计算机网络第五版复习笔记

1、计算机网络第五版 复习笔记tags:NetworkingLearning Note（本文为hcbbt个人总结，以便后来复习与查阅，顺便补图。）复习笔记，配套谢希仁计算机网络第五版。第1章 绪论因特网因特网构成 P8边沿部分，顾客直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）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（边沿部分，称端系统(end system)）构成。提供连通性和互换。处在边沿部分的顾客通信方式P9-10客户服务器方式（C/S 方式），即Client/Server方式。（客户是服务的祈求方，服务器是服务的提供方）对等方式（P2P 方式），即 Peer-to-Peer方

2、式。（对等连接中的每一种主机既是客户又同步是服务器。）互换技术：电路互换、分组互换、报文互换P11-15电路互换的三个阶段：建立连接，通话， 释放连接。在通话时，两顾客间占用端到端的资源，而由于绝大部分时间线路是空闲的，因此线路的传播速率往往很低。分组互换构成：报文、首部、分组。采用存储转发技术，即收到分组储存分组查找路由（路由选择合同）转发分组。长处：高效、灵活、迅速、可靠；缺陷：时延、开销。核心构件：路由器报文互换：先传送到相邻结点，然后转存计算机网络的分类P17 1. *广域网 WAN*（Wide Area Network）：因特网的核心部分。 2. *城域网 MAN*（Metropol

3、itan Area Network）：诸多采用以太网技术。 3. *局域网 LAN*（Local Area Network） 4. *个人区域网 PAN*（Personal Area Network） 从网络的使用者进行分类：公用网，专用网性能指标P18:速率、带宽、时延速率：b/s（bps）。如100M以太网，实际是指100Mb/s。往往是指额定速率或标称速率。带宽：数字信道所能传送的最高速率。吞吐量：单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。其绝对上限值等于带宽。时延（delay或latency）：数据（一种报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一段传送到另一端的时间。也称延迟。

4、发送时延：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种比特算起，到该帧的最后一种比特发送完毕所需的时间。也成传播时延。 发送时延 = 数据帧长度（b） / 信道带宽（b/s） 传播时延：电磁波在信道中传播一定距离所需划分的时间。 传播时间 = 信道长度（m） / 传播速率（m/s） 解决时延：主机或路由器解决收到的分组所耗费的时间。 排队时延：分组在输入队列中档待解决的时间加上其在输出队列中档待转发的时间。 综上：总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 解决时延 + 排队时延。 注：对于高速网络链路，提高的是发送速率而不是传播速率。时延带宽积：传播时延 * 带宽。表达链路的容量

5、。来回时间RTT：从发送方发送数据开始，到发送发收到接受方的确觉得止，所耗费的时间。运用率：某信道有百分之几是被运用的（有数据通过）。而信道或网络运用率过高会产生非常大的时延。 目前时延=空闲时时延/（1-运用率） 计算机网络的体系构造p25分层、合同、服务网络合同的构成要素：语法 语义 同步五层合同的体系构造（从下向上）：物理层重要负责在物理线路上传播原始的二进制数据；数据链路层重要负责在通信的实体间建立数据链路连接；网络层重要负责创立逻辑链路，以及实现数据包的分片和重组，实现拥塞控制、网络互连等功能；运送层负责向顾客提供端到端的通信服务，实现流量控制以及差错控制；应用层为应用程序提供了网络

6、服务。OSI7层体系构造7应用层6表达层5会话层4传播层3网络层2数据链路层1物理层TCP/IP体系构造应用层、运送层、网际层和网络接口层第2章 物理层物理层的重要任务P36物理层特性：机械、电气、功能、过程传播媒体P40传播媒体涉及导向传播媒体和非导向传播媒体：导向：双绞线涉及屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)和无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)同轴电缆光缆，光纤一般由低折射率的包层和高折射率的纤芯构成。光线在纤芯中传播的方式是不断地全反射。分为单模光纤（成本高衰耗小）和多模光纤（适合近距离传播）。一般将一段段点到点的链路

7、串接起来构成环路，通过T形接口连接到计算机。架空明线非导向：无线传播所使用的频段很广短波通信重要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差微波在空间重要是直线传播，老式重要两种方式：地面微波接力通信（容量大）和卫星通信（传播时延大）数据通信基本概念：通信方式、调制技术P37数据通信系统可划分为：源系统，传播系统，目的系统通信方式：单向（单工）、双向交替（半双工）、双向同步（全双工）基本二元调节措施：调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)模拟（持续）信号：消息的参数的取值是持续的。数字（离散）信号：取值是离散的。信道极限容量影响码元传播速率的因素P39信道极限信息传播速率 信噪比信道极限信息传

8、播速率：仙农公式P39信道可以通过的频率范畴信道的频带越宽，即可以通过的高频分量越多，则可以用更高的速率传送码元而不浮现码间串扰。信噪比信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传播速率也就越高。信噪比：信号的平均功率与噪声的平均功率的比值。 信噪比(dB) = 10 log10(S/N) (dB) 香农公式，信道的极限信息传播速率C： C=W log2(1+S/N) (b/s) W为信道带宽(Hz)，S是信号功率，N是噪声功率 信道复用技术-频分复用、时分复用、波分复用P47频分复用FDM(Frequency Division Multiplexing)：所有顾客在同样的时间占用不同的频率带

9、宽资源。时分复用TDM(Time Division Multiplexing)则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一种时分复用的顾客在每一种 TDM 帧中占用固定序号的时隙。每一种顾客所占用的时隙是周期性地浮现（其周期就是 TDM 帧的长度）。TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。记录时分复用 STDM(Statistic TDM)是改善的时分复用，明显地提高信道的运用率。波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)：光的频分复用码分复用 CDM (Code Division Multiplexing)常用的名词是码分

10、多址 CDMA：有很强的抗干扰能力。每一种比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)数字传播系统PCM P53PCM转换过程：模拟信号-数字信号采样-量化-编码采样频率：8KHz；采样周期：125us速率：每秒8000个8位二进制，64kb/s运用时分复用封装成帧局限性：速率原则不统一 不是同步传播第3章 数据链路层数据链路层使用的信道重要有如下两种类型：点对点信道、广播信道。数据链路层传送的是帧。 数据链路层三大重要功能封装成帧、透明传播、差错检测P65封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部（帧开始符SOH 01）和尾部（帧结束符EOT 04），然后就构成了一种

11、帧。（数据部分=长度限制MTU）首部和尾部的一种重要作用就是进行帧定界。解决透明传播问题：在数据中浮现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一种转义字符“ESC”(十六进制1B)在一段时间内，传播错误的比特占所传播比特总数的比率称为误码率 BER。差错检测在数据背面添加上的冗余码称为帧检查序列 FCS，CRC是一种常用的检错措施，而 FCS 是添加在数据背面的冗余码。FCS 可以用 CRC 这种措施得出，但 CRC 并非用来获得 FCS 的唯一措施。PPP合同P70应用环境：点对点信道、拨号顾客与ISP之间构成及帧格式构成：一种将 IP 数据报封装到串行链路的措施。链路控制合同 LCP (L

12、ink Control Protocol)。网络控制合同 NCP (Network Control Protocol)。PPP 合同的帧格式：F=0 x7E，A=0 xFF，C=0 x03。2 个字节的合同字段：0 x0021，IP数据报；0 xC021, PPP 链路控制数据；0 x8021，网络控制数据。信息部分不超过1500字节。尾部为FCS。所有的 PPP 帧的长度都是整数字节。透明传播技术：字节填充、零比特填充当 PPP 用在异步传播时，就使用一种特殊的字符填充法：将每一种0 x7E字节变为(0 x7D, 0 x5E)，0 x7D转变成为(0 x7D, 0 x5D)。ASCII 码的

13、控制字符（即数值不不小于 0 x20 的字符），则在前面要加入0 x7D，同步将该字符的编码加以变化。同步传播时 PPP 合同采用零比特填充措施来实现透明传播：在持续5个1时立即添加0。PPP 合同的工作状态：链路静止-建立物理层-链路建立-pc发LCP-NCP分派IP地址-链路打开，网络层建立。（释放时倒过来）局域网拓扑、工作层次P77星形网（hub），环形网（令牌），总线网，树形网。局域网工作的层次跨越了数据链路层与物理层，不需要网络层及高层CSMA/CD合同要点、计算最短有效帧长P79-83载波监听多点接入/碰撞检测CSMA/CD。“多点接入”表达许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线

14、上，“载波监听”是指每一种站在发送数据之前先要检测一下总线上与否有其她计算机在发送数据，“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。当一种站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就觉得总线上至少有两个站同步在发送数据，表白产生了碰撞，就要立即停止发送，免得继续挥霍网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。电磁波在1km电缆传播时延约5 s。把总线上的单程端到端传播时延记为，A 发送数据后，最迟要通过2才干懂得自己发送的数据和其她站发送的数据有无发生碰撞。使用 CSMA/CD 合同的以太网不也许进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。退避算法： 拟定基本退避时间，

15、一般是取为争用期 2。 定义重传次数 k ，k 10，即k = Min重传次数, 10 从整数集合0,1, (2k 1)中随机地取出一种数，记为 r。 重传所需的时延就是 r 倍的基本退避时间。 当重传达 16 次仍不能成功时即丢弃该帧。 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一种总线网，各工作站使用的还是 CSMA/CD 合同，并共享逻辑上的总线。以太网取51.2s为争用期的长度，可根据此算出最短有效帧长为64字节，帧间最小间隔为 9.6 s。以太网网卡及MAC地址P87网络接口卡NIC“MAC地址”事实上就是适配器地址或适配器标记符EUI-48。高位24位：厂家，低位24位由厂家自行指派MAC帧-

16、理解P89以太网的MAC 帧格式：目的地址字段6字节，源地址字段6字节，类型字段2字节（标志上一层使用的是什么合同），数据字段461500字节，FCS字段4字节。前面插入的8字节中，7个字节是前同步码1个是帧开始定界符。以太网的扩展在物理层扩展集线器P91在数据链路层扩展网桥（自学习算法）P94网桥使各网段成为隔离开的碰撞域，网桥不变化它转发的帧的源地址，在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。当网桥收到一转发帧时，先查找自己的转刊登中与否有源地址，若没有则添加此项。虚拟局域网-互换机P98多接口网桥即互换式集线器常称为以太网互换机。运用以太网互换机可以很以便地 实现虚拟局域网，虚拟局域网

17、合同容许在以太网的帧格式中插入一种 4 字节的标记符，称为 VLAN 标记。第4章 网络层网络层两种服务P109虚电路服务和数据报服务网际合同IP虚拟互连网络物理层中继系统：转发器(repeater)。数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。网络层中继系统：路由器(router)。网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。网络层以上的中继系统：网关(gateway)。分类IP：类别、表达措施P113IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分派一种在全世界范畴是唯一的 32 位的标记符。由因特网名字与号码指派公司ICANN进行分派点分十进制每一类地址都由网络号net-

18、id和主机号host-id构成。A类由1字节的网络地址和3字节主机地址构成，网络地址的最高位必须是“0“，地址范畴到55，最大主机数为256的3次方-2=16777214台B类由2字节的网络地址和2字节主机地址构成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范畴-55，最大主机数为256的2次方-2=65534台。C类由3字节的网络地址和1字节主机地址构成，网络地址的最高位必须是“110”，地址范畴-55，最大主机数为256-2=254台D类是多播地址，“lll0”开始E类地址保存为此后使用，“llll0”开头ARP作用、工作原理P119ARP是解决同一种局域网上的主机或路由器的IP 地址和硬件地址

19、的映射问题。如果所要找的主机和源主机不在同一种局域网上，那么就要通过 ARP 找到一种位于我局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一种网络。IP数据报P122数据报拆分与重组分组转发P128(1) 从数据报的首部提取目的主机的 IP 地址 D, 得出目的网络地址为 N。(2) 若网络 N 与此路由器直接相连，则把数据报直接交付目的主机 D；否则是间接交付，执行(3)。(3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。(4) 若路由表中有达到网络 N 的路由，则把数据报传送给路由表指

20、明的下一跳路由器；否则，执行(5)。(5) 若路由表中有一种默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)(6) 报告转发分组出错。子网划分IP记法从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id，而主机号 host-id 也就相应减少了若干个位。IP地址 := , , 子网掩码的构造与作用求已知IP的网络地址 (IP 地址) AND (子网掩码) = 网络地址 根据需求进行子网规划2n - 2 = 最大主机数 HYPERLINK t _blank 分组转发P133P134 例4-4无分类域间路由CIDRP135构成及斜线记法IP地址 := , “斜线记法”CIDR

21、把网络前缀都相似的持续的 IP 地址构成“CIDR 地址块”。网际控制报文合同ICMP作用与分类P140为了提高 IP 数据报交付成功的机会ICMP 报文的种类有两种，即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报文。ICMP 差错报告报文共有 5 种：终点不可达源点克制(Source quench)时间超过参数问题变化路由（重定向）(Redirect)ICMP 询问报文有两种：回送祈求和回答报文时间戳祈求和回答报文ping、traceroutePING 用来测试两个主机之间的连通性。PING 使用了 ICMP 回送祈求与回送回答报文。PING 是应用层直接使用网络层 ICMP 的例子，它没有

22、通过运送层的 TCP 或UDP。Traceroute运用增长存活时间（TTL）值来实现其功能的。路由选择合同分类：146因特网有两大类路由选择合同：内部网关合同 IGP，一种自治系统内部使用的路由选择合同。如 RIP 和OSPF 合同。外部网关合同EGP，一种自治系统的边界，将路由选择信息传递到另一种自治系统中。BGP-4RIP 147距离向量合同IGP是一种分布式的基于距离向量的路由选择合同。RIP 合同中的“距离”也称为“跳数”(hopcount)，由于每通过一种路由器，数就加 1。特点仅和相邻路由器互换信息。互换的信息是目前本路由器所懂得的所有信息，即自己的路由表。按固定的时间间隔互换路

23、由信息，例如，每隔 30 秒。距离向量算法OSPF 152链路状态合同开放最短路优先Open Shortest Path First特点OSPF 对于不同类型的业务可计算出不同的路由。多途径间的负载平衡。所有在 OSPF 路由器之间互换的分组都具有鉴别的功能。支持可变长度的子网划分和无分类编址 CIDR。每一种链路状态都带上一种 32 位的序号，序号越大状态就越新。当互联网规模很大时，OSPF 合同要比距离向量合同 RIP 好得多。外部网关合同 BGPBGP 是不同自治系统的路由器之间互换路由信息的合同。BGP 发言人VPN及NAT基本概念在因特网中的所有路由器对目的地址是专用地址的数据报一律

24、不进行转发。 到 55 到 55 到 55用隧道技术加密内部数据报网络地址转换 NATIPV6长度：128 位记法每个16 位的值用十六进制值表达，各值之间用冒号分隔。零压缩(zero compression)，即一连串持续的零可觉得一对冒号所取代。第5章 传播层传播层功能180进程到进程、端到端通信运送层向它上面的应用层提供通信服务端口183端口用一种16 位端标语进行标志。端标语只具有本地意义，即端标语只是为了标志本计算机应用层中的各进程。熟知端口，数值一般为 01023。登记端标语，数值为102449151，为没有熟知端标语的应用程序使用的。客户端标语或短暂端标语，数值为49152655

25、35，留给客户进程选择临时使用。TCP与UDP的特点与异同182顾客数据报合同 UDP数据单位合同是 UDP 报文或顾客数据报传送数据之前不需要先建立连接不需要给出任何确认不使用拥塞控制传播控制合同 TCP数据单位合同是 TCP 报文段 字节流提供可靠的、面向连接的服务每一条 TCP 连接只能有两个端点，不提供广播或多播服务首部大全双工信道 TCP 连接 := socket1, socket2 = (IP1: port1), (IP2: port2) TCP可靠传播的原理窗口的概念197停止等待合同189超时重传必须临时保存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自动重传祈求A

26、RQ接受方不需要祈求发送方重传某个出错的分组长处是简朴，但缺陷是信道运用率太低持续ARQ合同192发送方维持发送窗口，收到一种确认后发送窗口向前滑动接受方一般采用累积确认的方式。表达：到这个分组为止的所有分组都已对的收到了。TCP 报文段的首部格式序号指的是本报文段所发送的数据的第一种字节的序号。确认号是盼望收到对方的下一种报文段的数据的第一种字节的序号。数据偏移，即首部长度窗口用来让对方设立发送窗口的根据，单位为字节。检查和字段检查的范畴涉及首部和数据这两部分。TCP流量控制的原理掌握运用窗口进行流量控制203运用滑动窗口实现流量控制流量控制(flow control)就是让发送方的发送速率

27、不要太快，既要让接受方来得及接受，也不要使网络发生拥塞。持续计时器：只要 TCP 连接的一方收到对方的零窗口告知，就启动持续计时器。若时间到期，就发送一种零窗口探测报文段。TCP拥塞控制的原理慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复207浮现资源拥塞的条件：对资源需求的总和 可用资源拥塞窗口 cwnd慢开始算法刚刚开始设立拥塞窗口 cwnd = 1每收到一种确认后，将拥塞窗口加 1每通过一种传播轮次，拥塞窗口cwnd 就加倍。慢开始门限 ssthresh，初始值设立为 16 个报文段拥塞避免算法让拥塞窗口 cwnd 缓慢地增大，即每通过一种来回时间 RTT 就把发送方的拥塞窗口 cwnd 加 1，而不

28、是加倍，使拥塞窗口 cwnd 按线性规律缓慢增长。只要发送方判断网络浮现拥塞就要把慢开始门限 ssthresh 设立为浮现拥塞时的发送方窗口值的一半把拥塞窗口 cwnd 重新设立为 1，执行慢开始算法。快重传算法规定接受方每收到一种失序的报文段后就立即发出反复确认。发送方只要一连收到三个反复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段。快恢复算法当发送端收到持续三个反复的确认时，就执行“乘法减小”算法，把慢开始门限 ssthresh 减半。但接下去不执行慢开始算法。拥塞窗口设立为慢开始门限 ssthresh 减半后的数值，然后开始执行拥塞避免算法发送窗口的上限值 = Min rwnd, cwndTC

29、P连接管理三次握手建立连接、两次握手释放连接215运送连接就有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。用三次握手建立 TCP 连接A 的 TCP 向 B 发出连接祈求报文段，其首部中的同步位 SYN = 1，序号 seq = x，表白传送数据时的第一种数据字节的序号是 xB批准，则发回确认。 B 在确认报文段中应使 SYN = 1，使 ACK = 1，其确认号ack = x + 1，选择序号 seq = yA 收到此报文段后向 B 给出确认，其 ACK = 1，确认号 ack = y + 1。 A 的 TCP 告知上层应用进程，连接已经建立。B 的 TCP 收到主机 A 的确认后，也告知其

30、上层两次握手释放连接A 释放报文段首部的 FIN = 1，其序号seq = u，等待 B 的确认B 发出确认，ACK = 1, 确认号 ack = u + 1，序号 seq = v。TCP 连接处在半关闭状态。B 若发送数据，A 仍要接受。若 B 已经没有要向 A 发送的数据，FIN = 1, ACK = 1, seq = w, ack= u + 1。A 收到连接释放报文段后，必须发出确认。ACK = 1, seq = u + 1, ack = w + 1第6章 应用层域名系统DNS功能225提供主机名字和IP地址之间的转换。域名构造因特网采用了层次树状构造的命名措施。 . 三级域名 . 二级域名 . 顶级域名（这里和网上的说法不同样.)顶级域名TLD域名服务器的架构根域名服务器顶级域名服务器权限域名服务器本地区名服务器DNS解析过程231递归查询（向本地区名服务器的查询）询问的本地区名服务器本地区名服务器如有，结束。否则就以 DNS 客户的身份，向根域名服务器继续