計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)考研筆記

概述1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最重要的功能 連通性：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)顧客之間都可以互換信息 共享性：資源共享（信息共享，軟件共享，硬件共享） 2.因特網(wǎng)概述 網(wǎng)絡(luò)：由若干節(jié)點(diǎn)和連接這些節(jié)點(diǎn)的鏈路構(gòu)成 互聯(lián)網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)把諸多計(jì)算機(jī)連在一起，因特網(wǎng)把諸多網(wǎng)絡(luò)連在一起 發(fā)展的三個(gè)階段 第一階段：由單個(gè)網(wǎng)絡(luò)ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程 第二階段：建成了三級(jí)構(gòu)造的因特網(wǎng) 第三階段：逐漸形成了多層次ISP（InternetServiceProvider）構(gòu)造的因特網(wǎng) 因特網(wǎng)的原則化 因特網(wǎng)草案 提議原則 草案原則 因特網(wǎng)原則 3.因特網(wǎng)的構(gòu)成 邊緣部分：所有連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)構(gòu)成，這部分是顧客直接使用的 端系統(tǒng)（主機(jī)）進(jìn)程之間通信的方式 客戶/服務(wù)器（C/S）方式 客戶是服務(wù)祈求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方 對(duì)等連接（P2P）方式 通信時(shí)并不辨別哪一種是服務(wù)祈求方還是服務(wù)提供方 關(guān)鍵部分：由大量網(wǎng)絡(luò)和連接網(wǎng)絡(luò)的路由器構(gòu)成，為邊緣部分提供服務(wù)的 路由器：是實(shí)現(xiàn)分組互換的關(guān)鍵，轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組 電路互換：建立連接-通話-釋放連接，線路的傳播效率低 分組互換：采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 報(bào)文：要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)首部（包頭）：報(bào)文劃提成更小的數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊前面加上的必要的控制信息 分組（包）：首部+數(shù)據(jù)段 長(zhǎng)處：高效，靈活，迅速，可靠 問(wèn)題：一定的時(shí)延，必須攜帶的控制信息也導(dǎo)致一定的開銷 主機(jī)：為顧客進(jìn)行信息處理的 4.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義：某些互相連接的，自治的計(jì)算機(jī)的集合 不一樣作用范圍： 廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork） 城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork） 局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork） 個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PersonalAreaNetwork） 不一樣使用者： 公用網(wǎng) 專用網(wǎng) 5.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能 性能指標(biāo)速率 帶寬：原意：某個(gè)信號(hào)具有的頻帶寬度 計(jì)算機(jī)中：網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力 吞吐量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（信道，接口）的數(shù)據(jù)量 時(shí)延：發(fā)送時(shí)延：主機(jī)或者路由器發(fā)送數(shù)據(jù)幀所需要的時(shí)間 傳播時(shí)延：電磁波在信道中傳播一定距離所需要的時(shí)間 處理時(shí)延 排隊(duì)時(shí)延 時(shí)延帶寬積 來(lái)回時(shí)間RTT（Round-TripTime） 運(yùn)用率（信道和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致非常大的時(shí)延） 信道運(yùn)用率：某信道百分之幾的時(shí)間是被運(yùn)用的 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用率：全網(wǎng)信道運(yùn)用率的加權(quán)平均數(shù) 非性能特性 費(fèi)用 質(zhì)量 原則化 可靠性 可擴(kuò)展性和升級(jí)性 易于管理和維護(hù) 6.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合） 形成：開放系統(tǒng)互連基本參照模型OSI/RM（OpenSystemInterconnectionReferenceModel） TCP/IP 協(xié)議與劃分層次 協(xié)議構(gòu)成要素 語(yǔ)法，語(yǔ)義，同步 分層的好處 各層之間是獨(dú)立的 靈活性好 構(gòu)造上可分割開 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù) 能增進(jìn)原則化工作 各層的功能 差錯(cuò)控制 流量控制 分段和重裝 復(fù)用和分用 連接的建立與釋放 具有五層協(xié)議的體系構(gòu)造 應(yīng)用層：直接為顧客的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù) 運(yùn)送層：向兩個(gè)主機(jī)中進(jìn)程之間的通信提供服務(wù) 傳播控制協(xié)議TCP：面向連接的 顧客數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP：無(wú)連接的 網(wǎng)絡(luò)層：為分組互換網(wǎng)上的不一樣主機(jī)提供通信服務(wù) 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 實(shí)體，協(xié)議，服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn) 實(shí)體：任何可發(fā)送或接受信息的硬件和軟件進(jìn)程 協(xié)議：控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體（多種實(shí)體）進(jìn)行通信的規(guī)則的集合 服務(wù)：能被高一層的實(shí)體“看的見”的功能稱之為“服務(wù)” 服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)：相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方物理層基本概念 重要任務(wù)：確定與傳播媒體的接口有關(guān)的某些特性 機(jī)械特性 電氣特性 功能特性 過(guò)程特性數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 源系統(tǒng)（發(fā)送端，發(fā)送方） 源點(diǎn)：源點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生要傳播的數(shù)據(jù) 發(fā)送器 傳播系統(tǒng)（傳播網(wǎng)絡(luò)） 目的系統(tǒng)（接受端，接受方） 接受器 終點(diǎn)通信的目的是傳送消息，數(shù)據(jù)時(shí)運(yùn)送消息的實(shí)體，信號(hào)則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的體現(xiàn)，信號(hào)分為模擬信號(hào)（持續(xù)信號(hào)）和數(shù)字信號(hào)（離散信號(hào)）碼元：代表不一樣離散數(shù)值的基本波形 信道： 單向通信 雙向交替通信（半雙工通信） 雙向同步通信（全雙工通信） 信道的極限容量 限制碼元在信道上的傳播速率的原因 信道可以通過(guò)的頻率范圍 信噪比 物理層下面的傳播媒體 導(dǎo)向傳播媒體 雙絞線 屏蔽雙絞線 無(wú)屏蔽雙絞線 同軸電纜 光纜：傳播損耗小，中繼距離長(zhǎng) 抗雷電和電磁干擾性能好 無(wú)串音干擾，保密性好 體積小，重量輕 架空明線 非導(dǎo)向傳播媒體：自由空間里傳播，無(wú)線電，微波，紅外，激光等 微波通信方式 地面微波接力通信 長(zhǎng)處:微波波段頻率高，頻段范圍寬，通信信道的容量很大 工業(yè)干擾和天電干擾對(duì)微波通信的危害小得多 建設(shè)投資少，見效快，易于跨越江河、山區(qū) 缺陷：相鄰站必須直視 有時(shí)會(huì)收到惡劣天氣的影響 隱蔽性和保密性較差 對(duì)大量中繼站的使用和維護(hù)耗用較多的人力物力 衛(wèi)星通信措施：傳播時(shí)延較大 信道復(fù)用技術(shù) 頻分復(fù)用技術(shù)（FrequencyDivisionMultiplexing） 時(shí)分復(fù)用技術(shù)（TimeDivisionMultiplexing） 記錄時(shí)分復(fù)用：運(yùn)用集中器將顧客的數(shù)據(jù)集中起來(lái)再發(fā)送 波分復(fù)用（光的頻分復(fù)用） 碼分復(fù)用 數(shù)字傳播系統(tǒng) 脈碼調(diào)制PCM體制 缺陷：速率原則不統(tǒng)一 不是同步傳播 同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字系列SDH 寬帶接入技術(shù) xDSL技術(shù)：用數(shù)字技術(shù)對(duì)既有的模擬電話顧客線進(jìn)行改造，使他能承受寬帶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道廣播信道使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路和幀 鏈路：一種節(jié)點(diǎn)到相鄰節(jié)點(diǎn)的一段物理線路而中間沒(méi)有其他任何互換節(jié)點(diǎn) 數(shù)據(jù)鏈路：在傳送數(shù)據(jù)時(shí)需要某些必要的通信協(xié)議來(lái)控制數(shù)據(jù)傳播，實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。 幀：數(shù)據(jù)鏈路層把網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的數(shù)據(jù)構(gòu)成幀發(fā)送到鏈路上三個(gè)基本問(wèn)題 封裝成幀：在一段數(shù)據(jù)前后分別添加首部和尾部 透明傳播 差錯(cuò)檢測(cè) 誤碼率：傳播錯(cuò)誤的比特占所傳播比特的總數(shù)的比率 循環(huán)冗余檢查（CyclicRedundancyCheck） 幀檢查序列 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP（Point-to-PointProtocol） 特點(diǎn) 規(guī)定：簡(jiǎn)樸（首要的需求） 封裝成幀 透明性 多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：能在同一條物理鏈路上同步支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的運(yùn)行 多種類型鏈路 差錯(cuò)檢測(cè)：立即丟棄有錯(cuò)誤的幀 檢測(cè)連接狀態(tài) 最大傳送單元 網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商 數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商 不需要的功能 糾錯(cuò)：PPP只檢錯(cuò) 流量控制：端到端的流量由TCP控制 序號(hào) 多點(diǎn)線路 半雙工或單工鏈路 構(gòu)成：一種將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路上的措施 一種用來(lái)建立，配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP 一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP，其中每一種協(xié)議支持不一樣的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 PPP協(xié)議的幀格式字段：PPP幀的首部和尾部分別是四個(gè)和兩個(gè)字段，首部的第一種和尾部的第二個(gè)字段都是標(biāo)志字段F，規(guī)定為0x7E（01111110），該標(biāo)志字段就是PPP幀的定界符。PPP首部中間兩個(gè)字段0xFF和0x03并無(wú)實(shí)際意義，PPP首部的第四個(gè)字段是2字節(jié)的協(xié)議字段，尾部的第一種字段是CRC幀檢測(cè)序列FCS協(xié)議字段： 0x0021：IP數(shù)據(jù)報(bào) 0xC021：PPP鏈路控制協(xié)議LCP的數(shù)據(jù) 0x8021：網(wǎng)絡(luò)層的控制數(shù)據(jù)字節(jié)填充：當(dāng)信息字段中出現(xiàn)和標(biāo)志字段同樣的比特（0x7E）組合時(shí)需要采用措施使這種比特組合不出目前信息字段中零比特填充：發(fā)送端，對(duì)整個(gè)信息字段掃描，出現(xiàn)5個(gè)1立即填入一種0接受端再對(duì)整個(gè)比特流進(jìn)行掃描發(fā)現(xiàn)5個(gè)1就刪除其后的0 PPP協(xié)議的工作狀態(tài) 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層：可以進(jìn)行一對(duì)多的通信 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 局域網(wǎng)特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)為一種單位所擁有且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)均有限 長(zhǎng)處：具有廣播功能 便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變 提高了系統(tǒng)的可靠性，可用性和生存性 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸? 星形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)：令牌環(huán)形網(wǎng)（令牌環(huán)） 總線網(wǎng) 樹形網(wǎng) 以太網(wǎng)的兩個(gè)原則 DIXEthernetV2 IEEE802.3：LLC已經(jīng)消失了 邏輯鏈路控制LLC（LogicalLinkControl） 媒體接入控制MAC（MediumAccessControl） 適配器的作用：計(jì)算機(jī)和外界局域網(wǎng)的連接 CSMA/CD協(xié)議 為通信簡(jiǎn)便以太網(wǎng)采用的措施 采用較為靈活的無(wú)連接的工作方式 以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠得交付（最大努力的交付） 以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都采用曼徹斯特編碼的信號(hào)載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）： 多點(diǎn)接入：許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上 載波監(jiān)聽：電子技術(shù)檢測(cè)總線上與否有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的信號(hào) 碰撞檢測(cè)：邊發(fā)送邊監(jiān)聽 截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法處理碰撞問(wèn)題 確定基本退避時(shí)間：爭(zhēng)用期從離散的整數(shù)集合中隨機(jī)取出一種數(shù)r，重傳應(yīng)推后的時(shí)間就是r*爭(zhēng)用期 要點(diǎn)：從網(wǎng)絡(luò)層獲得分組加上首尾構(gòu)成以太網(wǎng)幀放入適配器緩存以待發(fā)送 檢測(cè)信道，空閑則發(fā)送，忙則繼續(xù)等待 發(fā)送過(guò)程中持續(xù)檢測(cè)信道直至檢測(cè)到碰撞中斷并發(fā)送人為干擾信號(hào) 中斷發(fā)送后，適配器執(zhí)行指數(shù)退避算法等待r倍512比特時(shí)間后轉(zhuǎn)2 使用廣播信道的以太網(wǎng) 使用集線器的星形拓?fù)? 集線器的特點(diǎn)：物理上是一種星形網(wǎng)，邏輯上是一種總線網(wǎng)，各站共享邏輯上的總線，各站中的適配器執(zhí)行的還是CSMA/CD一種集線器有諸多接口集線器工作在物理層：簡(jiǎn)樸的轉(zhuǎn)發(fā)比特，不進(jìn)行碰撞檢測(cè)采用了專門的芯片，進(jìn)行自適應(yīng)串音回波抵消 以太網(wǎng)的信道運(yùn)用率 以太網(wǎng)的MAC層 MAC層的硬件地址（物理地址或MAC地址）：適配器地址或適配器標(biāo)識(shí)符 6字節(jié)（48）位MAC地址 第一位是I/G（Individual/Group） 第二位是G/L（Global/Local） MAC幀的格式前同步碼：一種站在剛接受MAC幀的時(shí)候時(shí)鐘尚未與抵達(dá)的比特流到達(dá)同步，前同步碼就是使得接受的適配器可以迅速調(diào)整時(shí)鐘頻率無(wú)效的MAC幀： 幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié) 用收到的幀檢查序列FCS查出有差錯(cuò) 收到的幀MAC數(shù)據(jù)字段不在46～1500字節(jié)之間 擴(kuò)展的以太網(wǎng) 在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng) 多級(jí)構(gòu)造的集線器 缺陷：碰撞域減少，吞吐量減少 不一樣的以太網(wǎng)技術(shù)不能用集線器互連 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng) 網(wǎng)橋：根據(jù)MAC幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和過(guò)濾 內(nèi)部構(gòu)造 兩個(gè)以太網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)橋連接起來(lái)，本來(lái)的以太網(wǎng)成為網(wǎng)段 轉(zhuǎn)刊登（轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)，路由目錄）：網(wǎng)橋通過(guò)轉(zhuǎn)刊登來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)幀 長(zhǎng)處：過(guò)濾通信量，增大吞吐量 擴(kuò)大了物理范圍 提高了可靠性 可互連不一樣物理層，不一樣MAC子層和不一樣速率的以太網(wǎng) 缺陷：增長(zhǎng)時(shí)延：接到轉(zhuǎn)發(fā)幀要查看轉(zhuǎn)刊登并執(zhí)行CSMA/CD 并沒(méi)有流量控制功能 只適合顧客數(shù)不太多和通信量不太大的以太網(wǎng) 透明網(wǎng)橋：剛連接以太網(wǎng)時(shí)轉(zhuǎn)刊登是空的，通過(guò)自學(xué)習(xí)算法來(lái)建立轉(zhuǎn)刊登 源路由網(wǎng)橋以廣播的方式向欲通信的目的站發(fā)送一種發(fā)現(xiàn)幀作為探測(cè)之用，發(fā)現(xiàn)幀將沿所有也許的路由傳送，當(dāng)發(fā)現(xiàn)幀抵達(dá)目的站之后沿各自的路由返回，源站從所有也許的路由中選擇一種最佳路由。 多接口網(wǎng)橋—以太網(wǎng)互換機(jī) 高速以太網(wǎng)：速率到達(dá)或超過(guò)100Mb/s的以太網(wǎng) 100BASE-T以太網(wǎng) 100BASE-TX：使用兩對(duì)UTP5類線或屏蔽雙絞線STP，一對(duì)發(fā)送一對(duì)接受 100BASE-FX：兩對(duì)光纖，一對(duì)發(fā)送一對(duì)接受 100BASE-T4：使用4對(duì)UTP3或5類線，3對(duì)發(fā)送一對(duì)是碰撞檢測(cè)的接受信道 吉比特以太網(wǎng)（千兆以太網(wǎng)） 特點(diǎn)：容許在1Gb/s下全雙工和半雙工兩種方式工作 使用IEEE802.3協(xié)議規(guī)定的幀格式 在半雙工方式下使用CSMA/CD 與10BASE-T和100BASE-T技術(shù)向后兼容 物理層的兩個(gè)原則 1000BASE-X：基于光纖通道的物理層 1000BASE-SX：短波長(zhǎng)（850nm激光器） 1000BASE-LX：長(zhǎng)波長(zhǎng)（1300nm激光器） 1000BASE-CX：銅線 1000BASE-T 10吉比特以太網(wǎng) 特點(diǎn)：幀格式與之前完全相似 只能使用光纖作為傳播媒體 只工作在全雙工方式，不存在爭(zhēng)用問(wèn)題，因此不使用CSMA/CD 使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入 其他類型的高速局域網(wǎng)或接口 光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI（FiberDistributedDataInterface） 芯片過(guò)于復(fù)雜因而很昂貴高性能并行接口HIPPI（High-PerformanceParallelInterface） 重要用于超級(jí)計(jì)算機(jī)與某些外圍設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)思緒：網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡(jiǎn)樸靈活的、無(wú)連接的、盡量大努力交付的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)網(wǎng)際協(xié)議IP 配套協(xié)議 地址解析協(xié)議（AddressResolutionProtocol） 逆地址解析協(xié)議（ReverseAddressResolutionProtocol） 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議（InternetControlMessageProtocol） 網(wǎng)際組管理協(xié)議（InternetGroupManagementProtocol）虛擬互連網(wǎng)絡(luò)：運(yùn)用IP協(xié)議可以使這些性能各異的的網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)層上看起來(lái)仿佛是一種統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò) 將網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái)需要某些中間設(shè)備 物理層：轉(zhuǎn)發(fā)器 數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋，橋接器 網(wǎng)絡(luò)層：路由器 網(wǎng)絡(luò)層以上：網(wǎng)關(guān) 分類的IP地址 IP地址及其表達(dá)措施：唯一的32位標(biāo)識(shí)符 編址措施的三個(gè)階段 分類的IP地址將IP地址劃分為若干個(gè)固定類，每個(gè)類均有兩個(gè)固定長(zhǎng)度字段構(gòu)成，第一種字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào)，第二個(gè)字段是主機(jī)號(hào)表達(dá)措施：點(diǎn)分十進(jìn)制記法常用的三種類別的IP地址A類地址網(wǎng)絡(luò)字段占一種字節(jié)，第一位固定為0，可指派的網(wǎng)絡(luò)號(hào)為126個(gè)（除00000000和127外），A類地址主機(jī)號(hào)占3個(gè)字段，由于A類網(wǎng)中最大主機(jī)數(shù)是224-2(除全0和全1，全0表達(dá)本主機(jī)連接的單個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，全1表達(dá)該網(wǎng)絡(luò)下的所有主機(jī)。B類前兩位10，C類前三位110，推算措施同A 特點(diǎn)：每一種IP地址都由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分構(gòu)成 IP地址是標(biāo)志一種主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口 用轉(zhuǎn)發(fā)器或者網(wǎng)橋連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)仍屬于一種網(wǎng)絡(luò)（相似網(wǎng)絡(luò)號(hào)） 所有分派到網(wǎng)絡(luò)號(hào)的網(wǎng)絡(luò)都是平等的 注意：同一種網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)或者路由器的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是同樣的 用網(wǎng)橋（工作在鏈路層）互連的網(wǎng)段仍然是一種局域網(wǎng) 路由器總是有兩個(gè)或以上的IP地址，每一種接口均有不一樣的IP 兩個(gè)路由器直接相連時(shí)接口處可以分派也可以不分派IP 子網(wǎng)的劃分 構(gòu)成超網(wǎng) IP地址和硬件地址區(qū)別：物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網(wǎng)絡(luò)層及以上各層使用的地址 IP地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部而MAC地址放在MAC幀的首部強(qiáng)調(diào)：在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報(bào) 路由器只根據(jù)目的站的IP地址進(jìn)行路由選擇 在局域網(wǎng)的鏈路層只能看到MAC幀 IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層這些很復(fù)雜的希捷 地址解析協(xié)議ARP和逆地址解析協(xié)議RARP IP地址->ARP->物理地址 物理地址->RARP->IP地址 ARP協(xié)議每一種主機(jī)均有一種ARP告訴緩存，里面有本局域網(wǎng)上的各主機(jī)和路由的IP地址到硬件地址的映射通過(guò)廣播ARP分組祈求來(lái)獲取目的站的硬件地址四種經(jīng)典狀況發(fā)送方是主機(jī)要發(fā)送到本網(wǎng)絡(luò)上的另一種主機(jī)，用ARP要發(fā)送到另一種網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)，用ARP找到本網(wǎng)絡(luò)上的路由器的地址 發(fā)送方是路由器 發(fā)送到本網(wǎng)絡(luò)上的一種主機(jī)，用ARP發(fā)送到另一種網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)，用ARP找到本網(wǎng)絡(luò)上的一種路由器的地址 IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式 版本：IPv4或IPv6，只有相似版本的IP協(xié)議才可通信首部長(zhǎng)度：占四位，所示數(shù)的單位是32位字（4字節(jié)），首部長(zhǎng)度最大值60字節(jié)辨別服務(wù)：只有在使用辨別服務(wù)時(shí)該字段才有用總長(zhǎng)度：首部和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度之和，單位為字節(jié)，數(shù)據(jù)報(bào)最大長(zhǎng)度為216-1（不過(guò)不得超過(guò)幀格式中的最大傳送單元MTU）標(biāo)識(shí)：當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度超過(guò)網(wǎng)絡(luò)的MTU而必須分片時(shí)需要用標(biāo)識(shí)來(lái)重組數(shù)據(jù)標(biāo)志：占三位，目前只有前兩位故意義 MF：為1時(shí)表達(dá)背面尚有數(shù)據(jù)報(bào)，為0表達(dá)假如數(shù)據(jù)報(bào)片的最終一種 DF：不能分片片偏移：較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)被分片后某片在原數(shù)據(jù)中的相對(duì)位置，以八個(gè)字節(jié)為單位生存時(shí)間：?jiǎn)挝粸樘鴶?shù)，在數(shù)據(jù)報(bào)通過(guò)一種路由器之前減1，為0時(shí)丟棄協(xié)議：使目的主機(jī)的IP層懂得該將數(shù)據(jù)上交給哪個(gè)處理過(guò)程首部檢查和：檢查數(shù)據(jù)報(bào)的首部不包括數(shù)據(jù)部分可變部分：用作選項(xiàng)項(xiàng)目 IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程 從數(shù)據(jù)報(bào)首部提取目的站的IP地址D以及目的網(wǎng)絡(luò)地址N 若N就是與路由器直接相連的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址則進(jìn)行直接交付 若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳給指明的下一跳 若路由表中有抵達(dá)網(wǎng)絡(luò)N的路由則把數(shù)據(jù)報(bào)傳給指明的下一跳路由 若路由表中有一種默認(rèn)路由，則把數(shù)據(jù)報(bào)傳給默認(rèn)路由 匯報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)分組錯(cuò)誤 劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng) 劃分子網(wǎng)：在IP地址中增長(zhǎng)一種子網(wǎng)號(hào)字段使某單位可以靈活增長(zhǎng)本單位的網(wǎng)絡(luò) IP地址設(shè)計(jì)的不合理 IP地址空間的運(yùn)用率有時(shí)候很低 給每一種物理網(wǎng)絡(luò)分派一種網(wǎng)絡(luò)號(hào)會(huì)導(dǎo)致路由表過(guò)大 兩級(jí)地址不夠靈活 基本思緒一種擁有諸多物理網(wǎng)絡(luò)的單位可以將所屬的物理網(wǎng)劃分為多種子網(wǎng)，本單位以外的網(wǎng)絡(luò)看不見這個(gè)網(wǎng)絡(luò)由多少個(gè)子網(wǎng)構(gòu)成。從主機(jī)號(hào)借用若干位作為子網(wǎng)號(hào)，于是兩級(jí)地址在本單位內(nèi)部就變成了三級(jí)地址：IP地址：={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>，<子網(wǎng)號(hào)>，<主機(jī)號(hào)>}但凡從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)找到本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器，路由器接到后按目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和目的子網(wǎng)號(hào)找到目的子網(wǎng)交付給目的主機(jī) 子網(wǎng)掩碼：一種網(wǎng)絡(luò)或一種子網(wǎng)的重要屬性 劃分子網(wǎng)增長(zhǎng)了靈活性不過(guò)減少了可以連接在網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)總數(shù) 使用子網(wǎng)時(shí)的分組轉(zhuǎn)發(fā) 路由表包括內(nèi)容：目的網(wǎng)絡(luò)地址，子網(wǎng)掩碼，下一跳地址 無(wú)分類編址CIDR（構(gòu)造超網(wǎng)）（ClasslessInter-DomainRouting） 網(wǎng)絡(luò)前綴 問(wèn)題：B類地址在1992年就分派了二分之一，眼看很快就分派完畢 因特網(wǎng)主干網(wǎng)上的路由表項(xiàng)目急劇增長(zhǎng) 整個(gè)IPv4地址空間最終將所有耗盡特點(diǎn)：消除了老式的A類、B類和C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，CIDR將32位的IP地址劃提成兩個(gè)部提成為無(wú)分類的兩級(jí)編址：IP地址：={<網(wǎng)絡(luò)前綴>，<主機(jī)號(hào)>}CIDR記法：在IP地址背面加上斜線/然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴占的位數(shù) CIDR把網(wǎng)絡(luò)前綴相似的持續(xù)的IP地址構(gòu)成一種CIDR地址塊 最長(zhǎng)前綴匹配 查找路由表時(shí)選擇具有最長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)前綴的路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) 使用二叉線索查找路由表 網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP ICMP報(bào)文格式 類型：ICMP差錯(cuò)匯報(bào)報(bào)文 類型：終點(diǎn)不可達(dá)（類型為3） 源點(diǎn)克制（4） 時(shí)間超過(guò)（11） 參數(shù)問(wèn)題（12） 變化路由（5） ICMP問(wèn)詢報(bào)文 回送祈求和回答 時(shí)間戳祈求和回答 應(yīng)用舉例 分組網(wǎng)間探測(cè)PING（PacketInterNetGroper） 因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議 基本概念 理想的路由算法 算法必須是對(duì)的的和完整的 算法在計(jì)算上應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)樸 算法應(yīng)能適應(yīng)通信量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓? 算法應(yīng)具有穩(wěn)定性 算法應(yīng)是公平的 算法應(yīng)是最佳的 分層次的路由選擇協(xié)議 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（InteriorGatewayProtocol）：RIP，OSPF 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（ExternalGatewayProtocol）：BGP 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP（路由信息協(xié)議RoutingInformationProtocol） 工作原理 分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議距離（跳數(shù)）：從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為1，到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義所通過(guò)的路由器數(shù)加1 容許一條途徑最多只能包括15個(gè)路由器 特點(diǎn)：僅和相鄰路由器互換信息 互換的信息是目前本路由器所懂得的所有信息，即自己的路由表 按固定的時(shí)間間隔互換信息 距離向量算法 對(duì)每一種相鄰路由器發(fā)送過(guò)來(lái)的RIP報(bào)文進(jìn)行一下環(huán)節(jié)：修改所有項(xiàng)目，將下一跳改為X并將距離加1，每個(gè)項(xiàng)目有目的網(wǎng)絡(luò)N，距離d，下一跳路由器X。對(duì)修改后的每一項(xiàng)：若本來(lái)的路由表中沒(méi)有目的網(wǎng)絡(luò)N，則把該項(xiàng)目添加到項(xiàng)目表中。否則若下一跳路由器地址是X，則把收到的項(xiàng)目替代本來(lái)的項(xiàng)目。否則若收到的項(xiàng)目中距離d不不小于路由表中的距離則進(jìn)行更新。否則什么也不做。若三分鐘還沒(méi)收到相鄰路由表的更新信息，則把此路由器記為不可達(dá)的路由器 RIP協(xié)議的報(bào)文格式 缺陷：限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，能使用的最大距離就是15路由器之間的路由信息是路由器中的完整的路由表，伴隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開銷也在增大 好消息傳得快，壞消息傳的慢 開放最短途徑優(yōu)先OSPF 基本特點(diǎn) 使用分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議 向本自治系統(tǒng)的所有路由器發(fā)送信息（洪泛法） 發(fā)送的信息就是和本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài) 只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)才用洪泛法發(fā)送此消息 OSPF分組 特點(diǎn)：對(duì)于不一樣類型的業(yè)務(wù)計(jì)算出不一樣的路由 多途徑間的負(fù)載均衡 路由器之間互換的分組具有鑒別功能 支持可變長(zhǎng)度的子網(wǎng)劃分和無(wú)分類的編址CIDR 五種分組類型： 問(wèn)候分組：發(fā)現(xiàn)和維持鄰站的可達(dá)性 數(shù)據(jù)庫(kù)描述分組 鏈路狀態(tài)祈求分組 鏈路狀態(tài)更新分組鏈路狀態(tài)確認(rèn)分組 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議—邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP：不一樣AS的路由器之間互換路由信息的協(xié)議 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議不使用OSPF和RIP的原因 因特網(wǎng)的規(guī)模太大，使得AS之間的路由選擇非常困難AS之間的路由選擇必須考慮有關(guān)方略：力爭(zhēng)尋找一條可以抵達(dá)且比很好的途徑 路由器的構(gòu)成 構(gòu)造 路由選擇部分 分組轉(zhuǎn)發(fā)部分 互換構(gòu)造 一組輸入端口 一組輸出 互換構(gòu)造 三種互換措施 通過(guò)存儲(chǔ)器互換 通過(guò)總線互換 通過(guò)縱橫互換構(gòu)造進(jìn)行互換 IP多播 基本概念 一對(duì)多通信中，多播可大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源 運(yùn)用D類地址實(shí)現(xiàn)多播 多播地址只能用于目的地址而不能用于源地址 在局域網(wǎng)上進(jìn)行硬件多播 網(wǎng)際管理協(xié)議IGMP和多播路由選擇協(xié)議 多播轉(zhuǎn)發(fā)必須動(dòng)態(tài)的適應(yīng)多播組組員的變化 虛擬專用網(wǎng)VPN和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT 虛擬專用網(wǎng)VPN（VirtualPrivateNetwork）運(yùn)送層運(yùn)送層協(xié)議概述 進(jìn)程之間的通信 運(yùn)送層向他上面的應(yīng)用提供通信服務(wù) 兩個(gè)主機(jī)通信實(shí)際上就是兩個(gè)主機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)程互相通信 通信的真正端點(diǎn)并不是主機(jī)而是主機(jī)中的進(jìn)程 復(fù)用和分用 復(fù)用：發(fā)送方不一樣的應(yīng)用進(jìn)程都可以使用同一種運(yùn)送層協(xié)議傳送數(shù)據(jù) 分用：接受方的運(yùn)送層在剝?nèi)?bào)文的首部后能對(duì)的交付到目的進(jìn)程 兩個(gè)重要協(xié)議 顧客數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP（UserDatagramProtocol） 不需要先建立連接 傳播控制協(xié)議TCP（TransmissionControlProtocol） 提供面向連接的服務(wù) 運(yùn)送層的端口由于通信的一方幾乎無(wú)法識(shí)別對(duì)方機(jī)器上的進(jìn)程，因此在運(yùn)送層使用協(xié)議端口號(hào)。這種在協(xié)議棧間的抽象的協(xié)議端口是軟件端口。 硬件端口：不一樣設(shè)備間進(jìn)行交互的接口 軟件端口：應(yīng)用層的多種協(xié)議進(jìn)程和運(yùn)送實(shí)體進(jìn)行層間交互的一種地址分類：服務(wù)器端使用的端口號(hào)熟知端口號(hào)（系統(tǒng)端口號(hào)）：0-1023登記端口號(hào)：1024-49151 客戶端使用的端口號(hào)（短暫端口號(hào)）：48152-65535 顧客數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP 概述 特點(diǎn)：無(wú)連接的 使用盡最大努力交付面向報(bào)文的：一次交付一種完整的報(bào)文，對(duì)應(yīng)用程序交下來(lái)的報(bào)文既不合并，也不拆分UDP沒(méi)有擁塞控制：適合實(shí)時(shí)應(yīng)用支持一對(duì)一，一對(duì)多，多對(duì)一，多對(duì)多的交互通信首部開銷小 UDP首部格式 四個(gè)字段構(gòu)成，每個(gè)字段2個(gè)字節(jié)，共8個(gè)字節(jié) 源端口：需要對(duì)方回信是選用，不需要時(shí)可以全用0 目的端口：終點(diǎn)交付報(bào)文時(shí)必須使用 長(zhǎng)度：顧客數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度 檢查和：檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)傳播過(guò)程中與否有錯(cuò)，有錯(cuò)就丟棄 計(jì)算檢查和 在數(shù)據(jù)報(bào)之前添加12個(gè)字節(jié)的偽首部，并且把數(shù)據(jù)和首部一起檢查 傳播控制協(xié)議TCP概述 特點(diǎn)：面向連接的運(yùn)送層協(xié)議 每條TCP連接只能有兩個(gè)端點(diǎn)，只能是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信 提供可靠交付的服務(wù) 提供全雙工通信 面向字節(jié)流 TCP的連接 TCP把連接作為最基本的抽象 TCP連接的端點(diǎn)叫套接字（socket）或插口 套接字：端口號(hào)拼接到IP地址 可靠傳播的工作原理 理想的傳播條件 傳播信道不產(chǎn)生差錯(cuò) 不管發(fā)送發(fā)以多快的速率發(fā)送數(shù)據(jù)接受方總來(lái)得及處理收到的數(shù)據(jù) 停止等待協(xié)議：每發(fā)送完一種分組就等待對(duì)方確實(shí)認(rèn) 無(wú)差錯(cuò)狀況 出現(xiàn)差錯(cuò)：超時(shí)重傳 確認(rèn)丟失和確認(rèn)遲到：丟棄多出確實(shí)認(rèn)或者數(shù)據(jù) 信道運(yùn)用率：很低，可以采用流水線傳播 持續(xù)ARQ協(xié)議（AutomaticRepeatreQuest） 對(duì)按序抵達(dá)的最終一種分組發(fā)送確認(rèn) 長(zhǎng)處：輕易實(shí)現(xiàn) 缺陷：不能向發(fā)送方反應(yīng)接受方已經(jīng)對(duì)的接受到的所有分組信息 TCP報(bào)文段首部的格式 源端口和目的端口：各占2字節(jié) 序號(hào)（報(bào)文段序號(hào)）：占4字節(jié)，本報(bào)文段所發(fā)送的第一種字節(jié)的序號(hào) 確認(rèn)號(hào)：期望收到對(duì)方下一種報(bào)文段的第一種數(shù)據(jù)字節(jié)序號(hào) 數(shù)據(jù)偏移：占4位，TCP報(bào)文段的首部長(zhǎng)度 保留：占6位，保留為后來(lái)使用，目前應(yīng)當(dāng)置為0 緊急URG（URGent）：當(dāng)URG為1時(shí)，表達(dá)該報(bào)文段中有緊急數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快發(fā)送 確認(rèn)ACK（ACKnowledgement）：僅當(dāng)確認(rèn)號(hào)為1時(shí)字段才有效 推送PSH（PuSH）：一方但愿鍵入一種命令后能立即收到對(duì)方的答復(fù) 復(fù)位RST（ReSeT）： 同步SYN 終止FIN：發(fā)送完畢并規(guī)定釋放運(yùn)送連接 窗口：兩字節(jié)，從本報(bào)文段首部中確實(shí)認(rèn)號(hào)算起，接受方目前容許對(duì)方發(fā)送的數(shù)據(jù) 量 檢查和：檢查范圍包括首部和數(shù)據(jù) 緊急指針：占兩字節(jié)，僅在URG=1時(shí)才故意義，指出本報(bào)文段中緊急數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) 選項(xiàng)：可選字段 TCP可靠傳播的實(shí)現(xiàn) 以字節(jié)為單位的滑動(dòng)窗口 超時(shí)重傳時(shí)間RTO（RetransmissionTime-Out）的選擇 過(guò)小：引起諸多報(bào)文段的不必要的重傳，是網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷增大 過(guò)大：網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間變大，減少了傳播效率 自適應(yīng)算法： 記錄一種報(bào)文段往時(shí)間RTT，后來(lái)每量一種新RTT的時(shí)候： 新的RTTS=（1-α）*舊的RTTS+α*新的RTT樣本 推薦的α值為0.125 則RTO應(yīng)略不小于加權(quán)平均來(lái)回時(shí)間RTTS，提議算式 RTO=RTTS+4*RTTD（RTTD為偏差的加權(quán)平均值） RTTD的計(jì)算方式，第一次是RTT樣本的二分之一，后來(lái)： 新的RTTD=（1-β）*舊的RTTD+β*|RTTS-新的RTT樣本| 推薦的β值為0.25 注：重要報(bào)文段重傳了就把超時(shí)重傳時(shí)間增大到2倍舊的時(shí)間 選擇確認(rèn)SACK 首部添加SACK選項(xiàng) TCP的流量控制 運(yùn)用滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)流量控制每個(gè)TCP連接均有一種持續(xù)計(jì)時(shí)器，假如收到零窗口告知就啟動(dòng)持續(xù)計(jì)時(shí)器，若持續(xù)計(jì)時(shí)器設(shè)置的時(shí)間到期就發(fā)送一種零窗口探測(cè)報(bào)文段若仍舊為零就充值計(jì)時(shí)器 必須考慮傳播效率 TCP的擁塞控制：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一種資源的需求超過(guò)了該資源所能提供的可用部分 問(wèn)題的實(shí)質(zhì)往往是系統(tǒng)的各部分不匹配導(dǎo)致的 擁塞控制：防止過(guò)多的數(shù)據(jù)注入網(wǎng)絡(luò)中 前提：網(wǎng)絡(luò)可以承受既有的網(wǎng)路負(fù)荷 開環(huán)控制在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)事先將有關(guān)發(fā)生擁塞的原因考慮到，力爭(zhēng)網(wǎng)絡(luò)在工作室不產(chǎn)生擁塞，但一旦整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)了，就不再中途進(jìn)行改正了 閉環(huán)控制： 檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以便檢測(cè)擁塞在何時(shí)，何地產(chǎn)生 把擁塞發(fā)生的信息傳送到可采用的行動(dòng)的地方 調(diào)整網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行以處理出現(xiàn)的問(wèn)題 集中擁塞控制措施 慢開始和擁塞防止 慢開始 擁塞窗口cwnd 先設(shè)置較小的cwnd，每通過(guò)一種傳播輪次就加倍 慢開始門限ssthresh狀態(tài)變量 cwnd<ssthresh:使用慢開始算法 cwnd>ssthresh:使用擁塞防止算法 cwnd=ssthresh:即可使用慢開始算法也可以使用擁塞防止算法 擁塞防止 讓擁塞窗口緩慢的增長(zhǎng)，每次加1而不是加倍只要判斷網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞，即沒(méi)有準(zhǔn)時(shí)收到確認(rèn)，就把ssthresh設(shè)置為出現(xiàn)擁塞時(shí)發(fā)送方窗口值的二分之一（不不不小于2），將cwnd重新設(shè)置為1執(zhí)行慢開始算法 快重傳和快恢復(fù) 快重傳每收到一種失序的報(bào)文段后立即發(fā)出反復(fù)確認(rèn)，假如發(fā)送方一連收到三個(gè)反復(fù)確認(rèn)則立即重發(fā)尚未收到的而不用等待該段設(shè)置的重傳計(jì)時(shí)器快恢復(fù)當(dāng)發(fā)送方持續(xù)收