はじめに: ブロガーは、大学院研究のためのインタビューを目的として、夏休み中にコンピュータ ネットワーク関連の知識ポイントをいくつか整理しました。参考教科書
《计算机网络》（第8版，谢希仁编著）。整理の過程で、インターネット上の他の資料も参考にさせていただきましたが、そのほとんどは現在では参照できなくなりましたので、権利侵害があった場合には、削除するよう通知いたします。
第1章 概要
1. コンピュータ ネットワーク: 現在、コンピュータ ネットワークのより適切な定義は次のとおりです。コンピュータ ネットワークは主に、さまざまな種類のデータの送信に使用できる、プログラム可能な汎用ハードウェアによって相互接続されており、成長するアプリケーションに適応できます。
2. コンピュータネットワークの機能：
① 共有ハードウェアリソース（処理リソース、ストレージリソース、入出力リソースなどの高価な機器をネットワーク全体で共有できるため、ユーザーは投資を節約でき、集中管理にも便利です） ②ソフトウェア資源の共有
（ファイル転送サービスによる遠隔ファイルへのアクセスなど）
③利用者間の情報交換（電子メールなど）
④分散処理（コンピュータネットワーク上のコンピュータシステムが過負荷になった場合に、コンピュータシステムに負荷を割り当てて処理することが可能）複雑なタスクをネットワーク内の他のコンピュータ システムに送信することで、アイドル状態のコンピュータ リソースを利用してシステム全体の使用率を高めます。)
3. インターネットの構成：運用方法の観点からは、エッジ部分とコア部分が含まれます。言い換えれば、ネットワークトポロジーはエッジ部分とコア部分に分かれます。エッジ部分: インターネットに接続されているすべてのホストで構成され、データ、オーディオ、ビデオの送信、またはリソースの共有に使用され、ユーザーが直接使用します; コア部分: ネットワークとルーターで構成され、エッジ部分にサービスを提供するために使用されます。
4. ネットワークのエッジにあるエンド システム間の通信には、クライアント/サーバー (C/S) とピアツーピア (P2P) の 2 つのタイプがあります。
C/S: サービスと 2 つのプロセス間のサービス間の関係。クライアントはサービスの要求者であり、サーバーはサービスのプロバイダーです。
P2P: サービスプロバイダーとリクエスターの間に区別はありません。ホストはピアツーピアで通信します。
5. ルーター: 主にパケット交換を実現するために使用される専用のコンピューターであり、その機能は受信したパケットを転送することです。
6. パケット交換: ストアアンドフォワード技術を使用して、メッセージは送信前にいくつかのグループに分割されます。（ヘッダーをデータの前に付けてパケットを形成します。）
パケット交換のメリットとデメリット：P16 を参照
情報交換方式：パケット交換、メッセージ交換、回線交換
回線交換：メッセージ全体のビットストリームは、ソースポイントは、あたかもパイプ内を輸送されているかのように、目的のポイントに直行します。
メッセージ交換：まずメッセージ全体を隣接ノードに送信し、すべてが格納された後、転送テーブルを検索して次のノードに転送します。
パケット交換: 1 つのパケット (メッセージ全体の一部) が隣接ノードに送信され、転送テーブルに格納および検索されて、次のノードに転送されます。
7. 帯域幅: 単位時間あたりにネットワークを通過できる最高のデータ レート。(ビット/秒)
8. スループット: 単位時間あたりにネットワーク内を通過する実際のデータ量 (ビット/秒)
9. レイテンシー:
送信レイテンシー: ホストがデータを送信するのにかかる時間。最初のデータ フレームを送信してから最後のデータ フレームを送信するまでにかかった時間。
伝播遅延: 電磁波がチャネルを通過するのにかかる時間。
処理遅延: ルーターがパケットを受信してから処理するのにかかる時間。
キュー遅延: パケットがルーターに入った後、初めてキュー内で待機する必要があります。
10. 遅延と帯域幅の積: = 伝播遅延 * 帯域幅。リンクをパイプラインと考えると、遅延と帯域幅の積は、このリンクに収容できるビット数を表します。
11. 往復時間 RTT : データ送信の開始から送信者が受信者からの確認を受信するまでの合計経過時間。
12. コンピュータ ネットワークのアーキテクチャ: コンピュータ ネットワークのさまざまな層とそのプロトコルの集合。
この本で説明されている 5 層のアーキテクチャは、上から順に、アプリケーション層、トランスポート層、ネットワーク層、リンク層、物理層です。
(1) 物理层: データ送信の単位はビットです。送信者が 1 を送信した場合、受信者は 1 を受信する必要があり、送信者が 0 を送信した場合、受信者は 0 を受信する必要があります。したがって、物理層では、「1」と「0」をどの程度の電圧で表すか、ケーブルのプラグのピンの数、およびピンの接続方法を考慮する必要があります。
(2) 数据链路层: データリンク = 物理リンク + 通信プロトコル。① 2 つのホスト間のデータ送信は常にセグメントごとのリンクで送信され、これには特別なリンク層プロトコルの使用が必要です; ② データ送信時に、データリンク層がネットワーク層に引き継ぎます IP データ パケットはフレームにカプセル化されます、フレームは隣接するノードのリンク上で送信されます。フレーム = データ + 制御情報。次に、フレームはデータ部分を抽出し、ネットワーク層に渡します。
(3) 网络层: パケット交換ネットワーク上のさまざまなホストに通信サービスを提供します。主なタスクは 2 つあります: ① 特定のアルゴリズムを通じて、インターネット内の各ルーターでパケットを転送するための転送テーブルを生成します｡ ② 各ルーターがパケットを受信すると、転送テーブルに指定されたパスに従ってパケットを転送します。次のルーター。
(4) 运输层: 2 つのホストのプロセス間の通信のための一般的なデータ送信サービスの提供を担当します。トランスポート層は多重化と逆多重化の機能を持ち、主に TCP/UDP の 2 つのプロトコルを使用します。
(5) 应用层: アプリケーションプロセス間の対話を通じて特定のネットワークアプリケーションを完成させます。ネットワーク アプリケーションが異なれば、必要なプロトコルも異なります。アプリケーション層プロトコルは、アプリケーション プロセス間の通信と対話のルールを指定します。
OSI的七层协议: 物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層。
TCP/IP四层协议: リンク層、インターネット層、トランスポート層、アプリケーション層。
プレゼンテーション層: データ圧縮、暗号化、およびデータ記述。これにより、アプリケーションは各ホストのデータの異なる内部形式を気にする必要がなくなります。
セッション層: セッションを確立および管理します。
5 層プロトコルにはプレゼンテーション層とセッション層がありませんが、これらの機能はアプリケーション開発者に委ねられています。
第2章 物理層
1. 物理層の役割: 物理層は、特定の伝送媒体ではなく、さまざまなコンピュータに接続された伝送媒体上でデータ ビット ストリームをどのように伝送するかを検討します。
物理層の特性：
①機械的特性：コネクタの形状、大きさ、配置などの情報。
②電気的特性：ケーブルの電圧範囲
③機能的特性：特定のライン上の特定のレベルの電圧の意味を説明する
④プロセス特性：さまざまな機能に対して起こり得るさまざまなイベントの発生順序
2. 単信通信：一方向の通信のみが可能
半二重通信：双方向の通信が可能だが、同時に送信はできない
二重通信：双方向の通信が可能で、同時に送信は可能時間
以下にいくつかのチャネル多重化テクノロジを示します。
3. 時分割多重化: すべてのユーザーが異なる時間に同じ周波数帯域幅を占有します
周波数分割多重化: すべてのユーザーが同時に異なる帯域幅リソースを占有します。
波長分割多重：光を周波数分割多重すること。
符号分割多重 CDM : 各ユーザーは同じ周波数帯域を同時に通信に使用できます。各ユーザーは選択された異なるコード パターンを使用するため、相互に干渉することはありません。
第3章 データリンク層
1. データリンク: データ伝送用の物理回線 + データ伝送を制御するための通信プロトコル
2. データリンク層の 3 つの基本的な問題:
① 封装成帧: データの前後にヘッダーとテールを追加します。フレームのスタートマークはSOH、エンドマークはEOT
② 透明传输：データ部にSOH/EOTが含まれないように、またフレームの境界を誤って検出することを防ぐため、フレームの前にエスケープ文字を追加する必要があります。これらの特殊文字。
③ 差错检测: 送信中にビットにエラーが発生する場合がありますので、そのエラーを見つけてください。方法には、巡回冗長検査 (CRC) が含まれます。(0 が 1 になる、1 が 0 になるなどのビット エラーを検出するために使用されます。) ただし
、エラー検出ではフレーム損失、フレームの繰り返し、フレームの順序外れなどの状態は検出できないため、信頼性の高い送信は保証できません。 。
データリンク層で使用されるチャネルには、ポイントツーポイント チャネルとブロードキャスト チャネルの 2 種類があります。
3. ポイントツーポイント プロトコル PPP は、
ユーザー コンピュータと ISP 間の通信に使用されるデータ リンク層プロトコルです。
4. ブロードキャストチャネルのデータリンク層を利用する
ブロードキャストチャネルは1対多の通信が可能です。ローカル エリア ネットワークのトポロジ構造には、スター ネットワーク (ハブ)、リング ネットワーク、バス ネットワークが含まれます。
複数のユーザーがチャネルを共有する必要がありますが、チャネルを共有するには、上で紹介した時分割多重などの方法を使用する方法と、動的メディア アクセス制御方法を使用する方法の 2 つがあります。動的メディアアクセス制御方式には、ランダムアクセスとコントロールドアクセスの２つの方式がある。ランダム アクセスの特徴は、ユーザーがランダムにメッセージを送信できることです。2 人のユーザーが同時にメッセージを送信して競合が発生した場合、競合を解決するための衝突プロトコルが必要です。制御アクセスの特徴は、ユーザーがランダムにメッセージを送信できないが、ポーリングの受け入れなど、特定のルールや制御に従わなければなりません。
5. アダプター/ネットワーク カードの役割: コンピューターはアダプターを介して LAN と通信します。① シリアルデータとパラレルデータを変換します。②データをキャッシュします（ネットワーク上のデータレートはコンピュータバス上のデータレートと同じではないため）。③ アダプターを管理するデバイスドライバーをコンピューターのオペレーティングシステムにインストールします。④ イーサネットプロトコルを実現します。
6. CSMA/CD プロトコル:
プロトコルの要点:
① 多点接入: このネットワークがバス ネットワークであることを示します。コンピュータはマルチポイント方式でバスに接続されます。
② 载波监听: 送信しながら監視します。データ送信前でも送信中でも、チャネルを継続的に監視する必要があります。主に衝突を避けるためです。データ送信前にデータ送信を検出した場合は、一時的にデータ送信を行いません。送信データ中にデータ送信が検出された場合は送信を終了します。
③ 碰撞检测: アダプターはデータ送信中にチャンネルの電圧変化を監視します。電圧が特定のしきい値を超えると、バス上の少なくとも 2 つのステーションが同時にデータを送信している、つまり衝突が発生したと考えられます。
したがって、CSMA/CD は半二重通信のみを実行できます。
競合期間/衝突ウィンドウ: バスのエンドツーエンド伝播遅延 2τ の 2 倍。ステーションがデータを送信した後、競合期間後に衝突が検出されなかった場合、衝突は発生しないことを意味します。
切り捨てバイナリ指数バックオフ: 衝突後にいつ再送信するかを決定します。セットから乱数を選択し、再送信後の時間は競合期間の r 倍でなければなりません。
強化されたコリジョン: データを送信しているステーションがコリジョンを発見した場合、データの送信を直ちに停止するだけでなく、32 ビットまたは 48 ビットの人為的干渉信号を送信して、コリジョンが発生したことをすべてのユーザーに知らせる必要があります。
バックオフアルゴリズム: ① 基本的なバックオフイベントは 2τ です。②離散整数の集合[0,1,...,2k乗-1]から数値rをランダムに選択し、再送遅延時間は競合期間のr倍となります。k=min[再送回数, 10] ③ 再送が 16 回に達しても失敗した場合は、フレームを破棄して上位層に報告します。
7. ハブ: ハブスター型トポロジの中心にあるデバイス。ハブを使用した後、ネットワークは物理的にはスター、論理的にはバスになり、使用されるプロトコルは引き続き CSMA/CD プロトコルになります。ハブは物理層で動作します。
8. 仮想ローカル エリア ネットワーク: より大きなローカル エリア ネットワークをいくつかの小さなローカル エリア ネットワークに分割し、各ローカル エリア ネットワークはより小さなブロードキャスト ドメインになります。物理的な場所に依存しない、特定の共通要件を共有する LAN セグメントの論理グループ。仮想ローカル エリア ネットワークは、実際にはユーザーに提供されるサービスであり、新しいタイプのローカル エリア ネットワークではありません。
9. インターネット、インターネット、イーサネットの違い
计算机网络（network）: 複数のコンピュータが相互接続されている場合、相互接続されたコンピュータは通信し、情報を共有できます。これがネットワークです。
互联网（internet）: 「ネットワークのネットワーク」とは、複数のコンピュータネットワークを接続したネットワークを指す総称です。
因特网（Internet）: インターネットの一種であり、多数の相互接続ネットワークによって形成される現在世界最大のオープンかつ特殊なコンピュータネットワークです。
以太网（Ethernet）：イーサネット（Ethernet）は、ローカルエリアネットワーク通信を実現するために設計されたデータリンク層技術であり、接続内容、電子信号、物理層を含むメディアアクセス層プロトコルを規定します。イーサネットは現在、トークン リング、FDDI、ARCNET などの他の LAN 標準に代わって最も広く使用されている LAN テクノロジです。
ローカル エリア ネットワーク: 狭いエリア内で複数のコンピュータとデータ通信デバイスを直接接続することによって形成されるネットワーク。
10. 拡張イーサネット
方法 1 : 光ファイバー モデムと光ファイバーを使用して、異なるイーサネット ネットワークを接続します。
利点: 大学のさまざまな学部のイーサネット上のコンピュータが通信できるようになり、イーサネットがカバーする地理的範囲が拡大します。
欠点: コリジョン ドメインは大きくなりますが、スループット レートは変わりません。常に、各コリジョン ドメイン内の 1 つのステーションだけがデータを送信します。つまり、2 つのステーションがデータを送信しているとき、現時点では他の部門は通信できません。異なる部門が異なるイーサネット テクノロジを使用している場合、それらをハブで接続することはできません。
方法 2 : データリンク層でイーサネットを拡張します。スイッチを使用してください。
スイッチ: 全二重、並列処理あり。相互に通信するホストは伝送媒体を独占し、衝突することなくデータを伝送します。イーサネット スイッチの各ポートは、単一のホストまたは別のイーサネット スイッチに直接接続されます。衝突の問題は発生せず、CSMA/CD プロトコルは使用されません。
第4章 ネットワーク層
1. ネットワーク層によって提供される 2 つのサービス: 仮想回線サービスとデータグラム サービス。比較はP117を参照
2.インターネット プロトコル IP
と組み合わせて使用されるプロトコルは、アドレス解決プロトコル ARP、インターネット コントロール メッセージ プロトコル ICMP、およびインターネット グループ管理プロトコル IGMP の 3 つです。書籍P119参照
。相互接続に参加するコンピュータネットワークはすべて同じインターネットプロトコルIPを使用するため、相互接続後のコンピュータネットワークは仮想的な相互接続ネットワークとみなすことができます。
インターネットにおけるパケットの送信プロセス: 送信元ホスト H1 は IP データグラムを宛先ホスト H2 に送信したいと考え、まず自身の転送テーブルを検索して宛先ホスト H2 がネットワーク上にあるかどうかを確認します。存在する場合は、直接配信してタスクを完了します。そうでない場合は、IP データグラムを特定のルータ R1 に送信し、R1 は独自の転送テーブルを検索した後、間接配信のためにデータグラムを R2 に転送し、このように転送を続けます。宛先ホストに配信されるまで。
3. IP アドレス: 簡単にアドレス指定できるように、インターネットに接続されている各ホストの各インターフェイスに一意の 32 ビット識別子を割り当てます。IP アドレスは、ネットワーク番号 + ホスト番号の 2 つの部分で構成されます。IP アドレスの分類については、書籍 P124 を参照してください。
クラス A アドレスでは、ネットワーク番号はすべて 0 (このネットワーク) を意味し、ネットワーク番号はすべて 1 (ローカル ソフトウェア ループバック テスト用に予約されています) です。クラスAアドレスのホスト番号のうち、ホスト番号がオール0、オール1のものは通常割り当てられません。ホスト番号がすべて 0 の場合は、その IP アドレスが「このホスト」に接続されている単一のネットワーク アドレスであることを意味し、ホスト番号がすべて 1 の場合は、ネットワーク上のすべてのホストを意味します。
4. 非機密アドレス指定 CIDR
CIDR の表記は、IP アドレス = ネットワーク プレフィックス + ホスト番号です。オリジナルと比較した最大の違いは、ネットワークプレフィックスの長さnが固定ではなく、0～32の間で任意の値を選択できることです。例: 128.45.35.7/20。
プレフィックス n=32、ホスト番号なしの場合、これはホスト ルートです。
プレフィックス n=31 の場合、アドレス ブロックには IP アドレスが 2 つだけあり、これはポイントツーポイント リンクです。
プレフィックス n=0 で、IP アドレスがすべて 0、つまり 0.0.0.0/0 の場合、これがデフォルト ルートです。
5. アドレス マスク: IP アドレスからネットワーク アドレスを迅速に計算するのに役立ちます。アドレス マスクは 1 と 0 の文字列で構成され、1 の数がネットワーク プレフィックスの長さになります。例: 255.0.0.0/8 はアドレス マスクです。アドレス マスク AND IP アドレス = ネットワーク アドレス。
6. ルート集約: 大きな CIDR アドレス ブロックには多くの小さなアドレス ブロックが含まれることが多いため、ルーターの転送テーブルでは、より大きなアドレス ブロックが多くの小さなアドレス ブロックを置き換えるのに使用されます。この方法をルート集約と呼びます。これにより、転送テーブルのサイズが圧縮されてスペースが節約され、テーブルの検索にかかる時間も短縮されます。
7. MAC アドレスと IP アドレス: 両者の違いは、MAC アドレスがデータリンク層で使用されるアドレスであるのに対し、IP アドレスはネットワーク層以上で使用されるアドレスであり、論理アドレスであることです。IP アドレスはデータリンク層に渡されるときに MAC フレームにカプセル化され、MAC フレームで使用されるアドレスはすべて MAC アドレスです。
8. アドレス解決プロトコル ARP の役割
: 特定のマシンの IP アドレスはすでにわかっていますが、その MAC アドレスを知るにはどうすればよいでしょうか?
ARP キャッシュ: 各ホストには ARP キャッシュがあり、ローカル エリア ネットワーク上の IP アドレスから MAC アドレスへのマッピング テーブルが保存されます。注: ARP は、同じ LAN 上のホストまたはルーターの IP アドレスと MAC マッピングの問題を解決します。
ARP の動作プロセスは次のとおりです。ホスト A は、ローカル エリア ネットワーク内のホスト B にメッセージを送信します。まず、ARP に B の IP アドレスがあるかどうかを確認し、存在する場合は、B の対応する MAC アドレスを確認します。存在しない場合は、次に ARP を実行します。
① ホスト A は、ローカル エリア ネットワーク上で ARP 要求パケットをブロードキャストします。(私はホスト A、私の IP アドレスは blabla、ホスト B の IP アドレスは blabla であることがわかり、ホスト B の MAC アドレスを知りたいです。) ② 次に、このローカル エリア ネットワーク上で ARP プロセスを実行しているすべてのホストは
、パケット
③ ホスト B は ARP 要求パケットを受信後、ARP 応答パケットを A に送信します。
④ ホスト A は応答パケットを受信し、B の MAC アドレスを取得して ARP キャッシュに書き込みます。
ARP はキャッシュ内の各アイテムの有効期間を維持し、有効期間を超えたアイテムはキャッシュから削除されます。
P135 4 つの典型的な状況。
9. IPデータグラムフォーマットブック P136
10. IP 層でパケットを転送するプロセス
① ホスト H1 が宛先ホスト H2 にメッセージを送信します まず、H2 がネットワーク内に存在するかどうかを判断します。ルーター。そうでない場合は、ルーターに任せてください。
②ルータは、フォワーディングテーブルを参照し、ルーティングテーブルに宛先ネットワークへの経路があれば、次ホップのルータにデータグラムを送信します。それ以外の場合、データグラムはデフォルト ルートに送信されます。
(このネットワークの宛先アドレスとサブネットマスクの論理積をとってネットワークアドレスを取得します。ネットワークアドレスがこのネットワークアドレスであれば配信されます) 最長の
プレフィックス
11. インターネット制御メッセージ プロトコル ICMP の主な機能
: ホストまたはルーターのエラーまたは異常を報告し、それによって IP データグラムの配信が成功する可能性を高め、IP データグラムを効果的に転送します。
ICMP メッセージは、ICMP エラー レポート メッセージ (宛先到達不能、時間超過、パラメータ更新、ルート変更)、ICMP クエリ メッセージ (要求または応答、タイムスタンプ要求) の 2 つのタイプに分類されます。
ICMP のアプリケーション: PING/TRACEROUTE
12. 内部ゲートウェイ プロトコル RIP (ルーティング プロトコル)
距離ベクトルに基づくルーティング プロトコル。長所: シンプルでオーバーヘッドが低い; 短所: 小規模ネットワークにのみ適している; 悪いニュースはゆっくりと広がります。
RIPの特徴：①隣接するルータ間のみで情報を交換する、②ルータ間で交換する情報は現在のルータが知っている情報のみ、③一定時間（例えば30秒）ごとに情報を交換する アルゴリズム処理：例は書籍P162参照①アドレスが
Xの場合
隣接ルータから送信される RIP メッセージの場合、まずメッセージ内のすべての項目を変更します。ネクスト ホップ フィールドのアドレスを X に変更し、すべてのポイント距離フィールドに 1 を追加します。
② 変更後のメッセージの全項目について
if原来路由表中没有目的网络Net
把这个项目添加到路由表中
else
if下一条路由器地址是X
把收到的项目替换原来路由表中的项目
else
if收到项目中的距离d小于路由表中的距离
进行更新
else
什么也不做
悪いニュースはゆっくりと広がります。ネットワーク障害が発生した場合、障害情報がすべてのルーターに送信されるまでに長い時間がかかります。
13. 内部ゲートウェイ プロトコル OSPF の
機能: ① フラッディング方式などを使用して、自律システム内のすべてのルーターに情報を送信します (ルーターはすべての出力ポートを介して隣接するルーターに情報を送信します)。② 送信される情報は、このルータに隣接するすべてのルータのリンク状態です。③リンクステートが変化したとき、または定期的に、ルータはフラッディングによってリンクステート情報を他のすべてのルータに送信します。
すべてのルータは最終的にリンク状態データベースを構築します。これは実際にはネットワーク全体のトポロジ図です。
14. 外部ゲートウェイ プロトコル BGP は、
異なる自律システム内のルータ間で経路情報を交換するためのプロトコルであり、外部ゲートウェイ プロトコルです。
BGP は、最適なルートを計算するのではなく、宛先ネットワーク プレフィックスに到達できるより良いルートを選択しようとします。P173については、まだまだ読むべき内容がたくさんあります
第5章 トランスポート層
トランスポート層は、その上のアプリケーション層に通信サービスを提供し、アプリケーション プロセス間の通信のためのサービスを提供します。多重化、分離、誤り検出などの機能を実現します。トランスポート層には、ユーザー データグラム プロトコル UDP と伝送制御プロトコル TCP の 2 つの主要なプロトコルがあります。
1. ポート: アプリケーション層とトランスポート層の間のドアに相当します。アプリケーション層のプロセスは、トランスポート層を介してインターネットに送信されるために、このドアを通過する必要があります。各ポートにはポート番号が付けられており、ポート番号は同じコンピュータ上の異なるプロセスを区別するために使用されます。
ポート番号:
サーバーが使用するポート番号は既知のポート番号 (0 ～ 1023)、登録されているポート番号 (1024 ～ 49151)、
クライアントが使用するポート番号は 49152 ～ 65535 (クライアントがプロセスを実行するときにのみ動的に選択される) )
2. ユーザー データグラム プロトコル UDP
は、コネクションレス型、ベストエフォート型配信（確実な配信は保証されない）、メッセージ指向（アプリケーション層から渡されたメッセージを結合したり分割したりせず、そのまま送信する）です。輻輳制御はありません (ネットワークの輻輳によってホストの送信速度が低下することはありません)、多重化と逆多重化 (複数のアプリケーション プロセスがトランスポート層にデータを送信した後、ネットワーク層プロトコルを共有します。|ネットワーク層はポート番号に基づいています)ヘッダーが異なります、対応するポートにデータを転送します)
3. 伝送制御プロトコル TCP は
コネクション指向であり (TCP プロトコルを使用する前に、まず TCP 接続を確立します)、信頼性の高い配信、全二重通信、および TCP 接続はポイントツーポイントおよびバイト指向です。
ソケット: IP アドレス + ポート番号。これは TCP 接続のエンドポイントです。
4. 確実な送信の動作原理
(1) 停止待機プロトコル: パケットを送信するたびに送信を停止し、相手の確認を待ちます。確認応答を受信したら次のパケットを送信します。3 つのケースがあります
。 ① エラーがない状況
② エラーが発生した場合: 確認が受信されない場合、タイムアウト再送信します。
③ 確認が失われて確認が遅れます
。 確認が失われた場合、タイムアウト再送信が必要となり、タイムアウト再送信後にパケットが見つかります。複製される場合、重複したパケットは破棄され、確認応答が再度送信されます。遅延通知を受け取った後、A は何も行いません。
(2) 継続的 ARQ プロトコル: 送信側が送信ウィンドウを維持し、送信ウィンドウ内の n 個のパケットを相手の確認を待たずに連続的に送信できるため、チャネルの使用率が向上します。その後、送信者は確認応答を受信するたびに、送信ウィンドウを 1 パケットずつ前方にスライドさせます。
5. 確認番号と TCP 構造のシリアル番号の違い
: シリアル番号は、このメッセージ セグメントによって送信されるデータの最初のバイトのシリアル番号であり、確認番号は、メッセージ セグメントを受信すると予想される最初のデータ バイトです。相手のシリアル番号の次のメッセージセグメント。
6. TCPの信頼性の高い伝送の実現
①スライディングウィンドウプロトコル
②タイムアウト再送時間の選択
7. TCP フロー制御
意味: 送信者があまりにも速く送信しないようにし、受信者が受信する時間を確保します。
これは、スライディング ウィンドウ機構を使用して実現されます。送信者の送信ウィンドウは、受信者によって指定された受信ウィンドウの値を超えることはできません。
混乱ウィンドウ症候群: 受信側のバッファがいっぱいで、アプリケーション プロセスは受信バッファから一度に 1 バイトだけを読み取り、送信側に確認応答を送信して、ウィンドウ サイズを 1 バイトに設定します。次に、送信者はさらに 1 バイトのデータを送信します。この方法では、毎回 1 バイトのデータのみが送信されるため、送信効率が非常に低くなります。対処方法：受信者にしばらく待ってもらい、収容メッセージセグメントが長くなってから確認メッセージを送信してください。
8. TCP 輻輳制御は、
ネットワークに過剰なデータが注入されるのを防ぎ、ネットワーク内のルーターやリンクが過負荷にならないようにします。
方法: スロースタート、輻輳回避、高速再送信、高速リカバリ。
スロー スタート: 最初に確立された TCP 接続でデータを送信するときは、ネットワークの負荷が不明であるため、輻輳ウィンドウの値を小さい値から大きい値へと徐々に増加させます。送信者が新しいセグメントの確認応答を受信するたびに、送信者の輻輳制御ウィンドウが 1 ずつ増加します。,
輻輳ウィンドウ cwnd の過度の増大によるネットワークの輻輳を防ぐために、スロー スタートのしきい値を設定することも必要です。cwnd<ssthresh の場合はスロー スタート アルゴリズムを使用し、cwmd>ssthresh の場合は輻輳回避アルゴリズムを使用します。
輻輳回避: 往復時間 RTT が経過するたびに、送信側の輻輳ウィンドウ cwnd のサイズは、スロー スタートのように乗算されるのではなく、+1 されます。
高速再送信: 場合によっては、パケット損失が発生すると、受信側はネットワークが混雑していると考えて、時間をかけて再送信し、スロー スタート アルゴリズムを実行します。ただし、現時点ではネットワークは混雑していないため、スロー スタート アルゴリズムを実行してもネットワークの効率が低下するだけです。したがって、ネットワーク内でパケット損失が発生すると、受信者は送信者に 3 回繰り返し確認を送信するため、送信者は輻輳ではないことを認識しますが、受信者が受信するセグメントは 1 つ少なくなります。
高速リカバリ: 送信者は、少数のセグメントだけが失われたことを知っているため、スロー スタートを開始する代わりに、高速リカバリ アルゴリズムを開始します。高速回復アルゴリズムでは、送信者はしきい値を調整します: ssthresh=cwnd/2、cwnd=ssthresh。
相加的増加 AI: 輻輳回避フェーズでは、輻輳ウィンドウが直線的に増加します。
MD を減らすために乗算する: タイムアウトまたは 3 回の繰り返し確認が発生すると、しきい値を現在の輻輳ウィンドウの値に設定し、輻輳ウィンドウの値を大幅に減らす必要があります。
9. TCP コネクションの確立
(1) コネクションの確立 A をクライアント、B をサーバとする。
① A は B に接続要求セグメントを送信する
。 ② B は接続要求セグメントを受信後、接続に同意する場合は確認を送信する。 Aさんへ。A が確認を受信後、確立状態となる
③ B も A の確認を受信後、確立状態となる。
なぜ A は最後に B に確認を送信するのでしょうか? これは無効な接続要求セグメントが突然 B に送信されることを防ぐためです。
(2) コネクション解放
①A はまずコネクション解放セグメントを送信し、データの送信を停止し、TCP コネクションを能動的に切断します。
②B はコネクション解放セグメントを受信後、直ちに確認応答を送信します。このとき、AからB方向のコネクションは解放され、この時点でTCPコネクションはハーフクローズ状態となります。
②B が A に送信するデータがない場合、B はコネクション解放セグメントを送信します。
③AはBからコネクション解放セグメントを受信後、確認応答を送信します。
10. ネットワーク層があるのに、なぜトランスポート層が必要なのでしょうか?
ネットワーク層はホスト間の通信を実現するために使用され、トランスポート層はネットワーク層に基づいてアプリケーションプロセス間の通信のためのサービスを提供します。本質的に、2 つのホスト間の通信は、2 つのホスト内のアプリケーション プロセス間の通信であるためです。
11. 多重化と逆多重化とは何ですか?
これら 2 つはトランスポート層の機能です。多重化とは、送信者の複数の異なるプロセスが同じトランスポート層プロトコルを使用してデータを送信できることを意味し、逆多重化とは、受信者のトランスポート層がデータを各アプリケーション プロセスに (ポート番号に従って) 正しく配信できることを意味します。詳しくは書籍P217をご覧ください
13.ネットワーク内のグローバル同期現象を回避するためのアクティブなキュー管理 AQM 。キューの長さが特定の警告値に達すると (つまり、ネットワーク輻輳のわずかな兆候がある場合)、到着したパケットは積極的に破棄されます。このようにして、送信者に送信速度を遅くするよう促すことができ、ネットワークの輻輳の程度が軽減されます。かつては、RED をランダムに早期に検出する方法が一般的でした。
グローバル同期現象: ルーター テールの破棄により一連のパケット損失が発生することが多く、これが複数の TCP 接続に影響を及ぼし、多くの TCP 接続が同時にスロー スタート状態になります。
第6章 アプリケーション層
1. DNS ドメイン名解決プロトコル?
ドメイン名解決とは、ドメイン名を IP アドレスにマッピングするプロセス、または IP アドレスをドメイン名にマッピングするプロセスを指します。前者をフォワード分析、後者をリバース分析と呼びます。クライアントがドメイン名解決を必要とする場合、ローカル DNS クライアントを通じて DNS 要求メッセージを作成し、それを UDP データグラムの形式でローカル ドメイン ネーム サーバーに送信します。
ドメイン名解決には、再帰クエリと再帰と反復を組み合わせたクエリの 2 つの方法があります。
ドメイン名とは何ですか? インターネットに接続されているホストまたはルーターには、一意の階層名、つまりドメイン名があります。
2. ドメイン
名 ドメイン名は、「.」で区切られたラベルで構成されます。
例: nju . edu . cn
第 3 レベルのドメイン名 第 2 レベルのドメイン名 トップレベル ドメイン名
3. ドメイン ネーム サーバー
ルート ドメイン ネーム サーバー: すべてのトップレベル ドメイン ネーム サーバーの IP アドレスとドメイン名を知っています。ローカル ドメイン ネーム サーバーが IP アドレスを解決できない場合、最初にルート ドメイン ネーム サーバーを要求します。
トップレベル ドメイン ネーム サーバー: これらのドメイン ネーム サーバーは、そのトップレベル ドメイン ネーム サーバーの下に登録されているすべてのセカンドレベル ドメイン名の管理を担当します。
権限のあるドメイン ネーム サーバー: 権限のあるドメイン ネーム サーバー。ゾーンのドメイン ネーム サーバーを担当し、すべてのホスト ドメイン名のマッピングをゾーン内の IP アドレスに保存します。地区は会社などの一部を指す場合があります。
ローカル ドメイン ネーム サーバー: ホストが DNS 要求を送信すると、クエリ要求メッセージがローカル ドメイン ネーム サーバーに送信されます。ローカル サーバーがクエリできる場合、ドメイン名はすぐに IP アドレスに変換されますが、そうでない場合は、ルート ドメイン ネーム サーバーをクエリする必要があります。
4. ドメイン名解決プロセス
(1) ホストがローカル ドメイン ネーム サーバーにクエリを実行する: 再帰クエリ
(2) ローカル ドメイン ネーム サーバーがルート ドメイン ネーム サーバーにクエリを実行する: 反復クエリ
5. ワールド ワイド ウェブ WWW ワールド
ワイド ウェブは、インターネット上の 1 つのサイトから別のサイトに非常に簡単にアクセスできる大規模なオンライン情報リポジトリです。World Wide Web は分散型ハイパーメディア システムです。彼はハイパーテキスト システムの拡張です。リンクを使用して、インターネット上の別のドキュメントにアクセスできます。
World Wide Web はクライアント サーバー ベースで動作します。ブラウザはユーザーのホスト上の World Wide Web クライアント プログラムであり、World Wide Web ドキュメントが存在するホストがサーバーです。クライアント プログラムはサーバー プログラムにリクエストを送信し、サーバー プログラムはクライアントが必要とする World Wide Web ドキュメントをクライアント プログラムに送り返します。
（1）怎样标志分布在互联网上的万维网文档？——URL ユニフォーム リソース ロケーター
URL 形式:
プロトコル://ホスト名: ポート/パス
例: http://www.tsinghua.edu.cn。パス名とポートはここには書かれていません
（2）用什么协议来实现万维网上的各种链接？——ハイパーテキスト転送プロトコル HTTP
http はコネクションレスかつステートレスです。
World Wide Web の動作プロセス: ① TCP 接続を確立する; ② ブラウザが HTTP 要求メッセージを送信する; ③ サーバーが HTTP 応答メッセージを送信する; ④ TCP 接続を解放する。
サーバー プロセスは、クライアント要求を検出するために常に TCP ポート 80 をリッスンします。これらの要求と応答は特定のルールに従う必要があります。このルールはハイパーテキスト転送プロトコル HTTP です。
プロキシ サーバー: 最近のリクエストと応答の一部をローカル ディスクに一時的に保存します。新しいリクエストが到着したとき、プロキシ サーバーはそのリクエストが一時的に保存されているリクエストと同じであると判断すると、一時的に保存されているレスポンスを返します。URL のアドレスに従って、インターネットにアクセスしてリソースに再度アクセスする必要はありません。
ユーザー情報をサーバーに保存します:
(たとえば、サーバーはユーザーがショッピング カートに何を入れたかを記憶する必要があります)
Cookie を使用します。Cookie の仕組み: ユーザー A が Cookie を使用する Web サイトを閲覧すると、Web サイトのサーバーは A の識別コードを生成し、これをインデックスとして使用してサーバーのバックエンド データベースに項目を生成します。次に、A への HTTP 応答メッセージに、set-cookie というヘッダー行を追加します。A がファイルを受信すると、そのブラウザは、管理する特定の Cookie ファイルに、サーバーのホスト名と識別コードを含む行を追加できます。
Aさんが本ウェブサイトを閲覧し続けると、HTTPリクエストメッセージが送信されるたびに、ブラウザはCookieファイルから本ウェブサイトの識別コードを取り出します。それから。これにより、Web サイトはユーザー A のアクティビティを追跡できるようになります。
（3）怎样使不同作者创作不同风格的万维网文档？——ハイパーテキスト マークアップ言語 HTML
静的ワールド ワイド ウェブ ドキュメント: ドキュメントは作成後、ワールド ワイド ウェブ サーバーに保存され、ユーザーが閲覧する過程でコンテンツは変更されません。
動的 Web ドキュメント: ブラウザが Web サーバーにアクセスすると、ドキュメントのコンテンツがアプリケーションによって動的に作成されます。
アクティブな Web ドキュメント: この手法では、すべての作業がブラウザーにオフロードされます。P287
（4）怎样使用户能够很方便地获取所需信息？——検索エンジンの使用
他の
1. ホスト間の通信方法は？
クライアントサーバー (C/S): クライアントはサービスの要求者であり、サーバーはサービスのプロバイダーです。
ピアツーピア (P2P): クライアントとサーバーの間に区別はありません。
2. エンドツーエンド通信とポイントツーポイント通信の違いは何ですか?
基本的に、物理層、データリンク層、およびネットワーク層で構成される通信サブネットは、ネットワーク環境内のホストにポイントツーポイント サービスを提供し、トランスポート層はネットワーク内のホストにエンドツーエンド通信を提供します。
直接接続されたノード間の通信はポイントツーポイント通信と呼ばれます。これは、あるマシンと別のマシン間の通信のみを提供し、プログラムやプロセスの概念は必要ありません。同時に、ポイントツーポイント通信はデータ伝送の信頼性を保証できず、送信元ホストと宛先ホストの間でどの 2 つのプロセスが通信しているかを説明することもできません。これらのタスクはすべてトランスポート層によって実行されます。エンドツーエンド通信はポイントツーポイント通信に基づいており、ポイントツーポイント通信チャネルのセグメントで構成されており、ポイントツーポイント通信よりも上位の通信方法です。「End」はユーザー プログラムのポートを指し、ポート番号はアプリケーション層のさまざまなプロセスを識別します。
3. 同期と非同期?
コンピュータ ネットワークでは、同期は広い意味を持ち、統一された定義はありません。たとえば、プロトコルの 3 つの要素の 1 つは「同期」です。ネットワーク プログラミングでよく言われる「同期」とは、主に特定の関数の実行方法を指します。つまり、関数の呼び出し元は、次のステップに進む前に関数が実行されるのを待つ必要があります。非同期（Asynchronous）は、単に「非同期」と理解できます。データ通信において、同期通信と非同期通信には大きな違いがあります。
同期通信の通信当事者は、まず同期を確立する必要があります。つまり、双方のクロックが同じ周波数に調整されている必要があります。送信者と受信者は、同期されたビットの連続ストリームを常に送受信しています。主な同期方法は 2 つあり、1 つはネットワーク全体の同期、つまり非常に正確なマスター クロックを使用してネットワーク全体のすべてのノードのクロックを同期する方法、もう 1 つは準同期、つまり各ノードのクロックを同期する方法です。小さなエラーは許容されるため、他の手段を使用して同期送信を実現します。同期通信のデータレートは高くなりますが、実装コストも高くなります。
非同期通信で文字を送信する場合、送信する文字の間隔は任意ですが、受信側は常に受信準備ができている必要があります。送信側はいつでもキャラクタの送信を開始できるため、受信側が各キャラクタを正しく受信できるように、各キャラクタの先頭と末尾、つまりスタート ビットとストップ ビットにフラグを追加する必要があります。非同期通信では送信単位としてフレームを使用することもできます。このとき、受信側がフレームの始まり（つまりフレームの区切り）を知ることができるように、フレームの先頭と末尾にいくつかの特別なビットの組み合わせを設定する必要があります。非同期通信の通信装置はシンプルで安価ですが、伝送効率が低くなります（符号のオーバーヘッドが比較的大きいため）。
4. 4 つのネットワーク相互接続デバイス (リピータ、ハブ、ブリッジ、スイッチ) の違いと接続を分析してみます。これら
4 つのデバイスはすべて、LAN の相互接続と拡張のための接続デバイスですが、動作レベルと機能が異なります。
リピータは物理層で動作し、同じ速度と同じデータリンク層プロトコルで 2 つのネットワーク セグメントを接続するために使用され、その機能は、ベースバンド伝送中に長いケーブルを通過するデジタル信号によって引き起こされる歪みと減衰を除去することです。信号の波形と強度を必要な要件を満たすようにするのが信号再生の原理です。
ハブ (Hub) は物理層でも機能し、マルチ インターフェイス リピーターに相当します。複数のノードを共有ローカル エリア ネットワークに接続できますが、パブリック チャネル経由でデータを送信できるノードは常に 1 つだけです。
ブリッジはデータ リンク層で動作し、異なる物理層、異なる MAC サブレイヤ、および異なるレートのイーサネットを相互接続できます。ブリッジには、フレームのフィルタリングとフレームの保存と転送の機能があり、コリジョン ドメインを分離できますが、ブロードキャスト ドメインを分離することはできません。
スイッチはデータ リンク層で動作します。データ リンク層はマルチポート ブリッジに相当し、スイッチド LAN のコア デバイスです。ポート間で複数の同時接続を確立し、複数のノード間の同時送信を実現できます。したがって、ポートノードの増加によってスイッチの各ポートノードが占有する帯域幅は減少せず、ポートノードの増加に伴ってスイッチ全体の合計帯域幅は増加します。スイッチは通常、全二重モードで動作します。一部の LAN スイッチは転送にストア アンド フォワード モードを使用し、一部のスイッチはカットスルー スイッチング モードを使用します (つまり、フレームを受信すると、フレームの転送ポートを即座に決定します)。フレームの宛先 MAC アドレスに応じて、処理前にキャッシュする必要はありません)。
5. SMTP シンプル メール転送プロトコル
シンプル メール転送プロトコル (シンプル メール転送プロトコル、SMTP) は、信頼性が高く効果的な電子メール送信を提供するプロトコルであり、相互に通信する 2 つの SMTP プロセス間の情報交換を制御します。SMTP はクライアント/サーバーのアプローチを使用するため、メールの送信を担当する SMTP プロセスは SMTP クライアントであり、メールの受信を担当する SMTP プロセスは SMTP サーバーです。SMTP は、ポート番号 25 の TCP 接続を使用します。SMTP通信には、(1)コネクション確立(2)メール送信(3)コネクション解放の3つのフェーズがあります。
6.POP3
ポスト オフィス プロトコル (Post Offiffice Protocol、POP) は、非常にシンプルですが限定されたメール読み取りプロトコルであり、現在は 3 番目のバージョンの POP3 を使用しています。POP3 は「プル」(Pull) 通信方式を採用しており、ユーザーがメールを読むと、ユーザー エージェントはメール サーバーにリクエストを送信して、ユーザーのメールボックス内のメールを「プル」します。POP もクライアント/サーバーの動作方式を使用し、トランスポート層で TCP を使用し、ポート番号は 110 です。POP クライアント プログラムは受信者のユーザー エージェント上で実行されている必要があり、POP サーバー プログラムは受信者のメール サーバー上で実行されている必要があります。POP には、「ダウンロードして保存」と「ダウンロードして削除」の 2 つの方法があります。「ダウンロードして保持」モードでは、ユーザーがメールサーバーからメールを読んだ後、メールはメールサーバーに保存され、ユーザーは再度サーバーからメールを読むことができます。 「」モードでは、メールは一度読み取られるとメールサーバーから削除され、ユーザーは再度サーバーから読み取ることができなくなります。
World Wide Web の人気に伴い、現在、Hotmail や Gmail など、World Wide Web に基づいた電子メールが多数存在します。この種のメールの特徴は、ユーザーのブラウザとHotmailやGmailなどのメールサーバーとの間でメールの送受信にはHTTPが使用され、異なるメールサーバー間でメールを送信する場合にのみSMTPが使用されることです。