计算机网络

计网体系结构

• 组成：
• 数据通信是最基本的功能
• 分类：
• 基本指标：时延（发送+传播+处理+排队）
• SDU、PCI、PDU关系
• 协议（语法，语义，同步）、接口SAP、服务（请求+指示+响应+证实）
• 服务分类：
  • 连接，可靠，回复
• OSI模型，TCP/IP模型，五层（每层单位）比特，帧，数据报，报文段，
• vs
  • 计算机网络和分布式

物理层

• 奈奎斯特，香农定理
• 编码（→数字信号）
  • 曼彻斯特
  • 采样，量化，编码
• 调制
  • 幅，频，相
  • 放大调制器
• 物理层：电路，报文，分组（数据报，虚电路）
• 传输介质：有线，无线
• 物理层设备：再生
• vs
  • 基带传输，宽带传输，频带传输

数据链路层

• 功能：为网层提供服务（3）。链路管理。帧定界，帧同步，透明传输。流量控制，差错控制
• 组帧：字符计数，字符填充，零比特填充，违规编码。
• 差错控制（3），检错纠错
• 流量控制和可靠传输：停止-等待，GBN，SR。确认和超时重传AQR
• 介质访问控制MAC：
  • 信道划分
  • 随机访问：ALOHA，CSMA(3)，CSMA/CD（PPP是全双工），CSMA/CA（RTS,CTS）。
  • 轮询访问(令牌)
• 802.3，51.2微秒
  • 链路层：LLC，MAC(识别NIC上的地址)
  • MAC帧：8B+目+源+类型2+数据46~1500+FCS4
• IEEE802.11=WIFI
  • 有固定设施AP（SSID）↔ DS↔ AP
• 令牌环网802.5
• 广域网
  • PPP协议：字节，LCP,NCP，不适用序号。全双工（没有最短帧），异步（字节填充），同步（比特填充）。F+A+C+协议2+数据+FCS2+F
  • HDLC：比特，使用序号。主站，从站（正常响应，异步响应），复合站（异步平衡）。
• 数据链路层设备
  • 透明网桥（发送，返回，生成树）
  • 源路由网桥（发现帧）：不透明
  • LAN交换机：直通式（只看地址），存储转发（检错）

网络层

• 功能：异构网络互联，路由与转发，拥塞控制（开环控制：静，闭环控制：动态反馈）
• 路由算法
  • 静态路由
  • 动态路由：距离-向量RIP（routing information protocol），链路状态OSPF
  • 层次路由：IGP（RIP，OSPF），EGP（BGP应用层）
• IPv4
  • 组成：头部20+数据
  • IPv4分类与NAT（本地ip:端口vs全球ip:端口）
  • 172.16.0.0~172.31.255.255 192.168.0.0~192.168.255.255
• 子网划分，子网掩码，CIDR（路由聚合，构成超网）
  • ARP（IP地址↔硬件地址）,DHCP应用层,ICMP网络层（差错报告，询问报文。应用层ping,traceroute）
• ipv6（16B）
  • 双协议栈，隧道技术（ipv6封装再ipv4内）
• 路由协议，自治系统，rip,ospf,bgp-4

协议	RIP	OSPF	BGP-4
算法	距离向量	链路状态	距离向量
	UDF	IP	TCP

• IP组播（UDP），D类地址
  • 单播（一次发90个），组播
  • IGMP
• 移动ip
  • 移动节点，归属代理，外埠代理
• 网络层设备
  • 路由器隔离广播域
  • 路由表

传输层

• 服务

  • 功能：提供端到端的通信，复用和分用，差错检验（网络层只检查首部）
  • 端口：FTP,TELNET,SMTP,DNS,HTTP,HTTPS
  • 套接字socket=(IP:端口号)

• UDP

  • 首部8

• TCP

  • 首部20B，
  • 三次握手，四次挥手
  • TCP拥塞控制，满开始+拥塞避免算法，快重传+快恢复

应用层

• 网络应用模型：

  • 客户/服务器：客户机之间不可相互通信。

• DNS：客户/服务器

  • 层次域名空间：nTLD,gTLD,arpa
  • 域名服务器：根，顶级，权限，本地
  • 域名解析过程：递归，递归和迭代

• FTP：客户/服务器，TCP21,20

  • 控制连接，数据连接

• SMTP,POP3

  • 客户A↔邮件server↔邮件server↔客户B
  • MIME：把非ASCII改为ASCII
  • IMAP

• WWW：URL,HTTP,HTML

  • HTTP利用TCP,HTTP本身是无连接的
  • http可以（非）持久连接：TCP建立连接