【计算机网络】知识结构梳理

概述，

1. 互联网的特点:连通、共享。

（网络、互连网/internet、互联网/Internet）

计算机网络是利用通信线路将具有独立功能的计算机连接起来，使其能够资源共享和在线通信。

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计算机网络是把分布在不同地理位置的计算机、终端通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件网络通信协议，信息交换方式、网络操作系统等，实现互相通信及网络资源共享的系统。

2. RFC-request for comment

端系统之间的通信方式：CS/P2P

3.  

网络按照作用范围分类：

广域网（wide area network-WAN)

 城域网 （metropolitan area network -MAN）

 局域网 （local area network-LAN)

 个人区域网（perosnal area network-PAN）

 

4. 性能指标

数据率：bps 或bit/s 位，K/10^3,M/10^6,G/10^9,T/10^12

带宽：某通道传播数据的能力，最高数据率

吞吐量：实际数据率bps

时延：发送时延和传播时延

往返时间RTT：有效数据率=数据长度/（发送时间+RTT）

 

 

5. OSI/RM(open systems interconnection reference model) 和TCP/IP

网络协议三要素：语法，语义，同步

OSI:应用层，表示层，会话层，运输层，网络层，数据链路层，物理层

TCP/IP:应用层，运输层，网际层，网络接口层

五层协议：

应用层，通过进程间的交互来完成特定网络应用，DNS,HTTP,SMTP(电子邮件)，FTP,数据单元：报文

运输层，向进程间的通信提供通用的数据传输服务，传送应用层报文，TCP报文段，UDP数据报。TCP报文段数据最大字节65495（65535-tcp首部20-ip首部20）

网络层，封装成分组或包进行传送，ip数据报 ICMP,IP,ARP，ip数据报最大长度65535

数据链路层，给出了把二进位数据流划分成为“数据帧”，并依照一定规则传送与处理的协议。封装成帧。到此除了加头还加了尾。实现系统间二进制信息块的正确传输。在局域网内，不需要路由器，分组怎样从一个主机传到另一个主机。交换机通过mac地址转发。

物理层，比特。研究如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。屏蔽传输媒体和通信手段的差异。集线器，扩大传播距离.

 

 

物理层，

1. 基带信号->基带调制和带通调制。

基带调制:编码，

 

 

 

带通调制:载波

 

 

 

 

 

2. 导引型传输媒体

  双绞线:两根绝缘的线绞合在一起，可以减少电磁干扰。

（屏蔽->屏蔽双绞线/越粗效果越好)

  同轴电缆

多/单模光纤

3. 非导引型传输媒体

   短波

   微波->卫星通信/地面微波接力通信。

4. 信道复用技术

时分（标准、统计）

频分

码分，1说明发送1，-1说明发送0，0说明没发送。

波分

 

数据链路层，

（不需要纠错，不需流量控制，每收到一个帧就进行CRC检验，如果正确则收下，如果错误则丢弃，其他什么也不做）

 

1. 封装成帧，透明传输，差错检验

SOH/001,EOT/100,ESC/1B

CRC检验->FCS加在尾部，接收方直接CRC，不加尾0,检验余数是否为0

 

2. 点对点信道，PPP

最大传送单元为1500个字节

 

 

 

7E表示开始或结束，FF表示点到点通信

>字节填充

把7E转义成（0XTD,0X5E)

  7D        (0X7D,0X5D)

  03(<20)    (0X7D,0X23)

>零比特填充

出现连续的五个1则添加一个0

3. 广播信道，CSMA/CD

载波监听多点接入/碰撞检测

多点接入，载波监听，碰撞检测

2r是 争用期，经过争用期仍然没有发生碰撞，则说明不会发送碰撞。

截断二进制指数退避，

【0，1...(2^K-1)】，k=Min【重传次数，10】

---->R=倍数

R*2r=新的争用期

局域网的按拓扑分类：

 星型网，环形网，总线网

 

 

 

4.       

中继器、转发器:物理层                       

集线器：多端口中继器，物理星型，逻辑总线，许多接口，每个接口仅简单转发比特，不进行碰撞检测，各站的适配器执行CSMA/CD协议。

网桥：数据链路层，对收到的帧根据其mac帧的目的地址进行转发和过滤。网桥每次只能分析和转发一个帧。（自学）

交换机:多接口网桥，可同时接通多对接口，独占，无碰撞。

路由器：分组交换，转发收到的分组。（自学）

网关：网络层以上

先存储收到的帧的接口，然后广播，过滤，得到目的地址

5.  以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信 协议 标准，组建于七十年代早期。Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。

以太网最小有效帧64字节

 

255.255.255.255地址称为()地址
只能确定在自身的局域网内广播.
有限广播地址

 

6. 名字指向我们所要寻找的那个资源，地址指出那个资源在何处，路由告诉我们如何到达该处。

Mac地址被固化在适配器的ROM中的地址。六字节。

 

 

 

 

7.

单播帧；多播帧（发送给本局域网上一部分站点的帧）；广播帧（发给本局域网上所有站点的帧）；                                                                                                      

 

网络层，

1. 虚拟互连网络的概念

各种物理网络的异构性本来是客观存在的，利用IP协议使网络层看起来好像一个统一的网络。

2.  

Ip地址解决不同物理地址的复杂转换工作

分类（0/8，10/16，110/24），子网（1、0)，超网(聚合）

A：网络-2（全零、回环127.0.0.0）

B：网络-1（全零）

C：网络-1（全零）

虽然划分了子网,但对外仍然表现为一个网络

主机-2（网络+0=本网络号，网络+全1=本网络所有机器）

注意求子网是相与,和CRC检验相反,且书写时不能写部分的二进制

3. ARP高速缓存区

Arp在本网络上广播，跨不了路由器

 

 

 

 

数据链路层1500字节MTU,所以所有主机和路由器接受长度不超过576字节的数据报.

 

4. ICMP

 

 

 

 

 

Ping使用了ICMP回送请求和会送回答报文

5. 内部网关协议-interior Gateway protocol

RIP,一条路径最多包含15个路由器,只适用于小型互联网,仅和相邻路由器按固定时间交换信息,不久后当前路由器知道所有熙熙.好消息传的快,坏消息传的慢

OSPF,洪泛法,向所有路由器发信息,发本路由器相邻的所有路由器的链路状态,只有当链路改变时才会更新.比RIP快

6. 外部网关协议-External Gateway protocol

BGP,发言人,交换路由表

7. IPV6

地址比IPV4扩大4倍,为了区分服务(如视频 语音),同时解决IP地址耗尽的问题,冒号16禁止记法

协调IPV4/6使用双栈协议,IPV4头,IPV6数据报

运输层，

 

实现一台主机的进程和另一台主机的进程进行通信，ip地址加端口号，udp伪首部内含有ip地址，tcp套接字，端口和复用、分用是共同功能

1.

 

Udp可一对多，一对一，多对多

Udp加头部直接扔给ip层，ip层最大数据量是多少？576

Udp的伪首部，Ip数据报检验和只检验ip数据报首部，udp检验数据部和首部

服务端端口号（1-1023，1024-49151）客户端端口号（49152-65535）

 

 

 

 

（udp,源端口，目的端口，长度，检验和）——首部八字节

2.  

 

 

 

TCP一个序号一个字节，2^32

TCP有mss，超过就要分片

 

TCP首部的20字节，再加上IP首部的20字节

 

发送时延=窗口数据量/带宽

最大吞吐量:TCP窗口大小÷总时延

 

 

 

Tcp

-无差错，不重复，不丢失，按序到达

停止等待协议->连续ARQ协议->滑动窗口协议                   

                                                      

建立连接，分片，缓存，连续发送，拥塞

          （序号，数据偏移，确认号）      窗口                     

 

 

应用层， 

不同的网络应用的应用进程之间，还需要有不同的通信规则

1. 域名解析系统DNS

 

 

 

2. 文本传输协议FTP/TFTP

3. 万维网的应用层协议是HTTP

4. 电子邮件SMTP\IMAP\POP3

5. 动态主机配置协议DHCP