计算机网络（谢希仁版）知识点汇总

1、概述

1.1互联网概述

计算机网络概念

主机的概念和用途、互连网

互联网发展的三个阶段（互连网与互联网、三级网络结构）

ISP作用和分类、IXP

互联网标准三个阶段

WAN、MAN、LAN、PAN

1.2互联网的组成

1.2.1边缘部分

• 端系统（差异性）
• 客户——服务器方式
• 客户和服务器（两个进程）
• 对等方式——平等的、对等连接通信

1.2.2核心部分

• 路由器（核心部件、分组交换）
• 交换的概念
• 分组交换的特点和缺点（时延和开销）

1.3计算机网络的性能指标

速率、带宽、吞吐率、时延、时延带宽积、往返时间 RTT、利用率（信道利用率和网络利用率）

时延和网络利用率的关系

1.4计算机的网络体系结构

分层体系结构

开放系统互连基本参考模型 OSI/RM

非国际标准 TCP/IP

协议的概念、三要素、两形式

计算机网络的体系结构的概念

五层协议的体系结构

PDU 协议数据单元、服务数据单元 SDU

协议是“水平的”、服务是“垂直的”

2、物理层

2.1物理层下面的传输媒体

导引型传输媒体、非导引型传输媒体

2.1.1导引型传输媒体

双绞线——屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线，最常用的 UTP 是5类线

同轴电缆——50 欧同轴电缆 —— LAN / 数字传输常用
75 欧同轴电缆 —— 有线电视 / 模拟传输常用

光纤——多模光纤和单模光纤、常用的三个波段的中心

2.1.2非导引型传输媒体

短波通信、微波通信（地面微波接力通信、卫星通信 ）

2.2信道复用技术

时分复用、频分复用、码分复用、统计时分复用、波分复用

2.3宽带接入技术

有线宽带技术、无线宽带接入技术

2.3.1ADSL技术

非对称数字用户线 ADSL (对现有的模拟电话用户线进行改造)

数字用户线的几种类型

ADSL 的传输距离取决于数据率和用户线的线径（用户线越细，信号传输时的衰减就越大）。

非对称的原因、ADSL的组成、升级的ADSL

2.3.2 光纤同轴混合网（HFC网）

有线电视网基础上

HFC 网的主干线路采用光纤

双向传输功能

电缆调制解调器

2.3.3 FTTx 技术

光纤到户 FTTH 光纤到大楼 FTTB 光纤到路边 FTTC

3、数据链路层

（最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。主要功能就是传输数据帧，均为不可靠协议）

两种信道类型

3.1使用点对点信道的数据链路层

链路和数据链路（数据链路为物理链路+通信协议、网络适配器）

点对点通信的数据链路层协议数据单元为——帧

3.1.1 三个基本问题

封装成帧

首部尾部——帧定界

最大传送单元——MTU

帧定界符——控制字符SOH、EOT

透明传输

当传输的数据二进制代码和SOH、EOT相同时，出现差错，非透明传输

解决方法：字节填充或字符填充

数据中的控制字符（SOH、EOT）前插入转义字符ESC

差错控制

循环冗余检验技术CRC※※※

发送端： 一组数据M，k个比特 M+n个0 除以（n+1）位P（模二运算得到n位R 发送M+R

n位R为帧检验序列FCS

接收端： 收到的帧除以相同除数P（模二运算） 余数为0，无差错

无差错接受（收到的都没错，有错的丢弃）

3.2 点对点协议

3.2.1点对点协议的特点

用户到 ISP 的链路使用 PPP 协议

PPP协议应满足的要求（首要要求——简单）

PPP协议的三个组成部分

3.2.2PPP协议的帧格式

首部4字段，尾部2字段（字节）

异步传输：字节填充 0x7E——0x7D、0x5E 0x7D——0x7D、0x5D

同步传输：零比特填充（5个连续的1，插入一个0）

不提供使用序号和确认的可靠传输

3.2.3PPP协议的工作状态

PPP 协议已不是纯粹的数据链路层的协议，它还包含了物理层和网络层的内容。

3.3使用广播信道的数据链路层

3.3.1 局域网的数据链路层

局域网的特点

局域网的拓扑结构（星型、总线、环形）

共享信道的两种方法：静态划分、动态媒体接入控制（多点接入：随机接入和受控接入）

以太网的两个标准

数据链路层的两个子层（一般不考虑LLC）

通信适配器的作用

计算机通过适配器和局域网进行通信

3.3.2 CSMA/CD 协议

以太网的两个措施

CSMA/CD 含义：载波监听多点接入 / 碰撞检测

多点接入（总线型网络）

载波监听：有无其他计算机发送信号

碰撞检测：总线上电压大小

电磁波在1km电缆传播延迟为5微秒

争用期（端到端往返时延始终为512比特时间，根据带宽计算具体时间）

二进制指数类型退避算法※※※——确定重传时机

基本退避时间为征用期2τ

最短有效帧长64字节（争用期）

帧间最小间隔9.6微秒（96比特）

强化碰撞——人为干扰信号

协议要点

准备发送、检测信道、检查碰撞

3.3.3 使用集线器的星型拓扑

双绞线以太网总是和集线器配套使用。

10BASE-T双绞线以太网

集线器的特点：

在逻辑上仍为总线网，使用的仍为CSMA/CD协议 工作于物理层

3.3.4以太网的信道利用率

参数α——α越大，利用率越低

理想情况下极限信道利用率

3.3.5以太网MAC层

MAC层的硬件地址

48位MAC地址——EUI-48

高24位组织唯一标识符OUI

后24位扩展标识符EUI

单站地址，组地址，广播地址

第一字节最低位I/G 0单站 1多播

第一字节最低第2位G/L 0全球管理 1本地管理

MAC帧格式

最常用的以太网v2的帧格式

最小长度 64 字节 - 18 字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度（46字节）

46-1500

填充字段

8个字节：7个字节的前同步码、1个字节的帧定界符

3.4扩展的以太网

3.4.1在物理层扩展以太网

使用光纤扩展

使用集线器扩展（吞吐量未提高）

3.4.2 在数据链路层扩展以太网

早期网桥，现在以太网交换机（都工作在数据链路层）

以太网交换机特点（多接口的网桥、全双工方式、并行性——同时使多台主机通信，无碰撞、自学习算法地址表）

最大优点：独享带宽、增加吞吐量

以太网交换机的交换方式：存储转发方式、直通方式

以太网交换机的自学习功能

自学习、转发帧（学习的为源地址、有效时间）

生成树协议（切断某些链路、消除回路）

以太网交换机仍采用以太网的帧结构

3.4.3虚拟局域网

物理位置无关的逻辑组、但有共同需求 使用以太网帧格式 VLAN标记

4、网络层

面向连接”还是“无连接”、可靠交付端系统负责还是网络负责

网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。

数据报服务

为分组交换网上的主机提供通信服务

4.1网际协议IP

与 IP 协议配套使用的还有三个协议：
地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)
网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)
网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)

4.2.1虚拟互联网络

连接异构网络

中间设备——路由器（网络层）

虚拟互连网络——网际协议IP使这些性能各异的网络在网络层看起来是一个统一的网络

4.2.2分类的IP地址

唯一的 32 位的标识符

三个发展阶段

网络号,主机号

A、B、C、D类地址

点分十进制记法

网络号：

A类不可指派：全0和01111111

B类不可指派128.0

C类不可指派：192.0

IP地址的一些特点（分等级）

4.2.3IP地址与硬件地址

MAC地址不断发生变化

4.2.4地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)

ARP 作用：

从网络层使用的 IP 地址，解析出在数据链路层使用的硬件地址。

在网络层进行传输，在数据链路层进行传输则需要知道目的主机的MAC地址

ARP 高速缓存（从IP地址到硬件地址的映射表、动态更新：TTL）

工作过程：

ARP请求分组——广播发送（本地广播，路由器不转发）

ARP响应分组——单播（响应的同时也获得了请求方的MAC地址）

ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题。

使用ARP的四种情况：

主机——主机、主机——路由、路由——主机、路由——路由

4.2.5 IP数据报的格式

首部和数据两部分
首部前一部分是固定长度，共 20 字节，必须有

首部固定部分之后——可选字段 长度可变

标志： %计算题%

标志(flag) ——占 3 位，前两位有意义
最低位是 MF (More Fragment)。
MF =1 后面“还有分片”。MF =0 最后一个分片
中间的一位是 DF (Don’t Fragment) 。DF =0 允许分片。

片偏移：

某片在原分组中的相对位置。
片偏移以 8 个字节为偏移单位。分片长度一定是8字节的整数倍

首部检验和：仅检验首部 %计算题%

16 位二进制反码求和算法

4.2.6 IP 层转发分组的流程

在路由表中，对每一条路由，最主要的是（目的网络地址，下一跳地址）

最后一个路由器之后直接交付。

特定主机路由、默认主机路由

不根据IP地址寻找下一跳路由，而是采用ARP协议将下一跳IP地址转换为硬件地址，根据硬件地址寻找下一跳路由器。

路由器分组转发算法

4.3 划分子网和构造超网

4.3.1 划分子网

两级IP地址到三级IP地址

子网掩码 %习题%

子网掩码长度 ＝ 32 位
某位 ＝ 1：IP地址中的对应位为网络号和子网号
某位 ＝ 0：IP地址中的对应位为主机号

(IP 地址) AND (子网掩码) =网络地址

有固定长度子网和变长子网两种子网划分方法。

4.3.2 使用子网时分组的转发 %习题%

路由表：目的网络地址、子网掩码、下一跳地址

先找本网络、再找路由表

4.3.3 无分类编址 CIDR

无分类域间路由选择 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

各种长度的网络前缀

CIDR斜线记法

仍使用子网掩码

寻找一个地址块中的最大地址与最小地址**%习题%**

路由聚合（也称为构成超网）

网络前缀的后面加一个星号 * 的表示方法

前缀长度越短，包含的地址数越多

最长前缀匹配

使用二插线索查找路由——唯一前缀匹配

4.4网际报文控制协议ICMP(Internet Control Message Protocol)

4.4.1 ICMP报文种类

ICMP差错报告报文

终点不可达 、时间超过 、参数问题 、改变路由（重定向）(Redirect)

ICMP询问报文

回送请求和回答报文、时间戳请求和回答报文

4.5 互联网的路由选择协议（如何得到路由表中的路由）

理想的路由算法

最佳是相对的

静态路由选择协议、动态路由选择协议

分层次的路由选择协议

自洽系统AS

互联网两大类路由协议

内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol)——RIP 和 OSPF

外部网关协议 EGP (External Gateway Protocol)——BGP

4.5.1内部网关协议RIP——路由信息协议 RIP (Routing Information Protocol)

RIP 是一种分布式的、基于距离向量的路由选择协议。

和其他路由交换信息

距离的定义

最大15、小型网络

路由表的建立

距离向量算法 %习题%

每一个路由项目：到达的目的网络、距离、下一跳路由器

RIP 协议特点：好消息传播得快，坏消息传播得慢。

**优点：**实现简单，开销较小

4.5.2 内部网关协议 OSPF

最主要特征：采用分布式的链路状态协议 (link state protocol)

基本特点

链路状态数据库、全网拓扑结构图、洪泛法、收敛较快

划分区域

层次结构的区域划分

主干区域 主干路由器 区域边界路由器

OSPF 不用 UDP 而是直接用 IP 数据报传送

OSPF的其他特点

OSPF 的五种分组类型

4.5.3外部网关协议BGP

BGP 是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。

比较好的路由（不能兜圈子），而并非要寻找一条最佳路由。

BGP交换路由信息

先建立 TCP 连接 交换BGP报文、建立BGP连接 BGP会话交换信息

BGP 所交换的网络可达性的信息就是要到达某个网络所要经过的一系列 AS。

BGP协议的特点

自洽系统数量级

BGP 支持 CIDR BGP-4的四种报文：打开、更新、保活、通知

4.5.4 路由器的构成

路由器的主要作用

路由器的结构

路由选择部分

路由选择处理机、构造、维护路由表

分组转发部分

交换结构、输入端口、输出端口

路由表是根据路由选择算法得出的。而转发表是从路由表得出的。

输入端口中的查找和转发功能在路由器的交换功能中是最重要的。

输出端口从交换结构接收分组，然后把它们发送到路由器外面的线路上。

路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。

交换结构把分组从一个输入端口转移到某个合适的输出端口。

通过存储器、通过总线、通过纵横交换结构

4.6 IPv6

基本首部和有效载荷

4.6.1IPv6的基本首部

首部长度固定的40字节

扩展首部6种

4.6.2 IPv6 的地址

128位

目的地址：单播 、多播 、任播

IPv6 将实现 IPv6 的主机和路由器均称为结点。

IPv6 地址是分配给结点上面的接口的。

冒号十六进制记法

每个 16 位的值用十六进制值表示，各值之间用冒号分隔。

允许把数字前面的 0 省略。

零压缩

IPv6地址分类

4.6.3 从 IPv4 向 IPv6 过渡

向后兼容

两种向 IPv6 过渡的策略：
使用双协议栈——更改首部
使用隧道技术——把 IPv6 数据报封装成为 IPv4 数据报

4.6.4 ICMPv6

地址解析协议 ARP 和网际组管理协议 IGMP 协议的功能都已被合并到 ICMPv6 中。

4.7 IP 多播

节约网络资源

多播路由器 多播地址、多播标识符、目的地址

网际组管理协议IGMP 对多播不产生差错控制报文

4.7.3 网际组管理协议 IGMP 和多播路由选择协议

IGMP

IGMP 使多播路由器知道多播组成员信息

IGMP 使用 IP 数据报传递其报文

IGMP 工作可分为两个阶段

加入多播组、探询组成员变化情况

多播路由选择

多播路由选择实际上就是要找出以源主机为根结点的多播转发树。

转发多播数据报时使用三种方法：
(1) 洪泛与剪除——反向路径广播RPB（最短路径）
(2) 隧道技术——多播数据报到单播数据报
(3) 基于核心的发现技术

4.8 虚拟专用网 VPN和网络地址转换 NAT

4.8.1 虚拟专用网 VPN

机构内部使用的计算机就可以由本机构自行分配其 IP 地址、机构内部的通信

本地地址与全球地址

在互联网中的所有路由器，对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发。

专用 IP 地址的互连网络称为专用互联网或本地互联网

用隧道技术实现虚拟专用网

内联网和外联网（基于TCP/IP协议）

远程接入VPN

4.8.2 网络地址转换 NAT

在专用网上使用专用地址的主机如何与互联网上的主机通信（并不需要加密）

NAT路由器

NAT地址转换表

两次地址转换

网络地址与端口号转换NAPT

5、运输层

5.1 运输层协议概述

运输层为相互通信的应用进程提供逻辑通信

它属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。

只有位于网络边缘部分的主机的协议栈才有运输层。

网络层和运输层的区别

运输层的功能：复用和分用

**面向连接的 TCP（全称） **——全双工的可靠信道、TPDU、特点

无连接的 UDP ——不可靠信道、TPDU、特点

运输层的端口

交给哪个进程——协议端口号 \端口——16位、本地意义

服务器端使用的端口号：熟知端口号和登记端口号

客户端使用的端口号：短暂端口号

5.2用户数据报协议UDP

在IP数据报上增加了复用和分用功能、差错检测功能

主要特点

(1) UDP 是无连接的
(2) UDP 使用尽最大努力交付
(3) UDP 是面向报文的——不拆分也不合并、一次交付一个完整报文
(4) UDP 没有拥塞控制

(5) UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信

(6) UDP 的首部开销小

首部格式

首部字段和数据字段

首部8字节 伪首部和UDP数据报连在一起

5.3 传输控制协议TCP

5.3.1 TCP最主要的特点

TCP 是面向连接的运输层协议。
每一条 TCP 连只能是点对点的（一对一）。
TCP 提供可靠交付的服务。
TCP 提供全双工通信。
面向字节流

5.3.2 TCP连接

TCP 连接的端点叫做套接字 (socket) 或插口。

端口号拼接到 (contatenated with) IP 地址即构成了套接字.

套接字是什么?

5.4 可靠传输的工作原理

5.4.1 停止等待协议

“停止等待”就是每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。在收到确认后再发送下一个分组。

出现差错——超时重传——确认丢失、确认迟到

自动重传请求 ARQ

不足——信道利用率低

解决方法：流水线传输

5.4.2连续ARQ协议

***滑动窗口协议***比较复杂，是 TCP 协议的精髓所在。

窗口内的分组可连续发送、确收到确认使窗口滑动（一般采用累计确认，累计确认不足：Go-back-N）

TCP可靠通信的具体实现

发送窗口、接收窗口

可靠传输机制用字节的序号进行控制

基于序号的确认

5.5 TCP 报文段的首部格式

TCP 传送的数据单元是报文段

一个 TCP 报文段分为首部和数据两部分

TCP 首部的最小长度是 20 字节。

窗口——发送方的接收窗口

MSS最大报文长度

确认号

5.6 TCP可靠传输的实现

5.6.1 以字节为单位的滑动窗口※※※

滑动的过程

发送缓存与接收缓存的作用

5.6.2 超时重传时间的选择

自适应算法

加权平均往返时间 RTTS

新的RTTS = (1-α)×(旧的RTTS)+α×(新的RTT样本)

若α 很接近于零，表示 RTT 值更新较慢。若选择α接近于 1，则表示 RTT 值更新较快。

超时重传时间RTO

RTO=RTTS + 4×RTTD

RTTD 是 RTT 的偏差的加权平均值

第一次测量时，RTTD 值取为测量到的 RTT 样本值的一半。

新的 RTTD = (1-β) ×(旧的RTTD) +β×|RTTS-新的 RTT 样本|

在计算平均往返时间 RTT 时，只要报文段重传了，就不采用其往返时间样本。

修正的 Karn 算法——新的 RTO =γ×(旧的 RTO) γ典型值为2

5.7 TCP的流量控制

5.7.1 利用滑动窗口实现流量控制

发送过程

持续计数器——打破死锁情况

5.7.2 TCP的传输效率

三种发送时机的选择

发送方糊涂窗口综合症——解决方法：使用 Nagle 算法

接收方糊涂窗口综合症——让接收方等待一段时间，使得或者接收缓存已有足够空间容纳一个最长的报文段，或者等到接收缓存已有一半空闲的空间。

5.8 TCP 的拥塞控制

可见拥塞引起的重传并不会缓解网络的拥塞，反而会加剧网络的拥塞。

拥塞是一个全局的过程。

拥塞控制与流量控制的区别

开环控制和闭环控制

5.8.1 TCP 的拥塞控制方法※※※

TCP 采用基于窗口的方法进行拥塞控制

TCP发送方维持一个拥塞窗口 CWND (Congestion Window)

真正的发送窗口值 = Min(公告窗口值，拥塞窗口值)

拥塞的判断：重传定时器超时、收到三个相同（重复）的 ACK

TCP拥塞控制算法四种：
慢开始 (slow-start)
拥塞避免 (congestion avoidance)
快重传 (fast retransmit)
快恢复 (fast recovery)

5.8.3 主动队列管理 AQM

网络层的策略对 TCP 拥塞控制影响最大的就是路由器的分组丢弃策略。

“先进先出”FIFO 处理规则

随机早期检测 RED (Random Early Detection)

最小门限 THmin 和最大门限 Thmax

5.9 TCP 的运输连接管理

5.9.1 TCP 的连接建立

运输连接有三个阶段：连接建立、数据传送、连接释放

TCP连接的建立采用客户服务器方式。

TCP 建立连接的过程叫做握手。

握手需要在客户和服务器之间交换三个 TCP 报文段。称之为三报文握手

5.9.2 TCP 的连接释放

TCP 连接释放过程是四报文握手。

A 必须等待 2MSL 的时间

6、应用层

6.1 域名系统 DNS

域名服务器、地址解析过程

6.1.2 互联网的域名结构

… . 三级域名 . 二级域名 . 顶级域名

标号由英文字母和数字组成，不超过63个字符， 不区分大小写

级别最低的域名写在最左边，级别最高的域名写在最右边

顶级域名：

(1) 国家顶级域名 nTLD——.cn 表示中国，.us 表示美国，.uk 表示英国，等等。

(2) 通用顶级域名 gTLD
最早的顶级域名是：.com （公司和企业）.net （网络服务机构.org （非赢利性组织）.edu （美国专用的教育机构）
.gov （美国专用的政府部门）.mil （美国专用的军事部门）.int （国际组织）

(3) 基础结构域名 (infrastructure domain)
这种顶级域名只有一个，即 arpa，用于反向域名解析，因此又称为反向域名

6.1.2 域名服务器

区

域名服务器的四种类型：根域名服务器（最高层次） 、顶级域名服务器 、权限域名服务器（负责一个区） 、本地域名服务器（默认域名服务器）

根域名服务器共有 13 套装置，不是 13 个机器。

主域名服务器与辅助域名服务器

主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询、本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询。

每个域名服务器都维护一个高速缓存

6.2 万维网 WWW

万维网、链接访问、信息储藏所、分布式超媒体、超文本是万维网的基础。
超媒体与超文本的区别是文档内容不同。

万维网以客户—服务器方式工作。

在一个客户程序主窗口上显示出的万维网文档称为页面 (page)。

统一资源定位符 URL (Uniform Resource Locator) 来标志万维网上的各种文档。（每个文档——唯一URL）

超文本传送协议 HTTP ——实现万维网上各种超链的链接（使用TCP连接）

超文本标记语言 HTML ——用一个超链从本页面的某处链接到互联网上的任何一个万维网页面

搜索引擎

6.2.1 统一资源定位符 URL

URL 相当于一个文件名在网络范围的扩展——<协议>://<主机>:<端口>/<路径>

6.2.2 超文本传送协议 HTTP

HTTP的操作过程：

HTTP 是面向事务的(transaction-oriented)应用层协议

HTTP 1.0 协议是无状态的（失忆） HTTP/1.1 协议使用持续连接（短暂记忆）（持续连接的两种方式：非流水线方式、流水线方式）

HTTP 协议本身也是无连接的。

代理服务器：

万维网高速缓存 ，它代表浏览器发出 HTTP 请求（把最近的一些请求和响应暂存在本地磁盘中）

HTTP 的报文结构

HTTP 有两类报文：请求报文、响应报文

状态码

在服务器上存放用户的信息

Cookie 表示HTTP 服务器客户之间传递的状态信息 、使用 Cookie 的网站服务器为用户产生一个唯一识别码、跟踪用户在该网站的活动

6.2.3 万维网的文档

超文本标记语言 HTML

制作万维网页面的标准语言、排版的命令/HTML 文档是一种可以用任何文本编辑器创建的 ASCII 码文件。

链接的终点：远程链接和本地链接

动态万维网文档

静态文档和动态文档

通用网关接口 CGI、脚本、被另一程序解释

活动万维网文档

活动文档 (active document) 技术把所有的工作都转移给浏览器端

用 Java 技术创建活动文档

浏览器的结构

客户程序、解释程序，控制程序

6.2.4 万维网的信息检索系统

全文检索搜索和分类目录搜索

垂直搜索引擎、元搜索引擎

Google核心技术-PageRank

6.2.5 博客和微博

博客是万维网日志 (web log) 的简称、微博就是微型博客 、轻博就是轻博客

6.3 电子邮件

一个电子邮件系统应具有三个主要组成构件：用户代理、邮件服务、邮件发送协议和邮件接收协议

发送邮件的协议：SMTP 读取邮件的协议：POP3 和 IMAP 通用互联网邮件扩充MIME

用户代理 UA 就是用户与电子邮件系统的接口，是电子邮件客户端软件

邮件服务器按照客户——服务器方式工作（发送方为客户）

用户代理的功能：撰写、显示、处理和通信。

由信封 和内容 两部分组成 在信封上，最重要的是收件人的地址。主机域名唯一、用户名在该域名范围内唯一 [email protected]

6.3.1 简单邮件传送协议 SMTP

SMTP 通信的三个阶段 ：连接建立、邮件传送、连接释放（TCP连接）

SMTP不使用中间的邮件服务器。

电子邮件的信息格式——只规定了邮件的首部

6.3.2 邮件读取协议POP3 和 IMAP

POP 也使用客户-服务器的工作方式。用户读取邮件后，POP3服务器删除邮件。

IMAP 协议——联机协议——MAP 最大的好处就是用户可以在不同的地方使用不同的计算机随时上网阅读和处理自己的邮件

基于万维网的电子邮件——通过浏览器来发送 HTTP——SMTP——HTTP

6.3.3 通用互联网邮件扩充 MIME

增加了邮件主体的结构，并定义了传送非 ASCII 码的编码规则。 非ASCII码——MIME——ASCII码

三部分内容:5个新的邮件首部字段、邮件内容格式、传送编码

三种常用的内容传送编码：7位ASCII码、quoted—printable码、base64码

6.4 动态主机配置协议 DHCP（调参来解决）

协议配置=调参 DHCP 使用客户服务器方式 DHCP——自动配置——分配IP地址

每一个网络至少有一个 DHCP 中继代理（单播）

IP地址——临时——租用期 DHCP协议的工作过程（发现报文和提供报文）

8、互联网上的音频和视频服务

多媒体信息的特点：

多媒体信息的信息量往往很大

在传输多媒体数据时，对时延和时延抖动均有较高的要求——非等时——缓存 序号

互联网提供的音频/视频服务大体上可分为三种类型：
流式 (streaming) 存储音频/视频 ——边下载边播放。
流式实况音频/视频 ——边录制边发送 。
交互式音频/视频 ——实时交互式通信。

8.1 流式存储音频/视频

媒体播放器——浏览器——万维网服务器 传统——元文件 媒体播放器——万维网服务器

8.1.1 媒体服务器

媒体播放器（客户，只向他请求）——媒体服务器（服务器） 现在TCP传送

8.1.2 实时流式协议 RTSP

客户服务器方式工作 控制协议——暂停/继续、后退、前进（遥控）

RTSP 特点：有状态、TCP or UDP传送

8.2 交互式音频/视频——IP电话

IP电话——信令协议、传送协议

实时运输协议 RTP——不提供任何服务质量的保证（UDP）——自己不处理，让应用层知道怎么处理

实时运输控制协议 RTCP——与RTP配合——不封装声音视频——服务质量监测

H.323——一组协议——互联网的端系统之间进行实时声音和视频会议的标准

会话发起协议 SIP——以互联网为基础，把 IP 电话视为互联网上的新应用——只涉及信令和服务质量——客户服务器方式

两种构件：用户代理——用户代理客户（发起呼叫）、用户代理服务器（接受呼叫）

​ 网络服务器——代理服务器（接受呼叫、转发）、重定向服务器（不接收呼叫、反馈）

基于报文、三个阶段：建立会话、通信和终止会话 配套协议SDP

SIP登记器——跟踪被叫方IP地址

8.3 改进“尽最大努力交付”的服务

使因特网提供服务质量——服务质量 QoS ——标记、分类、管制、调度、呼叫接纳

调度——加权公平排队WFQ

管制——漏桶管制器 权标就是通行证、有了权标才能走

漏桶机制与加权公平排队相结合

分组流i的最大时延bi/（队列i的数据率）

9、无线网络和移动网络

9.1 无线局域网 WLAN

9.1.1 无线局域网的组成

有固定基础设施的 WLAN——IEEE 802.11 ——无线以太网、星型拓扑、中心：接入点AP
无固定基础设施的 WLAN——移动自组网络——路由选择协议，多播，安全——车联网、无线传感器网络（组成各种物联网）

IEEE 802.11

IEEE 802.11 的基本服务集 BSS 和扩展服务集 ESS

基站（接入点AP、服务集标识符SSID）、移动站也可通过接入点 AP连接到一个主干分配系统 DS，然后再接入到另一个基本服务集，构成扩展的服务集 ESS

ESS——门户——到非802.11局域网

建立关联——加入到一个基本服务集——两种方式：被动扫描、主动扫描（对移动站而言）

移动自组网络

移动自组网络（有自己特定的路由选择协议）不同于移动 IP（基于在固定互联网中一直在使用的各种路由选择协议）

几种不同的接入：固定接入、移动接入、便携接入、游牧接入

9.1.2 802.11 局域网的 MAC 层协议——CSMA/CA 协议

CSMA/CD——碰撞检测（CD）在无线环境不能使用——无线局域网不需要碰撞检测

隐蔽站问题、暴露站问题

CSMA/CA 协议——CA碰撞避免+停止等待协议（链路层确认）

MAC 层通过协调功能来确定在基本服务集 BSS 中的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。

分布协调功能 DCF（CSMA机制、争用服务、必须有）、点协调功能 PCF（无争用、探询轮流、选用、自组网没有）

帧间间隔 IFS——（发送后的监听间隔）——帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型（优先级）

SIFS：短 (Short) 帧间间隔 DIFS，分布协调功能帧间间隔

CSMA/CA 协议的原理

检测信道（载波监听、信号强度门限）——信道空闲——等待DIFS（为了使高优先级帧先发送）——发送MAC帧

目的站收到此帧——经过SIFS发送确认帧ACK——若在规定时间未收到ACK——源站重传此帧。直到收到为止

虚拟载波监听（虚拟——其他站并未收到，被通知）

让源站将它要占用信道的时间（包括目的站发回确认帧所需的时间）通知给所有其他站，其他所有站在这一段时间都停止发送数据。

网络分配向量——其他站检测到正在信道中传送的 MAC 帧首部的“持续时间”字段——网络分配向量指出经过多少时间信道空闲

争用窗口

信道从忙态变为空闲时，任何一个站要发送数据帧时，不仅都必须等待一个 DIFS 的间隔，而且还要进入争用窗口，并计算随机退避时间以便再次重新试图接入到信道。

二进制指数退避算法——第 i 次退避就在 2^(2 + i) 个时隙中随机地选择一个,i=6之后不再变

退避计时器——

站点每经历一个时隙的时间就检测一次信道。
这可能发生两种情况：
若检测到信道空闲，退避计时器就继续倒计时。
若检测到信道忙，就冻结退避计时器的剩余时间，重新等待信道变为空闲，并再经过时间 DIFS 后，从剩余时间开始继续倒计时。如果退避计时器的时间减小到零时，就开始发送整个数据帧。

(1) 若站点最初有数据要发送（而不是发送不成功再进行重传），且检测到信道空闲，在等待时间 DIFS 后，就发送整个数据帧。
(2) 否则，站点执行 CSMA/CA 协议的退避算法。一旦检测到信道忙，就冻结退避计时器。只要信道空闲，退避计时器就进行倒计时。
(3) 当退避计时器时间减少到零时（这时信道只可能是空闲的），站点就发送整个的帧并等待确认。
(4) 发送站若收到确认，就知道已发送的帧被目的站正确收到了。这时如果要发送第二帧，就要从上面的步骤 (2) 开始，执行 CSMA/CA 协议的退避算法，随机选定一段退避时间。若源站在规定时间内没有收到确认帧 ACK（由重传计时器控制这段时间），就必须重传此帧（再次使用 CSMA/CA 协议争用接入信道），直到收到确认为止，或者经过若干次的重传失败后放弃发送。

对信道进行预约

请求发送RTS、允许发送CTS

9.1.3 802.11 局域网的 MAC 帧

控制帧、数据帧和管理帧