計算機網路複習筆記（部分）
阿新 • • 發佈：2022-03-04
計算機網路的組成
- 計算機系統：伺服器（Server）和工作站（Workstation）
- 資料通訊系統：網路介面卡（又稱網絡卡）、傳輸介質（光纖、同軸電纜、雙絞線、微波等）和網路互聯裝置（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）
請求www頁面
- 場景：學生在校園啟動一臺膝上型電腦：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）
- 連線到網際網路客戶端有了IP地址，知道了DNS域名伺服器的名字和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: 採用DHCP
- DHCP 請求被封裝在UDP中---->封裝在IP---> 封裝在 802.3 乙太網幀中
- 乙太網的幀在LAN上廣播 (dest: FFFFFFFFFFFF), 被執行中的DHCP伺服器接收到--->乙太網幀中解封裝IP分組， 解封裝UDP，解封裝DHCP
- DHCP 伺服器生成DHCP ACK 包括客戶端IP地址， 第一跳路由器IP地址和 DNS名字伺服器地址
- 在DHCP伺服器封裝, 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
- 筆記本需要一個IP地址，第 一跳路由器的IP地址，DNS的地址: 採用DHCP
- 客戶端有了IP地址，知道了DNS域名伺服器的名字和IP地址 第一跳路由器的IP地址
- ARP (DNS之前, HTTP之前)
- 在傳送HTTP request請求之前, 需要知道www.google.com的IP地 址: DNS
- DNS查詢被建立，封裝在UDP段中 ，封裝在IP資料報中，封裝在乙太網的幀中。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，所以可以傳送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協議建立）到DNS伺服器
- 被DNS伺服器解封裝
- DNS伺服器回覆給客戶端： www.google.com的IP地址
- TCP連線攜帶HTTP報文
- 為了傳送HTTP請求，客戶 端開啟到達web伺服器的 TCP socket
- TCP SYN 段(3次握手的第1次 握手) 域間路由到web伺服器
- web 伺服器用TCP SYNACK 應 答(3次握手的第2次握手)
- TCP 連線建立了!
- HTTP請求和應答
- HTTP 請求傳送到 TCPsocket中
- IP 資料報包含HTTP請求，最終路由到www.google.com
- web 伺服器用HTTP應答迴應( 包括請求的頁面)
- IP 資料報包含HTTP應答最後被路由到客戶端
- web 頁面最後顯示出來了
- 連線到網際網路客戶端有了IP地址，知道了DNS域名伺服器的名字和IP地址，第一跳路由器的IP地址
幾個名詞的區別
- computer network – 計算機網路，指使用通訊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（國際網際網路）的專用名詞，指目前覆蓋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併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
- 按網路覆蓋的地理範圍分類
- 廣域網WAN （wide area network）：分組交換技術
- 通訊子網
- 資源子網
- 區域網LAN （local area network）
- 都會網路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）：無線通訊技術（藍芽Bluetooth、紫蜂ZigBee）
- 人體區域網BAN（body area network）
- 廣域網WAN （wide area network）：分組交換技術
- 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、重複或丟失現象；
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線。
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、重複與亂序的現象；
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訊建立多條虛電路連線。
計算機網路效能的度量指標
- 速率
- 誤位元速率
- 吞吐率
- 延時：傳送延時、傳播延時、排隊延時與處理延時
- 往返時間
通訊服務
- 面向連線服務
- 資料傳輸過程必須經過連線建立、連線維護與釋放連線的三個階段。
資料傳輸過程中，各個分組不需要攜帶目的結點的地址。
傳輸連線（即虛連線）類似一個管道，傳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，但協議複雜，通訊效率不高。
- 資料傳輸過程必須經過連線建立、連線維護與釋放連線的三個階段。
- 無連線服務
- 分組都攜帶完整的目的結點地址，各個分組獨立傳送。
資料傳輸過程不需要經過連線建立、連線維護與釋放連線等三個階段。
目的主機接收的分組可能出現亂序、重複與丟失現象。
可靠性不是很好，通訊協議相對簡單，通訊效率比較高。
- 分組都攜帶完整的目的結點地址，各個分組獨立傳送。
- 確認和重傳機制
- 面向連線服務與無連線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：語義、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，規定資料訊號編碼方式、傳輸速率以及相關的通訊引數。
- 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位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實體之間的通訊提供資料鏈路服務，以幀為單位交換資料，同時在資料鏈路上實現流量控制、差錯控制等，以實現可靠的資料傳輸。
- 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，實現路由選擇、擁塞控制與網路互聯等基本功能，向傳輸層的端-端傳輸連線提供服務。
- 傳輸層（Transport Layer）：端到端
- 遮蔽網路層的不同，基於網路層提供的服務，嚮應用層的不同程序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程序之間的通訊（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程序之間通訊所遵循的通訊規則，包括如何構造程序通訊的報文，報文應該包括哪些欄位，每個欄位的意義與互動的過程等問題。
- 物理層（Physical Layer）
- TCP/IP參考模型
- 傳輸控制協議/網際網路絡協議
- TCP/IP協議是協議棧，包括了很多的協議
- 應用層---->傳輸層---->網際網路絡層---->主機-網路層
各層的主要內容
應用層
域名系統DNS
遠端登入服務與TELNET協議
電子郵件服務與SMTP協議
WEB與基於WEB的網路應用
即時通訊工作模型
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
使用者資料報協議UDP
傳輸控制協議TCP
TCP協議特點
TCP報文格式
TCP連線建立與釋放
可靠傳輸的工作原理
- 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
地址解析協議ARP
移動IP協議
IPv6協議
資料鏈路層
資料鏈路層的基本概念
差錯產生與差錯控制方法
資料鏈路層協議
- 面向位元型資料鏈路層協議HDLC
- 點-點協議PPP