2019-05-06 21:33:34 weixin_41298915 阅读数 221
  • 第04章-计算机常用通信指标和术语

    本课程主要内容如下: 1 bit、Byte、KB、MB、GB、TB概念和换算关系 2 波特率、比特率、误码率的概念和意义 3 信道、基带信号、频带信号 4 频分多路复用、时分多路复用、异步传输、同步传输

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在这之前 —— “网络”

 这里的“网络”指的是“计算机网络”,也就是大家所熟悉的、由一些通用的、可编程的硬件(硬件中一定包含CPU)互相连接而成的集合。
 这些硬件并非专门用来实现某一特定目的、并且并不限于一般的计算机,而是包括了智能手机等上网设备;这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据,并能支持广泛的和日益增长的应用,需要注意的是计算机网络并非专门用来传送数据,而是能够支持很多种的应用。


- Internet 与 internet

Internet中文译名互联网(或叫因特网),与小写internet(互连网)有一定区别。

  • 以小写字母 i 开头的internet是一个通用名词,意为“互连网”,是网络之间通过路由器互相连接起来构成的一个范围相对更大的网络。协议通信可以任意选择,并不一定非要使用TCP/IP协议。
  • 以大写字母 I 开头的Internet是一个专用名词,意为“互联网”,即互相关联、联结的网络。它特指采用TCP/IP协议族为通信规则、前身是美国的ARPANET的,一个全球最大的、开放的、国际间众多网络互相联结构成的巨大网络。

- ISP

 ISP即“ Internet Service Provide ”(互联网服务提供商),ISP可从互联网管理机构申请到IP地址,同时拥有通信线路以及路由器等联网设备,因此任何机构和个人只要向ISP缴纳规定的费用,就可以从该ISP获取所需IP地址的使用权,并可通过该ISP接入到互联网(IP的管理机构不会把一个单个的IP地址分配给单个用户)。
 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目不同,ISP也分为不同层次的ISP:主干 ISP、地区 ISP和本地 ISP主干ISP由几个专门的公司创建和维持,一般能够覆盖国家范围、并且还拥有高速主干网;地区ISP是一些较小的ISP,通过一个或多个主干ISP连接起来,处于等级中的第二层,数据率也稍低;本地ISP给用户(有时也称端用户,强调是末端的用户)提供直接的服务,绝大多数用户都是连接到本地ISP的、本地ISP一般与地区ISP连接,但也可以与主干ISP连接。
 这些大大小小的ISP形成了多层次ISP结构的Internet,由此可见
现在的互联网已经不是某个单个的组织所拥有,而是全世界无数大大小小的ISP所共同拥有的。

  • IXP
     IXP (Internet eXchange Point),即互联网交换点(你没看错,就是取的第二个字母 X ),其主要作用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。随着互联网上数据流量的急速增长,人们开始研究如何更快的转发分组,于是互联网交换点IXP就应运而生了;将两个地区ISP连接起来之后,就不必经过最上层的主干ISP、而是直接在两个地区ISP之间通过高速链路对等地交换分组,这样使互联网上的数据流量分布更加合理,同时减少了分组转发的迟延时间,降低了分组转发的费用。 (注:其实IXP结构非常复杂)

- 速率、带宽和吞吐量

  • 速率
    网络技术中的速率是数据的传送速率,也称为数据率(data rate)或比特率(bit rate)。bit(比特)来源于 binary digit ,即二进制数字,1 bit便是一个0或1(注:8bit=1Byte(字节),不要混淆)。速率的单位是bit/s,有时也写作bps(即bit per second 比特每秒),kbit为1000bit,Mbit为10的6次方比特,Gbit为10的9次方比特,依此类推,(后面还有Tbit、Pbit、Ebit、Zbit、Ybit等单位) 3*10^6bit/s = 3Mbit/s = 3Mbps。

  • 带宽
    在计算机网络中,带宽通常表示某通道传送数据的能力(可宽泛理解为马路的宽度),因此网络带宽表示单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。单位为数据率的单位bit/s。也就是说,一条通信链路的“带宽”越宽,其所能传输的“最高数据率”也越高。 类比高速公路,马路越宽汽车多的时候才越不容易堵塞,但车开的快不快最终还是看汽车的性能和

  • 吞吐量
    吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的实际数据量。吞吐量更经常的用于测量,以知道实际上有多少数据量能够通过网络。 吞吐量受网络的宽带或网络的额定速率的限制。 如对于一个1Gbit/s的以太网,额定速率为1Gbit/s,其实际吞吐量可能只有100Mbit/s。

类比高速公路,马路越宽(带宽+)汽车多的时候才越不容易堵塞,但车开的快不快最终还是看汽车的性能和交通法规等一系列方面的影响,最终的测速(吞吐量)才是实际速度。

- 时延

 时延(delay)是指一个数据(一个报文或分组)从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间。有时也被称为延迟和迟延。
时延包括了发送时延,传播时延,处理时延,排队时延

  • 发送时延(transmission delay) 发送时延是指主机或路由器发送数据帧所需的时间,也就是从发送数据帧的第一个比特开始发送算起,到最后一个比特发送完毕所需的时间。 与发送的帧长成正比,与发送的速率成反比
    对于报文长度较大的情况,发送时延是主要矛盾,如我们上传和下载…在百度云体会最为明显(手动狗头)。

  • 传播时延(propagation delay) 传播时延是指电磁信号或光信号在传输介质(信道)中传播一定的距离所花费的时间,即从发送端发送数据开始,到接收端收到数据(或者从接收端发送确认帧,到发送端收到确认帧),总共经历的时间。只与传播距离(信道长度)和传播介质影响电磁波在信道上的传播速率)有关。
    如果报文长度很小,对于其它一些情况,传播时延仍是巨大的矛盾,比如当我挂VPN通过洛杉矶的服务器连接到美国东部的节点来登陆我的Uplay账号时…然后当我登上彩六,它会再次寻找延迟最低的服务器——然后从美国绕到日本北部,这种情况下我的延迟就几乎都来自传播时延

  • 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。例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等,这就产生了处理时延。

  • 排队时延 排队时延与网络利用率(通信量)有关,利用率越高,排队时延就越大。 当网络的通信量很大时甚至可能会发生队列溢出,使分组丢失…这相当于排队时延无穷大。
    不如说当整个计算机网络中通信量过大时,网络中的许多路由器的处理时延和排队时延将会大大增加,因而处理时延和排队时延在这时会占主要成分,这时整个网络的性能都变差了。

  • 我个人网站 欢迎围观~ https://www.zhangyyao.com/archives/14/#directory048465568577776553

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2016-12-18 21:27:21 qq_26954773 阅读数 6971
  • 第04章-计算机常用通信指标和术语

    本课程主要内容如下: 1 bit、Byte、KB、MB、GB、TB概念和换算关系 2 波特率、比特率、误码率的概念和意义 3 信道、基带信号、频带信号 4 频分多路复用、时分多路复用、异步传输、同步传输

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英文 中文 缩写
stub network 桩网络
multi-homed stub network 多宿桩网络
broadcast routing 广播路由选择
multicast routing 多播路由选择
N-way-unicast N次单播
broadcast storm 广播风暴
sequence-number-controlled flooding 序号控制洪泛
broadcast sequence number 广播序号
Reverse Path Forwarding 反向路径转发 RPF
spanning tree 生成树
minimum spanning tree 最小生成树
center-based approach 基于中心的方法
rendezvous point 汇合点
core
nulticast 多播
address indirection 间接地址
nulticast group 多播组
soft state 软状态
multicast routing problem 多播路由选择问题
pruning 剪枝
Distance Vector Multicast Routing Protocol 距离向量多播路由选择协议 DVMRP
Protocol Independent Multicast 协议无关的多播 PIM
Source-Specific Multicast 源特定多播 SSM
Point-to-Point Protocol 点到点协议 PPP
node 结点
link 链路
framing 成帧
Medium Access Control 媒体访问控制 MAC
network adapter 网络适配器
Network Interface Card 网络接口卡 NIC
bit-level error detection and correction 比特级差错检测和纠正
Error-Detection and-Correction 差错检测和纠正比特 EDC
undetected bit error 未检出比特差错
parity bit 奇偶校验位
two-dimensional parity 二维奇偶校验
Forward Error Correction 前向纠错 FEC
Internet checksum 因特网验和
Cyclic Redundancy Check 循环冗余检测 CRC
polynomial code 多项式编码
generator 生成多项式
point-to-point link 点到点链路
high-level data link control 高级数据链路控制 HDLC
broadcast link 广播链路
multiple access problem 多路访问问题
multiple access protocol 多路访问协议
collide 碰撞
channel partitioning protocol 信道划分协议
taking-turns protocol 轮流协议
random access protocol 随机接入协议
time frame 时间帧
slot 时隙
Code Division Multiple Access 码分多址 CDMA
successful slot 成功时隙
efficiency 效率
carrier sensing 载波侦听
collision detection 碰撞检测
Carrier Sense Multiple Access 多路访问 CSMA
CSMA with Collision Detection 具有碰撞检测的CSMA CSMA/CD
channel propagation delay 信道传播时延
binary exponential backoff 二进制指数后退
efficiency of CSMA/CD CSMA/CD效率
polling protocol 轮询协议
poll 轮询
token-passing protocol 令牌传递协议
token 令牌
Cable Modem Termination System 电缆调制解调器端接系统 CMTS
Data-Over-Cable Service Interface Specifications 同轴电缆数据服务接口规范 DOCSIS
Local Area Network 局域网 LAN
LAN address LAN地址
physical address 物理地址
MAC address MAC地址
broadcast address 广播地址
Address Resolution Protocol 地址解析协议 ARP
ARP table ARP表
ARP packet ARP分组
hub 集线器
switch 交换机
Preamble 同步码
repeater 转发器
filtering 过滤
transparent 透明的
switch table 交换机表
self-learning 自学习
plug-and-play device 即插即用设备
jabbering 含糊的
switch poisoning 交换机毒化
Virtual Local Network 虚拟局域网 VLAN
VLAN trunking VLAN干线连接
VLAN tag VLAN标签
Tag Protocol Identifier 标签协议标识符 TPID
Multiprotocol Label Switching 多协议标签交换 MPLS
label-switched router 标签交换路由器
traffic engineering 流量工程
Virtual Private Network VPN 虚拟专用网
data center network 数据中心网络
Top of Rack 机架顶部 TOR
border router 边界路由器
data center network design 数据中心网络设计
load balancer 负载均衡器
hierarchy of router and switch 路由器和交换机等级结构
fully connected topology 全连接拓扑
Modular Data Center 模块化数据中心 MDC
wireless host 无线主机
wireless communication link 无线通信链路
base station 基站
cell tower 蜂窝塔
Access Point 接入点 AP
infrastructure mode 基础设施模式
ad hoc network 自组织网络
hand off 切换
wireless mesh network 无线网状网络
mobile ad hoc network 移动自组织网络 MANET
vehicular ad hoc network 车载自组织网络 VANET
path loss 路径损耗
multipath propagation 多径传播
Signal-to-Noise Ratio 信噪比 SNR
hidden terminal problem 隐藏终端问题
fading 衰减
chipping rate 码片速率
Basic Service Set 基本服务集 BSS
infratructure wireless LAN 基础设施无线LAN
Service Set Identifier 服务集标识符 SSID
wireless fidelity 无线保真 WIFI
WIFI jungle WIFI丛林
associate 关联
beacon frame 信标帧
passive scanning 被动扫描
active scanning 主动扫描
station 站点
CSMA with collision avoidance 带碰撞避免的CSMA
link-layer acknowledgement 链路层确认
Short Inter-Frame Spacing 短帧间间隔 SIFS
Distributed Inter-Frame Space 分布式帧间间隔 DIFS
Request to Send 请求发送 RTS
Clear to Send 允许发送 CTS
Wireless Personal Area Network 无线个人区域网络 WPAN
Bluetooth 蓝牙
Frequency-Hopping Spread Spectrum 跳频扩展频谱 FHSS
piconet 皮可网
cellular 蜂窝
Base Transceiver Station 收发基站 BTS
Base Station Controller 基站控制器 BSC
Base Station System 基站系统 BSS
Mobile Switching Center 移动交换中心 MSC
Serving Generalized packet radio service Support Node 服务通用分组无线服务支持结点 SGSN
Gateway GPRS Support Node 网关GPRS支持结点 GGSN
General Packet Radio Service 通用分组无线服务 GPRS
radio access network 无线电接入网
Radio Network Controller 无线电控制器 RNC
Direct Sequence Wideband CDMA 直接序列宽带CDMA DS-WCDMA
High Speed Packet Access 高速分组接入 HSPA
4G Long-Term Evolution 4G长期演化 LTE
Evolved Packet Core 演化的分组核 EPC
LTE Radio Access Network LTE无线电接入网
Orthogonal Frequency Division Multiplexing 正交频分复用 OFDM
home network 归属网络
home agent 归属代理
foreign network 外部网络
visited network 被访网络
foreign agent 外部代理
correspondent 通信者
Care-Of Address 转交地址 COA
permanent address 永久地址
2020-02-24 10:15:20 weixin_43896318 阅读数 633
  • 第04章-计算机常用通信指标和术语

    本课程主要内容如下: 1 bit、Byte、KB、MB、GB、TB概念和换算关系 2 波特率、比特率、误码率的概念和意义 3 信道、基带信号、频带信号 4 频分多路复用、时分多路复用、异步传输、同步传输

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计算机网络的基本术语

  • LAN: 局域网
  • WAN: 广域网
  • Router: 路由器
  • Switch: 交换机
  • Protocol: 协议
  • Packet: 数据包/报文/分组
  • ISP: 因特网服务提供商
  • TCP: 传输控制协议
  • UDP: 用户数据报协议
  • Intranet: 内网
  • Bandwidth: 带宽
  • infrastructure: 基础设施
  • Ethernet: 以太网
  • Multiplexing: 多路复用
  • Encapsulation: 封装
  • Stack: 栈
  • FDM: 频分复用
  • TDM: 时分复用
  • congestion: 拥挤拥塞
  • Extranet: 外网
2014-12-29 16:22:48 haluoluo211 阅读数 398
  • 第04章-计算机常用通信指标和术语

    本课程主要内容如下: 1 bit、Byte、KB、MB、GB、TB概念和换算关系 2 波特率、比特率、误码率的概念和意义 3 信道、基带信号、频带信号 4 频分多路复用、时分多路复用、异步传输、同步传输

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假设你的名字叫小不点,你住在一个大院子里,你的邻居有很多小伙伴,在门口传达室还有个看大门的李大爷,李大爷就是你的网关。当你想跟院子里的某个小伙伴玩,只要你在院子里大喊一声他的名字,他听到了就会回应你,并且跑出来跟你玩。

  但是你不被允许走出大门,你想与外界发生的一切联系,都必须由门口的李大爷(网关)用电话帮助你联系。假如你想找你的同学小明聊天,小明家住在很远的另外一个院子里,他家的院子里也有一个看门的王大爷(小明的网关)。但是你不知道小明家的电话号码,不过你的班主任老师有一份你们班全体同学的名单和电话号码对照表,你的老师就是你的DNS服务器。于是你在家里拨通了门口李大爷的电话,有了下面的对话:

  小不点:李大爷,我想找班主任查一下小明的电话号码行吗?

  李大爷:好,你等着。(接着李大爷给你的班主任挂了一个电话,问清楚了小明的电话)问到了,他家的号码是211.99.99.99

  小不点:太好了!李大爷,我想找小明,你再帮我联系一下小明吧。

  李大爷:没问题。(接着李大爷向电话局发出了请求接通小明家电话的请求,最后一关当然是被转接到了小明家那个院子的王大爷那里,然后王大爷把电话给转到小明家)

  就这样你和小明取得了联系。

  至于DHCP服务器嘛,可以这样比喻:

  你家院子里的居民越来越多了,传达室李大爷那里的电话交换机已经不能满足这么多居民的需求了,所以只好采用了一种新技术叫做DHCP,居民们开机的时候随机得到一个电话号码,每一次得到的号码都可能会不同。

  你家门口的李大爷:就是你的网关 
  你的班主任:就是你的DNS服务器 
  传达室的电话交换机:就是你的DHCP服务器 
      李大爷和王大爷之间的对话就叫做路由

  另:如果还有个小朋友叫做小暗,他住的院子看门的是孙大爷,因为小暗的院子刚盖好,孙大爷刚来不久,他没有李大爷和王大爷办公室的电话(李大爷和王大爷当然也没有他的电话),这时会有两种情况:

  1、居委会的赵大妈告诉了孙大爷关于李、王两位大爷的电话(同时赵大妈也告诉了李、王关于孙的电话),这就叫静态设定路由

  2、赵大妈病了,孙大爷自己到处打电话,见人就说:“我是小暗他们院子管电话的”,结果被李、王二位听到了,就记在了他们的通讯录上,然后李、王就给孙大爷回了个电话说:“我是小明(小不点)他们院子管电话的”,这就叫动态设定路由

  然后有一天小不点要找小暗,结果自然是小不点给李大爷打电话说:“大爷,我找小暗”(这里省略了李大爷去查小暗电话的过程,假设他知道小暗的电话),李大爷一找通讯录:“哦,小暗的院子的电话是孙大爷管着的,要找小暗自然先要通知孙大爷,我可以通知王大爷让他去找孙大爷,也可以自己直接找孙,那当然是自己直接找孙方便了”,于是李大爷给孙大爷打了电话,然后孙大爷又把电话转到了小暗家。

  这里李大爷的通讯录叫做路由表

  李大爷选择是自己直接找孙大爷还是让王大爷帮忙转接叫做路由选择

  李大爷之所以选择直接找孙大爷是有依据的,因为他直接找孙大爷就能一步到位,如果要王大爷转接就需要两步才能完成,这里的“步”叫做“跳数”,李大爷的选择遵循的是最少步骤(跳数)原则(如果他不遵守这个原则,小不点可能就会多等些时间才能找到小暗,最终结果可能导致李大爷因工作不力被炒鱿鱼,这叫做“延时太长,选路原则不合理,换了一个路由器”)

  当然,事情总是变化的,小不点和小明吵架了,这些天小不点老是给小暗打电话,小明心里想:“不是在说我坏话啊?”于是小明决定偷听小不点和小暗的通话,但是他又不能出院子,怎么办呢?小明做了这样一个决定: 首先他告诉自己院里管电话的王大爷说:“你给李大爷打个电话说小暗搬到咱们院子了,以后凡是打给他的电话我来接”,王大爷没反映过来(毕竟年纪大了啊!)就给李大爷打了电话,说:“现在我来管理小暗的电话了,孙已经不管了”,结果李大爷就把他的通讯录改了,这叫做路由欺骗

  以后小不点再找小暗,李大爷就转给王大爷了(其实应该转给孙大爷的),王大爷收到了这个电话就转给了小明(因为他之前已经和小明说好了),小明收到这个电话就假装小暗和小不点通信。因为小明作贼心虚,害怕明天小不点和小暗见面后当面问他,于是通信断了之后,又自己以小不点的名义给小暗通了个电话复述了一遍刚才的话,有这就叫数据窃听

  再后来,小不点还是不断的和小暗联系,而零落了小明,小明心里嘀咕啊:“我不能总是这样以小暗的身份和小不点通话啊,外一有一天露馅了怎么办!”于是他想了一个更阴险的招数:“干脆我也不偷听你们的电话了,你小不点不是不给我打电话吗!那我让你也给小暗打不了,哼哼!”,他怎么做的呢?我们来看:

  他联系了一批狐朋狗友,和他们串通好,每天固定一个时间大家一起给小暗院子传达室打电话,内容什么都有,只要传达室的孙爷爷接电话,就会听到“打雷啦,下雨收衣服啊!”、“人是人他妈生的,妖是妖他妈生的”、“你妈贵姓”等等,听的脑袋都大了,不听又不行,电话不停的响啊!终于有一天,孙爷爷忍不住了,大喊一声:“我受不了拉!!!!”,于是上吊自杀了!

  这就是最简单的DDOS攻击,孙爷爷心理承受能力弱的现象叫做“数据报处理模块有BUG”,孙爷爷的自杀叫做“路由器瘫痪”。如果是我,就会微笑着和他们拉家常,例如告诉他们“我早就听了天气预报,衣服10分钟前已经收好了”或者“那你妈是人还是妖”或者“和你奶奶一个姓”等等,我这种健全的心理叫做“健壮的数据报处理,能够抵御任何攻击”

  孙爷爷瘫了之后,小不点终于不再给小暗打电话了,因为无论他怎么打对方都是忙音,这种现象叫做“拒绝服务”,所以小明的做法还有一个名字叫做“拒绝服务攻击”。

  小明终于安静了几天,...

  几天后,小明的院子来了一个美丽的女孩,名字叫做小丽,小明很喜欢她(小小年纪玩什么早恋!)可是小丽有个很帅的男朋友,小明干瞪眼没办法。当然这里还是要遵循上面的原则:小丽是不能出院子的。那个男的想泡小丽自然只能打电话,于是小明又蠢蠢欲动了:

  还记得王爷爷是院子的电话总管吗?他之所以能管理电话是因为他有一个通讯录,因为同一个院子可能有2个孩子都叫小明,靠名字无法区分,所以通讯录上每一行只有两项: 
 门牌 电话

  一号门 1234567 (这个是小明的)

  二号门 7654321 (这个是小丽的)

......

  王爷爷记性不好,但这总不会错了吧(同一个院子不会有2个“二号门”吧)?每次打电话人家都要说出要找的电话号码,然后通过通讯录去院子里面敲门,比如人家说我找“1234567”,于是王爷爷一比较,哦,是一号门的,他就去敲一号门“听电话”,如果是找“7654321”,那他就找二号门“听电话”。

  这里的电话号码就是传说中的“IP地址

  这里的门牌号就是传说中的网卡的’MAC‘地址(每一块网卡的MAC地址都是不一样的,这是网卡的制造商写死在网卡的芯片中的)

  小明心里想“奶奶的,老子泡不到你也别想泡”,于是他打起了王爷爷通讯录的主意,经过细心的观察,周密的准备,他终于发现王爷爷有尿频的毛病(毕竟是老人啊...),终于在一个月黑风高的白天,王爷爷去上厕所了,小明偷偷的摸进传达室,小心翼翼的改了王爷爷的通讯录......

  过了几天,小丽的男朋友又给小丽打来了电话,对方报的电话是“7654321”,王爷爷一看通讯录,靠:

  门牌 电话

  一号门 1234567 (这个是小明的)

  一号门 7654321 (注意:这个原来是小丽的,但是被小明改了)

  ......

  王爷爷不知道改了啊,于是就去找一号门的小明了,小明心里这个美啊,他以小丽父亲的口吻严厉的教训了那个男的和小丽之间不正当的男女关系,结果那个男的恭恭敬敬的挂了电话。当然小丽并不知道整个事情的发生... 
  这里小明的行为叫做“ARP欺骗”(因为在实际的网络上是通过发送ARP数据包来实现的,所以叫做“ARP欺骗”),王爷爷的通讯录叫做“ARP表

  这里要注意:王爷爷现在有两个通讯录了,一个是记录每个院子传达室电话的本本,叫做“路由表”,一个是现在说的记录院子里面详细信息的本本,叫做“ARP表”。

  有句命言是“人们总是在追求完美的,尽管永远也做不到”(请记住这句话,因为这是一个大名人--也就是我,说的)

  王爷爷的制度中有一条是这么写的“每个月要重新检查一下门牌号和电话的对应本(也就是ARP表)”,这个动作叫做“刷新ARP表”,每个月的时间限制叫做“刷新ARP表的周期”。这样小明为了让那个男的永远不能找到小丽,之后每个月都要偷偷改一次那个通讯录,不过这样也是不得不做的事啊!

  补充一点,小明是很聪明的,如果通讯录(ARP表)被改成了这样:

  门牌(MAC) 电话(IP)

  一号门 1234567 (这个是小明的) 
   
  二号门 1234567 (注意:这个被小明改了,但是他一时头晕改错了)

......

  就会是计算机就会弹出一个对话框提示“出现重复的IP地址”,最终会导致王爷爷不知所措,于是通知一号门和二号门,你们的电话重复了。这样小丽就知道有人在破坏她的好事,这个现象叫做“骗局被揭穿了”

  小不点知道了小明偷听他和小暗的电话,于是就和小暗约定好了密码。小不点在家里把要说的加密了之后告诉小暗。土豆-〉星期三,地瓜-〉请客,笨蛋-〉小不点家。于是小不点告诉小暗:土豆笨蛋地瓜。小明听了???不懂。。。。郁闷了。。。这是加密。

  除此之外,小丽也知道了小明改他家的电话号码了。于是王爷爷就登门一个一个把电话和门牌号记下来。并且藏起来不允许外人修改,只能自己有钥匙(密码)。这是ip地址和MAC地址绑定。当有人改了电话号码的时候,就得找王爷爷改。麻烦是麻烦了,但是安全了。不过小明偷偷的把王爷爷的钥匙偷配了一把(盗窃密码成功),于是他还可以修改。这样么,就这样了。 

2019-08-14 11:26:21 weixin_44346035 阅读数 82
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1. 计算机网络体系结构

在这里插入图片描述

2. 各层描述

描述
应用层 应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
传输层 第4层的数据单元也称作数据包(packets)。但是,当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法,TCP的数据单元称为段 (segments)而UDP协议的数据单元称为“数据报(datagrams)”。这个层负责获取全部信息,因此,它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的 数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。上层提供端到端(最终用户到最终用户)的透明的、可靠的数据传输服务。透明的传输是指在通信过程中 传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等。
网络层 在 计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点, 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。此外还有一些路由协议和地 址解析协议(ARP)。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层,数据的单位称为数据包(packet)。网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等。
数据链路层 在物理层提供比特流服务的基础上,建立相邻结点之间的数据链路,通过差错控制提供数据帧(Frame)在信道上无差错的传输。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层,数据的单位称为帧(frame)。
物理层 考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异,使数据链路层感觉不到这些差异。数据的单位称为比特(bit)。

3. 各层层协议首部详述

https://blog.csdn.net/sty124578/article/details/79085608

4. MAC

MAC(Media Access Control,介质访问控制)地址
或称为MAC位址、硬件地址,用来定义网络设备的位置。MAC集成在网卡,MAC地址是48位的(6个字节),通常表示为12个16进制数,每2个16进制数之间用冒号隔开,如08:00:20:0A:8C:6D就是一个MAC地址

5. 路由器和交换机的区别

路由器:(Router)是连接因特网中各局域网、广域网的设备。在路由器中记录着路由表,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送信号。发生在网络层。
交换机:(Switch)是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路,把传输的信息送到符合要求的相应路由上。发生在数据链路层。

  1. 工作层次不同:
    最初的交换机数据链路层,也就是第二层,而路由器则工作网络层。,交换机一般都是采用硬件电路实现数据帧的转发,而路由器工作在网络层,要实现更加复杂的协议,具有更加智能的转发决策功能,一般都会在在路由器中实现复杂的路由算法,更偏向于软件实现其功能。
  2. 数据的转发对象不同:
    交换机是根据MAC地址转发数据帧,而路由器则是根据IP地址来转发IP数据报/分组。数据帧是在IP数据包/分组的基础上封装了帧头(源MAC和目的MAC等)和帧尾(CRC校验码)。
  3. ”分工“不同
    交换机主要是用于组建局域网,而路由器则是负责让主机连接外网。多台主机可以通过网线连接到交换机,这时就组建好了局域网,就可以将数据发送给局域网中的其他主机。局域网的所有主机使用的都是私网的IP,所以必须通过路由器转化为公网的IP之后才能访问外网。
  4. 冲突域和广播域
    交换机分割冲突域,但是不分割广播域,而路由器分割广播域。由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播。而连接在路由器上的网段会被分配不通的广播域,路由器不会转发广播数据。
  5. 最后需要说明的是:
    路由器一般有防火墙的功能,能够对一些网络数据包选择性过滤。现在的一些路由器都具备交换机的功能,一些交换机具备路由器的功能,被称为3层交换机,广泛使用。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但是速度也较慢,价格昂贵,三层交换机既有交换机的线性转发报文的能力,又有路由器的良好的路由功能因此得到广泛的使用。

6. ARP 地址解析协议

ARP 实现由 IP 地址得到 MAC 地址。每个主机都有一个 ARP 高速缓存,里面有本局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到 MAC 地址的映射表。
如果主机 A 知道主机 B 的 IP 地址,但是 ARP 高速缓存中没有该 IP 地址到 MAC 地址的映射,此时主机 A 通过广播的方式发送 ARP 请求分组,主机 B 收到该请求后会发送 ARP 响应分组给主机 A 告知其 MAC 地址,随后主机 A 向其高速缓存中写入主机 B 的 IP 地址到 MAC 地址的映射。

7. ICMP 网际控制报文协议

ICMP协议是一种面向无连接的协议,用于传输出错报告控制信息。它是一个非常重要的协议,它对于网络安全具有极其重要的意义。 它属于网络层协议,主要用于在主机与路由器之间传递控制信息,包括报告错误、交换受限控制和状态信息等。当遇到IP数据无法访问目标、IP路由器无法按当前的传输速率转发数据包等情况时,会自动发送ICMP消息。


Ping
Ping 是 ICMP 的一个重要应用,主要用来测试两台主机之间的连通性。
Ping 的原理是通过向目的主机发送 ICMP Echo 请求报文,目的主机收到之后会发送 Echo 回答报文。Ping 会根据时间和成功响应的次数估算出数据包往返时间以及丢包率。
Tracert
Traceroute 是 ICMP 的另一个应用,用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。
Traceroute 发送的 IP 数据报封装的是无法交付的 UDP 用户数据报,并由目的主机发送终点不可达差错报告报文。
源主机向目的主机发送一连串的 IP 数据报。第一个数据报 P1 的生存时间 TTL 设置为 1,当 P1 到达路径上的第一个路由器 R1 时,R1 收下它并把 TTL 减 1,此时 TTL 等于 0,R1 就把 P1 丢弃,并向源主机发送一个 ICMP 时间超过差错报告报文;
源主机接着发送第二个数据报 P2,并把 TTL 设置为 2。P2 先到达 R1,R1 收下后把 TTL 减 1 再转发给 R2,R2 收下后也把 TTL 减 1,由于此时 TTL 等于 0,R2 就丢弃 P2,并向源主机发送一个 ICMP 时间超过差错报文。
不断执行这样的步骤,直到最后一个数据报刚刚到达目的主机,主机不转发数据报,也不把 TTL 值减 1。但是因为数据报封装的是无法交付的 UDP,因此目的主机要向源主机发送 ICMP 终点不可达差错报告报文。
之后源主机知道了到达目的主机所经过的路由器 IP 地址以及到达每个路由器的往返时间。
在这里插入图片描述

8. 网络地址转换 NAT

专用网内部的主机使用本地 IP 地址又想和互联网上的主机通信时,可以使用 NAT 来将本地 IP 转换为全球 IP。
这种方法需要在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器,它至少有一个有效的外部全球IP地址。这样,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,才能和因特网连接。

9. UDP 和 TCP 的特点

用户数据报协议 UDP(User Datagram Protocol)是无连接的,尽最大可能交付,没有拥塞控制,面向报文(对于应用程序传下来的报文不合并也不拆分,只是添加 UDP 首部),支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。

传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)是面向连接的,提供可靠交付,有流量控制,拥塞控制,提供全双工通信,面向字节流(把应用层传下来的报文看成字节流,把字节流组织成大小不等的数据块),每一条 TCP 连接只能是点对点的(一对一)。

9.1 TCP报文格式

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9.2 TCP报文格式

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9.3 TCP三次握手

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假设 A 为客户端,B 为服务器端。
首先 B 处于 LISTEN(监听)状态,等待客户的连接请求。
A 向 B 发送连接请求报文,SYN=1,ACK=0,选择一个初始的序号 x。
B 收到连接请求报文,如果同意建立连接,则向 A 发送连接确认报文,SYN=1,ACK=1,确认号为 x+1,同时也选择一个初始的序号 y。
A 收到 B 的连接确认报文后,还要向 B 发出确认,确认号为 y+1,序号为 x+1。
B 收到 A 的确认后,连接建立,状态为已连接。

三次握手的原因

第三次握手是为了防止失效的连接请求到达服务器,让服务器错误打开连接。
客户端发送的连接请求如果在网络中滞留,那么就会隔很长一段时间才能收到服务器端发回的连接确认。客户端等待一个超时重传时间之后,就会重新请求连接。但是这个滞留的连接请求最后还是会到达服务器,如果不进行三次握手,那么服务器就会打开两个连接。如果有第三次握手,客户端会忽略服务器之后发送的对滞留连接请求的连接确认,不进行第三次握手,因此就不会再次打开连接。

9.4 TCP的四次挥手

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以下描述不讨论序号和确认号,因为序号和确认号的规则比较简单。并且不讨论 ACK,因为 ACK 在连接建立之后都为 1。
A 发送连接释放报文,FIN=1。
B 收到之后发出确认,此时 TCP 属于半关闭状态,B 能向 A 发送数据但是 A 不能向 B 发送数据。
当 B 不再需要连接时,发送连接释放报文,FIN=1。
A 收到后发出确认,进入 TIME-WAIT 状态,等待 2 MSL(最大报文存活时间)后释放连接。
B 收到 A 的确认后释放连接。

四次挥手的原因

客户端发送了 FIN 连接释放报文之后,服务器收到了这个报文,就进入了 CLOSE-WAIT 状态。这个状态是为了让服务器端发送还未传送完毕的数据,传送完毕之后,服务器会发送 FIN 连接释放报文。
TIME_WAIT
客户端接收到服务器端的 FIN 报文后进入此状态,此时并不是直接进入 CLOSED 状态,还需要等待一个时间计时器设置的时间 2MSL。这么做有两个理由:
确保最后一个确认报文能够到达。如果 B 没收到 A 发送来的确认报文,那么就会重新发送连接释放请求报文,A 等待一段时间就是为了处理这种情况的发生。
等待一段时间是为了让本连接持续时间内所产生的所有报文都从网络中消失,使得下一个新的连接不会出现旧的连接请求报文。

TCP 可靠传输

TCP 使用超时重传来实现可靠传输:如果一个已经发送的报文段在超时时间内没有收到确认,那么就重传这个报文段。

10. 动态主机配置协议

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 提供了即插即用的连网方式,用户不再需要去手动配置 IP 地址等信息。
DHCP 配置的内容不仅是 IP 地址,还包括子网掩码、网关 IP 地址。

DHCP 工作过程如下:
客户端发送 Discover 报文,该报文的目的地址为 255.255.255.255:67,源地址为 0.0.0.0:68,被放入 UDP 中,该报文被广播到同一个子网的所有主机上。如果客户端和 DHCP 服务器不在同一个子网,就需要使用中继代理。
DHCP 服务器收到 Discover 报文之后,发送 Offer 报文给客户端,该报文包含了客户端所需要的信息。因为客户端可能收到多个 DHCP 服务器提供的信息,因此客户端需要进行选择。
如果客户端选择了某个 DHCP 服务器提供的信息,那么就发送 Request 报文给该 DHCP 服务器。
DHCP 服务器发送 Ack 报文,表示客户端此时可以使用提供给它的信息。

11. HTTP 与 HTTPS

http的中文叫做超文本传输协议,它负责完成客户端到服务端的一系列操作,是专门用来传输注入HTML的超媒体文档等web内容的协议,它是基于传输层的TCP协议的应用层协议.
https:https是基于安全套接字的http协议,也可以理解为是http+ssl/tls(数字证书)的组合

http和https的区别:
HTTP 的 URL 以 http:// 开头,而 HTTPS 的 URL 以 https:// 开头
HTTP 是不安全的,而 HTTPS 是安全的
HTTP 标准端口是 80 ,而 HTTPS 的标准端口是 443
在 OSI 网络模型中,HTTPS的加密是在传输层完成的,因为SSL是位于传输层的,TLS的前身是SSL,所以同理
HTTP无需认证证书,而https需要认证证书

11.1 SSL/TLS握手

第一次握手:客户端先向服务器发出加密通信的请求,并且提供自己的一些信息(加密方法等),这被叫做ClientHello请求。
第二次握手:服务器收到客户端请求后,向客户端发出回应,并且提供服务器证书、确认的加密方法等,这叫做SeverHello。
第三次握手:客户端收到服务器回应以后,首先验证服务器证书,如果没问题的话会向服务器发送用于加密的随机数、编码改变通知、客户端握手结束通知。
第四次握手:服务器收到客户端的随机数之后,计算生成本次会话所用的"会话密钥",然后向客户端发送编码改变通知和服务器握手结束通知。

在这里插入图片描述

12. HTTP协议各版本的不同

版本 不同
http1.0 无连接,无状态,一次请求一个tcp连接
http1.1 持久连接,请求管道化(有一些缺陷) ,增加了host字段,缓存,断点续传
http2.0 二进制分帧(多路复用的实现基础), 多路复用,头部压缩

13. Web 页面请求过程

  1. DHCP 配置主机信息
    假设主机最开始没有 IP 地址以及其它信息,那么就需要先使用 DHCP 来获取。
    主机生成一个 DHCP 请求报文,并将这个报文放入具有目的端口 67 和源端口 68 的 UDP 报文段中。
    该报文段则被放入在一个具有广播 IP 目的地址(255.255.255.255) 和源 IP 地址(0.0.0.0)的 IP 数据报中。
    该数据报则被放置在 MAC 帧中,该帧具有目的地址 FF:FF:FF:FF:FF:FF,将广播到与交换机连接的所有设备。
    连接在交换机的 DHCP 服务器收到广播帧之后,不断地向上分解得到 IP 数据报、UDP 报文段、DHCP 请求报文,之后生成 DHCP ACK 报文,该报文包含以下信息:IP 地址、DNS 服务器的 IP 地址、默认网关路由器的 IP 地址和子网掩码。该报文被放入 UDP 报文段中,UDP 报文段有被放入 IP 数据报中,最后放入 MAC 帧中。
    该帧的目的地址是请求主机的 MAC 地址,因为交换机具有自学习能力,之前主机发送了广播帧之后就记录了 MAC 地址到其转发接口的交换表项,因此现在交换机就可以直接知道应该向哪个接口发送该帧。
    主机收到该帧后,不断分解得到 DHCP 报文。之后就配置它的 IP 地址、子网掩码和 DNS 服务器的 IP 地址,并在其 IP 转发表中安装默认网关。

  2. ARP 解析 MAC 地址
    主机通过浏览器生成一个 TCP 套接字,套接字向 HTTP 服务器发送 HTTP 请求。为了生成该套接字,主机需要知道网站的域名对应的 IP 地址。
    先查看浏览器的DNS缓存,如果没有,则查看本地DNS服务器的缓存。
    如果没有,主机DNS服务器生成一个 DNS 查询报文,该报文具有 53 号端口,因为 DNS 服务器的端口号是 53。
    该 DNS 查询报文被放入目的地址为 DNS 服务器 IP 地址的 IP 数据报中。
    该 IP 数据报被放入一个以太网帧中,该帧将发送到网关路由器。
    DHCP 过程只知道网关路由器的 IP 地址,为了获取网关路由器的 MAC 地址,需要使用 ARP 协议。
    主机生成一个包含目的地址为网关路由器 IP 地址的 ARP 查询报文,将该 ARP 查询报文放入一个具有广播目的地址。(FF:FF:FF:FF:FF:FF)的以太网帧中,并向交换机发送该以太网帧,交换机将该帧转发给所有的连接设备,包括网关路由器。
    网关路由器接收到该帧后,不断向上分解得到 ARP 报文,发现其中的 IP 地址与其接口的 IP 地址匹配,因此就发送一个 ARP 回答报文,包含了它的 MAC 地址,发回给主机。

  3. DNS 解析域名
    知道了网关路由器的 MAC 地址之后,就可以继续 DNS 的解析过程了。
    网关路由器接收到包含 DNS 查询报文的以太网帧后,抽取出 IP 数据报,并根据转发表决定该 IP 数据报应该转发的路由器。
    到达 DNS 服务器之后,DNS 服务器抽取出 DNS 查询报文,并在 DNS 数据库中查找待解析的域名。 因为DNS服务器是多级缓存查询 ,分布式分级管理 ,所以查询服务器的节点,会在本机保存整个分布式的管理结构的信息,这就是所谓的多级缓存!也就是说,它们并不一定非要保存域名和IP地址的直接对应信息,如果没有找到这个对应,它们会努力帮你找到离目标最近的管理服务器,比如他没有完整的域名映射.,但是它有cn.,这也算是一种命中。然后本地DNS服务器得到 cn 的 IP 映射,然后又访问cn这个域的DNS服务器,得到完整的域名和IP映射
    找到 DNS 记录之后,发送 DNS 回答报文,将该回答报文放入 UDP 报文段中,然后放入 IP 数据报中,通过路由器反向转发回网关路由器,并经过以太网交换机到达主机。

  4. HTTP 请求页面
    有了 HTTP 服务器的 IP 地址之后,主机就能够生成 TCP 套接字,该套接字将用于向 Web 服务器发送 HTTP GET 报文。
    在生成 TCP 套接字之前,必须先与 HTTP 服务器进行三次握手来建立连接。
    连接建立之后,浏览器生成 HTTP GET 报文,并交付给 HTTP 服务器。
    HTTP 服务器从 TCP 套接字读取 HTTP GET 报文,生成一个 HTTP 响应报文,将 Web 页面内容放入报文主体中,发回给主机。
    浏览器收到 HTTP 响应报文后,抽取出 Web 页面内容,之后进行渲染,显示 Web 页面。
    一次完整的请求响应之后,双方并不会立即决定关闭此TCP连接,而是客户端会定期的向服务器发送Keep-Alive侦测包,来判断TCP的连接情况,如果在有效的发送次数内没有收到服务器的Keep-Alive应答,则客户端会丢弃此TCP连接,如果侦测一直成功,一直能收到服务器的应答,则客户端不会主动关闭连接。
    当服务器的keep-alive timeout时间到达,则服务器会主动申请此次TCP连接的断开,进行四次挥手操作
    在这里插入图片描述



参考:
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1620169126251822734&wfr=spider&for=pc
https://blog.csdn.net/dog250/article/details/78568897
https://www.jianshu.com/p/184ebd448c7f?mType=Group

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