计算机网络自顶向下知识点总结Word格式.docx

1、数据被分成一个一个的分组，每个分组均携带目的地址，网络并不为 packet 传输在沿途 packet switches 上预 留资源， packet switches 为每个 packet 独立确定转发方向 .与电路交换不同 ，链路、交换机 /路由器等资源被多个用户所共享， 交换机在转发一个分组时的速度为其输出链路的 full 速度。 注：分组交换一般采用 存储转发 技术，分组在分组交换机中会经历一个 排队 （queuing） 延迟 。排队延迟 与交换机的忙闲有关， 大小可变。 如果分组到达时缓存已满， 则交换机会丢掉一个分组。 分组交换网络有两大类 1、Datagram （数据报 ）网络 2

2、、Virtual Circuit 虚电路网络3、 报文交换 将形成的报文发送给结点交换机，结点交换机把收到的报文存储并送输入队列等待处理。结点交换机再依次对输入队列中报文 做适当处理，然后根据报文头中的目的地址选择适当的输出链路。若链路空闲，便将报文发送下一个结点交换机；若输出链路 正忙，则将报文送该链路的输出队列等待发送。这样，通过多次转发直至报文到达指定目标。5通讯介质及特点 导向传输媒体：双绞线、同轴电缆、光纤 非导向传输媒体：无线电通讯1. 双绞线（ Twisted-Pair Copper Wire ） 抗电磁干扰，模拟传输和数字传输都可以用2. 同轴电缆（Coaxial Cable

3、）广泛用于闭路电视中，容易安装、造价较低、网络抗干扰能力强、 网络维护和扩展比较困难、电缆系统的断点较多，影响网络系统的可靠性。3. 光纤（Fiber Optics ）传输损耗小，抗雷电和电磁干扰性好，保密性好，体积小，质量轻。4. 无线电通讯（Radio）用无线电传输，优点：通讯信道容量大，微波传输质量高可靠性高，与电缆载波相比，投资少 见效快。缺点：在传播中受反射、阻挡、干涉的影响。6、 常见网络接入技术接入网络指连接 Host到边界路由器的物理链路（last mile），分为家庭接入、单位接入和无线接入三类。早期家庭上网通常使用拨号网络，利用调制解调器在普通电话线最多以 56kbps的速

4、率传输数据，此时在边界路由器处也需要一 MODEM因此，此时的接入网络是包括一对 MODE和一条点对点的电话线。由于速率较低，打电话和上网不能同时进行。目前许多家庭使用宽带接入技术，如 xDSL和HFCxDSL也是在模拟电话线路上传输数字信号，它使用了一种新的调制解调技术并且限定了最大传输距离，因此可以以更高速 率进行数据传输。利用 ADSL打电话和上网可以同时进行，两者互不影响。 ADSL之上行速率和下行速率不同。上行链路速率可达1Mbps,下行链路速率可达10Mbpso DSL使用频分多路复用技术，将通信链路分为三个频率互不覆盖的信道，分别为：1 、04KHz的双向语音信道2 、4KHz

5、50KHz的上行数据信道3 、50KHZ1MHZ勺下行数据信道另外一种宽带家庭接入网络技术是 HFC HFC与DSL技术不同，HFC在现有的广播有线电视系统基础上发展而来。 在有线电视系统中，位于线缆头部的电视台向所有用户广播电视信号，电视信号沿电视台 -用户方向进行传输和放大。 HFC（混合光纤同轴电缆网）中，Host需要使用叫做线缆 Modenm勺设备接入网络， Cable Moden将link分成上行和下行两个信道。由于信道是在多个用户之间所共享，因此存在拥塞和网络规模问题。与 ADSL类似，HFC的上行信道速率要低于下行信道速率，并且整个信道被所有用户所共享。而 ADSL使用的是Poi

6、nt to Point 信道，是专用信道。无线局域网（WLAN技术是通过基站传输的网络接入技术，基站与有线网相连的。目前该系列包含三种标准：802.11a （2Mbps）、802.11b （11Mbps） 以及 802.11g （54Mbps） 。7、 延时分类1、 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。也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发 送完毕所需的时间。2、 传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。3、 处理时延 ：交换结点为存储转发而进行一些必要的

7、处理所花费的时间。4、 排队时延 ：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。排队延迟是节点延迟中最复杂、也是最有趣的部分。之所以最有趣，指目前或多研究工作就是针对排队延迟来进行的，包 括调度算法、缓存策略等。 排队延迟与网络设备的负载状况密切相关，不同分组所经历的排队延迟会随着负载的变化而变化关于发送延迟和传播延迟，容易弄混。需要记住，传输延迟指将一个分组所有 bit发送到link上所需的时间，与分组长度和发送速率有关，与两点之间的距离没有任何关系。而传播延迟指一位从链路的一端传播到另一端所需的时间，与 link的长度和信号的传播速度有关。8、 TCP/

8、IP的体系结构1）层次、功能、层次之间的关系 2 ）每层数据包的名称3 ）每层地址 4 ）接口、协议、服务至上而下分为：应用层：包含大量应用普遍需要的协议（如 HTTP FTP SMTP DNS等）；应用传递的数据包叫做报文。传输层：负责从应用层接收消息，并传输应用层的 message,到达目的后将消息上交给应用。 传输层的数据包叫做 segment （段）此层协议有TCP UDPo网络层：源Host的传输层协议负责将 segment交给网络层，网络层负责将 segment传输到目的host的传输层，网络层的数据 包叫做datagram （数据报）此层协议有IP。链路层：网络层负责在源和目的之

9、间传递数据，链路层负责将 packet从一个节点传输到下一个节点。链路层传输数据的单位叫做Frame （帧）此层协议有 Ethernet、WiFi、PPP协议。物理层：Link层负责将一个 Frame从一个Node传递到下一个 Node,物理层负责将 Frame中的每一位（bit）从链路的一端传输 到另一端，物理层传输数据的单位叫做 bit （比特）。数据报的名称功能层次之间的关系每层地址5应用层Message 报文支持网络应用一层嵌到另一层（每 一层次都从上层的导 数据，加上首部信息 形成新的数据单元， 将新的数据单元传递 给下一层）不同的应用有不 同的地址4传输层Segment报文段负责应

10、用进程间的通讯端口号3网络层Datagram数据段从源到目的地数据报的路由Ip地址2数据链路层Frames 帧相邻节点之帧转发网卡地址1物理层无数据包比特转发无互联网是个异常复杂的系统，包括硬件软件，包括应用、协议、端系统、不同种类的通信介质、路由器 /交换机等。Internet的体系结构也采用的分层结构， Internet 的每一层也是利用本层或下层功能为上层提供一种或多种服务。应用层的地址不止有IP地址还有端口号，传输层、网络层为 IP地址，链路层、物理层的地址为 MA（地址。接口在两层之间，协议是同层之间的，服务是下层为上层提供的。9 .应用结构：client/server 、P2P、H

11、ybrid of C/S 和 P2P客户服务器方式所描述的是进程之间的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。Client/Server 的好处是系统管理容易，问题是 Server容易成为系统的bottleneck 瓶颈.P2P中，没有在 C/S中处于中心地位的 Server，所有Host的地位平等，叫做 Peers，因此这种系统也叫 Peer to Peer.P2P中没有必须always on的服务器，并且 peer可以随时更换自己的IP。Gnutella 是Pure P2P的一个很好的例子。P2P的最大好处是 系统可扩展性（scalability） 强。由于每个pee

12、r既是Server又是Client, 随着系统中Peer的数量增多,系统的处理能力越强。P2P的问题是可管理性，由于系统是完全分散的、无中心的，管理起来极其困难。Hybrid of C/S 和P2P即以上两种方式的结合。10常见的应用、服务要求和底层协议部分网络应用的要求应用数据丢失宽带时间敏感文件传输不能丢失弹性不电子邮件Web文档弹性（几kb/s ）实时音频/视频容忍丢失音频（几kb/s ）视频（10kb/s5mb/s ）是，100ms存储音频/视频同上是，几秒交互游戏（几 kb/s10kb/s ）即时讯息是和不是流行的因特网应用及其应用层协议和下面的运输协议应用层协议下面的运输协议/底层

13、协议Smtptcp远程终端访问telnetWebhttpftp远程文件服务器NfsUdp 或 tcp流媒体通常专用，女口 real network因特网电话通常专用，如 dlalpad典型udp11. HTTP通讯 超文本传输协议HTTP主要规定了 message的结构和client 和server交换 message的方式。1） B/S 的通讯过程、无状态 2 ）流水线协议和非流水线协议3）持续和非持续方式 4 ）代理服务器、 cookie一） 1） Browser 首先建立与 Server的TCP连接2） 连接建立起来后，browser和server就向/从Socket发送/接收HTTP的

14、消息。借助 TCP的reliable data transfer ,HTTP知道消息肯定会到达对方，这就是协议分层的好处。HTTP是一种stateless（ 无状态）协议，server不保存任何client的任何状态信息。如果server在很短的时间内从 browser 接收到对某个 object 的两次请求 ， server 就会发送两次 response 。2） 非流水线方式：客户在收到前一个响应后才能发出下一个请求。这比非持续连接的两倍 RTT 的开销节省了建立 TCP 连接 所需的一个 RTT 时间。但服务器在发送完一个对象后，其 TCP 连接就处于空闲状态，浪费了服务器资源。流水线方

15、式：客户在收到 HTTP 的响应报文之前就能够接着发送新的请求报文。一个接一个的请求报文到达服务器后，服务器 就可连续发回响应报文。使用流水线方式时，客户访问所有的对象只需花费一个 RTT 时间，使 TCP 连接中的空闲时间减少，提高了下载文档效率。3） 1、非持续连接：建立一次 TCP连接，browser和server通过此连接只传输一个 request消息和一个respond消息2、持续连接：建立一次 TCP连接，browser和server通过此连接可以传输多个 request消息和多个respond消息4） 代理服务器 （proxy server） 又称为万维网高速缓存 （Web ca

16、che） ，它代表浏览器发出 HTTP 请求。万维网高速缓存把最近的 一些请求和响应暂存在本地磁盘中。当与暂时存放的请求相同的新请求到达时，万维网高速缓存就把暂存的响应发送出去，而 不需要按 URL 的地址再去因特网访问该资源。Cookie定义如下：Cookie是Web服务器保存在用户硬盘上的一段文本， Cookie允许一个 Web站点在用户的电脑上保存信息并且随后再取回它。信息的片断以 名/值对（name-value pairs） 的形式储存。Web Cache比Server更靠近Client，即使只从延迟上将也会减小服务响应时间；利用Cache可以减小响应延迟，但 Web Cache引入了

17、一个新问题：即Web Cache中保存的对象可能与原始服务器中保存的对象 不同。12. DNS的作用以及两种查询方式DNS 是域名解析系统 （Domain Name System） 的缩写，它是由解析器和域名服务器组成的。用于便于人们使用的机器 名字转换为 IP 地址两种查询方式：1 、主机向本地域名服务器的查询一般都是采用 递归查询 。如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的 IP 地 址，那么本地域名服务器就以 DNS 客户的身份，向其他根域名服务器继续发出查询请求报文。2、本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用 迭代查询 。当根域名服务器收到本地域名服务器的迭代查询请求报

18、文时，要么给出所要查询的 IP 地址，要么告诉本地域名服务器： “你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询 ”。然后让 本地域名服务器进行后续的查询。13. 传输层的作用传输层位于网络层和应用层之间，是网络分层模型的核心。传输层负责运行在不同 Host 上应用进程之间的通信。14. UDP 的服务特点UDP是一种无连接的、轻量级传输层协议，提供了最最健的服务模型。没有连接，直观上就应该比 TCP更高效。1、不可靠的数据传输：发送端将数据Push入UDP Socket后，UDP并不保证数据最终会到达接收端，即使到达也不保证是 按序到达；2 、 没有 congestion control 机制：发送

19、方可以以任意的速率向网络中发送数据，不管网络的拥塞状况。但发送的数据可 能最终到达不了接收方，产生丢包。优点：1、 应用可更好控制何时发送何种数据：无须建立连接， UDP可尽快将消息发给网络层；TCP可能需要重传在规定时间内没有到达的Segmento UDP没有建立连接所引入的延迟，这可能是 DNS选择UDF而不是TCP的最主要原因。2、 实现简单：UDP因为是无连接的，Host因而无须维护连接状态，实现简单；3、 头部开销小：UDP的Segment头部字段共8个字节；而TCP的头部共包括20个字节.15. 可靠性传输原理可靠性传输原理是由 rdt1.0 rdt2.0 rdt2.1 rdt2.

20、2 rdt3.0 一步步累加而来的。rdtl.O :接收方无返回确认信息 rdt2.0 :接收方进行检错，并发送 ACK或NAK反馈给发送方rdt2.1 :加入序列号0和1 rdt2.2 :接收方不再发 NAK而将ACK中加入序列号rdt3.0 :发送方引入定时器以上都是停等式（ stop-and-wait ）协议 为了解决 stop-and-wait 协议低效问题的方法非常简单，就是允许发送方可以在等待 Receiver的ACK之前连续发送多个分组。这种技术叫做流水线。流水线技术对可靠数据传输协议的影响:1 、更大的序列号范围。连续发送的并且是还没有得到 ACK的多个分组必须要有唯一的序列号

21、，否则引起混乱。2 、Sender和Receiver方需要存储空间来缓存分组。 对于Sender来说，需要缓存已经发送出去但还没有得到 ACK的分组；为了实现按序递交，接收方一般也需要存储空间。序列号的范围和 Buffer 的大小取决于传输层协议如何相应分组丢失、差错以及过度延迟分组的方式。解决流水线的差错恢复有两种基本方法：回退 N步（Go-Back-N）和选择性重传（Selective Repeat）GBN（Go-Back-N ）允许发送方发送 N个分组而无需确认，流水线中最多有 N个等待确认消息的分组，允许使用的序列号范围可以看作是长度为 N 的一个窗口。随着协议的运行，这个窗口在序列号

22、空间内向前滑动，因此这种协议也叫滑动窗口协议（sliding-window protocol） 在此系统中，一个分组或其 ACK的丢失可能造成 GBN重传太多的分组。当信道差错率逐渐变大，信道会被不必要的重传分组所塞满。SR （Selective Repeat ）选择性重传就是 Sender 只重传那些出现错误的分组，而不是窗口中的所有分组。16. TCP 的流量控制原理流量控制 （flow control） 就是让发送方的发送速率不要太快，既要让接收方来得及接收，也不要使网络发生拥塞。实现方式: 利用滑动窗口机制可以很方便地在 TCP 连接上实现流量控制。定义 :主要是为避免低速端系统不至于

23、被对端发送的数据所淹没。基本机制是缓冲。流量控制的基本思想比较简单，即 TCP的Sender维护一个叫做接收窗口 Receiver windows的变量，指示接收方空闲的缓存大小，发送方最多背靠背发送 RcvWindow个字节，以免淹没接收方。连接建立时接收方开辟大小为 RcvBuffer 的缓存，应用进程不断从 Buffer 中读取数据， 利用 LastByteRead 和 LastByteRcvd 分别 Las 记录最后读取的字节和最后收到字节的序列号，则 LastByteRcvd-LastByteRead 就是在 Buffer 中应用还未读取的数 据。贝U RcvWindow = Rcv

24、Buffer -（LastByteRcvd - tByteRead） 为空闲的 Buffer 大小。TCP Segment的头部中包含叫做 Receive Window的头部字段，通知发送方自己的空闲 Buffer大小。发送方限制自己已经 发送的但还未收到 ACK的数据不超过接收方的空闲 Buffer尺寸。这样，加上那些已经发送了 ACK但还未被应用读取的数据后 的总量便可小于总的 Buffer 大小。17 . TCP的服务特点、流的概念TCP （Transmission Control Protocol, 传输控制协议 ） 是一种面向连接的协议，即数据传输之前要经过三次握手建立一 条全双工连

25、接，然后才能进行真正的数据传输。TCP 除了是一种面向连接的协议外， 还提供可靠的、 按需到达的字节流数据传输、 流控和拥塞控制。 无头无尾， 连续不断。 面向字节流。 （TCP不采用停等式的传输，而用流水线的方式，且序列号是根据数据段的第一个字节填写的）18. TCP的拥塞控制原理TCP拥塞控制的基本思想：避免网络进入一种叫做 Gridlock的状态，即检测到网络出现拥塞状况时降低自己的发送速度。 具体实现时需要考虑三个问题:1 、如何降低发送速率？ 2、如何检测网络拥塞？ 3、利用什么样的算法来减低发送速度？CongWin是限制发送速率的主要因素 发送速率rate - CongWin/RT

26、T （bytes/Sec）。因此，通过调整CongWin可以控制发送端的发送速率2、 如何检测网络拥塞？超时/收到对某个分组的三次重复确认消息 ACK则认为网络出现拥塞。此时， TCP降低自己的发送速率3、 利用什么样的算法来减低发送速度？TCP的拥塞控制算法主要包括三部分：1） 加性增 - 乘性减（ Additive Increase ， Multiplicative Decrease, AIMD ） 2） 慢启动 3） 对超时事件的反应19. TCP连接建立和拆除的过程TCP的连接建立过程是：首先由 Client进程发起、服务器确认、客户再确认，其中前两次 segment中没有数据，而第三

27、次中可以携带数据。TCP的连接建立过程也叫三次握手。TCP的连接拆除过程是：首先由 Client进程发FIN给服务器、服务器确认、服务器再发 FIN给Client ，Client确认。四次握手。在发送完最后的ACK后，发起连接拆除方需要等待一段时间，以便在 ACK丢失时，拆除方可以重新发送 ACK 一般等待30s。20. TCP段结构中各单元表示的意义与作用针 指 急 紧可 度 （ 项 选1 源端口目的端口序号源端源端口和目的端口字段 字节。是运输层与应用层的服务端口是运层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都序号字要通过端口字节能契现连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送 的数据的第一个字节的序号。确认号字段一