计网复习提纲

基础知识

OSI model：

• 应用层，表示层，会话层，运输层，网络层，链路层，物理层

TCP/IP model:

• 应用层：为应用进程提供服务
• 运输层：为两个进程提供可靠或不可靠的传输与复用服务
• 网络层：做全球寻址
• 链路层：做局部寻址
• 物理层：透明的传递bits

协议与对应层：

• 应用层：DHCP,DNS，HTTP
• 运输层：TCP,UDP
• 网络层：IP
• 链路层：ICMP，ETH

设备与层极：

• 主机：5层
• 交换机：2-3层
• 路由器：3层

分层的优缺点：

• 优点：灵活，简单
• 缺点：更多的头部信息，不同层级或许之间的信息彼此有用

网络层IP的重要性：

• 保证了上下层的迅速更新
• 原则：最聪明的终端，最傻瓜的交换机

物理层

电路交换与包交换(具体计算见谢书1-10)

• 电路交换：建立链接、传输，传播，拆除链接
  • 复用：频分复用/时分复用
  • 优点：可靠性强，只要连接建立就不受拥堵的影响。
  • 缺点：建立链接拆除连接麻烦；对突发数据交换效率低下；对交换机提出了高要求
• 分组交换：线路被占暂存；包被单独对待；包含有附带信息(地址)
  • 复用：统计复用
  • 优点：简化交换机，实现成本低；带宽共享；鲁棒性强，不依赖于某一特定链路。
  • 缺点：不保证数据一定可达。
• 注：带宽即频率范围

复用

• 时分复用TDM：实现简单
• 频分复用FDM：需要一定的技术支撑
• 空分复用：wifi
• 码分多址CDMA：利用互不相通的正交序列，接受时进行两两相乘的内积然后相加除以位数即是发送的数据。
• 统计复用：所有的需求不会同时到达；结果不可靠；除极端条件都十分有效。

链路特性(带宽，有线，无线，广播)

时延计算

• 传输时延(transmission):由分组数据长度和带宽决定，将数据推出交换机的时延
• 传播时延(progagation):由传输介质决定，数据在链路上传播的时间（一般在$2\ast 10^8-3\ast 10^{8}m/s$）
• 排队时延(W):由包到达的平均速率A和队列的平均长度L决定：$W=L/A$
• 处理时延：现在不考虑。

吞吐率R，文件大小F，总传输时间为T：

• $R=F/T$

链路层

四个主要任务

• 分帧
• 决定链路使用权
• 可靠传输
  • 通常只在无线中实现，由交换机完成，例如直接传两遍，或者查错重传
• 检查错误与纠正
  • 有线：直接丢掉，由端系统要求重传
  • 无线：要求重传

多址接入协议原则：

• 一个节点发时吞吐量：R Mb/s
• n个点发时吞吐量：R/n Mb/s
• 分散鲁棒
• 简单低廉

ALOHA

• 没有时隙的概念，随时发送数据
• 有新来的帧，立即传输之，若碰撞，则等待一个帧间隔后以P的概率立即重传
• 效率$np(1-p{)}^{2（n-1）}$，翻了两倍的原因在于$t_0$传输成功的要求在于，$t_0-1$与$t_0$时刻都不能有任何节点传输数据，最大效率为时隙的一半$1/2e$

时隙ALOHA

• 没有载波监听，想发就发
• 每个节点的时钟同步
• 一个时隙发送一个帧
• 当一个节点想要发送一个帧时，它等到下一个时隙开始时发送
• 当一个时隙发生两个帧的碰撞时，发送方在时隙结束之前会得知
• 一次完整的传输过程：
  • 等到时隙开始时传输一个帧
  • 若成功则准备传下一个帧，否则则在之后的每个时隙内以P的概率重传，直到重传成功
• 若设每个节点都在以p的概率试图传一个帧，共n个节点，那么一个节点的效率即是$p(1-p{)}^{n-1}$,时隙ALOHA的效率则是 n p ( 1 − p ) n − 1 np(1-p)^{n-1} np(1−p)