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第一章 计算机网络体系结构

概念&功能

  1. 计算机网络：是将一个分散的，具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路链接起来，实现资源共享和信息传递。
  2. 计算机网络的功能：数据通信，资源共享。
  3. 计算机网络的组成：1）组成部分：硬件、软件、协议；2）工作方式：边缘部分（用户）、核心部分（服务器）；3）功能组成：通信子网（网络层，数据链路层，物理层（点到点））、资源子网（应用层，表示层，会话层（端到端））。
  4. 速率：数据传输率，比特率。
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  5. 带宽：传送数据的能力–最高数据率（比特每秒）。
  6. 吞吐量：单位时间内通过接口的数据量。
  7. 时延：发送时延（传输时延），传播时延，排队时延，处理时延。

发送时延=数据长度/发送速率
传播时延=信道长度/电磁波传播速率

  1. 时延带宽积：某段链路现在有多少比特。

时延带宽积=传播时延*带宽

  1. 参考模型： 在这里插入图片描述
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第二章 物理层

物理层基本概念

传输数据比特流

接口特性：

  1. 机械特性：物理特性，接口形状，引线数目等。
  2. 电气特性：电压范围，阻尼匹配等。
  3. 功能特性：某电平什么意义。
  4. 规程特性：过程特性，规程和时序的关系。

通讯方式：

  1. 单工通信：只有一条信道（广播）；
  2. 半双工通信：一个时刻只能一个方向传送数据（对讲机）。
  3. 全双工通信：双向通信（打电话）。

码元传输速率：1s传输多少个码元
信息传输速率：1s传输多少个比特

奈氏准则： 2Wlog2V
W–>带宽 V–>几种码元/离散电平数目
香农定理：Wlog2(1+S/N)
信噪比=10log10^(S/N)
遇到dB换算信噪比

编码与调制

  1. 非归零编码NRZ 高一低零
  2. 归零编码 一直低电平表示0
  3. 曼彻斯特编码 分一半，前高后低为1，反之为0
  4. 差分曼彻斯特编码 一个码元结束跳变为0，不跳变为1
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  5. f采样频率 >= 2f信号最高频率

数据交换方式

电路交换

建立连接–》数据传输–》释放连接
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报文交换

无需建立连接，传输单位为报文，采用存储转发。
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分组交换

存储转发，对数据段进行分组。
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数据报方式

类似报文交换。无连接，发生乱序。

虚电路方式

类似电路交换，但是是逻辑连接，维护一张虚电路表。
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数据交换的三种方式

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传输介质

导向型：双绞线、同轴电缆、光纤
非导向型：无线电波、微波、红外线

物理层设备

中继器，集线器（多端口的中继器）–》再生信号（不能隔离冲突域）

第三章 数据链路层

在物理层的基础上向网络层提供服务，有连接一定有确认
链路管理
组装成帧
流量控制（发送方）
差错控制

封装成帧

加头加尾，最大传输单元1500B（MTU）

  1. 字符计数法：手臂第一个计数字段标明帧内字符数。
  2. 字符填充法：添加帧边界ESC。
  3. 零比特填充法：5个连续的1，填入一个1。
  4. 违规编码法：用高高，低低来定界帧的起始和终止。

差错控制

  1. 奇偶校验码
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  2. CRC循环冗余码
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接受端检错：余数为0，接受。

  1. 纠错编码–海明码
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流量控制

  1. 停止等待协议 发送窗口=1，接收窗口=1
  2. GBN后退N帧协议 发送窗口>1，接收窗口=1
  3. SR选择重传协议 发送窗口>1,接收窗口>1

停止等待协议

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信道利用率=L/C/T
L 比特数 C数据传输率 T发送周期

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GBN

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GBN发送方必须响应：上层的调用，收到一个ACK，超时事件。
GBN接收方要：发送ACK。
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滑动窗口大小1<=W<=2n-1

  1. 累计确认
  2. 按序接收

SR

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滑动窗口长度MAX=2(n-1)

  1. 逐一确认
  2. 只传出错帧
  3. 接收方有缓存

信道划分介质访问控制

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ALOHA

  1. 纯ALOHA --》想发就发
  2. 时隙ALOHA–》控制想发就发的随意性

CSMA

  1. 1-坚持CSMA --》一直监听信道直到可发送数据
  2. 非坚持CSMA–》先监听信道，空闲则发送，忙则等一个随机时间再监听
  3. p-坚持CSMA–》以概率P发送
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CSMA/CD

在CSMA基础上增加了碰撞监测
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最小帧长
帧长（bit）/数据传输速率 >= 2t
以太网规定最小帧长为64B

CSMA/CA

碰撞避免
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CSMA/CD与CSMA/CA区别

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轮询访问介质

  1. 令牌传递–》负载重，通讯量大

MAC子层和LLC子层

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以太网

CSMA/CD，无连接不可靠服务

  1. 10BASE-T 双绞线 10Mb/s 物理上星型，逻辑上总线型 CSMA/CD 曼彻斯特编码 全双工，半双工
  2. 吉比特以太网 光纤 1Gb/s 全双工，半双工
  3. 10吉比特 光纤 10Gb/s 全双工
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  4. 无线局域网分类：有固定的基础设施无线局域网，无固定基础设施无线局域网自组织网络

PPP&HDLC

PPP 全双工
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HDLC 全双工 CRC检验
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链路层设备

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第四章 网络层

把分组从源端传送到目的端，传输单位是数据报

  1. 路由转发与分组转发
  2. 异构网络互联
  3. 拥塞控制

IP数据报格式

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1总8片首4–》1B总线长度单位，8B片偏移，首部长度单位4B
以太网MTU是1500B

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IPV4

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网络地址转换NAT

安装了NAT的软件的路由器叫NAT路由器，至少有一个有效地外部全球IP地址。

子网划分与子网掩码

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无分类编址CIDR

  1. 消除了传统的A类，B类和C类地址以及划分子网的概念
  2. 融合子网地址与子网掩码，方便子网划分

128.14.32.0/20
子网掩码1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000

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使用CIDR时，查找路由表可能得到几个匹配结果，应选择具有最长网络前缀的路由。前缀越长，地址块越小，路由越具体。

ARP

IP地址–》MAC地址

RARP MAC–》IP
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DHCP

应用层协议，C/S，广播，UDP
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ICMP

  1. 终点不可达
  2. 源点抑制
  3. 超时
  4. 参数错误
  5. 重定向
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不应发送ICMP差错报文：

  1. 对ICMP不再发送ICMP
  2. 对第一个分片的数据报片的所有后续数据片不发送
  3. 具有组播地址的数据报
  4. 具有特殊地址的（127.0.0.0 0.0.0.0）

ICMP应用：

  1. PING：测试两个主机之间的连通性
  2. Traceroute:跟踪一个分组从源点到终点的路径

IPV6

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单播：一对一通信
多播：一对多通信
任播：一对多中的一个通信

IPv6向IPv过渡策略：
双栈协议
隧道技术

路由算法及路由协议

内部网关协议IGP–》RIP，OSPF
外部网关协议EGP–》BGP

RIP与距离向量算法

RIP：基于距离向量的路由选择协议，应用层协议，UDP

16表示不可达
与相邻路由器交换信息
交换的信息是自己的路由表
每30s交换一次
好消息传得快，坏消息传的慢

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OSPF

广播，链路状态协议
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BGP

TCP，应用层协议，支持CIDR

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三种协议比较

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IP组播

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ICMP和IGMP使用IP数据报传递报文
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移动IP

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网络层设备

路由器：路由选择，分组转发
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第五章 传输层

  1. 提供进程和进程之间的逻辑通信

  2. 复用和分用
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  3. 差错检测

  4. UDP和TCP

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UDP

  1. 无连接
  2. 不保证可靠交付
  3. 面向报文
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TCP

  1. 面向连接
  2. 提供可靠交付的服务
  3. 全双工通信
  4. 点到点
  5. 面向字节流
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TCP连接

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TCP流量控制

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TCP拥塞控制

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第六章 应用层

对应用程序的通信提供服务
FTP，SMTP，POP3，HTTP，DNS

DNS

DNS：域名解析成IP地址
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FTP

C/S，文件传输协议

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电子邮件

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SMTP

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POP3

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HTTP

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# tcp/ip # http # p2p
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