计算机网络知识点总结回顾

计算机网络

对之前笔记进行整理，也是回顾知识点的一种方式。

1. 网络体系结构
   • iso/osi参考模型。
   • 时延、带宽和吞吐量计算
2. 物理层
   1）通信基础
   • 信道
     • 单工：只有一个方向的通信，而没有反方向的交互
     • 半双工：双方都可发接信息，但是不能同时
     • 全双工：双发可以同时发接信息
   • 定理
     • 奈氏准则：理想通信道下的极限数据传输速率 $=2wlogV$
     • 香农定理：通信的极限数据传输率 $wlogV(1+S/N)$
   • 调制与编码：
     • 调制：把数据变换为模拟信号的过程
     • 编码：把数据变换为数字信号的过程
     • 数字data -> 数字信号：非归零码、曼切斯特编码、差分曼切斯特编码
     • 数字data -> 模拟信号：幅移键控、频移键控、相移键控、正交振幅调制
     • 模拟data -> 数字信号：抽样、量化、编码
     • 模拟data -> 模拟信号：频分复用
   • 传输方式
     • 电路交换：两点之间建立物理路径传输期间独占
     • 报文交换：不建立专门的连接，报文携带目标地址信息采用存储转发方式
     • 分组交换：把报文分隔成小的快，加上必要的控制信息进行传输
   • 分组交换
     • 数据报：分组之间可能存在不同的路径，各个分组分别转发
     • 虚电路：收发方建立一条逻辑电路，分组沿虚电路传输
   • 传输介质
     • 有线
     • 无线
   • 设备
     • 中继器：将信号放大转发，消除失真衰减，有5-4-3规则
     • 集线器：多端口中继器，对信号方法发送到所有端口
3. 数据链路层
   • 功能
     • 为网络层提供服务链路管理，帧定界，透明传输，流量控制，差错控制
   • 组帧
     • 字符计数法
     • 收尾定界法
     • 违规编码法
   • 差错控制
     • 检错编码
     • 纠错编码
   • 可靠传输
     • 用确认和超时重传两种机制来保证
   • 流量控制
     • 停止等待：发送方每发送一帧都要得到接收方确认才发送下一帧
     • 后退N镇协议：按序接收从最后一个确认开始
     • 选择重传：可以不按序收，重传没有确认的帧
   • 介质访问
     • 信道划分：频分复用、时分复用、波分复用、码分复用
     • 随机访问
       • ALOHA协议：
         • 纯ALOHA协议：不检测直接发，无确认则等待
         • 时隙ALOHA协议：划分间隙，按时发送
       • CSMA协议
         • 1-坚持：闲则发送，忙则继续监听
         • 非坚持：线则发送，忙则等随机时间再听
         • P-坚持：线则以P概率发送，1-P等待下一个时隙，忙则等待随机时间再发
       • CSMA/CD协议：先听后发，边听边发，冲突停发，随机重发。二进制指数退避算法来解决碰撞问题。
       • CAMA/CA协议：避免碰撞-预约信道，ACK帧，RTS/CTS帧。二进制指数退避。
     • 轮询访问：令牌传输协议，只有得到令牌才可以发送
   • 局域网
   • 广域网
     • PPP协议：面向字节，采用字节填充，只支持全双工
     • HDLC协议：面向比特，采用0比特插入法，有信息帧监督帧，无标号帧
   • 设备
     • 网桥：把两个或多个以太网连接起来变成一个网段，
       • 透明网桥：按自学习算法填写转发表，按转发表转发
       • 源路由网桥：先发送发现帧，按返回结果转发
     • 交换机：多端口的网桥
       • 直通式：只检查目的地址
       • 存储转发：缓存，检查正确性
     • 相同点：按MAC地址转发，都能隔离冲突域，不能隔离广播域。
4. 网络层
   • 功能
     • 异构网络互联，路由交换与转发，拥塞控制
   • 路由算法
     • 静态：手工控制
     • 动态：通过交换信息来构造，有距离向量和链路状态算法
   • 层次路由：将互联网分成较小的自治系统，系统内部决定用什么协议
     • 内部网关协议：内部使用的协议，如RIP，OSPE
     • 外部网关协议：之间使用协议，如BGP4
   • IPV4
     • 首部部分20B，首部长度，总长度，片偏移的单位分别为：4B，1B，8B
     • NAT-实现专用网络与公用网络的相互转换
     • CIDR：变长子网掩码的基础上提出的消除abc类网络划分
     • 路由聚合：取最长公共前缀作为网络号，一个快表示很多地址
   • 协议：
     • ARP:对于特定的IP地址，查询对应的物理地址
     • DHCP：动态分配ip地址
     • ICMP：给主机或路由报告差错和异常
   • IPV6：首部40B，地址长16B
   • 路由协议
     • IGP
       • RIP：由距离向量路由算法，用udp与相邻路由交换路由表（距离为16时表示不可达）。
       • OSPF：基于链路状态路由协议，用ip与全部路由交换相邻结点链路状态
     • EGP：BGP-基于路径向量路由，使用TCP，寻找的并非最佳路由
   • IP组播：实现一点对多点，用UDP协议，用D类地址
   • 移动IP：规定IP，实现不同网段漫游功能，移动结点，本地代理，外部代理
   • 路由器：连接异构网络，完成路由转发，隔离冲突域广播域，按IP转发
     • 控制部分：路由选择处理机，构造，维护路由表
     • 分组转发部分：交换结构，一组输入和一组输出端口
5. 传输层
   • 提供：进程间的逻辑通信，复用，分用，差错检测
   • UDP：无连接，首部开销小，最大努力交付，应用层来保证可靠性
     • 首部：8B，源端口，目的端口，长度，校验和
     • 校验：用首部，伪首部，数据进行二进制反码取反。
   • TCP：有连接，一对一，可靠交付，全双工，面向字节流。
     • 首部：20B，源端口，目的端口，序号，确认号等信息
     • 连接管理：三次握手建立，四次挥手释放
     • 机制：序号、确认、重传->超时，冗余确认
     • 拥塞控制：
       • 原理：自己估算网络拥塞程度来设置cwnd的值。
       • 方法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复
       • 处理：ssthresh置为原cwnd的一半，cwnd置1.
6. 应用层
   • 应用模型：c/s模型，P2P模型
   • 域名系统：将主机名转为IP地址，运行在UDP上，使用53号端口
     • 根域名服务器
     • 顶级域名服务器
     • 授权域名服务器
     • 本地域名服务器
     • 查询方式：递归式、递归与迭代结合
   • 文件传输协议：在因特网上存取文件，tcp之上，控制连接为21号端口，数据连接为20号端口
   • 电子邮件：stmp->发邮件，TCP之上，25号端口；pop3->收邮件，TCP之上，110号端口
   • 万维网