計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)考研筆記

概述1.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最重要的功能 連通性：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)顧客之間都可以互換信息 共享性：資源共享（信息共享，軟件共享，硬件共享） 2.因特網(wǎng)概述 網(wǎng)絡(luò)：由若干節(jié)點和連接這些節(jié)點的鏈路構(gòu)成 互聯(lián)網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)把諸多計算機(jī)連在一起，因特網(wǎng)把諸多網(wǎng)絡(luò)連在一起 發(fā)展的三個階段 第一階段：由單個網(wǎng)絡(luò)ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程 第二階段：建成了三級構(gòu)造的因特網(wǎng) 第三階段：逐漸形成了多層次ISP（InternetServiceProvider）構(gòu)造的因特網(wǎng) 因特網(wǎng)的原則化 因特網(wǎng)草案 提議原則 草案原則 因特網(wǎng)原則 3.因特網(wǎng)的構(gòu)成 邊緣部分：所有連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)構(gòu)成，這部分是顧客直接使用的 端系統(tǒng)（主機(jī)）進(jìn)程之間通信的方式 客戶/服務(wù)器（C/S）方式 客戶是服務(wù)祈求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方 對等連接（P2P）方式 通信時并不辨別哪一種是服務(wù)祈求方還是服務(wù)提供方 關(guān)鍵部分：由大量網(wǎng)絡(luò)和連接網(wǎng)絡(luò)的路由器構(gòu)成，為邊緣部分提供服務(wù)的 路由器：是實現(xiàn)分組互換的關(guān)鍵，轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組 電路互換：建立連接-通話-釋放連接，線路的傳播效率低 分組互換：采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 報文：要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)首部（包頭）：報文劃提成更小的數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊前面加上的必要的控制信息 分組（包）：首部+數(shù)據(jù)段 長處：高效，靈活，迅速，可靠 問題：一定的時延，必須攜帶的控制信息也導(dǎo)致一定的開銷 主機(jī)：為顧客進(jìn)行信息處理的 4.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義：某些互相連接的，自治的計算機(jī)的集合 不一樣作用范圍： 廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork） 城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork） 局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork） 個人區(qū)域網(wǎng)（PersonalAreaNetwork） 不一樣使用者： 公用網(wǎng) 專用網(wǎng) 5.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能 性能指標(biāo)速率 帶寬：原意：某個信號具有的頻帶寬度 計算機(jī)中：網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力 吞吐量：單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（信道，接口）的數(shù)據(jù)量 時延：發(fā)送時延：主機(jī)或者路由器發(fā)送數(shù)據(jù)幀所需要的時間 傳播時延：電磁波在信道中傳播一定距離所需要的時間 處理時延 排隊時延 時延帶寬積 來回時間RTT（Round-TripTime） 運用率（信道和網(wǎng)絡(luò)運用率過高會導(dǎo)致非常大的時延） 信道運用率：某信道百分之幾的時間是被運用的 網(wǎng)絡(luò)運用率：全網(wǎng)信道運用率的加權(quán)平均數(shù) 非性能特性 費用 質(zhì)量 原則化 可靠性 可擴(kuò)展性和升級性 易于管理和維護(hù) 6.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造（計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合） 形成：開放系統(tǒng)互連基本參照模型OSI/RM（OpenSystemInterconnectionReferenceModel） TCP/IP 協(xié)議與劃分層次 協(xié)議構(gòu)成要素 語法，語義，同步 分層的好處 各層之間是獨立的 靈活性好 構(gòu)造上可分割開 易于實現(xiàn)和維護(hù) 能增進(jìn)原則化工作 各層的功能 差錯控制 流量控制 分段和重裝 復(fù)用和分用 連接的建立與釋放 具有五層協(xié)議的體系構(gòu)造 應(yīng)用層：直接為顧客的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù) 運送層：向兩個主機(jī)中進(jìn)程之間的通信提供服務(wù) 傳播控制協(xié)議TCP：面向連接的 顧客數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP：無連接的 網(wǎng)絡(luò)層：為分組互換網(wǎng)上的不一樣主機(jī)提供通信服務(wù) 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 實體，協(xié)議，服務(wù)和服務(wù)訪問點 實體：任何可發(fā)送或接受信息的硬件和軟件進(jìn)程 協(xié)議：控制兩個對等實體（多種實體）進(jìn)行通信的規(guī)則的集合 服務(wù)：能被高一層的實體“看的見”的功能稱之為“服務(wù)” 服務(wù)訪問點：相鄰兩層的實體進(jìn)行交互的地方物理層基本概念 重要任務(wù)：確定與傳播媒體的接口有關(guān)的某些特性 機(jī)械特性 電氣特性 功能特性 過程特性數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 源系統(tǒng)（發(fā)送端，發(fā)送方） 源點：源點設(shè)備產(chǎn)生要傳播的數(shù)據(jù) 發(fā)送器 傳播系統(tǒng)（傳播網(wǎng)絡(luò)） 目的系統(tǒng)（接受端，接受方） 接受器 終點通信的目的是傳送消息，數(shù)據(jù)時運送消息的實體，信號則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的體現(xiàn)，信號分為模擬信號（持續(xù)信號）和數(shù)字信號（離散信號）碼元：代表不一樣離散數(shù)值的基本波形 信道： 單向通信 雙向交替通信（半雙工通信） 雙向同步通信（全雙工通信） 信道的極限容量 限制碼元在信道上的傳播速率的原因 信道可以通過的頻率范圍 信噪比 物理層下面的傳播媒體 導(dǎo)向傳播媒體 雙絞線 屏蔽雙絞線 無屏蔽雙絞線 同軸電纜 光纜：傳播損耗小，中繼距離長 抗雷電和電磁干擾性能好 無串音干擾，保密性好 體積小，重量輕 架空明線 非導(dǎo)向傳播媒體：自由空間里傳播，無線電，微波，紅外，激光等 微波通信方式 地面微波接力通信 長處:微波波段頻率高，頻段范圍寬，通信信道的容量很大 工業(yè)干擾和天電干擾對微波通信的危害小得多 建設(shè)投資少，見效快，易于跨越江河、山區(qū) 缺陷：相鄰站必須直視 有時會收到惡劣天氣的影響 隱蔽性和保密性較差 對大量中繼站的使用和維護(hù)耗用較多的人力物力 衛(wèi)星通信措施：傳播時延較大 信道復(fù)用技術(shù) 頻分復(fù)用技術(shù)（FrequencyDivisionMultiplexing） 時分復(fù)用技術(shù)（TimeDivisionMultiplexing） 記錄時分復(fù)用：運用集中器將顧客的數(shù)據(jù)集中起來再發(fā)送 波分復(fù)用（光的頻分復(fù)用） 碼分復(fù)用 數(shù)字傳播系統(tǒng) 脈碼調(diào)制PCM體制 缺陷：速率原則不統(tǒng)一 不是同步傳播 同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字系列SDH 寬帶接入技術(shù) xDSL技術(shù)：用數(shù)字技術(shù)對既有的模擬電話顧客線進(jìn)行改造，使他能承受寬帶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)鏈路層點對點信道廣播信道使用點對點信道的數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路和幀 鏈路：一種節(jié)點到相鄰節(jié)點的一段物理線路而中間沒有其他任何互換節(jié)點 數(shù)據(jù)鏈路：在傳送數(shù)據(jù)時需要某些必要的通信協(xié)議來控制數(shù)據(jù)傳播，實現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。 幀：數(shù)據(jù)鏈路層把網(wǎng)絡(luò)層交下來的數(shù)據(jù)構(gòu)成幀發(fā)送到鏈路上三個基本問題 封裝成幀：在一段數(shù)據(jù)前后分別添加首部和尾部 透明傳播 差錯檢測 誤碼率：傳播錯誤的比特占所傳播比特的總數(shù)的比率 循環(huán)冗余檢查（CyclicRedundancyCheck） 幀檢查序列 點對點協(xié)議PPP（Point-to-PointProtocol） 特點 規(guī)定：簡樸（首要的需求） 封裝成幀 透明性 多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議：能在同一條物理鏈路上同步支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的運行 多種類型鏈路 差錯檢測：立即丟棄有錯誤的幀 檢測連接狀態(tài) 最大傳送單元 網(wǎng)絡(luò)層地址協(xié)商 數(shù)據(jù)壓縮協(xié)商 不需要的功能 糾錯：PPP只檢錯 流量控制：端到端的流量由TCP控制 序號 多點線路 半雙工或單工鏈路 構(gòu)成：一種將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路上的措施 一種用來建立，配置和測試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP 一套網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP，其中每一種協(xié)議支持不一樣的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 PPP協(xié)議的幀格式字段：PPP幀的首部和尾部分別是四個和兩個字段，首部的第一種和尾部的第二個字段都是標(biāo)志字段F，規(guī)定為0x7E（01111110），該標(biāo)志字段就是PPP幀的定界符。PPP首部中間兩個字段0xFF和0x03并無實際意義，PPP首部的第四個字段是2字節(jié)的協(xié)議字段，尾部的第一種字段是CRC幀檢測序列FCS協(xié)議字段： 0x0021：IP數(shù)據(jù)報 0xC021：PPP鏈路控制協(xié)議LCP的數(shù)據(jù) 0x8021：網(wǎng)絡(luò)層的控制數(shù)據(jù)字節(jié)填充：當(dāng)信息字段中出現(xiàn)和標(biāo)志字段同樣的比特（0x7E）組合時需要采用措施使這種比特組合不出目前信息字段中零比特填充：發(fā)送端，對整個信息字段掃描，出現(xiàn)5個1立即填入一種0接受端再對整個比特流進(jìn)行掃描發(fā)現(xiàn)5個1就刪除其后的0 PPP協(xié)議的工作狀態(tài) 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層：可以進(jìn)行一對多的通信 局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層 局域網(wǎng)特點：網(wǎng)絡(luò)為一種單位所擁有且地理范圍和站點數(shù)均有限 長處：具有廣播功能 便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變 提高了系統(tǒng)的可靠性，可用性和生存性 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸? 星形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)：令牌環(huán)形網(wǎng)（令牌環(huán)） 總線網(wǎng) 樹形網(wǎng) 以太網(wǎng)的兩個原則 DIXEthernetV2 IEEE802.3：LLC已經(jīng)消失了 邏輯鏈路控制LLC（LogicalLinkControl） 媒體接入控制MAC（MediumAccessControl） 適配器的作用：計算機(jī)和外界局域網(wǎng)的連接 CSMA/CD協(xié)議 為通信簡便以太網(wǎng)采用的措施 采用較為靈活的無連接的工作方式 以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠得交付（最大努力的交付） 以太網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)都采用曼徹斯特編碼的信號載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）： 多點接入：許多計算機(jī)以多點接入的方式連接在一根總線上 載波監(jiān)聽：電子技術(shù)檢測總線上與否有其他計算機(jī)發(fā)送的信號 碰撞檢測：邊發(fā)送邊監(jiān)聽 截斷二進(jìn)制指數(shù)退避算法處理碰撞問題 確定基本退避時間：爭用期從離散的整數(shù)集合中隨機(jī)取出一種數(shù)r，重傳應(yīng)推后的時間就是r*爭用期 要點：從網(wǎng)絡(luò)層獲得分組加上首尾構(gòu)成以太網(wǎng)幀放入適配器緩存以待發(fā)送 檢測信道，空閑則發(fā)送，忙則繼續(xù)等待 發(fā)送過程中持續(xù)檢測信道直至檢測到碰撞中斷并發(fā)送人為干擾信號 中斷發(fā)送后，適配器執(zhí)行指數(shù)退避算法等待r倍512比特時間后轉(zhuǎn)2 使用廣播信道的以太網(wǎng) 使用集線器的星形拓?fù)? 集線器的特點：物理上是一種星形網(wǎng)，邏輯上是一種總線網(wǎng)，各站共享邏輯上的總線，各站中的適配器執(zhí)行的還是CSMA/CD一種集線器有諸多接口集線器工作在物理層：簡樸的轉(zhuǎn)發(fā)比特，不進(jìn)行碰撞檢測采用了專門的芯片，進(jìn)行自適應(yīng)串音回波抵消 以太網(wǎng)的信道運用率 以太網(wǎng)的MAC層 MAC層的硬件地址（物理地址或MAC地址）：適配器地址或適配器標(biāo)識符 6字節(jié)（48）位MAC地址 第一位是I/G（Individual/Group） 第二位是G/L（Global/Local） MAC幀的格式前同步碼：一種站在剛接受MAC幀的時候時鐘尚未與抵達(dá)的比特流到達(dá)同步，前同步碼就是使得接受的適配器可以迅速調(diào)整時鐘頻率無效的MAC幀： 幀的長度不是整數(shù)個字節(jié) 用收到的幀檢查序列FCS查出有差錯 收到的幀MAC數(shù)據(jù)字段不在46～1500字節(jié)之間 擴(kuò)展的以太網(wǎng) 在物理層擴(kuò)展以太網(wǎng) 多級構(gòu)造的集線器 缺陷：碰撞域減少，吞吐量減少 不一樣的以太網(wǎng)技術(shù)不能用集線器互連 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展以太網(wǎng) 網(wǎng)橋：根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和過濾 內(nèi)部構(gòu)造 兩個以太網(wǎng)通過網(wǎng)橋連接起來，本來的以太網(wǎng)成為網(wǎng)段 轉(zhuǎn)刊登（轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫，路由目錄）：網(wǎng)橋通過轉(zhuǎn)刊登來轉(zhuǎn)發(fā)幀 長處：過濾通信量，增大吞吐量 擴(kuò)大了物理范圍 提高了可靠性 可互連不一樣物理層，不一樣MAC子層和不一樣速率的以太網(wǎng) 缺陷：增長時延：接到轉(zhuǎn)發(fā)幀要查看轉(zhuǎn)刊登并執(zhí)行CSMA/CD 并沒有流量控制功能 只適合顧客數(shù)不太多和通信量不太大的以太網(wǎng) 透明網(wǎng)橋：剛連接以太網(wǎng)時轉(zhuǎn)刊登是空的，通過自學(xué)習(xí)算法來建立轉(zhuǎn)刊登 源路由網(wǎng)橋以廣播的方式向欲通信的目的站發(fā)送一種發(fā)現(xiàn)幀作為探測之用，發(fā)現(xiàn)幀將沿所有也許的路由傳送，當(dāng)發(fā)現(xiàn)幀抵達(dá)目的站之后沿各自的路由返回，源站從所有也許的路由中選擇一種最佳路由。 多接口網(wǎng)橋—以太網(wǎng)互換機(jī) 高速以太網(wǎng)：速率到達(dá)或超過100Mb/s的以太網(wǎng) 100BASE-T以太網(wǎng) 100BASE-TX：使用兩對UTP5類線或屏蔽雙絞線STP，一對發(fā)送一對接受 100BASE-FX：兩對光纖，一對發(fā)送一對接受 100BASE-T4：使用4對UTP3或5類線，3對發(fā)送一對是碰撞檢測的接受信道 吉比特以太網(wǎng)（千兆以太網(wǎng)） 特點：容許在1Gb/s下全雙工和半雙工兩種方式工作 使用IEEE802.3協(xié)議規(guī)定的幀格式 在半雙工方式下使用CSMA/CD 與10BASE-T和100BASE-T技術(shù)向后兼容 物理層的兩個原則 1000BASE-X：基于光纖通道的物理層 1000BASE-SX：短波長（850nm激光器） 1000BASE-LX：長波長（1300nm激光器） 1000BASE-CX：銅線 1000BASE-T 10吉比特以太網(wǎng) 特點：幀格式與之前完全相似 只能使用光纖作為傳播媒體 只工作在全雙工方式，不存在爭用問題，因此不使用CSMA/CD 使用高速以太網(wǎng)進(jìn)行寬帶接入 其他類型的高速局域網(wǎng)或接口 光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI（FiberDistributedDataInterface） 芯片過于復(fù)雜因而很昂貴高性能并行接口HIPPI（High-PerformanceParallelInterface） 重要用于超級計算機(jī)與某些外圍設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計思緒：網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡樸靈活的、無連接的、盡量大努力交付的數(shù)據(jù)報服務(wù)網(wǎng)際協(xié)議IP 配套協(xié)議 地址解析協(xié)議（AddressResolutionProtocol） 逆地址解析協(xié)議（ReverseAddressResolutionProtocol） 網(wǎng)際控制報文協(xié)議（InternetControlMessageProtocol） 網(wǎng)際組管理協(xié)議（InternetGroupManagementProtocol）虛擬互連網(wǎng)絡(luò)：運用IP協(xié)議可以使這些性能各異的的網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)層上看起來仿佛是一種統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò) 將網(wǎng)絡(luò)互連起來需要某些中間設(shè)備 物理層：轉(zhuǎn)發(fā)器 數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋，橋接器 網(wǎng)絡(luò)層：路由器 網(wǎng)絡(luò)層以上：網(wǎng)關(guān) 分類的IP地址 IP地址及其表達(dá)措施：唯一的32位標(biāo)識符 編址措施的三個階段 分類的IP地址將IP地址劃分為若干個固定類，每個類均有兩個固定長度字段構(gòu)成，第一種字段是網(wǎng)絡(luò)號，第二個字段是主機(jī)號表達(dá)措施：點分十進(jìn)制記法常用的三種類別的IP地址A類地址網(wǎng)絡(luò)字段占一種字節(jié)，第一位固定為0，可指派的網(wǎng)絡(luò)號為126個（除00000000和127外），A類地址主機(jī)號占3個字段，由于A類網(wǎng)中最大主機(jī)數(shù)是224-2(除全0和全1，全0表達(dá)本主機(jī)連接的單個網(wǎng)絡(luò)地址，全1表達(dá)該網(wǎng)絡(luò)下的所有主機(jī)。B類前兩位10，C類前三位110，推算措施同A 特點：每一種IP地址都由網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號兩部分構(gòu)成 IP地址是標(biāo)志一種主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口 用轉(zhuǎn)發(fā)器或者網(wǎng)橋連接起來的網(wǎng)絡(luò)仍屬于一種網(wǎng)絡(luò)（相似網(wǎng)絡(luò)號） 所有分派到網(wǎng)絡(luò)號的網(wǎng)絡(luò)都是平等的 注意：同一種網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)或者路由器的網(wǎng)絡(luò)號必須是同樣的 用網(wǎng)橋（工作在鏈路層）互連的網(wǎng)段仍然是一種局域網(wǎng) 路由器總是有兩個或以上的IP地址，每一種接口均有不一樣的IP 兩個路由器直接相連時接口處可以分派也可以不分派IP 子網(wǎng)的劃分 構(gòu)成超網(wǎng) IP地址和硬件地址區(qū)別：物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網(wǎng)絡(luò)層及以上各層使用的地址 IP地址放在IP數(shù)據(jù)報的首部而MAC地址放在MAC幀的首部強(qiáng)調(diào)：在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報 路由器只根據(jù)目的站的IP地址進(jìn)行路由選擇 在局域網(wǎng)的鏈路層只能看到MAC幀 IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層這些很復(fù)雜的希捷 地址解析協(xié)議ARP和逆地址解析協(xié)議RARP IP地址->ARP->物理地址 物理地址->RARP->IP地址 ARP協(xié)議每一種主機(jī)均有一種ARP告訴緩存，里面有本局域網(wǎng)上的各主機(jī)和路由的IP地址到硬件地址的映射通過廣播ARP分組祈求來獲取目的站的硬件地址四種經(jīng)典狀況發(fā)送方是主機(jī)要發(fā)送到本網(wǎng)絡(luò)上的另一種主機(jī)，用ARP要發(fā)送到另一種網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)，用ARP找到本網(wǎng)絡(luò)上的路由器的地址 發(fā)送方是路由器 發(fā)送到本網(wǎng)絡(luò)上的一種主機(jī)，用ARP發(fā)送到另一種網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)，用ARP找到本網(wǎng)絡(luò)上的一種路由器的地址 IP數(shù)據(jù)報的格式 版本：IPv4或IPv6，只有相似版本的IP協(xié)議才可通信首部長度：占四位，所示數(shù)的單位是32位字（4字節(jié)），首部長度最大值60字節(jié)辨別服務(wù)：只有在使用辨別服務(wù)時該字段才有用總長度：首部和數(shù)據(jù)長度之和，單位為字節(jié)，數(shù)據(jù)報最大長度為216-1（不過不得超過幀格式中的最大傳送單元MTU）標(biāo)識：當(dāng)數(shù)據(jù)報長度超過網(wǎng)絡(luò)的MTU而必須分片時需要用標(biāo)識來重組數(shù)據(jù)標(biāo)志：占三位，目前只有前兩位故意義 MF：為1時表達(dá)背面尚有數(shù)據(jù)報，為0表達(dá)假如數(shù)據(jù)報片的最終一種 DF：不能分片片偏移：較長的數(shù)據(jù)被分片后某片在原數(shù)據(jù)中的相對位置，以八個字節(jié)為單位生存時間：單位為跳數(shù)，在數(shù)據(jù)報通過一種路由器之前減1，為0時丟棄協(xié)議：使目的主機(jī)的IP層懂得該將數(shù)據(jù)上交給哪個處理過程首部檢查和：檢查數(shù)據(jù)報的首部不包括數(shù)據(jù)部分可變部分：用作選項項目 IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程 從數(shù)據(jù)報首部提取目的站的IP地址D以及目的網(wǎng)絡(luò)地址N 若N就是與路由器直接相連的某個網(wǎng)絡(luò)地址則進(jìn)行直接交付 若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則把數(shù)據(jù)報傳給指明的下一跳 若路由表中有抵達(dá)網(wǎng)絡(luò)N的路由則把數(shù)據(jù)報傳給指明的下一跳路由 若路由表中有一種默認(rèn)路由，則把數(shù)據(jù)報傳給默認(rèn)路由 匯報轉(zhuǎn)發(fā)分組錯誤 劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng) 劃分子網(wǎng)：在IP地址中增長一種子網(wǎng)號字段使某單位可以靈活增長本單位的網(wǎng)絡(luò) IP地址設(shè)計的不合理 IP地址空間的運用率有時候很低 給每一種物理網(wǎng)絡(luò)分派一種網(wǎng)絡(luò)號會導(dǎo)致路由表過大 兩級地址不夠靈活 基本思緒一種擁有諸多物理網(wǎng)絡(luò)的單位可以將所屬的物理網(wǎng)劃分為多種子網(wǎng)，本單位以外的網(wǎng)絡(luò)看不見這個網(wǎng)絡(luò)由多少個子網(wǎng)構(gòu)成。從主機(jī)號借用若干位作為子網(wǎng)號，于是兩級地址在本單位內(nèi)部就變成了三級地址：IP地址：={<網(wǎng)絡(luò)號>，<子網(wǎng)號>，<主機(jī)號>}但凡從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報的目的網(wǎng)絡(luò)號找到本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器，路由器接到后按目的網(wǎng)絡(luò)號和目的子網(wǎng)號找到目的子網(wǎng)交付給目的主機(jī) 子網(wǎng)掩碼：一種網(wǎng)絡(luò)或一種子網(wǎng)的重要屬性 劃分子網(wǎng)增長了靈活性不過減少了可以連接在網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)總數(shù) 使用子網(wǎng)時的分組轉(zhuǎn)發(fā) 路由表包括內(nèi)容：目的網(wǎng)絡(luò)地址，子網(wǎng)掩碼，下一跳地址 無分類編址CIDR（構(gòu)造超網(wǎng)）（ClasslessInter-DomainRouting） 網(wǎng)絡(luò)前綴 問題：B類地址在1992年就分派了二分之一，眼看很快就分派完畢 因特網(wǎng)主干網(wǎng)上的路由表項目急劇增長 整個IPv4地址空間最終將所有耗盡特點：消除了老式的A類、B類和C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，CIDR將32位的IP地址劃提成兩個部提成為無分類的兩級編址：IP地址：={<網(wǎng)絡(luò)前綴>，<主機(jī)號>}CIDR記法：在IP地址背面加上斜線/然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴占的位數(shù) CIDR把網(wǎng)絡(luò)前綴相似的持續(xù)的IP地址構(gòu)成一種CIDR地址塊 最長前綴匹配 查找路由表時選擇具有最長網(wǎng)絡(luò)前綴的路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) 使用二叉線索查找路由表 網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP ICMP報文格式 類型：ICMP差錯匯報報文 類型：終點不可達(dá)（類型為3） 源點克制（4） 時間超過（11） 參數(shù)問題（12） 變化路由（5） ICMP問詢報文 回送祈求和回答 時間戳祈求和回答 應(yīng)用舉例 分組網(wǎng)間探測PING（PacketInterNetGroper） 因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議 基本概念 理想的路由算法 算法必須是對的的和完整的 算法在計算上應(yīng)當(dāng)簡樸 算法應(yīng)能適應(yīng)通信量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓? 算法應(yīng)具有穩(wěn)定性 算法應(yīng)是公平的 算法應(yīng)是最佳的 分層次的路由選擇協(xié)議 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（InteriorGatewayProtocol）：RIP，OSPF 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（ExternalGatewayProtocol）：BGP 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議RIP（路由信息協(xié)議RoutingInformationProtocol） 工作原理 分布式的基于距離向量的路由選擇協(xié)議距離（跳數(shù)）：從一路由器到直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義為1，到非直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離定義所通過的路由器數(shù)加1 容許一條途徑最多只能包括15個路由器 特點：僅和相鄰路由器互換信息 互換的信息是目前本路由器所懂得的所有信息，即自己的路由表 按固定的時間間隔互換信息 距離向量算法 對每一種相鄰路由器發(fā)送過來的RIP報文進(jìn)行一下環(huán)節(jié)：修改所有項目，將下一跳改為X并將距離加1，每個項目有目的網(wǎng)絡(luò)N，距離d，下一跳路由器X。對修改后的每一項：若本來的路由表中沒有目的網(wǎng)絡(luò)N，則把該項目添加到項目表中。否則若下一跳路由器地址是X，則把收到的項目替代本來的項目。否則若收到的項目中距離d不不小于路由表中的距離則進(jìn)行更新。否則什么也不做。若三分鐘還沒收到相鄰路由表的更新信息，則把此路由器記為不可達(dá)的路由器 RIP協(xié)議的報文格式 缺陷：限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，能使用的最大距離就是15路由器之間的路由信息是路由器中的完整的路由表，伴隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，開銷也在增大 好消息傳得快，壞消息傳的慢 開放最短途徑優(yōu)先OSPF 基本特點 使用分布式的鏈路狀態(tài)協(xié)議 向本自治系統(tǒng)的所有路由器發(fā)送信息（洪泛法） 發(fā)送的信息就是和本路由器相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài) 只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時才用洪泛法發(fā)送此消息 OSPF分組 特點：對于不一樣類型的業(yè)務(wù)計算出不一樣的路由 多途徑間的負(fù)載均衡 路由器之間互換的分組具有鑒別功能 支持可變長度的子網(wǎng)劃分和無分類的編址CIDR 五種分組類型： 問候分組：發(fā)現(xiàn)和維持鄰站的可達(dá)性 數(shù)據(jù)庫描述分組 鏈路狀態(tài)祈求分組 鏈路狀態(tài)更新分組鏈路狀態(tài)確認(rèn)分組 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議—邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP：不一樣AS的路由器之間互換路由信息的協(xié)議 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議不使用OSPF和RIP的原因 因特網(wǎng)的規(guī)模太大，使得AS之間的路由選擇非常困難AS之間的路由選擇必須考慮有關(guān)方略：力爭尋找一條可以抵達(dá)且比很好的途徑 路由器的構(gòu)成 構(gòu)造 路由選擇部分 分組轉(zhuǎn)發(fā)部分 互換構(gòu)造 一組輸入端口 一組輸出 互換構(gòu)造 三種互換措施 通過存儲器互換 通過總線互換 通過縱橫互換構(gòu)造進(jìn)行互換 IP多播 基本概念 一對多通信中，多播可大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源 運用D類地址實現(xiàn)多播 多播地址只能用于目的地址而不能用于源地址 在局域網(wǎng)上進(jìn)行硬件多播 網(wǎng)際管理協(xié)議IGMP和多播路由選擇協(xié)議 多播轉(zhuǎn)發(fā)必須動態(tài)的適應(yīng)多播組組員的變化 虛擬專用網(wǎng)VPN和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT 虛擬專用網(wǎng)VPN（VirtualPrivateNetwork）運送層運送層協(xié)議概述 進(jìn)程之間的通信 運送層向他上面的應(yīng)用提供通信服務(wù) 兩個主機(jī)通信實際上就是兩個主機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)程互相通信 通信的真正端點并不是主機(jī)而是主機(jī)中的進(jìn)程 復(fù)用和分用 復(fù)用：發(fā)送方不一樣的應(yīng)用進(jìn)程都可以使用同一種運送層協(xié)議傳送數(shù)據(jù) 分用：接受方的運送層在剝?nèi)笪牡氖撞亢竽軐Φ慕桓兜侥康倪M(jìn)程 兩個重要協(xié)議 顧客數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP（UserDatagramProtocol） 不需要先建立連接 傳播控制協(xié)議TCP（TransmissionControlProtocol） 提供面向連接的服務(wù) 運送層的端口由于通信的一方幾乎無法識別對方機(jī)器上的進(jìn)程，因此在運送層使用協(xié)議端口號。這種在協(xié)議棧間的抽象的協(xié)議端口是軟件端口。 硬件端口：不一樣設(shè)備間進(jìn)行交互的接口 軟件端口：應(yīng)用層的多種協(xié)議進(jìn)程和運送實體進(jìn)行層間交互的一種地址分類：服務(wù)器端使用的端口號熟知端口號（系統(tǒng)端口號）：0-1023登記端口號：1024-49151 客戶端使用的端口號（短暫端口號）：48152-65535 顧客數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP 概述 特點：無連接的 使用盡最大努力交付面向報文的：一次交付一種完整的報文，對應(yīng)用程序交下來的報文既不合并，也不拆分UDP沒有擁塞控制：適合實時應(yīng)用支持一對一，一對多，多對一，多對多的交互通信首部開銷小 UDP首部格式 四個字段構(gòu)成，每個字段2個字節(jié)，共8個字節(jié) 源端口：需要對方回信是選用，不需要時可以全用0 目的端口：終點交付報文時必須使用 長度：顧客數(shù)據(jù)報的長度 檢查和：檢測數(shù)據(jù)報傳播過程中與否有錯，有錯就丟棄 計算檢查和 在數(shù)據(jù)報之前添加12個字節(jié)的偽首部，并且把數(shù)據(jù)和首部一起檢查 傳播控制協(xié)議TCP概述 特點：面向連接的運送層協(xié)議 每條TCP連接只能有兩個端點，只能是點對點的通信 提供可靠交付的服務(wù) 提供全雙工通信 面向字節(jié)流 TCP的連接 TCP把連接作為最基本的抽象 TCP連接的端點叫套接字（socket）或插口 套接字：端口號拼接到IP地址 可靠傳播的工作原理 理想的傳播條件 傳播信道不產(chǎn)生差錯 不管發(fā)送發(fā)以多快的速率發(fā)送數(shù)據(jù)接受方總來得及處理收到的數(shù)據(jù) 停止等待協(xié)議：每發(fā)送完一種分組就等待對方確實認(rèn) 無差錯狀況 出現(xiàn)差錯：超時重傳 確認(rèn)丟失和確認(rèn)遲到：丟棄多出確實認(rèn)或者數(shù)據(jù) 信道運用率：很低，可以采用流水線傳播 持續(xù)ARQ協(xié)議（AutomaticRepeatreQuest） 對按序抵達(dá)的最終一種分組發(fā)送確認(rèn) 長處：輕易實現(xiàn) 缺陷：不能向發(fā)送方反應(yīng)接受方已經(jīng)對的接受到的所有分組信息 TCP報文段首部的格式 源端口和目的端口：各占2字節(jié) 序號（報文段序號）：占4字節(jié)，本報文段所發(fā)送的第一種字節(jié)的序號 確認(rèn)號：期望收到對方下一種報文段的第一種數(shù)據(jù)字節(jié)序號 數(shù)據(jù)偏移：占4位，TCP報文段的首部長度 保留：占6位，保留為后來使用，目前應(yīng)當(dāng)置為0 緊急URG（URGent）：當(dāng)URG為1時，表達(dá)該報文段中有緊急數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快發(fā)送 確認(rèn)ACK（ACKnowledgement）：僅當(dāng)確認(rèn)號為1時字段才有效 推送PSH（PuSH）：一方但愿鍵入一種命令后能立即收到對方的答復(fù) 復(fù)位RST（ReSeT）： 同步SYN 終止FIN：發(fā)送完畢并規(guī)定釋放運送連接 窗口：兩字節(jié)，從本報文段首部中確實認(rèn)號算起，接受方目前容許對方發(fā)送的數(shù)據(jù) 量 檢查和：檢查范圍包括首部和數(shù)據(jù) 緊急指針：占兩字節(jié)，僅在URG=1時才故意義，指出本報文段中緊急數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) 選項：可選字段 TCP可靠傳播的實現(xiàn) 以字節(jié)為單位的滑動窗口 超時重傳時間RTO（RetransmissionTime-Out）的選擇 過?。阂鹬T多報文段的不必要的重傳，是網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷增大 過大：網(wǎng)絡(luò)空閑時間變大，減少了傳播效率 自適應(yīng)算法： 記錄一種報文段往時間RTT，后來每量一種新RTT的時候： 新的RTTS=（1-α）*舊的RTTS+α*新的RTT樣本 推薦的α值為0.125 則RTO應(yīng)略不小于加權(quán)平均來回時間RTTS，提議算式 RTO=RTTS+4*RTTD（RTTD為偏差的加權(quán)平均值） RTTD的計算方式，第一次是RTT樣本的二分之一，后來： 新的RTTD=（1-β）*舊的RTTD+β*|RTTS-新的RTT樣本| 推薦的β值為0.25 注：重要報文段重傳了就把超時重傳時間增大到2倍舊的時間 選擇確認(rèn)SACK 首部添加SACK選項 TCP的流量控制 運用滑動窗口實現(xiàn)流量控制每個TCP連接均有一種持續(xù)計時器，假如收到零窗口告知就啟動持續(xù)計時器，若持續(xù)計時器設(shè)置的時間到期就發(fā)送一種零窗口探測報文段若仍舊為零就充值計時器 必須考慮傳播效率 TCP的擁塞控制：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一種資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分 問題的實質(zhì)往往是系統(tǒng)的各部分不匹配導(dǎo)致的 擁塞控制：防止過多的數(shù)據(jù)注入網(wǎng)絡(luò)中 前提：網(wǎng)絡(luò)可以承受既有的網(wǎng)路負(fù)荷 開環(huán)控制在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時事先將有關(guān)發(fā)生擁塞的原因考慮到，力爭網(wǎng)絡(luò)在工作室不產(chǎn)生擁塞，但一旦整個系統(tǒng)運行起來了，就不再中途進(jìn)行改正了 閉環(huán)控制： 檢測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以便檢測擁塞在何時，何地產(chǎn)生 把擁塞發(fā)生的信息傳送到可采用的行動的地方 調(diào)整網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行以處理出現(xiàn)的問題 集中擁塞控制措施 慢開始和擁塞防止 慢開始 擁塞窗口cwnd 先設(shè)置較小的cwnd，每通過一種傳播輪次就加倍 慢開始門限ssthresh狀態(tài)變量 cwnd<ssthresh:使用慢開始算法 cwnd>ssthresh:使用擁塞防止算法 cwnd=ssthresh:即可使用慢開始算法也可以使用擁塞防止算法 擁塞防止 讓擁塞窗口緩慢的增長，每次加1而不是加倍只要判斷網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞，即沒有準(zhǔn)時收到確認(rèn)，就把ssthresh設(shè)置為出現(xiàn)擁塞時發(fā)送方窗口值的二分之一（不不不小于2），將cwnd重新設(shè)置為1執(zhí)行慢開始算法 快重傳和快恢復(fù) 快重傳每收到一種失序的報文段后立即發(fā)出反復(fù)確認(rèn)，假如發(fā)送方一連收到三個反復(fù)確認(rèn)則立即重發(fā)尚未收到的而不用等待該段設(shè)置的重傳計時器快恢復(fù)當(dāng)發(fā)送方持續(xù)收