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  • 计算机网络第七版谢希仁知识点总结

    万次阅读 多人点赞 2019-01-13 20:06:00
    1.专有名词: 互联网服务提供商ISP(Interest Service Provider) 互联网交换点 IXP (Internet eXchange Point) 广域网WAN(Wide Area Network) 城域网MAN(Metropolitan Area Network) 局域网LAN(Local Area ...

    1.专有名词:
    互联网服务提供商ISP(Interest Service Provider)
    互联网交换点 IXP (Internet eXchange Point)
    广域网WAN(Wide Area Network)
    城域网MAN(Metropolitan Area Network)
    局域网LAN(Local Area Network)
    个人区域网PAN(Personal Area Network)
    传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
    用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)
    协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)
    点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)
    网络控制协议NCP(Network Control Protocol)
    链路控制协议LCP(Link Control Protocol)
    逻辑链路控制LLC(Logical Link Control)
    媒体接入控制MAC(Media Access Control)
    CSMA/CD协议(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
    循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Check )
    帧校验序列FCS(Frame Check Sequence)
    无分类域间路由选择CIDR(Classless Inter-Domain Routing)
    外部网关协议EGP(Exterior Gateway Protocol)
    内部网关协议RIP(Routing Information Protocol)
    非对称数字用户线ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)
    地址解析协议ARP(Address 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)
    动态主机配置协议DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)
    统一资源定位符URL(Uniform Resource Locator)
    入侵检测系统IDS(Intrusion Detection Systems)

    第一章概述

    1.三网融合:电信网络、有线电视网络、计算机网络
    2.Internet 是人类自印刷术发明以来在存储和交换信息的领域中的最大变革
    3.互联网的两个重要基本特点:连通性和共享性(指资源共享)
    4.计算机网络由若干结点和连接这些结点的链路组成(有线/无线)
    5.互连网是“网络的网络”。
    6.互联网基础结构发展的三个阶段:
    ①第一阶段是从单个网络ARPANET向互连网发展的过程。
    ②第二阶段的特点是建成了三级结构的互联网。三级计算机网络:主干网、地区网、校园网(或企业网)。
    ③第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。

    7.internet(互连网),泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络。
    8.Internet 指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互联网,它采用TCP/IP协议作为通信的规则,且前身是美国的ARPANET。

    9.中国电信、中国联通和中国移动等公司都是我国最有名的ISP(Interest Service Provider)。
    10.互联网交换点 IXP (Internet eXchange Point)。
    11.互联网交换点IXP的主要作用就是允许两个网络直接相连并交换分组,而不需要再通过第三个网络来转发分组。
    12.边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。
    13.核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性(链路)和交换(转发数据))
    14.计算机之间通信:主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信。
    15.在网络边缘的端系统之间的通信方式可划分为两大类:客户-服务器方式(C/S方式)和对等方式(P2P方式)。
    16.客户程序:不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
    17.在网络核心部分起特殊作用的是路由器。路由器是实现分组交换的关键构件,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最重要的功能。
    18.当使用电路交换来传送计算机数据时,其线路的传输效率往往很低。这是因为计算机数据是突发式地出现在传输线路上的,因此线路上真正用来传输数据的时间往往不到10%甚至1%。
    19.分组交换采用存储转发技术。
    20.分组又称为“包”,而分组的首部也可称为“包头”。
    21.三种交换的优缺点:

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    如果要连续传送大量的数据,且传输时间远大于连接建立时间,则电路交换的传输速率较快。报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽,在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。由于一个分组的长度往往小于整个报文长度,因此分组交换比报文交换的时延小,同时也具有更好的灵活性。

    22.按照网络的作用范围进行分类:广域网WAN(Wide Area Network)、城域网MAN(Metropolitan Area Network)、局域网LAN(Local Area Network)、个人区域网PAN(Personal Area Network)。
    23.接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器(也称为边缘路由器)之间的一种网络。
    24.速率(bit/s或b/s或bps 比特每秒):
    吞吐量:表示在单位时间内通过某个网络的实际数据量。
    时延:
    发送时延 = 数据帧长度(bit)/发送速率(bit/s)(最好的情况下为带宽)
    传播时延 = 信道长度(m)/电信波在信道上的传播速率(m/s)
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    应用层:交互的数据单元称为报文。
    运输层:两种协议:传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)、用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)
    网络层:负责分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。分组叫做IP数据报,或简称数据报。
    数据链路层:数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧。
    物理层:在物理层上所传数据的单位是比特。
    29.OSI参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)。
    30.协议是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。协议的语法方面的规则定义了所交换的信息格式,而协议的语义方面的规则就定义了发送者和接收者所要完成的操作。

    课后作业题:

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    第二章 物理层

    1.物理层:机械特性、电气特性、功能特性、过程特性
    2.信号可分为两大类:模拟信号(连续信号)、数字信号(或离散信号)
    3.从通信的双方信息交互的方式来看,有三种基本方式:单向通信(单工通信)、双向交替通信(半双工通信)、双向同时通信(全双工通信)
    4.来自源的信号常称为基带信号。
    5.经过载波调制后的信号称为带通信号(即仅在一段频率范围内能够通过信道),而使用载波的调制称为带通调制。
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    曼彻斯特编码:位周期中心的向上跳变代表0,位周期中心的向下跳变代表1。但也可以反过来定义。
    差分曼彻斯特编码:在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0,而位开始边界没有跳变代表1。

    7.最基本的带通调制法:调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)
    8.早在1924年,奈奎斯特就推导出了著名的奈氏准则。在任何信道中,码元传输的速率是有上限的,传输速率超过此上限,就会出现严重的码间串扰问题,使接收端对码元的判决(即识别)成为不可能。
    9.香农公式:信道的极限信息传输速率C(有上限)是
    C = Wlog2 ( 1+ S / N ) (bit/s) (log以2为底 此时S/N是信噪比,无单位)
    信噪比(dB)= 10
    log10(S/N)(dB)
    W为信道带宽(以Hz为单位);S为信道内所传信号的平均功率;N为信道内部的高斯噪声功率
    香农公式表明:信道的带宽或信道中的信噪比越大,信息的极限传输速率就越高。

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    10.传输媒体可分为两大类:导引型传输媒体、非导引型传输媒体。在导引型传输媒体中,电磁波被导引沿着固体媒体(铜线或光纤)传播,而在非导引型传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。
    11.导引型传输媒体(价格越高,性能越高):双绞线(用的最广)、同轴电缆、光缆。
    12.单模光纤比多模光纤性能好。
    13.利用无线电波在自由空间的传播就可较快地实现多种通信。
    14.光纤通信中长用的三个波段的中心分别位于850nm,1300nm,1550nm,都具有25000-30000GHz的带宽,可见光纤的通信容量非常大。
    15.光纤优点:
    ①传输损失小,中继距离长。
    ②抗雷电和电磁干扰性能好。
    ③无串音干扰,保密性好。
    ④体积小,重量轻。
    16.传统的微波通信主要有两种方式:地面微波接力通信和卫星通信。
    17.为什么要使用信道复用技术?常用的信道复用技术有哪些?
    为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率;常用的信道复用技术有:频分、时分、码分、波分。
    18.信道复用技术(常用):频分复用、时分复用、码分复用(码分多址CDMA(更常用)) P57
    19.频分复用FDM的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
    20.时分复用TDM的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
    21.统计时分复用STDM是一种改进的时分复用,他能明显地提高信道利用率。
    22.波分复用WDM就是光的频分复用。
    23.频分复用特点:用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。
    24.非对称数字用户线ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)技术是用数字技术对现有的模拟电话用户进行改造。

    课后作业题:

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    第三章 数据链路层

    1.数据链路层使用的信道主要有两种类型:①点对点信道(使用PPP协议) ②广播信道(使用CSMA/CD协议)
    2.链路:链路就是从一个节点到相邻节点的一段物理线路(有线/无线),而中间没有任何其他的交换节点。链路只是一条路径的组成部分。
    3.数据链路:数据链路则是另一个概念。这是因为当需要在一条线路上传输数据时,除了必须有一条物理线路外,还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据传输。
    4.数据链路层的三个基本问题:封装成帧(IP数据)、透明传输和差错检测。
    5.封装成帧的四种方法:字节计数法、字符填充法、比特填充法、违例编码法。
    6.CRC是一种常用的检错方法,而FCS是添加在数据后面的冗余码。
    7.运输层是可靠的,数据链路层是不可靠的。
    8.凡是接收端数据链路层接受的帧均无差错。
    9.点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)是目前使用得最广泛的数据链路层协议。
    10.点对点协议:P76-79
    11.零比特填充:PPP协议用在SONET/SDH链路时,使用同步传输(一连串的比特连续传送)而不是异步传输(逐个字符地发送)。在这种情况下,PPP协议采用零比特填充方法来实现透明传输。(协议规定采用硬件来完成比特填充)
    12.零比特的填充与删除 P80
    13.PPP协议状态图 P81
    14.PPP协议的三个组成部分:
    ①一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
    ②一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP(Link Control Protocol)
    ③一套网络控制协议NCP(Network Control Protocol)
    15.当PPP使用异步传输时,它把转义符定义为0x7D(即01111101),并使用字节填充。
    16.PPP协议的几个状态说明:从设备之间无链路开始的,到先建立物理链路,再建立链路控制协议LCP链路。经过鉴别后再建立网络控制协议NCP链路,然后才能交换数据。由此可见,PPP协议已不是纯粹的数据链路层的协议,它还包含了物理层和网络层的内容。
    17.局域网最主要的特点是:网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点数目均有限。
    18.局域网的主要优点:
    ①具有广播功能,从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
    ②便于系统的扩展和逐渐演变,各设备的位置可灵活调整和改变。
    ③提高了系统的可靠性、可用性和生存性。
    19.共享信道解决众多用户能够合理而方便地共享通信媒体资源的技术上的两种方法:静态划分信道、动态媒体接入控制(又称多点接入,特点:随机接入、受控接入)
    20.DIX Ethernet V2 成为世界上第一个局域网产品的规约。
    21.第一个IEEE的以太网标准IEEE 802.3[W-IEEE802.3],数据率为10Mbit/s。
    22.IEEE 802 委员会把局域网的数据链路层拆成两个子层,即逻辑链路控制LLC(Logical Link Control)子层和媒体接入控制MAC(Media Access Control)子层。
    23.以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码信号。
    24.CSMA/CD协议要点:多点接入、载波监听、碰撞检测。
    25.适配器的作用:①进行数据串行传输和并行传输转换 ②对数据进行缓存 ③要把管理该适配器的设备驱动程序安装在计算机操作系统中 ④能实现以太网协议
    26.CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)协议:最早的以太网是将刴计算机都连接到一根总线上。
    总线特点:当一台计算机发送数据时,总线上所有的计算机都能检测到这个数据,这种就是广播通信方式。
    当数据帧中的目的地址与适配器ROM中存放的硬件地址一致时,该适配器才能接收这个数据帧。适配器对不是发送给自己的数据帧就丢弃。
    27.以太网提供的服务是尽最大努力的交付,即不可靠的交付。
    28.碰撞检测(也就是边发送边监听):在发送中检测信道,是为了即使发现有没有其他站的发送和本站发送的碰撞。
    29.以太网规定了一个最短帧长64字节,即512bit。
    30.凡长度小于64字节的帧都是由冲突而异常终止的无效帧。
    31.一个集线器有许多接口。
    32.以太网单程端到时延t 与帧的发送时间T之比:a = t/T。
    33.IEEE规定地址字段的第一字节的最低位为I/G位。I/G表示Individual(单播)/Group(多播地址或组播)。
    34.IEEE 802标准为局域网规定了一种48位的全球地址(简称为“地址”)是指局域网上的每一台计算机中固化在适配器的ROM中的地址。
    35.MAC帧的三种帧:单播帧(一对一)、广播帧(一对全体)、多播帧(一对多)。
    36.以太网适配器还可设置一种特殊的工作方式,即混杂方式。工作在混杂方式的适配器只要“听到”有帧在以太网上传输就悄悄地接收下来,而不管这些帧发往那个站。
    37.以太网V2 的MAC帧格式 。
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    38.虚拟局域网VLAN(Virtual Local Area Network)是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组,每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符。虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务。
    39.虚拟局域网协议允许在以太网的帧格式中插入一个4字节的标识符,称为VIAN标记,得出的帧称为802.1Q帧。
    40.局域网可按网络拓扑进行分类:星型网、环形网、总线网、树形网

    课后作业题:

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    关键点:集线器是共享带宽,交换机独享

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    第四章

    1.网络层提供的两种服务:无连接的网络服务(数据报服务,不可靠)、面向连接的网络服务(需电路服务,可靠)。

    2.用面向连接的通信方式,使电信网络能够向用户(实际上就是电话机)提供可靠传输服务。
    3.互联网设计思路:网络层向上只提供简单灵活的、无连接、尽最大努力交付的数据报服务。
    4.虚电路服务与数据报服务的区别:
    虚电路服务:面向连接可靠的虚电路服务
    数据报服务:无连接,不可靠
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    5.与IP协议配套使用的还有三个协议:地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol),网络控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol),网络组管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol)。
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    6.将互联网连接起来的中间设备:
    ①物理层使用的中间设备叫转发器。(集线器)
    ②数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器。(交换机)
    ③网络层使用的中间设备叫做路由器。
    ④在网络层以上(传输层、应用层)使用的中间设备叫做网关。用网关连接这两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。
    7.IP地址的编址方法共经过了三个历史阶段:
    ①分类的IP地址
    ②子网划分
    ③构成超网

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    网络地址:网络号+主机号全为0;广播地址:网络号+主机号全为1;
    9.地址解析协议ARP:已知主机和路由器的的IP地址,找出相应的硬件地址。

    1. IP数据报格式:
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      总长度字段为16位,因此数据报的最大长度为(2^16 )-1=65535字节。
      最常用的以太网就规定其MTU值是1500字节。
      标志(占3位,目前只有两位有意义 X _ _):
      ①标志字段中的最低位记为MF(More Fragment)。MF=1即表示后面“还有分片”的数据报,MF=0 代表最后一片或没分片。
      ②标志字段中间一位记为DF(Don't Fragment),意思是“不能分片”。DF=1时禁止分片,只有当DF=0时才允许分片。
      11.二级IP地址:网络号+主机号;三级IP地址:网络号+子网号+主机号(不能全0全1)
      12.子网掩码:网络号对应的位是全1,主机号对应的位是全0。
      13.在变长子网掩码VLSM的基础上又研究出了无分类编址方法,即无分类域间路由选择CIDR(Classless Inter-Domain Routing)
      其主要特点有两个:
      ①CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念。IP地址=网络前缀+主机号,CIDR还是用“斜线记法”(CIDR记法),即在IP地址后面加上斜线“/”,然后写上网络前缀
      所占的位数。
      ②CIDR把网络前缀相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址快”。
      14.网络控制报文协议ICMP:ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。
      15.ICMP报文的两种类型:ICMP差错报告报文、ICMP询问报文。
      16.PING使用了ICMP回答请求与回送回答请求。
      17.路由选择协议的两大类:
      ①内部网关协议IGP(Interior Gateway Protocol):在一个自治系统内部使用的路由选择协议。如RIP和OSPF协议。
      ②外部网关协议EGP(Exterior Gateway Protocol):目前使用的协议就是BGP。
      18.自治系统之间的路由选择也叫域间路由选择,而在自治系统内部的路由选择叫域内路由选择。

    19.OSPF协议和RIP不一样:①向本自治系统中所有路由器发送信息。②发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态,但是这只是路由器所知道的部分信息。所谓“链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻,以及该链路的“度量”。③路由器之间都要定期交换路由表信息。
    20.由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息,因此所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库,这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图。这个拓扑结构图在全网范围内是一致的(这称为链路状态数据库同步)。
    21.OSPF的更新过程收敛得快。
    22.IPv6把地址从IPv4的32位增大到4倍,即增大到128位。
    23.外部网关协议BGP:边界网关协议BGP只能算是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由,而并非要寻找一条最佳路由。
    24.解决IP地址耗尽的根本措施就是采用具有更大地址空间的新版本的IP,即IPv6(128位).
    25.IPv6的基本三种基本类型之一:①单播 ②多播 ③任播
    26.冒号十六进制记法可以允许零压缩,即一连串的零可以为一对冒号所取代。例如:
    FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可压缩为: FF05::B3

    课后作业:
    4-19主机A发送IP数据报给主机B,途中经过了5个路由器。试问在IP数据报的发送过程中总共使用了几次ARP?   
    答:6次,主机用一次,每个路由器各使用一次。

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    试计算其下一跳。
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    第五章运输层

    1.两台主机进行通信就是两台主机中的应用进程互相通信。
    2.网络层为主机之间提供逻辑通信,而运输层为应用进程提供端到端的逻辑通信。
    3.UDP在传送数据之前不需要建立连接。(无连接,不可靠)
    4.TCP提供面向连接的服务(面向连接,可靠),不提供广播或多播服务。由于TCP要提供这些服务,这不仅使协议数据单元的首部增大很多,还要占用许多的处理机资源。
    5.运输层的端口号分为:服务器端使用的端口号、客户端使用的端口号
    6.服务器端使用的端口号分为两类:系统端口号(数值为0-1023)、登记端口号(1024-49151)
    7.UDP主要特点:
    ①UDP是无连接的
    ②UDP使用尽最大努力交付(不可靠交付)
    ③UDP是面向报文的
    ④UDP没有拥塞控制
    ⑤UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信
    ⑥UDP首部开销小
    8.UDP的首部由四个字段组成,每个字段的长度都是两个字节:源端口、目的端口、长度、检验和。
    9.TCP最主要的特点:
    ①TCP是面向连接的运输层协议。
    ②TCP连接是点对点的。
    ③TCP提供可靠交付。
    ④TCp提供全双工通信。
    ⑤面向字节流。
    10.TCP连接的端点叫做套接字或插口。
    11.每一条TCP连接唯一地被通信两端的两个端点(即两个套接字)所确定。
    12.TCP报文段的首部格式:
    1586319-20190113200209714-167610198.png
    13.TCP的拥塞控制算法有四种:慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。

    课后作业题:

    5-22 主机A向主机B发送一个很长的文件,其序号为L字节。假定TCP使用的MSS为1460字节。
    (1)在TCP的序号不重复使用的条件下,L的最大值是多少?
    (2)假定使用上面计算出的文件长度,而运输层、网络层和数据链路层所用的首部开销共66字节,链路的数据率为10Mb/s,试求这个文件所需的最短发送时间。
    答:
    (1) L 的最大值是 2^ 32=4GB=4294967296 字节
    (2)每次发送的报文段为 1460 字节。因此必须分4294967296/1460 取整为2941758,因为有余数,所以29417598+1即 2941759 个报文段。(而不是2941758)发送的总字节数是 2941759*66+4294967296=4489123390 字节。
    发送 4489123390 字节需时间为 4489123390 × 8 ÷10Mb/s=3591.3 秒≈ 59.85 分≈ 1 小时。

    1586319-20190113200255550-609200391.png

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    第六章网络安全

    1.域名系统DNS(Domain Name System)是互联网使用的命名系统。
    2.mail.cctv.com(三级域名.二级域名.顶级域名)
    3.顶级域名共分为三类:
    ①国家顶级域名nTLD:cn表示中国、us表示美国、uk表示英国。
    ②通用顶级域名gTLD:com(公司企业)、net(非营利性组织)等。
    ③基础结构域名:这种顶级域名只有一个,即arpa,用于反向域名解析,因此又称为反向域名。
    4.域名服务器四种不同的类型:
    ①根域名服务器 ②顶级域名服务器 ③权限域名服务器 ④本地域名服务器
    5.统一资源定位符URL是用来表示从互联网上得到的资源位置和访问这些资源的方法。
    6.HTTP是面向事务的应用层协议。
    7.互联网现在广泛使用的是动态主机配置协议DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)(自动获取IP地址)
    8.当DHCP中继代理收到主机A以广播形式发送的发现报文后,就以单播方式向DHCP服务器转发此报文。

    课后作业题:

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    第七章网络安全

    1.计算机网络面临的两大威胁:被动攻击(截获)和主动攻击。
    2.数据加密模型大致如下:(A向B发送明文X k密钥,E加密算法,D解密算法)
    A明文X -> 计算密文Y=Ek(X) -> Internet -> 解密明文X=Dk(Y) -> B获取明文X
    3.两类密码体制:对称密钥密码体制、公钥密码体制(使用不同的加密密钥与解密密钥)
    对称密钥密码体制,即加密密钥与解密密钥是使用相同的密码体制。
    数据加密标准DES属于对称密钥密码体制。DES的保密性仅取决于对密钥的保密,而算法是公开的。
    4.防火墙:防火墙是一种访问控制技术。由于防火墙不可能阻止所有入侵行为,作为系统的第二道防线,入侵检测系统IDS(Intrusion Detection Systems)通过对进入网络的分组进行深度分析与检测发现疑似入侵行为的网络活动,并进行报警以便进一步采取相应措施。

    第八章互联网上的音频/视频服务

    1.多媒体信息(包括声音和图像信息)与不包括声音和图像信息的数据信息有很大差别,其中最主要的两个特点如下:
    ①多媒体信息的信息量往往很大。
    ②在传输多媒体数据时,对时延和时延抖动均有较高的要求。

    2.互联网提供的音频/视频服务大体上可分为三种类型:
    ①流式存储音频/视频
    ②流式实况音频/视频
    ③交互式音频/视频

    第九章无线网络和移动网络

    1.802.11标准规定无线局域网的最小构建是基本服务集BSS(Basic Service Set)。一个基本服务集包括一个基站和若干个移动站,一个站无论要和本BSS的站进行通信,还是要和其他BSS的站进行通信,都必须通过BSS的基站。
    2.另一类无线局域网是无固定基础设施的无线局域网,他又叫做自组网络。
    3.802.11局域网使用CSMA/CA协议。CA表示Collision Avoidance,是碰撞避免的意思,或者说,协议的设计是要尽量减少碰撞发生的概率。
    4.802.11局域网在使用CSMA/CA协议的同时,还使用停止等待协议。

    转载于:https://www.cnblogs.com/shixiaomaa/p/10263778.html

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  • internet是一个通用名词,泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络 1.3 互联网的组成 从工作方式上看,互联网可以划分为以下两大块: 互联网的边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成。 互联网的核心部分.....

    一、概述

    1.1 计算机网络在信息时代的作用

    1.2 互联网概述

    • Internet(互联网,或因特网)是一个专用名词,指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互连网
    • internet是一个通用名词,泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络

    1.3 互联网的组成

    • 从工作方式上看,互联网可以划分为以下两大块:

      • 互联网的边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成。
      • 互联网的核心部分:在网络核心部分起特殊作用的是路由器,路由器是实现分组交换的关键构建,其任务是转发分组,这是网络核心部分最重要功能。
    • 在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可以划分两大类:

      • 客户-服务机方式(客户端、服务器端)

        • 客户程序:必须知道服务器程序的地址、不需要特殊的硬件和复杂的操作系统

        • 服务器程序:支持同时处理多个远地或本地的客户请求、启动后自动调用并一直不断运行、需要强大的硬件和高级的操作系统支持

      • 对等连接方式(P2P)

        • 主机间平等、对等连接通信,双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档
    • 互联网的核心部分

      在网络核心部分起特殊作用的是路由器,它是实现分组交换的关键构件

      • 电路交换:通信前建立连接—>通话—>释放连接,这种交换方式信路独占性、实时性强,浪费资源,传输效率低。

      • 报文交换:将整个报文发送给相邻结点,全部存储后查表并转发给下一个结点,一步一步存储转发到目的主机。

      • 分组交换:要发送的整块数据称为一个报文,将报文分成一个个更小的等长数据段,每个数据段加上首部(由必要的控制信息组成)后构成一个分组,主机将分组发送给路由器,路由器收到分组先存储一下,检查首部,查找转发表,转发给下个路由器,一步一步以存储转发的方式交付目的主机。

        分组交换优点:

        • 高效 动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。

        • 灵活 以分组为传送单位和查找路由。

        • 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。

        • 可靠 保证可靠性的网络协议;分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性

        20170512120412360.png

    1.4 计算机网络在我国的发展

    1.5 计算机网络的分类与拓扑类型

    • 计算机网络的分类:

      • 按照网络的作用范围进行分类:广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)、个人局域网(PAN)
      • 按照网络的使用者进行分类:专用网、公用网
    • 计算机网络的拓扑结构:

      • 总线拓扑结构:只用于局域网

        优点:1. 网络结构简单,可靠性高;2. 电缆长度短,易于布线和维护;3. 节点间响应速度快,共享资源能力强;4. 设备投入量少,成本低;5. 易于扩充,数据端用户入网灵活。

      ​ **缺点:**1. 故障诊断困难;2. 故障隔离困难,任何节点的故障都有可能导致全网问题;3. 实时性较差;

      ​ 4.网络规模较大时,传输效率下降幅度大。

      • 星型拓扑结构:

        **优点:**1. 网络结构简单,易于维护和管理;2. 控制简单,便于建网;3. 网络可靠性高,稳定性好。单个节点的故障只影响一个设备;4.传输速度快,延迟小,误差低;5. 系统容易扩容。

      ​ **缺点:**1. 对中心节点的要求极高(包括中心节点的可靠性和冗余度);2.如果中心节点出故障,可能造

      ​ 成大面积网络瘫痪;中心节点负担过重,结构较复杂,容易出现瓶颈。4. 系统安全性较差,资源共享性

      ​ 能较差。

      • 环形拓扑结构:一般也用于构建局域网

        **优点:**1. 各工作站地位相等;2. 系统中无信道选择问题;3. 网络数据传输不会出现冲突和堵塞现象。

        **缺点:**1. 可靠性低,节点的故障将会引起全网的故障;2. 故障诊断困难;3. 不易重新配置网络;4. 当环中节点过多的时候,将会影响信息传输速率。

      • 树型拓扑结构:可以将局域网的规模扩大,适宜汇集数据信息的需求。

      • 网状型拓扑结构:系统可靠性高,适宜广域网的组网。问题是网络结构复杂,需要较复杂的路由选择技术,以及流量控制和拥塞控制技术。

    1.6 计算机网络的性能

    性能指标:

    1. 速率 指数据的传送速率,也称数据率或比特率 (指额定速率或标称速率,并非实际上的速率)
    2. 带宽 表示网络中某通道传送数据的能力,在单位时间内网络中某信道所能通过的“最高数据率“
    3. 吞吐量 单位时间内通过某个网络(信道或接口)的实际的数据量
    4. 时延 包括发送时延,传播时延,处理时延,排队时延(取决于网络当时通信量)
    5. 时延带宽积 即传播时延和带宽相乘,度量链路数据有多少个比特
    6. 往返时间RTT
    7. 利用率 有信道利用率和网络利用率两种,利用率过高会产生很大的时延

    非性能指标:费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性与升级性、易于管理和维护

    1.7 计算机网络体系结构

    • 网络协议三要素:语法(数据与控制信息的结构或格式)、语义(用来说明通信双方应当怎么做)、同步(详细说明时间如何实现)

    • 计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构

    • 五层协议的体系结构:
      (1)应用层,任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用,如DNS,HTTP协议 。应用层交互的信息单元成为报文。
      (2)运输层,任务是向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。主要使用TCP、UDP协议
      (3)网络层,负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。使用IP协议,分组又叫做IP数据报
      (4)数据链路层,使用专门的链路层协议,在相邻两个结点之间传送数据时,数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上传送帧,每一帧包括数据和必要的控制信息。
      (5)物理层,确定物理设备如何连接。

    • TCP/IP的体系结构只有四层:应用层、运输层、网际层和网络接口层

    二、物理层

    2.1 物理层的基本概念

    • 物理层的作用是尽可能的屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异,同时完成传输方式的转换
    • 物理层与传输媒体接口的一些特性:机械特性、电气特性、功能特性、过程特性

    2.1 数据通信的基础知识

    • 一个数据通信系统可以划分为三大部分:源系统(发送端)、传输系统(传输网络)、目的系统(接收端)

    • 通信方式分为以下三种:单工通信、半双工通信、双工通信
    • 信道的极限容量
      • 信噪比:信号的平均速率和噪声的平均功率之比,常记作S/N,并用分贝作为度量单位
      • 香农公式:C = H log2 (1+S/N)

    2.3 物理层下面的传输媒体

    • 传输媒体也称为传输介质或传输媒介,分为两类:导引型传输媒体和非导引型传输媒体。

      • 导引型传输媒体: 1.双绞线 2.同轴电缆 3.光缆
      • 非导引型传输媒体: 因为不使用导引型传输媒体,因此将自由空间称为非导引型传输媒体。无线传输、短波通信、微波通信、红外通信、激光通信都使用非导引型传输媒体。
    • 导引型传输媒体

      • 双绞线:双绞线是由一对相互绝缘的铜导线螺旋绞合在一起。

        绞合减少了对相邻导线的电磁干扰,其通信距离一般为几到十几公里

        双绞线分为:UTP无屏蔽双绞线、带屏蔽(STP)双绞线两大类。

      • 同轴电缆:同轴电缆具有很好的抗干扰性,被广泛用于较高速率的数据传输

      • 光缆

    • 非导引型传输媒体:无线电、微波、红外线、激光、卫星

    2.3 信道复用技术

    信道复用技术:

    • 频分复用:所有用户在同样时间占用不同带宽 (适合模拟信号的传输)
    • 时分复用:所有用户在不同时间占用同样带宽 (适合数字信号的传输)
    • 还有统计时分复用、波分复用、码分复用

    2.4 数字传输系统

    宽带接入技术:
    ADSL技术、HFC网、FTTX技术

    ADSL:不对称,下行(从ISP到用户)带宽远远大于上行

    三、数据链路层

    数据链路层的信道主要有以下两种类型:

    • 点对点信道
    • 广播信道

    3.1 使用点对点通道的数据链路层

    点对点信道的数据链路层协议数据单元——

    点对点信道的数据链路层在进行通信时的主要步骤:

    1. 结点A的数据链路层把网络层交下来的IP数据报添加首部和尾部封装成帧

    2. 结点A把封装好的帧发送给结点B的数据链路层

    3. 若结点B的数据链路层收到的帧无差错,则从收到的帧中提取出IP数据报交给上面的网络层;否则丢弃这个帧。

    三个基本问题:

    • 封装成帧:在IP数据报的前后分别添加首部和尾部构成一个帧,首部和尾部有控制字符(SOH和EOT)来进行帧定界,如果接收端没有收到两个帧定界符则丢弃。
    • 透明传输:当传送的帧是文本文件组成的帧时,数据不会出现帧定界控制字符,因此任意字符都可以传输,这样的传输就是透明传输,但在非ASCII码的文本文件(如二进制代码的程序或图像)中可能出现帧定界控制字符,因此需要添加转义字符“ESC”来实现透明传输,这种方法称为字符填充。

    • 差错检测:传输过程中可能会产生差错(如比特差错即0变1,1变0),目前在数据链路层广泛使用了循环冗余检验CRC的检错技术,即在数据后面添加帧检验序列FCS(n位供差错检错用的冗余码),经过CRC检验后得出的余数为0则没有差错,否则帧有差错。

    3.2 点对点协议PPP

    • PPP 协议由三个组成部分:

      • 一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。

      • 链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。

      • 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。

    • PPP帧的首部和尾部分别为4个字段和2个字段,首部的第一个字段和尾部的第二个字段都是标志字段F,表示一个帧的开始或结束。首部的第四个字段是2字节的协议字段,表示信息部分是什么类型数据

    • 透明传输问题:

      • 当 PPP 用在同步传输链路时,协议规定采用硬件来完成比特填充(和 HDLC 的做法一样)。

      • 当 PPP 用在异步传输时,就使用一种特殊的字符填充法。

    3.3 使用广播信道的数据链路层

    • 共享通信媒体资源的两种方法:

      1. 静态划分信道:包括频分复用、时分复用、波分复用等复用技术,但这种放大代价较高不适用于局域网

      2. 动态媒体接入控制(又称为多点接入):

        • 随机接入:站点争用信道(可能出现站点之间的冲突)
        • 受控访问协议:有数据的节点轮流发送(不存在冲突)
    • 适配器的作用

      • 适配器连接计算机与外界局域网,又称为网络接口卡(网卡),它的一个重要功能就是进行数据串行传输和并行传输的转换
      • 所实现的功能包含了数据链路层和物理层两个层次的功能。
      • 当适配器收到有差错的帧时,就把这个帧直接丢弃而不必通知计算机。
      • 计算机的硬件地址在适配器的ROM中,而计算机的软件地址——IP地址在计算机的存储器中
    • CSMA/CD协议:

      • 作用:协调总线上各计算机的工作,使得在同一时间只能一台计算机发送数据。

      • 特点:多点接入、载波监听、碰撞检测

        • 多点接入:说明是总线型网络,许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上
        • 载波监听:载波监听就是检测信道,不管在发送前还是发送时。每个站都必须不停的检测信道。
        • 碰撞检测:以太网的端到端的往返时间称为争用期,又叫碰撞检测,只有经过争用期这段时间还没检测到碰撞,才能肯定这次发送不会发生碰撞。凡长度小鱼64字节的帧都是由于冲突而异常终止的无效帧。
      • CSMA/CD协议要点:

        1. 准备发送:适配器从网络层中获得一个分组,加上以太网的首部和尾部,组成以太网帧,放入适配器的缓存中。但发送前必须先检测信道

        2. 检测信道:若检测到信道忙则继续检测直到空闲,若检测到信道空闲并在96比特时间内信道保持空闲(保证了帧间最小间隔),就发送这个帧。

        3. 在发送过程中仍不停地检测信道,即网络适配器要边发送边监听。有两种可能性

          • 发送成功,在争用期2τ时间内未检测到碰撞则帧发送一定成功,发送完成后返回(1);
          • 发送失败,在争用期检测到碰撞,立即停止发送数据并按规定发送人为干扰信号。适配器执行截断二进制指数退避算法确定重传时机,等待r倍512比特时间后返回步骤(2)继续检测信道,重传16次仍不成功则停止重传并向上报错。
    • 轮流MAC协议

      • 轮询协议——主节点轮流“邀请”从节点发送,邀请到的从节点允许发送(蓝牙)
      • 令牌协议
    • MAC层

      • 每一块网络适配器(网卡)固定分配一个地址,称为物理地址、硬件地址、链路层地址、MAC地址等
      • 3类MAC地址:
        • 单播地址:一对一
          • 将数据帧传给同一网络上的对应地址主机
            ​ 34-02-86-EE-87-C9
        • 多播地址:
          • 将数据帧传给同一网络上的多播组内的多个主机最高字节的最低位置1的地址(以太网)
            ​ 01:00:00:00:00:00
        • 广播地址:同一网络上的所有主机
          • 将数据帧传给同一网络上的所有主机
            ​ ff:ff:ff:ff:ff:ff
      • MAC帧格式:
        • 两种标准:DIX Ethernet V2标准和IEEE 802.3标准

    3.4 扩展的以太网

    • 在物理层扩展——集线器

    • 集线器:

      • 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网,使用的还是CSMA/CD协议

      • 集线器工作在物理层,每个接口仅仅简单的转发比特,不进行碰撞检测

      • 用集线器扩展局域网

        • 优点:

          1. 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信

          2. 扩大了局域网覆盖的地理范围

        • 缺点:

          1. 碰撞域增大了,但总的吞吐量并未提高
          2. 如果不同的碰撞域使用不同的数据率,那么就不能用集线器将它们互连起来。

    • 在数据链路层扩展——网桥、交换机

      • 网桥:对收到的帧根据其MAC帧的目的地址(查找地址表确定转发给哪个接口或者丢弃)进行转发和过滤。

        • 优点:

          1. 过滤部分通信量(数据帧过滤)
          2. 扩展了局域网的物理范围
          3. 使不同局域网互联(可互连不同物理层、不同MAC子层、不同速率)
          4. 提高了可靠性
        • 缺点:

          1. 增加时延
          2. 只适用于小规模网络(会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞–广播风暴)

        • 网桥和集线器的比较

        • 网桥转发表的自学习:

          网桥收到一帧后先进行自学习

          1. 查找转发表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目。

          2. 如没有,就在转发表中增加一个项目(源地址、进入的接口和时间)。

            如有,则把原有的项目进行更新。

          3. 每当一帧到达,上述算法都将执行一遍

        • 网桥的帧转发处理:

          转发帧。查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。

          1. 如没有,则通过所有其他接口(但进入网桥的接口除外)按进行转发。
            如有,则按转发表中给出的接口进行转发。
          2. 若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口,则应丢弃这个帧(因为这时不需要经过网桥进行转发)。
          3. 每当一帧到达,上述算法都将执行一遍
      • 以太网交换机:实质上是一个多接口的网桥,其内部的帧交换表(地址表)是通过自学习算法自动逐渐建立起来的。

        • 特点:全双工、无碰撞
    • 虚拟局域网

      • 虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务,而并不是一种新型局域网

        sss

    3.5 高速以太网

    四、网络层

    4.1 网络层的两种服务

    • 虚电路服务:虚电路的思想来源于电信网,是一条逻辑上的连接(能实现可靠传输,ATM网络)

    • 数据报服务:

      • 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据包服务
      • 网络层不提供服务质量的承诺
      • 好处:网络造价大大降低,运行方式灵活,能够适应多种应用
    • 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务(不提供服务质量的承诺)

      优点:网络造价大大降低,运行方式灵活,能够适应多种应用

    4.2 网际协议IP

    • TCP/IP体系的网络层提供的是数据报服务

    • 网络层协议:IP协议、地址解析协议ARP、网际控制报文协议ICMP、网际组管理协议IGMP

      ICMP和IGMP要使用IP协议、IP协议要经常使用ARP

    • 虚拟互连网络

      • 将网络互相连接起来需要使用一些中间设备

        • 物理层使用的中间设备叫转发器(集线器)

        • 数据链路层使用的中间设备叫网桥或桥接器(网桥、桥接器)

        • 网络层使用的中间设备叫路由器

        • 网络层以上使用的中间设备叫网关

      • IP协议保留了各种物理网络的异构型,使这些性能各异的网络在网络层上看起来好像是一个网络

    • 分类的IP地址

      • IP地址就是给互联网上的每一台主机(或路由器)的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32位标识符
      • 点分十进制:IP地址是32位二进制代码,每8位换成一个十进制数并中间加一个点

      • 常用的三种类别的IP地址

        • A类地址

          • 网络号字段为全0的IP地址是个保留地址,意思时“本网络”

          • 网络号为127(01111111)保留作为本地软件的环回测试笨猪记得进程之间的通信之用,

            目的地址为环回地址的IP数据报永远不会出现在任何网络上

        • 一般不适用的特殊IP地址

      • IP地址与硬件地址

        • 硬件地址(或物理地址)是数据链路层和物理层使用的地址。

        • IP 地址是网络层和以上各层使用的地址,是一种逻辑地址(称 IP 地址是逻辑地址是因为 IP 地址是用软件实现的)

      • 地址解析协议ARP

        • 要点
          • ARP请求分组:包含发送方硬件地址 /发送方IP地址/目标方硬件地址(未知时填0) / 目标方 IP地址。
          • 本地广播ARP 请求(路由器不转发ARP请求)
          • ARP 响应分组:包含发送方硬件地址 /发送方IP地址 /目标方硬件地址/目标方IP地址
          • ARP 分组封装在物理网络的帧中传输
          • ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题
        • 逆地址协议RARP
      • IP数据报的格式

      • IP层转发分组的流程

    4.3 划分子网和构造超网

    • 优点:

      • 减少了IP地址的浪费
      • 使网络的组织更灵活
      • 更利于维护和管理
      • 划分子网纯属一个单位内部的事情,对外部网络透明,对外仍然表现为没有划分子网的一个网络
    • 缺点:减少了能能够连接在网络上的主机总数

    • 子网掩码

      • 从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分

    • 子网划分的方法

      • 有固定长度子网和变长子网两种子网划分方法

      • 无分类编址CIDR

        • 无分类域间路由选择CIDR是解决IP地址紧缺第一个好方法。CIDR记法把IP地址后面加上斜线‘/‘,然后写上网络号所占的位数,把前缀都相同的连续IP地址组成一个“CIDR地址块“
        • CIDR主要特点:
          1. 消除了传统的A类、B类C类地址以及划分子网的概念
          2. CIDR把网络前缀都相同的连续IP地址组成一个“CIDR地址块“。
      • 路由表必须包含三个内容:目的网络地址、子网掩码和下一跳地址。

    4.4 网际控制报文协议ICMP

    • 为了更有效的转发IP数据报和提高交付成功的机会,在网际层使用了网际控制报文协议ICMP

    • ICMP不是高层协议(看起来好像是高层协议,因为ICMP 报文是装在IP 数据报中,作为其中的数据部分),而是IP 层的协议。

    • ICMP报文的格式

    • ICMP报文的种类

      • ICMP报文的种类分为ICMP差错报告报文和ICMP询问报文
      • ICMP 报文的前 4个字节是统一的格式,共有三个字段:即类型、代码和检验和。接着的 4个字节的内容与ICMP的类型有关
      • ICMP差错报告报文共有四种
        • 终点不可达
        • 时间超过
        • 参数问题
        • 改变路由(重定向)
      • ICMP询问报文有两种
        • 回送请求和回答
        • 时间戳请求和回答

    4.5 互连网的路由选择协议

    • 理想的路由算法

      • 所谓“最佳”只能是相对于某一种特定要求下得出的较为合理的选择而已
      • 路由算法分为两种
        • 静态路由选择策略(非自适应路由选择):简单,开销小,但不能即使适应网络的变化,适合简单的小网络
        • 动态路由选择策略(自适应路由选择):能较好的适应网络状态的变化,但实现起来较为复杂,开销也比较大
    • 分层次的路由选择协议

      • 内部网关协议IGP:具体的协议有很多种,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

      • 要点

        • RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议
        • rIP允许一条路径最多只能包含15个路由器,只适用于小型网络
        • 特点
          1. 仅和相邻路由器交换信息
          2. 交换的是当前本路由器的全部信息,即自己现在的路由表
          3. 按固定的时间间隔交换路由信息
        • 路由器在刚刚开始工作时,路由表是空的

      • RIP2的报文格式

      • 缺点:当网络出现故障时,要经过比较长的时间才能将此信息传送到所有的路由器

    • 内部网关协议OSPF

      • 要点

        • OSPF是使用分布式的链路状态协议
        • “最短路径优先OSPF”使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF
        • 特点
          • 向本自治系统的所有路由器发送信息(洪范法)
          • 发送的信息是本路由器相邻的所有路由器的链路状态
          • 只有当链路状态发生变化时,路由器才向所有路由器发送信息
        • 所有路由器最终都能建立一个链路状态数据库,即全网的拓扑结构图
        • OSPF将一个自治系统在划分为若干个更小区域
        • OSPF不用UDP而是直接用IP数据报传送
        • OSPF允许管理员给每条路由指派不同的代价
        • 如果同一个目的网络有多条相同代价的路径,那么可以将通信量分配给这几条路径

    • 外部网关协议BGP

      • BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议:路径向量路由选择协议

      • 要点

        • BGP 只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由(不能兜圈子),而并非要寻找一条最佳路由

        • 每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器作为该自治系统的“BGP 发言人”(一般是边界路由器)

        • BGP发言人构造出的自治系统连通图是树形结构,不存在回路

        • BGP协议交换路由信息的节点数量是自治系统个数的量级,在每一个自治系统中的BGP发言人是很少的

        • BGP支持CIDR

        • 在BGP刚刚运行时,BGP的邻站是交换整个的BGP路由表。但以后只需要在发生变化时更新有变化的部分。这样做对节省网络带宽和减少路由器的处理开销都有好处

    • 路由器的构成

      • 路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机,其任务是转发分组
      • 实现交换的三种方法:存储器、总线、纵横交换结构

    4.6 IPv6

    • 与IPv4的比较

      • 取消了首部长度字段(固定40字节)
      • 取消了服务类型字段,因为优先级和流标号字段实现了服务类型的功能
      • 取消了总长度字段,改用有效载荷长度字段
      • 取消了标识、标志和片偏移字段
      • 把TTL字段改称为跳数限制字段
      • 取消了检验和字段
      • 取消了选项字段

    • 冒号十六进制记法、零压缩、支持CIDR斜线记法

    • 从IPv4向IPv6过渡:双栈协议、隧道技术

    • ICMPv6

    4.7 IP多播

    • 多播是从一个源点发送到多个终点,即一对多的通信。在互联网上进行多播就叫作 IP 多播。

    • 多播数据报

      • 多播可以大大节约网络资源
      • 多播数据报也是“尽最大努力交付”,不保证一定能够交付多播组内的所有成员
      • 对多播数据报不产生 ICMP 差错报文。因此,若在PING 命令后面键入多播地址,将永远不会收到响应
    • 最局域网上进行硬件多播

      • 由于局域网具有硬件多播功能,因此不需要复制分组,在局域网上的多播组成员都能收到这个视频分组

      • 由于多播IP地址与以太网硬件地址的映射关系不是唯一的,因此受到多播数据报的主机,还要在IP层利用软件进行过滤,把不是本主机要接收的多播数据报丢弃

    • 网际组管理协议IGMP

    4.8 虚拟专用网VPN 和网络地址转换NAT

    • VPN
      • 要点

        • 由于 IP 地址的紧缺,一个机构能够申请到的IP地址数往往远小于本机构所拥有的主机数
        • 考虑到互联网并不很安全,一个机构内也并不需要把所有的主机接入到外部的互联网
        • 假定在一个机构内部的计算机通信也是采用TCP/IP 协议,那么从原则上讲,对于这些仅在机构内部使用的计算机就可以由本机构自行分配其 IP 地址
      • 本机地址与全球地址

        • 本机地址:仅在机构内部使用的 IP地址,可以由本机构自行分配,而不需要向互联网的管理机构申请。
        • 全球地址:全球唯一的 IP地址,必须向互联网的管理机构申请

    • 网络地址转换NAT
      • 装有NAT软件的路由器叫作 NAT路由器,它至少有一个有效的外部全球IP地址。所有使用本地地址的主机在和外界通信时,都要在 NAT路由器上将其本地地址转换成全球 IP 地址,才能和互联网连接。

    4.9 多协议标记交换MPLS

    • MPLS 具有以下三个方面的特点:
      1. 支持面向连接的服务质量:为了实现交换,可以利用面向连接的概念,使每个分组携带一个叫作标记 (label) 的小整数。当分组到达交换机(即标记交换路由器)时,交换机读取分组的标记,并用标记值来检索分组转发表。 这样就比查找路由表来转发分组要快得多。
      2. 支持流量工程,平衡网络负载
      3. 有效地支持虚拟专用网 VPN
    • 基本原理
      • 在 MPLS 域的入口处,给每一个 IP 数据报打上固定长度“标记”,然后对打上标记的 IP 数据报用硬件进行转发。
      • 采用硬件技术对打上标记的 IP 数据报进行转发就称为标记交换。
      • “交换”也表示在转发时不再上升到第三层查找转发表,而是根据标记在第二层(链路层)用硬件进行转发。
      • MPLS 域 (MPLS domain) 是指该域中有许多彼此相邻的路由器,并且所有的路由器都是支持 MPLS 技术的标记交换路由器 LSR (Label Switching Router)。
      • LSR 同时具有标记交换和路由选择这两种功能,标记交换功能是为了快速转发,但在这之前LSR 需要使用路由选择功能构造转发表
    • 转发等价类FEC
      • “转发等价类”就是路由器按照同样方式对待的分组的集合
      • FEC用于负载平衡
    • MPLS首部的位置与格式
      • 在把 IP 数据报封装成以太网帧之前,先要插入一个 MPLS 首部。从层次的角度看,MPLS 首部就处在第二层和第三层之间。

    五、运输层

    5.1 运输层协议概述

    • 运输层要解决的四个问题:
      1. 可靠传输
      2. 进程寻址
      3. 拥塞问题
      4. 流量控制
    • 运输层向它上面的应用层提供通信服务,只有主机的协议栈才有运输层,而网络核心部分的路由器在转发分组时都只用到下面三层
    • 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
    • 运输层要对收到的保温进行差错检测,因为IP数据报首部中的校验和字段只检验首部而不检查数据部分
    • 运输层的两个主要协议:
      • 用户数据报协议UDP
        • UDP在传送数据之前不需要先建立连接,接收方不需要对收到的报文给出任何确认
      • 传输控制协议TCP
        • TCP提供面向连接的服务,在传送数据之前必须先建立连接,数据传送结束后要释放连接,TCP不提供广播或多播服务

    5.2 用户数据报协议UDP

    • 要点

      • UDP是无连接的
      • UDP使用尽最大努力交付
      • UDP是面向报文的(一次交付一个完整的报文,应用程序必须选择合适大小的报文)
      • UDP没有拥塞控制
      • UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的通信
      • UDP首部开销小(只在IP数据报的基础上加上简单的复用和奋勇、差错检测功能)
    • UDP的首部格式

    5.3 传输控制协议TCP概述

    • 要点
      • TCP是面向连接的运输层协议
      • 每一条TCP连接只能有两个端点
      • TCP提供可靠交付的服务
      • TCP提供全双工通信
      • 面向字节流(流是指流入到进程或从进程流出的字节序列,应用程序和TCP的交互是一次一个数据块(大小不等))
      • TCP并不关心应用进程一次把多长的报文发送到TCP的缓存中,而是根据对方给出的窗口值和当前网络的拥塞成都来决定一个报文段应包含多少个字节
      • TCP连接额端点叫做套接字或插口,端口到拼接到IP地址后即构成了套接字(socket)

    5.4 可靠传输的工作原理

    • 当出现差错时让发送方重传出现差错的数据,同时在接收方来不及处理收到的数据时,及时告诉发送方适当降低发送数据的速度

    • 停止等待协议

      • 发送方只要超过一段时间没有收到接收方的确认,就认为刚才发送的分组丢失了
      • 发送方必须暂时保留已发送的分组的副本
      • 分组和确认分组都必须进行编号
      • 超时计时器设置的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些
      • 停止等待协议的优点是简单,缺点是信道利用率太低
    • 连续ARQ协议

      • 接收方一般都是采用累积确认的方式,并对按序到达的最后一个分组发送确认
      • 优点是容易实现,即使确认丢失也不必重传。缺点是不能向发送方反应出接收方已经正确收到的所有分组的信息(回退N)

    5.5 TCP报文段的首部格式

    5.6 TCP可靠传输的实现

    • 滑动窗口

      • TCP的滑动窗口都是以字节为单位的

      • 发送窗口

        • 发送窗口表示:在没有收到B的确认的情况下,A可以连续把窗口内的数据都发送出去
        • A的发送窗口一定不能超过B的接受窗口数值,发送方的发送窗口还要受到当时网络拥塞程度的限制
        • 发送窗口不能撤销已收到的确认,因此后延不可能向后移动,同时TCP强烈不赞成发送窗口向后收缩,这样会导致已发送的数据和窗口缩小后不循序发送的数据产生冲突。
        • 发送窗口在经过一段时间后(由超时器控制)就重传这部分数据,重新设置超时计时器,直到收到B的确认为止
      • 接收窗口

        • 接收窗口只对按序收到的数据中的最高序号给出确认
      • 缓存空间

        • 缓存空间和序号空间都是有限的,并且都是循环使用的

        • 发送缓存

          • 已被确认的数据应当从发送缓存中删除
          • 发送应用程序必须控制写入缓存的速率,不能太快,否则发送缓存就会没有存放数据的空间
        • 接收缓存

    • 超时重传时间的选择

    • 选择确认SACK

    5.7 TCP的流量控制

    5.8 TCP的拥塞控制

    • 在某段时间内,若网络中的某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分,网络的性能就要变坏,这种情况就叫做拥塞。
    • 拥塞控制与流量控制
      • 拥塞控制防止过多的数据注入到网络中,这样可以使网络中的路由器或链路不至于过载,是一个全局性的过程
      • 流量控制往往是指点对点通信量的控制,是端到端的问题

    • TCP的拥塞控制方法
      • TCP进行拥塞控制的算法有四种:慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复
    展开全文
  • (3)计算机网络分层次的体系结构,包含协议和服务的概念 **网络:**由若干结点和连接这些结点的链路组成。 边缘部分:由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的,用来通信(传输数据、音频或者视频...

    学习目标:掌握第一章的概念集


    本章最重要的内容是: (1)因特网的边缘部分和核心部分的作用,这里面包括分组交换的概念 (2)计算机网络的一些性能指标 (3)计算机网络分层次的体系结构,包含协议和服务的概念

    **网络:**由若干结点和连接这些结点的链路组成。
    制定因特网要经过以下四个阶段:
    (1)因特网草案 (2)建设标准
    (3)草案标准 (4)因特网标准
    边缘部分:由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的,用来通信(传输数据、音频或者视频)和资源共享。

    **核心部分:**由大量网络和连接这些网络的路由器构成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连接性和交换)。

    **通信方式:**客户-服务器方式、对等连接方式。

    三大交换方式:
    电路交换-整个报文的比特流连续地从源点直达终点,好像在 一个管道中传送。
    报文交换-整个报文先传送到相邻结点,全部存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。
    分组交换-单个分组传送到相邻结点,存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。

    广域网 WAN:作用范围在几十到几千公里。

    局域网 LAN: 作用范围在几米到几十公里 。

    城域网 MAN:作用范围在WAN与LAN之间。

    个人区域网 PAN:用无线技术将个人使用的电子设备连接起来,作用范围在10m左右。

    带宽:本来是指某个信号具有的频带宽度。网络中,带宽表示1在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。

    **吞吐量:**某个时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。

    时延:是指数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需要的时间。

    发送时延:是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。
    公式:
    发送时延=数据帧长度(b)/发送速率(b/s)
    传播时延:是电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。
    公式:
    传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道是的传播速率(m/s)

    处理时延:主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理。

    排队时延:分组在经过网络传输时,要经过路由器排队。

    时延带宽积:传播时延*带宽。

    网络协议:又称协议,为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
    网络协议的三要素:
    (1)语法:数据与控制信息的结构或格式。
    (2)语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出的何种响应。
    (3)同步:即事件实现顺序的详细说明。

    应用层:是体系结构中的最高层。应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用,应用层交互的数据单元称为报文。

    运输层:任务就是负责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:负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时,网络层把运输层产生的报文段或用户数据封装成分组或包进行传送。

    数据链路层:在两个相邻结点之间传送数据时,数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧。

    物理层:在物理层所传输的数据单位是比特。

    (计算机的非性能特征就不做介绍了)

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  • 计算机网络谢希仁(第七版)课件下载位置

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    名称:计算机网络(第7版)

    简介:

    本书自1989年首次出版以来,曾于1994年、1999年、2003年、2008年和2013年分别出了修订版。在2006年本书通过了教育部的评审,被纳入普通高等教育“十一五”国家级规划教材;2008年出版的第5版获得了教育部2009年精品教材称号。2013年出版的第6版是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。现在的第7版又在第6版的基础上进行了一些修订。
          全书分为9章,比较全面系统地介绍了计算机网络的发展和原理体系结构、物理层、数据链路层(包括局域网)、网络层、运输层、应用层、网络安全、互联网上的音频/视频服务,以及无线网络和移动网络等内容。各章均附有习题(附录A给出了部分习题的答案和提示)。全书课件(PowerPoint文件)放在电子工业出版社悦学多媒体课程资源平台上(),供读者下载参考。
          本书的特点是概念准确、论述严谨、内容新颖、图文并茂,突出基本原理和基本概念的阐述,同时力图反映计算机网络的一些最新发展。本书可供电气信息类和计算机类专业的大学本科生和研究生使用,对从事计算机网络工作的工程技术人员也有参考价值。

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