网络原理重点-夏令营

一. 层次划分

OSI 7层,TCP/IP四层。TCP/IP将会话层,表示层,和应用层全归为应用层,将数据链路层和物 理层归为网络接口层。

二.物理层

1.功能:确定传输媒体的接口特性,如电压范围、接线器的规格、电平高低的含义。

2.码元:代表离散数值的基本波形。

3.通信方式:

单工:只允许传A向B传输

半双工:A和B可以相互传,但是不能同时传,只能一方传一方接收

全双工:可以同时传输同时接收

4.复用技术

时分复用

频分复用

波分复用:将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束,沿着单根光纤传输;在接收端再用某种方法,将各个不同波长的光信号分开的通信技术。这种技术可以同时在一根光纤上传输多路信号。

码分复用:用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。(正交:规格化内积为0)

三、数据链路层

1. 各层的数据单位

物理层:比特、数据链路层:帧、网络层:IP数据报

2. 数据链路层传输数据时的三个基本问题

1)封装成帧(帧定界)   

2)透明传输    (帧定界符也是比特串,数据部分可能出现和定界符相同比特串,要解决)

3)差错控制(比如在传输数据后加一位让整个数据部分的1为奇数,即奇偶校验码)

3. PPP协议(数据链路层协议)

满足了上个基本问题(封装成帧,透明传输,差错控制)

包含封装的方法、以及LCP, NCP

4.信道共享技术

1)静态划分信道

使用TDMA,FDMA,CDMA,WDMA来事先安排好信道的共享方式,后面传输按照这个规则。

2)随机接入

在我想发数据时就发送,如果出现碰撞后序再处理。

5. 成分

数据链路层包含逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层, 与传输媒体相关的都放在MAC层。

6. CSMA/CD(载波监听多点接入/碰撞检测)

CSMA/CD中最短帧长的计算公式为:
最短数据帧长(bit)/数据传输速率(Mbps)=2*(两站点间的最大距离(m)/传播速度)

要确定站点的最大距离

7. .以太网MAC层

最短帧间间隔:让优先级高的先发,9.6us,发完一帧再发下一帧要等9.6us

8.交换机

相当于多接口网桥 ,工作在数据链路层。

9. 虚拟局域网

VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组,在帧中加入VLAN标记,在广播时不属于这个VLAN的主机不会接收这个VLAN的信息,避免广播风暴。

四、网络层

1.网络层提供的两种服务

网络层涉及ip,那么就可以安排发送的路径,涉及转发接口

1)建立虚电路,在逻辑上建立了一条通信链路,数据传输沿着这条链路。这不同于电路交换,电路交换是申请一条物理线路然后独占,但是虚电路并不是独占,在这期间若空闲,别的结点也可以发送。

2)无连接的通信,不建立逻辑链路,不同分组可能沿着不同路径传输。

2. 路由器

路由器每个接口都有一个ip, 每个ip的网络号不同

3.ARP协议

当发送数据给本地的主机(已知其ip)时,先查找ARP缓存中是否有目标主机的MAC地址,如果找到那么将mac地址写入帧中,然后发送。如果目标主机不在同一个网络,那么将查找本地网络中某个路由器的mac地址(此时mac地址填的是路由器的,ip填的是目的网段的主机的),将帧发给他,然后由他根据ip来转发到其他网络。网络内的传输用数据mac地址,二层即可,网络间的跳转要利用ip。

https://blog.csdn.net/bobozai86/article/details/85007966

4. 路由方式

1)静态路由:路由固定,安排了怎么从一个点到另一个点,不能适应网络的变化。

2)动态路由:可以适应网络的变化来改变路由。

5. RIP(路由信息协议)

1)仅和相邻路由器交换信息。

2)交换的是路由表。

3)按固定时间间隔交换路由信息。

6.OSPF

不仅仅和相邻的路由器交换路由信息

五、运输层

1.应用进程之间的通信

两个主机进行通信实际上是两个主机中的应用进程之间的通信,进程之间的通信称为端到端的通信,网络层负责将数据传到另一个主机,但是并不负责将数据分发到进程,这个靠运输层完成。运输层主要是实现复用和分用,应用层的不同进程的报文通过不同端口交给运输层,再共用网络层提供的服务。

2.运输层的主要功能

1)  运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信,(但网络层是为主机之间提供逻辑通信)

2) 对收到的报文进行差错检测。

3)运输层有两种协议,即面向连接的TCP和无连接的UDP

TCP:面向连接,每条TCP连接只能是一对一的,提供可靠交付的服务,面向字节流。TCP对应用进程一次把多长的报文发送到TCP缓存是不关心的,TCP只根据对方给出的窗口值当前网络拥塞程度来决定一个报文段应包含多少字节。

UDP:不建立连接,发送的报文长度是应用进程给出的。UDP面向报文,应用层传来的报文多大就发多大。

3.TCP的端口

每个 个人计算机的端口号没有联系,只有本地意义,标志本计算机中各进程。但是公共服务器的端口号往往固定,方便提供服务。

4.TCP的连接

TCP连接的两个端点,这端点不是主机或端口,而是套接字。socket={IP:端口号},{IP1,端口号1}+{IP2,端口号2}唯一确定一条TCP连接。

分为连接建立,数据传输,连接释放三个阶段。

要使每一方能够确知对方的存在。

要允许双方协商一些参数(如最大报文段长度,最大窗口大小,服务质量等

能够对运输实体资源(如缓存大小,连接表中的项目等)进行分配。

1)连接建立:三次握手

A想和B建立连接,那么置SYN=1(同步序号),seq=x,A进入SYN-SENT状态,B收到后立即发一个确认连接报文,SYN=1,ACK=1,ack=x+1,seq=y,B进入SYN-RCVD状态,A收到确认报文后回复ACK=1,seq=x+1,ack=y+1,A单方面进入ESTABLISTHD状态,B收到确认后也进入ESTABLISHED状态。

SYN:表明该报文是连接请求报文或连接接受报文。 

如果不发第三次ack,B不知道A是否收到确认,那么他就会一直重传,直到收到A的ACK。单纯的ACK不携带数据的分组,是不需要确认的,但是带有数据的或SYN=1/FIN=1的报文都必须得到确认。

2)释放连接:四次握手

某方数据传完后可以发出释放连接的请求,但是不能断开,要等另一方的数据传完才能断开连接

首先A发送FIN报文,进入FIN-wait-1(等待接收B的FIN的第一状态),B收到后立即回复ACK,确认A的请求,进入CLOSE-wait,,A进入FIN-wait-2状态,但是B不立即发送FIN断开连接,而是发完他要发的数据,发完后发送FIN报文,告知A我好了,进入LAST-ACK,然后A对B的FIN进行确认,进入TIME-WAIT状态等待2MSL,  这是因为如果B没收到ACK,就会继续发FIN, 一来一回正好两个MSL(segment lifetime)

5.可靠传输

使用确认重传机制就可以保证可靠传输。这种可靠传输协议常称为自动重传请求ARQ (Automatic Repeat reQuest)

ARQ 表明重传的请求是自动进行的,接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组,一旦超时没收到确认报文就自动重传。

1)停止等待协议

在发送一个分组后,这个分组还要暂时保留,以便出问题了可以重传。

每个分组和确认分组都要进行编号。

超时计时器的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。至少要保证确认分组回来的正常时间。

2)流水线传输

发送方可连续发送多个分组,不必每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认再发下一个,但也有限定当前可以最多发多少个。由于信道上一直有数据不间断地传送,这种传输方式可获得很高的信道利用率。

6.流量控制

利用滑动窗口实现。流量控制就是不要发太快,要保证接收方可以来得及接收,同时要兼顾网络状态,不能发生拥塞。

六、应用层

1.DNS:完成域名到IP的映射

域名如ahu.edu.cn便于人记忆,ip便于计算机处理,二者一 一对应。

2.DNS服务器

1)根域名服务器,存储着顶级域名服务器的ip

2)顶级域名服务器,存储着权限权限域名服务器的地址

3)权限域名服务器,负责存储一个区的ip,是具体的。

4)本地域名服务器,相当于外交部发言人,当外交部要强烈谴责某个人,并注销他的身份证,但是只知道这个人的名字(http://cunjianguo.baigong.usa.un),不知道他的身份证号码,就让发言人去做这件事,发言人先问联合国(根域名服务器),你知不知道这个人在哪,联合国说“不知道,但是美国知道”,然后发言人去问美国(顶级域名服务器),你知不知道这个人在哪,美国说“我不知道,但是白宫知道”,然后发言人去问白宫(权限域名服务器),你知不知道这个人在哪,白宫说“啊,我知道啊,他就住在这,不就是建国同志吗”,然后白宫给发言人耿爽发了建国同志的中华人民共和国身份证号码(192.168.233.288)。

当我们在浏览器的地址栏输入网址,首先我们要通过网址得到IP,即进行域名解析

域名解析 –> 发起TCP的3次握手 –> 建立TCP连接后发起http请求 –> 服务器响应http请求,浏览器得到html代码 –> 浏览器解析html代码,并请求html代码中的资源(如js、css、图片等) –> 浏览器对页面进行渲染呈现给用户。
 

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