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计算机网络笔记
《计算机网络》第五版复习笔记
第1章绪论
∙因特网
1.因特网构成P8
1.边沿某些，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；
2.核心某些，由大量网络和连接这些网络路由器（边沿某些，称端系统（endsystem））构成。
提供连通性和互换。
2.处在边沿某些顾客通信方式P9-10
1.客户服务器方式（C/S方式），即Client/Server方式。
（客户是服务祈求方，服务器是服务提供方）
2.对等方式（P2P方式），即Peer-to-Peer方式。
（对等连接中每一种主机既是客户又同步是服务器。
）
3.互换技术：
电路互换、分组互换、报文互换P11-15
1.电路互换三个阶段：
建立连接，通话，释放连接。
在通话时，两顾客间占用端到端资源，而由于绝大某些时间线路是空闲，因此线路传播速率往往很低。
2.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（路由选取合同）——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
3.报文互换：
先传送到相邻结点，然后转存
4.
∙计算机网络分类P17
1.**广域网WAN**（WideAreaNetwork）：
因特网核心某些。
2.**城域网MAN**（MetropolitanAreaNetwork）：
诸多采用以太网技术。
3.**局域网LAN**（LocalAreaNetwork）
4.**个人区域网PAN**（PersonalAreaNetwork）
∙
∙从网络使用者进行分类：
公用网，专用网
∙性能指标P18:
速率、带宽、时延
5.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。
6.带宽：
数字信道所能传送最高速率。
7.吞吐量：
单位时间内通过某个网络（或信道、接口）数据量。
其绝对上限值等于带宽。
8.时延（delay或latency）：
数据（一种报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）一段传送到另一端时间。
也称延迟。
∙①发送时延：
主机或路由器发送数据帧所需时间，也就是从发送数据帧第一种比特算起，到该帧最后一种比特发送完毕所需时间。
也成传播时延。
发送时延=数据帧长度（b）/信道带宽（b/s）
∙
∙②传播时延：
电磁波在信道中传播一定距离所需划分时间。
传播时间=信道长度（m）/传播速率（m/s）
∙
∙③解决时延：
主机或路由器解决收到分组所耗费时间。
∙④排队时延：
分组在输入队列中档待解决时间加上其在输出队列中档待转发时间。
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，提高是发送速率而不是传播速率。
9.时延带宽积：
传播时延*带宽。
表达链路容量。
10.来回时间RTT：
从发送方发送数据开始，到发送发收到接受方确以为止，所耗费时间。
11.运用率：
某信道有百分之几是被运用（有数据通过）。
而信道或网络运用率过高会产生非常大时延。
当前时延=空闲时时延/（1-运用率）
12.
∙计算机网络体系构造p25
∙分层、合同、服务
∙网络合同构成要素：
语法语义同步
∙五层合同体系构造（从下向上）：
1.物理层重要负责在物理线路上传播原始二进制数据；
2.数据链路层重要负责在通信实体间建立数据链路连接；
3.网络层重要负责创立逻辑链路，以及实现数据包分片和重组，实现拥塞控制、网络互连等功能；
4.运送层负责向顾客提供端到端通信服务，实现流量控制以及差错控制；
5.应用层为应用程序提供了网络服务。
∙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（ShieldedTwistedPair）和无屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）
∙同轴电缆
∙光缆，光纤普通由低折射率包层和高折射率纤芯构成。
光线在纤芯中传播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）。
普通将一段段点到点链路串接起来构成环路，通过T形接口连接到计算机。
∙架空明线
∙非导向：
∙无线传播所使用频段很广
∙短波通信重要是靠电离层反射，但短波信道通信质量较差
∙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）
∙基本二元调节办法：
调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）
∙模仿（持续）信号：
消息参数取值是持续。
数字（离散）信号：
取值是离散。
∙
∙信道极限容量
∙影响码元传播速率因素P39 信道极限信息传播速率信噪比
∙信道极限信息传播速率：
仙农公式P39
∙信道可以通过频率范畴——信道频带越宽，即可以通过高频分量越多，则可以用更高速率传送码元而不浮现码间串扰。
∙信噪比——信道带宽或信道中信噪比越大，信息极限传播速率也就越高。
∙信噪比：
信号平均功率与噪声平均功率比值。
信噪比（dB）=10log10（S/N）（dB）
∙
∙香农公式，信道极限信息传播速率C：
C=Wlog2（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 （FrequencyDivisionMultiplexing）：
所有顾客在同样时间占用不同频率带宽资源。
∙时分复用TDM（TimeDivisionMultiplexing）则是将时间划分为一段段等长时分复用帧（TDM帧）。
∙每一种时分复用顾客在每一种TDM帧中占用固定序号时隙。
∙每一种顾客所占用时隙是周期性地浮现（其周期就是TDM帧长度）。
∙TDM信号也称为等时（isochronous）信号。
∙记录时分复用STDM（StatisticTDM）是改进时分复用，明显地提高信道运用率。
∙波分复用WDM （WavelengthDivisionMultiplexing）：
光频分复用
∙码分复用CDM（CodeDivisionMultiplexing）惯用名词是码分多址CDMA：
有很强抗干扰能力。
每一种比特时间划分为m个短间隔，称为码片（chip）
∙数字传播系统—PCMP53
∙PCM转换过程：
模仿信号->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）就是在一段数据先后分别添加首部（帧开始符SOH01）和尾部（帧结束符EOT04），然后就构成了一种帧。
（数据某些<=长度限制MTU）首部和尾部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”前面插入一种转义字符“ESC”（十六进制1B）
∙在一段时间内，传播错误比特占所传播比特总数比率称为误码率BER。
∙差错检测 在数据背面添加上冗余码称为帧检查序列FCS，CRC是一种惯用检错办法，而FCS是添加在数据背面冗余码。
FCS可以用CRC这种办法得出，但CRC并非用来获得FCS唯一办法。
∙
PPP合同P70
∙
4.应用环境：
点对点信道、拨号顾客与ISP之间
5.
构成及帧格式
6.
∙构成：
∙一种将IP数据报封装到串行链路办法。
∙链路控制合同LCP（LinkControlProtocol）。
∙网络控制合同NCP（NetworkControlProtocol）。
∙PPP合同帧格式：
∙F=0x7E，A=0xFF，C=0x03。
∙2个字节合同字段：
0x0021，IP数据报；0xC021，PPP链路控制数据；0x8021，网络控制数据。
∙信息某些不超过1500字节。
∙尾部为FCS。
∙所有PPP帧长度都是整数字节。
∙
7.
透明传播技术：
字节填充、零比特填充
8.
∙当PPP用在异步传播时，就使用一种特殊字符填充法：
将每一种 0x7E字节变为（0x7D，0x5E），0x7D转变成为（0x7D，0x5D）。
ASCII码控制字符（即数值不大于0x20字符），则在前面要加入0x7D，同步将该字符编码加以变化。
∙同步传播时PPP合同采用零比特填充办法来实现透明传播：
在持续5个1时立即添加0。
9.PPP合同工作状态：
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方式连接在一根总线上，“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信号电压大小。
∙当一种站检测到信号电压摆动值超过一定门限值时，就以为总线上至少有两个站同步在发送数据，表白产生了碰撞，就要及时停止发送，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5μs。
∙把总线上单程端到端传播时延记为τ，A发送数据后，最迟要通过2τ才干懂得自己发送数据和其她站发送数据有无发生碰撞。
∙使用CSMA/CD合同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，普通是取为争用期2τ。
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。
重传所需时延就是r倍基本退避时间。
当重传达16次仍不能成功时即丢弃该帧。
∙
∙使用集线器以太网在逻辑上仍是一种总线网，各工作站使用还是CSMA/CD合同，并共享逻辑上总线。
∙以太网取51.2µs为争用期长度，可依照此算出最短有效帧长为64字节，帧间最小间隔为9.6µs。
∙以太网
10.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
11.MAC帧-理解P89
∙以太网 MAC帧格式：
目地址字段6字节，源地址字段6字节，类型字段2字节（标志上一层使用是什么合同），数据字段46~1500字节，FCS字段4字节。
前面插入8字节中，7个字节是前同步码1个是帧开始定界符。
∙
∙以太网扩展
12.在物理层扩展—集线器P91
13.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碰撞域，网桥不变化它转发帧源地址，在转发帧之前必要执行CSMA/CD算法。
∙当网桥收到一转发帧时，先查找自己转刊登中与否有源地址，若没有则添加此项。
14.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，虚拟局域网合同容许在以太网帧格式中插入一种4字节标记符，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）。
∙网桥和路由器混合物：
桥路器（brouter）。
∙网络层以上中继系统：
网关（gateway）。
∙分类IP：
类别、表达办法P113
∙IP地址就是给每个连接在因特网上主机（或路由器）分派一种在全世界范畴是唯一32位标记符。
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-id和主机号host-id构成。
∙A类由1字节网络地址和3字节主机地址构成，网络地址最高位必要是“0“，地址范畴1.0.0.0到126.255.255.255，最大主机数为2563次方-2=16777214台
∙B类由2字节网络地址和2字节主机地址构成，网络地址最高位必要是“10”，地址范畴128.0.0.0-191.255.255.255，最大主机数为2562次方-2=65534台。
∙C类由3字节网络地址和1字节主机地址构成，网络地址最高位必要是“110”，地址范畴192.0.0.0-223.255.255.255，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P119
∙ARP是解决同一种局域网上主机或路由器 IP地址和硬件地址映射问题。
如果所要找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某个路由器硬件地址，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
15.数据报拆分与重组
∙
∙
16.
分组转发P128
17.
∙
（1）从数据报首部提取目主机IP地址D，得出目网络地址为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主机D；否则是间接交付，执行（3）。
∙（3）若路由表中有目地址为D特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明下一跳路由器；否则，执行（4）。
∙（4）若路由表中有到达网络N路由，则把数据报传送给路由表指明下一跳路由器；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默认路由器；否则，执行（6）
∙（6）报告转发分组出错。
∙子网划分
18.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:
:
={<网络号>，<子网号>，<主机号>}
∙
19.子网掩码构造与作用
∙
20.求已知IP网络地址
（IP地址）AND（子网掩码）=网络地址
21.
22.
依照需求进行子网规划
23.
∙2^n-2>=最大主机数
∙
24.分组转发P133
∙P134例4-4
∙无分类域间路由CIDRP135
∙构成及斜线记法
∙IP地址:
:
={<网络前缀>，<主机号>}“斜线记法”
∙CIDR把网络前缀都相似持续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数据报交付成功机会
∙ICMP报文种类有两种，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
∙源点抑制（Sourcequench）
∙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、traceroute
∙PING用来测试两个主机之间连通性。
∙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例子，它没有通过运送层TCP或UDP。
∙Traceroute运用增长存活时间（TTL）值来实现其功能。
∙路由选取合同
∙分类：
146
∙因特网有两大类路由选取合同：
∙内部网关合同IGP，一种自治系统内部使用路由选取合同。
如RIP和OSPF合同。
∙外部网关合同EGP，一种自治系统边界，将路由选取信息传递到另一种自治系统中。
BGP-4
∙RIP147
∙距离向量合同
∙IGP
∙是一种分布式基于距离向量路由选取合同。
∙RIP合同中“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。
∙互换信息是当前本路由器所懂得所有信息，即自己路由表。
∙按固定期间间隔互换路由信息，例如，每隔30秒。
∙距离向量算法
∙
∙OSPF152
∙链路状态合同
∙开放最短路优先OpenShortestPathFirst
∙特点
∙OSPF对于不同类型业务可计算出不同路由。
∙多途径间负载平衡。
∙所有在OSPF路由器之间互换分组都具备鉴别功能。
∙支持可变长度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BGP
∙BGP是不同自治系统路由器之间互换路由信息合同。
∙BGP发言人
∙VPN及NAT—基本概念
∙在因特网中所有路由器对目地址是专用地址数据报一律不进行转发。
∙10.0.0.0到10.255.255.255
∙172.16.0.0到172.31.255.255
∙192.168.0.0到192.168.255.255
∙用隧道技术加密内部数据报
∙网络地址转换NAT
∙IPV6
∙长度：
128位
∙记法
∙每个16位值用十六进制值表达，各值之间用冒号分隔。
∙零压缩（zerocompression），即一连串持续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。
∙端标语只具备本地意义，即端标语只是为了标志本计算机应用层中各进程。
∙熟知端口，数值普通为0~1023。
∙登记端标语，数值为1024~49151，为没有熟知端标语应用程序使用。
∙客户端标语或短暂端标语，数值为49152~65535，留给客户进程选取暂时使用。
∙TCP与UDP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、面向连接服务
∙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可靠传播原理
∙窗口概念197
∙停止等待合同189
∙超时重传
∙必要暂时保存已发送分组副本
∙分组和确认分组都必要进行编号
∙超时计时器
∙自动重传祈求ARQ
∙接受方不需要祈求发送方重传某个出错分组
∙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
∙接受方普通采用累积确认方式。
表达：
到这个分组为止所有分组都已对的收到了。
∙TCP报文段首部格式
∙
∙序号指是本报文段所发送数据第一种字节序号。
∙确认号是盼望收到对方下一种报文段数据第一种字节序号。
∙数据偏移，即首部长度
∙窗口用来让对方设立发送窗口根据，单位为字节。
∙检查和字段检查范畴涉及首部和数据这两某些。
∙TCP流量控制原理
∙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（flowcontrol）就是让发送方发送速率不要太快，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连接一方收到对方零窗口告知，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拥塞控制原理—慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复207
∙浮现资源拥塞条件：
对资源需求总和>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就把发送方拥塞窗口cwnd加1，而不是加倍，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设立为浮现拥塞时发送方窗口值一半
∙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报文段后就及时发出重复确认。
∙发送方只要一连收到三个重复确认就应当及时重传对方尚未收到报文段。
∙快恢复算法
∙当发送端收到持续三个重复确认时，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减半后数值，然后开始执行拥塞避免算法
∙发送窗口上限值=Min[rwnd，cwnd]
∙TCP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
∙ATCP向B发出连接祈求报文段，其首部中同步位SYN=1，序号seq=x，表白传送数据时第一种数据字节序号是x
∙B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，选取序号seq=y
∙A收到此报文段后向B给出确认，其ACK=1，确认号ack=y+1。
ATCP告知上层应用进程，连接已经建立。
∙BTCP收到主机A确认后，也告知其上层
∙两次握手释放连接
∙A释放报文段首部FIN=1，其序号seq=u，等待B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发送数据，FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1。
∙A收到连接释放报文段后，必要发出确认。
ACK=1，seq=u+1，ack=w+1
第6章应用层
∙域名系统DNS
∙功能225
∙提
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