第一章 计算机网络体系结构

概念&功能

1. 计算机网络：是将一个分散的，具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路链接起来，实现资源共享和信息传递。
2. 计算机网络的功能：数据通信，资源共享。
3. 计算机网络的组成：1）组成部分：硬件、软件、协议；2）工作方式：边缘部分（用户）、核心部分（服务器）；3）功能组成：通信子网（网络层，数据链路层，物理层（点到点））、资源子网（应用层，表示层，会话层（端到端））。
4. 速率：数据传输率，比特率。
   
5. 带宽：传送数据的能力–最高数据率（比特每秒）。
6. 吞吐量：单位时间内通过接口的数据量。
7. 时延：发送时延（传输时延），传播时延，排队时延，处理时延。

发送时延=数据长度/发送速率
传播时延=信道长度/电磁波传播速率

8. 时延带宽积：某段链路现在有多少比特。

时延带宽积=传播时延*带宽

9. 参考模型：
   

第二章 物理层

物理层基本概念

传输数据比特流

接口特性：

1. 机械特性：物理特性，接口形状，引线数目等。
2. 电气特性：电压范围，阻尼匹配等。
3. 功能特性：某电平什么意义。
4. 规程特性：过程特性，规程和时序的关系。

通讯方式：

1. 单工通信：只有一条信道（广播）；
2. 半双工通信：一个时刻只能一个方向传送数据（对讲机）。
3. 全双工通信：双向通信（打电话）。

码元传输速率：1s传输多少个码元
信息传输速率：1s传输多少个比特

奈氏准则： 2Wlog₂^V
W–>带宽 V–>几种码元/离散电平数目
香农定理：Wlog₂^(1+S/N)
信噪比=10log₁₀^(S/N)
遇到dB换算信噪比

编码与调制

1. 非归零编码NRZ 高一低零
2. 归零编码 一直低电平表示0
3. 曼彻斯特编码 分一半，前高后低为1，反之为0
4. 差分曼彻斯特编码 一个码元结束跳变为0，不跳变为1
   
5. f_采样频率 >= 2f_{信号最高频率}

数据交换方式

电路交换

建立连接–》数据传输–》释放连接

报文交换

无需建立连接，传输单位为报文，采用存储转发。

分组交换

存储转发，对数据段进行分组。

数据报方式

类似报文交换。无连接，发生乱序。

虚电路方式

类似电路交换，但是是逻辑连接，维护一张虚电路表。

数据交换的三种方式

传输介质

导向型：双绞线、同轴电缆、光纤
非导向型：无线电波、微波、红外线

物理层设备

中继器，集线器（多端口的中继器）–》再生信号（不能隔离冲突域）

第三章 数据链路层

在物理层的基础上向网络层提供服务，有连接一定有确认
链路管理
组装成帧
流量控制（发送方）
差错控制

封装成帧

加头加尾，最大传输单元1500B（MTU）

1. 字符计数法：手臂第一个计数字段标明帧内字符数。
2. 字符填充法：添加帧边界ESC。
3. 零比特填充法：5个连续的1，填入一个1。
4. 违规编码法：用高高，低低来定界帧的起始和终止。

差错控制

1. 奇偶校验码
   
2. CRC循环冗余码
   

接受端检错：余数为0，接受。

3. 纠错编码–海明码
   
   
   
   

流量控制

1. 停止等待协议 发送窗口=1，接收窗口=1
2. GBN后退N帧协议 发送窗口>1，接收窗口=1
3. SR选择重传协议 发送窗口>1,接收窗口>1

停止等待协议

信道利用率=L/C/T
L 比特数 C数据传输率 T发送周期

GBN

GBN发送方必须响应：上层的调用，收到一个ACK，超时事件。
GBN接收方要：发送ACK。

滑动窗口大小1<=W<=2ⁿ-1

1. 累计确认
2. 按序接收

SR

滑动窗口长度MAX=2^(n-1)

1. 逐一确认
2. 只传出错帧
3. 接收方有缓存

信道划分介质访问控制

ALOHA

1. 纯ALOHA --》想发就发
2. 时隙ALOHA–》控制想发就发的随意性

CSMA

1. 1-坚持CSMA --》一直监听信道直到可发送数据
2. 非坚持CSMA–》先监听信道，空闲则发送，忙则等一个随机时间再监听
3. p-坚持CSMA–》以概率P发送
   

CSMA/CD

在CSMA基础上增加了碰撞监测

最小帧长
帧长（bit）/数据传输速率 >= 2t
以太网规定最小帧长为64B

CSMA/CA

碰撞避免

CSMA/CD与CSMA/CA区别

轮询访问介质

1. 令牌传递–》负载重，通讯量大

MAC子层和LLC子层

以太网

CSMA/CD，无连接不可靠服务

1. 10BASE-T 双绞线 10Mb/s 物理上星型，逻辑上总线型 CSMA/CD 曼彻斯特编码 全双工，半双工
2. 吉比特以太网 光纤 1Gb/s 全双工，半双工
3. 10吉比特 光纤 10Gb/s 全双工
   
4. 无线局域网分类：有固定的基础设施无线局域网，无固定基础设施无线局域网自组织网络

PPP&HDLC

PPP 全双工


HDLC 全双工 CRC检验

链路层设备

第四章 网络层

把分组从源端传送到目的端，传输单位是数据报

1. 路由转发与分组转发
2. 异构网络互联
3. 拥塞控制

IP数据报格式

1总8片首4–》1B总线长度单位，8B片偏移，首部长度单位4B
以太网MTU是1500B

IPV4

网络地址转换NAT

安装了NAT的软件的路由器叫NAT路由器，至少有一个有效地外部全球IP地址。

子网划分与子网掩码

无分类编址CIDR

1. 消除了传统的A类，B类和C类地址以及划分子网的概念
2. 融合子网地址与子网掩码，方便子网划分

128.14.32.0/20
子网掩码1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000

使用CIDR时，查找路由表可能得到几个匹配结果，应选择具有最长网络前缀的路由。前缀越长，地址块越小，路由越具体。

ARP

IP地址–》MAC地址

RARP MAC–》IP

DHCP

应用层协议，C/S，广播，UDP

ICMP

1. 终点不可达
2. 源点抑制
3. 超时
4. 参数错误
5. 重定向
   

不应发送ICMP差错报文：

1. 对ICMP不再发送ICMP
2. 对第一个分片的数据报片的所有后续数据片不发送
3. 具有组播地址的数据报
4. 具有特殊地址的（127.0.0.0 0.0.0.0）

ICMP应用：

1. PING：测试两个主机之间的连通性
2. Traceroute:跟踪一个分组从源点到终点的路径

IPV6

单播：一对一通信
多播：一对多通信
任播：一对多中的一个通信

IPv6向IPv过渡策略：
双栈协议
隧道技术

路由算法及路由协议

内部网关协议IGP–》RIP，OSPF
外部网关协议EGP–》BGP

RIP与距离向量算法

RIP：基于距离向量的路由选择协议，应用层协议，UDP

16表示不可达
与相邻路由器交换信息
交换的信息是自己的路由表
每30s交换一次
好消息传得快，坏消息传的慢

OSPF

广播，链路状态协议

BGP

TCP，应用层协议，支持CIDR

三种协议比较

IP组播

ICMP和IGMP使用IP数据报传递报文

移动IP

网络层设备

路由器：路由选择，分组转发

第五章 传输层

1. 提供进程和进程之间的逻辑通信

2. 复用和分用
   

3. 差错检测

4. UDP和TCP

UDP

1. 无连接
2. 不保证可靠交付
3. 面向报文
   
   

TCP

1. 面向连接
2. 提供可靠交付的服务
3. 全双工通信
4. 点到点
5. 面向字节流
   
   
   

TCP连接

TCP流量控制

TCP拥塞控制

第六章 应用层

对应用程序的通信提供服务
FTP，SMTP，POP3，HTTP，DNS

DNS

DNS：域名解析成IP地址

FTP

C/S，文件传输协议

电子邮件

SMTP

POP3

HTTP