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计算机网络 - 协议

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可靠传输机制

停止等待协议

  • 相当于发送窗口和接收窗口大小均为1的滑动窗口协议。每发送一个帧,都要等待接收方的确认,然后才能发送下一个帧。

后退 N 帧协议

  • 相当于发送窗口大于1,接收窗口等于1的滑动窗口协议(尽管滑动窗口协议中发送窗口不能超过接收窗口的大小)。可以连续发送一定数量的帧,直到收到某一个帧的确认(该帧及之前的帧均连带确认),或者发送后超时,然后后退并重发未确认的帧。

选择重传协议

  • 相当于发送窗口和接收窗口均大于1的滑动窗口协议。相比后退 N 帧协议,只是选择性的重传已经确认超时的帧或者已经被否定的帧(收到了否定帧)。
  • 选择重传协议和后退N帧协议均涉及对帧的识别问题,因此需要通过序号来区分帧。

滑动窗口协议

滑动窗口协议主要是用来控制发送方的发送速率的。

数据链路层

  • 目标:控制链路上帧的发送速率,以使接收方有足够的缓冲空间来接收每个帧。
  • 数据链路层的窗口大小是固定的,如果接收窗口为 1(如停止等待协议和后退 N 帧协议),可以实现数据的有序接收(因为发送方一定是有序发送的,而不会选择重传)。
  • 假设使用 n 比特对帧编号,为保证移动接收方的窗口向前移动后,新窗口的序号和就窗口的序号没有重叠的地方,需要保证发送窗口+接收窗口 \(<2^n\) 。举例,编号字段为 3 比特,可以编号 8 个,假设发送窗口为 4,接收窗口为 5,则发送窗口发送 0,1,2,3 ,接收窗口准备接收 0,1,2,3,4 ,如果全部接收,则滑动 4 个长度,准备接收 4,5,6,7,0 ,并发回确认。如果确认帧丢失,发送方会重传 0,1,2,3 ,即 0 号属于重传帧,如果确认帧没有丢失,则 0 号帧属于允许的顺序接收范围,因此 0 号帧就出现了歧义。
  • :教材上数据链路层已不提供数据链路层关于可靠传输的内容(帧编号、确认、重传)[1]

传输层

  • 目标:同数据链路层。
  • 传输层的窗口大小是动态变化的。发送窗口同时受接收窗口和拥塞窗口限制,拥塞窗口受拥塞控制算法调整。

访问控制

CSMA协议

  • CSMA, Carrier Sense Multiple Access, 载波侦听多路访问。
  • 三种CSMA协议
    • 1-坚持:忙则侦听,闲则立即使用,冲突则随机等待一段时间并侦听。
    • 非检查:忙则随机等待,闲则立即使用
    • p-坚持:忙则侦听,闲则p概率发送,1-p概率推迟到下一个时隙(时分信道)。

CSMA/CD协议

  • CSMA/CD,Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, 载波侦听多路访问,碰撞检测。
  • 碰撞检测是指边发送边侦听。先听后发,边听边发。
  • \(\tau\) 为单向传播时延,则可以分析出争用期为 \(2\tau\) (又称冲突窗口或碰撞窗口)。
  • 确定了网络的最小帧长,则该帧长对应的发送时间就是争用期。也即如果发送一个帧结束还没有出现碰撞,那么就不会碰撞。

网际协议 IP

  • 网际协议 IP 是 TCP/IP 协议簇中最主要的协议之一(另一个当然是传输层的 TCP 协议)。

  • 特殊 IP 地址

    • 主机号全为 0 表示本网络。如 192.168.1.0 。
    • 主机号全为 1 表示本网络广播地址,又称直接广播地址,如 192.168.1.255 。
    • 127.0.0.0 保留为环路自检(Loopback Test)地址,表示主机本身。
    • 0.0.0.0 表示本网络上的本主机。
    • 255.255.255.255 表示全部网络的广播地址,又称受限广播地址。实际等效于本网络的广播地址。
  • 子网

    • 通过子网号字段,将 IP 地址的二级结构(网络号+主机号)变成三级结构,称为子网划分
    • 子网划分对主机号进行划分,不改变网络号。
    • 子网掩码由一串 1 和跟随的一串 0 组成。没有划分子网的,使用默认的子网掩码(如 C 类地址为 255.255.255.0)。网络地址和子网掩码同时确定一个网络,路由表的一行中包含目的网络地址、子网掩码、下一跳地址。对于一个 IP 数据报,将其目的 IP 地址与每一行的子网掩码相与得到网络地址,匹配则转发。
  • 无分类域间路由选择(CIDR)

    • 将传统的网络号和子网号合并为网络前缀。IP 地址结构为网络前缀+主机号。
    • 网络前缀相同的 IP 地址组成 CIDR 地址块,一个 CIDR 地址块代表很多个 IP 地址,称为路由聚合,或称构成 超网
    • CIDR 地址块内部仍然可以进行子网划分。
    • 路由匹配过程中,如果由多个匹配项,则选择具有最长网络前缀的路由项,称为最长前缀匹配

ARP,RARP,ICMP,IGMP

  • 这四个协议都属于 TCP/IP 协议簇 IP 层的配套协议。
  • ARP
    • Address Resolution Protocol
    • 地址解析协议
  • RARP
    • Reverse Resolution Protocol
    • 逆地址解析协议
  • ICMP
    • Internet Control Message Protocol
    • 网际报文控制协议
  • IGMP
    • Internet Group Menagement Protocol
    • 网际组管理协议
  • 四个协议中,ICMP 和 IGMP 在网际协议 IP 之上层,ARP 和 RARP 在网际协议 IP 之下层(同一层中的相对关系)。

TCP/UDP

  • TCP 和 UDP 属于 TCP/IP 协议簇在传输层的两个协议。TCP 协议是 TCP/IP 协议簇中最主要的协议之一。

应用层常见协议

  • DNS
    • Domain Name System
    • 域名系统
    • 传输层使用 UDP 协议。
    • 端口 53 。
    • 内容:WWW 万维网,<协议>://<主机地址>:<端口>/<路径>。主机地址可以是域名,如果是域名,则需要进行 DNS 解析。对 www.abc.com ,共三级域名,DNS 解析过程为:
      1 以域名请求本地域名服务器
      2 本地域名服务器收到请求后,进行迭代查询,先请求根域名服务器(如 a.rootservers.net),根域名服务器返回顶级域名服务器 dns.com 的地址
      3 本地域名服务器向顶级域名服务器dns.com查询,顶级域名服务器返回权限域名服务器 dns.abc.com 的地址
      4 本地服务器向 dns.abc.com 查询,dns.abc.com 返回 www.abc.com 的地址。
      5 本地服务器返回域名 www.abc.com 的地址
      注意:高级别 DNS 服务器只是返回要查询的域名所在的下一级服务器地址,直到域名在域名服务器所在层次。
      根服务器( * )-->顶级服务器( *.com )-->权限服务器( *.abc.com )-->...
      记忆的角度而言,对一个 3 级域名,迭代查询可以理解为每次查询一个域名层次。第一次查询 com ,第二次查询 abc.com ,第三次查询 dns.abc.com ,即查询结束。
  • FTP
    • File Transfer Protocol
    • 文件传送协议
    • FTP 基于 TCP ,TFTP 基于 UDP 。
    • FTP 端口为 21 。
  • WWW
    • World Wide Web
    • 万维网
    • 万维网是一个大规模的、联机式的信息储藏所。
  • HTTP
    • HyperText Transfer Protocol
    • 超文本传送协议
    • 基于 TCP ,端口为 80 。
  • URL
    • Uniform Resource Locator
    • 统一资源定位符
    • 格式:<protocol>://<host>:<port>/<path>
  • SMTP
    • Simple Mail Transfer Protocol
    • 简单邮件传送协议
    • 属于邮件发送协议
    • 只能传送 7 位 ASCII 码。
    • 不使用中间的邮件服务器。
  • MIME
    • Multipurpose Internet Mail Extensions
    • 通用因特网邮件扩充
    • 说明数据类型(文本、声音、图像、视频)。
  • POP3
    • Post Office Protocol V3
    • 邮局协议版本 3
    • 属于邮件读取协议
  • IMAP
    • Internet Message Access Protocol
    • 网际报文存取协议
    • 属于邮件读取协议
    • 比 POP3 更加复杂。
  • 邮件:发件人的用户代理向发送方邮件服务器发送邮件,以及发送方邮件服务器收件方邮件服务器发送邮件,都是使用邮件发送协议(SMTP)。用户代理接收方邮件服务器上读取邮件使用邮件读取协议(IMAP、POP3等)。
  • DHCP
    • Dynamic Host Configuration
    • 动态主机配置协议
    • 基于 UDP 协议。
    • 配置项目: IP 地址;子网掩码;默认路由的 IP 地址;域名服务器 IP 地址。
    • DHCP 中继代理:
  • SNMP
    • Simple Network Management Protocol
    • 简单网络管理协议

  1. 《计算机网络·第 5 版》,谢希仁。3.1.2 三个基本问题。 ↩︎

posted on 2020-12-01 03:55  amazzzzzing  阅读(375)  评论(0)    收藏  举报