计算机网络概述

计算机网络概述

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基于谢希仁老师的《计算机网络》

• 选择，简答，应用（20个选择）
• 基本概念的应用

1. 第一章概述

• 互联网具有连通性和共享性
• 三个概念
  • Internet(互联网) ：最大的计算机网络，采用TCP/IP协议
  • 计算机网络：由结点和连接结点的链路组成
  • internet(互连网)：通过路由器把网络连接起来，网络的网络
• 互联网由边缘部分和核心部分组成
  • 核心部分由大量网络和路由器组成，为边缘部分提供服务
  • 由所有连接在互联网上的主机组成，用户直接使用
• 电路交换
  • 面向连接：建立连接，通信，释放连接
• 分组交换
  • 把报文划分成短的数据段，然后分组，每个数据段添加首部
  • 首部都含有地址信息
  • 每个分组独立选择传输路径
  • 高效、灵活、迅速、可靠
• 按照网络范围划分
  • WAN、MAN、LAN、PAN
  • 公用网、专用网
  • 接入网
• 性能
  • 速率/数据率/比特率 Kbit/s = 1000bit/s != 1024bit/s
  • 带宽：频带宽度，即频率范围/HZ or 最高数据率
  • 吞吐量：小于额定速率，/ bit/s or bit or 帧
  • 时延：数据端到端的时间
    • 发送时延：数据帧长度/速率 （数据帧长度 kb=1024b）
    • 传播时延：信道长度/300000km/s
    • 处理时延：主机或路由器对分组的处理时间
    • 排队时延：在路由器队列中等待的时间
    • 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
  • 有效数据率：数据长度/(RTT + 发送时间)
  • 信道利用率：1 - D0/D (空闲时延/当前时延)
• 网络协议由：语义、语法和同步组成
• 各层完成的功能：差错控制、流量控制、分段和重装、分用和复用、连接建立和释放
• 实现本层的协议还需要使用下一层提供的服务
  • 通过协议从而实现向上一层提供服务

2. 五层协议体系

物理层

• 用来透明地传送比特
• 以及规定传输线路的格式和比特流与传输数据的转换方法
• 为了使得线路的利用率更高，故诞生了复用技术

数据链路层

• 控制数据如何传到物理层中
• 当用户通过ISP接入以太网的时候就需要用到PPP协议
• 因为以太网中起初只能进行半双工通信，所以我们就需要了解CSMA/CD算法，使这么通信不至于频繁碰撞以至于降低效率
• 为了增加局域网中主机的数量，需要用集线器在物理层扩展，用交换机在数据链路层扩展
• 未来以太网的速度越来越快，

网络层

• 网络层提供主机（包括路由器）之间的逻辑通信
• IP地址有32bit，常用的ABCD类，前三类单播，D类多播，IP最小长度是20B
• IP地址是虚拟的，真实的MAC地址要和虚拟的IP地址对应起来，就需要用到ARP协议
• 为了更有效转发IP数据包和提高成功交付的机会，需要用到ICMP协议。当路由表很大，提高效率的话可以用到MPLS来转发
• 因为路由器划分了不同的网络，当主机通过路由器进行不同网络间的通信的时候，就需要进行分组转发，不同网络也有可能指的是子网或者CIDR的网络
• 自治系统内会使用RIP或者OSPF，自治系统之间会使用BGP
• 因为IPv4地址数不够，所以要转化为IPv6
• 当通过D类地址多播的时候，就要用到IGMP协议

运输层

• 提供进程之间的逻辑通信，此时就需要用到socket
• IP层差错检验只检查首部，而运输层全部检查
• 根据应用要求不同，分为UDP和TCP两种协议
• TCP的可靠传输，拥塞和流量控制

应用层

• 虽然我们知道了进程之间的逻辑通信规范，但是每个应用进程之间都有不同的规范，我们需要为它们制定各自的协议
• 常见的有DNS、FTP、HTTP(S)、Telnet
• 其中，FTP使用20/21号端口，基于TCP连接，TFTP使用69，可基于UDP连接，NFS可以修改少量数据