前三节笔记

本文介绍了计算机网络的基础知识,包括数通的作用、网络层次结构、不同类型的网络拓扑如总线型、环形、星型和网状结构。还详细讨论了集线器、交换机、路由器的功能,以及IP地址、子网掩码、网关和ARP协议的重要性。此外,提到了TCP协议的可靠传输特性,如确认机制、重传机制、排序机制和流控机制。

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数通

1.需要有一个通道

2.需要有个节点

3.都有载体

通过一些特殊的通道把分布在不同地理位置的物品连接起来,从而实现信息的传输和共享。

网络作用:

1.数据通信

2.资源共享

3.分布处理

计算机网络基础

世界第一台计算机–1946年–计算机导弹弹道的—分时计算系统

二进制语言(机器语言)


  • 自然语言–编码

  • 编码–二进制

  • 介质访问控制层:控制硬件,将二进制转换为电流,并控制物理层输出电流。

  • 计算–cpu

对等网

  • 升级硬件资源
  • 增加电脑数量

继续扩大网络

  • 增大距离

    • 信号失真

      • 网线
      • 仅仅减少失真不能完全避免
    • 信号衰减

      • 中继器
  • 增加节点

    • 网络拓扑结构
    • 总线型:由一条多芯网线向四周延展,连接各个节点。
      • 优点:信道利用率高,结构简单,成本低
      • 缺点:同一时刻,仅允许两个节点进行通讯
    • 环形:由节点与节点连接到线路组成闭环。
      • 优点:增加和删除设备简单
      • 缺点:信道利用率低,对中心节点要求高
    • 星型:由中央节点和通过链路链接到中央节点的节点组成
      • 优点:结构简单,扩展性强,连接方便
      • 缺点:信道利用率低,对中心节点要求高
    • 网状:实际上是由星型拓扑扩展而来,使用全连接的方式,网状中任意一个节点都属于中心节点
      • 优点:稳定,从节点到节点有多条路径可选—运营商网络
      • 缺点:结构复杂,成本高

集线器—HUB

  • 纯物理层设备

  • 缺点:

    1.安全问题

    2.延时问题—产生大量的垃圾信息

    3.地址问题—MAC地址–48二进制—12位十六进制

    4.冲突问题—载波侦听多路访问/冲突检测机制—CSMA/CD(先听后发、冲突停发、随即延迟后重发)–仅仅减少了冲突,并没有完全解决

      • 冲突域:连接在同一根导线上的所有工作站的集合
  • 网络无线传输

  • 完全没有冲突

  • 存在单薄传输数据

出现了一台设备,网桥(二层设备–处理二进制信号)–交换机

交换机

  • 识别MAC地址—MAC地址自学习
    • MAC地址自学习功能:交换机在接收到一个数据报文后,根据数据报文中的源MAC地址,与接收该报文的接口形成对应关系,并记录在MAC地址中。
    • 然后,交换机根据数据报文的目的MAC地址,查询MAC地址表项,若有匹配项,则根据匹配行动指示直接进行单播转发
    • 若无匹配项,则进洪泛转发(除了数据接口外,均发送一份数据)
    • MAC地址表不是永久记录的,而是存在老化时间–5分钟

交换网络–仅仅由交换机连接各个节点形成的网络–仅具备十几个节点,最多不超过200节点。

广播域–洪泛的范围

路由器

  • 隔离广播域

    • 路由器的一个接口就是一个独立的广播域。
  • 转发数据

    • 依靠路由表进行数据转发
  • 依靠交换机进行数据转发—同广播域

  • 借助路由器进行数据转发—跨广播域

IP地址

ipv4:32位二进制构成

ipv6:128位二进制

IP地址分为两部分:

网络位:表示该IP所在的网络

主机位:表示主机号

掩码

  • 掩码是32位二进制组成,用以判断IP地址的网络位。
  • 连续的1+连续的0组成。(必须以1开头)
  • 掩码中的数学1所代表的含义位IP地址的比特位为网络位。

网关

被称为一个广播域的门户,也就是路由器与该广播域所连接的接口,这个接口的IP地址称之为网关。

1.判断是否为同一广播域

2.若为同广播域,则将数据发送给交送给交换机,由交换机

ARP协议

原理:根据已知的地址来获取另一种未知的地址

  • ARP工作过程:

    • pc1发送一个广播帧,源IP和源MAC是PC1的,目的是MAC是FFFF:FFFF:FFFF
    • 该数据包会被同广播域内所有主机接受,而且报文内容是(ARP请求报文)
    • 谁是某某某IP,请回复
  • 非目的主机PC2:

    • 由于该广播帧是网络中所有主机云可接受的报文,故

PC2会接收这个数据帧,提取IP地址,发现并不是找自己的,所以会丢失该数据包。

TCPK/IP

美国国防部开发

OSI参考模型:

  • 开放式系统互联模式—国际化标准组织ISO提出—协议组(协议模型)

    • 应用层:接收用户数据,人机交互的接口
    • 表示层:将编码转化为二进制(加密,解密)—统一格式
    • 会话层(数据):针对传输的每一位数据建立一条连接(防止不同数据之间相互干扰)
      • 控制层面:上三层
      • 数据层面:下三层
    • 传输层(段):区分流量、定义数据传输方式;TCP,UDP
    • 网络层(包)
    • 数据连接层(帧):
      • LLCC----逻辑链路控制层
      • MAC—介质访问控制层
    • 物理层:

PDU

协议数据单元-----数据在不同层面的表现形式
上三层----数据
传输层----数据段
网络层----数据包
数据链路层-数据帧
物理层----比特流

物理层

  • 规定了一些物理特性(数据传输速率)
  • 代表设备:中继器、集线器
    • 介质:
      • 同轴电缆—淘汰
        • 10BASE5—粗同轴电缆–500m
        • 10BASE2—细同轴电缆–185m

数据链路层

  • 代表设备—网桥、交换机

  • 链路类型

    • 局域网
    • 广域网
  • MAC地址—物理地址—二层地址

    • 前24位:表示厂商ID
    • 后24位:表示产品ID
  • 数据帧

    • 以太网-2格式、IEE 802.3格式
  • 帧发送方式

    • 单播、广播、组播

网络层

  • IP地址— 逻辑寻址
  • IP地址的有类分址—根据IP地址前八位二进制的数字特征分类
    • A:0XXX XXX—0.0.0.0-127.255.255.255(掩码为8)
    • B:10XX XXXX 16
    • C:110X XXXX 24
    • D:1110 XXXX
    • E:1111 XXXX
A\B\C单播地址---可以做地址源,也可以做目的地址
D 组播地址    只能当目的地址使用
E  保留地址(科研地址)
  • 特殊地址— 不能手工配置带在电脑上

    • 0.0.0.0 网络地址(代表所有地址,或代表没有的地址)
    • 255.255.255.255—受限广播地址
    • 192.168.1.0/24 主机位全0
    • 192.168.1.255/24 主机位全1
    • 127.x.x.x 地址测试地址
    • 169.254.0.0/16 本地链路地址
  • 私有地址—可重复

    • A类:10.0.0.0—10.255.255.255—一个地址段
    • 172.16.0.0–172.31.255.255 ——16个网段
    • C类:192.168.0.0-192.168.255.255----256个地址段

TCP协议----传输控制协议

是一种面向连接的可靠性协议
可靠性:

  • 确认机制:传输确认,每收到一个数据段,均需要进行一次确认
  • 重传机制:当一个数据段中的某个报文丢失,会提醒要求重新传输该丢失报文
  • 排序机制:传输一个数据段,被分为多个报文,从不同路径传输,最终到达目的地的顺序会被打乱,需要重新排列组合恢复原始报文内容
  • 流控机制(滑动窗口机制):调节窗口大小来对流量进行控制
    -窗口大小:指无需等待确认就可以连续发送的最大数据量

TCP分段

TCP协议封装的数据不允许在IP层面进行分片操作。
MSS(最大传输段)= MTU-IP头部-TCP头部

PMTU—路径MTU发现协议

三次握手
四次挥手

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