【408】计算机网络第一轮强化笔记

最新推荐文章于 2025-01-15 17:44:35 发布

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#网络 #网络协议 #tcp/ip

本文详细介绍了计算机网络的各个层次，从物理层的基带、宽带传输，到数据链路层的帧定界、差错控制，再到网络层的IP协议、路由选择，接着是传输层的TCP与UDP服务，最后是应用层的DNS、FTP和HTTP。内容涵盖各种协议、设备和工作原理，如以太网、令牌环网、路由器、交换机、DNS域名解析、FTP文件传输、HTTP网页浏览等。

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