2015四川大学计算机网络期末复习要点
《计算机网络》期末复习资料
《计算机网络》考前必看资料各章节重点内容1．网络体系结构：分层、协议、服务、OSI与TCP模型层次及特点对比。
2．物理层：通信基础知识，信道复用技术。
3．数据链路层：物理链路与数据链路的区别？PPP协议的用途，以太网CSMA/CD协议内容——先听后发、边听边发、冲突退避之内容。
MAC地址构成与作用。
4．网络层：面向“连接/无连接”服务的过程、质量、特点，IP地址分类、IP地址与MAC地址的区别及作用，IP子网与超网设计，ARP、ICMP协议的作用，RIP、OSPF路由协议的应用特点。
5．运输层：端口，UDP、TCP协议两个协议的应用特点，Stop-Waited协议，连续ARQ协议，拥塞控制——慢开始和拥塞避免、快恢复、乘法减小、加法增大诸概念理解，TCP“三次握手”过程分析。
6．应用层：DNS概念、工作原理，FTP的两个端口如何工作，WWW、HTTP、HTML的概念，电子邮件的两和工作模式，DHCP的概念。
7．网络安全：对称/非对称密钥密码体制应用特点，签名、鉴别的原理。
8．多媒体网络：时延抖动，音频/视频服务，实时流协议RTSP，IP 电话网关。
9．WLAN：802.11与Wi-Fi，CSMA/CA协议。
10．IPv6：特点，地址空间，与IPv4的兼容与过渡，MPLS。
二、具体问题1. “三网”是指哪三个网络？计算机网络的基本功能有哪两个？电信网、有线电视网、计算机网络计算机网络的基本功能（1）连通性（2）共享性网络与因特网的联系与区别是什么？网络是有若干节点和连接这些节点的链路组成的。
因特网是世界上最大的互联网络。
网络把许多计算机连接在一起，而因特网则把许多网络连接在一起。
2.分析一个打电话的过程，如发话方拨号、听到振铃，受话方提机，双方通话，挂机，解释电路交换技术的“建立连接/维持连接/释放连接”全过程。
建立连接（占用通信资源）→通话(一直占用通信资源)→释放连接(归还通信资源)3.什么是“存储——转发”技术，用邮寄包裹过程解释邮件逐段传送的过程，从中理解什么是存储、什么是转发？什么是“接收/发送”缓冲？此技术优、缺点分别在何处？4.将一个大数据包报文直接转发有什么优、缺点？直接转发的优点是高效,灵活,迅速,可靠,但是无法确保通信时端到端所需的宽带,造成一定的时延.采用多个分组转发有什么优、缺点？采用多个分组转发的优点是提到整个网络的信道的利用率,时延少,同时也具有更好的灵活性,,但是会造成一定的开销.5计算机网络的定义（组成、作用）？一些连接的,自治的计算机的组合.分类方法与具体分类，LAN与WAN在技术本质上的区别是什么？局域网（Local Area Network，LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。
四川大学计算机网络期末复习要点
Ch1 计算机网络与因特网1.1什么是因特网具体构成⏹主机==端系统端系统通过通信链路communication link和分组交换机paket switch连接到一起⏹发送的数据分段加上首部后形成分组packet⏹⏹分组交换机：路由器链路层交换机link-layer switch⏹端系统通过因特网服务提供商ISP接入因特网⏹协议：因特网最重要的两个协议IP/TCP⏹RFC：请求评论（说明性文档）提供服务与英特网相连的端系统提供了一个应用程序编程接口协议一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输、接收或其他事件方面所采取的的动作1.2网络边缘⏹端系统:客户机/服务器⏹因特网应用程序:P2P、分布式⏹接入网:将端系统连接到其边缘路由器edge router的物理链路如DSL 数字用户线digital subscribe line 和HFC混合光纤同轴电缆hybrid fiber-coaxial cable⏹物理媒体1.3网络核心通过网络链路和交换机移动数据的两种基本方法：电路交换circuit switching和分组交换packet switching电路交换多路复用：⏹频分多路复用FDM 每条连接专用一个频段频段宽度即带宽⏹时分多路复用TDM 时间被划分为固定区间的帧每帧划分为固定时隙缺点：连接耗时且效率低静默期的空闲资源未得到充分利用优点：预留带宽：确保恒定速率发送数据分组交换虚电路交换数据报交换报文message能包含任何东西（控制功能和数据）长报文划分为多个分组分组以该通信链路的最大传输速率传输分组交换机⏹存储转发传输store-and-forward transmission：交换机必须接收到整个分组后再传输该分组进入链路存储转发时延QL/R Q代表链路段数输出缓存output buffer/输出队列：需排队进入链路因此有排队时延队列满后会造成分组丢失或丢包缺点：端到端时延是变动和不可预测的（主要是因为排队时延），不适合实时服务优点：提供了更好的带宽共享；比电路交换简单有效成本低分组和电路交换：一个是预先分配资源，一个是按需共享资源（统计多路复用statistical multiplexing）1.4分组交换网时延、丢包、吞吐量时延delay节点处理时延：检查首部和决定导向何处排队时延：取决于流量强度traffic intensity：La/R a为分组到达的平均速率，R为推出去的传输速率当La/R>1时无限排队La/R<=1时单个分组到达空队列不用排队分组突发到达需排队传输transmission时延：R/L传播propagation时延：S/V丢包loss输出缓冲（排队容量）满后将出现丢包吞吐量throughputF/T F文件大小-比特T接收时间吞吐量取决于路径传输速率和干扰流量（占用）1.5 协议层次和它们的服务模型协议栈各层的所有协议物理层链路层网络层传输层应用层组成了因特网的协议栈信息分组各层的名称应用层报文message⏹传输层报文段segment⏹网络层数据报datagram⏹链路层帧frame⏹分组具有两个类型的字段：首部字段有效载荷字段payload field层的服务模型某一层向上一层提供的服务1.6攻击威胁下的网络僵尸网络botnetDDoS拒绝服务攻击DoS Denail-of-service分布式拒绝服务攻击DDoS distributed DoS分组嗅探器packet snifferIP哄骗spoofing中间人攻击man-in-middle attackCh2 应用层2.1体系结构客户机服务器C/S 基础设施密集infrastructure intensive⏹P2P体系结构对基础设施服务器有最小的依赖流量密集型自扩展性self-scalability⏹2.2HTTP超文本传输协议⏹无状态协议stateless 不记录用户状态用户与服务器的交互Cookie 用于服务器识别用户组成：报文Cookie首部行本地cookie文件服务器后端数据库⏹持久性连接persistent connection所有的请求及相应的响应经相同TCP连接发送⏹往返时间RTT 浏览器和WEB服务器建立连接需要三次握手即两次RTT 第二次服务器传回时连带数据一起传回⏹请求报文/响应报文GET把数据在地址栏中明文的形式发送POST 数据在实体里安全性高效率低容量大WEB缓存条件GET方法查看是否修改2.3FTP文件传输协议⏹控制信息是带外传送out-of-band：两个并行TCP连接一个数据连接一个控制连接控制连接一直相连直到会话结束数据连接每次传送重新建立⏹保留用户状态：追踪用户在远程目录树上的当前位置2.4因特网中的电子邮件⏹用户代理user agent⏹邮件服务器⏹简单邮件传输协议SMTP⏹邮件传输协议持久连接推协议push protocolSMTP 用于从发送方的邮件服务器发送报文到接收方的邮件服务器MIME 多用途因特网邮件扩展Mutipurpose Internet Mail Extension 支持多媒体和非ASCII文本格式⏹邮件访问协议拉协议邮件从邮件服务器传送到接收方用户代理POP3 第三版的邮局协议Post Office Protocol-Version 3 特许事务处理更新功能：下载/删除IMAP 因特网邮件访问协议Internet Mail Access Protocol 可以在远程服务器创建层次文件夹可以获取报文组件（只获取首部等）2.5DNS域名系统⏹提供主机名到IP地址转换的目录服务⏹UDP⏹额外作用：主机别名邮件服务器别名负载分配⏹分布式层次数据库：根DNS服务器顶级域TLD Top Level Domain服务器权威DNS服务器2.6 P2P应用扩展性：服务器上传第一个后接收到文件的对等方参与上载BitTorrent 用于文件分发的流行P2P协议洪流torrent 参与一个特定文件分发的所有对等方的集合最稀罕优先rarest first：向被拷贝次数最少的优先请求用于均衡每个块的拷贝数量对换算法：4+1 解决免费搭车free-riding问题Ch3 传输层为运行在不同主机上的应用进程之间提供了逻辑通信logic3.1多路复用和多路分解将两个端系统间IP的交付服务扩展到运行在两个端系统之上的进程间的交付服务多路分解demultiplexing 将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字多路复用multiplxing 从源主机不同套接字中收集数据块封装首部信息生成报文段传递到网络层要求：①套接字有唯一标识符②每个报文段有特殊字段指示要交付的套接字即源端口号字段和目的端口号字段UDP套接字由一个包含目的IP地址和目的端口号的二元组全面标识：两个具有不同源IP地址或源端口好但具有相同目的IP地址和目的端口号的报文段对应同一个套接字TCP套接字由四元组标识：两个具有不同源IP地址或源端口好但具有相同目的IP地址和目的端口号的报文段对应两个不同套接字3.2无连接运输UDPUDP 用户数据报协议user datagram protocol多路复用/多路分解功能+轻型差错检测（求和反码）优点：⏹应用层能更好地控制要发送的数据和时间适用于实时应用和容忍丢失（无拥塞机制）⏹无需建立连接（DNS使用它的主要原因）⏹无连接状态不需维护连接状态（缓存，序号，确认号，参数）⏹分组首部开销小8字节VS20字节注意：使用UDP的应用程序，通过自身建立可靠性机制可以实现可靠数据传输3.3可靠数据传输的原理ARQ（Automatic Repeat reQuest，自动重复请求协议）rdt1.0完全可靠信道上的可靠数据传输未考虑报文段受损rdt2.0 具有比特差错信道上的可靠数据传输基于重传机制停等协议stop-and-wait⏹差错检测detection校验和⏹接收方反馈（ACK NAK）ACK分组重传retransmission⏹未考虑ACK或者NAK受损接受到含混不清的ACK就重发会造成冗余分组duplicate（根本困难是接收方不知道该分组是新的还是重传，引入序号sequence加以区分）rdt2.1 引入序号机制在数据分组中引入一个新字段——1bit的序号接收方只需比较该分组与上一次接收到的分组的序号是否相同就知道是新分组还是重传rdt2.2 NAK-Free当发送方接收到对同一分组的两个ACK（即冗余duplicate AKC），即表明后一个分组未收到rdt3.0 具有比特差错的丢包Lossy信道上的可靠数据传输（比特交换协议）在rdt2.2考虑了比特差错的基础上再考虑底层信道的丢包问题校验和、ACK分组、重传、序号+倒计数定时器countdown timer核心问题：是停等协议效率低3.4流水线可靠数据传输协议信道利用率utilization发送方实际用于传输的时间与发送时间之比（传输+传播）注意单位的换算Byte*8对应bps流水线技术pipelining⏹增加序号范围（每一个传输分组有唯一序号）⏹发送方和接收方缓存分组解决流水线的差错恢复的两种基本办法：回退N步选择重传回退N步Go-Back-N GBN允许发送方发送多个分组而不需等待确认，未确认分组数不超过N（窗口长度）也称滑动窗口协议sliding-window⏹窗口长度：对发送方的限制，用于流量控制和拥塞控制⏹累积确认cumulative acknowledgement：ACK N 表明接收方已收到序号n及其以前的所有分组⏹超时事件timeout：定时器，超时的未确认分组会重发接收方：当收到n及其前面所有分组就为n发送ACK，否则丢弃，发送最近收到的分组序号ACK(缓存简单，分组不失序，增加重传，效率较低)选择重传selective repeat SR当窗口宽度大和带宽时延大时，一个单个分组的差错就可能引起GBN大量重传选择重传：让发送方仅重传那些怀疑在接收方出错的分组而避免不必要重传接收方：收到后面的分组缓存并发送ACK，即使收到已接收的分组也要发送ACK（说明之前ACK可能丢失），防止发送方窗口不移动问题：接收方窗口太大时会无法确定是一个新分组还是重传，因此窗口大小长度必须小于或等于序号空间大小的一半分组重排序message reorder：表现为可能存在一个发送和接收方窗口都不存在的分组旧拷贝，是一个冗余分组分组最大寿命：解决分组重排序reorder问题3.5面向连接的传输TCPTCP 传输控制协议⏹全双工服务full-duplex service双向连接⏹点对点point-to-point多播在TCP中不可能⏹三次握手：前两个报文段不承载有效载荷（一个来自客户机一个来自服务器）第三个承载有效载荷（来自客户机）⏹发送缓存send buffer：在三次握手初期设置的缓存之一，TCP将套接字传递的数据流引导到发送缓存里⏹最大报文段长度Maximum Segment size MSS：TCP从发送缓存中取出并放入报文段的数据量大小限制，根据最大链路层帧长度即最大传输单元Maximun transmission unit MTU设置，MSS只是数据的最大长度，不包括报文段首部⏹TCP连接组成：两套（发送方和接收方）主机缓存、变量、与一个进程连接的套接字TCP 提供服务⏹可靠数据传输⏹流量控制服务flow-control service速度匹配服务，消除发送方使接收方缓存溢出的可能性⏹拥塞控制congestion control TCP发送方因IP网络的拥塞而被遏制可靠数据传输TCP 发送方：⏹超时（定时器与最早未被确认的报文段关联）且未被确认就重传⏹每发生一次超时事件就加倍doubling超时间隔，收到数据或收到ACK后超时间隔又换算为TimeOutInterval（由EstimatedRTT 和DevRTT推算得出）⏹快速重传fast retransmit接受到3个冗余ACK立即重传流量控制TCP双方各维护一个接收窗口，将窗口剩余大小信息通过报文段通知对方TCP连接管理建立连接：三次握手SYN=1 Seq=client_isnSYN=1 Seq=server_isn ACK=client_isn+1SYN=0 Seq=client_isn+1 ACK=server_isn+1拆除连接SYN洪泛攻击3.6拥塞控制丢失一般在网络变拥塞时路由器缓存溢出引起分组重传作为网络拥塞的征兆TCP拥塞算法⏹加性增、乘性减AIMD 每次丢包拥塞窗口CongWin减半，即收到一次确认增大一个MSS*MSS/CongWin ，即每过一个RTT增加一个MSS⏹慢启动SS：Congwin初始为1MSS，每过一个RTT，加倍，即收到一次确认增大一个MSS ⏹超时：重新进入慢启动（阈值Threshold减半，CongWin设为一MSS）⏹收到三个冗余ACK：Congwin减半（阈值为Congwin的一半，然后Congwin改为阈值）快速恢复fast recoveryTCP维持一个阈值threshold管理这些复杂动态，用来确定慢启动结束与拥塞避免CA将开始的窗口长度阈值初始值很大，发生丢包则减半，当CongWin达到阈值时，进入拥塞避免阶段（阈值不变）Ch4 网络层每台主机和路由器中都有一个网络层部分4.1概述主要功能转发forwarding 是指将分组从一个输入链路接口转移到适当的输出链路接口的路由器本地动作选路routing是指分组从源到目的地时，决定端到端路径的网络范围的进程连接建立Connection Setup从源到目的地沿着所选择的路径彼此握手，以便在网络层数据分组能够开始流动之前，给定源到目的地连接之间建立起状态网络服务模型最大时延抖动jitter发送方发送两个相继分组之间的时间量等于在目的地接收到它们之间的时间量⏹因特网尽力而为best-effort service服务⏹恒定Constant比特率ATM网络服务CBR⏹可用Available比特率ATM网络服务ABR4.2 虚电路和数据报网络网络层的连接服务和无连接服务：是否有握手预备步骤和传输层不同点：①主机到主机②不同时提供连接服务和无连接服务，仅提供连接服务的计算机网络称为虚电路（Virtual-Circuit VC）网络，仅提供无连接的计算机网络称为数据报网络datagram network ③除了在网络边缘的端系统中实现外，也在网络中心的路由器中实现虚电路网络因特网为数据报网络，ATM和帧中继frame relay为虚电路网络，网络层连接被称为虚电路虚电路组成：①源和目的主机之间的路径（链路、路由器）②VC号，沿着该路径的每段链路一个号码③沿着该路径的每台路由器中的转发表表项⏹维持连接状态信息Connection state information当创建一条新的虚电路，转发表就增加一个新项，终止一条时，就删除沿着该路径每个表中的相应项⏹分组首部的VC号一直在变化（减少首部长度），而每条链路上可能有多个VC号（简化虚电路建立）⏹虚电路建立（确定链路VC号和路由器表项，还可预留资源）、数据流动、虚电路拆除（更新转发表）⏹指示虚电路启动和终止以及路由器之间传递的用于建立虚电路的报文被称为信令报文，用来交换这些报文的协议为信令协议signaling protocolsignaling message数据报网络分组上加上目的地端系统的地址，然后推进网络中，不需建立连接路由器有多少个链路，其表项就只需要多少，进行最大前缀匹配longest prefix matching rule路由器的转发表可能在任何时刻修改，因此数据报可能会无序到达4.3路由器⏹路由器具有删减的协议栈即无网络层以上部分⏹选路算法决定了路由器转发表中的值⏹分组交换机：根据分组首部字段中的值，从输入链路接口到输出链路接口传送分组⏹路由器：基于网络层字段的值作转发决定的分组交换机⏹链路交换机：基于链路层字段中的值作转发决定的分组交换机⏹组成：输入端口：查找与转发线路端接数据链路处理交换结构Switch fabric：一台路由器中的网络选路处理器Routing processor：执行选路协议输出端口：缓存管理线路端接数据链路处理CAM 内容可寻址内存WFQ 加权公平排队QoS 服务质量AQM 主动队列管理RED 随机早期检测HOL 线路前部4.4网际协议：因特网中的转发和编址因特网网络层的三个主要组件：IP协议，选路组件，报告数据报中的差错和对某些网络层信息请求进行响应的设施，即互联网控制报文协议ICMP Internet Control Message ProtocolIPV4⏹字段数据报长度为16比特，因此数据报理论最大长度65535字节；20字节首部；⏹IP地址长32比特⏹寿命TTL Time-To-Live 每当经过一台路由器，值减1；⏹首部校验和（反码求和）⏹IP分片：4000字节数据报（含20字节TCP首部），MTU1500字节，所以需3980/1480片⏹重新组装：标识identifer（属于哪一个数据报）偏移fragmentation offset（除以8，在数据报内的顺序）标志flag（flag=0表示最后一片）IPV4编址addressing⏹IP地址：与一个接口相关，而非主机，主机的接口和路由器接口都拥有自己的IP地址⏹点分十制记法dotted-decimal notation+子网掩码subnet mask⏹因特网的地址分配策略无类别域间选路CIDR Classless Interdomain Routing⏹IP地址由因特网名字与号码分配机构ICANN Internet Corporation for Assigned Name and Numbers管理1.获取一块地址2.获取主机地址：动态主机配置协议DHCP Dynamic Host Configuration Protocol分配临时的IP地址，允许主机获取子网掩码、第一条路由器地址（默认网关）具有能将主机连接进一个网络的自动化网络相关方面的能力，也称为即插即用协议plug-and-play 动态分配和收回IP地址3.网络地址转换NAT network address translationNAT路由器对外界的行为就如同具有单一IP地址的单一设备（该单一地址由DHCP获得）NAT转换表translation table 包含了LAN端的端口号、IP地址和WAN端的端口号、IP地址NAT会妨碍P2P 利用NAT穿越traversal4.UPnP 通用即插即用允许主机发现并配置邻近NAT的协议ICMP互联网控制报文协议用于主机和路由器彼此交互网络信息，最典型用途是差错报告，也用于TraceRouterICMP作为IP的有效载荷IPV6⏹IP地址长度128比特⏹40字节首部简单高效⏹跳限制Hop limit相当于TTL比IPV4多了流标签与优先级，少了首部校验和、选项（使得首部定长），以及分片/重新组装fragmentation/reassembly只能在源与目的地，不能在中间路由器IPV4向IPV6迁移双栈dual-stack建隧道tunneling：两台IPV6路由器间的IPV4路由器的集合称为一个隧道，隧道里IPV4封装IPV6 4.5选路算法全局选路算法global routing algorithm分布式选路算法decentralized routing algorithm静态选路算法动态选路算法负载敏感算法load-sensitive 负载迟钝算法load-insensitive RIP/BGP/OSPF都属于后者链路状态选路LS算法即dijkstra算法画表计算: 步骤N’D(v),P(v)*n列链路费用等于链路上的承载负载问题：震荡解决：强制链路费用不依赖所承载流量（不可接受）确保非所有路由器同时运行LS算法距离向量DV算法Distance-Vector迭代、异步、分布式结点x到y的费用为x所有邻居到y的结点费用+x到其邻居费用的最小值d x(y)=min v{c(x,v)+d v(y)}①初始化每个节点都有一个向量表，一个向量表有N行，每行代表一个距离向量如D x=[d x(x), d x(y), d x(z)] 除了自己行外其他行初始值为无穷大②向邻居发送距离向量，仅发送自己的那一行距离向量，根据d x(y)=min v{c(x,v)+d v(y)}公式更新向量表③有更新则向邻居发送更新后的自己的距离向量，直到所有都更新完毕问题：链路费用增加时，需要迭代次数很多，选路环路routing loop计数到无穷count-to-infinity解决:毒性逆转poisoned reverse如果Z通过选路y到达目的地x，则z将通告y，它到x的距离是无穷大LS与DV的比较报文复杂性：LS每当一条链路费用改变，必须向所有结点发送新的链路费用，DV仅当新的链路费用导致与该链路结点的最低费用路径方式改变时，才传播已改变的链路费用收敛速度LS更快健壮性：LS更优越层次选路Hierarchical自治系统Autonomous System AS自治系统内部选路协议intra-autonomous system routing protocol网关路由器gateway router：负责向本AS之外的目的地转发分组自治系统间选路协议inter-autonomous system routing protocol①知道相邻AS可达哪些目的地②向系统内所有路由器传播这些可达信息路由器根据间和内两个协议的信息配置其转发表热土豆选路hot potato routing选择具有最低费用的网关4.6因特网中的选路自治系统内部选路AS内部选路协议又称内部网关协议interior gateway protocol◆选路信息协议RIP routing information protocolRIP 距离向量协议配合UDP费用测度：跳数（一条路径的最大费用为15跳）RIP响应报文RIP response message选路更新信息在邻居间通过使用它来交换也叫做RIP通告advertisement◆开放最短路径优先OSPF核心：使用一个洪泛链路状态信息的链路状态协议和一个Dijkstra最低费用路径算法路由器在各本地运行Dijkstra最短路径算法，以确定一个以自身为根节点的到所有子网的最短路径树路由器向自治系统内所有其他路由器广播选路信息，每当链路状态变化就广播，即使未变化也要周期广播，增加了算法的健壮性自治系统间的选路BGP◆边界网关协议Broder Gateway Protocol①从相邻AS处获得子网可达性信息②向该AS内部的所有路由器传播这些可达性信息③基于可达性信息和AS策略，决定到达子网的“好”路由利用半永久TCP交换选路信息BGP会话沿着该连接发送所有BGP报文的TCP连接eBGP 外部BGP会话AS间iBGP 内部BGP会话AS内BGP中，目的地时CIDR化的前缀而非主机ASN自治系统号全局唯一比较重要的两个BGP属性（BGP属性：包含在BGP会话通告的前缀里）●AS-PATH包含了前缀的通告已经通过的那些AS，检测和防止循环通告●NEXT-HOP是一个开始某AS-PATH的路由器接口Ch5链路层和局域网两种截然不同的链路层信道:◆广播信道用于局域网LAN Local Area Network无线LAN 卫星网混合光线同轴电缆HFC接入网中需要媒体访问协议来协调传输和避免“碰撞”◆点对点通信链路成帧、可靠数据传输、差错检测、流量控制5.1链路层概述和服务链路层协议link-layer protocol定义了在链路两端的结点之间交互的分组格式，以及当发送和接收分组时这些节点采取的动作其动作包括差错检测、重传、流量控制、随机接入链路层协议的任务：将网络层的数据报通过路径中的单段链路节点到节点地传送不同：数据报在路径的不同链路上可能由不同类型的链路层协议承载可能提供的服务⏹成帧framing网络层数据报用链路层帧封装起来⏹链路接入link access帧在链路上的传输规则⏹可靠交付reliable delivery确认和重传⏹流量控制链路的每一端的节点都具有有限容量的帧缓存能力，防止接收方缓存区溢出⏹差错检测error detection⏹差错纠正error correction⏹半双工half-duplex和全双工full-duplex一节点能否同时传输和接收网络适配器链路层的主体部分是在网络适配器network adapter中实现的，也称为网络接口卡Network Interface Card NIC5.2差错检测和纠错技术比特级差错检测和纠错error detection and correction EDC接收方检测和纠正差错的能力前向纠错FEC Forward Error Correction⏹奇偶校验parity check二维奇偶校验行校验和列校验可检测和纠正一位或检测两位⏹循环冗余码CRC Cyclic Redundancy Check检测任何奇数个比特差错⏹检验和方法包括检验和一起求和变反看是否全15.3多路访问协议点对点链路是由链路一端的单个发送方和链路另一端的单个接收方组成⏹点对点协议PPP point-to-point protocol⏹高级数据链路协议HDLC High-Level Data Link Protocol广播链路它能够让多个发送和接收节点都连接到相同的、单一的、共享的广播信道上多路访问问题如何协调多个发送和接收节点对一个共享广播信道的访问多路访问协议multiple access protocol即节点通过这些协议来规范它们在共享的广播信道上的传输行为碰撞collide接收节点同时接收到多个帧信道划分协议channel partitioning protocol时分多路复用TDM 分配时隙频分多路复用FDM 分配频率带宽没有充分利用码分多址复用CDMA code division multiple access对每个节点分配一种不同的编码，不同的节点能够同时传输，而不在乎其它节点的干扰传输随机接入协议Random access protocol一个传输节点总是以信道的全部速率进行发送，当有碰撞时，随机选择一个等待时延发送，直到无碰撞通过◆时隙slotted ALOHA划分时隙为L/R，节点同步，且都从时隙开始，如果发生碰撞，就在下一个时隙以P的概率重传，直到无碰撞唯一未浪费的时隙是刚好只有一个节点传输的时隙即成功时隙success slot◆ALOHA非时隙完全分散协议最大效率为时隙ALOHA的一般即1/(2e)◆载波侦听多路访问CSMA carrier sensing multiple access载波侦听CS一个节点在传输前先听信道，信道忙则等随机时间再侦听，直到空闲碰撞检测CD collision detection 检测到另一个节点正在传输干扰帧，就停止传输CSMA/CD 带有碰撞检测的载波侦听多路访问为什么载波侦听还会有碰撞？因为端到端的信道传播时延channel propagation delay，监听时传输的数据还未抵达轮流协议Taking-Turns Protocol◆轮询协议polling protocol节点之一被指定为主节点，主节点以循环的方式轮询每个节点优点：消除了困扰随机接入协议的碰撞和空时隙问题缺点：轮询时延，主节点故障整个信道无法操作◆令牌传递协议token-passing protocol令牌token：一个特殊目的帧在节点之间以某种固定次序进行交换缺点：节点故障或节点忘记释放令牌会使整个信道崩溃局域网两类LAN技术第一类以太网LAN 基于随机接入第二类由令牌传递技术构成令牌环token ring也称IEEE 802.5 以及光纤式分布数据接口FDDI Fiber Distributed Data InterfaceFDDI为更大的LAN设计，包括城域网MAN Metropolitan Area Network5.4链路层编址链路层地址节点的适配器具有链路层地址，即MAC地址。
计算机网络期末复习
第一章1.计算机网络: 把不同地理范围内的假设干台具有独立处理能力的计算机用传输介质连接在一起, 并配备以完备的网络操作系统, 使之能数据传输、设备共享。
Or是一些相互连接的、自治的计算机的集合。
2.网络协议: 为进行网络中的数据交换而建立的规那么、标准或约定。
由语法、语义和时序〔同步〕三个要素组成。
3.分组交换: 单个分组传送到相邻节点, 存储下来后查找转发表, 转发到下一个节点。
6、在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类: C/S模式和P2P模式。
7、客户是效劳请求方, 效劳器是效劳提供方。
8、计算机网络是计算机与通信技术结合的产物。
9、从网络的作用范围进行分类: 计算机网络可以分为: LAN〔局域网〕、W AN〔广域网〕、MAN〔城域网〕等。
10、把网络按数据交换方式进行分类可分为: 电路交换网、报文交换网、分组交换网。
电路交换方法在实时性方面优于其它交换方式。
11.随着典型和信息技术的开展, 国际上出现了说为“三网合一〞的趋势, 三网指的是: 电信网、有线电视网络、计算机网络。
13.计算机网络通信的一个显著特点是间歇性和突发性。
14、带宽本身是只新到能传送信号的频率范围, 也就是可以传送信号的高频和低频之差。
在计算机网络中, 带宽常用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力。
15、OSI的会话层处于运输层提供的效劳之上, 为表示层提供效劳, 会话层的主要功能是会话管理。
16.表示层主要用于处理两个通信系统间信息交换的表示方式。
它包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩和恢复功能等。
17、TCP/IP体系结构共分网络接口层、网际层〔传输的数据单位是IP数据报〕、运输层〔运送的数据单位是报文段〕和应用层4层。
18、计算机网络由负责信息传递的通信子网和负责信息处理的资源子网组成。
通信子网包括物理层、数据链路层和网络层。
20、在计算机网络体系结构中, 对等实体之间的规那么交协议, 而上下层通过〔层间〕接口〔使用效劳原语〕传递数据。
计算机网络期末考试重点整理
第一章介绍网络：一些互相连接的、自治的计算机集合。
网络规模的分类：广域网（WAN 几十到几千公里）、城域网（MAN 5-50KM）、局域网（LAN 1KM）、个人域网（PAN 10M）协议分层的基本概念：（1）ISO：国际标准化组织的英文简称。
（2）OSI/RM(Open System Interconnection/Reference Model)：即开放系统互连参考模型。
从低到高分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
各层之间相对独立，第N层向第N+1层提供服务。
（3）TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）：即传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议。
协议采用了四层的层级结构：网络接口层、网络层、传输层、应用层。
每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。
分层的好处：（1）各层之间是独立的。
（2）灵活性好。
（3）结构上可分割开。
（4）易于实现和维护。
（5）能促进标准化工作。
网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议（network protocol）有三要素：（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式。
（2）语义，即需要发出任何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
协议与服务的区别：协议是规则，约定，而服务是功能，本领。
从层次上来说：协议是通信双方对等层之间才有的，是水平方向上的关系。
而服务则是通信某一端上下层之间才有的，是垂直方向上的关系，而且是自下向上提供的。
五层协议：（1）应用层：为用户的应用进程提供服务。
（2）运输层：负责两个主机中进程的通信提供服务。
具有复用和分用的功能（TCP，UDP协议）。
（3）网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
把运输层产生的报文段或用户数据封装成包进行传送。
（4）数据链路层：把网络层交下来的IP数据报封装成帧，在两相邻节点之间的链路上透明的传送帧中的数据。
计算机网络期末重点(自己整理)
简述TCP所提供服务的主要特点：1.面向连接的传输,传输数据前需要先建立连接,数据传输完毕后需要释放连接.2.端到端通信,不支持广播通信3.高可靠性,确保传输数据的正确性,不出现丢失或乱序4.全双工方式传输5.采用字节流方式6.提供紧急数据传送功能.ARP协议的功能是什么？假设主机1和主机2处于同一局域网（主机1的IP地址是172.16.22.167，主机2的IP地址是172.16.22.11），简述主机1使用ARP协议解析主机2的物理地址的工作过程。
（8分）答：ARP协议的功能是将主机的IP地址解析为相应的物理地址。
当主机1要向主机2发送数据之前，必须解析出主机2的物理地址，解析过程如下：主机1发送一个广播帧（带有ARP 报文）到以太网，该ARP报文大致意思是：“我的IP地址是172.16.22.167，谁的IP地址为172.16.22.11？请告诉我你的物理地址。
”这个广播帧会传到以太网上的所有机器，每个机器在收到该广播帧后，都会去查看自己的IP地址。
但是只有IP地址为172.16.22.11的主机2会返回给主机1一个ARP响应报文，其中包含了主机2的物理地址（设为E2）。
这样主机1就知道了IP地址为172.16.22.11的主机所对应的物理地址为E2，随后就可以向主机2发送数据。
简述TCP/IP参考模型的层次结构及各层的功能。
（8分）答：TCP/IP参考模型分为4层，从下向上依次为网络接口层，互联网层，传输层和应用层。
各层功能如下：网络接口层的功能是负责接收从IP层交来的IP数据报并将IP数据报通过底层物理网络发送出去，或者从底层物理网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。
互联网层主要功能是负责相邻结点之间的数据传输。
传输层的主要功能是在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据通信。
应用层的主要功能是负责提供应用程序所需的高层协议。
域名系统的主要功能是什么？简单叙述访问站点的过程中，DNS的域名解析过程。
计算机网络期末复习知识点整理
第一章概述1.网络是指“三网”：电信网络、有线电视网络和计算机网络2.计算机网络向用户可以提供那些服务：连通性；共享3.网络是由若干结点和连接这些结点的链路组成4.互联网是“网络的网络”5.因特网服务提供商ISP（Internet Service Provider）6.因特网的拓扑结构划分两大块：边缘部分称为资源共享；核心部分称为通讯子网7.在网络边缘的端系统之间的通信方式划分为两大类：客户—服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）8.路由器是实现分组交换的关键构件。
常用的交换方式：电路交换、分组交换、报文交换9.计算机网络按网络的作用范围分为:广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN10.开放系统互连基本参考模型OSI/RM（Open Systems Interconnection Reference Model）11.网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
由三要素组成：语法、语义和同步1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。
要传送的报文共x（bit）。
从源点到终点共经过k 段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b(b/s)。
在电路交换时电路的建立时间为s(s)。
在分组交换时分组长度为p(bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。
问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？（提示：画一下草图观察k段链路共有几个结点。
）答：线路交换时延：kd+x/b+s, 分组交换时延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)其中(k-1)*(p/b)表示K段传输中，有(k-1)次的储存转发延迟，当s>(k-1)*(p/b)时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当x>>p,相反。
1-11 在上题的分组交换网中，设报文长度和分组长度分别为x和(p+h)(bit),其中p为分组的数据部分的长度，而h为每个分组所带的控制信息固定长度，与p的大小无关。
计算机网络技术复习提纲
计算机网络技术复习提纲计算机网络技术复习提纲一、计算机网络基础知识1.网络概述1.网络的定义2.网络的分类1.局域网（LAN）2.城域网（MAN）3.广域网（WAN）3.重要的网络标准与协议1.TCP/IP协议族2.OSI参考模型3.HTTP协议4.DNS协议2.网络拓扑结构1.总线型拓扑2.星型拓扑3.环形拓扑4.树型拓扑5.网状拓扑3.网络设备与组成1.网络硬件设备1.网卡2.集线器3.交换机4.路由器5.网关6.防火墙2.网络软件组成1.网络操作系统2.网络协议3.应用程序二、物理层1.通信基础知识1.码元、信号与速率2.传输媒介1.双绞线2.同轴电缆3.光纤2.数据通信原理1.串行传输和并行传输2.数据传输的方式1.单工传输2.半双工传输3.全双工传输3.香农定理与数据压缩1.香农定理的定义与公式2.数据压缩的方法与算法 4.错误检测与纠正1.奇偶校验2.CRC3.海明码三、数据链路层1.数据链路层的作用与功能2.帧封装与解封装3.点对点协议（PPP）4.以太网协议1.MAC地质2.以太网帧结构3.以太网交换机5.局域网的划分与拓扑1.以太网技术2.令牌环技术3.Token Bus技术6.虚拟局域网（VLAN）1.VLAN的概念与作用2.VLAN的配置与管理四、网络层1.网络层的作用与功能2.网际协议（IP）1.IP地质的分类与表示方法2.子网划分与子网掩码3.路由器与路由表1.路由器的工作原理2.路由表的建立与更新4.路由选择协议1.静态路由选择2.动态路由选择1.RIP协议2.OSPF协议3.BGP协议五、传输层1.传输层的作用与功能2.传输层协议1.TCP协议1.连接建立与断开2.可靠传输机制3.流量控制与拥塞控制 2.UDP协议1.无连接传输2.非可靠传输六、应用层1.应用层协议1.HTTP协议2.FTP协议3.SMTP协议4.DNS协议2.网络安全与加密1.防火墙与网络安全2.数据加密与解密3.数字证书与SSL/TLS协议附件：相关案例分析、图表和实验结果等内容详见附件。
计算机网络期末复习资料
计算机网络期末复习资料计算机网络是现代社会中不可或缺的一部分，而网络技术的发展与应用也日益广泛。
那么，在现实生活中，我们如何更好地学习和掌握计算机网络的知识呢？首先，我们应该对计算机网络知识的基础部分进行系统的梳理和复习。
例如，网络体系结构、传输层协议、网络层协议、链路层协议、路由算法等方面的理论知识需要通过课本、笔记等资料进行透彻的理解和记忆，这是确保我们对计算机网络理论知识把握的基础。
其次，我们需要掌握实践技能。
计算机网络并不是理论知识的简单堆叠，更重要的是在实践应用中得到巩固和升华。
例如，在路由协议的学习中，我们可以通过实验对比不同协议的效率，掌握其具体实现步骤和运作情况；在网络层协议的学习中，我们可以通过模拟网络传输过程，掌握相应协议的帧结构和数据传输过程。
这种方法可以使我们对计算机网络的知识有更深刻的理解和更扎实的技能支持。
另外，及时查阅网络学习资料也是十分重要的。
我们可以通过阅读网络技术相关的网站、博客、论坛等来充实自己的知识储备。
例如，当我们遇到具体问题时，可以前往相关技术论坛或者 Stack Overflow 等网站查找答案。
在群体学习中，我们可以借助网络社群、社交平台等工具形成学习小组，有助于我们更深入地交流和分享计算机网络知识。
最后，我们还要注意考试策略。
在考试前，我们需要对计算机网络的理论知识和实践技能进行总结和梳理。
同时，我们还需要掌握一些解题技巧，例如题目分析方法、常见的考点及易错点等。
如果学习的过程中有笔记、习题资料等，我们还应该进行适时地整理或分类，更方便我们在考试前进行最后的复习。
综上所述，学习计算机网络理论知识和技能实践是相辅相成的。
我们可以通过系统的学习、自主复习、实践掌握等方法来提高对计算机网络知识的理解和应用能力。
虽然复习过程可能较为枯燥耗时，但努力学习的付出与成果所带来的改变必然是巨大而有意义的。
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Ch1 计算机网络与因特网1.1什么是因特网具体构成⏹主机==端系统端系统通过通信链路communication link和分组交换机paket switch连接到一起⏹发送的数据分段加上首部后形成分组packet⏹⏹分组交换机：路由器链路层交换机link-layer switch⏹端系统通过因特网服务提供商ISP接入因特网⏹协议：因特网最重要的两个协议IP/TCP⏹RFC：请求评论（说明性文档）提供服务与英特网相连的端系统提供了一个应用程序编程接口协议一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输、接收或其他事件方面所采取的的动作1.2网络边缘⏹端系统:客户机/服务器⏹因特网应用程序:P2P、分布式⏹接入网:将端系统连接到其边缘路由器edge router的物理链路如DSL 数字用户线digital subscribe line 和HFC混合光纤同轴电缆hybrid fiber-coaxial cable⏹物理媒体1.3网络核心通过网络链路和交换机移动数据的两种基本方法：电路交换circuit switching和分组交换packet switching电路交换多路复用：⏹频分多路复用FDM 每条连接专用一个频段频段宽度即带宽⏹时分多路复用TDM 时间被划分为固定区间的帧每帧划分为固定时隙缺点：连接耗时且效率低静默期的空闲资源未得到充分利用优点：预留带宽：确保恒定速率发送数据分组交换虚电路交换数据报交换报文message能包含任何东西（控制功能和数据）长报文划分为多个分组分组以该通信链路的最大传输速率传输分组交换机⏹存储转发传输store-and-forward transmission：交换机必须接收到整个分组后再传输该分组进入链路存储转发时延QL/R Q代表链路段数输出缓存output buffer/输出队列：需排队进入链路因此有排队时延队列满后会造成分组丢失或丢包缺点：端到端时延是变动和不可预测的（主要是因为排队时延），不适合实时服务优点：提供了更好的带宽共享；比电路交换简单有效成本低分组和电路交换：一个是预先分配资源，一个是按需共享资源（统计多路复用statistical multiplexing）1.4分组交换网时延、丢包、吞吐量时延delay节点处理时延：检查首部和决定导向何处排队时延：取决于流量强度traffic intensity：La/R a为分组到达的平均速率，R为推出去的传输速率当La/R>1时无限排队La/R<=1时单个分组到达空队列不用排队分组突发到达需排队传输transmission时延：R/L传播propagation时延：S/V丢包loss输出缓冲（排队容量）满后将出现丢包吞吐量throughputF/T F文件大小-比特T接收时间吞吐量取决于路径传输速率和干扰流量（占用）1.5 协议层次和它们的服务模型协议栈各层的所有协议物理层链路层网络层传输层应用层组成了因特网的协议栈信息分组各层的名称应用层报文message⏹传输层报文段segment⏹网络层数据报datagram⏹链路层帧frame⏹分组具有两个类型的字段：首部字段有效载荷字段payload field层的服务模型某一层向上一层提供的服务1.6攻击威胁下的网络僵尸网络botnetDDoS拒绝服务攻击DoS Denail-of-service分布式拒绝服务攻击DDoS distributed DoS分组嗅探器packet snifferIP哄骗spoofing中间人攻击man-in-middle attackCh2 应用层2.1体系结构客户机服务器C/S 基础设施密集infrastructure intensive⏹P2P体系结构对基础设施服务器有最小的依赖流量密集型自扩展性self-scalability⏹2.2HTTP超文本传输协议⏹无状态协议stateless 不记录用户状态用户与服务器的交互Cookie 用于服务器识别用户组成：报文Cookie首部行本地cookie文件服务器后端数据库⏹持久性连接persistent connection所有的请求及相应的响应经相同TCP连接发送⏹往返时间RTT 浏览器和WEB服务器建立连接需要三次握手即两次RTT 第二次服务器传回时连带数据一起传回⏹请求报文/响应报文GET把数据在地址栏中明文的形式发送POST 数据在实体里安全性高效率低容量大WEB缓存条件GET方法查看是否修改2.3FTP文件传输协议⏹控制信息是带外传送out-of-band：两个并行TCP连接一个数据连接一个控制连接控制连接一直相连直到会话结束数据连接每次传送重新建立⏹保留用户状态：追踪用户在远程目录树上的当前位置2.4因特网中的电子邮件⏹用户代理user agent⏹邮件服务器⏹简单邮件传输协议SMTP⏹邮件传输协议持久连接推协议push protocolSMTP 用于从发送方的邮件服务器发送报文到接收方的邮件服务器MIME 多用途因特网邮件扩展Mutipurpose Internet Mail Extension 支持多媒体和非ASCII文本格式⏹邮件访问协议拉协议邮件从邮件服务器传送到接收方用户代理POP3 第三版的邮局协议Post Office Protocol-Version 3 特许事务处理更新功能：下载/删除IMAP 因特网邮件访问协议Internet Mail Access Protocol 可以在远程服务器创建层次文件夹可以获取报文组件（只获取首部等）2.5DNS域名系统⏹提供主机名到IP地址转换的目录服务⏹UDP⏹额外作用：主机别名邮件服务器别名负载分配⏹分布式层次数据库：根DNS服务器顶级域TLD Top Level Domain服务器权威DNS服务器2.6 P2P应用扩展性：服务器上传第一个后接收到文件的对等方参与上载BitTorrent 用于文件分发的流行P2P协议洪流torrent 参与一个特定文件分发的所有对等方的集合最稀罕优先rarest first：向被拷贝次数最少的优先请求用于均衡每个块的拷贝数量对换算法：4+1 解决免费搭车free-riding问题Ch3 传输层为运行在不同主机上的应用进程之间提供了逻辑通信logic3.1多路复用和多路分解将两个端系统间IP的交付服务扩展到运行在两个端系统之上的进程间的交付服务多路分解demultiplexing 将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字多路复用multiplxing 从源主机不同套接字中收集数据块封装首部信息生成报文段传递到网络层要求：①套接字有唯一标识符②每个报文段有特殊字段指示要交付的套接字即源端口号字段和目的端口号字段UDP套接字由一个包含目的IP地址和目的端口号的二元组全面标识：两个具有不同源IP地址或源端口好但具有相同目的IP地址和目的端口号的报文段对应同一个套接字TCP套接字由四元组标识：两个具有不同源IP地址或源端口好但具有相同目的IP地址和目的端口号的报文段对应两个不同套接字3.2无连接运输UDPUDP 用户数据报协议user datagram protocol多路复用/多路分解功能+轻型差错检测（求和反码）优点：⏹应用层能更好地控制要发送的数据和时间适用于实时应用和容忍丢失（无拥塞机制）⏹无需建立连接（DNS使用它的主要原因）⏹无连接状态不需维护连接状态（缓存，序号，确认号，参数）⏹分组首部开销小8字节VS20字节注意：使用UDP的应用程序，通过自身建立可靠性机制可以实现可靠数据传输3.3可靠数据传输的原理ARQ（Automatic Repeat reQuest，自动重复请求协议）rdt1.0完全可靠信道上的可靠数据传输未考虑报文段受损rdt2.0 具有比特差错信道上的可靠数据传输基于重传机制停等协议stop-and-wait⏹差错检测detection校验和⏹接收方反馈（ACK NAK）ACK分组重传retransmission⏹未考虑ACK或者NAK受损接受到含混不清的ACK就重发会造成冗余分组duplicate（根本困难是接收方不知道该分组是新的还是重传，引入序号sequence加以区分）rdt2.1 引入序号机制在数据分组中引入一个新字段——1bit的序号接收方只需比较该分组与上一次接收到的分组的序号是否相同就知道是新分组还是重传rdt2.2 NAK-Free当发送方接收到对同一分组的两个ACK（即冗余duplicate AKC），即表明后一个分组未收到rdt3.0 具有比特差错的丢包Lossy信道上的可靠数据传输（比特交换协议）在rdt2.2考虑了比特差错的基础上再考虑底层信道的丢包问题校验和、ACK分组、重传、序号+倒计数定时器countdown timer核心问题：是停等协议效率低3.4流水线可靠数据传输协议信道利用率utilization发送方实际用于传输的时间与发送时间之比（传输+传播）注意单位的换算Byte*8对应bps流水线技术pipelining⏹增加序号范围（每一个传输分组有唯一序号）⏹发送方和接收方缓存分组解决流水线的差错恢复的两种基本办法：回退N步选择重传回退N步Go-Back-N GBN允许发送方发送多个分组而不需等待确认，未确认分组数不超过N（窗口长度）也称滑动窗口协议sliding-window⏹窗口长度：对发送方的限制，用于流量控制和拥塞控制⏹累积确认cumulative acknowledgement：ACK N 表明接收方已收到序号n及其以前的所有分组⏹超时事件timeout：定时器，超时的未确认分组会重发接收方：当收到n及其前面所有分组就为n发送ACK，否则丢弃，发送最近收到的分组序号ACK(缓存简单，分组不失序，增加重传，效率较低)选择重传selective repeat SR当窗口宽度大和带宽时延大时，一个单个分组的差错就可能引起GBN大量重传选择重传：让发送方仅重传那些怀疑在接收方出错的分组而避免不必要重传接收方：收到后面的分组缓存并发送ACK，即使收到已接收的分组也要发送ACK（说明之前ACK可能丢失），防止发送方窗口不移动问题：接收方窗口太大时会无法确定是一个新分组还是重传，因此窗口大小长度必须小于或等于序号空间大小的一半分组重排序message reorder：表现为可能存在一个发送和接收方窗口都不存在的分组旧拷贝，是一个冗余分组分组最大寿命：解决分组重排序reorder问题3.5面向连接的传输TCPTCP 传输控制协议⏹全双工服务full-duplex service双向连接⏹点对点point-to-point多播在TCP中不可能⏹三次握手：前两个报文段不承载有效载荷（一个来自客户机一个来自服务器）第三个承载有效载荷（来自客户机）⏹发送缓存send buffer：在三次握手初期设置的缓存之一，TCP将套接字传递的数据流引导到发送缓存里⏹最大报文段长度Maximum Segment size MSS：TCP从发送缓存中取出并放入报文段的数据量大小限制，根据最大链路层帧长度即最大传输单元Maximun transmission unit MTU设置，MSS只是数据的最大长度，不包括报文段首部⏹TCP连接组成：两套（发送方和接收方）主机缓存、变量、与一个进程连接的套接字TCP 提供服务⏹可靠数据传输⏹流量控制服务flow-control service速度匹配服务，消除发送方使接收方缓存溢出的可能性⏹拥塞控制congestion control TCP发送方因IP网络的拥塞而被遏制可靠数据传输TCP 发送方：⏹超时（定时器与最早未被确认的报文段关联）且未被确认就重传⏹每发生一次超时事件就加倍doubling超时间隔，收到数据或收到ACK后超时间隔又换算为TimeOutInterval（由EstimatedRTT 和DevRTT推算得出）⏹快速重传fast retransmit接受到3个冗余ACK立即重传流量控制TCP双方各维护一个接收窗口，将窗口剩余大小信息通过报文段通知对方TCP连接管理建立连接：三次握手SYN=1 Seq=client_isnSYN=1 Seq=server_isn ACK=client_isn+1SYN=0 Seq=client_isn+1 ACK=server_isn+1拆除连接SYN洪泛攻击3.6拥塞控制丢失一般在网络变拥塞时路由器缓存溢出引起分组重传作为网络拥塞的征兆TCP拥塞算法⏹加性增、乘性减AIMD 每次丢包拥塞窗口CongWin减半，即收到一次确认增大一个MSS*MSS/CongWin ，即每过一个RTT增加一个MSS⏹慢启动SS：Congwin初始为1MSS，每过一个RTT，加倍，即收到一次确认增大一个MSS ⏹超时：重新进入慢启动（阈值Threshold减半，CongWin设为一MSS）⏹收到三个冗余ACK：Congwin减半（阈值为Congwin的一半，然后Congwin改为阈值）快速恢复fast recoveryTCP维持一个阈值threshold管理这些复杂动态，用来确定慢启动结束与拥塞避免CA将开始的窗口长度阈值初始值很大，发生丢包则减半，当CongWin达到阈值时，进入拥塞避免阶段（阈值不变）Ch4 网络层每台主机和路由器中都有一个网络层部分4.1概述主要功能转发forwarding 是指将分组从一个输入链路接口转移到适当的输出链路接口的路由器本地动作选路routing是指分组从源到目的地时，决定端到端路径的网络范围的进程连接建立Connection Setup从源到目的地沿着所选择的路径彼此握手，以便在网络层数据分组能够开始流动之前，给定源到目的地连接之间建立起状态网络服务模型最大时延抖动jitter发送方发送两个相继分组之间的时间量等于在目的地接收到它们之间的时间量⏹因特网尽力而为best-effort service服务⏹恒定Constant比特率ATM网络服务CBR⏹可用Available比特率ATM网络服务ABR4.2 虚电路和数据报网络网络层的连接服务和无连接服务：是否有握手预备步骤和传输层不同点：①主机到主机②不同时提供连接服务和无连接服务，仅提供连接服务的计算机网络称为虚电路（Virtual-Circuit VC）网络，仅提供无连接的计算机网络称为数据报网络datagram network ③除了在网络边缘的端系统中实现外，也在网络中心的路由器中实现虚电路网络因特网为数据报网络，ATM和帧中继frame relay为虚电路网络，网络层连接被称为虚电路虚电路组成：①源和目的主机之间的路径（链路、路由器）②VC号，沿着该路径的每段链路一个号码③沿着该路径的每台路由器中的转发表表项⏹维持连接状态信息Connection state information当创建一条新的虚电路，转发表就增加一个新项，终止一条时，就删除沿着该路径每个表中的相应项⏹分组首部的VC号一直在变化（减少首部长度），而每条链路上可能有多个VC号（简化虚电路建立）⏹虚电路建立（确定链路VC号和路由器表项，还可预留资源）、数据流动、虚电路拆除（更新转发表）⏹指示虚电路启动和终止以及路由器之间传递的用于建立虚电路的报文被称为信令报文，用来交换这些报文的协议为信令协议signaling protocolsignaling message数据报网络分组上加上目的地端系统的地址，然后推进网络中，不需建立连接路由器有多少个链路，其表项就只需要多少，进行最大前缀匹配longest prefix matching rule路由器的转发表可能在任何时刻修改，因此数据报可能会无序到达4.3路由器⏹路由器具有删减的协议栈即无网络层以上部分⏹选路算法决定了路由器转发表中的值⏹分组交换机：根据分组首部字段中的值，从输入链路接口到输出链路接口传送分组⏹路由器：基于网络层字段的值作转发决定的分组交换机⏹链路交换机：基于链路层字段中的值作转发决定的分组交换机⏹组成：输入端口：查找与转发线路端接数据链路处理交换结构Switch fabric：一台路由器中的网络选路处理器Routing processor：执行选路协议输出端口：缓存管理线路端接数据链路处理CAM 内容可寻址内存WFQ 加权公平排队QoS 服务质量AQM 主动队列管理RED 随机早期检测HOL 线路前部4.4网际协议：因特网中的转发和编址因特网网络层的三个主要组件：IP协议，选路组件，报告数据报中的差错和对某些网络层信息请求进行响应的设施，即互联网控制报文协议ICMP Internet Control Message ProtocolIPV4⏹字段数据报长度为16比特，因此数据报理论最大长度65535字节；20字节首部；⏹IP地址长32比特⏹寿命TTL Time-To-Live 每当经过一台路由器，值减1；⏹首部校验和（反码求和）⏹IP分片：4000字节数据报（含20字节TCP首部），MTU1500字节，所以需3980/1480片⏹重新组装：标识identifer（属于哪一个数据报）偏移fragmentation offset（除以8，在数据报内的顺序）标志flag（flag=0表示最后一片）IPV4编址addressing⏹IP地址：与一个接口相关，而非主机，主机的接口和路由器接口都拥有自己的IP地址⏹点分十制记法dotted-decimal notation+子网掩码subnet mask⏹因特网的地址分配策略无类别域间选路CIDR Classless Interdomain Routing⏹IP地址由因特网名字与号码分配机构ICANN Internet Corporation for Assigned Name and Numbers管理1.获取一块地址2.获取主机地址：动态主机配置协议DHCP Dynamic Host Configuration Protocol分配临时的IP地址，允许主机获取子网掩码、第一条路由器地址（默认网关）具有能将主机连接进一个网络的自动化网络相关方面的能力，也称为即插即用协议plug-and-play 动态分配和收回IP地址3.网络地址转换NAT network address translationNAT路由器对外界的行为就如同具有单一IP地址的单一设备（该单一地址由DHCP获得）NAT转换表translation table 包含了LAN端的端口号、IP地址和WAN端的端口号、IP地址NAT会妨碍P2P 利用NAT穿越traversal4.UPnP 通用即插即用允许主机发现并配置邻近NAT的协议ICMP互联网控制报文协议用于主机和路由器彼此交互网络信息，最典型用途是差错报告，也用于TraceRouterICMP作为IP的有效载荷IPV6⏹IP地址长度128比特⏹40字节首部简单高效⏹跳限制Hop limit相当于TTL比IPV4多了流标签与优先级，少了首部校验和、选项（使得首部定长），以及分片/重新组装fragmentation/reassembly只能在源与目的地，不能在中间路由器IPV4向IPV6迁移双栈dual-stack建隧道tunneling：两台IPV6路由器间的IPV4路由器的集合称为一个隧道，隧道里IPV4封装IPV6 4.5选路算法全局选路算法global routing algorithm分布式选路算法decentralized routing algorithm静态选路算法动态选路算法负载敏感算法load-sensitive 负载迟钝算法load-insensitive RIP/BGP/OSPF都属于后者链路状态选路LS算法即dijkstra算法画表计算: 步骤N’D(v),P(v)*n列链路费用等于链路上的承载负载问题：震荡解决：强制链路费用不依赖所承载流量（不可接受）确保非所有路由器同时运行LS算法距离向量DV算法Distance-Vector迭代、异步、分布式结点x到y的费用为x所有邻居到y的结点费用+x到其邻居费用的最小值d x(y)=min v{c(x,v)+d v(y)}①初始化每个节点都有一个向量表，一个向量表有N行，每行代表一个距离向量如D x=[d x(x), d x(y), d x(z)] 除了自己行外其他行初始值为无穷大②向邻居发送距离向量，仅发送自己的那一行距离向量，根据d x(y)=min v{c(x,v)+d v(y)}公式更新向量表③有更新则向邻居发送更新后的自己的距离向量，直到所有都更新完毕问题：链路费用增加时，需要迭代次数很多，选路环路routing loop计数到无穷count-to-infinity 解决:毒性逆转poisoned reverse如果Z通过选路y到达目的地x，则z将通告y，它到x的距离是无穷大LS与DV的比较报文复杂性：LS每当一条链路费用改变，必须向所有结点发送新的链路费用，DV仅当新的链路费用导致与该链路结点的最低费用路径方式改变时，才传播已改变的链路费用收敛速度LS更快健壮性：LS更优越层次选路Hierarchical自治系统Autonomous System AS自治系统内部选路协议intra-autonomous system routing protocol网关路由器gateway router：负责向本AS之外的目的地转发分组自治系统间选路协议inter-autonomous system routing protocol①知道相邻AS可达哪些目的地②向系统内所有路由器传播这些可达信息路由器根据间和内两个协议的信息配置其转发表热土豆选路hot potato routing选择具有最低费用的网关4.6因特网中的选路自治系统内部选路AS内部选路协议又称内部网关协议interior gateway protocol◆选路信息协议RIP routing information protocolRIP 距离向量协议配合UDP费用测度：跳数（一条路径的最大费用为15跳）RIP响应报文RIP response message选路更新信息在邻居间通过使用它来交换也叫做RIP通告advertisement◆开放最短路径优先OSPF核心：使用一个洪泛链路状态信息的链路状态协议和一个Dijkstra最低费用路径算法路由器在各本地运行Dijkstra最短路径算法，以确定一个以自身为根节点的到所有子网的最短路径树路由器向自治系统内所有其他路由器广播选路信息，每当链路状态变化就广播，即使未变化也要周期广播，增加了算法的健壮性自治系统间的选路BGP◆边界网关协议Broder Gateway Protocol①从相邻AS处获得子网可达性信息②向该AS内部的所有路由器传播这些可达性信息③基于可达性信息和AS策略，决定到达子网的“好”路由利用半永久TCP交换选路信息BGP会话沿着该连接发送所有BGP报文的TCP连接eBGP 外部BGP会话AS间iBGP 内部BGP会话AS内BGP中，目的地时CIDR化的前缀而非主机ASN自治系统号全局唯一比较重要的两个BGP属性（BGP属性：包含在BGP会话通告的前缀里）●AS-PATH包含了前缀的通告已经通过的那些AS，检测和防止循环通告●NEXT-HOP是一个开始某AS-PATH的路由器接口Ch5链路层和局域网两种截然不同的链路层信道:◆广播信道用于局域网LAN Local Area Network无线LAN 卫星网混合光线同轴电缆HFC接入网中需要媒体访问协议来协调传输和避免“碰撞”◆点对点通信链路成帧、可靠数据传输、差错检测、流量控制5.1链路层概述和服务链路层协议link-layer protocol定义了在链路两端的结点之间交互的分组格式，以及当发送和接收分组时这些节点采取的动作其动作包括差错检测、重传、流量控制、随机接入链路层协议的任务：将网络层的数据报通过路径中的单段链路节点到节点地传送不同：数据报在路径的不同链路上可能由不同类型的链路层协议承载可能提供的服务⏹成帧framing网络层数据报用链路层帧封装起来⏹链路接入link access帧在链路上的传输规则⏹可靠交付reliable delivery确认和重传⏹流量控制链路的每一端的节点都具有有限容量的帧缓存能力，防止接收方缓存区溢出⏹差错检测error detection⏹差错纠正error correction⏹半双工half-duplex和全双工full-duplex一节点能否同时传输和接收网络适配器链路层的主体部分是在网络适配器network adapter中实现的，也称为网络接口卡Network Interface Card NIC5.2差错检测和纠错技术比特级差错检测和纠错error detection and correction EDC接收方检测和纠正差错的能力前向纠错FEC Forward Error Correction⏹奇偶校验parity check二维奇偶校验行校验和列校验可检测和纠正一位或检测两位⏹循环冗余码CRC Cyclic Redundancy Check检测任何奇数个比特差错⏹检验和方法包括检验和一起求和变反看是否全15.3多路访问协议点对点链路是由链路一端的单个发送方和链路另一端的单个接收方组成⏹点对点协议PPP point-to-point protocol⏹高级数据链路协议HDLC High-Level Data Link Protocol广播链路它能够让多个发送和接收节点都连接到相同的、单一的、共享的广播信道上多路访问问题如何协调多个发送和接收节点对一个共享广播信道的访问多路访问协议multiple access protocol即节点通过这些协议来规范它们在共享的广播信道上的传输行为碰撞collide接收节点同时接收到多个帧信道划分协议channel partitioning protocol时分多路复用TDM 分配时隙频分多路复用FDM 分配频率带宽没有充分利用码分多址复用CDMA code division multiple access对每个节点分配一种不同的编码，不同的节点能够同时传输，而不在乎其它节点的干扰传输随机接入协议Random access protocol一个传输节点总是以信道的全部速率进行发送，当有碰撞时，随机选择一个等待时延发送，直到无碰撞通过◆时隙slotted ALOHA划分时隙为L/R，节点同步，且都从时隙开始，如果发生碰撞，就在下一个时隙以P的概率重传，直到无碰撞唯一未浪费的时隙是刚好只有一个节点传输的时隙即成功时隙success slot◆ALOHA非时隙完全分散协议最大效率为时隙ALOHA的一般即1/(2e)◆载波侦听多路访问CSMA carrier sensing multiple access载波侦听CS一个节点在传输前先听信道，信道忙则等随机时间再侦听，直到空闲碰撞检测CD collision detection 检测到另一个节点正在传输干扰帧，就停止传输CSMA/CD 带有碰撞检测的载波侦听多路访问为什么载波侦听还会有碰撞？因为端到端的信道传播时延channel propagation delay，监听时传输的数据还未抵达轮流协议Taking-Turns Protocol◆轮询协议polling protocol节点之一被指定为主节点，主节点以循环的方式轮询每个节点优点：消除了困扰随机接入协议的碰撞和空时隙问题缺点：轮询时延，主节点故障整个信道无法操作◆令牌传递协议token-passing protocol令牌token：一个特殊目的帧在节点之间以某种固定次序进行交换缺点：节点故障或节点忘记释放令牌会使整个信道崩溃局域网两类LAN技术第一类以太网LAN 基于随机接入第二类由令牌传递技术构成令牌环token ring也称IEEE 802.5 以及光纤式分布数据接口FDDI Fiber Distributed Data InterfaceFDDI为更大的LAN设计，包括城域网MAN Metropolitan Area Network5.4链路层编址链路层地址节点的适配器具有链路层地址，即MAC地址。