计算机网络复习资料.doc

n 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。 n 互联网是“网络的网络”(network of networks)。 连接在因特网上的计算机都称为主机n 网络把许多计算机连接在一起。n 因特网则把许多网络连接在一起。 交换机把计算机连接起来，路由器把网络连接起来主干网 地区网 校园网出现了因特网服务提供者 ISP通信方式通常可划分为两大类：n 客户服务器方式（C/S 方式） 即Client/Server方式 n 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两应用进程。n 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方n 对等方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Peer方式 n 对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。n 只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。n 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。 对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器 路由器是实现分组交换(packet switching)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电路交换的主要特点两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。N 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。 n 电路交换必定是面向连接的。 n 电路交换的三个阶段：建立连接 通信 释放连接电路交换传送计算机数据效率低 计算机数据具有突发性。这导致通信线路的利用率很低分组交换的主要特点在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 每一个数据段前面添加上首部构成分组分组首部的重要性：1）每一个分组的首部都含有地址等控制信息。2）分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。3）用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。分组交换网以“分组”作为数据传输单元 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边接收端收到分组后剥去首部还原成报文分组交换的优点：高效（对通信链路是逐段占用的），灵活（为每一个分组独立选择转发路由），迅速（不先建立连接就能向其他主机发送分组），可靠（保证可靠的网络协议）不同作用范围的网络 广域网 WAN (Wide Area Network)局域网 LAN (Local Area Network) 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)个人区域网 PAN (Personal Area Network) 从网络的使用者进行分类 ：公用网 专用网传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间 开放系统互连参考模型OSI/RM 是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用分层的好处：各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护。能促进标准化工作TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层五层协议的体系结构 应用层 运输层( 网络层 数据链路层 物理层1.7.5 TCP/IP的体系结构：n 单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。n 双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。n 双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。 n 双绞线 屏蔽双绞线 非屏蔽双绞线 (UTP) 同轴电缆（带宽取决于电缆的质量） 光缆 单模和多模 特点（1）传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。n （2）抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。n （3）无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据。n （4）体积小，重量轻复用器和分用器总是成对使用ADSL非对称数字用户线技术是用数字技术对现有的模拟电话用户进行改造ADSL 的特点： 上行和下行带宽做成不对称的。 上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。 ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL 调制解调器。 我国目前采用的方案是离散多音调 DMT (Discrete Multi-Tone)调制技术。这里的“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。数据链路层传送的是帧网络层协议数据单元就是IP数据报（或数据包、分组或包）数据连接层协议三个基本问题：(1) 封装成帧(2) 透明传输(3) 差错控制n CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。n “多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。n “载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。 总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号 星形以太网 10BASE-T 的802.3i。 “10”代表 10 Mb/s 的数据率，BASE 表示连接线上的信号是基带信号，T 代表双绞线集线器的一些特点： 集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作，因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议，并共享逻辑上的总线。 集线器很像一个多端口的转发器，工作在物理层n 网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。n 网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口 n 使用网桥带来的好处：过滤通信量。 n 扩大了物理范围。n 提高了可靠性。可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网 以太网交换机的每个接口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式几种高速以太网：快速以太网、吉比特以太网、10吉比特以太网因特网采用了和电信网完全不同的设计思路：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。尽最大努力交付实质上就是不可靠交付。网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。网络层不提供服务质量的承诺。所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序。也不保证分组交付的时限。网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉。当主机中的进程之间的通信需要是可靠的，就由主机中的运输层负责提供可靠传输。因特网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用这种设计思路的正确性。 使用路由器进行网络互连：互联网都是指用路由器进行互连的网络。n 由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网络层使用的路由器称为网关。n TCP/IP 体系在网络互连上采用的做法是在网络层（即 IP 层）采用了标准化协议，但相互连接的网络则可以是异构的。由于参加互连的计算机网络都使用相同的网际协议 IP (Internet Protocol), 因此可以把互连以后的计算机网络看成是一个虚拟互连网络IP 地址的编址方法最初是使用分类的 IP 地址，但现在已经普遍采用无分类编址方法 。每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）0127是A类，128191是B类，192223是C类，224239是D类，240255是E类IP地址与硬件地址：在 IP 层抽象的互联网上只能看到 IP 数据报路由器只根据目的站的 IP 地址的网络号进行路由选择 在具体的物理网络的链路层 ，只能看见 MAC 帧而看不见 IP 数据报IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的 IP 地址研究主机和主机或主机和路由器之间的通信 网际协议IP：网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。与 IP 协议配套使用的还有四个协议：地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)n 逆地址解析协议 RARP （RARP 已不再使用） (Reverse Address Resolution Protocol)n 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)n 网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)地址解析协议ARP的作用：ARP，即地址解析协议，实现通过IP地址得知其物理地址。在TCP/IP网络环境下，每个主机都分配了一个32位的IP地址，这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网路上传送，必须知道对方目的主机的物理地址。这样就存在把IP地址变换成物理地址的地址转换问题。以以太网环境为例，为了正确地向目的主机传送报文，必须把目的主机的32位IP地址转换成为48位以太网的地址。这就需要在互连层有一组服务将IP地址转换为相应物理地址，这组协议就是ARP协议。另有电子防翻滚系统也称为ARP。如果A想和B通信，但是A是才入网，总之，在主机A的RAP查找不到B的物理地址。在这种情况下，主机A就自动运行ARP，然后进行一下的步骤： 1、ARP向本局域网广播发送一个ARP请求分组，ARP的内容包括自己的IP地址和硬件地址，以及主机B的IP地址。 2、在本局域网上的所有主机上运行的ARP进程都会收到这个ARP请求分组。 3、主机B在ARP请求分组中见到自己的IP地址，就向主机A发送ARP响应分组。并写入自己的硬件地址，其余的主机就不理睬这个ARP请求分组。注意：请求分组是广播发送的，但是响应分组是普通的单播。 4、主机A收到主机B的ARP响应分组后，就在它的ARP高速缓存中写入主机B的IP地址到硬件地址的映射。在A向B发送数据报以后，B也可能向B发送数据报，如果，主机B收到主机A的请求分组时，就到主机A的这一地址映射写入自己的ARP的高速缓存中，这样，到时候，主机B想向主机A发送数据报时就可以用不着广播一个ARP请求分组了，就直接发送。CIDR 最主要的特点： 1）CIDR 把 32 位的 IP 地址划分为前后两个部分。2）前面的部分叫做前缀，用来指明网络（因此有时也常称为网络前缀），后面的部分叫做后缀，用来指明主机。3）可见 CIDR 和分类的 IP 地址都是两级编址，只不过 CIDR 的前缀和后缀的长短是灵活可变的4）因此 CIDR 使用的地址掩码有时也称为子网掩码CIDR 记法在 IP 地址后面加上斜线“/”，然后写上前缀所占的位数因特网有两大类路由选择协议：内部网关协议是在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目前这类路由选择协议使用得最多，如 RIP 和 OSPF 协议。外部网关协议是在自治系统之间使用的路由选择协议。在外部网关协议中目前使用最多的是 BGP-4，简称为 BGP。 因特网的早期 RFC 文档中未使用“路由器”而是使用“网关”这一名词。但是在新的 RFC 文档中又使用了“路由器”这一名词。应当把这两个属于当作同义词。在一个自治系统内部使用的路由选择协议通常叫做内部网关协议，而在自治系统之间使用的路由选择协议叫做外部网关协议内部网关协议 RIP：路由信息协议 RIP 是内部网关协议 IGP中最先得到广泛使用的协议。RIP 是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录RIP 协议的三个要点：仅和相邻路由器交换信息。 交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。 按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔 30 秒n RIP 协议最大的优点就是实现简单，开销较小。RIP 协议的缺点是：限制了网络的规模，它能使用的最大距离为15（16表示不可达）。路由器之间交换的路由信息是路由器中的完整路由表，因而随着网络规模的扩大，开销也就增加。在某些情况下，网络拓扑的变化会使路由表的更新花费较长的时间。内部网关协议 OSPF三个要点：向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法。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，但这只是路由器所知道的部分信息。“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”(metric)。 只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息网际控制报文协议 ICMP ：为了提高 IP 数据报交付成功的机会，在网际层使用了网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)。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。ICMP 不是高层协议，而是 IP 层的协议 ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文TCP的链接的过程及原因：TCP 把连接作为最基本的抽象。每一条 TCP 连接有两个端点。TCP 连接的端点不是主机，不是主机的IP 地址，不是应用进程，也不是运输层的协议端口。TCP 连接的端点叫做套接字(socket)或插口TCP握手协议在TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接。第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；第三次握手：客户端收到服务器的SYNACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。两种不同的运输协议：1）运输层向高层用户屏蔽了下面网络核心的细节（如网络拓扑、所采用的路由选择协议等），它使应用进程看见的就是好像在两个运输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道。2）当运输层采用面向