1计算机网络.docx

《1计算机网络.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1计算机网络.docx（8页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、第一章概述网络的网络网络把主机连接起来，而互联网是把多种不同的网络连接起来，因此互联网是网络的网络。ISP互联网服务提供商ISP可以从互联网管理机构获得许多IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等联网设备，个人或机构向ISP缴纳一定的费用就可以接入互联网。目前的互联网是一种多层次ISP结构，ISP根据覆盖面积的大小分为主干1SP、地区ISP和本地ISPo互联网交换点IXP允许两个ISP直接相连而不用经过第三个ISP.互联网的组成边缘部分：所有连接在互联网上的主机，用户可以直接使用；核心部分：由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分的主机提供服务。主机之间的通信方式1 .客户-服务器（C

2、/S）:客户即是服务请求方，服务器是服务提供方。2 .对等（P2P）不区分客户和服务器。三种交换方式1 .电路交换电路交换用于电话通信系统，两个用户要通信之前需要建立一条专用的物理链路，并且在整个通信过程中始终占用该链路。由于通信的过程中不可能一直在使用传输线路，因此电路交换对线路的利用率很低，往往不到10%o2 .报文交换报文交换用于邮局通信系统，邮局接收到一份报文之后，先存储下来，然后把相同目的地的报文一起转发到下一个目的地，这个过程就是存储转发过程。3 .分组交换分组交换也使用了存储转发，但是转发的是分组而不是报文。把整块数据称为一个报文，由于一个报文可能很长，需要先进行切分，来满足分组

3、能处理的大小。在每个切分的数据前面加上首部之后就成为了分组，首部包含了目的地址和源地址等控制信息。存储转发允许在一条传输线路上传送多个主机的分组，因此不需要占用端到端的线路资源。相比于报文交换，由于分组比报文更小，存储转发的速度也就更快。时延总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延1 .发送时延主机或路由器发送数据帧所需要的时间。2 .传播时延电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间，电磁波传播速度接近光速。3 .处理时延主机或路由器收到分组时进行处理所需要的时间。4 .排队时延分组在路由器的输入队列和输出队列中排队等待时间，取决于网络当前通信量。计算机网络体系结构*1.七层协议1 .

4、表示层：信息的语法语义以及它们的关联，如加密解密、转换翻译、压缩解压缩；2 .会话层：不同机器上的用户之间建立及管理会话。3 .五层协议1 .应用层：为特定应用程序提供数据传输服务，例如HTTP、DNS等。数据单位为报文。2 .运输层：提供的是进程间的通用数据传输服务。由于应用层协议很多，定义通用的运输层协议就可以支持不断增多的应用层协议。运输层包括两种协议：传输控制协议TCP,提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据单位为报文段；用户数据报协议UDP,提供无连接、尽最大努力的数据传输服务，数据单位为用户数据报。3 .网络层：为主机之间提供服务，而不是像运输层协议那样是为主机中的进程提供服务。网

5、络层把运输层产生的报文段或者用户数据报封装成分组来进行传输。4 .数据链路层：网络层针对的还是主机之间，而主机之间可以有很多链路，链路层协议就是为相邻结点之间提供服务。数据链路层把网络层传来的分组封装成帧。5 .物理层：考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异，使物理层上的数据链路层感觉不到这些差异。3 .数据在各层之间的传递过程在向下的过程中，需要添加下层协议所需要的首部或者尾部，而在向上的过程中不断拆开首部和尾部。路由器只有下面三层协议，因为路由器位于网络核心中，不需要为进程或者应用程序提供服务，因此也就不需要运输层和

6、应用层。4 .TCP/IP体系结构它只有四层，相当于五层协议中数据链路层和物理层合并为网络接口层。现在的TCP/IP体系结构不严格遵循OS1分层概念，应用层可能会直接使用IP层或者网络接口层。TCP/IP协议族是一种沙漏形状，中间小两边大，IP协议在其中占用举足轻重的地位。第二章物理层通信方式单工通信；半双工通信；全双工通信。带通调制模拟信号是连续的信号，数字信号是离散的信号。带通调制把数字信号转换为模拟信号。信道复用技术1 .频分复用、时分复用(Frr)频分复用的所有用户在相同的时间占用不同的频率带宽资源时分免用的所有用户在不同的时间占用相同的频率带宽资源。使用这两种方式进行通信，在通信的过

7、程中用户会一直占用一部分信道资源，这两种方式对信道的利用率都不高。2 .波分复用(W)光的频分密用。由于光的频率很高，因此习惯上用波长而不是频率来表示所使用的光载波。3 .码分复用(C)为每个用户分配mbit的码片，并且所有的码片正交，对于任意两个码片S和T有Sf=在拥有该码片的用户发送比特1时就发送该码片，发送比特0时就发送该码片的反码在计算时将00011011记作(-1-1-1+1+1-1+1+1),可以得到IrrIrrS=MSs=-I其中S，为S的反码。当接收端使用码片S对接收到的数据进行内积运算时,结果为0的是其它用户发送的数据,结果为1的是用户发送的比特1,结果为-1的是用户发送的比

8、特Oo码分更用需要发送的数据量为原先的m倍。第三章数据链路层三个基本问题1 .封装成帧将网络层传下来的分组添加首部和尾部，用于标记帧的开始和结束。2 .透明传输3 .差错检测目前数据链路层广泛使用了循环冗余检验（CRC）来检查比特差错。点对点信道PPP协议互联网用户通常需要连接到某个ISP之后才能接入到互联网，PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议。在PPP的帧中，F字段为帧的定界符，A和C暂时没有意义。FCS是使用CRC的检验序列。信息部分的长度不超过1500。广播信道-CSMA/CD协议*在广播信道上，同一时间只能允许一台计算机发送数据。CSMA/CD表示载波监听

9、多点接入/碰撞检测。多点接入：说明这是总线型网络，许多计算机以多点的方式连接到总线上。载波监听：每个站都必须不停地检听信道。在发送前，如果检听信道正在使用，就必须等待。碰撞检测：在发送中，如果检听信道己有其它站正在发送数据，就表示发生了碰撞。争用期2记端到端的传播时延为J最先发送的站点最多经过2就可以知道是否发生了碰撞，称2为争用期。只有经过争用期之后还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。当发生碰撞时，站点要停止发送，等待一段时间再发送。集线器从表面上看，使用集线器的局域网在物理上是一个星型网。但是集线器使用电子器件来模拟实际缆线的工作，逻辑上仍是一个总线网，整个系统仍像一个传统以太

10、网那样运行。MAC层MAC地址是6字节（48位）的地址，用于唯一表示网络适配器（网卡），一台主机拥有多少个适配器就有多少个MAC地址，例如笔记本电脑普遍存在无线网络适配器和有线网络适配器。MAC帧用类型字段来标记上层使用什么协议；数据字段长度在46-1500之间，如果太小则需要填充；FCS为帧检验序列，使用的是CRC检验方法；前面插入的前同步码只是为了计算FCS临时加入的，计算结束之后会丢弃。虚拟局域网可建立与物理位置无关逻辑组，只有同一个虚拟局域网中成员才会收到广播信息第四章网络层*网际协议IP概述网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交互的数据报服务。使用IP协议，可以把异构的物

11、理网络连接起来，使得在网络层看起来好像是一个统一的网络。与IP协议配套使用的还有三个协议：地址解析协议ARP、网际控制报文协议ICMP、网际组管理协议IGMPip数据报格式版本：有4（IPv4）和6（IPv6）两个值；首部长度：占4位，因此最大值为15。值为1表示的是I个32位字的长度，也就是4字节。因为首部固定长度为20字节，因此该值最小为5.如果可选部分的长度不是4字节的整数倍，就用尾部的填充部分来填充。区分服务：用来获得更好的服务，一般情况下不使用用。总长度：包括首部长度和数据部分长度。标识：在数据报长度过长从而发生分片的情况，相同数据报的不同分片具有相同的标识符。片偏移：和标识符一起，

12、用于发生分片的情况。片偏移的单位为8字节。生存时间：TT1,它的存在为了防止无法交付的数据报在互联网中不断兜圈子。以路由器跳数为单位，当TT1为O时就丢弃数据报。协议：指出携带的数据应该上交给哪个协议进行处理，例如ICMP、TCP、UDP等。首部检验和：因为数据报每经过一个路由器，都要重新计算检验和，因此检验和不包含数据部分可以减少计算的工作量。IP地址编址经历了三个历史阶段：1 .分类的IP地址由两部分组成网络号和主机号，不同类别具有固定不同的网络号长度2 .划分子网外部网络看不到子网的存在。要使用子网，必须配置子网掩码。3 .无分类编址CIDR（构成超网）使用网络前缀和主机号来对JP地址进

13、行编码，网络前缀的长度可以根据需要变化。CIDR的记法上采用在IP地址后面加上网络前缀长度的方法，例如128.14.35.7/20表示前20位为网络前缀。CIDR的地址掩码可以继续称为子网掩码，子网掩码首1长度为网络前缀的长度。把这种通过使用网络前缀来减少路由表项的方式称为路由聚合，也称为构成超网。在路由表中每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成，在查找时可能会得到不止一个匹配结果，应当采用最长前缀匹配。IP地址和MAC地址网络层实现主机之间的通信，而链路层实现具体每段链路之间的通信。因此在通信过程中，IP数据报的源地址和目的地址始终不变，而MAC地址随着链路的改变而改变。地址解析协议AR

14、P实现由IP地址得到MAC地址。每个主机都有一个ARP高速缓存，存放映射表。如果一个IP地址到MAC地址的映射不在该表中，主机通过广播的方式发送ARP请求分组，匹配IP地址的主机会发送ARP响应分组告知MAC地址。路由器的结构从功能上可以划分为两大部分：路由选择和分组转发。分组转发部分由三部分组成：交换结构、一组输入端口和一组输出端口。交换机与路由器的区别1 .交换机工作于数据链路层，能识别MAC地址，根据MAC地址转发链路层数据帧。具有自学机制来维护IP地址与MAC地址的映射。2 .路由器位于网络层，能识别IP地址并根据IP地址转发分组。维护着路由表，根据路由表选择最佳路线。路由器分组转发流

15、程从数据报的首部提取目的主机的IP地址D,得到目的网络地址No（路由表项是网络号而不是IP地址，这样做大大减少了路由表条目数量）若N就是与此路由器直接相连的某个网络地址，则进行直接交付；若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给表中所指明的下一跳路由器；若路由表中有到达网络N的路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；报告转发分组出错。路由选择协议互联网使用的路由选择协议都是自适应的，能随着网络通信量和拓扑变化而自适应地进行调整。互联网可以划分为许多较小的自治系统AS,一个AS可以使用一种和别的AS不同的路由选择协议。可以把路由选择协议划分为两大类：内部网关协议IGP,在自治系统内部使用，如RIP和OSPFo外部网关协议EGP,在自治系统之间使用，如BGP01 .内部网关协议RIPRIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。距离是指跳数，直接相连的路由器跳数为1,跳数最多为15,超过15表示不可达。RIP按固定的时间间隔仅和相邻路由器交换自己的路由表，经过若干次交换之后，所有路由器最终会知道到达本自治系统中任何一个网络的最短距离和下一跳路由器地址。距离向量算