由于期末复习周针对学校进行复习,笔记整体质量并没有其他博客的质量高产。本文结合谢希仁《计算机网络》第七版进行学习,并且对页码进行一定的标记。部分内容有向电子书的途径进行截取。
后续根据大家的需要,会对后面第六章的知识进行额外补充。
21世纪的重要特征:数字化、网络化和信息化。并且以网络为核心。
三大很熟悉的网络:电信网络、有线电视网络、计算机网络。并且将其融合成一种网络就能提供所有的上述服务,被称为**“三网融合”**
互联网具有的两个重要基本特点:连通性和共享。
计算机网络由若干个节点和连接这些节点的链路组成。网络之间可以用路由器互联起来,构成一个覆盖面更大的计算机网络,这样的网络叫做互联网。
互联网按照工作方式,可以划分成以下两个内容:
边缘部分由所有连接咋子互联网上的所有主机所组成。这些主机可以小到是一台摄像头,大到是一台大型计算机(拥有者可以是个人,也可以是单位)。
其通信方式分为以下两大类:
核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的。
电路交换的步骤:建立连接->通话->释放资源
电路交换线路传输速率低的原因:
分组交换的组成:报文、首部、分组,采用存储转发的技术。
分组交换的步骤:收到分组并储存->检察首部查找路由->寻找合适接口转发分组
分组交换的优点:高效、灵活、迅速、可靠
分组交换的缺点:时延(分组在路由器进行存储造成实验)、开销(携带的控制信息造成一定的开销)
整个报文传送到相邻结点,全部存储下来之后查询转发表,转发到下一个结点。
计算机网络定义:是一些相互连接的,不受人支配、独立的、自制的计算机的集合
按照网络的作用范围分类:广域网、城域网、局域网、个人区域网。
按照网络使用者划分:公用网、专用网
性能指标:速率、带宽、时延、吞吐量、时延带宽量、往返时间RTT、利用率。其中详细介绍如下:
速率:指的是数据的传送速率,往往指的是额定速率或者标准速率。
带宽:带宽是指某个信号具有的频率宽度。带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的最高数据率,即最高速率。
吞吐量:表示单位时间内通过某个网络的实际数据量。上限值为带宽。
时延:数据从一端到另一端所需要的时间,也成为延迟。它由以下不同的部分组成:
发送时延:主机或路由器发送数据帧所需的时间,也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
发送时延 = 数据帧长度(b) / 信道带宽(b/s)
传播时延:电磁波在信道中传输一定距离所需划分的时间。
传播时间 = 信道长度(m) / 传输速率(m/s)
处理时延:主机或路由器处理收到的分组所花费的时间。
排队时延:分组在输入队列中等待处理的时间加上其在输出队列中等待转发的时间。
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。
时延带宽积:时延带宽积=传播时延*带宽。它表示的是链路的容量。
往返利用率:从发送方发送数据开始,到收到数据为止,所花费的往返时间。
利用率:某信道有百分之几是被利用的(有数据通过)。
当前时延=空闲时时延/(1-利用率)
非性能特征也是一个网络的体现之一。它包括:费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。
网络协议:简称协议,是为了进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
网络协议的三要素
体系结构:计算机网络的各层及其协议的集合
应用层:通过应用进程间的交互完成特定网络应用。
运输层:负责两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。
网络层:负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
数据链路层:将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上”透明“的传送以帧为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。在收到数据时,控制信息使收到端直到哪个帧从哪个比特开始和结束。
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。
作用:尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异。
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性。如下四种特性如下。
一个数据通信系统可划分为三个部分:源系统、传输系统和目的系统。而通信的的目的就是传送信息。
从通信双方信息交互方式而言,分为以下三种基本方式:
限制码元在信道中的传输速率有以下两个因素:
这一部分的内容主要掌握以下计算题即可。
2.5、2.6相关知识在笔记中不详细概述
数据链路层主要有以下两种类型:
链路:链路就是从一个节点到达相邻的结点其中的一段物理线路(有线或者无线),并且其中没有其他的交换节点。
数据链路:在一条物理线路之外,还必须有必要的通信协议控制数据的传输。将实现协议的硬件和软件嫁到连路上,就构成了数据链路。
点对点信道的数据链路层在通信时的主要步骤:
封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部,就构成了一个帧。接收端在收到物理层上交的比特流时,就能根据首部和尾部的标记,识别帧的开始和帧的结束。
为了达到透明传输(即传输的数据部分不会因为包含SOH和EOT而出错),在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”(十六进制1B)
透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆
这种插入转义字符的方法称为字符填充或者字节填充。如果转义字符也出现在数据当中,那么解决办法是仍然在转义字符前面插入一个转义字符(套娃即可)
现实通信链路中比特在传输中会产生差错,传输错误的比特占比称为误码率BER,为了保证可靠性,通常通过循环冗余检验CRC来做差错检测。
上图所示的是一个例子。假定带传送的数据时101001,除数是1101。通过**“同为0,异为1”**的原则,得到最后的冗余码001。(详细计算请移位到书本P74)
在求出结果冗余码后,需要进行合并(110101001)同样除于1101。若没有余数,则判定这个帧没有差错,否则有差错。
通过以上三个基本问题,只能做到对帧的无差错接受。大致意思就是即便有接收端丢弃的帧,也因为有差错而没被接收。所以接收到的帧都是无差错的。
传输差错:
组成:
首部的组成:
尾部的组成:
字节填充
当PPP使用异步传输时使用
总结起来,就是使用一种特殊的字符填充方法:
零比特填充
当PPP使用同步传输时使用
只要发现有5个连续的1,则立即填入一个0
广播信道是一种一对多的通信,局域网使用的就是广播信道
局域网的数据链路层被拆分为了两个子层
CSMA/CD是载波监听多点接入/碰撞检测(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的缩写,下面是CSMA/CD协议的要点:
**“多点接入”**就是计算机以多点接入(动态媒体接入控制)的方式连接在一根总线上。
**“载波监听”**就是”发送前先监听”,即每一个站在发送数据前先要检测一下总线是否有其他站在发送数据,如有则暂时不要发送数据,要等到信道为空闲。
**“碰撞检测”**就是“边发送边监听”,即适配器边发送数据边检测信道上的信号电压的变化情况。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时,就认为总线上至少有两个站同时在发送数据,表明产生了碰撞,就要立即停止发送,免得继续浪费网络资源,然后等待一段随机时间后再次发送
MAC地址
“MAC地址”又叫做硬件地址或物理地址,实际上就是适配器地址或适配器标识符EUI-48。高位24位:厂家,低位24位由厂家自行指派
现在,双绞线以太网成为以太网的主流类型,扩展主机和集线器之间的距离的一种简单方法就是使用光纤(通常是一对光纤)和一对光纤调制解调器。
光纤调制解调器的作用:进行电信号和光信号的转换。
网桥工作在数据链路层,它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发或过滤。当网桥收到一个帧时,并不是向所有的接口转发这个帧,而是检查此帧的目的MAC地址,然后再确定将该帧转发到哪一个接口,或者是把它丢弃(即过滤)。
后续的部分不在复习范围之内。
网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交互的数据报服务,并且网络层不提供服务质量的承诺。
这样的好处在于网络造价大大降低,运行方式灵活。
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网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。其中,与IP协议配套使用的有三种协议:
其中,ICMP、IGMP协议是往基层向上提供的两种服务,后续会进行详细解读。
因为用户的需求是多种多样的,没有一种单一的网络能够适应所有用户的需求。
所以不同的网络之间,将网络互联起来需要使用一些中间设备。
物理地址是数据链路层和物理层使用的地址,而IP地址是网络层和网络层以上各层使用的地址
在发送数据时,数据从高层下到底层,然后才到通信链路上使用IP的IP数据报一旦交给了数据链路层,就被封装成MAC帧(MAC地址)
已知一个机器的IP地址,如何找出其所对应的硬件地址呢?这就是ARP的主要任务。
一个IP数据报由**首部(20 字节+可选字段)**和数据两部分组成
两级IP(<网络号>,<主机号>)的缺陷:
三级IP地址:将其中二级IP的主机号取出并高x位变成子网络,形成网络号+子网号+主机号的地址格式
划分子网:划分子网属于一个单位内部的事情,它将二级IP地址变为三级IP地址
地址掩码:是一连串的1和0组成,而1的个数救赎网络前缀长度。在斜线记法中。斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。
构成超网:由于一个CIDR地址块中含有很多地址,所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目标网络,这种地址的聚合常称为路由聚合,也称构成超网。
最长前缀匹配之前,使用CIDR时,每个项目由网络前缀和下一跳地址组成。但是在查找路由表时会得到不止一个匹配结果该怎么办呢?
此时应该选择匹配结果中,有最长网络前缀的路由。因为网络前缀越长,可分配的地址数就越少,其地址信息路由就越具体
为了更有效地转发IP数据报和提高交付成功的机会,在网际层使用了ICMP,ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP是互联网的标准协议,但不是高层协议。其种类如下:
ICMP的应用在于分组网间探测PING,以用来测试两台主机之间的连通性。
路由选择协议分为两大类:
RIP是内部网关协议中最先得到广泛应用的协议,也被称为路由信息协议,但是其很少被使用。其主要特点如下:
因此,RIP有如下的优缺点。
OSPF最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议,其主要特点:
解决IP地址耗尽的根本措施在于采用具有更大地址空间的新版本IP,即IPv6。它有两大部分组成:基本首部,有效载荷。
具体内容请翻至P172即可
IPv6采用的是点分十六进制的记法,把每个十六位的值用十六进制表示,并且各个值之间用冒号分割。
使用注意:
冒号十六进制允许零压缩,但只能使用一次零压缩。
冒号十六进制可以结合使用点分十进制记法的后缀。
运输层功能
运输层的两种协议
TCP/IP的运输层有两个不同的协议:
TCP的特点:
UDP的特点:
TCP使用流水线传输和滑动窗口协议实现高效、可靠的传输。TCP 的滑动窗口是以字节为单位的。
发送方 A 和接收方 B 分别维持一个发送窗口和一个接收窗口。
发送窗口表示:在没有收到确认的情况下,可以连续把窗口内的数据全部发送出去。
接收窗口表示:只允许接收落入窗口内的数据。
一般说来,我们总是希望数据传输得更快一些。但如果发送方把数据发送得过快,接收方就可能来不及接收,这就会造成数据的丢失。
流量控制 (flow control) 就是让发送方的发送速率不要太快,既要让接收方来得及接收,也不要使网络发生拥塞。
利用滑动窗口机制可以很方便地在 TCP 连接上实现流量控制。
在某段时间,若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分,网络的性能就要变坏。这种现象称为拥塞 (congestion)。
最坏结果:系统崩溃。
TCP 采用基于窗口的方法进行拥塞控制。该方法属于闭环控制方法。
TCP发送方维持一个拥塞窗口 cwnd
发送端利用拥塞窗口根据网络的拥塞情况调整发送的数据量。
发送窗口大小不仅取决于接收方窗口,还取决于网络的拥塞状况,所以真正的发送窗口值为:
真 正 的 发 送 窗 口 值 = M i n ( 接 收 方 窗 口 值 , 拥 塞 窗 口 值 ) 真正的发送窗口值 = Min (接收方窗口值,拥塞窗口值) 真正的发送窗口值=Min(接收方窗口值,拥塞窗口值)
原理:
其中,对于拥塞的判断,有以下两个指标:1.重传定时器超时。2.收到三个重复的ACK。
应用层协议主要定义运行在不同端系统上的应用程序进程之间如何相互传递信息。
常用的几种协议:DNS、FTP、HTTP、DHCP 的作用,使用哪种传输层协议传输, 默认端口号?
客户访问网站过程中用到哪些协议,这些协议的作用是什么?
以上的内容暂时写到在这里。有部分地方有借鉴,但大部分还是我一字一句的打上去的,多谢大家的支持~~