计算机网络精简重点总结一下下

计算机网络 谢希仁 第7版 --笔记

考完研后两个月才想着来总结&＃xff0c;呜呜呜呜&＃xff0c;复试冲&＃xff01;

本文只记录考试、平时练习到的重点内容&＃xff0c;如果看到新的相关知识我也会不断更新&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;

第一章概述

互联网最重要的两个基本特点&＃xff1a;连通性、共享性。

互联网的组成

• 边缘部分&＃xff1a;主机
• 核心部分&＃xff1a;由许多网络与连接网络的路由器组成&＃xff0c;为边缘部分提供服务

网络两端的通信方式&＃xff1a;

1. C/S 客户-服务器方式
   • 客户是服务的请求方、服务器是服务的提供方
   • 客户程序必须知道服务器程序的地址&＃xff0c;且不需要复杂操作系统
   • 服务器&＃xff1a;需要能够处理多任务、被动接受请求。
2. P2P
   • 既是客户又是服务器。

互联网核心部分交换

电路交换

• 需要有&＃xff0c;建立连接、通信、释放连接的过程
• 在全部时间内&＃xff0c;两个用户始终占用端到端的全部通信资源
• 效率低下

报文交换

分组交换

• 存储转发技术
• 把长报文划分为几个分组后再进行传送&＃xff0c;通常称整块数据为一个报文
  • 在发送数据时将长报文划分为多个数据段&＃xff0c;加上“包头”组成“包”在互联网上传送
  • 优点&＃xff1a;灵活多变
  • 缺点&＃xff1a;不按顺序到达

计算机网络理论

分类&＃xff1a;

• 局域网、广域网、城域网、个人局域网

• 公用网、专用网

• 接入网&＃xff08;将用户接入网络&＃xff09;

性能指标

• 速率

  数据率&＃xff0c;

  1B&＃61;8bit

  1Mbps&＃61;1*10^6 bit/s

  1MB &＃61; 2^10KB

• 带宽

  1. 信号具有的频带宽度&＃xff0c;单位为Hz&＃xff08;赫兹&＃xff09;
  2. 在计算机网络中&＃xff0c;带宽表示某通道传送数据的能力&＃xff0c;表示在单位时间内网络中 信道通过的最高数据率&＃xff0c;单位为bit/s

• 吞吐量

  单位时间通过某个网络实际的数据量

• 时延

  1. 发送时延&＃xff08;传输时延&＃xff09;&＃61;数据帧长度/发送速率
  2. 传播时延&＃61;信道长度/信道传播速率
  3. 处理时延
  4. 排队时延

• 时延带宽积

  以时间为单位的链路长度&＃xff0c;表示链路可以容纳多少比特

• 往返时间RTT

• 利用率

  • 信道利用率&＃xff1a;有百分之几的时间是被利用的
  • 网络利用率&＃xff1a;全网络信道利用率的加权平均值

计算机网络体系结构

网络协议主要由&＃xff1a;

• 语法&＃xff1a;数据与控制信息的结构与格式。
• 语义&＃xff1a;发出何种控制信息、完成何种动作、做出何种相应。
• 同步&＃xff1a;事件实现顺序。

计算机网络层次

五层模型

协议、服务

协议是水平的&＃xff0c;服务是垂直的。

要向上层提供服务&＃xff0c;必须实现下层的协议。

SDU:服务数据单元

PDU:协议数据单元

第二章 物理层

• 特性

  • 机械特性&＃xff1a;引脚
  • 电气特性&＃xff1a;电压
  • 功能特性&＃xff1a;某电压的熠熠
  • 过程特性&＃xff1a;不同事件可能出现的顺序

• 信道

  • 单工
  • 全双工
  • 半双工

• 基带信号&＃xff1a;来自信源的信号

• 调制

  • 基带调制&＃xff08;编码&＃xff09;&＃xff1a;数字信号变为另一种数字信号
  • 带通调制&＃xff08;载波&＃xff09;&＃xff1a;数字信号变为模拟信号

• 编码方式

  • 1
  • 2
  • 3

• 信噪比

  • $信噪比(dB)\&＃61;10log10(S/N)(dB)$
  • $香农公式C\&＃61;Wlog2(1\&＃43;S/N)$

信道复用技术

频分复用FDM

时分复用TDM

码分复用CDM

CDMA(Code DIvision Multiple Access)

第三章 数据链路层

本章重点&＃xff1a;

• 点对点与广播&＃xff0c;对应PPP、CSMA/CD
• 封装成帧、透明传输、差错检测
• 以太网MAC
• 网络适配器、网桥、转发器、交换机、集线器

基本概念引入

• 数据链路、链路

• **网卡&＃xff1a;**网络适配器&＃xff0c;进行串行传输与并行传输的转换&＃xff0c;包含“硬件地址”

三个问题&＃xff1a;

• 封装成帧&＃xff1a;前后加上首部尾部&＃xff0c;帧定界
  • MTU&＃xff08;Maximum Transfer Unit&＃xff09;最大传送单元
• 透明传输
  • 任何形式都能传送
• 差错检测
  • 比特差错
  • CRC&＃xff08;循环冗余检验&＃xff09;

PPP

• LCP
• NCP
• PPP格式
  • 5B的首部&＃xff0c;3B的尾部&＃xff0c;一共8B
  • 数据最多1500B

• 字节填充
• 字符填充

广播信道

CSMA/CD协议

• 载波监听&＃xff1a;每个站不听监听信道
• 多点接入&＃xff1a;工作在总线型网络上
• 碰撞检测&＃xff1a;边发送边监听

具体特点&＃xff1a;

• 争用期&＃xff08;2τ&＃xff09;&＃xff1a;两倍往返传播时延

  • 以太网最短帧长64B&＃xff08;512bit&＃xff09;&＃xff0c;对于10Mbit/s的以太网&＃xff0c;争用期为51.2μs&＃xff0c;对于100Mbit/s的以太网为5.12μs。但凡小于64B的帧都会被丢弃。
  • 表示在2τ实践内不发送碰撞就一定不会发生碰撞
  • 截断二进制指数退避算法
    • p88
    • 重传达到16次不成功丢弃该帧
  • 帧最小间隔96比特时间&＃xff0c;9.6μs

• 以太网帧

  

网桥、转发器、交换机、集线器

• 集线器

  • 逻辑上还是一个总线网
  • 只工作在物理层&＃xff0c;简单转发比特&＃xff0c;而不进行碰撞检测
  • 集线器就是多接口的转发器

• 网桥

  • 扩展以太网常用的方法是在数据链路层&＃xff0c;使用网桥。
  • 网桥根据MAC帧地址进行转发和过滤&＃xff0c;根据此帧的目的MAC地址&＃xff0c;查找网桥中的地址表&＃xff0c;并请求转发。

• 以太网交换机

  • 多接口的网桥

  • 全双工方式通信

  • 独占传输媒体&＃xff0c;无碰撞地传输数据&＃xff0c;划分冲突域

  • 采用自学习算法p100

虚拟局域网

VLAN&＃xff0c;由一些物理网段和与逻辑位置无关的逻辑组构成。

VLAN帧都有一个标识符&＃xff0c;指明发送这个帧的计算机属于哪一个VLAN。

• 广播风暴
• 由于VLAN首部加上了4个字节&＃xff0c;故此以太网最大帧长为1522&＃xff08;1518&＃43;4&＃xff09;字节

第三章 网络层

• 虚电路服务
• 数据报服务

路由器的作用&＃xff1a;

路由器主要完成两个功能&＃xff1a;一是路由选择&＃xff08;确定哪一条路径&＃xff09;&＃xff0c;二是分组转发&＃xff08;当一个分组到达时所采取的动作&＃xff09;。前者是根据特定的路由选择协议构造出路由表&＃xff0c;同时经常或定期地和相邻路

由器交换路由信息而不断地更新和维护路由表。后者处理通过路由器的数据流&＃xff0c;关键操作是转发表查询、转发及相关的队列管理和任务调度等。

网际协议IP协议

• APR地址解析协议
• ICMP网际控制报文协议
• IGMP网际组管理协议

IP地址


• 0.0.0.0 本机地址
• 127.x.x.x 回环测试

ARP协议

• 解决IP地址到硬件MAC地址转换的问题
• ARP请求分组&＃xff1a;“我的IP是xxxx&＃xff0c;硬件地址是xxx&＃xff0c;我想知道Ip为xxx的硬件地址”

IP数据报

关键字段&＃xff1a;

• 总长度 1个单位对应1个字节
• 标志
  • MF more fragment
  • DF dont fragment
• 片偏移 1个单位对应8个字节
  • 表示某片在原分组中的相对位置
  • 1480是8的倍数&＃xff0c;故IP数据报的数据部分长度必须是8B的倍数
• 首部长度 1个单位对应4个字节

IP数据报分组转发

划分子网

在IP地址中增加了子网号段&＃xff0c;变成了三级IP地址。

构造超网(CIDR)无分类域间路由

子网号长度变成了ip数据报后面的数字

192.168.0.1/18

最长前缀匹配&＃xff1a;进行分组转发时&＃xff0c;前缀和路由表匹配时可能不止有一个结果&＃xff0c;根据最长前缀进行匹配。

ICMP

网际控制报文协议是网络层协议

• ICMP是装在IP数据报中的&＃xff0c;作为其中的数据部分。
• 分别为&＃xff1a;ICMP差错报文、ICMP询问报文。

应用举例&＃xff1a;

• ping
• traceroute

路由选择协议

内部网关协议RIP

路由信息协议RIP&＃xff0c;基于距离&＃xff08;跳数&＃xff09;向量的路由选择协议。

特点&＃xff1a;

• 只和相邻节点交换信息
• 交换整个路由表
• 定时交换信息

RIP 允许一条路径最多只能包含15 个路由器&＃xff08;即最多允许15 跳&＃xff09;。因此距离等于16 时&＃xff0c;它表示网络不可达

内部网关协议OSPF

开放最短路径优先OSPF&＃xff0c;建立链路状态数据库&＃xff0c;全网的拓扑结构图。

分布式的链路状态协议

特点&＃xff1a;

• 更新过程收敛很快

• 采用“洪泛法”向本自治系统内所有路由器发送信息。

• 只交换相邻节点的信息。

• 当链路状态发送变化的时候交换信息。

外部网关协议

边界网关协议BGP&＃xff0c;基于路径向量的路由选择协议。

• 互联网规模很大&＃xff0c;自治系统间路由选择很困难。
• 力求找到一条能够到达目的网络比较好的路由而非最佳路由
• 自治系统之间的路由选择必须考虑有关策略

VPN

虚拟专用网

在专用网内部用内部IP通信&＃xff0c;在外部用外部IP进行加密后通信&＃xff0c;利用公用网作为本机构专用网的载体

NAT

网络地址转换

将网络内部IP地址转换为外部地址&＃xff0c;一个网络至少要有一个可用的外部IP地址。

第四章 运输层

向上面应用层提供服务&＃xff0c;端到到&＃xff0c;应用进程到应用进程之间的服务。通信的端点是进程。

• 复用&＃xff1a;发送方在不同应用进程都可以使用同一个运输层进行通信。
• 分用&＃xff1a;接收方接收到数据能够正确地教父目的应用进程。

网络层提供主机间的逻辑通信&＃xff0c;运输层提供进程间的逻辑通信。

分类&＃xff1a;

• TCP&＃xff08;传输控制协议&＃xff09;
• UDP&＃xff08;用户数据报协议&＃xff09;

端口

标志进程&＃xff0c;只有本地的意义

端口号&＃xff1a;16位

UDP

• 首部8字节
• 首部检验和是首部和数据部分一起检验&＃xff0c;区别与IP数据报检验和只检验首部

TCP

特点&＃xff1a;

• TCP 与 UDP 的连接区别及适用情况

关键参数&＃xff1a;

• 序号&＃xff0c;在整个未切分数据报中的位置。

• 确认号&＃xff1a;已经正常接收到数据报的标准&＃xff0c;确认号为n表示n之间都收到&＃xff08;n未收到&＃xff09;。

• 数据偏移&＃xff1a;TCP的数据部分起始处距离整个TCP起始处多远&＃xff0c;即确定首部长度。

• SYN&＃xff0c;建立连接时用来同步。

• ACK&＃xff0c;ACK&＃61;1时确认号才有效。

  • SYN&＃61;1、ACK&＃61;0&＃xff0c;连接请求报文。
  • SYN&＃61;1、ACK&＃61;1&＃xff0c;连接请求的确认报文。
  • SYN&＃61;0&＃xff0c;ACK&＃61;1&＃xff0c;

• FIN&＃xff0c;释放连接

• 窗口&＃xff0c;发送本报文段一方的接收窗口。

停止等待协议

连续ARQ协议

可靠传输实现

滑动窗口

TCP流量控制

TCP拥塞控制

• 流量控制是指点对点通信量的控制&＃xff0c;是端到端的问题。
• 拥塞控制是防止过多数据注入网络而引起网络过载&＃xff0c;是全局性的问题。

拥塞控制方法

SMSS最大报文段。

1. 慢开始

   从小到大逐步增大拥塞窗口&＃xff0c;每经过一个传输轮次窗口加倍。

2. 拥塞避免&＃xff08;“加法增大”&＃xff09;

   拥塞窗口超过ssthresh时&＃xff0c;每经过一个传输轮次&＃xff0c;增大一个窗口。

3. 超时&＃xff08;“乘法减小”&＃xff09;

   发生超时&＃xff0c;ssthresh减半&＃xff0c;发送窗口为1&＃xff0c;并慢开始。

4. 快重传

   让发送方尽快知道发生了报文丢失&＃xff0c;对收到失序的报文离开确认请求重传。

   当发送方连续收到三个重复的ACK 报文时&＃xff0c;直接重传对方尚未收到的报文段&＃xff0c;而不必等待那个报文段设置的重传计时器超时。

5. 快恢复

   在快重传后&＃xff0c;若连续收到三个“快重传”发出的重复的请求&＃xff0c;则表明可能拥塞&＃xff0c;则开始执行拥塞避免&＃xff0c;ssthresh减半。

TCP运输连接

三报文握手

四报文握手

等待2MSL防止最后一个报文丢失要重传。

第五章 应用层

DNS 域名系统

• 根域名服务器
• 顶级域名服务器
• 权限域名服务器
• 本地域名服务器

查询方式&＃xff1a;

• 迭代查询

• 递归查询

  

HTTP

• 无状态
• 无连接
• TCP
• 面向事物