计算机网络(Tanenbaum著)复习资料整理

1、客户-服务器模型：服务器：数据存储在性能较强大的计算机1.2网络硬件普遍使用的传输技术：1.广播式链接（机器间传递的短消息能被任何所有的机器接受） 2.点到点链接（分组需要经过多个机器，所以找到好的路径是很重要的）1.2.1局域网：LAN：专有网络，通常只在一个区域内使用。特征：范围小、传输技术不同（所有的机器连接在同一根电缆上）、拓扑结构不同（）。广播式LAN的总线型和环形拓扑结构：总线型：任何时候至多一台机器是主机器，只有他可以发送数据。1.2.2城域网WAN：如有线电视网。1.2.3广域网WAN：范围通常是一个国家或一个大洲。包含了大量的机器可以运行用户的程序，也就是主机。通过通信子网连

2、接在一起。主机是用户所有的，而通信子网往往是电话公司或者INTERNET服务提供商所有的。子网承载消息，将消息从一台主机传递给另一台主机。子网有两个独立的传输线和交换单元（一种特殊的计算机，也就是路由器）组成。存储-转发子网：路由器要通过多个路由器进行通信时，中间的路由器会把接收到的完整分组保存下来，知道输出路线空闲，才会把它转发出去。分组交换型WAN：发送主机将消息切割成一个个的有序号的分组，接受主机将堆积的分组重新装配成消息。至于路由器如何判断最佳路径的路由决策成为路由算法。1.2.4无线网络：1.系统互联：通过短距离的无线电，将一台计算机的各个部件连接在一起。如蓝牙，可以将手机或者数码相

3、机连接至电脑。主从模式：系统单元为主，手机、相机为从部分。2.无限LAN：3.无限WAN：例如蜂窝电话数据。几乎所有的无线网络都在某一个点上连接到有线网络中，以便访问文件，数据库和Internet。1.2.5家庭成员个人设备之间相互通信，如手机和冰箱。1.2.6互联网：通过一台“网关”将相互之间不兼容的网络连接起来组成的网络。共同的组成形式是：通过一个WAN将多个LAN组织起来。1.3网络软件1.3.1协议层次：层：为了降低网络设计的复杂度，将绝大多数网络组织成一堆相互堆叠的层，每一层都建立在下一层的基础上。每一层的目的都是向上一层提供特定的服务。第N层协议：一台机器的第N层与另一台机器的第N

4、层通话用到的规则和协定每一对相邻层之间是“接口”。P23图：层、协议和接口点线：虚拟通信实线：物理通信层和协议的集合称为“网络体系结构”。一个特定的系统所使用的一组协议（每一层一个协议）称为“协议栈”。网络体系结构、协议栈和协议是本书的主要内容。分层设计：设计完整的网络时，将难以管理的任务分为较小的，易于处理的设计问题。1.3.2各层的设计问题：在每一层上，都需要一种特定的机制（编址机制）来表示出发送方和接收方。错误控制：报文片段序号的顺序错误。流控制：保证接收方不会因为发送方速度过快而被数据淹没。1.3.3面向连接和无连接的服务面向连接的服务：基于电话系统模型的。用户首先要建立一个连接，然后

5、使用该连接。无连接的服务：基于邮政系统模型的。每一条报文都携带了完整的目标地址，所以每条报文都可以被系统独立的路由。可靠的面向连接服务两种：报文序列和字节流。区别：有无报文边界。不可靠的无连接服务称为“数据报服务”，如电子垃圾邮件的发送。1.3.4服务原语：一个服务通常是由一组原语来描述的，用户进程通过这些原语操作可以访问该服务。如果协议栈位于操作系统中（大多数情况如此），则这些协议原语会被系统调用进入内核模式，然后在内核模式中控制该机器，让操作系统发送必要的分组。LISTEN：阻塞操作，等待一个进入的连接CONNECTRECEIVE：阻塞操作，等待一个进入的报文SENDDISCONNECT1

6、.3.5服务与协议的关系服务（竖向）：某一层向他上一层提供的一组原语（服务）。协议（横向）：用来规定同一层上对等实体之间交换信息和分组的格式和含义。1.4参考模型（网络体系结构）1.4.1OSI参考模型：Open System Inteeconnection，因为它涉及到了如何将开放的系统连接分层原则：有7层：物理层：物理传输介质：多少伏电压表示“1”和“0”。每一位持续多少纳秒ns。数据链路层：将一个原始的传输设施转变成一条逻辑的传输线路。做法：发送方将输入数据分装到数据帧，顺序传送给接收方，可靠服务接收方确认每一帧都已接受则会返回一个确认帧。网络层：控制子网的运行过程，关键就是确认如何将分

7、组从源端路由到目标端。传输层：基本功能：接受上一层数据，必要时分割为更小的单元，然后将数据单元传递给网络层，并且确保这些数据片段能够正确的到达另一端。会话层：允许不同机器上的用户建立会话。表示层：表示层的下层中，最关注的是如何传递数据位，表示层则关注所传递信息的语法和语义。应用层：包含了各种各样的协议，直接针对用户的需求。有HTTP（超文本传输协议）。1.4.2 TCP/IP参考模型互联网层：将整个网络体系结构贯穿在一起的关键层，任务是允许主机将分组发送到任何网络上，并且让这些分组独立的到达可能位于不同网络上的目标段，分组到达的顺序可能会与发送顺序不同，这时则由高层来重新排列。互联网层定义了正

8、式的分组格式和协议，该协议称为“IP（Internet Protocol）”。互联网层的任务就是把IP分组投递到他们该去的地方。分组路由和避免拥塞是主要问题，类似于OSI的网络层。传输层：设计目标：允许源和目标主机上的对等体之间可以进行对话，如同OSI的传输层。已经定义了两个端到端的传输协议：TCP（传输控制协议）是一个可靠的、面向连接的协议，允许字节流正确无误的传递到互联网上的另一台机器。UDP（用户数据报协议）是一个不可靠的、无连接的协议。应用层：包含了所有的高层协议，有虚拟终端协议（TELNET）、文件传输协议（FTP）、电子邮件协议（SMTP）主机至网络层：主机必须通过某个协议连接到网

9、络上，以便可以将分组发送到网络上。1.4.3两种模型的比较共同点:都以协议栈的概念为基础，并且协议栈的协议彼此独立。各个层的功能也大抵相似。传输层和传输层以上的各层都为进行通信的进程提供了一种端到端、与网络无关的服务。这些层形成了传输提供方。差别：OSI模型最大的贡献就是明确了服务、接口、协议三个概念的区别。服务定义该层该做些什么，而不是上一层的实体如何访问这一层或这一层是如何工作的。它定义了这一层的语义。每一层的接口告诉他上面的进程应该如何访问本层。他还规定了有哪些参数以及结果是什么。TCP/IP模型开始并没有区别出三者差距。因此，OSI比TCP/IP的协议具有更好的隐蔽性。技术发生变化时，

10、OSI中的协议更易被替换为新的协议，最初采用分层协议的主要目的之一就是能够做出这样的替换。OSI在协议发明前产生，所以不会偏向于任何某一组特定的协议，更加具有通用性。缺点就是设计者在这方面没有太多经验参考，不知道那些功能放在那一层。而TCP/IP只是这些已有协议的一个描述而已。所以协议一定会符合模型，不过并不适合其他的协议栈。里一个区别在于无连接的和面向连接的通信范围不同，OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接通信，但传输层只支持面向连接的通信，这是由该层特点决定（传输服务对于用户可见），TCP/IP模型的网络层只支持无连接通信，传输层支持两种。OSI缺点：（1）糟糕的时机：标准的编写“两

11、头大象的启示”（2）糟糕的技术：无论是模型还是协议，都有缺陷，OSI和相应的服务定义和协议都极其复杂。（3）糟糕的实现：过于复杂的模型和协议导致难以使用。（4）糟糕的策略TCP/IP缺点：（1）没有清楚的区分服务、协议和接口的概念，不够规范。（2）不够通用，不适合用来描述TCP/IP之外的协议栈（3）分层协议环境中，主机至网络层并不是常规意义上的层的概念。（4）TCP/IP没有区分物理层和数据链路层，他们是完全不同的。物理层必须考虑铜线、光纤和无线通信的传输特征，数据链路层则是确定帧的起点和终点的位置，并且按照期望的可靠程度把这些帧从一端发送到另一端。一个正确的模型应该把他们作为单独的层包含进

12、来。1.5.1Internet：把Internet粘连在一起的是TCP/IP参考模型和TCP/IP协议栈。如果一台机器运行了TCP/IP协议栈，有一个IP地址，并且可以向Internet上所有其他的机器发送IP分组，那么这台机器就在Internet上。DNS：域名系统，他将机器组织成域，并且将主机名字映射成IP地址。1.5.2面向连接的网络：X.25、帧中继和ATM：电话公司支持面向连接的子网的理由：服务质量，预先建立一个连接，子网就可以预留资源。便于记账：建立连接的开始 ，就是计费时钟的开始时间。1.5.3以太网：ALONANET系统在低流量的情况下工作的很好，但是在上行流量很大时，几乎无法

13、工作。而后来的以太网通过将多台机器并行的接入多支路电缆，计算机在传输数据之前，先监听电缆上的信号，看是否其他的计算机也在传输，等待或者发送，这样可以避免干扰现有的传输任务，从而获得比较高的传输效率。如果多台计算机都在等待当前的传输任务完成后同时开始传输数据，解决办法就是让每台计算机在他自己的传输过程中也进行监听，如果检测到有干扰，则阻塞电缆以警告所有的发送者。然后退回来等待一段随机事件后再开始重试。如果第二次冲突又发生了，则随机的等待时间翻一倍，如此这样下去，就可以把竞争的传输任务分离开，每个任务都有机会执行。1.5.4无限LAN：802.11：就是WIFI。第二章物理层2.1数据通信的理论基

14、础2.1.1傅立叶分析2.1.2有限带宽的信号：传输过程中振幅不会明显减弱的这一段频率范围称为带宽。通常所引用的带宽是指从0到某一个能保留一半能量的频率处。2.1.3信道的最大数据传输率：如果任意一个信号已经通过了一个带宽为H的低通滤波器，则只要每秒2H次采样，过滤后的信号就可以被完全重构出来。一条带宽为H Hz，信噪比S/N的有噪声信道的最大数据传输率为：Hlog2（1+S/N）2.5公共交换电话网络：2.5.1电话系统的结构：早期电话系统三个主要部分：交换局、顾客与交换局之间的线路、交换局之间的长距离连接。三个主要的部件：本地回路（模拟信号）、干线（数字信号）、交换局2.5.3本地回路：调

15、制解调器、ADSL和无线：一台计算机通过模拟拨号线发送数字数据的时候，这些数据首先必须通过调制解调器转换成模拟的形式，才能在本地回路中进行传输。在端局又转换成数字形式以便进行长途干线传输。调制解调器：接受一个位序列作为输入，并且产生一个经过调制的载波输出。调幅：不同的振幅分别代表0和1；调频：不同频率的连续波代表0和1；相位调制：不同的相位角度。每秒采样的次数用波特（baud）计量，每一个波特中，发送一个码元。本地回路的能力依赖它的长度、粗细和综合质量。速度越快，则端局服务范围越小。ADSL（非对称数字用户线路）：最初的ADSL服务工作原理：将本地回路上可供使用的频谱分为POTS（传统电话服务

16、）、上行数据流和下行数据流。称为“频分多路复用“。2.5.4干线和多路复用：FDM频分多路复用：频谱被分为频段，每个用户可以单独拥有某个频段；TDM时分多路复用：用户轮流使用一小段时间的整个带宽。频分多路复用FDM：光纤信道的波分多路复用WDM是FDM极高频率上的一个变种时分多路复用TDM：P1182.5.5交换电路交换：当你或者你的计算机呼叫一个电话的时候，电话系统的交换设备就会寻找一条从你的电话到对方电话的物理途经。特点：发送数据前需要建立一条端到端的路径。好处：一旦连接路径建立完成，唯一的数据延迟就是电磁信号的传输时间，而且没有拥塞的危险。分组交换：不同于报文交换可能一个大数据块会长时间

17、占用路由器之间的线路，分组交换网络对数据块大小有严格上限，使这些分组可以缓存在路由器的主内存中，而不是磁盘上。当报文的一个分组在后一个分组到达之前，就已经被转发出去，不仅降低了延迟，而且也提高了系统的吞吐量。分组交换中没有预先的路径，所以不同的分组可能会沿着不同的路径，分组到达时可能会错序。分组交换比电路交换有容错能力，当一台交换机不工作时，通过分组交换，每个分组被路由时可以绕开这些不工作的交换机。第三章数据链路层3.1数据链路层设计要点数据链路层的特定功能：（1）向网络层提供一个定义良好的服务接口。（2）处理传输错误（3）调节数据流，确保慢速的接收方不会被快速的发送方淹没。 为了实现这些功能

18、，数据链路层从网络层获取到的分组分装到帧（frame）中以便传输，每一帧包含一个帧头、一个净荷域（存放分组）以及一个帧尾。真管理构成了其工作的核心。3.1.1为网络层提供的服务（1）无确认的无连接服务：源机器向目标机器发送独立的帧，目标机器并不对这些帧进行确认。（2）有确认的无连接服务：所发送的每一帧都需要单独确认。（3）有确认的面向连接服务：所有的帧都按照正确的顺序被接受。（建立连接）（帧传输）（连接释放）3.1.2成帧（1）字符计数法：利用头部的一个域来指定该帧中的字符数。计数值可能因为传输中某些位丢失而被弄乱（2）含字节填充的分界标志法：每一帧都用一些特殊的字节来作为开始和结束。现在起始

19、字节和结束字节是相同的，称为“标志字节”。两个连续的标志字节代表了当前帧的结束和下一帧的开始。字符填充：标志字节的位模式出现在数据中的时候容易干扰帧的分界，所以需要在每个标志字节的前面插入一个特殊的转移字节ESC（3）含位填充的分界标志法：每一帧的开始和结束都有一个特殊的位模式：01111110（实际上就是一个标志字节），（4）物理层编码违例法3.1.3错误控制定时器：接收方收到帧以后，会向发送方发送一个报文表述收到正确帧或者帧错误，这时发送方重新发送该帧，如果帧在传输过程中丢失，则报文也不会发送。这是需要一个定时器，在帧发送之后启动，过期之前没有收到报文的话，定时器触发，重发帧。帧分配序列号

20、：区别原始帧和重传帧3.1.4流控制基于反馈的流控制：接收方给发送方送回信息，允许发送方发送更多的数据。基于速率的流控制：内置的机制限制了发送方传输数据的速率，而无需利用接收方的反馈信息3.2错误检测和纠正3.2.1纠错码每一个被发送的数据块中包含足够的冗余信息，以便接收方可以推断出被发送的数据中肯定有哪些内容。应用于无线链路上。因为有更多的噪声。3.2.2检错码CRC多项式编码校验和包含一些冗余信息，这些信息只能让接收方推断出发生了错误，但推断不出发生了那个错误，然后接收方可以请求重传。应用于高度可靠的信道上，如光纤。3.3基本数据链路协议数据链路层接受一个分组的时候，分组增加一个数据链路层

21、头和尾，将他分装在一个帧中，每个帧包含一个内嵌的分组，一些控制信息（在头中）和一个校验和（在尾部）。然后传递到另一台机器上的数据链路层，接收方将帧中的分组部分传递给网络层。Frame由四个域构成：三个包含了控制信息kind（指示帧中是否含有数据）、seq（序列号）、ack（确认）和info（包含一个分组，只有控制信息的控制帧info域无用处）。网络层从传输层获得一个报文，增加一个网络层头创建了一个分组，然后在数据链路层中被放入帧的info域中。3.3.1一个无限制的单工协议：数据只能单向传输，传输方和接收方的网络层总是处于准备就绪的状态，处理时间可以被忽略，假设缓存空间无穷大。3.3.2一个单

22、工的停-等协议：发送方送出一帧，然后先等待来自接收方的一个确认（一个哑帧），再继续发送（流控制），这样的协议称为“停-等协议”。单工就是数据流量是单工的，从发送方到接收方。但帧的流动是双向的。3.3.3有噪声通道的单工协议错误预测：如果帧损坏或未到达又或者确认帧丢失，则发送方会根据定时器重新发送一个帧，导致文件的一部分内容被复制。解决方法就是使用一位序列号。发送方记录下一个要发送帧的序列号，接收方记录下一个期望的序列号。3.4滑动窗口协议（双向协议）全双工数据传输：导致数据帧和确认帧混合在一条线路中，接收方只要检查一下进来帧头部中的kind域，就可以区别该帧是数据还是确认。捎带确认：B发给A的

23、确认帧附在B发送给A的数据帧上。如果一定的时间周期内B不用给A发送数据，则只能发送一个单独的确认帧。更好地利用了信道的带宽。停-等协议使用n=1，限制序列号为0和1.一般协议序列号的范围从0到2n-1。所有滑动窗口协议的本质：任何时刻，发送方维持着一组序列号分别对应于允许他发送的帧，称“这些帧落在发送窗口之内”。接收方也维持着一个接收窗口对应于一组允许他接收的帧。3.4.11位滑动窗口协议：窗口尺寸为1，使用停-等的办法。3.4.2使用回退n帧技术的协议：允许发送方在阻塞之前发送多达w帧，这样，当发送完w帧时，第0帧的确认刚好达到，有效利用了带宽。（管道化技术）使用管道化技术后处理错误：（1）

24、回退n帧，接收方只要放弃所有后续的帧，并且不为这些帧发送确认即可。（2）选择性重传，接收方将坏帧后面的好帧缓存起来，发送方重传最早的未被确认的那一帧，接收方接收到以后将依次把缓存的帧递交网络层。3.4.3使用选择性重传的协议问题：假设所有的确认被毁，发送方重发，接收方接受以后移动他的窗口，接收方有时无法确认后续的帧是重复的帧还是新的帧。为了保证没有重叠，最大的窗口尺寸应该不超过序列号范围的一半。第四章介质访问控制子层广播式网络的关键问题：存在多方竞争时如何确认谁可以使用信道。用于在多路访问信道上确定下一个使用者的协议属于数据链路层的一个子层，称为“MAC（介质访问控制）子层”4.1信道分配问题

25、4.1.1LAN和WAN中的静态信道分配方案在多个竞争用户之间分配单个信道（比如电话干线）的传统做法是频分多路复用FDM。但因为是静态分配的，所以当有些用户停止通信的时候，其他用户也不被允许使用，导致带宽资源被浪费。时分多路复用TDM类似于这种情况。4.1.2LAN和WAN中的动态信道分配方案4.2多路访问协议4.2.1ALOHA：纯ALOHA不要求全局的时间同步，而分槽ALOHA需要。纯ALOHA系统：原理简单，当用户有数据发送时就让他们传输，可能会有冲突导致帧被损坏。但是由于广播的反馈特性，发送方可以通过监听信道知道帧是否被损坏，只需要等待随机时间再次重发即可。分槽ALOHA：连续的纯AL

26、OHA变成离散的。将时间分成离散的间隔，帧的发送必须等到下一个时槽的开始。4.2.2载波检测多路访问协议：每个站都监听是否存在载波（即是否存在传输），并采取相应的动作。（1）持续的和非持续的CSMA（先听后说）：一个站有数据要发送的时候，监听信道决定是否再次检测和发送称为“1-持续的”，会等到直至信道空闲。因为当一个站发现信道空闲的时候，他传输数据的概率为1.非持续的CSMA并不持续的对信道进行监听。会等待一段随机的时间，导致出现更长的延迟。P-持续CSMA应用于分槽信道。（2）带冲突检测的CSMA（边听边说）：一个站检测到冲突时，立即放弃他的传输任务。等待一段随机时间再次尝试传送。4.2.3

27、无冲突的协议：冲突根本不会发生（1）位图协议：在实际传送数据之前先广播自己有数据要发送的愿望（预留协议）。每个竞争周期正好包含N个时槽，第0站有一帧数据要发送，则在第0个时槽中传送一个“1”位，第j个站如果没有帧在排队，则不插入第j个时槽。（2）二进制倒计数协议：位图协议中每个站的开销是1位，站很多时位就会很长。如果一站要使用信道，他就以二进制位串的形式广播他的地址，并且从高序的位开始。仲裁规则：第一个位时间内，每个站传送0或1，高位的几个站先OR在一起，如果得到1，说明其中有站在竞争信道（至少两站以上偶数个竞争信道），低位站需要放弃竞争。高位继续竞争，1001和1010的第二位1010更高，

28、1010获得信道。4.2.4有限竞争协议：把竞争协议和无冲突协议的优势结合。只要减少参与竞争的站的数量，则一个站获得信道的概率就会增加。通过适当的分组方法，每个时槽中的竞争数量可以大大减少。4.2.6无线LAN协议：隐藏站问题：由于竞争者太远导致一个站无法检测到潜在的竞争对手。B在A和C中间，C无法检测到A，能检测到B，C向B发送数据，如果此时A也在向B发送数据，在B处就会产生干扰。暴露站问题：就是不敢发送，害怕影响附近战的传输，其实只是影响一定距离内的，他可以向相反方向的站传输。MACA：发送方刺激一下接收方，让他输出一个短帧，附近的站都可以接收到，这样接下来的传输数据过程他们就不会发送数据

29、了。4.3以太网（IEEE802.3）：以太网是一个标准。参考.1以太网电缆：双绞线最便宜，光纤最适合在楼与楼之间使用。4.3.2曼彻斯特编码：方案简单，所有的以太网系统都是用这种编码方案。每一位的周期分为两个相等的间隔，位“1”首先是高电位，再是地低电位。差分曼彻斯特编码：间隔的开始处有相变表示0，无相变表示以太网MAC子层协议先导域（8）+目标地址（6）+源地址（6）+类型（2）+数据（11500）+填充域+校验和（4）多播有选择性，涉及到组的管理。广播不要求组管理。局部地址由每个网络管理员分配，局部网络之外无意义。全局地址由IEEE统一分配，保证世界上站地址

30、唯一。4.3.4二元指数后退算法：在第i次冲突之后，在02i-1之间随机选择一个数，然后等待这么多个时槽。如果只有少量的站发生冲突，则它可以确保较低的延迟，如果很多的话，也可以保证在一个相对合理的时间间隔内解决冲突问题。4.3.6交换式以太网：系统核心是一个交换机。站与交换机连接，交换机来作为信息中继站。4.3.7快速以太网：基本思想：保留原来的帧格式、接口和过程规则，只是将位时间从100us下降到10us，只要将电缆的最大长度降低到十分之一，仍然可以检测到冲突。4.4无线LAN（IEEE802.11）：物理层面，频率标准、无线通信4.4.1802.11协议栈：1997年规定了在物理层上允许了

31、三种传输技术：红外线、FHSS和DSSS（两种短距离的无线电波）。4.4.2802.11物理层：4.4.3802.11MAC子层协议：隐藏站和暴露站的问题。解决问题的两种模式（1）DCF（分布式协调功能）：CSMA/CA（避免冲突的CSMA）协议：物理信道和虚拟信道的监听手段都用到了。1.先监听信道，然后开始传送，传输过程中并不监听信道，而是直接送出整个帧，接收方可能由于干扰导致帧数据损坏。如果冲突，使用以太网二元指数后退算法计算等待的随机时间。2.以MACAW为基础，使用了虚拟信道监听方法。A向B发送数据时，A先向B发送一个RTS帧，请求一个给B发送的许可。B收到请求后，可能会给予许可，送回

32、一个CTS帧，A收到后，便开始发送，并启动一个ACK定时器，B在正确收到数据帧之后，用一个ACK帧作为应答，终止交换。在ACK帧回到A之前，如果定时器超时，则整个协议重新运行。（2）PCF（点协调功能）：基本机制：让基站周期性的广播一个信标帧，邀请新的站申请表决服务，一旦一个站申请到了特定速率的表决服务，则可能具备服务质量保证。4.7数据链路层交换：4.7.1网桥将多种LAN连接在一起，但是有很多问题：（1） 每一种LAN使用不同的帧格式。（2） 相互连接的LAN之间不一定工作在相同的数据速率上。（3） 不同的802LAN有着不同的最大帧长度限制。（4） 安全性：无线网络支持数据链路层的加密功

33、能，以太网不支持。当网络流量经过以太网时，无线网络采用的各种加密服务不再有效。4.7.2本地的网络互连：网桥决定帧去向通过一张大的散列表来查询帧的目标地址做决定。4.7.3生成树网桥：一旦所有的网桥统一使用同一棵树，则每个源到每个目标都只有唯一的路径。建立生成树，首先这些网桥要选择其中之一作为树的根。最低序列的网桥作为树的根，接下来，建立起一颗从根到每个网桥和LAN的最短路径树。4.7.4中继器、集线器、网桥、交换机、路由器和网关：可将帧或者分组从一段电缆转移到另一段电缆上。应用层（应用网关）、传输层（传输网关）、网路层（路由器）、数据链路层（网桥、交换机）物理层（转发器、集线器）交换机和网桥

34、都是基于帧地址进行路由。主要区别就是交换机被用来连接独立的计算机。第五章网络层5.1网络层设计要点5.1.3无连接服务的实现发送数据分组之前，必须首先建立一条从源路由器到目标路由器之间的路径，成为“VC（虚电路）”子网称为“虚电路子网”无连接的服务，所有的分组都被独立的传送到子网中并且独立于路由，子网称为数据报子网。路由表：每一台路由器都有一个内部表，每一个表项包含两个元素：一个是目标地址，另一个是针对该地址所使用的输出路线。路由算法：管理路由表并作出路由选择。5.1.4面向连接服务的实现一旦连接被建立，则所有在这个连接上通过的流量都使用这条路径。5.1.5虚电路子网和数据报子网的比较5.2路

35、由算法正确性、简单性、健壮性、稳定性。公平性和最优性。非自适应的算法（静态路由）：不会根据当前测量或者估计的流量和拓扑结构来调整他们的路由决策。自适应算法：会改变他们的路由决策，以反映拓扑结构的变化，通常也会反映流量的变化情况。5.2.1优化原则从所有的源到一个指定目标的最优路径的集合构成一颗以目标节点为根的汇集树。5.2.2最短路径路由每个节点代表一台路由器，每条弧代表一条通信线路，弧段上面的标记可以是距离、带宽、平均流量、通信开销和延迟等等，通过计算加权函数，得出“最短“路径。5.2.3扩散法：每一个进来的分组将被发送到除他进来的路线之外所有的输出路线。会导致大量的重复分组。抑制扩散：（1

36、）每个分组的头中包含一个跳计数器，每一条之后计数器减一。计数机为0时分组被丢掉。理想状况下计数器初始值是从源到目标路径的长度。或者将其设置为最坏情况下的长度，即子网的直径。（2）每个路由器记录下那些分组已经被扩散过了，避免重复发送。选择性扩散：只输出到大概方向正确的线路上。5.2.4距离矢量路由（动态算法）每个路由器维护一张表（一个矢量），列出已知的到每个目标的最佳距离以及所使用的线路。通过与邻居不断交换信息，路由器不断更新这张表。表以子网中的每个路由器为索引，对应一个表项：为了到达该目标路由器首先选择的线路和时间估计值或距离估计值。无穷计算问题：算法得到正确答案的速度很慢。5.2.5连接状态

37、路由（动态算法）(1)发现它的邻居节点，并知道其网络地址。（2）测试到各邻居节点的延迟和开销。（3）构造一个分组，包含他所有刚刚知道的消息（4）将这个分组发送给其他路由器：扩散法发布（5）计算出每一个其他路由器的最短路径：路由器本地运行Dijkstra算法，构建出所有可能目标的最短路径。5.2.6分级路由将路由分组，路由器被划分成区域，每个路由器知道如何将分组路由到自己所在区域内的目标地址。不必管其他区域的。但是增加了路径长度。5.2.7广播路由（1）扩散（2）多目标路由（3）以发起广播的路由器为根的汇集树（4）逆向路径转发：检查该广播分组进来的线路是否是最佳路径。是则转发到其他线路。否则视为

38、重复分组丢弃。5.2.8多播路由当一个进程给一个组发送多播分组的时候，第一个路由器检查它的生成树，并对该树修剪去掉不通向该组成员主机的所有线路。基于核心的树：主机将多播消息发送给核心路由器，然后核心路由器沿生成树完成转发。5.2.9移动主机的路由主机在该区域，但正在访问其他区域。本地代理将分组封装在另一个外送分组的净荷域中，并将此外送分组发送给外部代理。这种机制称为“隧道“。5.3拥塞控制算法拥塞控制确保子网能够承载所到达的流量，流控制只是确保发送方的发送速度不会超过接收方的接受速率。5.3.2拥塞预防策略：流控制策略、分组丢弃、分组生存期等。5.3.3虚电路子网中的拥塞控制准入控制：一旦出现

39、拥塞信号，不再创建任何虚电路。直到问题排除为止。绕开控制：允许创建新的虚电路，但是要使所有新的虚电路都绕开有问题的区域。5.3.4数据报子网中的拥塞控制警告位：抑制分组：源主机收到抑制分组的信号，就要减少流量，如果继续受到，就进一步减少。逐跳抑制分组：让抑制分组影响到沿途的每一跳。到哪就要减慢哪的分组流。5.3.5负载丢弃负载脱落：路由器来不及处理分组而被淹没的时候，只要丢弃这些分组即可。表明分组的优先级，确定那些先丢弃。随机的早期检测RED：让路由器在情况变得恶化之前就开始丢弃分组。5.5网络互连5.5.5隧道技术：p360，主要就是对IP分组的包装，首先包含到以太网帧中上传到以太网，以太网

40、帧地址指向一个多协议路由器，然后IP分组在多协议路由器被提取出插入到WAN网络层分组的净荷域中，同时WAN网络层的分组的目标地址指向另一个多协议路由器得到WAN地址。然后再被提取出，被放到以太网帧中并发送给主机。5.6Internet上的网络层5.6.1IP协议：5.6.2IP地址：每台主机和路由器都有一个IP地址，包含网络号和主机号，子网：子网掩码5.6.3Internet控制协议ICMPARP地址解析协议：主机1发送一个广播分组到以太网上，会到达目标网络上的所有主机，每一台主机都会检查自己的IP地址，但是只有目标主机会做出应答。第六章传输层6.2.1编址：建立连接：通常为那些能够监听连接请

41、求的进程定义相应的传输地址。成为“TSAP“，网络层上类似的端点称为”NSAP“，应用进程（包括客户和服务器）可以将自己关联到一个TSAP上，以便与远程的TSAP建立连接。这些连接需要途径每台主机上的NSAP。6.2.2建立连接：必须保证，对于任何一个序列号，在它有可能被用作初始序列号之前的T秒时间内，禁止使用该序列号。6.2.3释放连接：非对称释放：一方挂机，连接中断，比较粗暴，可能导致数据丢失。对称释放：单独释放每一个单向连接。两个方向互不影响。6.4Internet传输协议-无连接的传输协议UDP（用户数据报协议）6.1UDP：为应用程序提供了一种方法来发送经过封装的IP数据报，而且不必

42、建立连接就可以发送这些IP数据报。DUP传输的数据段是由8字节的头和净荷域构成。头的两个端口分别被用来表示出源机器和目标机器内部的端点。当一个UDP分组到来的时候，他的净荷部分被递交给与目标端口相关联的那个进程。6.4.2远过程调用RPC：调用过程称为“客户“，被调用的过程成为”服务器“。6.4.3实时传输协议RTP：多媒体应用基本功能：将几个实时数据流复用到一个UDP分组流中。6.5Internet传输协议-TCP6.5.1TCP（传输控制协议）是为了专门在不可靠的互联网络上提供一个端到端可靠的字节流而设计的。设计目标即是能够动态的适应互联网络的不同特性，面对多种失败足够健壮。6.5.2TC

43、P服务模型：首先要显式在发送机器的套接字和接收机器的套接字之间建立一个连接来获取TCP服务，每个套接字由主机的IP地址和本地主机局部的一个16位数值（端口）组成的。端口是一个TSAP的TCP名字。所有的TCP连接是全双工的，并且是点到点的，不支持多播或广播传输。6.5.3TCP协议：TCP实体以数据段的心形式交换数据。使用的协议基本上是滑动窗口协议。6.5.4TCP数据段的头：源端口和目标端口域：标明一个连接的两个端点。序列号和确认号域完成了他们的常规功能。TCP头长度域指明TCP头部包含多少个32位的字。后面是6个1位标志：ACK：1表示确认号是有效的；PSH：1表示立即请求将数据传送给应用

44、程序；RST：重置一个混乱的连接；SYN：建立连接的过程；FIN：释放一个连接，表示发送方没有数据要传输了；6.5.5TCP连接的建立三步握手法：（1）服务器通过执行LISTEN和ACCEPT原语被动等待一个进来的连接请求。（2）客户执行一个CONNECT原语，同时制定连接的IP地址和端口等参数。然后等待应答。6.5.6TCP连接的释放任何一方都可以发送一个设置FIN位的TCP数据段来终止连接。当两个方向都停止的时候，连接才被释放。释放一个连接需要四个TCP数据段，每个方向一个FIN和一个ACK。6.5.8TCP传输策略优化：将确认和窗口更新数据段延迟500ms，希望获得一些数据，从而免费搭载

45、过去。Nagle算法：发送方接收到的第一个字节就发送出去，然后接着收到的字节缓存起来，当收到第一个字节的确认的时候，把所有缓存字节放在一个TCP数据段中发送出去。并且继续缓存字节，知道再次收到确认。Clark试图解决接收端应用每次从TCP流中读取一个字节引起的问题。与Clark一起工作目标：发送方不要发送太小的数据片段，接收方也不要请求太小的数据段。6.5.9TCP拥塞控制针对拥塞真正的解决方案是减慢数据率分组守恒法则：只有当一个老的分组离开（被递交）之后才允许向网络注入一个新的分组。TCP企图通过动态地维护窗口的大小来实现这个目标。每个发送方维护两个窗口，第一个是接收方准许的窗口，第二个是拥

46、塞窗口。阀值被设置为当前拥塞窗口的一半。第七章应用层7.1DNS-域名系统主要用途：将主机名和电子邮件目标地址映射成IP地址。7.1.1DNS名字空间DNS使用：将一个名字映射成IP地址，名字作为参数传递给解析器，解析器向本地的DNS服务器发送一个UDP分组，DNS服务器查找该名字，并把找到的IP地址返回给解析器，解析器再把IP地址返回给调用方。7.1.2资源记录每个域都有一组和他相关联的资源记录。对主机来说最常见的资源记录就是IP地址。DNS功能就是把域名映射到资源记录上。每条资源记录是一个五元组Domain_name（域名）：指出这条记录适用于哪个域。Time_to_live（生存期）：用

47、于指示该记录的稳定程度。Class（类别）Type（类型）：什么类型的记录。最重要的类型是A（地址）记录，包含了某一台主机32位IP地址。Value（值）：数字或者字符串，语义取决于记录的类型。IP、DNS是什么? 你经常上网吗？无论在单位或是在家里，当你经过拨号网络将你的电脑连到 Internet 时，如果有人问你：你这台电脑的 IP 是多少？在 Internet 上，IP 又有什么用呢？”你回答得出来吗？如果你的电脑拨号后一切正常，而且你的帐号验证也正常，却找不到你所需要的站点时，你请教高手，他叫你检查你电脑的DNS设置，这时你清楚DNS含义和作用吗？ 事实上，如果你能回答上述问题，将对上网和连接有很大的帮助，当你电脑的网络连接碰到问题时，你也更能从深层次去思考、分析和解决，而不是一个劲打电话去“骚扰”别人。好了，让我们一起来看看吧！什么是 IP ? Internet 由全世界数以万计台的电脑，以网状（就是像蜘蛛网一样）的方式连接，Interne