计算机网络概要
2019 王道考研 计算机网络
计算机网络概念
通信设备主要是交换机与路由器将通信线路连接起来,线路就是媒介,qq软件还有ftp工具
计算机网络功能
网络组成
资源子网对数据在主机内部进行处理,处理结束放在链路上进行传输,通信子网实现数据通信
网络分类
把网络节点,通信设备路由器交换机还有主机抽象出来成为一个节点
速率
数据传输单位是比特,一个一个的比特进入信道
带宽
交换机100M的口,极限传输速率100Mb/s,连接100M网卡就可以进行通信,1s可以往链路传输100Mbit
吞吐量
交换机把两个服务器传输的数据捆成一捆传递给用户
实际传输速率都比带宽小的
计算机网络分层结构
接口也是访问服务端SAP,上层使用下层服务的入口,也是下层为上层提供服务得到接口,相邻层次都会有SAP接口,通过服务连接。
服务是单向的,只有下层向上层提供服务,上层使用服务。
OSI参考模型
连网中间系统有路由器,网桥与交换机
两台设备之间要进行通信。
物理层不会对数据进行处理,形成0101传输到物理介质,到中间系统。中间系统对比特流还原,查看对数据要进行的操作
应用层功能
P2P可以应对大量主机涌入网络,每一台主机既可以提供服务,也可以请求服务,不用担心带宽首先与资源不够
DNS
先看顶级域名com 102 告诉本地域名服务器,从顶级域名服务器向下查询
递归与迭代查询
先向本地域名服务器,采用递归查询向根域名服务器查询,com找到对应顶级域名服务器之后向下找权限域名服务器
FTP
服务器端与客户端间的拷贝
SMTP
支持声音、图形、视频
功能有限读取邮件协议
HTTP
表示层功能
会话层功能
传输层功能
传输层为应用层提供服务,主机才会有的层次,端到端通信运行在不同主机内两个进程的通信,每一个进程都会分配一个独一无二的端口号
两个主机通信,中间有多个路由器,可靠传输文件比较大切割为多个报文段,接收到传送的报文段会发送确认
流量控制,控制传送方的发送速度
报文段都会带有端口号等信息,主要协议是tcp和udp
进程与进程逻辑通信,表明是两个应用进程通信,实际上把数据从最上层一步步分组到最下层
复用与分用,复用是发送方不同应用进程,QQ或者微信都可以使用传输层协议传输数据,分用接收方能够把数据送交给正确进程
传输层单元是报文段,报文段交付给网络层,把两个进程数据使用同一传输层协议
传输层唯一标识进程就是端口,SAP服务访问点
UDP
TCP
网络层功能
数据报过长,对数据报切割为小的分组,传输过长更加灵活,损失也会更小,实现网际互联。
路由选择算法确定最佳路由,把分组按照路由顺序发送出去
路由器可以将异构网络链接起来形成大的网络
两台主机远距离通信,通过路由器将有线,无限,4g,wifi互联起来
数据交换方式
对带宽有浪费,富余可以使用多路复用,把链路进行划分
同一时间有很多人在链路上通话,通话要独占资源
发送的整个文件就是一个报文,如果报文比较大传输层会分段处理。
存储转发功能,报文到交换机会先预存一会儿,知道链路可用空闲就可以转发出去,路径不是固定取决于当时网络情况
分组交换也采用存储转发思想,分组转发的是分组,将报文切割小的数据库进行存储与转发
分组交换比报文交换方式,总传输时延跟小,分组交换是并行转发,报文是串行转发。
IP协议
IP分组封装后形成链路层的数据帧,如果超过1500字节就要分片
IPV4地址
一台主机要给另外一台主机发信息,要建立链接形成链路,顺着路由器转发直到传递到主机上
要知道目的主机在哪个网络上,寻找主机过程就是通过ip地址
是一个网络,是路由器的一个接口连接的一些主机或者链路层设备网桥所构成的局域网
如果主机在一个网络Lan里,网络号都一样,主机号不能唯一
网桥不能分隔广播域
一个路由器会有2个或以上的ip地址,路由器可以分隔广播域,绿色区域为无名网络,无编号的由一段连线构成的网络
IP地址分类
IP地址划分为主要类别,各个网络差异比较大,有的网络由非常多主机,有的网络主机比较少,把IP地址分类更好满足用户要求
发送数据报255.255.255.255,相当于广播数据报,向本网所有主机发送广播分组,路由器不转发路由器可以隔离广播域
192.168.0.0 内网地址就是私有ip地址
网络地址转换NAT
私有ip地址,本地ip地址,只能在本地专用内网中使用,路由器无法识别私有ip地址的数据报,私有ip地址是无效的不会转发
机房电脑都是私有的,要与外部internet建立连接通过网络地址转换NAT,需要在专用网与路由器上安装一个NAT软件
子网划分
随时增加单位网络不用申请ip地址,减缓ip地址消耗殆尽速度
本单位外的外的网络看不见如何划分的子网
路由器相当于单位的保卫处,想要进入单位的数据报或者ip分组都需要经过路由器才能进入单位主机中
路由器所连接网络的网络地址是145.13.0.0,只要目的地址是145.13,所有能够到达这个网络的分组都会经过路由器再转发到各个主机中
子网掩码,网络号全1,主机号全0
需要从收到ip分组提取出目的ip地址,通过目的ip地址判断要发送的子网进行发送,要把子网号也要写全1,剩下主机号全0
子网掩码进行分组转发,路由器都有路由表,有目的网络,下一跳接下来走哪个路由器或哪个路由器哪个接口
如果路由表找完了,还没有找到可以通的路径,通过把分组交给默认路由0.0.0.0,发给另外路由器重复继续寻找
分组的ttl生存时间还没有找到,报错
无分类编制CIDR
超网把几个子网聚合成较大的子网,将网络前缀缩短
ARP协议
网络层要加头,链路层要加头和加尾,ip逻辑地址和mac物理地址
网络层从传输层的报文段进行封装形成数据报也可以成为分组,分组是数据段分片后的结果,链路层协议最大传输单元mtu,决定网络层是否分片,链路层要封装MAC地址
通过ARP协议通过发送广播请求分组与局域网外主机通信,要找到对应Mac地址
发送信息主机不再一个网段内,通过ARP协议得到网关
路由器有多个ip地址与mac地址,子网掩码与目的ip地址相与是否在一个网段内,如果不在一个网段内查询默认网关的mac地址
默认网关就是与外界沟通的路由器,路由器相当于一个局域网连如外界internet的关口,每一个网关都知道自己的默认网关是什么
发现目的主机不和自己在一个网段,寄希望下一跳到默认网关(路由器的端口),交换机没有mac地址
路由器是三层设备,解封装数据最高到网络层,解到网络层,再从网络层继续封装,如果是NAT 源和目的ip地址是不会发生变化
实际链路传输数据帧一定要使用mac地址,局域网只能看得懂mac地址
DHCP协议
主机通信一定要有ip地址,可以通过静态配置与动态DHCP为主机分配ip地址
静态配置会配置ip地址,子网掩码与默认网关,默认网关是局域网内所有主机与外界交流与数据传输的关口,是路由器一个端口的ip地址,只有通过默认网关通过ip地址,局域网才能与外界通信
如果移动的ip,需要DHCP服务器动态为移动主机分配ip
ICMP协议
网络层与传输层之间协议,桥梁作用,为了更加有效转发ip数据报提高交付成功机会
组播是一点到多点有选择性的,广播式一点到所有节点
ping测试两个主机连通性
tracerouter跟踪一个分组从原点到终点路径
IPV6
地球上每一个沙粒都可以分配一个ipv6地址
4个16进制数为1组,总共8组
RIP协议
R2到Net1网络简介交付,先到R1路由器再到Net1,距离为2
OSPF协议
BGP协议
IP组播
单播要复制90份ip数据报分发到各个主机中,占用带宽与资源较多
组播提升传输效率
移动IP
使用原先地的权限,连入网络,ip地址无论在哪都一样,才能享受到权限
路由器
多个输入与输出端口的计算机,可以让路由器连接多台主机与网络
网桥是链路层设备,互联两个物理层与链路层都不同协议的网段
集线器直通式设备,来什么发什么,不能互联两个物理层不同的设备
交换机每一个端口都是一个冲突域,广播分组ip地址主机号全1,mac地址全F,进入局域网中所有主机都能接收到不能隔离广播域
路由器,广播分组到路由器发不出去,只能在路由器所连接的一个局域网内广播
数据链路层功能
链路层主要功能为网络层提供服务,对链路进行管理,帧的定界,帧的同步与透明传输,流量控制与差错控制
广播网络,同一时间只有一台主机占用信道发送信息,其他主机只能监听信道
CSMA协议
局域网概述
以太网概述
适配器把计算机与外界有限局域网连接,上网连接需要通信适配器(网络接口板 网卡)
MAC地址是链路层标志每一个主机设备唯一的id
PPP与HDLC协议
PPP与HDLC协议往往用于广域网
广域网覆盖范围非常广的网络,把很多局域网组合在一起形成大型网络,广域网有很多节点交换机实现分组转发功能与路由器相似。
节点交换器是在一个网络内的,而路由器是在几个网络之间的。
ppp协议默认不超过1500字节
LCP建立上网物理连接与身份验证,通过NCP实现上网功能的逻辑连接,把网络层数据报封装成给链路层
宽带连接输入账号与密码,建立好物理链路,
HDLC太浪费了,可靠传输都交由网络层
网桥
主机与集线器距离不能超过100米,否则会失真,物理层次扩展以太网
光纤信号损耗非常小,物理层设备所连接的主机之内通信,同一时间只能有一台主机发送信息,如果多台主机发送信息会冲突碰撞。
通过主干集线器来扩展以太网,让不同冲突域之间能通信,实现跨域通信,扩大地理范围
链路层通过网桥与交换机来减小冲突与扩展以太网
集线器通过所有端口转发出去比特流,网桥会考虑从哪个口转发,如果不能转发则丢弃掉
一个冲突域就是一个网段,网段就是能够通过同一物理层设备直接通讯的一部分
交换机是多接口的网桥,网桥只有两个端口比较浪费,网桥接口越来越多变成交换机
每一个端口都可以连接集线器或者直接连接主机上,如果主机比较多推荐用集线器连接
如果使用以太网交换机10Mb/s,每一个端口连接的集线器与单独主机用户都是10Mb/s,可以独占带宽的。
冲突域同一时间内只能有一台设备发送信息
广播域是网络中所有其他能收到信号的设备构成广播域
网桥与交换机可以隔离冲突域,每一个接口就是一个冲突域,但却不能隔离广播域
有一个路由器有两个网络,如果一个路由器都没有只有一个广播域
物理层无法分隔冲突域,集线器自己构成一个冲突域,链路层设备以太网交换机一个接口就是一个冲突域
物理层功能
通过光纤与主干集线器扩大了传输范围,会增大冲突概率与降低通信效率
网段分A、B、C、D,两端网段同时为A或者B
543不能超过5个网段,5个网段最多有4个物理层设备中继器或者集线器,3只有3个端可以连接计算机
集线器是多口的中继器
TCP/IP模型
主机数据应用层加控制信息形成报文,切成段变为报文段再传输层上传输
报文段加上网络层控制信息与头形成数据报,如果数据报过长切分形成分组。
数据报到链路层成帧,在头和尾加上链路层控制信息