计算机网络笔记

计算机网络笔记-第一章-概述

1、OSI参考模型

应用层：所有能产生网络流量的程序
表示层：在传输之前是否进行加密或压缩处理，以及数据描述（数据在各台计算机之间的描述格式不同）
会话层：提供数据交换的定界和同步功能，包括了建立检查点和恢复方案的方法。
比如打开浏览器访问一个网站，就要跟这个网站的服务器进行数据传输，从服务器过来的数据就显示在这个标签栏里，此时再打开一个标签栏访问另一个网站，这个网站的数据就只传输到这个标签页上，不能传到第一个标签页上，不然就会错乱。标签页和服务器之间就建立了一个会话。
如何查看会话，cmd->输入netstat -n，established就是建立了会话。

传输层：可靠传输，流量控制，不可靠传输
网络层：负责选择最佳路径，规划ip地址。
数据链路层：定义帧的开始和结束，实现透明传输（中间加的进行转义的位在接收端被去掉），还进行差错校验。
物理层：定义网络设备的接口标准，电器标准等，解决如何在物理链路上传输更快。
由物理层往上都是下层的为上层提供服务。七层各司其职，又都是独立的，比如传输层就只负责传输数据包而不管传的数据是什么。

2、利用OSI参考模型对网络进行排错指导

1. 物理层故障：查看网线连接状态，查看数据包接收和发送的数目（在网线已连接通的情况下，直接打开网络控制中心查看就可），如果只有发送却没有接收就可能是网线水晶头（两根发送数据，两个接收数据）没接好。
2. 数据链路层故障：MAC地址冲突；ADSL欠费就是通过停止数据链路层访问运营商的服务而停止网络；网速发办法协商一致，比如服务器是100兆，而接到的交换机是1000兆，这个交换机强制设置成1000兆且不允许网络协商为100兆。
3. 网络层故障：配置了错误的IP地址，子网掩码；配置了错误的网关；路由器上没有配置到达目标网络的路由。
4. 应用层故障：应用程序配置错误(会话层，传输层，表示层，应用层统一化分为应用层故障)
5. 以上排错由底层往顶层排，低层的简单，顶层的越复杂。

3、TCP/IP协议和OSI参考模型

数据封装：


FCS是校验位，对数据进行校验。

4、计算机网络的性能

1、速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率，也称为bit rate，单位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。
2、带宽：数字信道传送的最高数据率。单位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s
3、吞吐量：在单位时间内通过某个网络的数据量，单位b/s，Mb/s等。
4、时延

1. 发送时延 = 数据块长度(比特)/信道带宽(比特/秒)
2. 传播时延，处理时延，排队时延。处理时延就是比如经过某个路由器，路由器要分析这个数据包该发往哪个接收端，它应该走哪一个下一跳。排队时延就是在到达某个路由器时，因为数据包可能很多此时都进入路由器的缓存中等待处理，这个等待的过程所花的时间就是排队时延。

发送时延就是数据发送开始到全部进入传输信道所花的时间，信道带宽越宽这个时间就越少，而传播时延从数据发送端到接收端在信道中传输所花的时间，这个传输速度一般是跟传输介质有关，是一个固定值。
5、时延带宽积：时延带宽积 = 传播时延 X 带宽，表示的就是有多少数据正在信道线路上传输。
6、往返时间RTT：从发送方发送数据开始，到接发送方收到接收方确认。可以通过ping命令了解这个往返时间。
7、利用率

1. 信道利用率：有数据通过时间/(有 + 无)数据通过时间
2. 网络利用率：信道利用率加权平均值
   

计算机网络笔记-第二章-物理层（了解）

1、基本概念

物理层的主要任务描述为：确定传输媒体的接口的一些特性，即

• 机械特性：接口大小，形状，引线数目
• 电气特性：例如规定电压范围(-5V到+5V)
• 功能特性：例如规定-5V表示bit位0，+5V表示1
• 过程特性：规定建立连接时各个相关部件的工作步骤。

单工通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工通信：通信的双方可以发送信息，但不能双方同时发送。
全双工通信：通信双方可以同时发送和接收信息。

基带信号：来自信源的信号。比如说话的声波，一般近距离通信就采用基带传输，基带信号的衰减不大。
带通信号：把基带信号经过载波调制后， 把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。适合传输到较远距离。

对基带信号的几种调制方法：

几种编码格式：（双极性和单极性就是一个是正负两端，一个只有一个端。归零与不归零就是在一个信号结束后是不是把电位设置为0。）

曼彻斯特编码：前面几种无法表示没有数据传输时是什么样的，但是它可以。

差分曼彻斯特编码：

信噪比：

可见，噪声功率越大，信道传输速率越低。比如在说话时，每分钟说200个字，能听清，在有噪声鞭炮声加入后每分钟200个字可能就会听不清，此时放慢速度就可以听清。也能让信息无差错传输。这就是香农公式给出的信息准则。

网线：

计算机网络笔记-第三章-数据链路层

1、一些基本概念

数据链路层的信道类型：
1、点对点信道。用网线直接连接两台主机
2、广播信道。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送。加入了交换机这种设备的网络。

装入是加入帧头和帧尾，传到物理层就是01的二进制。

2、数据链路层的三个基本问题

1. 封装成帧
   
   MTU是最大传输长度，以太网不超过1500字节
2. 透明传输
   
   如果刚好数据部分出现了尾部标识，就会发生错误。导致提前结束数据部分的接收。此时解决办法就是加入转义字符，比如ESC，表示这是一个标识符。
   
   接收端收到后会把这些转义字符去掉，因此对于接收者和发送者来说，他们是不知道这个转义字符存在的，这就叫透明传输。
3. 差错控制
   传输过程中可能会产生比特差错：1可能变成0，0也可能变成1。在一段时间内，传输错的比特占传输比特总数的比率叫做误码率，它和信噪比有很大的关系。因此得采用各种差错检测措施。

差错检测措施：
1、循环冗余检验CRC
在发送端，先把数据划分为组。假定每组K个比特，待传送得一组数据M = 101001(即K=6)。在M得后面添加供差错检测用的n位冗余码一起发送。添加了冗余码称为帧检验序列FCS。CRC是一种常用的检错方法，而FCS是添加在数据后面的冗余码，FCS可以由CRC这种方法得出，但不是只有这一种方法。
计算过程：

前面的除数位数根据加的冗余码的位数来定，比冗余码的位数多一位，图中三个000，除数就是4位，除数随便选，1011，1111，1010均可。此时算出来的001就添加到M后面发送过去，接收端同样的除以1101看看余数是不是0，是0没问题，不是就说明数据部分发生了错误，就丢弃。图中除法是进行的亦或运算，相同的取0，不同的取1。
CRC只能做到无差错接受，即凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错，有差错的帧就丢弃而不接受。要做到可靠传输，（即发送什么就收到什么）就必须再加上确认和重传机制，考虑帧重复，帧丢失，帧乱序的情况。
除数位数越低，越不容易检测出差错，越高越容易检测出差错，比如除十进制的100，就会有0-99个余数，此时如果余数是88就出错，但是如果除数是2，就没那么容易检测出差错。

3、PPP协议(point to point protocol)

1、PPP协议在拨号上网的时候用的最多，用户直接通过接入网联系ISP服务商，由服务商分配IP地址，从而让用户加入因特网，加入因特网之前需要验证密码是否正确，是否欠费等。广域网使用的多。


向上支持多种网络层协议比如IP等，多种类型链路，比如光纤、双绞线等，检测连接状态就是IP地址、密码等是否合法，还可以进行数据压缩，比如111111，000000可以压缩成6个1，6个0这样表示。

2、帧组成：

标志段F中的7E就是01111110，A字段的FF和03是固定的，因为这是点到点的数据协议，知道要发送到谁，是固定了。协议部分是2个字节表示，里面用来表示数据报的类型。FCS就是帧检验序列。

PPP协议解决透明传输：

如果信息部分传的不是字节流而是二进制比特流，就要用0比特填充方法：

问题：PPP协议为什么不像网络层一样使用序列号和确认机制？

就是点到点的传输，如果出错了接收端就直接丢弃也不会确认重传，只有最后的差错检测，是否是传输正确。