【重学计算机】计算机网络

一、计算机网络概述

1. 网络分层模型

 

2. 网络连接错误举例

• 物理层故障：网线断了、网线发包接口连通但收包接口断了
• 数据链路层故障：MAC冲突、ADSL欠费、网速协商不一致、连接到错误的VLAN
• 网络层故障：配错IP、配错网关、配错DNS、配错子网掩码、路由器找不到路由
• 应用层故障：配置

3. 网络安全举例

• 物理层安全：不需要的绑定到交换机上的网线没有拔掉
• 数据链路层安全：ADSL用户名密码、VLAN交换机端口绑定mac地址
• 网络层安全：IP黑白名单、路由器上使用ACL控制数据包流量
• 应用层安全：网站登录等等

4. 性能指标

• 速   率：单位时间，某数字信道的，当前传送的数据量。kb/s
• 带   宽：单位时间，某数字信道的，最高传送的数据量。kb/s
• 吞吐量：单位时间，某网络的，当前/最高传送的数据量，kb/s
• 时   延：
  • 发送时延：从网卡发到网线上。数据块长度(b) / 信道带宽(b/s)
  • 传播时延：在网线上传输
  • 处理时延：路由器接受网线上的数据
  • 排队时延：路由器发送数据到网线上
• 往返时间RTT：发包开始到收包确认。ping时候的时间
• 利用率：
  • 信道利用率：有数据通过的时间 / 所有时间
  • 网络利用率：所有信道利用率加权　　　　

二、物理层

 

• 物理层信号：模拟信号、数字信号
• 物理层设备：电缆、集线器
• 信道复用技术：频分复用、时分复用、波分复用
• 宽带接入技术：ADSL、光纤到户

三、数据链路层

1. 基本概念

• 信道类型：点对点（PPP协议）、广播（CSMA/CD）
• 数据链路：实现了了传输协议的物理链路（一般的网卡都实现了数据链路层和物理层的功能）
• 帧：数据链路层传送的叫帧

2. 解决的问题

• 封装成帧：加帧头和帧尾
• 透明传输：加转义字符解决数据部分出现帧头
• 差错检测：CRC

3. 以太网

• 概念：局域网广播，用CSMA/CD协议机制的，都可以叫以太网
• MAC：IEEE的注册管理机构分配前三个字节，厂家自己分配后三个字节
• MAC帧：源mac、目标mac、网络包类型、data
• 以太网扩展：
  • 网桥：网桥的口能对应上mac地址，缓解冲突域
  • 交换机：交换机口可以缓存，冲突时先缓存再发，也能缓解冲突域（主流，淘汰无脑的集线器）

四、网络层

1. 提供的服务

• 形象描述：来了包就仍出去，也不管丢不丢，也不管顺序对不对，朝指定位置仍过去就好了
• 典型设备：路由器
• 协议：IP、ARP、ICMP

2. 数据传输过程

• 使用子网掩码，判断自己的网段和目标的网段
• 如果在同一个网段，arp解析目标ip的mac地址，发数据
• 如果在不同的望断，arp解析网关ip的mac地址，发给网关（路由器）
• 路由器同样判断网段，如果不在一个网段，找到下一跳地址发出去

3. arp

• arp -a：查看arp缓存
• arp -s ip mac：强行修改ip和mac对应表
• 黑客工具：网络执法官

4. IP数据包

• 包格式：
• 
• 数据包分片：
• 

5. 路由

• ip协议：所有找路由学习路由这种协议
• 静态路由：管理员手动配置路由表
• 动态路由：
  • RIP协议：选择过的路由器数少的路径
  • OSPF协议：选择带宽高的路径

五、传输层

1. 概述

• TCP：有分段、有会话、有流量控制、是可靠传输
• UDP：无分段、无会话、无流量控制、非可靠传输
• 查看端口：netstat -an / -nb

2. UDP

3. TCP

• TCP的特点：面向连接、点到点（套接字）、可靠、全双工、面向字节流
• 序号和确认号
• 
• 可靠传输
  • 要求：自动重传请求ARQ（通过确认丢失和确认超时）
  • 实现：
    • 停止等待机制：信道利用率低，大多数时间在等确认回复
    • 流水线传输机制（连续ARQ协议）：滑动窗口、累计确认
    • 信道利用率高
    • 
• 流量控制
  • 服务端根据接收情况，动态告知客户端窗口大小
  • 客户断隔段时间会轮询下服务端，窗口大小
• 拥塞控制
  • 原版：指数 — 线性（拥塞控制段）— 重新回到1
  • 新版：指数 — 线性（拥塞控制段）— 如果连续收到三次确认，就重新回到1/2拥塞控制点
• 连接管理
  • 三次握手
  • 
  • 四次挥手
  • 

六、应用层

略

七、网络安全

略

• 对称加密
• 非对称加密
• 证书办法机构CA
• 安全套接字SSL