重慶大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)整理_主要基于andrew版本書籍

1、1 概述1.1 網(wǎng)絡(luò)概念一組通過單一技術(shù)連接起來的自主計(jì)算機(jī)集合。1.2 分類1.2.1 Transmission technologyl Broadcast links- Broadcast networks: 所有主機(jī)共享同一個(gè)通信渠道l Point-to-point links- Point-to-point networks: 有很多兩臺(tái)主機(jī)之間的通信渠道l 對(duì)比：smaller, geographically localized networks-use broadcastingLarger networks- point-to-point 1.2.2 Scale1mPersonal

2、 area network10m-1000mRoomLAN10kmCityMAN100km-1000kmCountry ContinentWAN10000kmPlanetThe Internet1.3 協(xié)議分層l 要考慮的問題：error control、flow control 、multiplexing 、routing l 層間的協(xié)議通常的面向連接（電話系統(tǒng)）與無連接（郵政系統(tǒng)）兩種再分類適用情況舉例面向連接（電話系統(tǒng)）Message sequence有信息邊界Byte streams無信息邊界遠(yuǎn)程登錄Unreliable connection數(shù)字聲音無連接（郵政系統(tǒng)）Datagram

3、service(unreliable)數(shù)字垃圾郵件Acknowledged datagram service(加了反饋環(huán)節(jié))Registered mailRequest-replay（加了request環(huán)節(jié)）數(shù)據(jù)庫(kù)查詢l 協(xié)議、服務(wù)1.4 ISO OSI/RMchained物理層四個(gè)特性數(shù)據(jù)鏈路層錯(cuò)誤控制+流控制+多路訪問 網(wǎng)絡(luò)層路由+擁塞控制+服務(wù)質(zhì)量+不同的網(wǎng)絡(luò)間的互連End-to-end傳輸層error-free pint-to-point channel會(huì)話層在斷開后還能從斷點(diǎn)繼續(xù)表示層應(yīng)用層1.5 TCP/IP/RMl The host-to-network layerl The I

4、nternet Layerpackage:IP數(shù)據(jù)包 +package routel The Transport LayerTCP UDPl The Application Layer1.6 TCP/IP與ISO的對(duì)比l 一個(gè)七層，一個(gè)四層l ISO的服務(wù)、接口、協(xié)議區(qū)分得很清楚，而TCP/IP而很混亂l ISO的model設(shè)計(jì)先于協(xié)議，而TCP/IP是協(xié)議先于modell ISO的網(wǎng)絡(luò)層支持連接和無連接兩種，而運(yùn)輸層只支持面向連接的TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)層只支持無連接，而運(yùn)輸層支持兩種。1.7 總時(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳輸時(shí)延+處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延2 物理層2.1 四個(gè)特性：機(jī)械+電氣+功能+過程2.2

5、 奈奎斯特定理（理想情況下的）：數(shù)據(jù)率S 碼元 波特率B 極限信息速率（信道容量）2.3 香農(nóng)公式（有干擾的情況下的極限、無差錯(cuò)的）：極限信息速率（信道容量）2.4 傳輸介質(zhì)引導(dǎo)性銅線全雙工、半雙工、單工光纖對(duì)比更高帶寬、更低衰減、抗干擾能力更強(qiáng)非引導(dǎo)性地面無線電衛(wèi)星激光2.5 信道復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用 時(shí)分復(fù)用（一般、統(tǒng)計(jì)） 碼分復(fù)用：CDMA2.6 電路交換，報(bào)文交換，分組交換電路交換建立連接-通話-釋放連接傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)這種突發(fā)性的數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)，線路傳輸效率比較低分組交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，主機(jī)進(jìn)行信息處理，路由器進(jìn)行分組交換高效、靈活、迅速、可靠報(bào)文交換單個(gè)分組3 數(shù)據(jù)鏈路層（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道在這一章，廣

6、播信道在下一章）3.1 提供給網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)無確認(rèn)的無連接錯(cuò)誤率低；實(shí)時(shí)通信：語音有確認(rèn)的無連接不可靠信道：無線系統(tǒng)有確認(rèn)的有連接長(zhǎng)距離且不可靠信道：衛(wèi)星，長(zhǎng)途電話3.2 成幀：零比特插入3.3 差錯(cuò)檢測(cè)和控制：海明距離 CRC（異或）3.4背景協(xié)議單向完全理想不斷發(fā)，不斷接收+發(fā)送方和接收方速度不統(tǒng)一停止等待協(xié)議：發(fā)送方發(fā)送一幀，等到對(duì)方確認(rèn)到達(dá)后才能繼續(xù)發(fā)送。+通信信道出錯(cuò)ARQ：增加一個(gè)計(jì)時(shí)器，給幀增加序號(hào)（序號(hào)為1bit）雙向：滑動(dòng)窗口協(xié)議：捎帶確認(rèn)+超時(shí)單獨(dú)發(fā)確認(rèn)幀+發(fā)送窗口+考慮幀的傳輸時(shí)間1位滑動(dòng)窗口：雙方同時(shí)發(fā)送時(shí)，會(huì)導(dǎo)致大概有一半的包重復(fù)發(fā)送Go back N/連續(xù)ARQ：簡(jiǎn)單

7、丟棄所有到達(dá)的后續(xù)幀，且不返回這些丟棄幀的確認(rèn)（接收窗口為1）選擇重傳ARQ：只丟棄壞的，緩存后面的好的，等錯(cuò)誤的幀再次被接收后，再發(fā)送緩存的最后一個(gè)幀的ACK 。NAK（接收窗口為N）3.5 HDLC3.6 PPP三個(gè)主要特性：一種成幀方法+鏈路控制協(xié)議LCP+網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP3.7 HDLC與PPP的區(qū)別：PPP是面向字節(jié)而不是面向比特的；HDLC提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸，PPP一般提供無連接無確認(rèn)服務(wù)。4 MAC子層（廣播信道）4.1 多路訪問信道問題大的分類具體方法優(yōu)點(diǎn)、含義、缺點(diǎn)靜態(tài)各種復(fù)用技術(shù)低效動(dòng)態(tài)ALOHA純ALOHA有數(shù)據(jù)時(shí)就發(fā)送，沖突了再隔隨機(jī)時(shí)間發(fā)送；最好信道利用率為18%

8、分槽ALOHA提升兩位信道利用率；時(shí)間槽發(fā)送前先看信道狀態(tài)：載波監(jiān)聽多路訪問CSMACSMA堅(jiān)持，非堅(jiān)持：是否一直監(jiān)聽CSMA/CD帶沖突檢測(cè)：一旦檢測(cè)到?jīng)_突就停止剩下數(shù)據(jù)的發(fā)送CSMA/CA帶沖突避免：確定隨機(jī)等待的時(shí)間；二進(jìn)制指數(shù)后退：無沖突協(xié)議位圖協(xié)議N+（N-1）d二進(jìn)制倒計(jì)數(shù)OR,相反了則放棄無線局域網(wǎng)協(xié)議沖突避免多路訪問MACA隱藏終端問題、暴露終端問題RTS/CTS4.2 IEEE 802體系結(jié)構(gòu)l IEEE 802設(shè)定了關(guān)于物理層和邏輯鏈路層的標(biāo)準(zhǔn)l 802.3以太網(wǎng)802.11無線局域網(wǎng)4.3 以太網(wǎng)的進(jìn)化歷程l 經(jīng)典以太網(wǎng)-交換式以太網(wǎng) : 單根長(zhǎng)電纜-中央集線器（所有的共

9、享帶寬)-交換機(jī)（每個(gè)都獨(dú)享帶寬）4.4 Ethernet MAC Frame，最短幀長(zhǎng)l 最短幀長(zhǎng)：為了更有效的區(qū)分有效幀和垃圾數(shù)據(jù)+防止當(dāng)一個(gè)幀還沒有到達(dá)電纜遠(yuǎn)端的發(fā)送方，該幀的傳送就已經(jīng)結(jié)束。4.5 MAC Addressl IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)為局域網(wǎng)規(guī)定了一種48位的全球地址，是指局域網(wǎng)上的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)固化在適配器的ROM中的地址。4.6 802.11 WLANAP、分布式系統(tǒng)、自組織網(wǎng)絡(luò)、邏輯鏈路控制LLC、正交頻分復(fù)用、帶有物理偵聽和虛擬偵聽的CSMA/CA NAV 段4.7 互連設(shè)備，網(wǎng)橋/交換機(jī)的工作原理應(yīng)用層應(yīng)用網(wǎng)關(guān)理解數(shù)據(jù)的格式和內(nèi)容，將一消息從一種格式 轉(zhuǎn)換成另一種格式

10、。傳輸層傳輸網(wǎng)關(guān)交使用了不同面向連接傳輸協(xié)議的計(jì)算機(jī)連接起來網(wǎng)絡(luò)層路由器數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)格、交換機(jī)只發(fā)送到幀的目的地址（查表），緩沖（可以接納不同速度的線）物理層中繼器、集線器中繼器：增強(qiáng)信號(hào)集線器：一個(gè)進(jìn)入，發(fā)送到其它的所有（不可接納速度不同的線）4.8 VLAN（網(wǎng)橋：把多個(gè)物理局域網(wǎng)連接成一個(gè)邏輯局域網(wǎng)-溝通；VLAN：把一個(gè)物理局域網(wǎng)看成多個(gè)邏輯局域網(wǎng)-適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載）5 網(wǎng)絡(luò)層5.1 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包交換5.2 面向連接和無連接面向連接：虛電路-虛電路網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)數(shù)據(jù)包需包含一個(gè)標(biāo)識(shí)符，指明它屬于哪一條虛電路。無連接：數(shù)據(jù)報(bào)-數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)。路由算法5.3 路由算法：l DV(距離矢量路由)：R

11、IP協(xié)議用的是這一個(gè)l LS（鏈路狀態(tài)路由）：OSPF協(xié)議用的是這一個(gè)5.4 擁塞控制擁塞崩潰 流量感知路由。準(zhǔn)入控制（用于虛電路網(wǎng)絡(luò)）：在建立新的虛電路前判斷建立此虛電路是否會(huì)導(dǎo)致?lián)砣?。抑制?顯示擁塞通知 逐跳后壓；負(fù)載脫落 隨機(jī)早期檢測(cè)RED。5.5 QoSl 過度配置機(jī)制overprovisioning-成本昂貴。l 服務(wù)質(zhì)量機(jī)制：讓一個(gè)小容量網(wǎng)絡(luò)以較低的成本來滿足應(yīng)用需求的解決途徑。l 決定服務(wù)質(zhì)量的參數(shù)：帶寬、延遲、抖動(dòng)、丟失。l 流量整形：調(diào)節(jié)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流的平均速率和突發(fā)性所采用的技術(shù)。l 包調(diào)度：沿著數(shù)據(jù)包經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的路徑預(yù)留足夠的資源（帶寬、緩沖區(qū)、CPU周期）。l 準(zhǔn)入控

12、制l （基于流的服務(wù)質(zhì)量）綜合服務(wù)-流式多媒體-缺點(diǎn)：需要為每個(gè)流預(yù)先設(shè)置，當(dāng)存在數(shù)千或數(shù)百萬個(gè)流時(shí)，這些算法就不能很好的擴(kuò)展使用了。l （基于類別的服務(wù)質(zhì)量）區(qū)分服務(wù)5.6 數(shù)據(jù)包分段、IP分片以太網(wǎng)1500字節(jié)；IEEE 802.11 2272字節(jié)；IP協(xié)議1500字節(jié)MTU：maximum transmission unit5.7 IP數(shù)據(jù)報(bào)頭部字段及含義l IHL：頭的長(zhǎng)度（以字為單位）l 區(qū)分服務(wù)：現(xiàn)在的情況是前6位用于標(biāo)記數(shù)據(jù)包服務(wù)類型，后2位用來攜帶顯示擁塞通知l 總長(zhǎng)度：以字節(jié)為單位l 標(biāo)識(shí)：同一個(gè)數(shù)據(jù)包的所有段包含同樣的標(biāo)識(shí)值l 分段偏移量：以8字節(jié)為單位l 生存期（1個(gè)字節(jié)

13、）：最大的生存期為255秒l 協(xié)議字段：交給TCP還是UDP或其它傳輸進(jìn)程l 頭校驗(yàn)和l 選項(xiàng)5.8 IP地址的劃分分類子網(wǎng)劃分子網(wǎng)掩碼CIDR5.9 NAT5.10 IPv6：l 128區(qū)分服務(wù)：不同的服務(wù)優(yōu)先級(jí)不同。提供安全性5.11 ICMPl 當(dāng)路由器在處理一個(gè)數(shù)據(jù)包的過程中發(fā)生了意外，可通過ICMP向數(shù)據(jù)包的源端報(bào)告有關(guān)事件；可用ICMP測(cè)試Internet5.12 ARPl 用于將IP地址翻譯成MAC地址；廣播-IP地址相匹配的主機(jī)做回復(fù)l 優(yōu)化：緩存結(jié)果下次再用。在主機(jī)A廣播尋找B的情況下：B存儲(chǔ)A的映射關(guān)系，所有的存儲(chǔ)A的映射關(guān)系。5.13 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議RIP，OSPFRI

14、P只和相鄰路由器交換信息交換的信息是當(dāng)前路由器的全部信息按固定時(shí)間間隔交換路由信息工作在應(yīng)用層OSPF向本自治系統(tǒng)中所有路由器發(fā)送信息交換本路由器的部分信息只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，才交換信息工作在網(wǎng)絡(luò)層5.14 外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議BGP最優(yōu)-可達(dá)6 傳輸層6.1 socket，C/S架構(gòu)6.2 端口熟知端品號(hào)：HTTP80；DNS53；SMTP25；FTP216.3 擁塞控制慢啟動(dòng)擁塞避免快重傳快恢復(fù)6.4 UDP，偽首部l UDP校驗(yàn)和：校驗(yàn)頭+數(shù)據(jù)+偽首部l UDP使用實(shí)例：遠(yuǎn)程過程調(diào)用RPC，實(shí)時(shí)傳輸RTP6.5 TCP頭部字段及其含義l 校驗(yàn)和：頭+數(shù)據(jù)+偽頭l ACK：ACK置1表示

15、確認(rèn)號(hào)字段是有效的，置0說明該段不包含確認(rèn)信息。l SYN：用于建立連接過程。SYN同時(shí)表示連接請(qǐng)求和連接接收，然后用ACK來區(qū)分這兩種情況。l FIN：釋放連接。l 選項(xiàng)：大小必須是32位的倍數(shù)l MSS：maximum segment size(TCP報(bào)文段中數(shù)據(jù)字段的最大長(zhǎng)度)6.6 TCP連接建立，連接釋放，可靠傳輸，擁塞控制連接建立面臨問題：延遲重復(fù)。解決方法1：使用一次性的傳輸?shù)刂?使得首次與進(jìn)程建立連接很困難解決方法2：為每個(gè)連接分配一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)符并存儲(chǔ)起來-無限期地維護(hù)一定數(shù)量的歷史信息。解決方法3：殺死那些已過時(shí)但你仍在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包TCP中：三次握手法連接釋放非對(duì)稱釋放：電話工作方式，一方掛了就掛了。-比較冒失，萬一數(shù)據(jù)還沒傳輸完？對(duì)稱釋放：把連接看成兩個(gè)獨(dú)立的單向連接，要求