知識點

計算機網路的組成

• 計算機系統：服務器（Server）和作業站（Workstation）
• 資料通信系統：網路配接器（又稱網卡）、傳輸介質（光纖、同軸電纜、雙絞線、微波等）和網路互聯設備（中繼器[Repeater]、集線器[HUB]、交換機[Switcher]和路由器[Router]等）等
• 網路軟體（協議）

幾個名詞的區別

• computer network – 計算機網路，指使用通信技術將大量計算機系統互聯起來的集合，
• internet – 網路互聯，指將多個計算機網路互聯成大型的計算機網路系統，
• Internet – 英特網（國際互聯網）的專用名詞，指目前覆寫了全世界的大型計算機網路系統，
• Intranet – 企業內部網（或稱內部網），是一個使用與因特網同樣技術的計算機網路，它通常建立在一個企業或組織的內部并為其成員提供資訊的共享和交流等服務，

計算機網路的分類

• 按網路覆寫的地理范圍分類
  • 廣域網WAN （wide area network）：分組交換技術
    • 通信子網
    • 資源子網
  • 局域網LAN （local area network）
  • 城域網MAN （metropolitan area network）：以光纖為主要傳輸介質，傳輸速率高
  • 個人區域網PAN （personal area network）：無線通信技術（藍牙Bluetooth、紫蜂ZigBee）
  • 人體區域網BAN（body area network）
• 按網路的拓撲結構分類
  
  • 廣播式網路
  • 點到點網路

 資料交換方式

• 資料報方式的特點：
  不同的傳輸路徑；
  可能出現亂序、重復或丟失現象；
  必須帶有源節點地址和目的節點地址；
  報文傳輸延遲較大，
• 虛電路方式的特點：
  傳輸前，必須建立一條邏輯連接，
  報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助資訊，
  分組不會出現丟失、重復與亂序的現象；
  分組通過虛電路上路由器時，路由器只需要做差錯檢測，而不需要做路徑選擇；
  每個路由器可與多個主機之間的通信建立多條虛電路連接，

計算機網路性能的度量指標

• 速率
• 誤碼率
• 吞吐率
• 延時：發送延時、傳播延時、排隊延時與處理延時
• 往返時間

通信服務

• 面向連接服務
  • 資料傳輸程序必須經過連接建立、連接維護與釋放連接的三個階段，
    資料傳輸程序中，各個分組不需要攜帶目的結點的地址，
    傳輸連接（即虛連接）類似一個管道，發送者在一端放入分組，接收者從另一端取出分組，
    分組的傳輸順序不變，可靠性好，但協議復雜，通信效率不高，
• 無連接服務
  • 分組都攜帶完整的目的結點地址，各個分組獨立傳送，
    資料傳輸程序不需要經過連接建立、連接維護與釋放連接等三個階段，
    目的主機接收的分組可能出現亂序、重復與丟失現象，
    可靠性不是很好，通信協議相對簡單，通信效率比較高，
• 確認和重傳機制
  • 面向連接服務與無連接服務對資料傳輸的可靠性有影響，但是資料傳輸的可靠性一般通過確認和重傳機制保證，

網路層次結構與網路協議

• 三要素：語意、語法、時序
• 上一層只能使用下一層提供的服務、下層通過介面向相鄰上層提供服務
• 服務訪問點SAP (Service Access Point)
• OSI參考模型（開放系統互連參考模型 ）
  • 物理層（Physical Layer）
    • 保證位元流通過傳輸介質正確的傳輸，為資料鏈路層提供資料傳輸服務，
    • 根據所使用的傳輸介質的不同，制定相應的協議，規定資料信號編碼方式、傳輸速率以及相關的通信引數，
  • 資料鏈路層（Data Link Layer）
    • 在物理層所提供的物理鏈路和不太可靠的二進制位元流傳輸服務的基礎上，通過資料鏈路層協議為相鄰網路物體之間的通信提供資料鏈路服務，以幀為單位交換資料，同時在資料鏈路上實作流量控制、差錯控制等，以實作可靠的資料傳輸，
    • 設計資料鏈路層的目的是為了將有差錯的不可靠的物理線路改造成無差錯的可靠的資料鏈路，
  • 網路層（Network Layer）：主機到主機
    • 使用資料鏈路層的服務，實作路由選擇、擁塞控制與網路互聯等基本功能，向傳輸層的端-端傳輸連接提供服務，
  • 傳輸層（Transport Layer）：端到端
    • 屏蔽網路層的不同，基于網路層提供的服務，向應用層的不同行程提供不同型別的服務，
  • 會話層（Session Layer）
    • 組織和同步不同主機上各種行程之間的通信（會話）
  • 表示層（Presentation Layer）
    • 資料壓縮/恢復、加密/解密
  • 應用層（Application Layer）
    
    • 協議規定了應用程式行程之間通信所遵循的通信規則，包括如何構造行程通信的報文，報文應該包括哪些欄位，每個欄位的意義與互動的程序等問題，
• TCP/IP參考模型
  
  • 傳輸控制協議/互聯網路協議
  • TCP/IP協議是協議堆疊，包括了很多的協議
  • 應用層---->傳輸層---->互聯網路層---->主機-網路層

各層的主要內容概括（記錄一下，防止知識點和層之間對應錯）

應用層

域名系統DNS

遠程登錄服務與TELNET協議

電子郵件服務與SMTP協議

WEB與基于WEB的網路應用

即時通信作業模型

主機配置與動態主機配置協議DHCP

網路管理與簡單網管協議SNMP協議

FTP協議

傳輸層

用戶資料報協議UDP

傳輸控制協議TCP

TCP協議特點

TCP報文格式

TCP連接建立與釋放

可靠傳輸的作業原理

• 停止等待協議
• 連續ARQ協議
  • 滑動視窗（ GBR / SR ）

TCP的可靠傳輸----確認/重傳機制

TCP的流量控制

• 滑動視窗機制
• 持續定時器
• TCP傳輸效率的考慮

TCP的擁塞控制

• 慢啟動
• 擁塞避免
• 快速重傳
• 快速恢復

網路層

網路層與IP協議    

IPv4協議的基本內容    

IPv4地址    

路由選擇演算法與分組交付    

Internet控制報文協議ICMP    

IP多播與IGMP協議    

MPLS協議    

地址決議協議ARP    

移動IP協議    

IPv6協議

資料鏈路層

資料鏈路層的基本概念

主要功能

• 鏈路管理
• 幀同步
• 流量控制 ：對資料發送方發送資料速率的控制
• 差錯控制：噪聲---->糾錯碼---->檢錯碼（奇偶校驗碼、回圈冗余碼）---->反饋重發/超時重發
• 幀的透明傳輸
• 尋址

幀同步的主要方法：

• 位元組計數法
• 字符填充法
• 位元填充法
• 違法編碼法，

差錯產生與差錯控制方法    

資料鏈路層協議    

• 面向字符型：二進制同步通信BSC(Binary Synchronous Communication)協議
• 面向位元型資料鏈路層協議
  • 高級資料鏈路控制協議：HDLC    
  • 點-點協議：PPP

物理層

物理層與物理層協議的基本概念

物理層協議型別

• 基于點到點通信線路
• 基于廣播通信線路

物理層的功能和服務

• 物理連接服務、資料傳輸服務、順序化服務、故障情況報告服務、電路標識 服務質量指標

資料通信的基本概念    

頻帶傳輸技術    

基帶傳輸技術    

多路復用技術    

同步光纖網SONET與同步數字體系SDH    

接入技術

問題匯總

請求www頁面

• 場景：學生在校園啟動一臺筆記本電腦：請求和接 受www.google.com
• 詳細步驟：（參考自中科大鄭烇老師計算機網路）
  • 連接到互聯網客戶端有了IP地址，知道了DNS域名服務器的名字和IP地址，第一跳路由器的IP地址
    • 筆記本需要一個IP地址，第 一跳路由器的IP地址，DNS的地址: 采用DHCP
    • DHCP 請求被封裝在UDP中---->封裝在IP---> 封裝在 802.3 以太網幀中
    • 以太網的幀在LAN上廣播 (dest: FFFFFFFFFFFF), 被運行中的DHCP服務器接收到--->以太網幀中解封裝IP分組， 解封裝UDP，解封裝DHCP
    • DHCP 服務器生成DHCP ACK 包括客戶端IP地址， 第一跳路由器IP地址和 DNS名字服務器地址
    • 在DHCP服務器封裝, 幀通 過LAN轉發(交換機學習)在客戶端段解封裝
    • 客戶端接收DHCP ACK應答
  • 客戶端有了IP地址，知道了DNS域名服務器的名字和IP地址 第一跳路由器的IP地址
  • ARP (DNS之前, HTTP之前)
    • 在發送HTTP request請求之前, 需要知道www.google.com的IP地 址: DNS
    • DNS查詢被創建，封裝在UDP段中 ，封裝在IP資料報中，封裝在以太網的幀中，將幀傳遞給路由器 ，但是需要知道路由器的介面： MAC地址：ARP
    • ARP查詢廣播，被路由器接收， 路由器用ARP應答，給出其IP地址某個埠的MAC地址
    • 客戶端現在知道第一跳路由器 MAC地址，所以可以發送DNS查詢幀了
  • 使用DNS
    
    • 包含了DNS查詢的IP資料報 通過LAN交換機轉發，從客戶端到第一跳路由器
    • IP 資料報被轉發，從校園到達 comcast網路，路由（路由表被 RIP，OSPF，IS-IS 和/或BGP協議創建）到DNS服務器
    • 被DNS服務器解封裝
    • DNS服務器回復給客戶端： www.google.com的IP地址
  • TCP連接攜帶HTTP報文
    
    • 為了發送HTTP請求，客戶 端打開到達web服務器的 TCP socket
    • TCP SYN 段(3次握手的第1次 握手) 域間路由到web服務器
    • web 服務器用TCP SYNACK 應 答(3次握手的第2次握手)
    • TCP 連接建立了!
  • HTTP請求和應答
    • HTTP 請求發送到 TCPsocket中
    • IP 資料報包含HTTP請求，最終路由到www.google.com
    • web 服務器用HTTP應答回應( 包括請求的頁面)
    • IP 資料報包含HTTP應答最后被路由到客戶端
    • web 頁面最后顯示出來了　

 三次握手/四次揮手（待補充）

為什么是三次握手，2次為什么不行？？

為什么是四次揮手，3次行不行？？

標籤：其他

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