文章目录
Chapter1 概述
计算机网络的性能
- 速率
- 带宽
- 吞吐量(bit/s)
- 时延:总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
- 时延带宽积:时延带宽积 = 传播时延x带宽
- 往返时间RTT
- 利用率
1.1 计算机网络体系结构
五层协议P31
- 应用层:应用进程通信和交互
- 运输层:向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务
- 网络层:为分组交换网上的不同主机提供通信服务
- 数据链路层:两相邻链路结点之间的通信
- 物理层:确定连接电缆的插头应当多少根引脚以及各引脚如何连接
Chapter2 物理层
2.2 传输媒体
导引型传输媒体
- 双绞线
- 同轴电缆
- 光缆
非导引型传输媒体
无线或红外或大气激光
2.3 信道复用技术
- 频分复用
- 时分复用
- 统计时分复用
- 码分复用
- 波分复用
Chapter3 链路层
数据链路层三个基本问题
- 封装成帧:数据部分长度上限——最大传送单元MTU
- 透明传输
- 差错检测:循环冗余检验CRC
数据链路层使用的信道主要有以下两种
- 点对点信道(PPP)
- 广播信道(CSMA/CD)
CRC检验 P75
3.1 PPP协议(点对点协议)
PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议
特点P108
3.2 广播信道
3.2.1 局域网
局域网的拓扑P82
适配器的作用P84
3.2.2 CSMA/CD协议
要点
- 载波监听
- 多点接入
- 碰撞检测
Chapter4 网络层
4.1 基本概念
将网络互连起来的中间设备
- 应用层:DNS
- 网络层以上:网关(Gateway)
- 网络层:路由器(Router)
- 数据链路层:网桥or桥接器、交换机
- 物理层:转发器、集线器、中继器
网络层提供的两种服务
- 虚电路服务
- 数据报服务
互联网采用的设计思路:网络层只向上提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务
与IP协议配套使用的三个协议
- 地址解析协议ARP(Adress Resolution Protocol)
- 网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)
- 网际组管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol)
网际协议IP是用来使互连起来的许多计算机网络能够进行通信
IP协议作用:使性能各异的网络在网络层上看起来就好像是一个统一的网络
4.2 IP地址
IP地址和硬件地址的区别 P122
IP地址的重要特点 P121
4.2.1 IP地址的分类
网络类别 | 类标识 | 第一字节 | 网络地址长度 | 主机地址长度 | 最大网络数 | 最大主机数 | 选用范围 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
A类 | 0 | 1~126 | 1字节 | 3字节 | 126( ) | 16777214 ( ) | 大型网络 |
B类 | 10 | 128~191 | 2字节 | 2字节 | 16383( ) | 65534( ) | 中型网络 |
C类 | 110 | 192~223 | 3字节 | 1字节 | 2097151( ) | 254( ) | 小型网络 |
特殊用途的IP地址
- 网络地址:有效的网络号+全0的主机地址
- 广播地址:有效的网络号+全1的主机地址
- 环回测试:网络号=127
- 本网络本主机:网络号全0,主机号全0
4.2.2 IP数据报
重要字段
- 首部长度:以4个字节为一个单位
- 总长度
- 标识、标志、片偏移
- 标识确定哪些分片属于同一数据报
- 标志:DF = 0 才允许分片;MF = 1 表示“还有分片”(不是数据报的最后一个分片)
- 片偏移:以8字节为一个偏移单位
- 生存时间(TTL):跳数限制
- 首部校验和
4.2.3 划分子网和构造超网
划分子网
划分子网的思路 P135
子网掩码 P137
例题 P139
无分类编址CIDR(构造超网)
CIDR最主要的两个特点:
(1) CIDR消除了传统的A类、B类、C类地址以及划分子网的概念。
无分类的两级编址,其记法:
IP地址 ::= {<网络前缀>, <主机号>}
“斜线记法”(CIDR记法):在IP地址后面加上斜线“/”,然后写上网络前缀所占的位数。
(2) CIDR把网络前缀相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”
划分地址块 P143
4.3 分组转发和路由选择协议
4.3.1 分组转发
分组转发
每一条路由最主要的是以下两个信息:
分组转发算法 P134
使用子网时分组的转发
每一条路由必须包含以下三个信息:
使用子网时分组的转发算法P140
例题P140
4.3.2 路由选择协议
基本概念
使用分层次的路由选择方法,可将互联网的路由选择协议划分为:
- 内部网关协议IGP:具体协议有多种,如RIP和OSPF等
- 外部网关协议EGP:目前使用的协议就是BGP
内部网关协议RIP
工作原理 P153
RIP协议的特点
- 仅和相邻路由器交换信息
- 路由器间交换的信息是自己的路由表
- 按固定的时间间隔交换信息
距离向量算法
- 收到地址X的相邻路由器发来的RIP报文,把所有“下一跳”字段改为X,所有“距离”字段加1。
三个关键数据:目的网络N,距离d,下一跳X - 对修改了的RIP报文中的每一个项目,进行以下步骤:
if (N not in Router)
add N in Router;
else
if (N的下一跳 == X)
update (N,d,X)
else
比较d的大小选择下一跳
- 若3分钟内没有收到相邻路由器的更新路由表,则将此相邻路由记为不可达路由器,即把距离设为16(距离16表示不可达)
- 返回
例题 P155
4.4 地址解析协议ARP
解决的问题:已经知道了某主机or路由器的IP地址,需要找出其相应的硬件地址
工作原理 P125
4.5 网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)
ICMP报文有两种:ICMP差错报告报文和ICMP询问报文
Chapter5 运输层(传输层)
5.1 基本概述
网络层为主机之间提供逻辑通信,而运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。
运输层要对收到的报文进行差错检测,网络层只检验首部是否出现差错而不检验数据部分
运输层的两个重要协议
- 用户数据报协议UDP
- 传输控制协议TCP
5.1.1 端口(Port)
TCP/IP的运输层用一个16位的端口号来标志一个端口,共允许有65535个不同的端口号。
端口可分为两大类:服务器端使用的端口号、客户端使用的端口号
服务器端使用的端口号
熟知端口号或系统端口号:数值为0~1023
常用的熟知端口号
应用程序 | FTP | TELNET | SMTP | DNS | TFTP | HTTP | SNMP | SNMP(trap) | HTTPS |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
熟知端口号 | 21 | 23 | 25 | 53 | 69 | 80 | 161 | 162 | 443 |
客户端使用的端口号
数值为1024~65535
5.2 用户数据报协议UDP
5.2.1 UDP的主要特点
- UDP是无连接的
- UDP使用尽最大努力交付
- UDP是面向报文的。UDP一次交付一个完整的报文
- UDP没有拥塞控制
- UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信
- UDP首部开销小,只有8个字节
5.2.2 UDP的首部格式
首部字段只有8个字节,由四个字段组成,每个字段长度都是两个字节:
- 源端口
- 目的端口
- 长度:以字节为单位,最小为8
- 检验和:将首部和数据一起检验,有错就丢弃
5.3 传输控制协议TCP
5.3.1 TCP的主要特点
- TCP是面向连接的
- 每条TCP连接只能有两个端点,即每条TCP只能一对一通信(点对点)
- TCP提供可靠交付的服务
- TCP提供全双工通信
- 面向字节流
5.3.2 TCP报文首部格式 P127
重点字段
- 源端口
- 目的端口
- 序列号
- 确认号
- 数据偏移:实际指首部长度
- 窗口
- 六个标志:URG ACK PSH RST SYN FIN
- URG=1,紧急指针有效
- ACK=1,确认号有效
- RST,连续复位标志
- SYN,用来发起一个连接,只有在连接的过程中SYN才被置1
- FIN,连接终止标志
选项中,可设置最大报文长度MSS
5.3.3 TCP连接
TCP把连接作为最基本的抽象。TCP连接的端点叫套接字(socket)或插口。
每一条TCP连接唯一地被通信的两端的两个端点(即两个套接字)所确定。即:
连接的建立和释放
5.3.4 TCP可靠传输的实现
可靠传输的原理
- 连续ARQ协议P216
- 滑动窗口协议P221
TCP 流量控制
在建立连接时,发送方的发送窗口不能超过接收方给出的接收窗口的数值
滑动窗口过程见TCP/IP P53
TCP 拥塞控制
4种拥塞控制方法
- 慢开始
- 拥塞避免
- 快重传
- 快恢复
Chapter6 应用层
万维网必须解决的问题
- 怎样标志分布在整个互联网上的万维网文档?
使用统一资源定位符(URL) 来标志万维网上的各种文档,并使每一个文档在整个互联网范围内具有唯一的标识符URL - 用什么样的协议来实现万维网上的各种链接?
使用超文本传送协议HTTP(HyperText Transfer Protocol) - 怎样使不同作者创作的不同风格的万维网文档,都能在互联网上的各种主机上显示出来,同时使用户清楚地知道在什么地方存在着链接?
使用超文本标记语言HTML(HyperText Markup Language) - 怎样使用户能够方便地找到所需的信息?
用户可使用搜索工具在万维网上方便地查找所需的信息。
当用户点击 www.tsinghua.edu.cn/chn/yxsz/index.htm 链接后发生的事件
- 浏览器分析超链接指向页面的URL
- 浏览器向DNS请求解析 www.tsinghua.edu.cn 的IP地址
- 域名系统DNS解析出清华大学服务器的IP地址
- 浏览器与服务器建立TCP连接
- 浏览器发出取文件命令:GET /chn/yxsz/index.htm
- 服务器给出响应,把文件index.htm发送给浏览器
- TCP连接释放。
- 浏览器显示index.htm中的所有文本。
附录:专用术语
英文简称 | 英文全称 | 中文 |
---|---|---|
ACK | ACKnowledgement | 确认 |
ADSL | Asymmetric Digital Subscriber Line | 非对称数字用户线 |
ARP | 地址解析协议 | |
BGP | Border Gateway Protocol | 边界网关协议 |
CDMA | 码分多址 | |
CIDR | Classless InterDomain Routing | 无分类域间路由选择 |
CRC | 循环冗余检验 | |
CSMA/CD | 载波监听多点接入/冲突检测 | |
DHCP | Dynamic Host Configuration Protocol | 动态主机配置协议 |
DNS | 域名系统 | |
FTP | 文件传送协议 | |
HTTP | 超文本传送协议 | |
ICMP | 网际控制报文协议 | |
IGP | 内部网关协议 | |
IP | 网际协议 | |
ISP | 互联网服务提供商 | |
LAN | 局域网 | |
MAN | 城域网 | |
MIME | Multipurpose Internet Mail Extensions | 通用互联网邮件扩充 |
MTU | 最大传送单元 | |
NAT | Network Address Translation | 网络地址转换 |
OFDM | 正交频分复用 | |
P2P | Peer-to-Peer | 对等方式 |
PAN | 个人区域网 | |
PING | Packet InterNet Grouper | 分组网间探测 |
POP | 邮局协议 | |
PPP | 点对点协议 | |
RIP | Routing Information Protocol | 路由信息协议 |
RTCP | Real-time Transfer Control Protocol | 实时传送控制协议 |
RTT | 往返时间 | |
SACK | 选择确认 | |
SMTP | 简单邮件传送协议 | |
SNMP | Simple Network Management Protocol | 简单网络管理协议 |
TCP | 传输控制协议 | |
TFTP | 简单文件传送协议 | |
TTL | 生存时间 | |
UDP | 用户数据报协议 | |
VLAN | 虚拟局域网 | |
VPN | 虚拟专用网 | |
WAN | 广域网 | |
Wi-Fi | Wireless-Fidelity | 无线保真度 |
WWW | 万维网 | |
XML | 可扩展标记语言 |