《計算機網絡》讀書筆記


一:參考模型

1:OSI參考模型(7層)

   應用層——APDU——用戶常用協議

   表示層——PPDU——所傳信息的語法、語義

   會話層——SPDU——控制會話

   傳輸層——TPDU——把上層數據分割成數據單元,傳給網絡層

   網絡層——數據包——控制子網運行、數據包尋路

   數據鏈路層——幀——發送數據幀並對傳輸結果進行確認

   物理層——比特——傳輸原始比特

2:對等通信:發送方把信息從上到下逐層封裝,最終在物理層以比特率形式傳輸;接收方接收到比特流后逐層往上傳遞解封裝;在對等的協議層接收方獲取到發送方對應層上的信息。

3:TCP/IP參考模型

   應用層:包含所有高層協議(HTTP/DNS/FTP等)

   傳輸層:端到端傳輸協議(TCP)、數據包傳輸協議(UDP)

   互聯網層:數據包格式和協議(IP)

   鏈路層:相當於OSI的數據鏈路層和物理層合二為一

4:計算機網絡單位

   速率單位:10的方冪進制:kbps、Mbps、Gbps、Tbps=10^3、10^6、10^9、10^12 bit/s

   容量單位:2的方冪進制:KB、MB、GB、TB=2^10、2^20、2^30、2^40 bytes ,1bytes=8bit

 

二:物理層

1:功能:在兩個網絡設備之間提供透明的比特流傳輸

2:信道最大傳輸速率

   奈奎斯特定理:C=2B*log2 V

   香農定理:C=B*log2(1+S/N)  S/N為信噪比,由  噪聲分貝=10*log10(S/N) 求出。

3:調制:使用信號來傳輸比特流。有:基帶傳輸、通帶傳輸兩種

4:多路復用:使一個信道被多個信號共享。主要有:頻分多路復用、時分多路復用、碼分多路復用三種。

 

三:數據鏈路層

1:海明距離:兩個二進制串中不相同的位的個數。即:異或的結果中1的個數。

2:海明距離d+1可以檢測出d位錯誤,2d+1可以糾正d位錯誤。

3:糾1位錯海明碼:先由 m+r+1<=2^r 求出檢驗位個數r;然后由r得出檢驗位為 1,2,4,8...2^(r-1);最后由各檢驗位的校驗集上 1 的個數以及校驗方法(奇/偶)確定各校驗位取值;在原數據串中加入檢驗位即得海明碼;

4:接收方用海明碼糾錯:依次統計接收的海明碼各校驗集上1的個數是否符號檢驗方法(奇偶);把校驗集不符合要求的檢驗位號加起來的和就是出錯位,把該為取反即可。

5:檢錯碼:循環冗余檢驗碼(CRC):給定一個r階生成多項式G(x),由G(x)得出除數二進制序列;在數據幀后加上r個0,然后除以除數二進制序列;取余數,拼接到原數據幀后即可。

6:接收方用CRC檢錯:用接收幀除以G(x)的二進制序列,能除盡則無錯。

 

7:數據鏈路層六大協議:

   1)無限制單工協議:單向傳輸,無限緩存,永不出錯。(理想化)

   2)無信道錯誤的單工停—等協議:發送方收到接收方回復的確認幀后才發送下一幀;

   3)有信道錯誤的單工停—等協議:收到正確幀回復確認;收到錯誤幀要求重發;超時沒收到確認自動重發;幀序號防止重復接收;

   4)1位滑動窗協議:滑動窗接收到期待幀后移動到下一位;

   5)回退N幀滑動窗協議:發送方把緩存在窗口中的出錯幀以及其后的幀全部重發;

   6)選擇重傳協議:接收方對於出錯幀返回一個否定確認信號,接收方把緩存在窗口中的出錯幀重發;

 

四:介質訪問子層

 1:信道動態分配

   1)純ALOHA協議:有幀則發

   2)分槽ALOHA協議:在時間片的開始才可以發送幀

   3)載波偵聽(CSMA):先聽再發,邊聽邊發,一旦沖突,立刻停發,隨機等待,繼續發送。

2:網橋(交換機)工作原理

   當一個數據幀到達網橋時,若源LAN和目的LAN相同,則丟棄該幀;若不同,則轉發;若目的LAN未知,則泛洪該幀;

3:網橋連接不同協議的LAN

   網橋中把不同協議的LAN的信息進行包裝,使得幀可以在不同的LAN中進行傳輸。

4:網橋的地址表生成:后向學習法:把源地址以及端口對應,加入地址表

 

五:網絡層

   網絡層主要負責數據包路由(尋路、轉發),路由算法主要有兩種:

1:距離矢量算法(DV算法):每個路由器維護一種路由表,表中記錄了當前路由器到每個其他路由器的最短距離以及轉發端口。

     DV實例:RIP協議:采用跳數作為度量,一旦超過15跳還沒到達目標路由器則認為目標不可達。

2:鏈路狀態路由算法(LS算法):逐步構造全網的路由器表,從而計算出最佳路由路徑。

    LS實例:OSPF算法:通過發送和接收5種報文,逐步建立起全網絡路由器的路由表,最終實現全毗鄰。

 

3:網路流量調節算法:漏桶算法、令牌桶算法。

4:IPV4協議:32位,分為A,B,C,D,E類,以及網絡地址、廣播地址。應用:子網規划

    1)IPV4地址長32bit,由 網絡號+主機號 組成。4個字節用 . 相隔表示。每個字節0~255。

    2)IPV4地址分類:記住 127、191、192、224、240幾個分界點。

        A類地址:1字節網絡ID,3字節主機ID。網絡ID第一字節為0~127。形式:0~127.XXX.XXX.XXX

        B類地址:2字節網絡ID,2字節主機ID。網絡ID開頭字節為 128~191。形式:128~191.0~255.XXX.XXX

        C類地址:3字節網絡ID,1字節主機ID。網絡ID開頭字節為 192~223。形式:192~223.0~255.0~255.XXX

        D類:224.0.0.0~239.0.0.0。

        E類:240.0.0.0~254.0.0.0.

        網絡地址:主機部分全為0的地址。

        廣播地址:主句部分全為1的地址。

        應用:IP地址分析:由網絡ID開頭值確定類型——由類型得到網絡ID和主機ID的字節長度——求網絡地址、廣播地址。

        

        私人地址:A類 10.XXX.XXX.XXX(10.開頭的A類地址)

                      B類 172.16.XX.XX~172.32.XX.XX(172.16~172.32開頭的B類地址)

                       C類 192.168.XX.XX~192.168.XX.XX(192.168開頭的C類地址)

    3)子網規划

         子網掩碼(mask):網絡號全為1,主機號全為0的地址。

         求目的IP所屬子網地址:把目標IP與子網掩碼取 AND 操作。

         子網規划:由子網個數定借位X(從主機號高位開始借X位作為網絡位),由原子網掩碼通過借位求出新子網掩碼;(借位數量決定子網個數

                       由主機ID剩下的位數M決定每個子網的大小(2^M)

                       划分子網= 原IP地址+ i*(2^M) 。

 

    4)給出子網中某IP地址和所在子網掩碼,求這個IP所在網段(網絡地址~廣播地址)或選出與該IP地址同網段的子網地址:

         1、求子網大小:M=256-子網掩碼最后字節值

         2、求所在網段網絡地址:所給子網IP 與 子網掩碼 取 AND 操作(子網掩碼最后字節怎么求:由x=logM得到主機號長,則倒數起x位取0即可)

         3、求所處網段廣播地址:網絡地址+子網大小M-1(因為從0開始算) 

         4、與所給子網地址同網段的IP就在 該網段的  網絡地址~廣播地址  之間。

5:IPV6協議:128位。

6:Internet控制協議

    1)ICMP(消息控制協議):當路由器在處理一個數據包過程中發生了意外,可以通過ICMP協議向數據源報告事件;ICMP也可以通過 ping ip地址  來測試本機與ip地址機是否連通。

    2)ARP(地址解析協議):向以太網廣播一個請求,由ip地址詢問mac地址。相應ip地址的主機以自身的mac地址作為應答。

    3)DHCP(動態主機配置協議):在計算機啟動時,向自己所在的網絡廣播一個報文請求IP地址。DHCP服務器接受到請求后返回一個空閑的ip地址給這台計算機。

 

六:傳輸層

1:TCP協議:端到端的字節流傳輸協議,兩端由套接字端點連接,與本地端口綁定。

2:TCP連接的建立:三次握手。

    計算機A向B發送請求報文,報文序號為X;

    計算機B返回一個攜帶確認的請求報文,報文序號為Y,期望收到下一個報文序號為X+1;

    計算機A同樣返回一個攜帶確認的報文,報文序號為X+1,期望下一個收到的報文為Y+1。至此,連接建立。

3:連接的釋放:4次揮手。

    計算機A發出一個FIN報文,請求釋放連接;

    計算機B收到FIN報文,返回一個ACK報文允許A釋放;

    計算機B發出一個FIN報文,請求釋放連接;

    計算機A收到FIN報文,返回一個ACK報文允許B釋放;

    至此,連接的兩端A、B各自釋放,連接破壞。

4:TCP擁塞控制:慢速啟動算法:到達閥值之前指數增長,閥值與超時頂點 之間以 +1 增長。超時則立刻回到窗口的一半大小,繼續慢速啟動。

 

5:UDP協議:無連接的端點標識協議,通過數據包尋路來發送數據,無差錯檢測,屬於不可靠傳輸。應用實例:DNS域名系統。

6:為什么有了IP協議還需要TCP/UDP協議:IP協議只負責在兩台計算機之間傳輸數據,而不知提交給哪個進程。TCP/UDP通過端口號指明把數據交給具體的進程。

 

七:應用層

1:DNS:將主機名(域名)映射成ip地址。我們可以由主機名進DNS解析后得到ip,從而找到具體是哪台計算機。

2:URL和URI和URN:

 

   

   


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