组织提出的开放系统互连参考模型，用来描述网络通信的功能分层。它是一张功能蓝图，不代表现实网络必须逐层采用某一套 OSI 协议。

从下到上背诵：物理、链路、网络、传输、会话、表示、应用。

层号	层次	课件核心功能	理解关键词
7	应用层	为用户应用程序提供网络服务	网页、邮件、文件等应用服务
6	表示层	使一个系统发出的信息能够被另一个系统读出	数据表示、编码、格式转换；也可涉及压缩、加密
5	会话层	建立、管理、终止应用进程之间的会话	会话组织和管理
4	传输层	课件表述为提供可靠的端到端服务	端到端、应用进程之间的通信
3	网络层	路由选择	跨网络、路径、逻辑地址
2	数据链路层	课件表述为保证点到点可靠传输	帧、局部交付、介质访问、差错检测
1	物理层	利用物理介质透明地传送比特流	比特、电/光信号、物理接口

“透明传送”的理解：物理层不解释这些比特代表网页、邮件还是图片，而是负责按物理规则传送。

【辨析】可靠性不能机械套用：

课件概括链路层和传输层时强调“可靠”。具体协议不一定保证可靠交付。
以太网具有 CRC 差错检测，但不会仅凭 CRC 就保证帧一定送达，也没有通用的逐帧确认重传机制。
TCP 提供可靠传输；UDP 不提供 TCP 那样的确认、重传和有序交付保证。
答课件的“层功能”题可先写其概括，再补一句“具体保证取决于所采用协议”。

1.8.1 主机、集线器、交换机、路由器的层次

对象	本课程通常讨论到的最高层	处理对象	核心处理依据
集线器	第 1 层，物理层	比特/信号	不按 MAC/IP 地址选择转发
普通二层交换机、网桥	第 2 层，数据链路层	以太网帧	MAC 地址与端口映射表
路由器	第 3 层，网络层	IP 数据报	IP 地址与路由表
主机	完整端系统功能	应用数据及各层数据单元	根据协议栈逐层处理

注意：“路由器工作在网络层”不意味着它不需要链路层和物理层；它仍然需要通过这些层收发数据。上述设备分层指普通转发功能，不能用来否认多层交换机等扩展设备。

1.9 PDU、对等层通信、封装与解封装

课件定位：第 1 章，第 21—25 页。

1.9.1 协议数据单元 PDU

PDU（Protocol Data Unit）是对等层之间交换的信息单元。某一层的 PDU 通常由该层控制信息与上层交下来的数据组成。

层次	常用名称
应用层	应用消息/应用数据
传输层 TCP	TCP 报文段
传输层 UDP	UDP 数据报
网络层 IP	IP 数据报/分组
数据链路层	帧
物理层	比特流

上层 PDU 交到下一层时，会被视作下一层要承载的数据。

1.9.2 虚通信与实际数据通路

虚通信：对等层在逻辑上按照协议通信，例如两台主机的传输层理解彼此的传输层首部。
实际通路：发送主机自上而下处理，经介质和中间设备传输，目的主机再自下而上处理。

主机 A 的应用层  ·········· 逻辑上的对等层通信 ··········  主机 B 的应用层
       ↓                                                        ↑
    传输层                                                   传输层
       ↓                                                        ↑
    网络层        →  中间网络与设备按相应层次转发  →           网络层
       ↓                                                        ↑
    链路层                                                   链路层
       ↓                                                        ↑
    物理层  ================== 实际信号传输 =================  物理层

易混点：逻辑上“应用层对应用层通信”，不表示应用层数据可以绕过所有低层直接到达另一台机器。

1.9.3 封装与解封装

封装：发送端逐层添加本层首部，某些层还添加尾部。

应用数据：                  [应用数据]
传输层封装：         [传输层头 | 应用数据]
网络层封装：  [IP 头 | 传输层头 | 应用数据]
链路层封装：  [帧头 | IP 头 | 传输层头 | 应用数据 | 帧尾 FCS]
物理层传输：  0100111010……，按介质规则编码为信号

解封装：接收端按相反顺序，检查并处理本层控制信息，将剩余内容交给上层。

以课件的寄信例子理解：信纸对应实际内容，信封上的地址对应控制信息；邮递系统按地址处理信件，收信人拆封后获取内容。

重要结论：

不是每一层都一定增加尾部。
下层把上层首部也看作自己承载的数据的一部分。
“帧头、IP 头、TCP 头”分别解决不同层的问题，不能认为地址字段重复就没有意义。
【理解补充】跨路由器时通常重新构造下一条链路的帧；二层交换机在同一以太网内转发时通常保留原帧的源、目的 MAC，而不是把源 MAC 改成自己。

1.10 TCP/IP 体系结构

课件定位：第 1 章，第 26—29 页。

课件采用 四层模型：应用层、传输层、互联层、主机—网络层。这里的“互联层”也常称网际层或互联网层。

TCP/IP 四层	主要功能	与 OSI 对应	课件列举的协议/技术
应用层	实现具体网络应用	应用层＋表示层＋会话层	FTP、SMTP、DNS、HTTP、Telnet、SNMP、BitTorrent
传输层	应用进程之间的端到端通信	传输层	TCP、UDP
互联层	IP 数据报传递和路由选择	网络层	IP、ICMP、IGMP；课件图中也画入 ARP
主机—网络层	通过具体底层网络发送和接收 IP 数据报	数据链路层＋物理层	Ethernet、Token Ring、Wireless LAN、Frame Relay、ATM

【辨析】有的教材采用五层教学模型，把主机—网络层拆成“数据链路层”和“物理层”。两种划分可以对应，复习本课时以课件的四层名称为准。ARP 的分层归属在不同教材中表述不同，本课按第 29 页图识别即可。

1.10.1 TCP 与 UDP

TCP：Transmission Control Protocol，传输控制协议。第 28 页英文写成了“transport control protocol”，标准全称中的首词应为 Transmission。
UDP：User Datagram Protocol，用户数据报协议。
共同点：都属于传输层，为应用进程提供通信能力。
【理解补充】TCP 面向连接，提供可靠、有序的字节流；UDP 按数据报提供服务，不保证可靠和有序交付。

本章重点是协议所在层次和基本作用，不需要提前扩展到 TCP 状态机等后续内容。

1.10.2 应用层协议的基本用途

协议/应用	名称或含义	核心用途
FTP	文件传输协议	文件传输
SMTP	简单邮件传输协议	邮件发送与服务器之间的邮件传递
DNS	域名系统	域名信息查询，常见用途是域名到 IP 地址的解析
HTTP	超文本传输协议	Web 资源请求与响应
Telnet	远程终端协议	远程终端访问
SNMP	简单网络管理协议	网络设备监测与管理
BitTorrent	对等文件共享应用/协议	P2P 文件分发

1.10.3 协议栈

协议栈描述不同层协议自上而下的依赖关系。例如：

1 2	HTTP → TCP → IP → Ethernet 应用传输互联主机—网络层

理解重点：应用选择传输服务，传输层借助 IP，IP 再借助具体链路技术完成实际传送。同一上层协议可以运行在不同底层网络之上。

1.11 第 1 章应能独立回答的问题

网络的目的是什么，主机、设备、介质各负责什么？
C/S 与 P2P 的角色关系有什么不同？
LAN、MAN、WAN 怎样区分？internet 与 Internet 有何区别？
分组交换为什么能提高并发、减少单次重传量？
协议的语义、语法、定时关系分别是什么？
分层的目的和优点是什么？协议、服务、接口有何不同？
能否按顺序写出 OSI 七层及各层功能？
集线器、二层交换机、路由器各处理到哪一层？
PDU、封装、解封装、虚通信分别指什么？
TCP/IP 四层如何对应 OSI 七层，常见协议分别位于哪一层？

二、第 2 章：以太网原理与组网技术

2.1 以太网的地位与覆盖层次

课件定位：第 2 章，第 2—3 页。

以太网（Ethernet）是本课程讨论的主要有线局域网技术。
课件列出的发明人：Bob Metcalfe、David Boggs，来自 Xerox PARC。
课件指出标准由 IEEE 802 委员会负责；【理解补充】以太网对应的具体标准系列是 IEEE 802.3。
覆盖 OSI 的物理层与数据链路层：不仅涉及网线、信号和接口，也涉及帧格式、MAC 地址和介质访问。

本章两条主线：

共享式以太网：多个结点共享介质，半双工，需要处理冲突。
交换式以太网：交换机按端口学习和转发，分割冲突域，可以形成点到点全双工连接。

2.2 以太网帧结构

课件定位：第 2 章，第 4—5 页。以下计算采用课件中的不带 VLAN 标签的基本帧。

物理发送时的字段顺序：

 前导码  SFD  目的MAC  源MAC  长度/类型    数据及必要填充    FCS
   7B     1B    6B      6B      2B          46～1500B       4B
              └──────── MAC 帧长度的通常统计范围 ──────────┘

字段	长度	作用	复习重点
前导码 Preamble	7 B＝56 bit	使接收端同步、进入稳定接收状态	课件按发送顺序写为连续的 `10101010…`
帧前定界符 SFD	1 B＝8 bit	标志正式帧内容即将开始	课件按发送顺序写为 `10101011`
目的 MAC 地址	6 B＝48 bit	指明帧的接收对象	单播、组播、广播
源 MAC 地址	6 B＝48 bit	标识发送帧的接口	交换机学习地址的依据
长度/类型	2 B	表示承载数据长度或上层协议类型	两种解释不能混淆
数据及填充	46～1500 B	承载上层数据，不足时填充	46 是最小数据字段长度，1500 是基本帧最大数据字段长度
帧校验序列 FCS	4 B＝32 bit	CRC 差错检测	检测不等于纠错或保证交付

字节与比特：1 B = 8 bit，大写 B 表示字节，小写 b 常表示比特。100 Mbps 表示每秒一亿比特，不能直接按每秒一亿字节计算。

2.2.1 MAC 地址

MAC 地址又称硬件地址、物理地址、以太网地址，基本长度为 48 bit＝6 B。例如：

1
2
3

52-54-AB-31-AC-C6
52:54:AB:31:AC:C6
5254.AB31.ACC6

这三种写法可以表示同一个 48 位地址。

地址类型	接收范围	判断方法
单播地址	一个接口/结点	第一字节最低有效位 I/G＝0
组播/多播地址	某个接收组	第一字节最低有效位 I/G＝1；全 1 地址另按广播处理
广播地址	当前二层广播域内所有结点	`FF-FF-FF-FF-FF-FF`，48 位全为 1

【辨析】课件的“第 1 位”是指以太网传输时先发的地址位，即通常十六进制写法中第一字节的最低有效位，不是第一字节二进制写法最左边的位。

例：52 十六进制为二进制 01010010，最低位是 0，属于单播地址；01 的最低位为 1，表示组地址。

课件强调 IEEE 注册管理机构负责地址分配。【理解补充】准确说，IEEE 分配相应地址块，厂商据此分配接口地址；还存在本地管理地址。不能把“硬件地址”理解为绝对不可修改。

2.2.2 长度/类型字段

长度解释：说明后续 MAC 客户数据的字节数。
类型解释：说明上层协议，例如 IPv4、ARP。

【辨析/校正】课件第 5 页写“低于 0800H 为长度，大于等于 0800H 为类型”，不能作为严格分界。IEEE 802.3 的解释为：

数值范围	含义
`0～1500`，即不大于 `0x05DC`	长度
`1501～1535`	不作为正常长度/类型解释使用的间隔
不小于 `1536`，即不小于 `0x0600`	类型 EtherType

0x0800 是 IPv4 的类型值，不是所有 EtherType 的起点；0x0806 表示 ARP。长度/类型的边界核查见 IEEE 802.3 修订草案第 3.2.6 节。

2.2.3 最小帧长、最大帧长与填充

按通常 MAC 帧统计口径，从目的地址开始算到 FCS 结束，不计前导码和 SFD：

帧头 = 目的地址 6 + 源地址 6 + 长度/类型 2 = 14 B
帧尾 = FCS 4 B

最小帧长 = 14 + 46 + 4 = 64 B = 512 bit
最大帧长 = 14 + 1500 + 4 = 1518 B

设交给以太网承载的数据长度为 D 字节，且 D ≤ 1500：

1 2	填充字节数 = max(0, 46 - D) MAC 帧长度 = 18 + max(D, 46)

若题目明确计入前导码和 SFD，还要再加 8 B，得到 72～1526 B。若进一步问链路占用时间，还可能需要考虑帧间间隔，不能把不同口径混为一谈。

【理解补充】常见帧间间隔为 96 bit time，相当于 12 字节发送时间；它是帧之间的时间间隔，不是一个 12 字节的帧字段。课件没有展开效率计算，见后文补充例题。

必须分清：

46 B：最小数据及填充字段。
64 B：最小 MAC 帧长度。
1500 B：基本以太网的最大数据字段长度，常与 IP MTU 联系起来。
1518 B：对应的最大 MAC 帧长度。
有 VLAN 标签、巨型帧等其他情况时，需要另行判断；本笔记计算不把它们混入基本帧。

2.2.4 FCS 与 CRC

FCS 占 4 B，使用 32 位 CRC。
接收方根据收到的数据重新计算，检查是否符合校验关系。
CRC 用于发现传输差错；发现错误后通常丢弃该帧。
CRC 不是加密，也不负责修复错误比特。
有 FCS 不意味着以太网能够保证接收方一定收到数据。

【辨析/校正】课件第 5 页多项式的低阶项把 x^2 写成了 x^3。标准以太网 CRC-32 生成多项式应为：

1 2	G(x) = x^32 + x^26 + x^23 + x^22 + x^16 + x^12 + x^11 + x^10 + x^8 + x^7 + x^5 + x^4 + x^2 + x + 1

通常重点掌握“FCS 为 32 位 CRC、用于差错检测”。若需要背多项式，应使用校正后的式子。核查见 IEEE 802.3 工作组技术资料。

2.3 共享式以太网与半双工

课件定位：第 2 章，第 6—7、10、12—13 页。

共享式以太网中，多个结点通过网卡连接同一个公共传输介质。一个结点发出的信号会传播到同一共享网络中的其他结点。

两种物理拓扑：

物理连接	组网方式	逻辑特点
总线型	用同轴电缆连接多个结点	多结点共享总线
星型	各主机连接集线器	集线器内部相当于公共总线，仍然共享介质

重要：物理外形是星型，不代表已经是交换式以太网。判断关键是中心设备为集线器还是交换机，以及是否共享同一冲突范围。

2.3.1 半双工与全双工

半双工：双方可以双向传输，但不能在同一通信连接上同时有效发送。
全双工：双方可以同时发送和接收。
共享式以太网使用半双工，因为多个发送者同时占用共享介质会发生冲突。

2.3.2 冲突域

冲突域：一个结点发送时，可能与其他结点发送相冲突的网络范围。

一个集线器连接的多个主机，共享一个冲突域。
多个集线器级联，通常仍然扩大同一个冲突域。
增加集线器不会自动提高该共享网络的总带宽。

例子：8 台主机连接到同一台 100 Mbps 集线器，不能理解为 8 台主机各自独享 100 Mbps；它们竞争同一共享容量。也不能认为任何时刻每台都严格分到 100/8 Mbps，因为访问是动态竞争的。

2.4 CSMA/CD：共享介质的访问控制

课件定位：第 2 章，第 7—9 页。

CSMA/CD：Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，即载波监听多点接入/碰撞检测。

组成	含义
CS，载波监听	发送前检查共享介质是否正被使用
MA，多点接入	多个结点接入同一介质并竞争使用
CD，冲突检测	发送过程中继续监听，发现冲突及时处理

课件的四句口诀：先听后发、边听边发、冲突停止、延迟重发。

2.4.1 发送流程

组装准备发送的帧。
监听介质：忙则等待，空闲且满足相应发送条件才开始发送。
发送时继续检测冲突。
若无冲突且完成整帧发送，结束本次发送。
若检测到冲突，执行冲突加强，使冲突更易被相关结点识别，并终止本次正常帧发送。
增加冲突计数；尚未达到失败限制则执行随机退避。
等待后重新监听、尝试发送；达到限制则报告失败。

为什么“听到空闲”还会冲突？

信号传播需要时间。A 开始发送后，在信号到达 B 之前，B 仍可能认为线路空闲并开始发送。因而 CSMA/CD 只能检测并处理冲突，不能完全避免冲突。

2.4.2 截断式二进制指数退避算法

使用课件的符号：

退避时间 T_backoff = r × α
k = min(n, 10)
r 从 {0, 1, 2, …, 2^k - 1} 中随机选择

n：当前帧已经发生的冲突次数
α：退避时隙，课件称冲突窗口

当前冲突次数 n	k	r 的取值范围	最大退避时间
1	1	0、1	`α`
2	2	0～3	`3α`
3	3	0～7	`7α`
4	4	0～15	`15α`
10	10	0～1023	`1023α`
11～达到失败限制之前	10	0～1023	不再继续扩大

理解三个关键词：

随机：避免冲突双方每次都等待相同时间，随后再次同步发送。
指数：冲突越频繁，可选等待时隙数按指数扩大，减轻竞争。
截断：k 最大为 10，随机范围最大为 1024 个值，并非无限扩大。

【辨析/校正】课件流程图写的是“冲突次数 >16”。标准教学通常表述为同一帧尝试发送发生 16 次连续冲突后放弃；不要机械从图中推出还能进行第 17 次正常尝试。核查见 Cisco：以太网冲突说明。

2.4.3 接收流程

接收端主要检查：

接收过程中是否出现冲突、畸变或不合格短帧。
目的地址是否匹配：本机单播地址、广播地址，或本机应接收的组播地址。
接收是否完成、帧格式和 FCS 是否正确。
合格则向上交付，否则丢弃。

组播帧不等于所有主机必定接收处理；网卡可按组播接收设置进行过滤。

2.5 冲突窗口与最小帧长

课件定位：第 2 章，第 11—12 页。这是本章计算和原理解释的重点。

2.5.1 为什么要考虑往返传播时间

设 A、B 位于同一冲突域最远两端，单程传播时延为 t_prop。

A 在时刻 0 开始发送。
A 的信号在接近 t_prop 时才到 B。
最坏情况下，B 在 A 的信号到达前一瞬间开始发送。
冲突的影响还要从 B 传播回 A，再花接近 t_prop。
因而 A 可能要等待接近 2t_prop 才发现冲突。

发送方必须在仍然发送帧时检测到这次冲突；若发送早已结束，就可能错误地认为本次发送成功。

2.5.2 基本制约公式

【理解补充】忽略中继器、设备处理等额外延迟时：

帧发送时间 t_tx = L / R
单程传播时间 t_prop = d / v

必须满足：L / R ≥ 2t_prop = 2d / v
因此：    L_min ≥ 2R × t_prop
或：      d_max ≤ L_min × v / (2R)

符号与单位：

L：帧长，使用 bit。
R：传输速率，使用 bit/s。
d：最远结点之间的传播距离，使用 m。
v：信号传播速度，使用 m/s。

实际网络还要计入设备、中继器等延迟，所以这个简单式子用于理解和理想化计算，不能直接当成工程布线许可。

2.5.3 三个量如何相互制约

保持不变的量	改变	必须相应改变
传输速率 R	冲突域变大，往返传播时延增大	最小帧长应增大
最小帧长 L_min	速率提高	冲突域允许范围应缩小
冲突域范围	速率提高	为保持冲突检测，最小发送长度/相应机制应调整

传统 10/100 Mbps 半双工以太网，以 512 bit time 为退避时隙：

1 2	10 Mbps： 512 / (10 × 10^6) = 51.2 μs 100 Mbps：512 / (100 × 10^6) = 5.12 μs

【辨析】不要把这组时隙值机械推广到所有高速半双工标准；千兆半双工曾有载波扩展等机制。本章按传统共享式 10/100 Mbps 理解，现代全双工连接不靠 CSMA/CD 控制发送。

最小帧长 64 B 与最小数据字段 46 B 的关系：

1	最小数据字段 = 最小帧长 64 - 帧头 14 - FCS 4 = 46 B

2.6 共享式以太网的主要问题

课件定位：第 2 章，第 12—15 页。

覆盖范围受限：速率、最小帧长与传播时延相互制约。
总带宽固定：所有结点共享同一介质，不能随结点数增加而自动扩容。
结点越多，竞争越强：冲突和退避浪费带宽。
半双工：收发不能同时有效进行。
不便支持不同速率：同一共享介质中的设备需要遵守一致的速率条件。

改进思路：把一个大冲突域拆成多个相互隔离的部分，并允许不互相干扰的通信并发进行。这引出了网桥和交换机。

2.7 网桥、交换机与交换式以太网

课件定位：第 2 章，第 14—16、19—21 页。

2.7.1 交换的基本思想

收到一份帧后，不立即向所有端口重复其信号，而是分析目的地址，判断需要从哪些端口发出。

各端口独立收发，并有相应缓存。
多对互不争用输出资源的端口之间，可以并发通信。
多个输入同时争用同一输出端口时，仍要排队；缓存不足仍可能丢帧。

课件对两类交换设备的区分：

网桥：端口较少，主要用于连接共享段、分割冲突域。
交换机：端口较多，既可分割冲突域，也能直接连接主机。

2.7.2 集线器、网桥、交换机、路由器比较

设备	主要层次	转发依据	冲突域	广播域
集线器	物理层	信号重复	不分割，多个端口共享	不分割
网桥	链路层	MAC 地址表	分割	普通透明桥接不分割
二层交换机	链路层	MAC 地址表	各端口所连接网段相互隔离；全双工链路不发生正常冲突	默认同一 VLAN 内不分割
路由器	网络层	IP 路由表	各接口所连链路分离	通常隔离二层广播域

【理解补充】广播域：二层广播帧可传播到的范围。课件主要讲冲突域，这里补入广播域用于防止混淆；VLAN 划分的细节不属于这两份课件重点。

必会：交换机分割冲突域，不代表默认把每个端口都分成独立广播域。

2.7.3 交换机与双工方式

交换机端口连接集线器共享段：该共享段仍需使用半双工和相应冲突处理。
交换机端口直接连接支持全双工的主机：可形成全双工点到点链路。
全双工连接中没有共享介质竞争，不运行 CSMA/CD 来仲裁发送。
使用交换机并不意味着所有链路都自动全双工，仍取决于双方能力与配置。

理解速率：100 Mbps 全双工链路可在两个方向上各以 100 Mbps 同时工作；不能据此说单方向发送速率变成 200 Mbps。

2.8 交换机 MAC 地址表的学习和维护

课件定位：第 2 章，第 16、18 页。

核心表项：MAC 地址 → 该 MAC 所在方向的端口，通常还包含计时信息；带 VLAN 的设备也会区分所属 VLAN。

2.8.1 向后学习：看源地址

收到一个有效帧时，交换机读取其源 MAC与入端口：

1
2
3

收到帧：源 = MAC_A，目的 = MAC_D，入端口 = 2
学习：  MAC_A → 端口 2
转发：  再根据目的 MAC_D 查询出口

为什么不能凭目的地址学习？因为目的地址只表达“想找谁”，不能证明这个目标就在帧进入的端口方向；源地址才提供了从哪个方向能到达发送者的证据。

2.8.2 表项维护

同一源地址再次从相同端口出现：刷新动态表项的计时。
同一源地址从新端口出现：通常更新为新端口，适应主机移动。
长时间没有再次学习：动态表项老化删除。
删除后若收到发给该地址的帧：按未知单播处理，重新通过后续通信学习。

课件问题回答：主机换端口会怎样？

旧表项可能暂时指向原端口，影响转发。主机从新端口发帧后可触发更新；或者旧表项老化后，未知单播泛洪与后续源地址学习恢复正确映射。

2.8.3 一个端口为何能对应多个 MAC

如果某端口连接另一台交换机或集线器，其后面可能有很多主机。从该端口收到不同主机发来的帧后，会学习到：

1
2
3

MAC_D → 端口 1
MAC_E → 端口 1
MAC_F → 端口 1

地址表描述“到某 MAC 应往哪个方向走”，不是“一个物理端口只能登记一个终端”。

2.9 交换机转发帧的判断规则

课件定位：第 2 章，第 16、18、33—37 页。默认同一 VLAN、普通转发端口正常工作。

先记源，再查目的：

目的地址情况	动作	注意事项
已知单播，出口不同于入口	只转发到对应出口	其他端口无需接收
已知单播，出口等于入口	过滤，不再转发	目的就在来帧的同一共享段/下游方向
未知单播	向入口以外的可转发端口泛洪	帧的目的 MAC 仍是原来的单播地址
广播	向入口以外的可转发端口泛洪	默认可跨多台二层交换机传播
组播	按组播转发状态处理；无特定状态时可能泛洪	本课件未展开组播侦听机制

泛洪不等于修改地址：未知单播被复制到多个出口，仍是单播帧；交换机不会把它的目的地址改成全 F。

2.9.1 第 16 页的单交换机例子

课件图中：A 在端口 1；B、C 在端口 4 后面的同一共享段；D 在端口 5；E 在端口 6。已知表项包含 A、B、D、E，不含 C。

发送事件	根据图中初始表的处理
A → D	查到 D 在端口 5，只从端口 5 转发
E → B	查到 B 在端口 4，只从端口 4 转发；该共享段上的 C 也可能看到信号，但按目的地址过滤
A → C	未查到 C，向除入口 1 之外的可转发端口泛洪；C 收到后才由其网卡判断接收
A → 广播	向除入口 1 之外的可转发端口泛洪

若 B 向同一共享段上的 C 发帧，而且交换机已经知道 C 也在端口 4，那么交换机从端口 4 收到后会过滤，不向其他端口转发。

2.9.2 第 33—37 页的多交换机例子

按原图重建拓扑：

1
2
3

A ── S1 端口2                       S2 端口2 ── D
B ── S1 端口3   S1 端口1 ── S2 端口1  S2 端口3 ── E
C ── S1 端口4                       S2 端口4 ── F

图中初始 MAC 表（使用主机字母简写地址）：

交换机 S1	出口	交换机 S2	出口
D	1	B	1
F	1	D	2
B	3	F	4
A	2	C	1

以下各情景分别从课件所示初始表开始分析：

情景一：A → B（第 33 页）。

S1 从端口 2 收到，刷新 A → 2。
查到 B 在端口 3，只从端口 3 发给 B。
S2 不收到此帧，因此不能通过这次事件学习 A。

情景二：A → C（第 34 页）。

S1 没有 C 的表项，向端口 1、3、4 泛洪。
C 从端口 4 收到；B 也会在端口 3 方向收到但按目的地址过滤。
S2 从端口 1 收到这份帧，学习 A → 1。
S2 已知 C → 1，目的出口与入口相同，因此过滤，不向 D、E、F 转发。
这说明不同交换机的 MAC 表可能不完整且不相同，仍能按规则协同工作。

情景三：A → D（第 35 页）。

S1 查到 D → 1，只发往级联链路。
S2 从端口 1 收到，学习 A → 1。
S2 查到 D → 2，只从端口 2 发给 D。

情景四：A → E（第 36 页）。

S1 没有 E 的表项，向端口 1、3、4 泛洪。
S2 从端口 1 收到，学习 A → 1。
S2 也没有 E，向端口 2、3、4 泛洪。
E 收到属于自己的单播帧，其他主机过滤。
仅有 A 发往 E 还不能让交换机学到 E；E 发回帧后，S2 才从源地址学到 E → 3，S1 才可能从级联方向学到 E → 1。

情景五：A → 广播（第 37 页）。

S1 从端口 2 收到，向 1、3、4 泛洪。
S2 从端口 1 收到，向 2、3、4 泛洪。
在本例单一广播域内，B、C、D、E、F 都能收到广播。
交换机学习 A 的源地址，不把全 F 的广播目的地址当作普通主机地址学习。

2.10 三种交换转发方式

课件定位：第 2 章，第 17 页。

方式	开始转发的时机	差错检查能力	优点	局限
存储转发 Store-and-Forward	收到完整帧并完成相应检查后	可检查完整帧 FCS	可过滤 CRC 错误帧，便于不同速率端口交换	需要等整帧到齐，带来接收等待
直接交换 Cut-Through	读到目的地址、具备转发条件后尽早开始	启动转发前无法完成整帧 FCS 检查	延迟较小	错误帧可能已经部分转发，简单实现不便处理速率不匹配
碎片隔离 Fragment-Free	先接收前 64 B 后再开始转发	可挡住典型冲突碎片，不能等同完整 CRC 校验	在时延与碎片过滤之间折中	仍可能转发 64 B 之后才出现差错的帧

【辨析】课件用“不支持多速率”概括直接交换，适合其简单模型。实际设备是否能在不同速率间使用某种直接转发，取决于缓存和硬件设计，不宜把简化模型当成所有交换机的绝对性质。

课件“常用哪种方式”的理解回答：在本章普通组网和差错检查语境下，掌握存储转发最重要；它能接收整帧后校验并适配不同速率。特定低延迟设备也可能采用直接交换，不能说所有交换机都只有一种模式。

2.11 组网设备与器件

课件定位：第 2 章，第 20—24 页。

2.11.1 交换机

提供多个接口，作为以太网集中连接点。
接口类型：RJ45 电接口、光接口等。
课件列出的速率：10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps、10 Gbps。
自适应：可与对端自动协商相应速率；双工方式也需要协调。

2.11.2 网络接口卡（NIC，网卡）

网卡负责连接主机与介质，既涉及物理层，也涉及链路层：

层次	网卡的相关功能
物理层	物理接口连接、信号收发和匹配、执行相关控制
数据链路层	组织收发帧、MAC 地址处理、介质访问控制、差错检测

接口可以是 RJ45，也可以是光接口；速率、半双工/全双工及自适应能力依具体网卡而定。

易混点：网卡不是只负责“电信号”的纯物理层设备。

2.11.3 UTP 与光缆

UTP：Unshielded Twisted Pair，非屏蔽双绞线，通常包含 8 根绝缘铜线，两两绞合形成 4 对。

对比项	UTP	光缆
传输载体	铜线中的电信号	光纤中的光信号
结构	4 对绞合导线、外保护套	光纤、保护套、填充物、抗拉构件等
优点	小、轻、柔软、便宜、安装维护方便	适合高速与较远距离、抗电磁干扰、损耗低
局限	抗干扰和传输距离受限	端接与维护较复杂，相关器件有成本
典型用途理解	楼宇内部终端接入	楼宇间或需要更高带宽、较远距离的连接

双绞的作用：【理解补充】有助于减轻外界干扰和线对之间的串扰，所以不能随意拆散线对再重新配对。

光纤结构：

纤芯：折射率较高。
包层：折射率较低，与纤芯配合导光。
涂覆层：保护光纤、改善机械性能，也可用颜色区分。

2.12 双绞线线序：568A、568B

课件定位：第 2 章，第 25—29 页。

先认清 4 对颜色：橙白/橙、绿白/绿、蓝白/蓝、棕白/棕。课件中“橙在 2、绿在 6”等对应的是 568B 的具体引脚安排，不能把它当成脱离标准的固定线号。

引脚	T568A	T568B
1	绿白	橙白
2	绿	橙
3	橙白	绿白
4	蓝	蓝
5	蓝白	蓝白
6	橙	绿
7	棕白	棕白
8	棕	棕

568B 记忆顺序：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕。

568A 与 568B 的区别：橙对、绿对互换；蓝对、棕对不变。线对占用的引脚位置是 1-2、3-6、4-5、7-8，尤其注意 3-6 不是连续的两个位置。

引脚识别：课件第 26 页采用侧向放置的观察方法：平面朝自己，铜针端朝右，电缆端朝左，从上到下为 1～8。实际制作时先对照水晶头结构确认编号，不要在更换观察方向后直接照搬“从左到右”的口诀。

2.13 MDI、MDI-X、直通线与交叉线

课件定位：第 2 章，第 27—30、43 页。以下传统规则主要针对课件的 10/100 Mbps 双绞线接口。

2.13.1 接口的收发线对

接口类型	课件中的典型设备	1、2 引脚	3、6 引脚
MDI	主机网卡；传统交换机上行接口	发送	接收
MDI-X / MDIX	交换机普通接口	接收	发送

10/100 Mbps 相关双绞线标准使用两对线；课件所述千兆/万兆双绞线方案使用四对线，不应再套用“一对始终发、一对始终收”的简单模型。

2.13.2 直通线

制作方法：两端使用相同标准，即 A—A 或 B—B。课件通常采用 B—B。

1	引脚映射：1→1，2→2，3→3，4→4，5→5，6→6，7→7，8→8

适用于 MDI 与 MDI-X 相连，例如主机网卡到交换机普通口。两端接口本身已经一发一收，所以线缆无需再交叉。

2.13.3 交叉线

课件的制作方法：一端 A，另一端 B。

1 2	主要交叉：1↔3，2↔6 其余引脚：4→4，5→5，7→7，8→8

传统上用于同类收发定义的接口相连，例如两台交换机的普通口，或者两台主机直接相连。

连接组合	传统接口关系	课件模型中的线缆
主机网卡 ↔ 交换机普通口	MDI ↔ MDI-X	直通线
交换机普通口 ↔ 交换机普通口	MDI-X ↔ MDI-X	交叉线
交换机普通口 ↔ 另一台交换机上行口	MDI-X ↔ MDI	直通线
主机网卡 ↔ 主机网卡	MDI ↔ MDI	交叉线

核心原则：本端发送必须接到对端接收，本端接收必须接到对端发送。

【理解补充】Auto-MDI-X：支持并启用自动交叉的接口可自动适配相应直通/交叉接法，因此实际实验中两台交换机使用直通线也可能正常。这不推翻传统接口的收发原理。核查见 Cisco：Auto-MDIX 配置说明。

边界：A—B 的上述交叉主要解决 10/100 Mbps 两对线收发；不要据此把所有四对线高速接口的交叉定义都概括成只交换 1/3、2/6。

2.14 多交换机组网与级联

课件定位：第 2 章，第 30—31 页。

为什么使用多台交换机：

单台端口数不够。
主机分布范围较广，单台难以覆盖。
需要按空间分布组织连接。

课件给出的组网规则：

一段 UTP 连接长度不应超过 100 m。
根据端口类型选择直通线或交叉线。
能合理利用上行接口时，可以使用直通线级联。

【理解补充】通常所说的 100 m 是相关结构化布线信道长度约束，常见安排为 90 m 固定布线加跳线；不是任意线材、任意速率都无条件保证 100 m。插入交换机形成的是新的链路段，不是把多段电缆拼成同一条无限延伸的链路。

课件展示两种结构：

平行式结构：同级交换机依次连接，图中呈横向级联。
树型结构：有上级汇聚设备，下接多台交换机。

级联会扩大可连接主机数量，但上行链路可能成为多台主机共同竞争的瓶颈；“每个接入口速率相同”不等于所有主机跨级联同时传输都能达到各自满速。

2.15 环路与生成树协议 STP

课件定位：第 2 章，第 32 页。

课件要求：

集线器级联不能形成环路。
交换机可保留物理冗余连接，但需要运行生成树协议，在逻辑上形成无环的树型转发结构。

为什么二层环路危险？【理解补充】

广播和未知单播会被泛洪。
出现环路后，同一帧可能绕环返回，再被泛洪。
普通以太网帧没有像 IP TTL 那样逐跳递减的字段来自动结束这种循环。
可能形成广播风暴、多份重复帧和 MAC 表反复变化，严重影响网络。

STP 的核心思想：

在有冗余连接的物理拓扑中，选择部分路径参与普通数据转发。
让某些冗余端口不转发普通数据帧，逻辑上消除环路。
拓扑变化时重新计算，有机会启用原先备用的路径。

易混点：生成树没有要求一定拔掉冗余网线；它控制的是逻辑转发状态。课件未展开根桥选举、端口角色和状态迁移，复习这两章时先掌握目的、原理和拓扑效果。

2.16 第 2 章原理部分应能独立回答的问题

能否画出帧结构，写出各字段长度？
46、64、1500、1518 分别是什么，哪些包含前导码？
如何判定 MAC 地址的单播、组播、广播？
为什么先监听仍可能发生冲突？
能否写出退避公式，并计算随机范围与最大等待时间？
最小帧长为什么与往返传播时间有关？
交换机怎样学习 MAC，未知目的、同端口目的、广播分别怎样处理？
为什么交换机的一个端口能对应多个 MAC？
存储转发、直接交换、碎片隔离的区别是什么？
为什么交换机可分割冲突域而默认不分割同一 VLAN 的广播域？
能否写出 A/B 两套线序，按接口收发关系选线？
多交换机组网为什么需要 STP？

三、以太网组网实验与 Packet Tracer 操作

课件定位：第 2 章，第 38—53 页。课件截图中的操作在这里改写成便于复习的文字步骤；排错和 ARP 说明标为理解补充。

3.1 实验目标与所需器材

课件的实验目标：

熟悉以太网基本设备与器件。
学习 UTP 电缆制作。
了解网卡与驱动程序安装。
掌握以太网连通性测试。
观察交换机接口/MAC 地址表，理解动态学习。

基本器材：

项目	课件要求/用途
主机	2 台以上
带 RJ45 接口的以太网卡	2 块以上，实际可为主机集成网卡
可管理交换机	1 台；级联实验需 2 台以上
UTP、RJ45 水晶头	课件列出水晶头 4 个以上，线缆若干
网线钳	剥线、剪线、压接
测线仪	检查导通与线序
Console 线及终端软件	管理和查看交换机状态

3.2 制作与检查直通网线

以课件通常采用的 B—B 直通线为例：

截取适当长度的 UTP，剥去两端适当长度外皮。
保留线对结构，尽量减少不必要的拆绞。
按 568B 排好：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕。
剪齐，确认八根线分别进入正确槽位并到达前端。
确认外护套进入压紧位置，再压接水晶头。
另一端按相同顺序制作。
使用测线仪检查，直通线应对应 1-1、2-2、…、8-8。

【理解补充】仅“八根线都导通”不一定说明满足双绞线传输要求。若把线对错误拆配，简单导通测试可能通过，仍可能出现串扰、丢包或速率降低；所以线对组合与引脚位置都要正确。

3.3 安装、连接与 IP 参数配置

基本拓扑：

1	PC0 ── 直通 UTP ── 交换机 ── 直通 UTP ── PC1

操作顺序：

确认网卡安装正常，驱动可用，接口未禁用。
连接网线，检查端口链路指示。
配置 TCP/IP 参数。
测试连通性，再检查 MAC 表。

按课件第 41、50—51 页截图中的地址安排，可使用：

参数	PC0	PC1
IPv4 地址	`192.168.0.86`	`192.168.0.88`
子网掩码	`255.255.255.0`	`255.255.255.0`
默认网关	只做本地同网段实验时可不设	同左
DNS	只按 IP 测试本地连通性时可不设	同左

【理解补充：为什么这样配置】

两台主机的地址不同，避免 IP 冲突。
配合该掩码，它们都属于 192.168.0.0/24 网段，可直接进行局部交付。
本实验没有跨网段通信，所以不必为了互相 ping 而设置默认网关。
直接 ping 数字 IP 不依赖 DNS 域名解析。
二层交换机转发主机帧不以自身配置管理 IP 为前提；交换机管理 IP 用来管理设备，与普通二层转发不是同一件事。

“同网段”不能永远只看前三段数字，必须结合掩码判断；上述判断成立是因为本例掩码为 255.255.255.0。

3.4 Ping 连通性测试

在 PC0 的命令行执行：

1	ping 192.168.0.88

也可以从 PC1 反向测试：

1	ping 192.168.0.86

【理解补充】ping 通常利用 ICMP Echo Request/Reply 检查 IP 层可达性。它涉及主机协议栈、链路及对端响应，不是只检查一根网线是否导通。命令作用核查见 Microsoft：ping。

结果	应怎样理解
收到 Reply，丢包率为 0	本次测试的 ICMP 往返成功
Request timed out / 请求超时	超时前未收到响应；可能是链路、地址、转发或过滤问题
Destination host unreachable / 无法访问目标主机	本机或中间设备报告无法完成到目标的交付，需要结合提示来源分析
第一轮少量失败，随后成功	可能与地址解析或链路/生成树尚未稳定有关，应结合过程观察

ping 成功不能证明所有应用服务正常；ping 失败也不能单凭一次结果断言线缆坏了。

3.5 为什么第一次 ping 前后会看到 ARP

【理解补充】课件未完整讲解 ARP，但这一点有助于理解实验抓包和 MAC 学习。

同网段主机知道目标 IP，不一定已经知道目标 MAC。以 A ping B 为例：

A 判断 B 属于本地网段。
若 ARP 缓存里没有 B 的映射，A 先广播 ARP 请求，询问“谁拥有 B 的 IP”。
交换机从请求帧的源 MAC 学习 A 所在端口，并向其他相关端口泛洪广播。
B 返回 ARP 应答，交换机据其源 MAC 学习 B 所在端口。
A 得到 B 的 MAC 后，才能构造发给 B 的正常单播以太网帧。
再进行 ICMP 请求与应答。

这也是“尚未进行应用数据交换，交换机却已经学到主机 MAC”的一种原因：学习可以来自 ARP 等其他帧。

注意：ARP 缓存存在、仿真行为不同等条件下，不一定每次 ping 都先看到完整 ARP 过程；首次 ping 也不一定必然丢第一个包。

3.6 连接交换机 Console 并查看 MAC 表

课件定位：第 2 章，第 44—47、52—53 页。

Console 是设备管理接口：

交换机端课件示例采用 RJ45 形状的 Console 接口。
主机端可能使用 DB9、DB25 或 USB 等连接方式。
终端仿真软件例子：HyperTerminal、PuTTY、SecureCRT。

易混点：同为 RJ45 外形，不代表 Console 口就是普通以太网口。管理用串行连接与以太网数据连接应分别识别。

课件 Packet Tracer 示例中的命令：

1 2	Switch> enable Switch# show mac-address-table

另一种 Cisco 平台常见语法为：

1	Switch# show mac address-table

是否接受带连字符的旧写法取决于设备/软件，应按实际命令帮助使用。相关语法见 Cisco IOS LAN Switching 命令参考和 Catalyst 2960-XR 命令参考。

MAC 表常见列：

列	含义
VLAN	表项所属 VLAN，本实验通常使用默认 VLAN
MAC Address	学到或配置的地址
Type	表项类型，例如 DYNAMIC 表示动态学习
Ports / Destination Port	到该 MAC 应从哪个端口转发

课件截图同一端口下出现多个地址，说明该方向后面可能连接其他交换机或共享网段；不能把它误判成必然配置错误。

3.7 Packet Tracer 仿真操作顺序

课件定位：第 2 章，第 48—53 页。

在工作区放置一台交换机、两台 PC。
选择铜质直通线，连接 PC 网卡与交换机普通端口；也可使用自动选线工具。
打开 PC → Desktop → IP Configuration，配置前述 IPv4 地址和掩码。
等待接口进入可转发状态。
打开 PC → Desktop → Command Prompt，执行 ping。
若需要观察协议过程，切换到 Simulation，查看 ARP 与 ICMP 的流动。
按课件 Console 方案再放置一台管理 PC，用 Console 线连接其串口与交换机 Console 口。
在管理 PC 的 Desktop → Terminal 中打开终端，接受与设备匹配的串口参数。
输入 enable，再查看 MAC 地址表。
把学到的 MAC、端口与实际拓扑对应，解释哪些端口为什么出现一个或多个地址。

课件截图展示的是当时的软件界面；复习时记住操作逻辑，不必死记图标的绝对位置。

3.8 多交换机级联实验

1	PC0 ── S1 ══ 级联链路 ══ S2 ── PC1

按课件传统端口模型选线：普通口—普通口用交叉线；普通口—上行口用直通线。
两台主机仍使用相同本地 IP 网段，地址各不相同。
互相 ping，验证跨交换机可达。
分别查看两台交换机 MAC 表。
预期：S1 将远端 PC1 的 MAC 学在级联端口；S2 将远端 PC0 的 MAC 学在自己的级联端口。
若远端增加多个主机，它们可以共同对应本机同一个级联出口。

观察 MAC 表必须注意时机：主机尚未发帧、表项已老化、STP 尚未稳定等，都可能影响结果。

3.9 分层排错思路

【理解补充】下面按这两章已涉及的概念组织排错，不需要提前背复杂网络命令。

检查层次	检查项目	可解释的典型问题
物理连接	电源、端口、网线导通、线序、长度、链路指示	接错口、断线、压接不良
网卡与链路	网卡是否启用、驱动是否正常、速率与双工	接口不可用、双工不匹配
二层转发	是否处于同一预期广播域、MAC 表方向、是否有环路或端口不转发	帧不能到达预期出口
IP 参数	IP 是否唯一、掩码是否正确、是否确实同网段	地址冲突、误判本地/远端
响应与过滤	对端是否在线、是否允许 ICMP Echo	链路正常但没有 ping 响应

Windows 主机辅助查看命令：

1 2	ipconfig /all arp -a

前者可查看接口 IP、掩码、网关及物理地址等信息，后者查看本机 ARP 缓存。两者与交换机上的 MAC 地址表不是同一种表，核查见 Microsoft：ipconfig与 Microsoft：arp。

三种表的区别：

表	典型所在位置	映射/记录内容	用途
交换机 MAC 表	二层交换机	MAC → 端口，通常区分 VLAN	决定帧出口
ARP 缓存	IPv4 主机/路由接口	本地链路下一跳 IPv4 → MAC	决定要封装的目的 MAC
路由表	主机、路由器	目的 IP 前缀 → 下一跳/接口	决定 IP 数据报往哪个方向发送

四、典型例题与自测题

4.1 例题一：短数据怎样填充

题目：上层交给以太网的数据共 28 B。不带 VLAN 标签，需要填充多少？MAC 帧有多长？计入前导码与 SFD 又有多长？

解答：

1
2
3

填充 = 46 - 28 = 18 B
MAC 帧 = 6 + 6 + 2 + 28 + 18 + 4 = 64 B
计入前导码和 SFD = 64 + 7 + 1 = 72 B

易错：28 B 是“交给以太网的数据”，不是只指应用正文。如果题目给的是应用数据，还应先加入题目明确要求的上层首部再算。

4.2 例题二：帧发送时间

题目：1518 B 的 MAC 帧在 100 Mbps 链路上的发送时间是多少？忽略前导码、SFD、帧间间隔和排队。

解答：

1
2
3

L = 1518 × 8 = 12144 bit
R = 100 × 10^6 bit/s
t_tx = L / R = 121.44 μs

发送时间是把所有帧比特推上链路所需时间；传播时间是信号从一端走到另一端所需时间。二者不相同。

4.3 例题三：二进制指数退避

题目：传统 10 Mbps 半双工以太网，时隙为 512 bit time。当前帧第 3 次冲突后，r 有哪些可能值？若 r＝5，退避多久？最大退避多久？第 12 次冲突后范围是否继续翻倍？

解答：

α = 512 / (10 × 10^6) = 51.2 μs
n = 3，k = min(3,10) = 3
r ∈ {0,1,2,3,4,5,6,7}

r = 5：T_backoff = 5 × 51.2 = 256 μs
最大：  7 × 51.2 = 358.4 μs

n = 12：k = 10，r ∈ {0,…,1023}，不再翻倍
最大：  1023 × 51.2 = 52377.6 μs = 52.3776 ms

易错：最大 r 为 2^k - 1，不是 2^k；随机退避时间不等于每次都等待最大值。

4.4 例题四：最小帧长与传播时延

题目：理想共享网络速率为 100 Mbps，最远两结点之间单程传播时延为 3 μs。忽略设备延迟，为保证发送期间可检测最坏冲突，至少需要多长发送单元？64 B 是否足够？

解答：

往返传播时延 = 2 × 3 = 6 μs
L_min ≥ R × 6 μs
      = 100 × 10^6 × 6 × 10^-6
      = 600 bit = 75 B

64 B = 512 bit，发送时间只有 5.12 μs < 6 μs，不足。

含义：这个理想网络的传播条件不适合直接套用传统 64 B 最小帧的半双工模型。75 B 是题设公式下的最小长度结果，不是在宣布标准以太网最小帧被改为 75 B。

4.5 例题五：分组流水线为什么快

【理解补充：将第 1 章“分组交换并发性高”量化，不是课件原题。】

题目：A 经 2 个中间结点到 B，共 3 条等速链路，每条速率 1 Mbps。要传送 12000 bit，忽略传播、排队、处理和首部开销。

方案一：整份 12000 bit 报文逐跳存储转发。
方案二：分成 3 个各 4000 bit 的分组，逐分组存储转发。

解答：

整份报文：每条链路发送用时 12000 / 10^6 = 12 ms
          三跳依次接收后转发，总计 3 × 12 = 36 ms

分组方式：每个分组每跳发送时间 4000 / 10^6 = 4 ms
          第一个分组到 B：3 × 4 = 12 ms
          第二个分组到 B：16 ms
          第三个分组到 B：20 ms

一般地，N 个等长分组经过 H 条等速链路，在上述理想条件下：

1	全部分组到达时间 = (H + N - 1) × 单个分组发送时间

现实中还要考虑首部开销和排队，不能脱离条件直接套公式。

4.6 例题六：从空 MAC 表推演学习

题目：交换机四个正常端口分别连接 A、B、C、D，端口号为 1、2、3、4。初始动态表为空，按顺序发生 A→C、C→A、B→A。写出每步学习结果和输出端口。

解答：

事件	入端口	学习/刷新源地址	对目的的判断	输出端口	事件后表项
A→C	1	A→1	C 未知	2、3、4 泛洪	A→1
C→A	3	C→3	A 已知在 1	1	A→1，C→3
B→A	2	B→2	A 已知在 1	1	A→1，B→2，C→3

为什么没有 D？D 从未发送有效帧，不能只因为 D 接着网线就假定动态表已经包含它。

为什么 A→C 后不立即学习 C？那一帧的源是 A；只有后续 C 发帧，交换机才能从源地址学习 C。

4.7 例题七：冲突域与广播域计数

题目：一台二层交换机的端口 1 连接集线器，集线器后有 A、B、C；端口 2、3 分别直连 D、E。全部处于同一 VLAN，无路由器，三条连接均工作。按传统题目口径，有几个冲突域和广播域？

解答：

按“交换机每个已用端口隔离一个网段”的传统计数口径：3 个冲突域。
端口 1 后面的 A、B、C 共享一个冲突域，不是各算一个。
若 D、E 链路运行全双工，这两条链路实际不发生正常碰撞；“3 个冲突域”是常见教材的计数表达。
同一 VLAN 中交换机转发广播，所以是 1 个广播域。

4.8 例题八：按接口类型选线

题目：不考虑 Auto-MDI-X，主机网卡到交换机普通口、交换机普通口到另一台普通口、普通口到另一台上行口，各用什么线？

解答：依次为直通、交叉、直通。依据为 MDI 与 MDI-X 的收发线对关系，不能只死记“同类设备交叉、异类设备直通”，因为上行接口已经改变了收发定义。

4.9 例题九：链路效率的口径

【理解补充，非课件直接计算要求。】不带 VLAN 标签的基本以太网，一帧承载 1500 B 数据。若计入 8 B 前导码/SFD，并按常见 12 B 时间等效帧间间隔分摊：

1 2	每帧分摊的链路时间等效字节数 = 1518 + 8 + 12 = 1538 B MAC 数据字段占比 = 1500 / 1538 ≈ 97.53%

若只计 MAC 帧字段，则比值为 1500/1518 ≈ 98.81%。二者统计口径不同。

若问“应用有效数据效率”，还要从 1500 B 中扣除题目给定的 IP、TCP/UDP 等上层首部，不能直接把 1500 B 都算成应用正文。

4.10 判断题：先自己作答，再看后面的答案

编号	判断陈述
1	只要设备之间有物理连线，就一定构成可正常通信的计算机网络。
2	P2P 中同一主机可以同时提供和使用资源。
3	Internet 与泛指的 internet 完全没有区别。
4	分组交换可以采用存储转发。
5	协议的语法主要规定字段格式，语义规定字段含义。
6	路由器工作在网络层，因此完全不需要物理层和链路层功能。
7	TCP/IP 四层模型把 OSI 的会话、表示、应用层合并到应用层理解。
8	物理层在发送时需要识别数据内容是不是 HTTP 网页。
9	基本以太网帧最小数据字段为 64 B。
10	前导码与 SFD 应计入通常所说的 64 B 最小 MAC 帧长。
11	共享式以太网先监听，所以不会再发生冲突。
12	全双工点到点以太网需要 CSMA/CD 仲裁两端的同时发送。
13	第 3 次冲突后退避随机数最大为 8。
14	第 11 次冲突后的随机范围比第 10 次又扩大一倍。
15	交换机通过收到帧的源地址学习 MAC 与入端口关系。
16	未知单播泛洪时，交换机会把目的 MAC 改为全 F。
17	某帧目的出口与入口相同，交换机应把它再从入口发回去。
18	一个交换机端口只能对应一个 MAC 地址。
19	主机不发送帧，仅接上线缆，就必然立即出现在动态 MAC 表。
20	普通二层交换机默认可以隔离同一 VLAN 内的广播。
21	存储转发交换可以在开始向出口发送前检查整帧 FCS。
22	碎片隔离接收了前 64 B，就说明后续所有比特都一定正确。
23	一端 568A、一端 568B，是课件 10/100 Mbps 模型中的交叉线。
24	使用交换机组网时，物理连接有环路就可以完全不用任何防环机制。
25	两台同网段主机互相 ping，必须先给二层交换机配置管理 IP。
26	ping 数字 IP 失败时，应该首先断言 DNS 配错了。
27	交换机 MAC 表、主机 ARP 缓存、IP 路由表记录的是同一种映射。
28	100 Mbps 全双工允许两端各以 100 Mbps 同时发送。

参考答案与原因：

编号	答案	原因
1	错	还需要接口、协议和配置等条件匹配。
2	对	对等主机可同时承担资源提供者与使用者角色。
3	错	前者指具体全球网络，后者可以泛指互联网络。
4	对	分组交换的基本方式之一就是逐分组存储转发。
5	对	格式与含义属于不同要素。
6	错	网络层转发仍借助下两层收发数据。
7	对	本课四层模型按这种功能对应关系理解。
8	错	物理层透明传送比特，不解释应用内容。
9	错	最小数据及填充为 46 B；64 B 是最小 MAC 帧长。
10	错	通常 64 B 从目的地址算到 FCS，不含这 8 B。
11	错	传播时延使不同结点仍可能同时认为介质空闲。
12	错	全双工无共享介质竞争，不靠 CSMA/CD 仲裁。
13	错	`2^3 - 1 = 7`。
14	错	k 截断在 10。
15	对	先学源，再查目的。
16	错	只是复制到多个出口，原目的单播地址不变。
17	错	应过滤，避免无意义转发。
18	错	下游交换机或集线器后可有多个主机。
19	错	动态学习要有相应源地址帧到达。
20	错	同一 VLAN 内普通广播仍会泛洪。
21	对	完整收帧后才有条件完成整帧校验。
22	错	只能排除部分短碎片，无法保证后续无差错。
23	对	交换橙绿线对，使 1/2 与 3/6 对接。
24	错	需要 STP 等适当防环机制，保持逻辑无环。
25	错	二层转发不要求交换机先有管理 IP。
26	错	数字 IP 测试不依赖域名解析。
27	错	分别为 MAC→端口、IPv4→MAC、IP 前缀→下一跳/接口。
28	对	每个方向为 100 Mbps，单方向并未变成 200 Mbps。

4.11 简答题组织答案的方法

题一：为什么共享式以太网需要最小帧长？

答题顺序：信号传播有时延 → 最远两端可能在彼此信号到达前同时发送 → 发送方最坏需往返传播时间才知道冲突 → 帧发送时间必须覆盖这段时间 → 得到 L/R ≥ 2t_prop → 结合基本帧说明 64 B 与填充。

题二：交换机如何实现透明学习与转发？

答题顺序：收到有效帧 → 以源 MAC 和入端口建立/刷新表项 → 用目的 MAC 查询 → 已知且不同端口则定向转发，同端口则过滤，未知则泛洪，广播则泛洪 → 动态表项通过刷新、更新、老化维护。

题三：为什么交换式以太网优于共享式以太网？

答题顺序：共享式的单冲突域、共享容量、半双工与冲突问题 → 交换机分割冲突域、端口独立收发、允许多组并发 → 直连主机可全双工 → 仍需注意共享输出、上行瓶颈和缓存限制，不能说永远无拥塞。

题四：生成树如何同时兼顾冗余和防环？

答题顺序：物理冗余带来环路 → 泛洪帧可能循环 → 逻辑阻塞部分冗余路径，使正常转发拓扑为树 → 链路故障时重新选择可用路径。

五、复习速记清单

5.1 按知识结构复习

第 1 章：建立网络的整体框架
  网络目的：资源共享、在线通信
  网络组成：主机、通信设备、传输介质
  网络分类：LAN / MAN / WAN；物理网络与互联网络
  通信方式：线路交换、存储转发、分组交换
  协议要素：语义、语法、定时关系
  分层结构：OSI 七层、TCP/IP 四层
  数据传递：PDU、虚通信、封装与解封装

第 2 章：用以太网把局部通信落实
  帧与地址：帧字段、MAC 地址、CRC、帧长与填充
  共享介质：半双工、冲突域、CSMA/CD、退避、冲突窗口
  交换转发：分段、MAC 学习、查询、过滤、泛洪、老化
  组网实现：网卡、交换机、UTP、光纤、A/B 线序、MDI/MDI-X
  拓扑扩展：交换机级联、环路、STP
  实验验证：配置 IP、ping、Console、查看 MAC 表

5.2 必记数字与公式

项目	要记的值/公式	条件
MAC 地址	48 bit＝6 B	本章基本以太网地址
前导码＋SFD	7 B＋1 B	不计入通常 MAC 帧长
帧头	14 B	不带 VLAN 标签
FCS	4 B＝32 bit	CRC-32
数据及填充	46～1500 B	基本不带标签帧
MAC 帧长	64～1518 B	从目的 MAC 到 FCS
填充	`max(0,46-D)` B	D 为交给以太网承载的数据字节数
发送时间	`t_tx=L/R`	L 用 bit，R 用 bit/s
传播时间	`t_prop=d/v`	距离除以传播速度
冲突检测条件	`L/R ≥ 2t_prop`	理想半双工共享模型
退避时间	`T=rα`	随机退避，不是固定等待
随机数范围	`r∈{0,…,2^k-1}`	`k=min(n,10)`
最大随机范围	0～1023	不再随冲突次数无限扩大
时隙	512 bit time	传统 10/100 Mbps 半双工
10 Mbps 的时隙	51.2 μs	`512/10^7`
100 Mbps 的时隙	5.12 μs	`512/10^8`
单帧连续冲突限制	16 次后失败	课件图中 `>16` 见校正
UTP	8 根、4 对	成对关系不可乱配
一段 UTP 长度	课件给出不超过 100 m	具体还受线材与应用标准约束

5.3 必须分清的十组概念

易混概念	正确区分
物理星型 vs 交换式网络	中心是集线器时仍可属于共享介质；不能只看图形
语法 vs 语义	格式 vs 含义
协议 vs 服务	对等层规则 vs 向上层提供的能力
虚通信 vs 实际通路	对等层逻辑关系 vs 逐层处理和物理传输
帧 vs IP 数据报 vs TCP 段	链路层 vs 网络层 vs 传输层
发送时延 vs 传播时延	推出整份数据所需时间 vs 信号走过链路的时间
46 B vs 64 B	最小数据及填充 vs 最小 MAC 帧
冲突域 vs 广播域	可能相互碰撞的范围 vs 广播可到达的范围
学习 vs 转发	看源 MAC 更新表 vs 看目的 MAC 选出口
MAC 表 vs ARP 缓存	MAC→端口 vs IPv4→MAC

5.4 转发题的固定分析顺序

先画拓扑，明确每台交换机的端口连向哪里。
标出“本题初始表”，不要未经说明混用上一小问的结果。
对每台收到帧的交换机，先写源 MAC 与入端口学习结果。
再查目的 MAC：已知异口、已知同口、未知、广播分别判断。
把帧送到下一台设备后，对下一台重复同样步骤。
若问最终表项，检查哪些主机确实发过帧，哪些仅接收过。
若有环路，先考虑哪些链路处于实际可转发状态。

5.5 自检掌握程度

[ ] 不看笔记写出 OSI 七层及各层主要功能。
[ ] 写出 TCP/IP 四层对应关系，并给 FTP、DNS、TCP、UDP、IP、Ethernet 分层。
[ ] 用自己的话解释分组流水线和封装。
[ ] 画出以太网基本帧，写对字段顺序和长度。
[ ] 独立算出填充、MAC 帧长、发送时间和随机退避范围。
[ ] 用最远两端的发送过程推导为什么是往返传播时延。
[ ] 从空表推演 MAC 学习，解释未知单播与广播的区别。
[ ] 解释一个端口为什么能学到多个地址、主机移动如何更新。
[ ] 分清集线器与交换机对冲突域、广播域的影响。
[ ] 写对 568A、568B，并能从接口收发定义解释选线。
[ ] 说明二层环路问题和 STP 的逻辑阻塞思想。
[ ] 按文字步骤完成一次两主机组网、ping 和 MAC 表观察。

六、课件页码索引、表述校正与核查来源

6.1 原始课件与覆盖范围

来源	本地文件	覆盖范围
第 1 章课件	计算机网络技术与应用01-清华2版.pdf	计算机网络的概念，共 29 页
第 2 章课件	计算机网络技术与应用02-清华2版.pdf	以太网原理与组网技术，共 53 页

本笔记以两份 PDF 为内容依据，没有把目录里的实验报告当成课程讲义，也没有虚构第 3 章及以后章节。例题、排错表和知识辨析是围绕已有课件的辅助整理。

6.2 第 1 章回看索引

课件 PDF 页码	知识内容	笔记位置
1—3	章标题、网络定义和网络示意	1.1
4—7	主机、通信设备、介质与链路	1.2
8—9	物理网络、WAN/MAN/LAN	1.3
10—11	互联网络与 Internet	1.4
12—15	线路交换、存储转发、分组交换	1.5、4.5
16	协议三个要素	1.6
17	分层原则和优点	1.7
18—20	OSI 七层、设备层次、各层功能	1.8
21—25	PDU、虚通信、封装、数据流动	1.9
26—29	TCP/IP 四层、对应关系、协议栈	1.10

6.3 第 2 章回看索引

课件 PDF 页码	知识内容	笔记位置
1—3	章标题、以太网、标准与分类	2.1
4—5	帧字段、MAC 地址、CRC	2.2
6—7	共享式拓扑、半双工、介质访问	2.3—2.4
8—9	CSMA/CD 发送与接收流程	2.4
10—12	冲突域、冲突窗口、共享式问题	2.3、2.5—2.6
13—15	集线器与交换思路、网桥和交换机	2.6—2.7
16	单交换机转发示例	2.9.1
17	三种转发方式	2.10
18	MAC 表学习、主机移动与老化	2.8
19	共享段、直连主机、双工方式	2.7.3
20—24	交换机、网卡、UTP、光缆	2.11
25—26	双绞线颜色、568A/568B	2.12
27—29	MDI/MDI-X、直通与交叉	2.13
30—31	多交换机组网与级联结构	2.14
32	环路与生成树	2.15
33—37	多交换机转发、未知单播和广播	2.9.2
38—40	实验目标、器材、硬件安装	3.1—3.2
41—43	软件配置、ping、级联实验	3.3—3.4、3.8
44—47	Console、终端软件、MAC 表	3.6
48—53	Packet Tracer 组网、配置和观察	3.7

6.4 课件表述校正与适用边界

位置	课件原表述/容易形成的理解	本笔记的处理
第 1 章第 5 页	P2P 主机既是“提供者”又是“提供者”	第二处按“使用者”理解
第 1 章第 9、11 页	特定速率、覆盖范围与历史用户规模	速率范围按课件记忆但不作为永久上限；不背历史用户数
第 1 章第 19 页	“通信设备应实现下三层”	结合后面的具体设备说明：集线器到一层、交换机到二层、路由器到三层
第 1 章第 20 页	链路层与传输层的“可靠”概括	区分层的功能概括与具体协议；以太网检错不保证交付，UDP 不保证可靠传输
第 1 章第 28 页	TCP 的英文首词写成 transport	标准全称为 Transmission Control Protocol
第 1 章第 29 页	ARP 在图中的分层位置	明确按本课图理解，不把不同教材划分说成只有一种绝对答案
第 2 章第 4 页	MAC 地址“第 1 位”	解释为第一字节的 I/G 位，即通常写法的最低有效位
第 2 章第 5 页	`0800H` 为长度/类型分界	校正为长度不大于 1500、类型不小于 1536；`0800H` 是 IPv4 EtherType
第 2 章第 5 页	CRC 多项式末段含 `x^3`	校正为 `x^2`
第 2 章第 8 页	图中“冲突次数 >16”	说明标准连续 16 次冲突后放弃的计数口径
第 2 章第 11 页	512 bit 最小帧与所有速率的联想	以传统共享式 10/100 Mbps 为主要模型，不混入千兆半双工扩展机制
第 2 章第 17 页	直接交换“不支持多速率”	保留课件简单模型，同时说明实际能力受硬件与缓存设计影响
第 2 章第 25 页	颜色对应固定“线号”	标明具体引脚排列要结合 568A/B 标准
第 2 章第 27—29 页	直通/交叉规则适用于一切接口	明确主要针对传统 10/100 Mbps 收发模型，并补充 Auto-MDI-X
第 2 章第 32 页	有物理环路就不能组网	区分物理冗余与逻辑无环，说明生成树作用
第 2 章第 44 页	Console 与普通网口都可为 RJ45	按接口功能和线缆类型区分，外形相同不表示协议相同

若作业题明确要求采用课件给定的模型或数值，先在答案中写明题设，再按题设推导；遇到课件与标准明显不一致之处，可注明“课件写法”与“标准写法”，避免悄悄混用两套规则。

6.5 只用于技术核查的外部资料

本笔记的主体结构来自本地课件。以下原始技术资料仅用于纠正边界值、确认命令或解释实验现象；不是额外扩大的课程章节。核查日期：2026-10-21。

IEEE 802.3 修订草案第 3.2.6 节：长度/类型字段的 1500、1536 边界。
IEEE 802.3 工作组 CRC 技术资料：标准 CRC-32 多项式。
Cisco：Troubleshooting Ethernet Collisions：冲突、退避、最大随机范围及连续冲突限制。
Cisco：半双工/全双工与自动协商：双工与冲突关系。
Cisco：Configuring Auto-MDIX：自动适配直通/交叉线。
Cisco：IOS LAN Switching 命令参考及 Catalyst 2960-XR 命令参考：MAC 表命令语法。
Microsoft 命令文档：ping、ipconfig、arp：主机侧连通性与参数检查。