【408】计算机网络第一轮强化笔记

计算机网络第一轮强化笔记

根据天勤高分笔记所做

Ping使用ICMP请求报文
分片片偏移单位 8 B
首部字段单位 4 B
总字段长度单位 1 B
DHCP：
客户机发送 discover
服务器发送 offer
客户机发送 request，表明已接受
服务器发送 positive / negative
DNS既可以实现域名到IP地址的解析（正向解析），也可以实现IP地址到域名的转换
connection: close表示非持续连接
以太网最小帧长64B，源地址，目的地址，类型和校验占用18B
SDN网络中网络设备只负责数据转发
IP地址匹配失败时，路由表有默认路由发往默认路由，无则丢弃

一 计算机网络

定义功能执行的方法不是对网络模型进行分层的目标
计算机网络最基本的功能是数据通信
广播式网络没有网络层
局域网和广域网之间所使用协议不同
物理层不参与数据封装
传输层：可靠传输
网络层：路由选择
多机系统：间隔1m，同一系统
数据链路层需要加帧首和帧尾

概述

• 定义

  • 互连的，自治的计算机系统的集合

• 组成

  • 物理组成

    • 硬件

      • 主机、通信线路、交换设备…

    • 软件

      • QQ等应用程序

    • 协议

      • IP等数据传输规则

  • 工作方式组成

    • 边缘部分

      • 用户主机

    • 核心部分

      • 网络和路由器

  • 功能组成

    • 通信子网

      • 由传输介质、通信设备及相应网络协议组成

        • 物理层
        • 数据链路层
        • 网络层

    • 资源子网

      • 由主机、终端及各种资源组成

• 功能

  数据通信
  连接控制，传输控制，差错控制，流量控制，路由选择，多路复用
  资源共享
  数据资源，软件资源，硬件资源
  分布式处理
  信息综合处理
  负载均衡
  提高可靠性

• 分类

  按分布范围
  广域网
  城域网
  局域网
  个人区域网
  按传输技术
  广播式网络
  点对点网络
  按拓扑结构
  总线型，星型，环形，网状型
  按使用者
  公用网
  专用网
  按交换技术
  电路交换网络
  报文交换网络（存储转发网络）
  分组交换网络
  按传输介质
  有线网
  无线网

• 标准化及相关组织

  相关组织
  国际标准化组织 ISO
  国际电信联盟 ITU
  美国电气和电子工程师协会 IEEE
  标准化流程
  互联网草案
  建议标准（RFC文档）
  草案标准
  互联网标准

体系结构与参考模型

• 概念

  • 实体

    • 任何可发送或接收信息的硬件或软件进程

  • 对等层

    • 不同机器上的同一层

  • 对等实体

    • 同一层上的实体

  • 协议

    • 两个对等实体的通信规则，水平

    • 组成

      • 语法

        • 数据与控制信息的结构或格式

      • 语义

        • 对构成协议元素的含义的解释

      • 同步

        • 执行顺序

  • 接口

    • 服务访问点 SAP

    • 服务数据单元 SDU

      • n-PDU = (n - 1)-SDU

    • 协议控制信息 PCI

    • 协议数据单元 PDU

      • 对等实体，SDU + PCI = PDU

    • 接口控制信息 ICI

    • 接口数据单元 IDU

      • 相邻层，SDU + ICI = IDU

  • 服务

    • 下层为相邻上层提供的功能调用，垂直

    • 只有下层能被高一层实体“看见”的功能才是服务

    • 分类

      • 面向连接可靠
      • 面向连接不可靠
      • 面向无连接不可靠

• ISO / OSI 参考模型

  • 应，表，会，传，网，链，物

    • 表示层

      • 数据加密解密，格式转换等操作

    • 会话层

      • 两个节点间建立面向用户的连接

• TCP / IP 参考模型

  • 应，传，网，链

• 特性对比

  • OSI

    • 网络层：连接和无连接
    • 传输层：仅有面向连接
    • 主要概念：服务，协议，接口
    • 产生在协议发明之前

  • TCP/IP

    • 网络层：仅有无连接
    • 传输层：面向连接和无连接
    • 不明确区分服务，协议，接口
    • 产生在协议发明之后

模型总结

• 应用层

  • 对象：用户对用户
  • 任务：提供系统与用户的接口
  • 功能：文件传输；访问管理；电子邮件服务
  • 协议：FTM，SMTP，POP3，IMAP

• 传输层

  • 对象：进程对进程
  • 传输单位：TCP报文段 / UDP用户数据报
  • 任务：负责主机中两个进程之间的通信
  • 功能：端到端可靠传输，流量控制，差错控制
  • 协议：TCP，UDP，ARQ

• 网络层

  • 对象：主机对主机
  • 传输单位：IP数据报
  • 硬件设备：路由器
  • 任务：封装报文段，路由选择
  • 功能：为传输层提供服务；组包拆包；路由选择；拥塞控制
  • 协议：ICMP，ARP，RARP，IP，IGMP

• 数据链路层

  • 传输单位：帧
  • 硬件设备：交换机，网桥
  • 任务：将IP数据报组织成帧
  • 功能：链路的建立，拆除，分离；帧定界和帧同步；差错检测
  • 协议：PPP，HDLC

• 物理层

  • 传输单位：比特 bit
  • 硬件设备：中继器，集线器
  • 任务：透明传输
  • 功能：提供传送数据通路

性能指标

• 时延

  • 发送时延（传输时延）

    • 帧长 / 传输率

  • 传播时延

    • 长度 / 传播速度

  • 处理时延

  • 排队时延

• 时延带宽积

  • 传播时延 × 带宽

• 往返时间RTT

• 利用率

  • 信道利用率
  • 网络利用率
  • 利用率越高，转发时延越长

二 物理层

基带：数字信号；宽带：模拟信号
用数字信号信道就是基带，用模拟信号信道就是频带
计算机内部数据传输：并行传输；串行传输适用于距离较远的传输
同步传输使用帧，异步传输使用字节
实时性最好的：电路交换
N级数字信号 - 需log2
同轴电缆比双绞线传输速度快得益于同轴电缆具有更高的屏蔽性，同时有更好的抗噪声性
集线器不能过滤网络流量
单模光纤成本比多模光纤高
中继器再生数字信号，放大器放大模拟信号
光纤系统的实际速率取决于光电转换速率
信号传播速度和极限传输速率无关
10Mbit/s以太网码元传输速率为20MBaud（曼彻斯特编码）

通信基础

• 概念

  • 数据，信号，码元
  • 信源，信道，信宿
  • 速率，波特，带宽

• 定理

  • 奈奎斯特定理

    • 理想低通无噪声

      • v = 2Wlog2N

  • 香农定理

    • 信息传输速率的极限

      • v = Wlog2（1+S/N）

• 编码与调制

  • 数字数据编码为数字信号

    • 归零编码（RZ），非归零编码（NRZ），反向非归零编码（NRZI），曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码，4B/5B编码

      • 以太网的编码方式：曼彻斯特

  • 数字数据调制为模拟信号

    • 调幅（ASK），调频（FSK），调相（PSK），正交振幅调制（QAM）

  • 模拟数据编码为数字信号

    • 脉码调制（PCM） 音频信号

  • 模拟数据调制为模拟信号

    • 频分复用（FDM）

• 数据传输

  • 电路交换

  • 报文交换

  • 分组交换

    • 数据报

    • 虚电路

      • 全双工，分组首部包含虚电路标识符

传输介质

• 导向

  • 有线传输介质

    • 双绞线

    • 同轴电缆

    • 光纤

      • 多模光纤

        • 近距离

      • 单模光纤

        • 远距离

• 非导向

  • 无线传输介质

    • 无线电波
    • 微波、红外线、激光

物理接口层特性

• 机械特性

  • 接口形状，尺寸，引线数目等

• 电气特性

  • 电压的范围，何种信号表示0/1

• 功能特性

  • 信号线的用途，电平含义

• 过程特性

  • 不同功能的顺序描述，时序关系

设备

• 中继器

  10BASE5的以太网中，互相串联的中继器个数不能超过4个

  整