计算机网络学习

首先最重要的介绍各个层的中继系统：

只有路由器可以抑制“广播风暴”！

冲突域：在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。

广播域：网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。

广播域一定是冲突域

VLAN技术用来隔离广播域

1.计算机网络的性能指标

1）带宽（Bandwidth)。本来表示通信线路允许通过的信号频带范围，单位是赫兹(Hz)。而在计算机网络中，带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力，是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是比特/秒(b/s)。
2）时延(Delay)。指数据（一个报文或分组〉从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的总时间，它由4部分构成:发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。
2.1 发送时延。从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间，因此也称传输时延。发送时延=分组长度/信道宽度（带宽）
2.2 传播时延。一个比特从链路的一端传播到另一端所需的时间。
                             传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
2.3 处理时延。数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间。

2.4 排队时延。分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。
                              总时延=发送时延＋传播时延＋处理时延＋排队时延
注意:做题时，排队时延和处理时延一般可忽略不计（除非题目另有说明)。
3）时延带宽积。时延带宽积=传播时延×信道带宽。
考虑一个代表链路的圆柱形管道，其长度表示链路的传播时延，横截面积表示链路带宽，则时延带宽积表示该管道可以容纳的比特数量。
4）吞吐量（Throughput)。指单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量
受网络带宽或网络额定速率的限制。
5）速率(Speed)。网络中的速率是指连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的
速率，也称数据率或比特率，单位为b/s（比特/秒)(或bit/s，有时也写为 bps)。数据率较高时，可用kb/s (k = 10^3)、Mb/s (M = 10^6）或Gb/s (G= 10^9)表示。在计算机网络中，通常把最高数据率称为带宽。
6)信道利用率。指出某一信道有百分之多少的时间是有数据通过的，即信道利用率=有数
据通过时间/(有+无)数据通过时间。
7）往返时延RTT=2*单程传播时延

2.功能：

三大主要功能

计算机内的传输是并行传输，而通信线路上的传输是串行传输。

3. 

物理组成上看由硬件，软件和协议组成；逻辑功能上分为通信子网和资源子网

资源子网上三层，通信子网下三层。

4.广域网和局域网的差异：

（1）

B：因为广域网使用点对点、交换等技术，局域网使用广播技术 

（2） 

（3）区别二者的关键不在于覆盖范围，在于使用的协议

（4）局域网与广域网的互联

分层结构

（1）对网络模型分层的目的：提供标准语言，定义标准界面，增加功能之间的独立性（不包括定义功能执行的方法）

（2）服务是单向的，只有下层为上层提供服务 ；第n层向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含下层服务提供的功能

（3）仅仅在相邻层之间有接口，且所提供的的服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽

OSI/RM七层模型：

  下三层通信子网，完成数据传输功能；高三层资源子网，完成数据处理功能

 OSI部分层次的功能描述：

--物理层：处理信号通过介质的传输。传输单位是比特，任务是透明的传输比特流，功能是在物理媒体上为数据端设备透明地传输原始比特流。

--数据链路层：保证数据正确的顺序和完整性。传输单位是帧，任务是将网络层传来的IP数据报组装成帧。数据链路层的功能可以概括为成帧、差错控制、流量控制和传输管理等。将有差错的物理线路变成无差错的数据链路，实现相邻结点之间即点到点的数据传输，为网络层实体提供数据发送和接收功能。

典型的数据链路层协议有SDLC、HDLC、PPP、STP和帧中继等。
 

--网络层：控制报文通过网络的路由选择

传输单位是数据报，主要任务是为分组交换网上的不同主机提供通信服务。关键问题是对分组进行路由选择，并实现流量控制、拥塞控制、差错控制等功能。
网络层的协议有IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP和 OSPF等。

--传输层:提供主机进程之间（即端到端）的数据传送，提供建立、维护和拆除端到端的连接（第一个端到端的层次）

--应用层：提供用户和网络的接口

 在OSI参考模型中，表示层和会话层非重点，其余5层的对比如下：

流量控制：数据链路层，网络层，传输层

TCP/IP四层模型

ARPA在研究ARPAnet时提出了TCP/IP模型，模型从低到高依次为网络接口层（对应OSI参考模型中的物理层和数据链路层)、网际层、传输层和应用层（对应OSI参考模型中的会话层、表示层和应用层)。
--传输层提供端到端的通信，并负责差错控制和流量控制，可以提供可靠的面向连接的服务（TCP）或不可靠的无连接服务（UDP）。
--网络层提供无连接的不可靠的数据报服务。考察IP首部，如果是面向连接的，那么应有用于建立连接的字段，但是没有;如果提供可靠的服务，那么至少应有序号和校验和两个字段，但是IP分组头中也没有(IP首部中只有首部校验和)。
 

（4）数据传输时，对数据的封装操作：

网络层、传输层，应用层都为上层提交的数据加上首部，数据链路层为上层提交的数据加上首部和尾部，然后提交给下一层。

ps:传输层负责增加相应源和目的端口信息；网络层将高层协议产生的数据封装成分组，并增加源IP地址，目的IP地址和控制信息；数据链路层在分组（IP数据报 分片之后的叫法）上除增加源和目的物理地址外，也增加控制信息

物理层不存在下一层，自然也就不用封装。物理层以0、1比特流的形式透明地传输数据链路层递交的帧。
 

（5）OSI/RM参考模型和TCP/IP参考模型的对比

 物理层

1.物理层的功能是解决如何在媒体上传输数据的问题,向上屏蔽不同设备的传输细节

物理层的任务是确定与传输媒体的接口特征。

IEEE802参考模型中物理层的功能：信号编码与译码，同步码的产生和去除，比特的传输和接收

2.接口规范4种

物理层的接口规范主要分为4种:机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。

机械特性规定连接所用设备的规格，如接口形状,接口所用接线器的形状和尺寸,引线数目和排列。

电气特性规定信号的电压高低、阻抗匹配等，如信号电平,接口电缆的电压范围。

功能特性规定线路上出现的电平代表什么意义、接口部件的信号线(数据线、控制线、定时线等)的用途，如引脚功能。

规程特性用于描述完成每种功能的事件发生顺序

机械特性：25针插座 ( ISO 2110 )

电气特性：低于-3伏表示“1”， 高于3伏表示“0”，最大速率20Kbps,  最大电缆长度为15米

功能特性：引脚信号的含义，如DTR表示DTE通电，DSR表示DCE通电

正确答案C（说了电线长度，但不是机械特性） 

物理地址是MAC地址，它属于数据链路层的范畴

3.传输介质

（1）同轴电缆(同轴电缆比双绞线传输速率快（带宽更高），因为有更高的屏蔽性)

 B

传统以太网采用广播的方式发送信息，同一时间只允许一台主机发送信息，因此主机间的通信方式是半双工。

（2）双绞线（同种设备使用交叉线，不同设备使用直连线）

直连线标准线序：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕

交叉线线序：13互换，26互换（不要看颜色，看数字）

（3）光纤：

 单模光纤光源必须是激光

4.数据通信

信道不是通信电路

信号分类：

基带信号和宽带（带通）信号

– 基带信号：来自信源的信号，基带传输，采用曼彻斯特编码。将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示。

– 宽带（带通）信号：基带信号不能满足传输时，  将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。

（1）通信

通信信道=发送信道+接收信道

信道在传输方式上的分类：

单向通信（单工通信）  --一个发送，一个接收，不可交换身份

                                       --只需要一条信道

双向交替通信（半双工通信） --一个发送，一个接收，可交换身份但不能双方同时发送或接收信息

                                                 --需要两条信道（每个方向各一条）

双向同时通信（全双工通信）--需要两条信道（每个方向各一条）

（2）信道带宽

极限数据传输率C     单位 b/s

W是信道带宽（Hz），S/N的求法

拓展：奈奎斯特定理（题目中涉及到二进制信号时）

下面一个信号码元所取的有效离散值= 这里的不同的物理状态

（3）传输延迟

传输延迟=发送接收处理时间+电信号响应时间+介质中转时间

（4）信道容量（单位时间内信道正确传输的比特数 单位:bps）

与传输速率相关的度量  （波特是码元传输的速率单位，比特是信息量的单位）

1）波特率B：信号值每秒钟的变化次数

2）比特（bit）率b:每秒钟传送的数据位数，单位缩写为bps

           数值上波特率和比特率的关系：波特率=比特率/每符号所含的比特数

3）数据传输率/信号传输速率（数值上等于比特率）

            一个信号码元的有效离散值需要求每个码元的比特数

  4)数据率：以太网采用曼彻斯特编码。对于曼彻斯特编码，每个比特需要两个信号周期，20MBaud 的信号率可得10Mb/s的数据率，编码效率是50%

编码是把数字数据变为数字信号传送

调制是把数字数据变为模拟信号传送

基带数字信号的编码方法：曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码，NRZ

基带数字信号的调制方法：ASK，FSK，PSK

数字数据编码为数字信号：

（1）NRZ 非归零编码：用低电平表示0，用高电平表示1;或者相反。编码容易实现，但没有检错功能，由于每个码元之间并没有间隔标志，所以它不包含同步信息。.
（2）归零编码
（3）反向不归零编码：信号电平翻转表示0，不翻转表示1
这三种数据和时间不能合到一起，曼彻斯特编码解决这个问题

曼彻斯特编码：
（1）曼彻斯特编码将每个码元分成两个相等的间隔。前面一个间隔为高电平而后一个间隔为低电
平表示码元1，码元0正好相反;也可以采用相反的规定
（2）曼彻斯特编码将时钟和数据包含在数据流中，每个位中间的跳变作为时钟信号（作为收发双方的同步信号，无须额外的同步信号），跳变又作为数据信号，但这个数据信号所占的频带宽度是原始基带宽度的2倍（起始边界不是时钟信号）
（3）曼彻斯特编码最适合传输二进制数字信号，是数字信号的编码机制

数量关系：数据信号所占的频带宽度是原始基带宽度的2倍；数据传输速率=调制速率/2

差分曼彻斯特编码：
      常用于局域网传输，其规则是:若码元为1，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同，若为0，则相反（即脉冲的起始有无跳变，有跳变则为0）。该编码抗干扰性强于曼彻斯特编码。
 

曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码都将每个码元的中间跳变作为收发双方的同步信息，所以无须额外的同步信息。数据信号所占的频带宽度是原始基带宽度的2倍；

根据信号波形查看比特串：

各种编码方式的比较：是否含同步信息
 

区分传输方式（串行和并行）和通信方式（同步和异步）

将基带信号直接传送到通信线路(数字信道)上的传输方式称为基带传输，把基带信号经过
调制后送到通信线路(模拟信道)。上的方式称为频带传输。
5.物理层设备

5.1中继器（Repeater）--即转发器：

收到一个bit转发一个bit,不进行碰撞检测，也不管是有效帧还是无效帧

使用中继器连接的几个网段仍然是一个局域网。一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。但由于中继器工作在物理层，因此它不能连接两个具有不同速率的局域网。中继器两端的网络部分是不同的网段，而不是子网，用以扩展以太网的覆盖范围。

放大器和中继器的区别：

放大器和中继器都起放大作用，放大器是用来加强宽带信号（用于传输模拟信号）的设备，原理是将衰减的信号放大，中继器是用来加强基带信号（用于传输数字信号）的设备，原理是将衰减的信号整形再生。中继器是没有存储转发功能的，因此它不能连接两个速率不同的网段，中继器两端的网段一定要使用同一个协议。
 

5.2集线器（HUB）：实质上是一个多端口的中继器

从Hub的工作方式可以看出，它在网络中只起信号放大和转发作用，目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，即信号传输的方向是固定的，是一个标准的共享式设备。
 

Repeater和HUB；连接的区域形成一个冲突域

数据链路层

协议：HDLC/SLIP/PPP(ICMP是网络层的）

协议功能：定义数据格式，控制对物理传输介质的访问（MAC层作用）（√）

为终端结点隐蔽物理传输的细节（×  因为下一层的细节对上一层透明，不用隐蔽）

1.功能：

主要作用是加强物理层传输原始比特流，将物理层提供的可能出错的物理连接改造为逻辑上无差错的数据链路。具体介绍数据链路层的功能：

1.1为网络层提供服务

（数据链路层在物理层提供的不可靠的物理连接上实现结点到结点的可靠性传输）

1)  无确认的无连接服务。适用于实时通信或误码率较低的通信信道，如以太网。
2）有确认的无连接服务。该服务适用于误码率较高的通信信道，如无线通信。
3)  有确认的面向连接服务。该服务的可靠性最高。该服务适用于通信要求（可靠性、实时性）较高的场合。

注意:有连接就一定要有确认，即不存在无确认的面向连接的服务。
A

MAC协议无连接不可靠

1.2链路管理：在两个网络实体间提供数据链路建立、维护和释放（电路管理功能由物理层提供）

1.3帧定界、帧同步

       数据链路层之所以要把比特组合成帧为单位传输，是为了在出错时只重发出错的帧，而不必重发全部数据，从而提高效率。为了使接收方能正确地接收并检查所传输的帧，发送方必须依据一定的规则把网络层递交的分组封装成帧（称为组帧)。组帧主要解决帧定界、帧同步、透明传输等问题
区分组帧和分组（IP数据报）：组帧同时需要头部和尾部，来找到开始和结束的位置；分组不需要尾部，因为它只是包含在帧中的数据部分。帧是数据链路层的数据单元，分组是网络层的数据单元（报文是运输层的数据单元）

帧定界：如何将二进制比特流组织成数据链路层的帧（定义数据格式）

帧同步：

– 帧的概念：网上传输数据的最基本单元

– 帧与分组：帧是在数据链路层协议中定义的分组。

– 高层分组被帧当作数据部分,物理层不封装帧

– 同步：区分帧的开始和结束

帧编号：为保证接收方不会接收到重复帧，需要对每个发送的帧进行编号

1.4流量控制：控制链路上帧的传输率（实际上是控制发送方的数据），以使接收方有足够的缓存来接收每个帧（有三种协议）

（不是数据链路层特有）

数据链路层流量控制是点对点，传输层流量控制是端到端

数据链路层流量控制手段:接收方收不下就不回复ACK（确认帧）

传输层流量控制手段：接收端给发送端一个窗口公告（包括窗口大小，缓冲区容量等）

1.5差错控制：控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错（汉明码和循环冗余校验码）

差错控制=差错检验+纠错（差错检验所有协议都有，而差错控制不是）

CRC只能保证交给上层的数据在传输中无比特差错，但这并不是可靠传输，如帧失序、帧丢失等差错就不能靠CRC来完成，而这些都是可靠传输需要做的。

计算冗余码/FCS帧检验序列

（1）加0  假设生成多项式G(x)的阶为r,则加n个0（如10011->最高x^4,阶为4）
（2）模2除法（按位异或运算）

注意给出的是发送方的发送信息or接收方收到的

发送方发送：
要发送的数据1101 0110 11,采用CRC校验，由采用的生成多项式得到除数10011，那么发出的校验位是？
被除数是原数据加0之后 1101 0110 11 0000，除数是10011，余数1110即FCS校验序列

接收方接收：

余数是0说明未出错。 除数是11001，阶为4则FCS序列4位，即发送数据1011001，校验码1010（从接收数据拆分，后面4位是FCS）

1.6透明比特流传输+寻址

控制对物理传输介质的访问由数据链路层的介质访问控制(MAC)子层完成，C正确。数据链路层不必考虑物理层如何实现比特传输的细节，因此D错误。

(LLC和MAC与局域网关系很大，结合局域网看)

IEEE802标准将数据链路层拆分为两个子层:逻辑链路控制(LLC)子层和媒体接入控制(MAC)子层。

MAC功能：与接入传输媒体有关的内容都放在MAC子层，它向上层屏蔽对物理层访问的各种差异（MAC层的存在屏蔽了不同物理链路种类的差异性），提供对物理层的统一访问接口，主要功能包括:数据帧封装（组帧）和拆卸帧、帧的寻址和识别、帧的接收与发送，比特传输差错检测、实现和维护MAC协议

LLC功能：LLC 子层与传输媒体无关，建立和释放逻辑链路、差错控制、给帧加(减)序号，点到点的流量控制，不存在路由选择问题，可实现部分网络层功能。局域网的媒体访问细节对于LLC子层是透明的

2.ARQ自动重传（三种协议都会自动重传）---在不可靠的网络上实现可靠的通信

使用确认和超时重传两种机制实现可靠传输的策略称为自动请求重发(ARQ)

2.2+2.3属于滑动窗口协议，但是2.1可以看做一个特殊的滑动窗口协议

滑动窗口解决问题：流量控制（三种协议）+可靠传输（发送方自动重传即ARQ）

确认帧：ACK

否定帧：NAK

当接收窗口大小为1，一定可以保证按序接收

2.1停止-等待协议：发送窗口为1，接收窗口也为1

发送窗口内的序列号的最后一个表示最后一个发送完的帧，发送窗口内的序列号代表了那些已经被发送，但是还没有被确认的帧。接收窗口大小为1，代表按序接收，其中的序号表示期待接受的帧。

数据帧出错：CRC校验    接收方发送否认帧：NAK 

数据帧丢失：使用超时定时器，超时重传

应答帧丢失：发送方再次发送，根据序号是否重复来判断是否为重复数据帧。序号占用的位数（1位，区分于连续ARQ的帧编号）

会超时重传

（1）C为数据传输率（kb/s），L为数据帧帧长(bit)，R为单程传播时延(ms)

理想条件下即数据不冲突，极限信道利用率=发送时间/ (发送时间+单程端到端传播时延)，但是停等协议是可能发生冲突的，

停等协议的信道最大利用率=传输帧的有效时间/传输一个帧的周期：（协议的效率）

公式1：（L/C）/(L/C+2R)=L/(L+2RC)         注意单位

传输帧的有效时间，若发送窗口大小是x,为xL/C

传输一个帧的周期T（开始发送第一帧到收到第一个确认帧）=发送数据帧帧长/传输率（数据帧发送时延）+总传播时延RTT。L/C是数据帧发送时延，数据发送后等待确认返回的时间为2R。忽略确认帧发送时延，T不会随发送窗口大小的变化而改变

公式2：

TD一个数据帧发送时延，TA一个确认帧发送时延，RTT是总传播时延（单程传播时间*2）

帧的传输周期，应包含4部分:数据帧发送时延、数据帧单程传播时延、确认帧发送时延、确认帧单程传播时延（如果忽略应答帧大小，确认帧发送时延不存在，但是传播时延还是有的）

信道利用率=最大吞吐率（实际可达的最高平均速率）/带宽速率

最大吞吐率=数据帧帧长/帧的传输周期

例题1：卫星信道（区别于停等协议，因为发送窗口大小不是1，可以同时传多个数据帧）

发送窗口大小=帧的传输周期/帧的发送时延

使用1个64 kbps的卫星通道（端到端的传输延迟是270 ms）发送512字节的数据帧（在一个方向上），而在另一方向上返回很短的确认帧。若滑动窗口协议的窗口大小分别为1、7、15和127时的最大吞吐率是多少？

发送时延=512Bps*8/64kbps=64ms  

一个传输周期为(很短的确认帧发送时延可以忽略不计)=270*2+64=604ms

604ms/64=9.3，也就是当滑动窗口大于9的时候信道利用率为100%，所以在15和127时，信道利用率为100%

窗口为1=4096b/604ms=6781bps

窗口为7=4096b*7/604ms=47470bps

例题2：确认帧是由数据帧捎带传输（捎带确认，即Td=Ta）

1）对于停止等待协议：最大利用率=发送数据帧时间0.02/总传输周期0.58

2）对于后退N帧协议（PPT里的连续ARQ协议）：

接收窗口尺寸为1，若采用n比特对帧编号，则其发送窗口的尺寸W满足1 3）对于选择重传协议：

接收窗口尺寸和发送窗口尺寸都大于1。若采用n比特对帧编号，则窗口尺寸应满足:接收窗口尺寸＋发送窗口尺寸≤2"。达到最大信道利用率时，发送窗口尺寸=接收窗口尺寸=2^(n-1),即4*0.02/0.58=13.8%

（2）研究前提：不考虑全双工通信模式，仅考虑一方发送，另一方接受

（3）发完一个帧后，必须保留副本，以便出错之后的重传

         数据帧和确认帧必须编号

（数据帧编号重复，表明发生了超时重传；）

（确认帧编号重复，表明接收方收到重复的帧）

2.2GBN协议（后退N帧协议）--连续ARQ协议（注意累积确认是对于接收方来说，收到了n号帧和他之前的全部帧），发送窗口大小>1,接收窗口大小=1

（连续ARQ中，编码时序号占用n bit,发送窗口最大为2^n-1，即窗口总数-1）

发送一帧到收到确认为止的总时间:发送一帧的时间*2+单程传播时延*2（假设确认帧数据帧等长）

边发送边接收确认；对数据帧和确认帧连续编号；接收端出现差错后不会发送否认帧，待计时器超时再重传；接收端按序接收；对第n号帧的确认采取累积确认的方式

累积确认的优点：容易实现，即使确认帧丢失也不必重传。

累积确认的缺点：不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。

连续ARQ优点：连续发送数据帧而提高了信道利用率

连续ARQ缺点：重传时必须把原来已经正确的数据帧重传，传送效率降低（12345,3错误，那么45会丢弃，重传345）

解决连续ARQ缺点的方法：滑动窗口协议

滑动窗口协议:循环使用已经确认的序号（当发送端和接收端的帧编号一样时，接收端才接受）

2.3选择重传协议（SR） 发送窗口大小>1,接收窗口大小>1

不按序，不累积，只重传0和2

（1）与GBN的区别：不再按序接收,发送确认帧(ACK)也不是累积确认

（2）解决了GBN协议批量重传，传送效率低的问题

解决办法：设置单个确认（接收方接受一个数据帧，滑动窗口向后挪一位，返回一个确认帧），加大接收窗口，设置接收缓存来缓存乱序到达的数据帧

（3）发送窗口最好等于接收窗口：

选择重传协议（SR）的最大发送窗口是2^(n-1)

Tmax是发送窗口大小最大值，Rmax是接收窗口大小最大值，n是编码时序号占用的比特数，比如编号0123，那么占据比特数为2

（4）重点：

对数据帧逐一确认（接收窗口内的），收一个确认一个

只重传出错（超时）的帧（与GBN的区别：GBN会超时重传所有已发送但未被确认的帧）

注意：对于连续ARQ来说，编码时序号占用n bit，发送窗口大小最大为个（条件：连续ARQ中）

3.介质访问控制（MAC子层）用来决定广播信道中信道分配的协议

常见的介质访问控制方法有信道划分介质访问控制、随机访问介质访问控制和轮询访问介质访问控制。其中前者是静态划分信道的方法，而后两者是动态分配信道的方法。

信道划分的实质就是通过分时、分频、分码等方法把原来的一条广播信道，逻辑上分为几条用于两个结点之间通信的互不干扰的子信道，实际上就是把广播信道转变为点对点信道。

3.1静态划分信道

信道划分介质访问控制 （发送信息时共享信道带宽）

网络负载重：共享信道效率高

这里的信道划分就是信道复用，属于物理层技术：

3.1.1频分多路复用（FDM）--复用数增加，信道带宽增加

充分利用了传输介质的带宽

3.1.2时分多路复用(TDM)

TDM VS FDM：TDM抗干扰能力强。FDM适合于传输模拟信号,TDM适合于传输数字信号。

表面上看，FDM能更好利用信道的传输能力，但是现在更多的使用TDM。因为TDM可以用于数字传输。

3.1.3波分多路复用(WDM)

即光的频分多路复用它在一根光纤中传输多种不同波长（频率)的光信号

3.1.4码分多路复用(CDM)--既共享信道频率，又共享时间

码分多址（CDMA）是CDM的一种方式   

1个比特分为多个码片，每一个站点被指定一个唯一的m位的码片序列,  系统中每个站的码片序列不同且正交（规格化内积为0）。规格化内积：

任何码片的规格化内积为1；任何码片向量与反码向量内积为-1

发送1时站点发送芯片序列，发送0时发送芯片序列反码

如何解决冲突：多个站点同时发送数据的时候，要求各个站点芯片序列相互正交

如何合并：各路数据在信道中被线性相加

如何分离：接收到的向量和源站码片序列（发送1时对应的）做规格化内积 （结果是1，说明源站发送的是1；结果是-1，说明发送的是0；结果是0，源站未发送数据）           

3.2动态分配信道

3.2.1随机访问介质访问控制(争用型协议)  发送信息可独占信道带宽

网络负载重：产生冲突开销

网络负载轻：共享信道效率高，单个结点可利用信道全部带宽

如果介质访问控制采用信道划分机制，那么结点之间的通信要么共享空间，要么共享时间，要么两者都共享;而如果采用随机访问控制机制，那么各结点之间的通信就可既不共享时间，也不共享空间。所以随机介质访问控制实质上是一种将广播信道转化为点到点信道的行为

3.2.1-1ALOHA协议----"想发就发"(规定时间收不到应答就重发；)

（1）纯ALOHA比时隙ALOHA吞吐量更低，效率更低

（2）纯ALOHA想发就发，时隙ALOHA只有在时间片段开始时才能发

纯ALOHA和时隙ALOHA重发策略：随机等一段时间再发，直到发送成功

下面的CSMA族协议都是先监听信道再发送

3.2.1-2CSMA协议----"先听后发"

解决冲突的方法：

– 非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机时间后再次监听。

– 坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲

非坚持CSMA：

优点：随机的重发延迟时间，减少冲突的可能性

缺点：大家都延时等待，媒体可能空闲，媒体使用率降低

1-坚持CSMA：

优点：媒体空闲，站点马上发送，避免媒体利用率流失

缺点：如果两个或两个以上的站点有数据发送，冲突不可避免

p-坚持CSMA

优点：可以像1-坚持CSMA那样减少冲突，又可以像非坚持CSMA一样减少网络空闲时间

目的是降低1-坚持CSMA中多个结点检测到信道空闲后同时发送数据的冲突概率;采用坚持“侦听”的目的，是试图克服非坚持CSMA中由于随机等待造成延迟时间较长的缺点。

缺点：冲突后会坚持把数据帧发送完，造成了浪费

1-坚持是持续监听直到空闲；p-坚持是等待下一个时隙再监听（不是表格里的持续监听）

 为了减少资源浪费，一冲突就能发现

3.2.1-3CSMA/CD协议----"先听再发，边听边发，冲突停发，随机重发"（用于半双工通信）

（1）CS:载波监听

检测到发生冲突会及时停止传送。

冲突检测的方法：
– 比较接收到的信号电压的大小
– 检测曼彻斯特编码的过零点
– 发送的同时也接收，就可以比较接收到的信号与刚发出的信号
以太网中，当数据传输率提高，帧的发送时间会缩短，可能影响到冲突的检测，解决方案：

可减少电缆介质的长度(使争用期时间减少，即以太网端到端的时延减小)，或增加最短帧长。
 

（2）多久才能知道自己发送的数据没和被人碰撞？

若两个最远距离站点间的单程传输数据时间为T，则网络的最大冲突检测时间为2T（“争用期”/冲突窗口/碰撞窗口）2T内无冲突即无冲突

（3）最小帧长L问题

传输时延也叫发送时延

最小帧长/传输速率=帧的传输时延（Slot time）=发送一帧的时间=2*单程传输时延
（单程传输时延包括单向传播时延、物理层时延、设备转发处理时延……有哪个就加哪个）

1）考虑物理层延时：首先看碰撞槽时间(发生碰撞的时间的上限)

–  距离最远主机之间的传输媒体长度S
–  帧在媒体上传输速度为0.7C（C为光速）
–  T=S/0.7C+tPHY （ tPHY为物理层延时）
•Slot time=2T=2S/0.7C+2tPHY

设Lmin为网络最小帧长，R为网络传输率,必须满足Lmin/R=Slot time

2）不考虑物理层延时：设t为一个站的发送设备到其他所有站的接收设备的最大延迟时间，在帧传送过程中，若在2t时间内未检测到冲突，则说明传送成功，这段时间内传送的数据帧就是最短帧长度L；设最大传输距离为M，传输速度（传播速率）为D，传输（速）率为C，则

    L = (M/D * 2) * C----注意单位，传输距离(m),数据传输率（b/s),传播速率（m/s),L为帧长(bit)

（以太网规定最小帧长64字节，凡是长度小于64B的都是由于冲突而异常终止的无效帧）

在冲突域长度不变的情况下减少线路中的中继器数量，不会改变最小帧长

网络跨距问题：Slot time=2S/V(+2tPHY)+2N*tr（V是传播速率）

– N为集线器的个数，tr为集线器的设备延时

–Lmin/R=Slot time（R为传输速率）

（4）CSMA/CD 协议中，LLC 帧是封装在 MAC 帧的数据单元部分进行传输的

3.2.1-4CSMA/CA协议

CSMA/CD适用于有线网络，CSMA/CA则广泛应用于无线局域网。会对正确接收到的数据帧进行确认

3.2.2轮询访问介质访问控制（相当上面两个协议的结合，既要不冲突，又要发送时占全部带宽）

3.2.2-1轮询----集中式控制

轮叫轮询：主机从1站开始，逐个询问各站是否有数据发送。

传递轮询：每个循环由主机向N站发送轮询帧开始，而后由N站向 N-1站发送轮询帧……直到最后再由1站把发送  权交回主机，完成一个循环（站间距离越大，传递轮询的效果就越好）

3.2.2-2令牌传递协议（常用于负载较重广播网络中，主要用在令牌环局域网中）

----分散式控制

令牌：一个特殊格式的MAC控制帧，不含任何信息。

（1）确保同一时刻只有一个结点独占信道（这是区别于信道划分介质访问控制的地方，后者是信道共享）                                                                                                                     （2）无冲突            

       帧在环上传送时，不管该帧是否是发给本站点的，所有站点都进行转发，直到该帧回到它的始发站，并由该始发站撤销该帧。
       在令牌传递网络中，传输介质的物理拓扑不必是一个环， 但是为了把对介质访问的许可从一个设备传递到另一个设备，令牌在设备间的传递通路逻辑上必须是一个环。
       轮询介质访问控制既不共享时间,也不共享空间。即使是广播信道也可通过介质访问控制机制使广播信道逻辑上变为点对点的信道

4.局域网（使用广播信道，各站平等关系）      

传输媒体：双绞线，同轴电缆，光纤

IEEE802标准定义的局域网参考模型只对应于OSI参考模型的数据链路层和物理层        

 4.1三种特殊的局域网拓扑实现

4.1.1以太网：IEEE802.3 介质访问控制采用CSMA/CD，逻辑拓扑总线型

以太网的MTU：1500B     最短帧长64B

对于CSMA/CD的说明：只有当以太网工作于半双工方式下，才需要CSMA/CD协议来应对冲突问题，速率小于等于1Gb/s的以太网可以工作于半双工或全双工方式,而速率大于等于10Gb/s的以太网只能工作于全双工方式下，因此没有争用问题，不使用CSMA/CD协议

所有计算机共享同一条总线，信息以广播方式发送

以太网采用两项措施简化通信:

（1）采用无连接的工作方式;

（2）不对发送的数据帧编号，也不要求接收方发送确认，提供的是不可靠服务，对于差错的纠正则由高层完成。所以以太网的MAC协议提供无连接不可靠服务

分类：

附记：10:最大传输速率（数据率/数据传输率）10Mb/s；BASE：传送基带信号；T代表双绞线，5代表每一段电缆最大传输距离500m    最大段长（单段最大传输距离/每段电缆最长长度）,

10BASE5又叫做标准以太网；

10BASE2又叫做细缆以太网  网络跨距：185*5=925m 。

Compare 10BASE5 AND 10BASE2：

10Base5使用特殊的收发器连接到电缆上，收发器完成载波监听和冲突检测的功能。
10Base2:使用BNC连接器形成T形连接，无源部件。

10BASE-T又叫做快速以太网  网络跨距：500m    5类非屏蔽双绞线(UTP)支持的最大长度是100m,使用HUB（中继器）互联可以延长支持的长度 

10Base-T级联规则： 5-4-3规则

– 任意两台计算机之间最多不能超过5段线(包括  集线器到集线器的连接线缆，也包括集线器到  计算机之间的连接线缆)、4台集线器，其中只  能有3台集线器直接与计算机或网络设备连接      

10BASE-FL：F代表光纤，L代表接口

[放大器和中继器在物理层一章"物理层设备”处有介绍]        

4.1.2令牌环：重载下不会由于冲突而降低效率，在负载低的时候性能不够好。网上所有节点共享网络带宽

4.1.3令牌总线

4.1.4FDDI

•光纤分布式数据接口（Fiber Distributed  Data Interface）

MAC子层遵循IEEE 802.5，最大传输速率100Mb/s，环路长度100Km

与IEEE 802 有关的其它网络协议：
IEEE 802.1—OSI模型，网络管理和性能测量，故障检测。
IEEE 802.2—逻辑链路控制LLC。
IEEE 802.3—CSMA/CD网络，即以太网，定义CSMA/CD总线网MAC子层和物理层规范，采用1-坚持算法。
IEEE 802.4—令牌总线网。定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。
IEEE 802.5—令牌环形网。定义令牌传递环形网的MAC子层和物理层的规范。
IEEE 802.6—城域网。
IEEE 802.7—宽带技术。
IEEE 802.8—光纤技术。
IEEE 802.9—综合话音数据局域网。
IEEE 802.10—可互操作的局域网的安全。
IEEE 802.11—无线局域网。
IEEE 802.12—优先高速局域网(100Mb/s)。
IEEE 802.13—有线电视(Cable-TV)。

局域网和IEEE802标准：

IEEE 802参考模型相当于OSI模型的最低两层。IEEE802.3 以“以太网”为技术原形，本质特点是采用CSMA/CD 的介质访问控制技术。在忽略网络协议细节时, 将IEEE 802.3称为”以太网”。

5.广域网（不能广播）

ps:广域网和互联网不一样，是单一的网络，通过结点交换机连接各台主机（或路由器）

结点交换机在单个网络中分组存储、转发，而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组

ps:广域网和局域网

拓扑结构：广域网是网状拓扑，局域网是星型拓扑或者总线拓扑

5.1广域网数据链路层控制协议

5.1.1PPP协议---串行通信，面向字节,全双工通信，最大传输单元MTU=1500B

（P65 3-06）

（1）注意:
1)PPP提供差错检测但不提供纠错功能，只保证无差错接收（通过硬件进行CRC校验)。它是不可靠的传输协议，因此也不使用序号、确认机制和窗口机制。
2)它仅支持点对点的链路通信，不支持多点线路。
3) PPP只支持全双工链路。（注意PPP支持的多种类型链路是指串行/并行、同步/异步、电/光...）
4) PPP的两端可以运行不同的网络层协议，但仍然可使用同一个PPP进行通信。
5) PPP是面向字节的，当信息字段出现和标志字段一致的比特组合时，PPP有两种不同的处理方法:若 PPP用在异步线路（默认)，则采用字节填充法;若PPP用在SONET/SDH等同步线路，则协议规定采用硬件来完成比特填充（和HDLC的做法一样)。
6)不支持流量控制
7)检测连接状态，随时自动检测链路状态

（2）三个组成部分
一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。
链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。
网络控制协议 NCP (Network Control Protocol）
（3）帧格式：

当协议字段为 0x0021 时，PPP 帧的信息字段就是IP数据报。
– 若为 0xC021, 则信息字段是 PPP 链路控制数据。
– 若为 0x8021，则表示这是网络控制数据。

5.1.2HDLC协议--可靠传输，面向比特，全双工通信。不属于TCP/IP协议簇

HDLC数据帧以位模式0111 1110标志每个帧的开始和结束，因此在帧数据中凡是出现了5个连续的位“1”时，就会在输出的位流中填充一个“0"(零比特填充法)

6.设备：网桥和交换机，工作在OSI模型的物理层和数据链路层，实现不同冲突域之间数据帧交换

网卡在数据链路层和物理层都有用到。
网卡地址：全世界的每块网卡在出厂时都有一个唯一的代码，称为介质访问控制(MAC)地址（硬件地址），这个地址用于控制主机在网络上的数据通信。网卡也工作在物理层，因为它只关注比特，而不关注任何地址信息和高层协议信息。

交换机相当于多端口的网桥

6.1网桥

网桥工作在链路层的MAC子层，处理数据的对象是帧，将两个局域网连接在一起并按 MAC 地址转发帧

网桥功能：过滤帧，转发帧，扩展局域网，隔离冲突域；连接不同MAC协议的网段

网桥的基本特点:

①网桥具备寻址（根据MAC地址）和路径选择能力，确定帧的传输方向;（不是向所有接口转发）
②从源网络接收帧，以目的网络的介质访问控制协议向目的网络转发该帧;
③网桥在不同或相同类型的LAN之间存储并转发帧，必要时还进行链路层上的协议转换。注意，一般情况下，存储转发类设备都能进行协议转换，即连接的两个网段可以使用不同的协议;
④网桥对接收到的帧不做任何修改，或只对帧的封装格式做很少的修改;
⑤网桥可以通过执行帧翻译互联不同类型的局域网，即把原协议的信息段的内容作为另一种协议的信息部分封装在帧中;

网桥的优点:①能过滤通信量（对不需要传递的数据过滤），增大吞吐量（增加网络带宽）;②扩大了网络物理范围（增大广播域的范围），使各网段成为隔离开的冲突域（减小冲突域的范围）;③可互联不同的物理层，不同MAC子层，不同速率的局域网④提高可靠性;

网桥的缺点:①增大了时延（相比于集线器来说的，因为需要先存储和查询转发表，还要使用CSMA/CD算法）;②MAC子层没有流量控制功能(流量控制需要编号机制，编号机制的实现在LLC子层);③不同MAC子层的网段桥接在一起时，需要进行帧格式的转换;④网桥只适合于用户数不多和通信量不大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞,这就是所谓的广播风暴。（网桥会传递所有的广播信息，因此难以避免广播风暴）

网桥VS中继器（转发器）

网桥与转发器不同:（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；（2）转发器转发所有的帧，网桥只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧（3）转发器转发帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发帧前必须执行CSMA/CD算法；（4）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网。

6.2交换机（实现的主要功能包括物理层和数据链路层）

6.2.1优点：（1）每个端口结点所占用的带宽不会因为端口结点数目的增加而减少，且整个交换机的总带宽会随着端口结点的增加而增加，多个端口可以并行传输。（2）利用交换机可以隔离冲突域，永远不会因为冲突而丢失帧

（3）支持多对用户同时通信

6.2.2特点：

（1）交换机每个端口直接与单台主机或者另一台集线器相连（普通网桥端口往往连接到一个网段），一般在全双工工作模式
（2）多对端口可同时连通，每一对设备独占通信介质进行无冲突数据传输，通信完成，端口断开
（3）以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，因此交换速率较高。
（4）以太网交换机独占传输媒体的带宽。

（5）内部的帧转发表也是通过自学习建立
交换机每个端口都有自己的冲突域，所以永远不会因为冲突而丢失帧

6.2.3交换机VS集线器

交换机提供更好的网络性能，因为优点（3）

集线器扩展后形成更大的冲突域，网桥(交换机)可以将冲突域隔离. 集线器在转发帧时，不对传输媒体中是否冲突进行检测。网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD算法。

交换机VS网桥

它们都工作在数据链路层；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥，连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。以太网交换机采用了专用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。

6.2.4习题

1.由交换机连接的以太网，每个连接点平均获得的带宽不变:

对于由交换机连接的10Mb/s的共享式以太网，若共有10个用户，则每个用户能够占有的带宽为10Mb/s

2.交换机可以切换模式全双工，半双工：对于10Mb/s 的端口,半双工端口带宽为10Mb/s，而全双工端口带宽为20Mb/s。拥有N对10Mb/s端口的交换机可同时支持N对结点同时进行半双工通信，所以它的总容量为N×10Mb/s

本题中N=24/2=12，因此交换机总容量为120Mb/s。

3.转发时延：

•Store & Forward

 完全缓存后，进行转发；可以进行CRC校验；缓存所花费的延时较长

•Cut Through

仅仅缓存前6个字节，可以获取MAC地址；转发所花费的延时短；无法进行CRC校验，可能转发报文碎片

•改进的Cut Through方式

缓冲区缓存前面64个字节的数据；局域网中，小于64个字节的一定是报文碎片

6*8/100*10^6=0.48us

4.隔离冲突域的应用

 5.转发表（MAC地址表）的构建

还要注意收到！=接收，如果端口3处的主机通过HUB与另一个主机D连接，那么由于HUB无法隔离冲突域，D和端口1处的主机都会收到确认帧

注意：交换机不会进行差错控制，不会使网络覆盖范围更大

网络层（IP层）

主要任务把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务

主要目的：在任意结点间进行数据报传输（不可靠的）

为了解决IP地址耗尽的问题的方法：

（1）划分子网：提高IP地址的利用率

（2）采用无类别编址CIDR：消除了A、B、C类地址及划分子网的概念。使用各种长度的网络前缀来代替分类地址中的网络号和子网号，将网络前缀都相同的IP地址组成“CIDR地址块”。网络前缀越短，地址块越大。因特网服务提供者再根据客户的具体情况，分配合适大小的CIDR地址块，从而更加有效地利用IPv4的地址空间。

（3）采用网络地址转换NAT：可以使一些使用本地地址的专用网连接到因特网上，进而使得一些机构的内部主机可以使用专用地址，只需给此机构分配一个IP地址即可，并且这些专用地址是可重用的——其他机构也可使用，所以大大节省了IP地址的消耗。
（4）“治本”方法：128bit编址的IPv6

1.功能

1.1异构网络互联

       网络互联，是指将两个以上的计算机网络，通过一定的方法（这里采用IP协议，无连接不可靠），用一种或多种通信处理设备（即中间设备）相互连接起来，以构成更大的网络系统。根据所在的层次，中继系统分为以下4种:
1）物堙层中继系统:中继器，集线器（Hub)。
2）数据链路层中继系统:网桥或交换机。
3）网络层中继系统:路由器。
4）网络层以上的中继系统:网关。

当中继系统是中继器或网桥时，仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。
 

COMPARE：

（1）集线器，网桥，交换机，路由器四种网络设备中，对于传输数据的延迟时间（传输时延），集线器最短，路由器最长

（2）物理层设备不能分割冲突域，数据链路层设备可以分割冲突域，不分割广播域，网络层设备分割冲突域和广播域

使用物理层或数据链路层的中继系统时，只是把一个网络扩大了，而从网络层的角度看，它仍然是同一个网络，一般并不称之为网络互联。因此网络互联通常是指用路由器进行网络互联和路由选择。

1.2路由与转发

       路由器主要完成两个功能:一是路由选择（确定哪一条路径)，二是分组转发（当一个分组到达时所采取的动作)。
转发：当路由器收到一个分组，路由器就在路由表中查找分组所对应的输出线路。通过查得的结果，将分组发送到正确的线路上去。
路由：负责确定一个进来的分组应该被传送到哪一条输出线路上。

路由算法负责填充和更新路由表，转发功能则根据路由表的内容来确定当每个分组到来的时候应该采取什么动作(如从哪个端口转发出去)。
 

1.3拥塞控制

2.IPV4

2.1分类的IP地址

A类网络号去掉全0和全1：全1为127.x.x.x代表环回网络，作为保留地址，用于回路测试

 主机号去掉全0：全0代表本网络号

去掉全1：全1代表本网络广播地址

私有IP地址范围：
A: 10.0.0.0~10.255.255.255 即10.0.0.0/8
B:172.16.0.0~172.31.255.255即172.16.0.0/12
C:192.168.0.0~192.168.255.255 即192.168.0.0/16

-----如何看是否为单播地址（主机号不能全是1）？

       先看是否为CIDR形式，看网络前缀，比如172.31.128.255/18.虽然最后是255，但主机号是后14位，并不是全1，不是广播地址，是单播地址；再第二看前8位，必须是224以下（224开始为多播地址）。

-----可以分配给主机的IP地址？（默认子网掩码是255.255.255.0）

        主机号不能全0或者全1（注意是主机号）；前8位不能是127，因为是回环地址；点分十进制中不能出现大于255的数字；

IP地址的前缀即网络号，后缀即主机号

2.2无分类编址（CIDR）

作用：解决地址资源不足的问题（×）把小的网络汇聚成大的超网，即路由聚合（√）

        CIDR 消除了传统的 A 类、B 类和 C 类地址以及划分子网的概念，可以更加有效地分配 IPv4  的地址空间。使用各种长度的“网络前缀”(network- prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。

CIDR地址表示：网络前缀+主机号。/后面是网络前缀所占的比特数，如：、

• 128.14.32.0/20

• 128.14.32.0~128.14.47.255

在分配网络前缀时先分配地址数较多的

3.分片的问题

(1)注意：若题干“一个数据报长度为4000B（固定首部长度，即20B）”，那么需要传送的数据单元为3980B,即只需要对3980按照MTU来分片，比如MTU最大数据报长度为1500B，那么每一片的数据长度为1480B，-----数据字段长度1480,1480,1020

• 分片由路由器来完成

• 重组在目的主机处完成

如果分组长度超过MTU，那么当DF= 1时，丢弃该分组，并且要用ICMP差错报文向源主机报告;当DF=0时,进行分片，MF=1表示后面还有分片。
(2)分层结构的数据分片

主机A->路由器R1->路由器R2->主机B。一条TCP消息包含900B的数据和20B的TCP首部，现在该消息被传递给主机A的IP代码，请它递交给主机B。请写出在3条链路上传输的每个分组中IP首部的总长度、标识、DF、MF和片偏移。假定链路A→R1可以支持的最大帧长度为1024B,其中包括14B的帧头;链路R1→R2可以支持的最大帧长度为512B,其中包括8B的帧头;链路R2→B可以支持的最大帧长度为512B,其中包括12B的帧头。
1）需要分片的初始数据报：IP首部+TCP数据报长度（TCP首部+数据部分）=20+900+20

2）分片处理：

在A→R1上，940B的IP数据报，路由器R1能接收的IP数据报最大长度=1010B，不需要分片的。总长度=940B,标识=X, DF=0，MF=0, 片偏移=0。
在R1→R2上:只能支持504B的数据报，而用户数据报为940B,所以必须分片;在IP中规定，除了最后一个分片外，其他分片的数据报长度必须是8的整数倍数，所以数据部分为504-20,取整为480。第一片数据报的数据部分长度为480B，第二片数据报的数据部分长度为440B.
第一片数据报:总长度=500B, 标识=X, DF=0，MF=1，片偏移=0。
第二片数据报:总长度=460B, 标识=X, DF=0,   MF=0，片偏移=60。
在R2→B上:由于该段链路允许最大IP数据报长度为500B,所以无需再进行分片。

4.子网划分与子网掩码（3级IP地址：网络号-子网号-主机号）

子网掩码为0的位数对应主机位数；子网号+主机号位数是8的整数倍

子网掩码用来判断IP地址的哪一部分是网络号与子网号，哪一部分是主机号。
 

主机号为全0和全1的不使用

划分子网的好处：增加子网的数量，子网之间的数据传输需要通过路由器进行，就减少了广播域的大小。仅提高IP地址的利用率，并不增加网络的数量。

子网掩码0的位数是子网号+主机号，由子网掩码可知，最后一位是主机号

子网的有效IP地址=主机地址

（1）IP地址是主机ID；子网掩码.AND.IP地址=网络地址得到的是网络ID

如果一台主机有两个或两个以上的IP地址，那么说明这台主机属于两个或两个以上的逻辑网络。在同一时刻一个合法的IP地址只能分配给一台主机，否则就会引起IP地址冲突。
 

（2）IP地址的主机号不能全0或全1，但是子网号是否可以为全0或全1看情况，如果支持CIDR就可以，不支持CIDR时，如果子网号为n位,则能够划分2^n-2个子网

（3）主机使用子网掩码判断目的IP地址是否与本机处在同一个网络中（同一个网段）

       当两台主机具有相同的网络ID，则它们被认为在同一个子网内，不用经过路由器转发，可以进行正常的IP通信。若两台主机经过路由器连接了，那么不能通信，将发送的IP数据报丢弃。

       不同子网（网段）上主机之间的IP通信必须经过路由器，在相互通信时，路由器转发数据报不会改变数据报首部的源IP地址和目的IP地址，但是会重新封装源硬件地址和目的硬件地址。

 分析：由IP与子网掩码按位与运算，H1、H2和H3、H4分别处于不同网段。H1H2可通信，H3H4可通信。由默认网关，路由器R2的E1接口的IP地址可知，H3和H4可以访问Internet，H1和H2不可以，则位于不同网段的H1H2不能与H3H4通信。

 源IP地址看路由器接口的IP地址

由题意知连接R1、R2和 R3之间的点对点链路使用201.1.3.x/30地址，其子网掩码为255.255.255.252,R1的一个接口的IP地址为201.1.3.9,转换为对应的二进制的后8位为0000 1001(由201.1.3.x/30知，IP地址对应的二进制的后两位为主机号，而主机号全为0表示本网络本身，主机号全为1表示本网络的广播地址，不用于源P地址或目的IP地址)，那么除201.1.3.9外，只有IP地址为201.1.3.10可以作为源IP地址使用（本题为201.1.3.10)。Web服务器的IP地址为130.18.10.1，作为P分组的目的IP地址。综上可知，选项D正确。
 

（4）不同的子网掩码可能求出相同的网络地址，子网掩码的不同导致了主机数量的不同（由子网掩码看子网号的位数）

 例题：

发送广播分组，主机号一定全是1，排除A，就是找广播地址

主机IP地址180开始，是B类IP号，所以网络号占16位；由子网掩码有22个1，所以子网号有6位，主机号有32-16-6=10位

看主机IP地址网络号之后的77，为010011 01，01和最后的8位是主机号，发送广播分组，主机号全是1所以目的地址180.80.（010011 11）.255

（5）源IP地址与目的IP地址

0.0.0.0/32可以作为本主机在本网络上的源地址，不能作为目的IP地址。

（将0.0.0.0作为默认且的地址，绝对不是目的地址，0.0.0.0 不能作为目的地址）

255.255.255.255是广播地址（主机号全为1不用于源IP地址或者目的IP地址）

这个地址用于定义在当前网络(绝对不是整个因特网，注意出选择题!)上的广播地址。一主机若想把报文发送给所有其他主机，就可以使用这样的地址作为分组中的目的地址，但是路由器会把这种类型的地址阻拦
        

不考虑NAT，在Internet中，IP数据报从源结点到目的结点.可能需经过多个网络和路由器。在整个传输过程中，IP数据报头部中的源地址和目的地址都不会发生变化。

数据链路层PPP协议和网络层的IP协议，都是没有确认机制和窗口机制的，出现差错的话由运输层的TCP协议处理（UDP协议也不会处理）

IP、ARP、CSMA/CD都是无连接的

5.ARP协议 

ARP协议的工作原理: 进行主机/路由器IP地址到MAC地址的转换

[只有主机和路由器有MAC地址；交换机没有MAC地址]

ARP请求分组是广播---发送ARP请求报文（包括请求方IP地址，MAC地址，目的IP地址）

ARP响应分组是单播---（包括目的IP地址，目的MAC地址）

只要主机或路由器与本网络上的另一个已知IP地址的主机或路由器进行通信，ARP就会自动地将该IP地址解析为链路层所需要的MAC地址。

ARP的4种典型情况总结:
(1)发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。这时用ARP找到目的
主机的MAC地址。
(2)发送方是主机，要把IP数据报发送到另一个网络上一个主机。

当主机A发送IP数据报给主机F时，在地址解析方面要经过以下3个步骤:
1)主机A先通过ARP解析出路由器R1的硬件地址，将IP数据报发送到R1。
2)R1再通过ARP解析出R2的硬件地址，将IP数据报转发到R2。
3)R2再通过ARP解析出主机F的硬件地址，将IP数据报交付给主机F。
因此，主机A发送IP数据报给主机F要经过3次ARP地址解析。

(3)发送方是路由器，要把IP数据报转发到本网络上的一个主机。这时用ARP找到目的
主机的MAC地址。
(4)发送方是路由器，要把IP数据报转发到另一个网络上的一个主机。这时用ARP找到
本网络上的一个路由器的MAC地址，剩下的工作由这个路由器来完成。

6.IP协议

IP协议是TCP/IP协议簇的核心，它为上层(传输层)协议(TCP/UDP)提供无状态、无连接、不可靠的服务。

(1) 无状态: IP通信双方的数据状态信息不同步，即所有的IP数据报的发送、传输、接收都是相互独立的，没有上下文关系。
(2) 无连接: IP通信双方不能长久地维持对方的任何信息。上层协议每次发送数据时都需要指明通信对方的地址
(3) 不可靠: 不能保证IP数据报准确地到达接收端，“尽最大努力交付”（p91 问题4-23）

在网络协议中无状态无连接是很常见的，如UDP协议和HTTP协议。使用IP服务的上层协议若要实现数据确认、超时重传等机制，就需要在上层协议中实现，如TCP协议。

7.ICMP协议：

•  ICMP 是 IP 层的协议（IP协议直接为ICMP提供服务）传输的信息不可靠，可以用来进行拥塞控制，支持主机或路由器进行差错（或者异常）报告，发送特定ICMP报文（作为IP数据报的数据部分）

（1）差错报告报文（4种）

•  终点不可达

•  时间超过(IP分组的TTL值减为0)

•  参数问题（IP数据报首部字段有问题）

•  改变路由（重定向）(Redirect)

•  源站抑制  当路由器或主机由于拥塞而丢弃数据报时，就向源点发送源点抑制报文，

当路由器利用IP数据报首部中的“首部检验和”字段检测出在传输过程中出现了差错时，就简单地将其丢弃，不发送一个 ICMP报文给源主机
 

（2）ICMP的应用：PING使用了 ICMP 回送请求与回送应答报文（PING发送请求报文，目的主机发送应答报文），是应用层直接使用网络层 ICMP 的例子，它没有通过运输层的 TCP 或UDP

8.路由和寻址

得到下一跳路由器的IP地址后不是直接将该地址填入到待发送的数据报，而是将该IP地址转成MAC地址，将其放到MAC帧首部中，然后根据这个MAC地址来找到下一跳路由器。 
 

（1）路由表

**路由器到互联网的路由是默认路由，即目的网络IP和子网掩码都是0.0.0.0**

**路由器到域名服务器的路由是特定路由，子网掩码是255.255.255.255**

要满足最长前缀匹配原则，注意先找掩码最长的进行比较

路由表只保留到达目的地址的下一个路由器的地址，而不保留整个传输路径的信息。路由表通常包含目的网络和到达该目的网络路径上的下一个路由器的IP地址。如果是直接交付的，那么没有下一条的IP地址（天勤87题）

IP报文的头部有源IP和目的IP。路由器根据目的ip计算出iP所在的网段，根据网段转发到不同的端口（即根据目的网络地址转发）如果在路由表中没有该网段的转发端口，则转发至默认路由端口

（2）路由聚合

（3）路由协议

–路由传输协议（Routed Protocol）网间经路由被传输的协议：IP

–路由选择协议（Routing Protocol）实现路由选择算法的协议：RIP，OSPF，BGP

路由选择协议（应用层协议）--用于动态路由

功能：获取网络拓扑结构的信息、构建路由表、在网络中更新路由信息、选择到达每个目的网络的最优路径、识别一个通过网络的无环通路等。发现下一跳的物理地址不属于路由选择协议的功能，一般通过其他方式来完成，如使用ARP。

书P119 4-39
1）动态路由—距离向量法（最短路径优先）
每个站点只知道自己和邻居的局部信息；
RIP协议：基于以路由器个数（hop）为度量的D-V算法
– 刷新周期为30秒
–适于小型网络的内部路由协议

–RIP不能在两个网络之间同时使用多条路由。RIP选择一个具有最少路由器的路由(最短路由)，哪怕还存在另一条高速(低时延)但路由器较多的路由。

RIP协议优点：实现简单，开销较小。
RIP协议缺点：限制了网络的规模，它能使用的最大距离为15（16 表示不可达）。“好消息传播得快，而坏消息传播得慢”网络出故障的传播时间往往需要较长的时间
路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。

2）动态路由—链路状态法（最短路径优先，使用迪杰斯特拉算法）

OSPF协议（Open Shortest Path First）为了解决RIP不适用于大型网络的问题

RIP VS OSPF

RIP是UDP数据报的数据部分，OSPF使用IP数据报传送(将信息作为IP数据报的数据部分)

OSPF收敛速度更快

内部网关协议，主要处理自治系统内部的路由选择问题; BGP属于外部网关协议，主要处理自治系统之间的路由选择问题。

 9.IP数据报--IP协议的PDU，Internet上数据传输的基本单元，长度范围20B-60B，默认情况下看作20B（注意里面的数据都是十六进制的）数据部分是ICMP报文

(1) 版本号表示IPV4/IPV 6;协议号表示传输层协议类型

常见协议的对应字段值：
ICMP 1    IGMP 2    TCP 6    UDP 17    OSPF 89

(2)在首部中有三个关于长度的标记：（不要总拿一(1)条假首饰(4)来骗(片)我吧(8)）

总长度字段（首部长度+数据长度）以1字节为单位

[IP数据报的总长度是MAC帧的数据部分]

IHL: 首部（报头、分组头）长度,以4字节为单位记录（即总长度/4，最小为5，因为首部固定长度为20字节）

片偏移：指出分组在分片后某片在原分组中的相对位置，8字节为基本单位

（3）IP分组的首部校验和仅检查分组的首部信息,不包括数据部分。

（书上有进一步解释P103 4-11和4-12）
（4）在IP首部中，与分片和重组有关的字段：

标识字段用于让目标机器确认新到达的分片是否属于同一个数据报，用于重组分片后的IP数据报。
标志字段中的MF: 为1时, 表示“后面还有分片；DF表示是否分片: 为1时, 表示“不能分片”，在IP数据报头的第7字节的第7位（从右往左数从1开始）表示

片偏移则指出分组在分片后某片在原分组中的相对位置，8字节为基本单位

注意：分片由路由器来完成，在目的主机处重组。在分片时，对报文的数据段进行操作

（5）为了避免形成无限转发环路的分组，IPv4协议通过设定生命期（TTL）来解决,即数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。

10.设备：路由器

10.1功能：路由器是网络层设备，其任务是转发分组。可以运行路由协议，设置路由表（1对1）；根据收到的IP分组的目的IP地址，将其转发到合适的输出线路上，转发分组的依据是报文的IP地址；当路由器监测到拥塞时，可合理丢弃IP分组，并向发出该IP分组的源主机发送一个源点抑制的ICMP报文；路由器对收到的IP分组首部进行差错检验，丢弃有差错首部的报文，但不保证IP分组不丢失。（保证发送的无误，不能保证接收到的无误）

10.2注意路由器与物理层的集线器，数据链路层的交换机的区别，后两者都是工作在本层，而路由器是实现了整个通信子网三层的功能，用来连接不同的网络，即IP地址中的网络号不同。（所以路由器的不同端口连接的必须网络号不同）

10.3路由器连接的异构网络：网络的异构性是指传输介质、数据编码方式、链路控制协议及不同的数据单元格式和转发机制，这些特点分别在物理层和数据链路层协议中定义。

10.4路由器是第三层设备，向传输层及以上层次隐藏下层的具体实现，所以在路由器互联的多个局域网结构中，要求每个局域网的物理层、数据链路层、网络层协议可以不同；而网络层以上的高层协议必须相同。

数据报服务（不面向连接）VS虚电路服务（面向连接）

数据报服务和虚电路服务由网络层实现，向传输层提供服务。

1. 在进行数据交换的两个端系统之间只能有一条虚电路    这句话是错误的，两个端系统之间可以有多条虚电路为不同的进程服务。
2. 一条虚电路能为不同的进程服务     这句话是错误的，每条虚电路只能为端系统特定的进程服务。

可变长的子网掩码：路由器的每个端口的子网掩码可以不一样
 

传输层

传输层向它上面的应用层提供通信服务，它属千面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层

向上提供标准的传输服务  向下屏蔽不同的通信子网

1.功能：

实现端到端的应答（主要功能 进程之间的逻辑通信）

分用和复用：复用是指发送方不同的应用进程都可使用同一个传输层协议传送数据；分用是指接收方的传输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付到目的应用进程

差错检测（对收到报文的首部和数据部分都检测）网络层只检测IP数据报首部

分组排序和流量控制

2.TCP是用面向连接的传输保证数据准确可靠的传输，对数据封装成TCP报文，每个TCP报文有编号，使用滑动窗口进行发送，接收ACK确认报文，以便接收端能够准确的回复。

3.TCP协议&UDP协议:TCP 不一定运行在 IP 层之上，不同的协议可以使用相同的端口

3.1TCP(传输控制协议)---可以超时重传
面向连接，
具有差错控制，确认机制，定时连接管理机制（网络层出错只能重传）
提供可靠，按序的交付(利用网络层IP协议提供的不可靠分组传输服务,解决分组的重传和排序问题)
传输的是字节流，不是消息流，不保留数据报（报文）的边界
不支持多播广播，支持同时的双向传输（全双工）
有20B的首部开销，报文头部长，传输开销大，数据部分最多65515B
传送的是报文段

POP3建立在TCP连接上，使用的是有连接可靠的数据传输服务。

TCP端口标识：Port

发送端
– 分配源端口，指定宿端口，构造TCP数据报，交IP
接收端
– 匹配TCP头部宿端口的应用进程
– 匹配成功，数据报排入相应的队列，若端口队列满，则丢弃数据报
– 匹配不成功，丢弃数据报，回送“宿端口不可达”的ICMP报文

可靠传输机制：

1）序号:用来保证数据能有序提交给应用层
2）确认:确认号为期待收到的下一个报文段第一个字节的序号
3）重传：
超时:计时器到期还没收到确认则重传对应报文
冗余确认:当收到失序报文时向发送端发送冗余ACK

3.2UDP（用户数据报协议）– 节省建立/释放连接和重传的开销
无连接
不保证可靠交付，尽最大努力的交付
传输的是消息流(面向报文)，保留应用层交下来的报文的边界，不会拆分，也不会合并
支持多播广播
只有8B的首部开销(假首部是在计算校验和的时候临时加在UDP用户数据报前面的，假首部大小为12B，在传送给下一层网络层的时候，去掉这个假首部)
传送的是UDP用户数据报
适用于实时数据传输（没有拥塞控制），由应用层解决纠错问题，在IP层的数据报服务之上提供两个基本服务：分用复用和差错检测

执行过程：

发送端
– 分配源端口，指定宿端口，构造UDP数据报，交IP
接收端
– 匹配UDP头部宿端口的应用进程
– 匹配成功，数据报排入相应的队列，若端口队列满，则丢弃数据报
– 匹配不成功，丢弃数据报，回送“宿端口不可达”的ICMP报文

3.3TCP和IP（P134）

TCP负责将信息拆分为数据报，并在数据报达到目的地后对其进行装配
IP负责为数据报选择路由以使将其传递到正确的目的地（检测出差错直接丢弃，不会重传）

3.4UDP和IP（p135）

4.Ping指令，先使用应用层协议DNS将域名解析为目标主机的IP地址；之后使用网络层协议ARP，通过目标主机的IP地址映射为MAC地址，通过IP地址可以知道数据包最后发给谁，MAC地址可以知道数据包下一跳给谁，这样数据才能顺利到达；之后使用网络层协议ICMP来传递主机间的控制信息。由于主机间没有连接过程，是直接发送数据的，所以不使用TCP协议。

5.端口

数据链路层按MAC寻址，网络层按IP寻址，传输层按端口号寻址

端口是运输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现

端口– 全局分配，用于标准服务器，取值小于1024
临时端口– 本地分配，取值大于等于1024

6.数据报

（1）UDP数据报VS TCP数据报

TCP报文段和UDP数据报都包含源端口、目的端口、校验和。

校验范围：伪首部，UDP数据报的首部和数据

由于UDP提供不可靠的传输服务，不需要对报文编号，因此不会有序列号字段，而TCP提供可靠的传输服务，因此需要设置序列号字段。

目的IP地址属于IP数据报中的内容。

（2）UDP数据报的封装：

（3）TCP数据报的封装：

（4）TCP报文段细说

首部默认是20B;

1)源端口和目的端口各占2B
2)序号占4B（报文段第一个字节的序号）
3)确认号占4B，累积确认;
4)数据偏移（区分于IP数据报的数据偏移），这里表示首部长度，确认首部最长60B
5)窗口字段用于流量控制
6)确认比特ACK，同步比特SYN，终止比特FIN在连接建立和释放的时候都是1

 

报文段序号指的是数据部分第一个字节的序号，所以A错误，选C

(5)TCP可靠传输：累积确认

为了保证数据传输的可靠性，TCP采用对报文段确认的机制（虽然是面向字节，但是是对报文段确认）

在TCP/IP模型中，网络层及其以下各层所构成的通信子网负责主机到主机或点到点的通信，而传输层的主要作用是实现分布式的进程通信，即在源主机进程与目的主机进程之间提供端到端的数据传输。一般来说，端到端信道是由一段段的点到点信道构成的，端到端协议建立在点到点协议之上。在网络层标识主机的是IP地址，而在传输层标识进程的是端口号。

7.TCP拥塞控制

判断网络是否出现拥塞的依据是网络的吞吐量是否随着负载的增加而不断下降。
(TCP 的超时重传机制可能导致拥塞的加剧)
拥塞控制与流量控制的区别：拥塞控制是让网络能够承受现有的网络负荷，是一个全局性的过程，涉及所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。相反，流量控制往往是指点对点的通信量的控制，即接收端控制发送端，它所要做的是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。

接收窗口：接收方告知给发送方，反应接收方容量

拥塞窗口：发送方根据估算的网络拥塞程度设置的窗口值，反应当前网络容量

1、慢开始算法（接收窗口rwnd，拥塞窗口cwnd）
在TCP 刚刚连接好并开始发送TCP 报文段时，先令拥塞窗口cwnd = 1, 即一个最大报文段长度MSS 。每收到一个对新报文段的确认后，将cwnd 加1, 即增大一个MSS 。用这样的方法逐步增大发送方的拥塞窗口cwnd, 可使分组注入网络的速率更加合理。使用慢开始算法后，每经过一个传输轮次（即往返时延RTT), 拥塞窗口cwnd 就会加倍，即cwnd 的大小指数式增长。这样，慢开始一直把拥塞窗口cwnd 增大到一个规定的慢开始门限ssthresh（阈值），然后改用拥塞避免算法。
2、拥塞避免算法
发送端的拥塞窗口cwnd 每经过一个往返时延RTT 就增加一个MSS的大小，而不是加倍，使cwnd 按线性规律缓慢增长（即加法增大），而当出现一次超时（网络拥塞）时，令慢开始门限ssthresh 等于当前cwnd 的一半（即乘法减小），拥塞窗口cwnd从1开始重新增加。

 

3、快重传
快重传技术使用了冗余ACK 来检测丢包的发生。同样，冗余ACK 也用于网络拥塞的检测（丢了包意味着网络可能出现了拥塞）。当发送方连续收到三个重复的ACK 报文时，直接重传对方尚未收到的报文段，而不必等待那个报文段设置的重传计时器超时。
4、快恢复
发送端收到连续三个冗余ACK (即重复确认）时，执行“乘法减小”算法，把慢开始门限ssthresh 设置为出现拥塞时发送方cwnd 的一半。与慢开始（慢开始算法将拥塞窗口cwnd 设置为1) 的不同之处是，它把cwnd 的值设置为慢开始门限ssthresh 改变后的数值，然后开始执行拥塞避免算法("加法增大")'使拥塞窗口缓慢地线性增大。由于跳过了cwnd 从1 起始的慢开始过程，所以被称为快恢复。 

在出现网络拥塞时，若对分组的重传不加抑制，数据流量增加又将进一步增加时延，出现的恶性循环，最终将导致整个网络完全失效；这种现象称为拥塞崩溃

广播风暴 VS 拥塞崩溃

广播风暴：一个数据帧或包被传输到本地网段上的每个节点就是广播。
由于网络拓扑的设计和连接问题等原因导致广播在网段内大量复制、传播数据帧，最终导致网络性能下降，甚至网络瘫痪，这就是广播风暴。所以需要有能够隔离广播域的设备路由器

 

端到端VS点到点

端到端传输的优点:链路建立后，发送端知道接收设备一定能收到，而且经过中间交换设备时不需要进行存储转发，因此传输延迟小。

端到端传输的缺点:(1)直到接收端收到数据为止，发送端的设备一直要参与传输。如果整个传输的延迟很长，那么对发送端的设备造成很大的浪费。(2)接收端设备关机或故障，数据传输不可能实现。

点到点传输的优点:发送端设备送出数据后，它的任务已经完成，不需要参与整个传输过程，这样不会浪费发送端设备的资源。另外，即使接收端设备关机或故障，点到点传输也以采用存储转发技术进行缓冲。

点到点传输的缺点:发送端发出数据后，不知道接收端能否收到或何时能收到数据。
 

应用层

TCP端口号：80（HTTP） 25（SMTP）

1.域名系统DNS--提供从IP地址到域名，或者域名到IP地址的映射域名系统(Domain Name System，DNS）是因特网使用的命名系统，采用客户/服务器模型，其协议运行在UDP之上（有时候也用TCP），使用53号端口。
1.1关于域名的对应关系：

（1）域名和IP地址不是一一对应：如果一台主机通过两块网卡连接到两个网络，那么就具有两个IP地址，但这两个IP地址可能就映射到同一个域名上；如果一个主机具有两个域名管理机构分配的域名，则这两个域名就可能具有相同的IP地址。

（2）域名和MAC地址不是一一对应：一个主机可以通过两块网卡连接在两个网络上，每个网卡对应一个MAC地址，所以有两个MAC地址
1.2域名服务器：主要功能是通过请求及回答获取主机和网络相关信息

Internet上提供客户访问的主机必须有IP地址，可以没有域名
1.3域名解析：依赖于由域名服务器组成的逻辑树，在域名解析过程中，主机上请求域名解析的软件只需要知道本地域名服务器的IP

主机向本地域名服务器的查询都是采用递归查询

1.4查询方式

递归查询靠别人，迭代查询靠自己

2.电子邮件

相关协议：POP3，SMTP，IMAP，MIME（基于TCP可靠传输）

用于接收：POP3脱机协议 VS IMAP联机协议

用于发送：SMTP

FTP用来传输文件，SMTP用来发送电子邮件，HTTP用来传输网页文件，都用传输层有连接的TCP服务。DNS在传输层采用无连接的UDP服务

中继主机relay host（域间邮件路由）

•  与路由器的比较

– router：实现网络层IP分组的路由选择

– relay host：实现应用层电子邮件的路由选择

– relay host与mail host可以是在一台主机

5个使用到TCP的：DNS,TelNet,SMTP,HTTP,FTP

3.网络应用模型

3.1  C/S模型
客户程序必须知道服务器程序的地址，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
常见使用客户/服务器模型的应用：Web、文件传输协议(FTP)、远程登录和电子邮件等。.
C/S模型的主要特点：
客户机相互之间不直接通信。例如，在Web应用中两个浏览器并不直接通信。
好处：

•  实现计算机资源和信息资源的共享

•  减少网络流量，提高网络的运行效率

•  便于数据的管理和维护

•  充分发挥服务器和客户机各自的优势

3.2  P2P模型
P2P模型是整个网络中的传输内容不再被保存在中心服务器上，每个网络结点都同时具有下载、上传的功能，其权利和义务都是大体对等的。
在P2P模型中，各计算机没有固定的客户和服务器划分。任意一对计算机——称为对等方(Peer)，直接相互通信。
P2P模型的优点主要体现如下:
1)减轻了服务器的计算压力，消除了对某个服务器的完全依赖，可以将任务分配到各个结点上，因此大大提高了系统效率和资源利用率
2)多个客户机之间可以直接共享文档。
3)可扩展性好，传统服务器有响应和带宽的限制，因此只能接受一定数量的请求。
4)网络健壮性强，单个结点的失效不会影响其他部分的结点

4.WWW服务（C/S工作模式）---注意他不是一种协议！

工作原理：写入URL-->浏览器向DNS请求域名解析，找到主机IP地址-->与该主机（服务器）建立TCP连接-->向该主机发出请求获取某个页面-->服务器通过TCP连接传送页面-->撤销TCP连接-->浏览器显示页面

WWW服务的第一步是WWW浏览器完成对WWW服务器的域名解析

简答问题：
1.一台具有单个DNS名称的机器可以有多个IP地址吗?为什么?
可以，IP地址由网络号和主机号两部分构成。如果一台机器有两个以太网卡，那么它可以同时连到两个不同的网络上（网络号不能相同，否则会发生冲突);这样的话，那么它需要两个IP地址。
2.一台计算机可以有两个属于不同顶级域的 DNS名字吗?如果可以，试举例说明。
可以，例如 www.cskaoyan.com和 www.cskaoyan.cn属于不同的顶级域(.com和.cn)，但它们可以有同样的地址。用户输入这两个不同的DNS名字，访问的都是同一台服务器。
3.DNS使用UDP而非TCP，如果一个 DNS分组丢失，没有自动恢复，那么这会引起问题吗?如果会，应该如何解决?
DNS使用传输层的UDP而非TCP,因为它不需要使用TCP在发生传输错误时执行的自动重传功能。对于DNS服务器的访问，多次DNS请求都返回相同的结果，即做多次和做一次的效果一样。因此 DNS操作可以重复执行。当一个进程做一次DNS请求时，它启动一个定时器。如果定时器计满而未收到回复，那么它就再请求一次，这样做不会有害处。

各种简称：
FEP（Front End Processor）
集中器（concentrator）
分组交换网（packet switching）
报文交换(message switching)
ISOC：Internet Society（国际互联网协会）

RFC：Request For Comment
ISO：International Standard Organization 
OSI：Open System Interconnection Reference Model 

OSI/RM：开放系统互连基本参考模型
PDU(Protocol Data Unit)：在对等层次上传送数据的基本单元
SAP(Service Access Point)：相邻的层次间的逻辑接口
广域网（Wide Area Network） 
局域网（Local Area Network） 
城域网（Metropolitan Area Network）
屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair)STP 
非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair) UTP
DTE（数据终端设备）：具有一定数据处理能力及收发数据能力的设备，如主机、路由器。 

DCE（数据电路端接设备）：在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、保持和释放数据链路的连接，如交换机、集线器

帧校验序列FCS(Frame Check Sequence)
自动重传请求 ARQ (Automatic Repeat reQuest)
ACK：确认帧
NAK：否认帧
HDLC高级数据链路控制
点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)

PPP协议组成部分：
链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)
网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)

ISP(internet service provider)互联网服务提供商
tcp/ip全称是Transmission Control Protocol/Internet Protocol(传输控制协议/网际协议)
载波侦听多点接入（Carrier Sense Multiple Access）CSMA
Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection  CSMA/CD
时分复用TDM 
频分复用FDM 
波分复用WDM 
码分复用CDM
CDMA码分多址（Code Division Multiplexing Access）
IEEE：Institute of Electrical and Electronic Engineers 美国电气和电子工程师学会
MAC：Media Access Control  媒体访问控制
LLC：Logical Link Control 逻辑链路控制
FDDI：光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface）
Token Ring 令牌环网

LAN局域网

IP层的5个主要协议：
IP( Internet Protocol)
ICMP网际控制报文协议(Internet Control Message Protocol)用于IP层差错与控制报文的传输
ARP 地址转换协议（Address Resolution Protocol)  IP-->MAC
RARP 反向地址转换协议(Reverse Address Resolution Protocol) MAC-->IP
IGMP(Internet Group Management Protocol)用于组播

CIDR 无分类域间路由选择 (Classless Inter-Domain Routing)
IP数据报文：
IHL: 首部长度,以4字节为单位记录 
TOS:区分服务
DSCP（Differentiated Service Code Point）
ECN（Explicit Congestion Notification，显示拥塞通知）
MTU: 最大传输单元，指网络帧格式中数据字段的最大长度
PING (Packet InterNet Groper)

用户数据报协议UDP

传输控制协议TCP 

路由协议（2个）：
路由传输协议（Routed Protocol）  网间经路由被传输的协议：IP 
路由选择协议（Routing Protocol） 实现路由选择算法的协议：RIP，OSPF， BGP

RIP协议：路由信息协议 Router Information Protocol
OSPF协议 开放最短路径优先协议（Open Shortest Path First）
BGP 边界网关协议 

TPDU（传输协议数据单元）

MSS (Maximum Segment Size) 是 TCP 报文段中的数据字段的最大长度。

POP3协议：Post Office Protocol 3

IMAP4协议：Internet Message Access Protocol

简单邮件传输协议SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）

超文本传输协议HTTP（Hypertext Transfer Protocol）

万维网WWW（World Wide Web）  

邮件传输和服务系统：

邮件服务器（mail server）– 为用户提供邮箱，存储到达的邮件

邮件主机（mail host）  – （域内邮件路由）

中继主机（relay host ）– （域间邮件路由）

网关（gateway）– 在不同邮件系统间转发邮件