总

填空 30
选择(单) 15
计算 6大题 40 分
分析题 15分
！没有名词解释~开心(*^▽^*)

MEMO

带宽Hz = 最高频 - 最低频
信道容量=信道上无差错传输能达到的最大传输速率=信道中最高的比特率：比特率bps
比特率(数据速率)、波特率、
电平级数：有多少种不同的码元e.g.16种不同的码元-->需要4个二进制位
流量控制：先想到传输层，嗯老师的暗示

第一章 Introduction

协议层次

本层协议依赖于下层提供的服务；本层通过协议对上层提供服务。

[!NOTE] 本书采用模型

物理层： bit比特
传输比特流，定义物理设备标准(网线接口类型、各种传输介质)

数据链路层： frame帧
成帧、差错检验、可靠传输

网络层： packet分组(包)
负责路由、拥塞控制、把分组从源端传到目的端

传输层： segment报文段
流量控制、差错控制端到端、
提供进程与进程的逻辑通信、
复用(应用层所有的应用进程都可以通过传输层再传输到网络层)
分用传输层从网络层收到数据后交付指明的应用进程
差错检验
UDP(QQ) TCP

应用层： message消息/报文
对应用进程的通信提供服务

[!note] TCP/IP 四层模型
网络接口层-->网际层-->传输层-->应用层

[!note] OSI 七层模型
物理层-->数据链路层-->网络层-->传输层-->会话层-->表示层-->应用层
下三层：通信子网
上三层：资源子网

分层的优缺点

优点：
- ①各层之间相对独立
- ②灵活性好其中一层的改变对整体影响小
- ③易于实现和维护
- ④结构上可分割
- ⑤促进标准化工作。
缺点：带来的问题：
- 层次过多：功能可能重复出现，产生额外开销；
- 层次越少：每层协议太复杂。

面向连接 or 无连接区别

面向连接：建立连接-->传输数据-->释放连接、同一条虚电路的分组同一路由。
实时通信、可靠信息流、信息回复确认
e.g.电话系统
无连接：不用建连、每个分组都有完整的目的地址(每个分组的处理都独立于其他分组)、不保证有序到达、
非实时通信、信息流可能丢失、信息无回复

第二章物理层

(物理介质不太用关注、卫星通信也不用看，CMDA不考了码分复用不考)

数字信号/模拟信号

数字信号离散
模拟信号连续

傅里叶分析作用

对信号的行为进行建模，确定信号频谱，用数学手段进行分析，了解信号特性。

求最大数据传输速率——奈奎斯特、香农

给了电平级数、信噪比时，两个都算一遍；

奈奎斯特定理(无噪声信道) MAX data rate=2Wlog2(V)
香农定理(有噪声信道) 信噪比or分贝
max data rate = Wlog2(SNR+1)、SNR=10^(SNRdB/10)

调制解调

调制：信号(数字/模拟)-->合适的欲传输的信号。这样一个变化过程
- 发送端将数字信号转为模拟信号 ; e.g.QAM
  - 振幅调制 ASK：不同幅度(图片有0的有振的)
  - 频率调制 FSK：同幅度、不同频率
  - 相位调制 PSK：同幅度、同频率、不同初始相位的正弦波
    叫咩名，咩不一样
解调：从已调制的信号中取出原来的调制信号。
- 接收端将模拟信号转为数字信号 ; e.g.PCM
- PCM：采样、量化、编码采样频率 >= 2倍最大频率

多路复用

为了充分利用信道容量，提高信道利用率。
多个输入通道的信息整合到一个复用通道中，在接收端把收到的信息分离出来传送到对应的输出通道。

FDM 频分多路复用

更适合模拟信号
同时不同频率。子信道带宽总和<=信道总带宽。

TDM 时分多路复用

更适合数字信号，抗干扰更强。
分成若干等宽时间片，轮流分配给多个信号使用。每个信号在实践上的交叉，可以在物理信道上传输多个信号ABCDABCDABCD这样。

STDM统计(异步)时分多路复用

不固定分配时隙，动态分配时隙。

WDM 波分多路复用

光的频分多路复用，一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号。各路光信号互不干扰。

CDM 码分多路复用

CDMA码分多址，略

第三章数据链路层

数据链路层主要功能

成帧
差错控制：(detect检错编码 correct纠错编码)
流量控制
介质访问控制MAC子层：信道划分、随机访问、

成帧方式

字节计数法
带字节填充的标志字节法(不考)

3. 位填充的标志字节法

帧的首尾标志 1B 8b：01111110
常用于USB(通用串行总线)。
5个连续的1后面补0，例如原(111111)-->编码后(1111101)

4. 物理层违例编码

曼彻斯特编码中：

高低电平：表示1
低高电平：表示0
奇幻联想...1比较高，嗯
所以高高、低低电平都是没有映射的。可以用低低、高高来标志帧的起始和结束。

差错控制

（其他三个可以不用管：~~二进制卷积码、RS里德所罗门编码、低密度奇偶校验LDPC~~
有检错detect和纠错correct之分。

FEC前向纠错

correct
接收端能发现差错+确定比特串出错的位置，并纠正。

奇校验：奇数个1
偶校验：偶数个1

海明码！！

海明码(默认只错一位)

海明码位数

(m+r+1)<=2^r，对长度为m位的信息，需要r位的校验位，才可以保证错误被检验

r位校验可以检2^r - 1位，同时大于等于m+r总位数得出

checksum校验和

CRC循环冗余校验！！

also. 多项式编码、Cyclic Redundancy Check
除法皆为模2除法

几个量：
- G(x) ：CRC的生成多项式，接收方与发送方的约定，已经规定好了。传输过程中，始终保持不变。最高位、最低位都是1
- C(x)：发送的原始数据，原始多项式
- R(x)：CRC多项式，即余数
- T(x) = C(x) << R + R(x)
- K：C(x) 的位数，or 最高幂次 +1
- R：CRC码位数 = G(x) 位数 - 1 = G(x)最高次幂

原理：发送端、接收端预先商定一个生成多项式 G(x)
K位的原始数据帧C(x)，比G(x)长。在C(x)尾部附加校验和，生成T(x)，能够被G(x)除尽。
接收端收到T(x)之后，用G(x)尝试去除，只关心余数，余数 == 0时正确传输；否则有错误。
- 错误：不同位的错误对应不同余数
计算过程
r位的G(x)，发送K位的原始帧C(x)
1. C(x) 尾部加 R 位0
2. C(x) 除以 G(x)，得到余数，即CRC校验码R(x)
3. 余数替换末尾的 R 个0，得到T(x)，余数位数不够在前面补0
4. 接收端收到T(x) + E(x)
错误分析
接收端收到T(x) + E(x)
- 奇数个位发生错误——E(x) 有x奇次项
- 只有1位错误——E(x) = xⁱ
- 两个独立的1位错误，E(x) = xⁱ + x^j

举例 G(x) = x⁴ + x + 1 计算帧1101011111校验和
解:
G(x) = x⁴ + x + 1 即：10011
G(x)5位，M(x)补上4个0--M(x)帧11010111110000，再除G(x)10011
余10
发出帧T(x) = 1101011110010，T(x)能被G(x)整除

基本链路协议

滑动窗口协议

	发送窗口大小	接收窗口大小	控制帧
停等协议	1	1	ACK	源收到目的站的ACK才可以发送下一帧，缓冲区才可以删除备份文件
GoBackN协议	1<=size<=2ⁿ-1	1	ACK_n	源站可以连发，对ACK_n进行n比特编号，计时器超时重发
SR选择重传协议	1<=size<=2^n-1	等于发送窗口大小	ACK_n、NAK

信道利用率

信道利用率、链路利用率这里要计算数据÷时间
信道吞吐率 = 信道利用率 X 发送方发送速率

第四章 MAC子层

MAC子层功能

信道冲突、资源分配

静态划分信道：介质访问控制
动态分配信道：随机访问介质访问控制、轮询访问介质访问控制
- 不监听信道的ALOHA
- 监听信道不检测冲突的CSMA
- 监听且带冲突检测的CSMA/CD

随机访问介质访问控制

ALOHA

纯ALOHA

不检测直接发，一段时间后都没有确认就等待一段时间重发。直到收到确认ACK。

时隙ALOHA

只在时隙起点发送数据，随机产生新的帧(或者说新的帧可以随时到，但是要等到时隙起点才能发出去)

冲突发生只浪费一个时隙

CSMA协议

先听后发

1坚持CSMA

先听，闲就发；忙等到闲就发。

非坚持CSMA

先听，闲就发；忙放弃听，等待一段随机时间之后再重复。

p坚持CSMA

用于时分信道。
先听，信道忙，继续听直到空闲；信道闲，以p概率发送数据，or(1-p)概率下一个时隙再发。

CSMA/CD ！！

！！！！CSMA/CD 有线网络。
先听后发，空闲即发，边听边发，冲突退避
冲突后及时检测冲突。通过检测物理信道上电平的值判定信道上是否有数据在发送-->so有线网络环境。
=CSMA+冲突检测功能
1. 发之前监听信道，闲发；忙↓
2. 一直监听到空闲开始发送数据
3. 发送时边听边发，没有检测到冲突，发完就行。。。
  监听到冲突，立即停发，发送一串阻塞信号。
4. 发完阻塞信号。等待一段随机时间(退避），转到1

[!QUOTE] CSMA/CD RTT条件给出 --> 链路的有效利用率=?
RTT给出或者需要自己求
有效利用率=有效数据/总时间
总时间 = CSMA/CD一开始监听花了一点时间T0+发送数据耗费时间T1+在信道上传播花费时间T2(距离/传播速度)+接收端返ACK也需要时间T3

CSMA/CD的冲突检测

transmission delay >= 2propagation delay
发送时延(数据从网源/主机发送到链路上需要的时间) >= 2 在链路上的传播时延
数据大小/数据传输速率 >= 2 两端距离/介质传播速率

无冲突协议

bitmap位图

每个竞争期N个槽，j站想发-->j号槽置1，错过等下一轮。
数据长度d位。

低负载：只有一个站要发送，信道利用率 = d/(N+d)
高负载：所有站都要发送，信道利用率 = d/(1+d)

token ring令牌轮询

二进制倒计数

为什么能做到无冲突？3种各自的核心原理
二进制倒计数算法的核心思想
- 0010、0100、1001、1010 。先检测第一位(淘汰0010/0100)，第二位、第三位-->1010胜利
  开启下一轮竞争。

有限竞争

adaptive tree 了解自适应树
hidden terminal、exposed terminal不用看...md就是隐藏站点暴露站点不用看了md我看了这么久日

MACA 避免冲突的多路访问

avoidance不是detection
802.11的前身
避免隐藏站、暴露站的问题

发送方发RTS帧给接收方，发起请求。(RTS内容包含要发送数据帧的长度)
接收方收到RTS，判断信道可否传输。
接收方回复CTS帧确认，包含要发送方要发送数据帧的长度
接收方收到CTS帧，发送数据。

无线网络中为什么不直接使用CSMA/CD？

不能解决隐藏站、暴露站的问题
无线信道的信号强度随传播距离动态变化范围很大，而CSMA/CD是根据信号强度来检测是否产生了冲突，所以不适用。可能把信号强度的动态变化误检成冲突。

CSMA/CA

802.11局域网使用CSMA/CA collision avoidance
发送信号前采取措施避免冲突

检查信道是否空闲，空闲发RTS
接收端收到RTS后回应CTS
发送端收到CTS，开始在这个约定好的信道上发送数据
接收端通过CRC校验数据是否正确，正确回应ACK帧。

双绞线

STP屏蔽双绞线
UTP非屏蔽双绞线
超五类和五类UTP双绞线
1000Base-T 在五类线上提供1000Mbps带宽
4对线全部使用全双工
线是UTP5，超五类网线。超五类非屏蔽双绞线。

网络层

解决路由的问题，端到端寻址寻路的问题
数据链路层是p2p point to point——链路的两头

包交换电路交换

电路交换：数据传输前，建立独占的专用的物理通信路径。直到通信结束才释放。
建立连接-->数据传输-->释放连接
- 时延小、有序、无冲突、实时性好
- 灵活性差
报文交换：不建立连接、动态分配路线、对报文大小不限制
分组交换：以分组为单位，存储转发的方式。不固定占用通信线路，一段段发收。提高线路利用率。
- 实时性差，因为要存储转发

2大类路由算法

距离矢量路由

计算题、算出路由表还有cost
bellman-Ford算法

v个结点，需要(v-1)次循环
- 基于：在有V个结点的图中，到达图中某一个结点最多经过(V-1)条边。
- 到达某个节点最多会经过v-1条边，设定一个方程 dp【i】【j】代表最多通过i条边到达j节点的最大cost 当i=0的时候结果为无穷大当j=0(或者src时）结果为0 其他情况下 dp【i】【j】=min(dp【i-1】【j】,dp【i-1】【m】+graph【m】【j】) （后者代表通过i-1条边先到m节点再从m节点到达j）然后发现dp【i】【j】只会用到i-1的数据所以说就不需要全部存在整张表了（有点滑动窗口的意思）。能检验是否有负环的原因是，到达某个最多会经过v-1条边，若考虑经过v条边（肯定是走环了），结果却变小了，说明这个环一定为负数。（如果为正数了，就不可能变小，也不能更新）

链路状态路由

dijkstra

OSPF

OSPF用的是Dijkstra
内部网关协议代表OSPF。

拥塞控制

理解核心思想
(了解IPv4网络与IPv6网络之间的互通)

拥塞控制or流量控制

流量控制：发送端接收端之间，端-端，控制发送方的窗口大小，让接收者来得及接收。防止分组丢失。传输层！！
拥塞控制：作用于网络，全局，慢开始、快重传。
为什么包分片？
- 因为数据链路层对网络的限制。最大传输单元的限制MTU-->网络层封装后<=MTU，以太网(数据链路层)又会再加上14B的header和4B的FCS=1518B
- 所以要进行IP分片，
- 发生在哪一层??packet肯定是网络层帧--数据链路层

一个数据帧的长度最大是多少？？、
最小是64B(包括了所有head、尾、 data)
MTU是ethernet限制 1500B，没加上帧头帧尾（18B）= 1518B

MTU是最大传输单元，对IP层一次传输数据的最大大小。
MSS最大分段长度，指数据部分。 TCP提交给IP层最大分段大小，不包含TCP header 和TCP option。只有TCP有效载荷部分。
- 例：MTU=1500B时，IP header=20B，则MSS=1500-20(IP header)-20(TCP header 传输层)=1460B
  ![[Pasted image 20230221201848.png]]

网络号、主机号

classful addressing：A/B/C前几位是网络号？主机号，子网怎么划分xxx.xxx.xxx.xxx/xx求子网

更有效利用IP地址，将host再划分成 subnet子网ID和hostID

CIDR

classless 无类的域间路由，靠子网掩码进行路由，不是ABC类地址了。
通过掩码求出网络号、主机号

习题认真看
maybe有最长匹配、路由合并问题，减少路由空间，路由爆炸的问题
路由合并：子网的合并，多个路由表项合并成一个超级路由表项。？？？

NAT 网络地址转换协议

Network Address Translation
只发生在NAT路由器中，网关利用NAT将私有IP-->公有IP地址
NAT协议：了解基本原理和作用，网络地址空间转换？？
IPv6了解即可

ARP：Address Resolution Protocol 地址解析协议，顾名思义，IP地址和MAC地址相互转换。

IPv4高层有自己的校验和。 ②IPv4头部经过路由器会发生变化、数据字段不变化，so只对header校验

传输层

考试里面流量控制只发生在传输层！！！就是传输层；；；也参与拥塞控制和网络层一起

	TCP	UDP
可靠性	可靠	不可靠
连接性	面向连接	无连接
报文	字节流	面向报文
流量控制	√滑动窗口	无
拥塞控制	有	无
效率	低	高
双工？	全双工	1v1、1vn、nvn
传输速度	慢	快

TCP

三次握手，四次挥手过程。
字节流

标志位：
- ACK：=1确认报文段
- PSH：=1提示接收端应用程序立即从TCP接收缓冲区读走数据，腾空间
- RST：=1请求重新建连
- SYN：=1请求建立连接
- FIN：=1结束报文段，通知关闭连接
ECE = 11遇到拥塞

3握手and4挥手

客户端-->服务器-->客户端

第一次握手：客户端发送一个 SYN 同步报文段
(SYN=1 的 TCP 数据包，包含初始序列号 Seq=J)，
请求与服务器建立连接；
第二次握手：服务器发送 SYN+ACK 段
(SYN=ACK=1 的 TCP 数据包，序列号 Seq=K，确认号 Ack=J+1)，
确认号=J+1 表明前 J+1 之前的 0~J 都已经正确接收，已经接收了客户端发来的 SYN 段；
第三次握手：客户端发送一个 ACK 段给服务器(ACK=1，Ack=K+1)，表示已经正确接收服务器发来的SYN+ACK 段；
第三次握手可以携带数据。

四次挥手：
客户端要断-->服务器回确认-->服务器发送FIN真的可以断了-->客户端ACK-->过TIME_WAIT时间后再断(①可能有些还没到②客户端最后一个ACK没传到服务器会重新第三次挥手)

第一次挥手：客户端发送结束报文段(FIN=1，Seq=U)给服务器。
第二次挥手：服务器收到第一次挥手的数据包之后，向客户端发送确认报文(ACK=1，Seq=V，Ack=U+1)，允许断开连接。
第三次挥手：服务器发送确认报文之后，继续发送结束报文段(FIN=1，ACK=1，Seq=V，Ack=U+1)给客户端；
第四次挥手：客户端接收到 FIN 结束报文段之后，
发送确认报文(ACK=1，Seq=U+1，Ack=W+1)给服务器，告知服务器已经接收到结束报文

拥塞控制

TCP慢开始，拥塞避免，快速重传，快恢复

慢开始门限(阈值)ssthresh
一开始窗口大小cwnd从1开始2的指数倍增
到达ssthresh之后，改成增加1，
一旦拥塞，ssthresh等于拥塞时cwnd的一半，cwnd=1
重新开始前面的指数长的步骤。
快重传：发送方收到3个重复的ACK时，直接重传对方没收到的报文段，不要等大计时器超时才重传
快恢复：指的是发送方收到3个重复的ACK时，乘法减小，慢开始门限ssthresh=当时cwnd的一半，

(发生在哪一个拐点)
作业题弄会
画曲线图横纵坐标都是什么。画图！！
什么时候指数增长/加法增长/窗口减半/window size降为1

![[Pasted image 20230221205011.png]]

流量控制拥塞控制区别

homework全弄会

让计算填网络地址 MAC地址IP地址关系！！
IP是网络层
MAC地址 hosta的目的MAC地址第一跳网关的MAC地址
目的IP是web sever的
MAC地址是局域网内部用，去寻址
![[Pasted image 20230221205241.png]]

posted @ 2023-02-25 19:45 地尽头阅读(84) 评论(0) 收藏举报

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sectumsempra

总

MEMO

第一章 Introduction

协议层次

分层的优缺点

面向连接 or 无连接区别

第二章 物理层

数字信号/模拟信号

傅里叶分析作用

求最大数据传输速率——奈奎斯特、香农

调制解调

多路复用

FDM 频分多路复用

TDM 时分多路复用

STDM统计(异步)时分多路复用

WDM 波分多路复用

CDM 码分多路复用

第三章 数据链路层

数据链路层主要功能

成帧方式

3. 位填充的标志字节法

4. 物理层违例编码

差错控制

FEC前向纠错

海明码！！

海明码位数

checksum校验和

CRC循环冗余校验！！

基本链路协议

滑动窗口协议

信道利用率

第四章 MAC子层

MAC子层功能

随机访问介质访问控制

ALOHA

纯ALOHA

时隙ALOHA

CSMA协议

1坚持CSMA

非坚持CSMA

p坚持CSMA

CSMA/CD ！！

CSMA/CD的冲突检测

无冲突协议

bitmap位图

token ring令牌轮询

二进制倒计数

有限竞争

MACA 避免冲突的多路访问

CSMA/CA

双绞线

网络层

包交换 电路交换

2大类路由算法

距离矢量路由

链路状态路由

OSPF

拥塞控制

拥塞控制or流量控制

网络号、主机号

CIDR

NAT 网络地址转换协议

WHY IPv4只对header进行校验

传输层

TCP

3握手and4挥手

拥塞控制

流量控制拥塞控制区别

公告

第二章物理层

第三章数据链路层

包交换电路交换