计算机网络 - 协议
计算机网络 - 协议
目录
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。
- 注: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。
- 设 \(\tau\) 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
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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)。
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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。
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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。
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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
)-->...
从记忆的角度而言,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向收件方邮件服务器发送邮件,都是使用邮件发送协议(SMTP)。用户代理从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
《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